JP7381285B2 - 補助電源装置及び産業機械 - Google Patents

Description

本発明は、エンコーダに電力を供給し得る補助電源装置及び産業機械に関する。

特許文献１には、主電池部の残量がなくなった場合等に使用する予備電池部を電池部に備え、主電池部の残量がなくなった場合でも予備電池部からの電力供給によって記憶部の記憶内容を維持することが開示されている。特許文献１では、予備電池部からの電力供給によって記憶部の記憶内容が維持されるため、搬送ロボットの軸部の位置に関する情報が記憶部において保持され得る。

特開２０１２－１０６３００号公報

しかしながら、特許文献１では、予備電池部の残量が不足している状態で主電池部の交換が行われた場合には、記憶部の記憶内容が消失してしまう。

本発明の目的は、エンコーダにおける情報消失を防止し得る補助電源装置及び産業機械を提供することにある。

本発明の一態様による補助電源装置は、制御装置の電力が遮断されたときにエンコーダに電力を供給し得る補助電源装置であって、前記制御装置の電力が遮断されたときに前記エンコーダにバックアップ用電力を供給するバックアップ用電源と、前記バックアップ用電源が取り外された場合に前記エンコーダに電力を供給する補助電源と、前記補助電源の残量を判定する残量判定部と、前記残量判定部によって判定された前記残量が閾値未満である場合に残量不足を示す表示を行う表示部と、前記表示部を動作させるためのスイッチと、を備える。

本発明の他の態様による産業機械は、上記のような補助電源装置を備える。

本発明によれば、エンコーダにおける情報消失を防止し得る補助電源装置及び産業機械を提供することができる。

第１実施形態による産業機械を示すブロック図である。 第１実施形態による産業機械の一部を示すブロック図である。 第１実施形態による補助電源装置を示す図である。 第１実施形態による補助電源装置を示す図である。 図５Ａ及び図５Ｂは、第２実施形態による補助電源装置を示す図である。

本発明による補助電源装置及び産業機械について、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。

［第１実施形態］
第１実施形態による補助電源装置及び産業機械について図１～図４を用いて説明する。図１は、本実施形態による産業機械を示すブロック図である。図２は、本実施形態による産業機械の一部を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態による産業機械１０は、例えばロボットである。より具体的には、産業機械１０は、多関節型のロボットである。産業機械１０には、制御装置１００が備えられている。制御装置１００は、産業機械１０の全体の制御を司る。

産業機械１０には、ベース部２２と、旋回部２４と、第１関節２６と、第１アーム２８と、第２関節３０と、第２アーム３２と、第３アーム３４と、第３関節３６と、第４アーム３８と、サーボモータ（第６サーボモータ）４０Ｆと、ハンド４２とが備えられている。サーボモータ一般について説明する際には符号４０を用い、個々のサーボモータについて説明する際には、符号４０Ａ～４０Ｆを用いる。

ベース部２２は、設置面に設置される。ベース部２２には、補助電源装置２００を収容するための不図示の収容部が備えられている。補助電源装置２００は、当該収容部内に収容されている。補助電源装置２００には、後述する前面パネル２０１が備えられている。前面パネル２０１をベース部２２にねじ止めすることによって、図４に示すような補助電源装置２００がベース部２２に固定されている。

旋回部２４は、ベース部２２によって支持されている。旋回部２４は、サーボモータ（第１サーボモータ）４０Ａ（図２）の駆動力を受けて旋回動作する。

第１アーム２８は、旋回部２４によって支持されている。第１アーム２８は、サーボモータ（第２サーボモータ）４０Ｂ（図２）の駆動力を受け、第１関節２６を中心として回転動作する。

第２アーム３２は、第１アーム２８によって支持されている。第２アーム３２は、サーボモータ（第３サーボモータ）４０Ｃ（図２）の駆動力を受け、第２関節３０を中心として回転動作する。

第３アーム３４は、第２アーム３２の先端に取り付けられている。第３アーム３４は、サーボモータ（第４サーボモータ）４０Ｄ（図２）の駆動力を受け、第２アーム３２の軸線を中心にして回転動作する。

第４アーム３８は、第３アーム３４によって支持されている。第４アーム３８は、サーボモータ（第５サーボモータ）４０Ｅ（図２）の駆動力を受け、第３関節３６を中心として回転動作する。

サーボモータ４０Ｆは、第４アーム３８の先端に取り付けられている。ハンド４２は、サーボモータ４０Ｆの出力軸に取り付けられている。ハンド４２は、サーボモータ４０Ｆの駆動力を受け、当該サーボモータ４０Ｆの出力軸を中心として回転動作する。ハンド４２は、例えばワーク２０７を把持し得るが、これに限定されるものではない。

図２に示すように、制御装置１００には、演算部１０２と、記憶部１０４とが備えられている。演算部１０２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等によって構成され得るが、これに限定されるものではない。記憶部１０４には、例えば、不図示の揮発性メモリと、不図示の不揮発性メモリとが備えられている。揮発性メモリとしては、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等が挙げられる。不揮発性メモリとしては、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等が挙げられる。プログラム、データ等が、記憶部１０４に記憶され得る。

制御装置１００には、サーボアンプ１１０が更に備えられている。サーボモータ４０Ａ～４０Ｆは、サーボアンプ１１０に電気的に接続されている。サーボモータ４０Ａ～４０Ｆは、サーボアンプ１１０から供給される駆動電流によって駆動される。

サーボモータ４０Ａ～４０Ｆには、エンコーダ（アブソリュートエンコーダ）６４Ａ～６４Ｆがそれぞれ備えられている。エンコーダ６４Ａ～６４Ｆは、サーボモータ４０Ａ～４０Ｆの各々の出力軸の回転位置を検知する。エンコーダ６４Ａ～６４Ｆは、回転位置を示す信号を後述する制御部１１４に出力する。サーボモータ４０Ａ～４０Ｆは、エンコーダ６４Ａ～６４Ｆから出力される信号に基づいてフィードバック制御される。エンコーダ一般について説明する際には符号６４を用い、個々のエンコーダについて説明する際には符号６４Ａ～６４Ｆを用いる。

演算部１０２には、制御部１１４が備えられている。制御部１１４は、記憶部１０４に記憶されているプログラムが演算部１０２によって実行されることによって実現され得る。

サーボアンプ１１０は、産業機械１０に備えられたサーボモータ４０Ａ～４０Ｆを回転駆動させるためのドライバである。サーボアンプ１１０は、制御部１１４から供給される指令信号に応じた駆動電流をサーボモータ４０Ａ～４０Ｆに供給する。

図３は、本実施形態による補助電源装置を示す図である。制御装置１００と補助電源装置２００とがエンコーダ６４に接続されている状態が、図３には示されている。上述したように、本実施形態による産業機械１０には複数のエンコーダ６４が備えられているが、説明を簡略化するため、１つのエンコーダ６４が図３には図示されている。

制御装置１００とエンコーダ６４との間には、主電源線２２６と、接地線２２９と、データ通信用信号線２２７とが備えられている。主電源線２２６は、制御装置１００からエンコーダ６４に対して電源を供給するためのものである。接地線２２９は、接地電位（０Ｖ）に接続されている。データ通信用信号線２２７は、エンコーダ６４から出力される信号、即ち、回転位置を示す信号を、制御部１１４に供給するためのものである。

制御装置１００に対して電力が供給されている際には、制御装置１００からエンコーダ６４に対して主電源線２２６を介して電力が供給される。制御装置１００の電力が遮断された際には、制御装置１００からエンコーダ６４に対して電力が供給されない状態となる。制御装置１００の電力が遮断された際には、補助電源装置２００からエンコーダ６４に対してバックアップ用電源線２２８を介して電力が供給され得る。なお、制御装置１００の電源が遮断された際に補助電源装置２００からエンコーダ６４に電力を供給するのは、回転位置を示す情報の消失がエンコーダ６４において生じてしまうのを防止するためである。

補助電源装置２００には、バックアップ用電源２４１と、補助電源２４２とが備えられている。バックアップ用電源２４１は、制御装置１００の電力が遮断されたときにエンコーダ６４にバックアップ用電力を供給するためのものである。補助電源２４２は、バックアップ用電源２４１が取り外された場合にエンコーダ６４に電力を供給するためのものである。バックアップ用電源２４１は、例えば、充電可能な電池である二次電池によって構成され得る。補助電源２４２は、例えば、充電不可能な一次電池によって構成され得る。

図４は、補助電源装置を示す図である。補助電源装置２００に備えられた基体２０４の主面の法線方向から補助電源装置２００を見た状態が図４には示されている。

図４に示すように、補助電源装置２００には、前面パネル２０１が備えられている。前面パネル２０１には、当該前面パネル２０１をベース部２２にねじ止めするためのねじ穴２０３が備えられている。前面パネル２０１には、ＬＥＤ表示器２０２と、スイッチ２４９とが取り付けられている。

補助電源装置２００には、基体２０４が更に備えられている。基体２０４は、前面パネル２０１の背面側に固定されている。基体２０４には、プリント基板２０５が取り付けられている。プリント基板２０５には、後述する残量判定部２４７を構成する残量判定回路が備えられている。また、プリント基板２０５には、後述する表示部２４８の表示を制御するための不図示の表示制御回路が備えられている。表示制御回路は、後述するＬＥＤ表示器２０２と相俟って表示部２４８を構成する。プリント基板２０５は、ねじ止めによって基体２０４に固定されている。基体２０４の上面側には、例えば、バックアップ用電源２４１が取り付けられている。基体２０４の下面側には、例えば、補助電源２４２が取り付けられている。バックアップ用電源２４１と補助電源２４２とは、タイラップ２０６によって基体２０４に固定されている。補助電源装置２００をベース部２２内に収納した際、基体２０４、プリント基板２０５、バックアップ用電源２４１、補助電源２４２等は、ベース部２２に備えられた不図示の収容部内に位置する。

図３に示すように、補助電源装置２００には、充電回路２４３が更に備えられている。充電回路２４３は、バックアップ用電源２４１に対して充電を行い得る。

補助電源装置２００には、充電用電源２２５が接続される。充電用電源２２５から供給される電力が充電回路２４３に供給される。充電回路２４３は、充電用電源２２５から供給される電力を用いてバックアップ用電源２４１に対して充電を行う。

補助電源装置２００には、電源切換回路２４４が更に備えられている。電源切換回路２４４には、ダイオード２４５と、ダイオード２４６とが備えられている。ダイオード２４５のアノードは、バックアップ用電源２４１の正極に接続されている。ダイオード２４５のカソードは、バックアップ用電源線２２８を介してエンコーダ６４に接続されている。ダイオード２４６のアノードは、補助電源２４２の正極に接続されている。ダイオード２４６のカソードは、バックアップ用電源線２２８を介してエンコーダ６４に接続されている。補助電源装置２００は、バックアップ用電源２４１の出力電圧と補助電源２４２の出力電圧とのうちの高い方の電圧をエンコーダ６４に供給するように構成されている。

劣化が生じておらず、且つ、満充電の状態のバックアップ用電源２４１の出力電圧は、未使用の補助電源２４２の出力電圧より高くなるように設定されている。バックアップ用電源２４１の出力電圧が補助電源２４２の出力電圧より高い場合、電源切換回路２４４は、当該バックアップ用電源２４１の出力電圧をエンコーダ６４に供給し得る。バックアップ用電源２４１の出力電圧が補助電源２４２の出力電圧より低くなった場合、電源切換回路２４４は、補助電源２４２の出力電圧をエンコーダ６４に供給し得る。

なお、ダイオード２４５、２４６においては、ダイオード２４５、２４６の順方向電圧の分だけ電圧降下が生じる。従って、バックアップ用電源２４１の出力電圧及び補助電源２４２の出力電圧は、ダイオード２４５、２４６における電圧降下を考慮して設定されている。

バックアップ用電源２４１に劣化が生じた場合には、当該バックアップ用電源２４１の交換が行われ得る。バックアップ用電源２４１を交換する際には、制御装置１００の電源が遮断される場合がある。例えば、産業機械１０がロボット等である場合には、安全性を確保すべく、制御装置１００の電源が遮断される。補助電源２４２の残量が十分な状態でバックアップ用電源２４１が交換される場合には、制御装置１００の電源が遮断されていても、補助電源２４２からエンコーダ６４に十分に電力が供給されるため、回転位置を示す情報の消失がエンコーダ６４において生じてしまうことはない。しかしながら、補助電源２４２は、残量不足になることがある。制御装置１００の電源が遮断されており、且つ、補助電源２４２が残量不足になっている状態で、バックアップ用電源２４１の交換が行われた場合には、回転位置を示す情報の消失がエンコーダ６４において生じてしまうこととなる。

補助電源装置２００には、残量判定部２４７と、表示部２４８とが更に備えられている。残量判定部２４７は、補助電源２４２の正極と負極との間の電圧を検出し得る。残量判定部２４７は、補助電源２４２の正極と負極との間の電圧に基づいて、補助電源２４２の残量を判定し得る。残量判定部２４７は、補助電源２４２の残量に応じた信号を表示部２４８に供給し得る。

表示部２４８は、残量判定部２４７によって判定された補助電源２４２の残量が閾値未満である場合に残量不足を示す表示を行い得る。表示部２４８は、補助電源２４２の残量が閾値未満であることを示す信号が残量判定部２４７から供給された場合、残量不足を示す表示を行う。

表示部２４８には、ＬＥＤ表示器２０２が備えられている。ＬＥＤ表示器２０２は、例えばＬＥＤランプであるが、これに限定されるものではない。表示部２４８は、補助電源２４２の残量不足を示す表示を、ＬＥＤ表示器２０２を用いて行い得る。例えば、補助電源２４２の残量が閾値以上である場合、表示部２４８は、ＬＥＤ表示器２０２を点灯させない。補助電源２４２の残量が閾値未満である場合、表示部２４８は、ＬＥＤ表示器２０２を赤色に点灯させる。

なお、補助電源２４２の残量不足を表示する手法は上記に限定されるものではない。補助電源２４２の残量が閾値以上である場合にＬＥＤ表示器２０２を緑色に点灯させ、補助電源２４２の残量が閾値未満である場合にＬＥＤ表示器２０２を赤色に点灯させるようにしてもよい。

補助電源装置２００には、スイッチ２４９が更に備えられている。スイッチ２４９は、残量判定部２４７及び表示部２４８に電力を供給するためのスイッチ、即ち、残量判定部２４７及び表示部２４８を動作させるためのスイッチである。スイッチ２４９は、例えば機械的スイッチである。スイッチ２４９は、例えば押しボタンスイッチによって構成され得るが、これに限定されるものではない。残量判定部２４７及び表示部２４８は、スイッチ２４９を介して補助電源２４２の正極に接続されている。スイッチ２４９をオン状態にした場合、補助電源２４２の出力電圧が、残量判定部２４７と表示部２４８とに供給される状態となる。スイッチ２４９をオフ状態にした場合、補助電源２４２の出力電圧が、残量判定部２４７と表示部２４８とに供給されない状態となる。即ち、スイッチ２４９をオン状態にした場合にのみ、補助電源２４２の出力電圧が表示部２４８等に供給される。スイッチ２４９をオフ状態にしている際には、表示部２４８等によって電力が消費されないため、補助電源２４２の残量の低下を防止し得る。

このように、本実施形態によれば、補助電源２４２の残量不足を示す表示を行い得る表示部２４８が補助電源装置２００に備えられている。このため、ユーザ等は、補助電源２４２に残量不足が生じているか否かを把握することができる。このため、本実施形態によれば、補助電源２４２が残量不足の状態でバックアップ用電源２４１の交換が行われるのを防止することができ、ひいては、エンコーダ６４における情報消失を防止することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態による補助電源装置及び産業機械について図５Ａ及び図５Ｂを用いて説明する。図５Ａ及び図５Ｂは、本実施形態による補助電源装置を示す図である。図５Ａは、表示部２４８が動作しないようにスイッチ２４９が設定されている状態を示している。図５Ｂは、表示部２４８が動作するようにスイッチ２４９が設定されている状態を示している。第１実施形態による補助電源装置及び産業機械と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し又は簡略にする。

本実施形態による補助電源装置２００は、バックアップ用電源２４１の取り外しを防止するためのロック機構３０１が更に備えられており、表示部２４８が動作するようにスイッチ２４９が操作されることで当該ロック機構３０１のロックが解除されるものである。

本実施形態では、スイッチ２４９は、例えばロータリースイッチによって構成されている。スイッチ２４９は、前面パネル２０１に取り付けられている。スイッチ２４９には、レバー３０２が備えられている。レバー３０２は、前面パネル２０１より手前に位置している。不図示のスイッチ本体は、前面パネル２０１の背後に位置している。スイッチ２４９には、当該レバー３０２と一体的に回転するバー３０３が備えられている。バー３０３は、前面パネル２０１の背後に位置している。表示部２４８が動作しないようにスイッチ２４９が設定されている際においては、図５Ａに示すように、バー３０３の一部とベース部２２の壁面の一部とが重なり合っている。このため、図５Ａに示すような状態で補助電源装置２００を取り外そうとした場合、バー３０３の一部がベース部２２の壁面に引っかかり、補助電源装置２００を取り外すことができない。即ち、図５Ａに示すような状態において、ロック機構３０１は、バックアップ用電源２４１の取り外しを防止し得る。

表示部２４８が動作するようにスイッチ２４９を操作すると、図５Ｂに示すように、バー３０３の一部とベース部２２の壁面の一部とが重なり合わない状態となる。このため、図５Ｂに示すような状態で補助電源装置２００を取り外そうとした場合には、バー３０３がベース部２２の壁面に引っかからず、補助電源装置２００を取り外すことができる。即ち、表示部２４８が動作するようにスイッチ２４９が操作されることによって、ロック機構３０１のロックが解除される。

なお、ロック機構３０１は上記のような構成に限定されるものではない。表示部２４８が動作するようにスイッチ２４９が操作されることによってロックが解除され得るロック機構を適宜用い得る。

このように、本実施形態では、表示部２４８が動作するようにスイッチ２４９を操作しないと、ロック機構３０１が解除されない。ロック機構３０１が解除されないと、補助電源装置２００を収容部から取り出し得ないため、バックアップ用電源２４１を交換し得ない。このため、本実施形態によれば、バックアップ用電源２４１の交換が行われる前に、表示部２４８が動作するようにスイッチ２４９が操作される。表示部２４８が動作するようにスイッチ２４９が操作されると、補助電源２４２が残量不足であるか否かがユーザ等によって把握され得る。このため、本実施形態によれば、補助電源２４２が残量不足であるか否かがユーザ等によって把握されない状態で、バックアップ用電源２４１の交換が行われるのを防止することができる。このため、本実施形態によれば、エンコーダ６４における情報消失をより確実に防止し得る補助電源装置２００を提供することができる。
［変形実施形態］
本発明についての好適な実施形態を上述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。

例えば、上記実施形態では、産業機械１０がロボットである場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。産業機械１０は、例えば、工作機械、射出成形機、鉱山機械、木工機械、農業機械、建設機械等であってもよい。

また、上記実施形態では、スイッチ２４９をオフ状態にした場合、補助電源２４２の出力電圧が、表示部２４８に供給されなくなるのみならず残量判定部２４７にも供給されなくなる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。残量判定部２４７の消費電力が十分に小さい場合には、スイッチ２４９のオン、オフにかかわらず、補助電源２４２の出力電圧が残量判定部２４７に常に供給されるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、充電用電源２２５と充電回路２４３とを用いてバックアップ用電源２４１に充電が行われる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。バックアップ用電源２４１の残量が低下した場合には、当該バックアップ用電源２４１を補助電源装置２００から取り外し、充電されたバックアップ用電源２４１を補助電源装置２００に装着するようにしてもよい。この場合には、充電用電源２２５及び充電回路２４３は不要となる。

上記実施形態をまとめると以下のようになる。

補助電源装置（２００）は、制御装置（１００）の電力が遮断されたときにエンコーダ（６４）に電力を供給し得る補助電源装置であって、前記制御装置の電力が遮断されたときに前記エンコーダにバックアップ用電力を供給するバックアップ用電源（２４１）と、前記バックアップ用電源が取り外された場合に前記エンコーダに電力を供給する補助電源（２４２）と、前記補助電源の残量を判定する残量判定部（２４７）と、前記残量判定部によって判定された前記残量が閾値未満である場合に残量不足を示す表示を行う表示部（２４８）と、前記表示部を動作させるためのスイッチ（２４９）と、を備える。このような構成によれば、補助電源に残量不足が生じているか否かがユーザ等によって把握され得る。このため、このような構成によれば、補助電源が残量不足の状態でバックアップ用電源の交換が行われるのを防止することができ、ひいては、エンコーダにおける情報消失を防止することができる。

前記スイッチは、機械的スイッチであるようにしてもよい。

前記バックアップ用電源の取り外しを防止するためのロック機構（３０１）を更に備え、前記表示部が動作するように前記スイッチが操作されることで、前記ロック機構が解除されるようにしてもよい。このような構成によれば、表示部が動作するようにスイッチを操作しないと、ロック機構が解除されない。ロック機構が解除されないと、バックアップ用電源を取り外し得ない。このため、このような構成によれば、バックアップ用電源が取り外される前に、表示部が動作するようにスイッチが操作される。表示部が動作するようにスイッチが操作されると、補助電源が残量不足であるか否かがユーザ等によって把握され得る。このため、このような構成によれば、補助電源が残量不足であるか否かがユーザ等によって把握されない状態で、バックアップ用電源の交換が行われるのを防止することができる。このため、このような構成によれば、エンコーダにおける情報消失をより確実に防止し得る補助電源装置を提供することができる。

産業機械（１０）は、上記のような補助電源装置を備える。

１０：産業機械 ２２：ベース部
２４：旋回部 ２６：第１関節
２８：第１アーム ３０：第２関節
３２：第２アーム ３４：第３アーム
３６：第３関節 ３８：第４アーム
４０Ａ～４０Ｆ：サーボモータ ４２：ハンド
６４Ａ～６４Ｆ：エンコーダ １００：制御装置
１０２：演算部 １０４：記憶部
１１０：サーボアンプ １１４：制御部
２００：補助電源装置 ２０１：前面パネル
２０２：ＬＥＤ表示器 ２０３：ねじ穴
２０４：基体 ２０５：プリント基板
２０６：タイラップ ２０７：ワーク
２２５：充電用電源 ２２６：主電源線
２２７：データ通信用信号線 ２２８：バックアップ用電源線
２２９：接地線 ２４１：バックアップ用電源
２４２：補助電源 ２４３：充電回路
２４４：電源切換回路 ２４５、２４６：ダイオード
２４７：残量判定部 ２４８：表示部
２４９：スイッチ ３０１：ロック機構
３０２：レバー ３０３：バー

Claims (3)

1. 制御装置の電力が遮断されたときにエンコーダに電力を供給し得る補助電源装置であって、
   前記制御装置の電力が遮断されたときに前記エンコーダにバックアップ用電力を供給するバックアップ用電源と、
   前記バックアップ用電源が取り外された場合に前記エンコーダに電力を供給する補助電源と、
   前記補助電源の残量を判定する残量判定部と、
   前記残量判定部によって判定された前記残量が閾値未満である場合に残量不足を示す表示を行う表示部と、
   前記補助電源に接続され、オン状態で、前記補助電源から前記残量判定部に電力を供給して前記残量判定部を動作させるとともに、前記補助電源から前記表示部に電力を供給して前記表示部を動作させるスイッチと、
   を備え、
   前記バックアップ用電源の取り外しを防止するためのロック機構を更に備え、
   前記表示部が動作するように前記スイッチが操作されることで、前記ロック機構が解除される、補助電源装置。
2. 請求項１に記載の補助電源装置において、
   前記スイッチは、機械的スイッチである、補助電源装置。
3. 請求項１又は２に記載の補助電源装置を備える産業機械。

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