TW202327830A - 6軸多關節機器人 - Google Patents

Abstract

6軸多關節機器人(1)具備：6個馬達，其用以分別驅動6軸多關節機器人的6個軸；及馬達驅動裝置(200、300)，其配置於構成6軸多關節機器人的殼體中之驅動從6軸多關節機器人的基部側看去為第2軸的馬達與驅動第3軸的馬達之間的第1延伸部分(22)的內部、或驅動第3軸的馬達與驅動第4軸的馬達之間的第2延伸部分(23)的內部之至少任一處，具有1個以上的印刷電路基板，前述印刷電路基板搭載有用以驅動6個馬達當中之3個以上的馬達之電路。

Description

6軸多關節機器人

發明領域

本發明是有關於一種6軸多關節機器人。

發明背景

已知一種機器人，其於機器人殼體中，內建向驅動機器人的關節的馬達供給電力之馬達驅動裝置(例如專利文獻1)。這類馬達驅動裝置一般包含：控制電路，其控制馬達的位置、速度、扭矩(torque)等；及逆變器電路，其由直流電生成交流電的電力訊號。

關於組裝用機器人，專利文獻2記載：「於第1旋繞臂26設置有控制裝置34及35，前述控制裝置34及35將該等第1旋繞用伺服馬達32及第2旋繞用伺服馬達分別進行通電控制」(段落0014)。

再者，關於機器人的構成，專利文獻2記載：「在第1實施形態，感測器部S1～S6與電路基板21～34是以配線141～146連接。然後，感測器部S1～S6及電路基板31～34是以支線141～146不通過作為扭轉關節之關節J1、J4、J6的方式，來配置於機器人本體150的內部。」(段落0025)。

又，關於機器人的構成，專利文獻3記載：「於第1馬達M1內建有分解器(resolver)R1，前述分解器R1檢測該第1馬達M1之作為輸出軸的旋轉角度之絕對位置。分解器R1連接於配置在基台11的內部之驅動電路基板25，藉由該驅動電路基板25所輸出的驅動電源來驅動。」(段落0023)。 先行技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本特開平2000-25999號公報 專利文獻2：日本特開平06-320475號公報 專利文獻3：日本特開2019-089143號公報 專利文獻4：日本特開2012-218136號公報

發明概要 發明欲解決之課題

專利文獻1記載以下構成：於由馬達及減速機構成的致動器(actuator)的背後，將大致圓形的控制基板及驅動基板配置為面向此致動器。然而，若採用如此將控制基板等設成圓形，並將其面向致動器配置的構成的話，作為印刷電路基板的面積會受到限制。期望一種可較大地確保馬達驅動裝置的基板面積之機器人的構成。 用以解決課題之手段

本揭示的一態樣為一種6軸多關節機器人，前述6軸多關節機器人具備：6個馬達，其用以分別驅動前述6軸多關節機器人的6個軸；及馬達驅動裝置，其配置於構成前述6軸多關節機器人的殼體中之驅動從前述6軸多關節機器人的基部側看去為第2軸的馬達與驅動第3軸的馬達之間的第1延伸部分的內部、或驅動前述第3軸的馬達與驅動第4軸的馬達之間的第2延伸部分的內部之至少任一處，具有1個以上的印刷電路基板，前述印刷電路基板搭載有用以驅動前述6個馬達當中之3個以上的馬達之電路。

本揭示的另一態樣為一種6軸多關節機器人，前述6軸多關節機器人具備：6個馬達，其用以分別驅動前述6軸多關節機器人的6個軸；及至少一個馬達驅動裝置，其配置於構成前述6軸多關節機器人的殼體中之驅動從前述6軸多關節機器人的基部側看去為第2軸的馬達與驅動第3軸的馬達之間的第1延伸部分的內部、或驅動第4軸的馬達與驅動第5軸的馬達之間的第2延伸部分的內部之至少任一處，具有1個以上的印刷電路基板，前述印刷電路基板搭載有用以驅動前述6個馬達當中之3個以上的馬達之電路。 發明效果

若依據上述構成，可較大地確保印刷電路基板的面積，前述印刷電路基板搭載用以驅動6軸多關節機器人之關節軸的馬達之電路。

由附圖所示之本發明典型的實施形態之詳細說明，本發明的這些目的、特徵及優點，以及其他目的、特徵及優點將變得更加明確。

用以實施發明之形態

接著，參考圖式來說明本揭示的實施形態。在所參考的圖式中，於同樣的構成部分或功能部分附上同樣的參考符號。為了易於理解，這些圖式適當地變更了比例。又，圖式所示的形態是用以實施本發明的一例，本發明不受圖示的形態所限定。

圖1是表示本實施形態的機器人1的外觀構成的立體圖。再者，於圖1亦圖示有6個致動器11-16，前述6個致動器11-16配置於構成機器人1的臂之殼體內。如圖1所示，機器人1具備剖面大致為圓形的殼體，且為具備6個關節軸的6軸多關節機器人，前述6個關節軸是由配置於固定在設置面的基部10到前端的端接器(end effector)安裝部之間的6個致動器11-16來驅動。各致動器11-16包含馬達及減速機。各關節軸從基部側起依序稱為J1軸、J2軸、J3軸、J4軸、J5軸及J6軸。機器人1從基部側起依序具備驅動J1軸的致動器11、驅動J2軸的致動器12、驅動J3軸的致動器13、驅動J4軸的致動器14、驅動J5軸的致動器15及驅動J6軸的致動器16。於圖1，以箭頭J1至J6來表示由各致動器11-16所進行之各軸的旋轉方向。

機器人1具有：作為支撐機器人1全體的底座之基部10、由致動器11驅動成繞著鉛直方向的J1軸旋繞之J1臂21、由致動器12驅動成繞著朝水平方向延伸的J2軸旋繞之J2臂22、由致動器13驅動成繞著J3軸旋繞之J3臂23、由致動器14驅動成繞著J4軸旋繞之J4臂24、由致動器15驅動成繞著J5軸旋繞之J5臂25、由致動器16驅動成繞著J6軸旋轉之作為手腕部的J6臂26。

圖2是表示用以控制機器人1的控制系統的構成例的圖。如圖2所示，控制系統包含機器人1、控制機器人1的機器人控制裝置50、及連接於機器人控制裝置50的教示操作盤60。教示操作盤60是為了進行機器人1的教示而使用。機器人控制裝置50按照來自教示操作盤60的指令或動作程式來控制機器人1的動作。機器人1具有6個致動器11-16、及用以驅動控制該等之控制電路11c-16c及驅動電路11d-16d。

致動器11具有馬達11m、及輸出馬達11m的旋轉位置之編碼器11e。同樣地，致動器12具有馬達12m、及輸出馬達12m的旋轉位置之編碼器12e，致動器13具有馬達13m、及輸出馬達13m的旋轉位置之編碼器13e，致動器14具有馬達14m、及輸出馬達14m的旋轉位置之編碼器14e，致動器15具有馬達15m、及輸出馬達15m的旋轉位置之編碼器15e，致動器16具有馬達16m、及輸出馬達16m的旋轉位置之編碼器16e。再者，一般而言，馬達是使用越靠近基部側，負載驅動能力越大且尺寸亦越大的規格。

於構成機器人1的臂之殼體內，配置有用以進行針對致動器11的控制及驅動之控制電路11c及驅動電路11d，用以進行針對致動器12的控制及驅動之控制電路12c及驅動電路12d、用以進行針對致動器13的控制及驅動之控制電路13c及驅動電路13d、用以進行針對致動器14的控制及驅動之控制電路14c及驅動電路14d、用以進行針對致動器15的控制及驅動之控制電路15c及驅動電路15d、及用以進行針對致動器16的控制及驅動之控制電路16c及驅動電路16d。

各控制電路11c-16c是同一電路構成，各零件的電氣規格亦可使用共通的規格。各驅動電路11d-16d雖可採用同樣的電路構成，但由於馬達的負載驅動能力依各致動器而不同，伴隨於此，輸出電力會有所不同，因此搭載的功率半導體器件(device)等是使用不同的電氣規格。控制電路11c執行馬達11m的伺服控制，又，驅動電路11d依據來自控制電路11c的控制訊號來動作，將驅動馬達11m的電力訊號輸出。控制電路12c-16c亦具有與控制電路11c同樣的功能，驅動電路12d-16d亦具有與驅動電路11d同樣的功能。

機器人控制裝置50內的動作控制部51按照動作程式來生成軌道計畫，並且藉由運動學計算來求出各軸的位置，送出針對各軸的致動器的指令。各致動器11-16的控制電路11c-16c按照來自動作控制部51的指令，來執行對馬達的伺服控制，驅動電路11d-16d按照來自控制電路11c-16c的控制訊號，來輸出用以驅動馬達的電力訊號。

圖3是表示包含控制電路及驅動電路之馬達驅動裝置的電路(亦即用以驅動馬達的電路)的構成例的圖。在此，雖作為代表而圖示控制電路11c及驅動電路11d的電路構成，但控制電路12c-16c亦具有與控制電路11c同樣的電路構成，驅動電路12d-16d亦具有與驅動電路11d同樣的電路構成。

如圖3所示，控制電路11c具有：連接器(connector)111，其用以接受來自機器人控制裝置50的動作控制部51之指令訊號；連接器113，其用以接受來自編碼器11e的位置反饋訊號等；及連接器114，其用以向驅動電路11d供給控制訊號。進而，控制電路11c具有PWM切換訊號生成部112，前述PWM切換訊號生成部112按照來自動作控制部51的指令、及位置反饋訊號等各種反饋訊號來生成PWM切換訊號。再者，PWM切換訊號生成部112亦可由MCU(微控制器單元(microcontroller unit))、或專用或者客製化LSI等來構成。藉由此構成，控制電路11c按照來自動作控制部51的指令(位置指令等)來執行馬達11m的伺服控制。

驅動電路11d包含：連接器121，其用以接受外部電源；連接器127，其用以接受來自控制電路11c的控制訊號；及連接器126，其用以輸出用來驅動馬達11m之交流電的電力訊號。又，驅動電路11d具有：電源部122，其包含平滑電容器123；及逆變器(inverter)部124，其按照來自控制電路11c的PWM切換訊號，來生成U相、V相及W相的電力訊號125。由於電源部122是負責供給直流電源的功能的部分，因此在本圖中使用直流電源的記號來表示。於該構成中，透過連接器126來輸出U相、V相及W相的電力訊號125。構成逆變器部124的切換元件是以MOSFET、IGBT(絕緣閘雙極電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor))、IPM(智慧型功率模組(Intelligent Power Module))等功率半導體器件等構成。

在產業用的多關節機器人，特別是在6軸多關節機器人，臂全體當中之J2臂22及J3臂23執掌作為人的手臂的運動，為確保機器人的可動範圍大小之主要部分，由以上性質來考量，其一般會被較長地構成。因此，在臂部全體當中，J2臂22及J3臂23可確保用以配置構成零件之較寬廣的內部空間。另，J1臂21是支撐機器人1全體的部分，由以上性質來考量，其會採用大徑且較短的構成，由於J4臂24及J5臂25是靠近手腕部的臂，因此一般比J2臂22、J3臂23被更短地構成。由於J6臂26構成手腕部，因此被較短地構成。

有鑑於6軸多關節機器人的這類構造上的特性，在本實施形態中採用在J2臂22內或J3臂23內，配置用以驅動3軸份以上之致動器(馬達)的馬達驅動裝置之構成。藉此，可使作為構成馬達驅動裝置之1個以上的印刷電路基板所確保的面積增大。

以下以4個例子(第1實施例~第4實施例)來說明機器人1之具體的構成例。第1實施例(圖4)及第3實施例(圖12)是有關於一種馬達驅動裝置，前述馬達驅動裝置配置於構成機器人1的殼體中之驅動從6軸多關節機器人的基部側看去為第2軸的馬達(致動器12)與驅動第3軸的馬達(致動器13)之間的第1延伸部分的內部、或驅動第3軸的馬達(致動器13)與驅動第4軸的馬達(致動器14)之間的第2延伸部分的內部之任一處，具有1個以上的印刷電路基板，前述印刷電路基板搭載有用以驅動6個馬達當中之3個以上的馬達之電路。第2實施例(圖5)及第4實施例(圖13)是有關於一種馬達驅動裝置，前述馬達驅動裝置配置於構成機器人1的殼體中之驅動從6軸多關節機器人的基部側看去為第2軸的馬達(致動器12)與驅動第3軸的馬達(致動器13)之間的第1延伸部分的內部、或驅動第4軸的馬達(致動器14)與驅動第5軸的馬達(致動器15)之間的第2延伸部分的內部之任一處，具有1個以上的印刷電路基板，前述印刷電路基板搭載有用以驅動6個馬達當中之3個以上的馬達之電路。

再者，在第1實施例(圖4)及第2實施例(圖5)，將構成馬達驅動裝置的印刷電路基板配置為：於驅動複數個關節軸當中之一關節軸的馬達、與驅動從機器人1的基部看去為上述一關節軸的下一關節軸的馬達之間的機器人1的殼體之延伸部分，該印刷電路基板的表面相對於該延伸部分的延伸方向傾斜。亦即，該印刷電路基板是在印刷電路基板的表面與延伸部分的延伸方向之間的角度(圖8的角度α)大於0度且小於90度的狀態下，配置於該延伸部分。再者，延伸方向在形成為大致圓筒型的機器人1的殼體中亦可說是其中心軸方向。藉由此構成，相較於如上述將構成馬達驅動裝置的印刷電路基板製成大致圓形，並以面向致動器的方式呈垂直於軸線方向地配置之例，可使基板面積增加。

圖4是表示第1實施例的機器人1的構成的立體圖。於圖4亦圖示臂內部之構成馬達驅動裝置的印刷電路基板的配置。如圖4所示，在受致動器12旋繞驅動的J2臂22內，配置作為馬達驅動裝置的2片印刷電路基板PT1、PT2，在受致動器13驅動的J3臂23內，配置作為馬達驅動裝置的2片印刷電路基板PT11、PT12。印刷電路基板PT11、PT12在J3臂23內，配置於用以驅動J3軸的致動器13與用以驅動J4軸的致動器14之間。

印刷電路基板PT1、PT2控制驅動致動器11-13，印刷電路基板PT11、PT12控制驅動致動器14-16。更具體而言，配置於J2臂22內的印刷電路基板PT1搭載用以進行致動器11-13的控制之控制電路11c、12c、13c(參考圖2)。又，印刷電路基板PT2搭載向致動器11-13供給電力訊號的驅動電路11d、12d、13d。

配置於J3臂23內的印刷電路基板PT11搭載用以進行致動器14-16的控制之控制電路14c、15c、16c。又，印刷電路基板PT12搭載向致動器14-16供給電力訊號的驅動電路14d、15d、16d(參考圖2)。於構成機器人1的臂的殼體內附設有：用以從機器人控制裝置50側向印刷電路基板PT1、PT2、PT11、PT12供給電源或控制訊號之電纜(cable)，或印刷電路基板PT1及PT2與致動器11-13之間的電纜、印刷電路基板PT11及PT12與致動器14-16之間的電纜等。

於機器人1的殼體，設置有蓋體31、32、33、34，這些蓋體是藉由螺釘等固定構件(未圖示)來固定於殼體。

蓋體32形成為：將J2臂22的基端側的端部之靠近圖示左右方向的一側的部分，以相對於J2臂22的中心軸線方向傾斜的切斷面切下之形狀。亦即，蓋體32形成為可採以下方式來分離：將包含J2臂22之一側的端部及側面之部分，以相對於J2臂22的延伸方向傾斜的切斷面切斷。藉由將此蓋體32從J2臂22本體取下，可透過J2臂22本體的開口部22c(參考圖8、圖9)，使印刷電路基板PT1及PT2沿著該等基板被固定在J2臂22本體內部的姿勢之方向容易地出入。藉由如上述地形成蓋體32，來製成可將作為分離體的蓋體32的大小抑制在最小限度，並可藉此抑制由於採用可分離蓋體32與J2臂22本體的構造而造成J2臂22整體的強度降低的構成。

J3臂23的蓋體33形成為：將J3臂23的基端側的端部之靠近圖示前側的部分，以相對於J3臂23的中心軸線方向傾斜的切斷面切下之形狀。亦即，蓋體33形成為可採以下方式來分離：將包含J3臂23之一側的端部及側面之部分，以相對於J3臂23的延伸方向傾斜的切斷面切斷。藉由將此蓋體33從J3臂23本體取下，可透過J3臂23本體的開口部，使印刷電路基板PT11、PT12沿著該等基板被固定在J3臂23本體內部的姿勢之方向容易地出入。藉由如上述地形成蓋體33，來製成可將作為分離體的蓋體33的大小抑制在最小限度，並可藉此抑制由於採用可分離蓋體33與J3臂23本體的構造而造成J3臂23整體的強度降低的構成。

圖5是表示第2實施例的機器人1的構成例的圖。在第2實施例中，印刷電路基板PT11、PT12的配置位置採用與第1實施例的情況不同的場所。具體而言，如圖5所示，將印刷電路基板PT11、PT12的配置位置配置於J3臂23的內部空間中靠近前端側的位置。亦即，於J3臂23內，印刷電路基板PT11、PT12配置於用以驅動第4軸的致動器14與用以驅動第5軸的致動器15之間。

雖將用以旋繞驅動J4臂24的致動器14配置於J3臂內，但從減低臂前端側的慣性矩的觀點來看，致動器14一般是如本實施形態(圖4及圖5)的情況，配置於J3臂23內靠近基端側的位置。因此，本第2實施形態可說是在J3臂23內之致動器14與致動器15之間的空間較大的情況下有利的構成。

J3臂23的蓋體34形成為：將J3臂23的前端側的端部之靠近圖示前側的部分，以相對於J3臂23的中心軸方向傾斜的切斷面切下之形狀。亦即，蓋體34形成為可採以下方式來分離：將包含J3臂23之一側的端部及側面之部分，以相對於J3臂23的延伸方向傾斜的切斷面切斷。藉由將此蓋體34從J3臂23本體取下，可透過J3臂23本體的開口部，使印刷電路基板PT11、PT12沿著該等基板被固定在J3臂23本體內部的姿勢之方向容易地出入。藉由如上述地形成蓋體34，來製成可將作為分離體的蓋體34的大小抑制在最小限度，並可藉此抑制由於採用可分離蓋體34與J3臂23本體的構造而造成J3臂23整體的強度降低的構成。

以下說明包含印刷電路基板PT1的馬達驅動裝置200及包含印刷電路基板PT2的馬達驅動裝置300的構成，及這些馬達驅動裝置200、300對J2臂22內之安裝構造。再者，包含印刷電路基板PT11的馬達驅動裝置亦可採用與馬達驅動裝置200同樣的構成。又，包含印刷電路基板PT12的馬達驅動裝置亦可採用與馬達驅動裝置300同樣的構成。故，包含印刷電路基板PT11的馬達驅動裝置、及包含印刷電路基板PT12的馬達驅動裝置對J3臂23內之配置及安裝構造，可採用與馬達驅動裝置200、300對J2臂22內之配置及安裝構造同樣的構成。再者，亦可將綜合有馬達驅動裝置200及馬達驅動裝置300的構成，統稱為馬達驅動裝置。以下針對馬達驅動裝置200、300及其對J2臂22內之安裝構造來進行說明。

於圖6A，表示具有搭載控制電路11c-13c的印刷電路基板PT1的馬達驅動裝置200的構成例的立體圖。於圖6B，表示馬達驅動裝置200的俯視圖(符號200A)、側視圖(符號200B)、仰視圖(符號200C)及正視圖(符號200D)。於圖6C，表示沿著圖6B所示之線A-A的馬達驅動裝置200的剖面立體圖。

又，於圖7A表示具有搭載驅動電路11d-13d的印刷電路基板PT2的馬達驅動裝置300的構成例的立體圖。於圖7B，表示馬達驅動裝置300的俯視圖(符號300A)、側視圖(符號300B)、仰視圖(符號300C)及正視圖(符號300D)。於圖7C，表示沿著圖7B所示之線B-B的馬達驅動裝置300的剖面立體圖。

於圖8，將馬達驅動裝置200、300已固定於J2臂22的內部空間的狀態表示為剖面圖。再者，在圖8表示取下了蓋體32的狀態。再者，於圖8，圖示構成馬達驅動裝置200的印刷電路基板PT1、及構成馬達驅動裝置300的印刷電路基板PT2分別相對於J2臂22的中心軸線C的方向傾斜角度α而配置。於圖9，表示馬達驅動裝置200、300已固定於J2臂22的內部空間的狀態之立體圖。再者，在圖9圖示將蓋體32從J2臂22分離，切斷J2臂22的一部分而可看到內部空間的狀態。

如圖6A所示，馬達驅動裝置200是由搭載有控制電路11c-13c的印刷電路基板PT1及安裝零件210來構成。再者，以下為了便於說明，有時將安裝面221所在側(圖中左下側)稱為前方側，將其相反側稱為後方側。安裝零件210是由第1安裝構件201及第2安裝構件202來構成。印刷電路基板PT1是由第1安裝構件201及第2安裝構件202夾持而被保持。第1安裝構件201具有扁平的U字形狀。第2安裝構件202具有被螺緊固定於第1安裝構件201的安裝緣部211、及構成側壁的側壁部212。側壁部212是在前方側構成平坦的壁面(安裝面221)，並且從前方側朝向後方側構成兩側壁，在後方側連結此等兩側部而構成把持部。側壁部212形成為沿著第2安裝構件202的周圍而從前方側向後方側延長，從安裝緣部211看起來的高度隨著從前方側朝向後方側而減少(參考圖6B的側視圖(符號200B))。

第1安裝構件201與第2安裝構件202在本例是以5個螺釘相互連結。如圖6B的正視圖(符號200D)所示，於安裝面221形成3個螺釘孔231，前述螺釘孔331用以螺緊固定於形成在J2臂22的內壁之安裝部分。

圖6C是沿著圖6B所示之線A-A的馬達驅動裝置200的剖面立體圖。如圖6C所示，印刷電路基板PT1是以其周緣部被第1安裝構件201及第2安裝構件202的安裝緣部211夾持的態樣而被保持。又，如圖6C中之前方部分的剖面所示，振動吸收材料251、252分別介於印刷電路基板PT1的周緣部與第1安裝構件201之間、及印刷電路基板PT1的周緣部與第2安裝構件202的安裝緣部211之間，印刷電路基板PT1是在被上下的振動吸收材料251、252夾入的狀態下，被牢固地螺緊固定於第1安裝構件201與安裝緣部211之間。藉此，可防止來自機器人1側的振動傳遞到印刷電路基板PT1。振動吸收材料251、252可使用各種彈性構件(防振橡膠、凝膠狀構件等)。藉由如此進行振動對策，可使馬達驅動裝置的可靠性提升。

如圖7A所示，馬達驅動裝置300是由搭載有驅動電路11d-13d的印刷電路基板PT2及安裝零件310來構成。再者，以下為了便於說明，有時將安裝面321所在側(圖中左下側)稱為前方側，將其相反側稱為後方側。安裝零件310是由第1安裝構件301及第2安裝構件302來構成。印刷電路基板PT2是由第1安裝構件301及第2安裝構件302夾持而被保持。第1安裝構件301具有扁平的大致橢圓形狀。第2安裝構件302具有被螺緊固定於第1安裝構件301的安裝緣部311、及構成側壁的側壁部312。側壁部312是在前方側構成平坦的壁面(安裝面321)，並且從前方側朝向後方側構成第2安裝構件302的兩側壁，在後方側連結此等兩側壁。側壁部312形成為沿著第2安裝構件302的周圍而朝向後方側延長，從安裝緣部311看起來的高度隨著從前方側朝向後方側而減少(參考圖7B的側面圖(符號300B))。

第1安裝構件301與第2安裝構件302在本例是以7個螺釘相互連結。如圖7B的正視圖(符號300D)所示，於安裝面321形成3個螺釘孔331，前述螺釘孔331用以螺緊固定於形成在J2臂22的內壁之安裝部分。

圖7C是沿著圖7B所示之線B-B的馬達驅動裝置300的剖面立體圖。如圖7C所示，印刷電路基板PT2是以其周緣部被第1安裝構件301及第2安裝構件302的安裝緣部311夾持的態樣而被保持。又，如圖7C中之前方部分的剖面所示，振動吸收材料351、352分別介於印刷電路基板PT2的周緣部與第1安裝構件301之間、及印刷電路基板PT2的周緣部與第2安裝構件302的安裝緣部311之間，印刷電路基板PT2是在被上下的振動吸收材料351、352夾入的狀態下，藉由螺釘364牢固地固定於第1安裝構件301與安裝緣部311之間。藉此，可防止來自機器人側的振動傳遞到印刷電路基板PT2。振動吸收材料351、352可使用與振動吸收材料251、252同樣的振動吸收材料。

如圖8所示，於J2臂22的內壁面22a，形成有剖面看來為三角形的第1突起部411及第2突起部412，前述第1突起部411及第2突起部412用以安裝馬達驅動裝置200、300，形成為往內部空間側突起。內壁面22a是以例如金屬來形成。亦可如圖示，於第1突起部411安裝馬達驅動裝置200，於第2突起部412安裝馬達驅動裝置300。於第1突起部411的下側傾斜面411a，在與形成於馬達驅動裝置200的安裝面221之3個螺釘孔231對齊的位置，形成有螺釘孔。又，於第2突起部412的下側傾斜面412a，在與形成於馬達驅動裝置300的前方的安裝面321之3個螺釘孔331對齊的位置，形成有螺釘孔。藉由分離蓋體32而形成於J2臂22的開口部22c，是位於內壁面22a中之與第1突起部411及第2突起部412所在側相對向之側。

於上述構成中，將馬達驅動裝置200的前方的安裝面221抵住第1突起部411的下側傾斜面411a，使螺釘260及工具(未圖示)從開口部22c側進入J2臂22的內部空間，將馬達驅動裝置200螺緊固定於第1突起部411。再者，馬達驅動裝置200的安裝零件210之前方側的端面210a，其傾斜角度被決定為，在將安裝面221抵住下側傾斜面411a的狀態下，會密接於J2臂22的內壁面22a。藉此，馬達驅動裝置200會如圖示牢固地固定於J2臂22的內部空間。

又，於上述構成中，將馬達驅動裝置300的前方的安裝面321抵住第2突起部412的下側傾斜面412a，使螺釘360及工具(未圖示)從開口部22c側進入J2臂22的內部空間，將馬達驅動裝置300螺緊固定於第2突起部412。再者，馬達驅動裝置300的安裝零件310之前方側的端面310a，其傾斜角度被決定為，在將安裝面321抵住下側傾斜面412a的狀態下，會密接於J2臂22的內壁面22a。藉此，馬達驅動裝置300會如圖示牢固地固定於J2臂22的內部空間。

如此，可使各馬達驅動裝置200、300沿著從J2臂22的開口部22c進入的方向直接移動，並抵住內壁面22a而固定。因此，可將馬達驅動裝置200、300容易地固定於J2臂22內的空間。

在圖9中，把如上述將馬達驅動裝置200、300安裝於J2臂22的內部空間的狀態，表示為切斷了J2臂22的一部分的立體圖。在圖9中，表示已將蓋體32分離的狀態，可理解在此狀態下可進出J2臂22的內部空間。

由於印刷電路基板上的電路元件可能是發熱體，因此馬達驅動裝置200或300亦可具有散熱用的構成。在此，參考圖10來說明在馬達驅動裝置300施加有散熱用的構成之例。圖10是表示圖7C所示之剖面立體圖的剖面部分的前方端部附近(於圖7C中為前側的端部附近)的圖。在此是表示透過傳熱零件370來使在印刷電路基板PT2發生的熱散逸到安裝零件310側，藉此提升散熱特性之構成例。安裝零件310是以金屬來形成。

於圖10，傳熱零件370負責以下功能：連接印刷電路基板PT2與第1安裝構件301，藉此使在印刷電路基板PT2上發生的熱傳導到第1安裝構件301。傳熱零件370的印刷電路基板PT2側的端部亦可配置為密合於發熱零件(功率半導體器件)。再者，傳熱零件370可使用薄金屬板、薄膜狀的傳熱材料等各種構件。藉由如此配置素材特別柔軟的傳熱零件，可在不妨礙如上述的振動對策的情況下提高馬達驅動裝置的額定電流。

在上述實施例中，雖表示馬達驅動裝置200、300的各個分別搭載1片印刷電路基板的構成，但各馬達驅動裝置亦可構成為搭載複數片印刷電路基板。在此，參考圖11來說明以馬達驅動裝置300的構成為基礎而搭載2片印刷電路基板的構成之例。再者，圖11是表示相當於圖7C所示之馬達驅動裝置300之剖面立體圖的剖面部分的前方端部附近(於圖7C中為前側的端部附近)的部分的圖。

在本例中，使保持構件381介於第1安裝構件301及安裝緣部311之間。保持構件381可構成為與第1安裝構件301大致同樣形狀的扁平的構件。藉此，可於形成在第1安裝構件301的內側周緣部、與保持構件381的內側周緣部之間的溝槽狀的空間391中，以振動吸收材料353、354夾持印刷電路基板PT52而保持，可於形成在安裝緣部311的內側周緣部、與保持構件381的內側周緣部之間的溝槽狀的空間392中，以振動吸收材料351、352夾持印刷電路基板PT51而保持。可藉由螺釘365來將第1安裝構件301、保持構件381及安裝緣部311一併螺緊固定。藉此，可製成能夠將2片印刷電路基板PT51、PT52搭載於馬達驅動裝置的構成。

圖12是表示第3實施例的機器人1A的構成的圖。於第3實施例的機器人1A，未採用將構成配置於J2臂22內部的馬達驅動裝置之印刷電路基板PT81、PT82的各個如第1實施例的情況一樣相對於J2臂22的中心軸線方向傾斜的配置，而採用大致垂直地朝向中心軸線之大致圓形的構成。又，關於構成配置於J3臂23內的馬達驅動裝置之印刷電路基板PT91、PT92的各個，亦未採用如第1實施例的情況一樣相對於J3臂23的中心軸線傾斜的配置，而採用大致垂直地朝向中心軸線之大致圓形的構成。其他方面的構成與第1實施例所示的構成同樣。

印刷電路基板PT81搭載與第1實施例的印刷電路基板PT1同一的控制電路(控制電路11c、12c、13c)。印刷電路基板PT82搭載與第1實施例的印刷電路基板PT2同一的驅動電路(驅動電路11d、12d、13d)。又，印刷電路基板91搭載與第1實施例的印刷電路基板PT11同一的控制電路(控制電路13c、14c、15c)。印刷電路基板PT92搭載與第1實施例的印刷電路基板PT2同一的驅動電路(驅動電路14d、15d、16d)。

亦可與上述馬達驅動裝置200或300的情況同樣，印刷電路基板PT81、PT82、PT91、PT92的各個是以下構成：透過從上表面及下表面側夾持基板的周緣部而保持的構成之安裝零件，來固定於臂內壁。

圖13是表示第4實施例的機器人1A的構成的圖。於第4實施例的機器人1A，未採用將構成配置於J2臂22內部的馬達驅動裝置之印刷電路基板PT81、PT82的各個如第2實施例的情況一樣相對於J2臂22的中心軸線方向傾斜的配置，而採用大致垂直地朝向中心軸線之大致圓形的構成。又，關於構成配置於J3臂23內的馬達驅動裝置之印刷電路基板PT91、PT92的各個，亦未採用如第2實施例的情況一樣相對於J3臂23的中心軸線傾斜的配置，而採用大致垂直地朝向中心軸線之大致圓形的構成。其他方面的構成與第2實施例所示的構成同樣。

印刷電路基板PT81搭載與第2實施例的印刷電路基板PT1同一的控制電路(控制電路11c、12c、13c)。印刷電路基板PT82搭載與第2實施例的印刷電路基板PT2同一的驅動電路(驅動電路11d、12d、13d)。又，印刷電路基板91搭載與第2實施例的印刷電路基板PT11同一的控制電路(控制電路13c、14c、15c)。印刷電路基板PT92搭載與第2實施例的印刷電路基板PT2同一的驅動電路(驅動電路14d、15d、16d)。

亦可與上述馬達驅動裝置200或300的情況同樣，印刷電路基板PT81、PT82、PT91、PT92的各個是以下構成：透過從上表面及下表面側夾持基板的周緣部而保持的構成的安裝零件，來固定於臂內壁。

於如上述作為第3實施例及第4實施例的構成中，由於可將馬達驅動裝置配置於具有較大空間的J2臂22內、J3臂23內，因此可使作為構成馬達驅動裝置的印刷電路基板所確保的面積增大。

在圖4、圖5、圖12、圖13所示之機器人的各實施例中，採用以下構成：於J2臂22內，在一個印刷電路基板P1(印刷電路基板PT81)搭載3軸份的致動器11～13的控制電路11c～13c，並且在一個印刷電路基板PT2(印刷電路基板PT82)搭載3軸份的致動器11～13的驅動電路11d～13d。同樣地，關於搭載於J3臂23的馬達驅動裝置，亦採用將3軸份的致動器14～16的控制電路14c～16c搭載於一個印刷電路基板PT11(印刷電路基板91)，並且將3軸份的致動器14～16的驅動電路14d～16d搭載於一個電路基板PT12(印刷電路基板P2)之構成。

這類構成的情況下，搭載控制電路11c-13c的印刷電路基板PT1(印刷電路基板PT81)、及搭載控制電路14c-16c的印刷電路基板PT11(印刷電路基板91)，可包含零件的電氣特性在內均採用同一設計。又，若依據上述構成，可將用以驅動控制3軸份的致動器之馬達控制電路(電路基板)製成2片構成。此構成對於節省馬達驅動裝置的基板面積有用。又，將馬達驅動裝置配置於J2臂22內或J3臂23內的構成，可將馬達驅動裝置配置於遠離致動器的場所，亦有助於減低來自致動器的熱傳導，而使馬達驅動裝置的額定電流提升。

上述實施例是於J2臂22、J3臂23的各個，以2片印刷電路基板構成來實現3軸份的驅動電路，上述實施例為例示，亦可構成如下的變形例。(1)搭載於J2臂22或J3臂23的印刷電路基板的片數亦可設為3片。此情況下，亦可採用將針對一個軸的控制電路及驅動電路搭載於1片印刷電路基板的構成，並採用將3軸份的3片印刷電路基板配置於J2臂22或J3臂內的構成。(2)特別是在如第1及第2實施例使印刷電路基板傾斜配置，藉此可較大地確保每一片的基板面積之構成的情況下，配置於J2臂22或J3臂之印刷電路基板的片數亦可為1片。此情況下，是採用於1片印刷電路基板搭載3軸份的控制電路及驅動電路的構成。本實施形態的構成可就印刷電路基板的片數或在印刷電路基板上共通配置之電路的種類等，來提升設計的自由度。

如以上所說明，若依據本實施形態，可較大地確保印刷電路基板的面積，前述印刷電路基板搭載用以驅動6軸多關節機器人之關節軸的馬達之電路。

以上雖使用典型的實施形態來說明了本發明，但若是所屬技術領域中具有通常知識者，應可理解能夠不脫離本發明的範圍而對上述各實施形態進行變更及各種其他的變更、省略、追加。

上述實施形態的馬達驅動裝置200、300的構成是例示，作為馬達驅動裝置的構成，可採用在機器人1的致動器(馬達)與致動器(馬達)之間的機器人的殼體之延伸部分中，可將印刷電路基板相對於該延伸部分的中心軸線方向傾斜配置的各種構成。

機器人控制裝置50亦可具有作為一般的電腦的構成，前述一般的電腦具有CPU、ROM、RAM、記憶裝置、操作部、顯示部、輸出入介面、網路介面等。教示操作盤60亦可具有作為一般的電腦的構成，前述一般的電腦具有CPU、ROM、RAM、記憶裝置、操作部、顯示部、輸出入介面、網路介面等。

1,1A:機器人 10:基部 11:基台 11~16:致動器 11c~16c:控制電路 11d~16d:驅動電路 11e~16e:編碼器 11m~16m:馬達 21:J1臂 21~34:電路基板 22:J2臂 22a:內壁面 22c:開口部 23:J3臂 24:J4臂 25:J5臂、驅動電路基板 26:J6臂、第1旋繞臂 31~34:蓋體 32:第1旋繞用伺服馬達 34,35:控制裝置 50:機器人控制裝置 51:動作控制部 60:教示操作盤 91:印刷電路基板 111,113,114:連接器 112:PWM切換訊號生成部 121,126,127:連接器 122:電源部 123:平滑電容器 124:逆變器部 125:電力訊號 141~146:配線 150:機器人本體 200,300:馬達驅動裝置 200A~200D,300A~300D:符號 201,301:第1安裝構件 202,302:第2安裝構件 210,310:安裝零件 210a,310a:端面 211,311:安裝緣部 212,312:側壁部 221,321:安裝面 231,331:螺釘孔 251,252,351,352,353,354:振動吸收材料 260,360,364,365:螺釘 370:傳熱零件 381:保持構件 391,392:空間 411:第1突起部 411a,412a:下側傾斜面 412:第2突起部 C:中心軸線 J1~J6:軸、箭頭 J1,J4,J6:關節 M1:第1馬達 P1,P2:印刷電路基板 PT1,PT2,PT11,PT12,PT51,PT52,PT81,PT82,PT91,PT92:印刷電路基板 R1:分解器 S1~S6:感測器部 α:角度

圖1是表示本實施形態的機器人的外觀構成的立體圖。 圖2是表示用以控制機器人的控制系統的構成例的圖。 圖3是表示包含控制電路及驅動電路之馬達驅動裝置的電路構成例的圖。 圖4是表示機器人的構成的第1實施例的圖。 圖5是表示機器人的構成的第2實施例的圖。 圖6A是具有搭載控制電路的印刷電路基板的馬達驅動裝置的立體圖。 圖6B是包含圖6A的馬達驅動裝置的俯視圖、側視圖、仰視圖及正視圖的圖。 圖6C是沿著圖6B所示之線A-A的馬達驅動裝置的剖面立體圖。 圖7A是具有搭載控制電路的印刷電路基板的馬達驅動裝置的立體圖。 圖7B是包含圖7A的馬達驅動裝置的俯視圖、側視圖、仰視圖及正視圖的圖。 圖7C是沿著圖7B所示之線B-B的馬達驅動裝置的剖面立體圖。 圖8是將馬達驅動裝置已固定於J2臂的內部空間的狀態表示為剖面圖的圖。 圖9是馬達驅動裝置已固定於J2臂的內部空間的狀態的立體圖。 圖10是表示於馬達驅動裝置中，透過傳熱零件來使在印刷電路基板發生的熱散逸到安裝零件側的構成例的圖。 圖11是表示於馬達驅動裝置中搭載2片印刷電路基板的構成例的圖。 圖12是表示機器人的構成的第3實施例的圖。 圖13是表示機器人的構成的第4實施例的圖。

1A:機器人

10:基部

11~16:致動器

21:J1臂

22:J2臂

23:J3臂

24:J4臂

25:J5臂

26:J6臂

31~34:蓋體

PT81,PT82,PT91,PT92:印刷電路基板

Claims (9)

1. 一種6軸多關節機器人，其具備： 6個馬達，其用以分別驅動前述6軸多關節機器人的6個軸；及 馬達驅動裝置，其配置於構成前述6軸多關節機器人的殼體中之驅動從前述6軸多關節機器人的基部側看去為第2軸的馬達與驅動第3軸的馬達之間的第1延伸部分的內部、或驅動前述第3軸的馬達與驅動第4軸的馬達之間的第2延伸部分的內部之至少任一處，具有1個以上的印刷電路基板，前述印刷電路基板搭載有用以驅動前述6個馬達當中之3個以上的馬達之電路。
2. 一種6軸多關節機器人，其具備： 6個馬達，其用以分別驅動前述6軸多關節機器人的6個軸；及 至少一個馬達驅動裝置，其配置於構成前述6軸多關節機器人的殼體中之驅動從前述6軸多關節機器人的基部側看去為第2軸的馬達與驅動第3軸的馬達之間的第1延伸部分的內部、或驅動第4軸的馬達與驅動第5軸的馬達之間的第2延伸部分的內部之至少任一處，具有1個以上的印刷電路基板，前述印刷電路基板搭載有用以驅動前述6個馬達當中之3個以上的馬達之電路。
3. 如請求項1或2之6軸多關節機器人，其中前述1個以上的印刷電路基板具備：第1印刷電路基板，其搭載有用以針對前述3個以上之馬達的各個執行伺服控制的控制電路；及第2印刷電路基板，其搭載因應來自前述控制電路的控制訊號，來輸出將前述3個以上之馬達的各個驅動的電力訊號之驅動電路。
4. 如請求項1之6軸多關節機器人，其中於前述第1延伸部分的內部配置有第1馬達驅動裝置，前述第1馬達驅動裝置具有搭載有用以驅動前述6個馬達當中之第1至第3馬達的電路之1個以上的印刷電路基板，於前述第2延伸部分的內部配置有第2馬達驅動裝置，前述第2馬達驅動裝置具有搭載有用以驅動前述6個馬達當中之第4至第6馬達的電路之1個以上的印刷電路基板。
5. 如請求項4之6軸多關節機器人，其中配置於前述第1延伸部分之前述1個以上的印刷電路基板具備：第1印刷電路基板，其搭載有用以針對前述第1至第3馬達的各個執行伺服控制的控制電路；及第2印刷電路基板，其搭載因應來自前述控制電路的控制訊號，來輸出將前述第1至第3馬達的各個驅動的電力訊號之驅動電路， 配置於前述第2延伸部分之前述1個以上的印刷電路基板具備：第3印刷電路基板，其搭載有用以針對前述第4至第6馬達的各個執行伺服控制的控制電路；及第4印刷電路基板，其搭載因應來自前述控制電路的控制訊號，來輸出將前述第4至第6馬達的各個驅動的電力訊號之驅動電路。
6. 如請求項5之6軸多關節機器人，其中前述第1印刷電路基板及前述第3印刷電路基板具有同一構成。
7. 如請求項2之6軸多關節機器人，其中於前述第1延伸部分的內部配置有第1馬達驅動裝置，前述第1馬達驅動裝置具有搭載有用以驅動前述6個馬達當中之第1至第3馬達的電路之1個以上的印刷電路基板，於前述第2延伸部分的內部配置有第2馬達驅動裝置，前述第2馬達驅動裝置具有搭載有用以驅動前述6個馬達當中之第4至第6馬達的電路之1個以上的印刷電路基板。
8. 如請求項7之6軸多關節機器人，其中配置於前述第1延伸部分之前述1個以上的印刷電路基板具備：第1印刷電路基板，其搭載有用以針對前述第1至第3馬達的各個執行伺服控制的控制電路；及第2印刷電路基板，其搭載因應來自前述控制電路的控制訊號，來輸出將前述第1至第3馬達的各個驅動的電力訊號之驅動電路， 配置於前述第2延伸部分之前述1個以上的印刷電路基板具備：第3印刷電路基板，其搭載有用以針對前述第4至第6馬達的各個執行伺服控制的控制電路；及第4印刷電路基板，其搭載因應來自前述控制電路的控制訊號，來輸出將前述第4至第6馬達的各個驅動的電力訊號之驅動電路。
9. 如請求項8之6軸多關節機器人，其中前述第1印刷電路基板及前述第3印刷電路基板具有同一構成。

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