TWI540030B - Dynamic multi-axis robot arm of the blocking means and the multi-axis robot arm - Google Patents
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Description
本發明係關於一種多軸機械臂(robot)之動力遮斷裝置及多軸機械臂，該動力遮斷裝置具備有分別驅動複數個軸的複數個馬達。
一般而言，作為產業機械臂等而使用之機械臂，係構成為設置有驅動對於動作係為必要之可動構件之複數個馬達的多軸機械臂。在使如此般之機械臂動作時，同時使複數個馬達動作並進行控制。構成為在非一般停止時安全回路進行作動(例如參照專利文獻1)。
在習知的機械臂中，係藉由安全回路而完全遮斷馬達之動力。為了保證馬達不能動作，例如，有採用藉由電磁接觸器(Magnetic Contactor)而機械性地遮斷使馬達動作之三相交流電源之電力供給線的方式。
專利文獻1：美國專利第7253577號說明書
專利文獻2：美國專利申請公開第2005/122641號說明書
專利文獻3：日本特開2008-153748號公報
專利文獻4：日本特開2011-182535號公報
專利文獻5：日本特開2008-187873號公報
專利文獻6：日本特開平11-122981號公報
專利文獻7：日本特開2005-161486號公報
然而，上述電磁接觸器等之機械式開關，其設置空間大，且亦有成本較大的缺點。此外，存在有因係為機械零件而為具有使用壽命之零件的課題。
因此，本發明係為了解決如此般之課題而完成者，其目的在於提供一種能安全且確實地停止驅動馬達之多軸機械臂，該多軸機械臂具備與習知的使用機械式開關之遮斷回路相比，設置空間較小、成本較低、且壽命較長之遮斷回路。
為了解決上述課題，本發明之一態樣之多軸機械臂之動力遮斷裝置，具備：複數個馬達，分別驅動多軸機械臂之複數個軸；複數個電力變換器，對該複數個馬達一邊控制電力一邊供給電力而分別控制該複數個馬達之動作；驅動回路，對構成各該電力變換器之第1半導體開關元件之控制端子輸出依照用於控制該馬達之動作之控制訊號的驅動訊號而驅動該第1半導體開關元件；第1遮斷回路，設置於對該驅動回路供給第1動作用電力之第1電路之中途；複數個電磁制動器(electromagnetic brake)，分別對該複數個軸進行制動；第2遮斷回路，設置於對各該電磁制動器供給第2動作用電力之第2電路之中途；以及遮斷控制回路，對該第1及第2遮斷回路輸出遮斷訊號；該第1及第2遮斷回路之至少某個遮斷回路(以下，稱為特定遮斷回路)，包含2個以上之第2半導體開關元件，該等第2半導體開關元件，係相互串聯分別插入介於該第1及第2電路中之與該特定遮斷回路對應之電路(以下，稱為特定電路)，且根據該遮斷訊號分別關閉而遮斷該特定電路。此處，於半導體開關元件中為必需的3個端子之中，將與
用於進行導通及遮斷之電路連接的一對端子定義為主端子，將輸入控制導通及遮斷之訊號的端子定義為控制端子。例如，若為場效電晶體(FET)，則源極(source)及汲極(drain)為主端子，閘極(gate)為控制端子。若為絕緣柵雙極電晶體(IGBT)及雙極電晶體(bipolar transistor)，則射極(emitter)及集極(collector)為主端子，基極(base)為控制端子。
根據上述構成，由於遮斷回路係由半導體開關元件構成，因
此與習知的具有電磁接觸器(以下，亦稱為MC)等機械式開關之遮斷回路相比，可積體化遮斷回路，且能夠降低設置空間。此外，由於藉由積體回路，能夠在不使用MC下價格低廉地構成回路，因此能夠降低遮斷回路之成本。
此外，半導體開關元件，並非藉由機械接點，而係藉由控制半導體中的載子(carrier)移動以進行打開(導通)及關閉(非導通)，因此遮斷回路之壽命延長。進一步地，由於係藉由相互串聯分別插入介於成為遮斷對象之電路的2個以上之半導體開關元件來遮斷該電路，因此即使1個半導體開關元件故障亦能夠藉由其餘的半導體開關元件遮斷特定電路，提高安全性。此處，半導體開關元件，例如係電晶體(transistor)、閘流體(thyristor)等，具體而言係FET(field-effect transistor)。另外，亦可為雙極電晶體、或絕緣柵雙極電晶體。
該遮斷控制回路，亦可定期性地對該第2半導體開關元件之
控制端子輸出關閉該第2半導體開關元件之脈衝，診斷該第2半導體開關元件是否關閉。
藉由上述構成，能夠定期性地自我診斷遮斷回路是否正常，
因此安全性提高。
該遮斷控制回路，亦可為在將該驅動回路及該電磁制動器定
義為負載，將該2個以上之第2半導體開關元件中之1個半導體開關元件定義為電源側半導體開關元件，將較該電源側半導體開關元件更位於該負載側之另一個半導體開關元件定義為負載側半導體開關元件的情形時，進一步具備對該電源側半導體開關元件之控制端子輸出包含該脈衝之第1診斷訊號的第1診斷回路、及對該負載側半導體開關元件之控制端子輸出包含具有與該第1診斷訊號之脈衝不同相位之脈衝之第2診斷訊號的第2診斷回路；該第1診斷回路，從該負載側半導體開關元件之該負載側之主端子接收對該第2診斷訊號之應答訊號(answer signal)而診斷該負載側半導體開關元件是否正常動作；該第2診斷回路，從該電源側半導體開關元件之該負載側之主端子接收對該第1診斷訊號之應答訊號而診斷該電源側半導體開關元件是否正常動作。
根據上述構成，在2個診斷回路中，藉由互相確認是否從對
象方之診斷回路輸出診斷訊號，能夠防止起因於未輸出診斷訊號之誤診。
本發明之一態樣之多軸機械臂，具備上述多軸機械臂之動力
遮斷裝置。
本發明，發揮了如下之效果：能夠提供一種能安全且確實地停止驅動馬達之多軸機械臂，該多軸機械臂具備與習知的使用機械式開關之遮斷回路相比，設置空間小、成本低、且壽命長之遮斷回路。
本發明之上述目的、其他目的、特徵、及優點，在參照所附圖式之下，由以下較佳之實施態樣之詳細說明可明瞭。
1a、1b‧‧‧動力遮斷裝置
10‧‧‧IPM
11‧‧‧電力變換器
12‧‧‧驅動回路
13‧‧‧IPM閘極電源
14a、14b‧‧‧遮斷回路
15a、15b‧‧‧遮斷控制回路
16a、16b‧‧‧第1診斷回路
17a、17b‧‧‧第2診斷回路
18‧‧‧控制訊號生成回路
19‧‧‧制動訊號生成回路
20‧‧‧制動回路電源
30‧‧‧動作用電壓生成部
31‧‧‧交流電源
32‧‧‧AC/DC變換部
33‧‧‧平滑用電容器
40‧‧‧控制部
50‧‧‧制動回路
100‧‧‧多軸機械臂
200‧‧‧控制裝置
A1~A6‧‧‧第1~第6旋轉軸
B1~B6‧‧‧第1~第6制動器
E1~E6‧‧‧第1~第6位置感測器
J1~J6‧‧‧第1~第6關節
L1~L3‧‧‧纜線(電路)
M1~M6‧‧‧第1~第6伺服馬達
Q1~Q6‧‧‧半導體開關元件
Tr1‧‧‧第1電晶體(半導體開關元件)
Tr2‧‧‧第2電晶體(半導體開關元件)
圖1，係表示使用本實施形態之多軸機械臂之動力遮斷裝置的該多軸機械臂之構成的圖式。
圖2，係表示圖1之多軸機械臂之馬達驅動系統之動力遮斷裝置之回路構成之一例的回路圖。
圖3，係表示圖1之多軸機械臂之制動器系統之動力遮斷裝置之回路構成之一例的回路圖。
圖4，係圖2及圖3所示之動力遮斷裝置中的自我診斷控制之時間圖(timing chart)。
圖5，係表示圖2及圖3所示之動力遮斷裝置之遮斷回路之其他構成的回路圖。
以下，針對本發明之實施形態一邊參照圖式一邊進行說明。
圖1，係表示使用本實施形態之多軸機械臂之動力遮斷裝置的該多軸機械臂之構成的圖式。在本實施形態中，多軸機械臂，只要是構成為具備有對於動作係為必要之複數個可動構件，並藉由複數個馬達驅動該等可動構件即可。因此，在本實施形態中，多軸機械臂，典型上雖係多關節機械臂，但並不限定於此。如圖1所示般，多軸機械臂100，例如，具備設置於前端之手部、與從既定的基端朝向該手部依序設置的6個關節J1~J6，且6個關節J1~J6構成為分別具有第1至第6旋轉軸A1~A6的6軸機械臂。在基台2，依序連設有回旋台3、臂構件4~7及附屬配件(attachment)8。另外，在附屬配件8之凸緣(flange)面可裝卸地安裝有工具構
件9。從基台2連設至附屬配件8之構件2~8以可相互地相對旋轉之方式連結。在以下，將如此般藉由6個關節J1~J6而相互連設之構件群2~8，稱為機械臂手臂(robot arm)。
以分別對應且附設於第1至第6關節J1~J6之方式，分別設
置有伺服馬達(servomotor)M1~M6、制動伺服馬達M1~M6之旋轉的制動器B1~B6、及檢測伺服馬達M1~M6之旋轉位置的位置感測器E1~E6。作為伺服馬達M1~M6，例如採用DC伺服馬達。作為位置感測器E1~E6，例如採用編碼器(encoder)或分解器(resolver)。作為制動器B1~B6，例如採用一旦藉由供電而激磁(excite)則解除制動、相反地一旦不激磁則發揮制動功能的激磁作動電磁制動器。藉由驅動各伺服馬達M1~M6，於第1至第6關節J1~J6進行分別容許繞著第1至第6旋轉軸A1~A6周圍之旋轉。另外，各伺服馬達M1~M6可相互獨立進行動作。此外，若各伺服馬達M1~M6進行動作，則藉由各位置感測器E1~E6進行各伺服馬達M1~M6之繞著第1至第6旋轉軸A1~A6周圍之旋轉位置之檢測。
伺服馬達M1~M6與控制裝置200之間透過馬達纜線L1連
接，制動器B1~B6與控制裝置200之間透過制動器纜線L2連接，位置感測器E1~E6與控制裝置200之間透過位置感測器纜線L3連接。馬達纜線L1，係用於從控制裝置200供電給伺服馬達M1~M6之第1電路。制動器纜線L2，係用於從控制裝置200供電給制動器B1~B6之第2電路。位置感測器纜線L3，係用於從控制裝置200供電給位置感測器E1~E6、並且從位置感測器E1~E6往控制裝置200供給位置檢測訊號之第3電路。
控制裝置200，分別對第1至第6關節J1~J6中所具備之伺
服馬達M1~M6，進行使工具構件9沿任意之路徑移動至任意之位置及姿勢的伺服控制。藉由伺服控制，多軸機械臂100，進行既定之動作。多軸機械臂100之用途，並不特別限定。
控制裝置200，具備動力遮斷功能，該動力遮斷功能係於緊
急時，藉由操作非一般停止開關SW，遮斷伺服馬達M1~M6之驅動系統之動力，並且使制動器B1~B6之驅動系統動作，而使多軸機械臂100之機械臂手臂安全地停止。
圖2，係表示伺服馬達M1~M6驅動系統之動力遮斷裝置之
回路構成之一例的回路圖。如圖2所示，動力遮斷裝置1a，具備分別與複數個伺服馬達M1~M6對應之複數個電力變換器11、複數個驅動回路12、動作用電壓生成部30、遮斷回路14a、及包含遮斷控制回路15a之控制部40。
複數個伺服馬達M1~M6，分別驅動多軸機械臂100之複數
個軸A1~A6。在以下，亦簡稱馬達M1~M6。
複數個電力變換器11，一邊對所對應之馬達M1~M6控制電
力一邊供給電力而分別控制該馬達M1~M6之動作。各電力變換器11，係將直流電力變換成交流電力之機器，例如，係具有半導體開關元件Q1~Q6之三相橋接反流器(three-phase bridge inverter)回路。在本實施形態中，半導體開關元件Q1~Q6，係以逆並聯連接有回流二極體(reflux diode)之6個IGBT構成。
複數個驅動回路12，對構成各電力變換器11之半導體開關
元件Q1~Q6之控制端子輸出依照用於控制馬達M1~M6之動作之控制訊號的驅動訊號而驅動該半導體開關元件Q1~Q6。在本實施形態中，各驅動回
路12，對IGBT之閘極端子輸出驅動訊號而驅動IGBT。
在本實施形態中，於智能化電力模塊(IPM；Intelligent Power Module)10內構裝有6個電力變換器11及驅動該等之6個驅動回路12。IPM10，除了該等回路之外，亦內藏有未圖示之保護回路之功能，可保護免於過熱、短路、控制回路之異常等。IPM10，藉由來自外部供給電源電壓及控制訊號等而進行動作。
動作用電壓生成部30，具備交流電源31、AC/DC變換部32、平滑用電容器33、及IPM閘極電源13。AC/DC變換部32，例如，將從交流電源31所輸出之三相交流電力變換成直流電力而輸出。該直流電力，被供給往IPM10內之各電力變換器11。在本實施形態中，AC/DC變換部32，係三相全波整流回路，係以6個二極體所構成之橋接整流回路。此外，藉由平滑用電容器33，使直流輸出電壓平滑化。
IPM閘極電源13，係內部具備上述般之AC/DC變換部及平滑用電容器(未圖示)的電源回路。在本實施形態中，IPM閘極電源13，將從交流電源31所輸出之二相交流電力變換成平滑之直流電力，且將變換後之直流電力之電壓(例如200V)降壓成既定之電壓(例如20V)，並供給給IPM之正電源端子VDD。IPM閘極電源13，通過電路L1，對IPM4內部之包含驅動回路12的既定元件供給電源電壓作為動作用電力。此外，來自IPM閘極電源13的電源電壓，除了IPM10之外，亦供給給遮斷控制回路15。
遮斷回路14a，設置於對包含驅動回路12之IPM10供給作為動作用電力之電源電壓的電路L1之中途。遮斷回路14a，包含2個以上之半導體開關元件，該等2個以上之半導體開關元件係相互串聯分別插入
介於電路L1，且根據來自遮斷控制回路15a之遮斷訊號而分別關閉而遮斷電路L1。如此般，藉由相互串聯分別插入介於成為遮斷對象之電路的2個以上之半導體開關元件而遮斷該電路L1，因此，即使一個半導體開關元件故障，亦能夠藉由其餘之半導體開關元件遮斷特定之電路，因此安全性提高。在本實施形態中，2個半導體開關元件Tr1、Tr2串聯連接於電路L1。半導體開關元件Tr1、Tr2，例如係電晶體，具體而言係2個n-通道型FET。作為其他之電晶體，亦可為雙極電晶體、或絕緣柵雙極電晶體(IGBT)。
如此般，遮斷回路14a係由半導體開關元件構成，因此與習知的具有電磁接觸器等機械式開關之遮斷回路相比，可積體化，且能夠削減設置空間。此外，藉由積體回路，能夠不使用機械式開關而價格低廉地構成回路，因此能夠削減成本。此外，半導體開關元件，並非藉由機械接點，而係藉由控制半導體中的載子移動進行打開(導通)及關閉(非導通)，因此遮斷回路14a之壽命延長。
在以下，將驅動回路12定義為負載，將2個半導體開關元件Tr1、Tr2中的1個半導體開關元件定義為第1電晶體(電源側半導體開關元件)Tr1，將位於較該第1電晶體Tr1更為負載側之另一半導體開關元件定義為第2電晶體(負載側半導體開關元件)Tr2。進一步地在遮斷回路14a中第2電晶體Tr2之負載側，連接有包含二極體及電容器之輸出回路(濾波器)。藉由該構成，即使第1電晶體Tr1及第2電晶體Tr2分別因下述之第1診斷訊號及第2診斷訊號而瞬間關閉，亦從輸出回路之電容器將電力供給給IPM10之驅動回路12，藉此對IPM10之驅動回路12供給大致一定的電力(電壓)。
控制部40，係執掌控制多軸機械臂100之控制裝置200整體之控制者，具備遮斷控制回路15a及生成控制訊號之控制訊號生成回路18、以及其他之下述的制動器系統之遮斷控制回路等。控制部40，例如亦可以微控制器(microcontroller)、中央處理器(CPU)、微處理器(MPU)、數位訊號處理器(DSP)、特定應用積體電路(ASIC)或現場可程式閘陣列(FPGA)等構成。控制部40，亦可藉由相互分散控制之複數個控制器構成。
遮斷控制回路15a，於緊急時根據非一般停止開關SW之停止操作輸出應遮斷遮斷回路14a之遮斷訊號，並且於平時輸出應自我診斷遮斷回路14a是否正常之診斷訊號。具體而言，遮斷控制回路15a，進一步具備對第1電晶體Tr1之控制端子輸出包含脈衝之第1遮斷訊號或第1診斷訊號的第1診斷回路16a、及對第2電晶體Tr2之控制端子輸出包含脈衝之第2遮斷訊號或第2診斷訊號的第2診斷回路17a。在本實施形態中，第1診斷回路16a及第2診斷回路17a，係分別以複雜可程式邏輯元件(CPLD；Complex Programmable Logic Device)構成。
圖3係表示多軸機械臂100之制動器B1~B6系統之動力遮斷裝置之回路構成之一例的回路圖。如圖3所示，動力遮斷裝置1b，具備包含分別制動複數個軸之複數個電磁制動器B1~B6的制動回路50、生成供給至制動回路50內之各電磁制動器之動作用電力的制動回路電源20、遮斷回路14b、以及包含遮斷控制回路15b及生成制動訊號之制動訊號生成回路19的控制部40。
制動回路50，係包含分別制動複數個軸之複數個電磁制動器B1~B6，且具備有對應各電磁制動器，依照來自制動訊號生成回路19之
制動訊號而切換激磁與非激磁之作為開關元件之電晶體。
制動回路電源20，係在圖2所示之動作用電壓生成部30中
將由AC/DC變換部32輸出之直流電力之電壓(例如200V)降壓成既定之電壓(例如24~26V)並往制動回路50供給動作用電力的電源回路。
遮斷回路14b，設置於對制動回路50內之各電磁制動器供
給動作用電力之電路L2之中途。遮斷回路14b，包含2個以上之半導體開關元件，該等2個以上之半導體開關元件係相互串聯分別插入介於電路L2，且根據來自遮斷控制回路15b之遮斷訊號分別關閉而遮斷電路L2。在本實施形態中，2個半導體開關元件Tr1、Tr2串聯連接於電路L2。半導體開關元件Tr1、Tr2，例如係電晶體，具體而言係2個n-通道型FET。進一步地在遮斷回路14b中，於第2電晶體Tr2之負載側，未連接包含二極體及電容器之濾波器回路，此方面係與遮斷回路14a不同。其理由如以下所述。在各電磁制動器中，由於電磁線圈具有相對較大之電感，因此即使第1電晶體Tr1及第2電晶體Tr2分別因下述之第1診斷訊號及第2診斷訊號而瞬間關閉，亦可藉由該電感妨礙電流之變化，對各電磁制動器供給大致一定的電力(電流)。因此，如上述般之輸出回路係不需要之故。
在以下，將電磁制動器B1~B6定義為負載，將2個半導體
開關元件中的一個半導體開關元件定義為第1電晶體(電源側半導體開關元件)Tr1，將較該第1電晶體Tr1更位於負載側之另一半導體開關元件定義為第2電晶體(負載側半導體開關元件)Tr2。
此外，亦在制動器系統之動力遮斷裝置1b中，與馬達驅動
系統之動力遮斷裝置1a同樣地，遮斷控制回路15b具備第1診斷回路16b
及第2診斷回路17b。第1診斷回路16b及第2診斷回路17b之構成，係與第1診斷回路16a及第2診斷回路17a之構成同樣，因此省略說明。
關於如以上般之馬達驅動系統之動力遮斷裝置1a及制動器
系統之動力遮斷裝置1b中的遮斷控制，使用圖2進行說明。圖2之動力遮斷裝置1a中的遮斷控制回路15a，於緊急時根據非一般停止開關SW之停止操作輸出應遮斷遮斷回路14a之遮斷訊號。具體而言，第1診斷回路16a，對第1電晶體Tr1之控制端子輸出包含脈衝之第1遮斷訊號OUT_1，用以遮斷遮斷回路14a之第1電晶體Tr1。另一方面，第2診斷回路17a，對第2電晶體Tr2之控制端子輸出包含脈衝之第2遮斷訊號OUT_2，用以遮斷遮斷回路14a之第2電晶體Tr2。
此處，第1診斷回路16a及第2診斷回路17a，亦可以相同
相位同時輸出第1遮斷訊號OUT_1及第2遮斷訊號OUT_2，亦可以不同相位輸出。
此外，DIAG_1，係第2診斷回路17a從第1電晶體Tr1之負載(驅動回路12)側之主端子接收之對第1遮斷訊號OUT_1之應答訊號。DIAG_2，係第1診斷回路16a從第2電晶體Tr2之負載(驅動回路12)側之主端子接收之對第2遮斷訊號OUT_2之應答訊號。
接下來，針對馬達驅動系統之動力遮斷裝置1a中的自我診斷控制，一邊參照圖2及圖4一邊進行說明。遮斷控制回路15a，對遮斷回路14a之半導體開關元件Tr1及Tr2之控制端子定期性地輸出關閉該半導體開關元件Tr1及Tr2之脈衝，診斷半導體開關元件Tr1及Tr2是否關閉。
在自我診斷控制中，第1診斷回路16a，對第1電晶體Tr1
之控制端子輸出包含脈衝之第1診斷訊號。另一方面，第2診斷回路17a，對第2電晶體Tr2之控制端子輸出包含與第1診斷訊號之脈衝不同相位之脈衝之第2診斷訊號。
第1診斷回路16a，從第2電晶體Tr2之負載(驅動回路12)
側之主端子接收對第2診斷訊號OUT_2之應答訊號DIAG_2而判斷第2電晶體Tr2是否正常動作。第2診斷回路17a，從第1電晶體Tr1之負載(驅動回路12)側之主端子接收對第1診斷訊號OUT_1之應答訊號DIAG_1而判斷第1電晶體Tr1是否正常動作。
圖4，係自我診斷控制之時間圖。此處，OUT_1，係第1診
斷回路16a對第1電晶體Tr1之控制端子及第2診斷回路17a輸出之第1診斷訊號。OUT_2，係第2診斷回路17a對第2電晶體Tr2之控制端子及第1診斷回路16a輸出之第2診斷訊號。DIAG_1，係第2診斷回路17a從第1電晶體Tr1之負載(驅動回路12)側之主端子接收之對第1診斷訊號OUT_1之應答訊號。DIAG_2，係第1診斷回路16a從第2電晶體Tr2之負載(驅動回路12)側之主端子接收之對第2診斷訊號OUT_2之應答訊號。
如圖4所示，對遮斷回路14a，輸入相互不同相位之一定周期的第1診斷訊號OUT_1及第2診斷訊號OUT_2。
在時刻t0，第2診斷回路17a，從第1電晶體Tr1之負載(驅動回路12)側之主端子接收對第1診斷訊號OUT_1之應答訊號DIAG_1而診斷第1電晶體Tr1之動作。此處，由於應答訊號DIAG_1之脈衝訊號降至低位準(low-level)，因此第2診斷回路17a，診斷出第1電晶體Tr1正常動作。
在時刻t0+Δt，第1診斷回路16a，從第2電晶體Tr2之負
載(驅動回路12)側之主端子接收對第2診斷訊號OUT_2之應答訊號DIAG_2而診斷第2電晶體Tr2之動作。此處，由於應答訊號DIAG_2之脈衝訊號降至低位準，因此第1診斷回路16a，診斷出第2電晶體Tr2正常動作。
藉由時刻t0~t0+Δt的診斷結果，遮斷控制回路15a，判斷出遮斷回路14a之第1電晶體Tr1及第2電晶體Tr2兩者正常動作。
另一方面，在時刻t3，第2診斷回路17a，從第1電晶體Tr1之負載(驅動回路12)側之主端子接收對第1診斷訊號OUT_1之應答訊號DIAG_1而診斷第1電晶體Tr1之動作。此處，由於應答訊號DIAG_1之脈衝訊號維持在高位準(high-level)，因此第2診斷回路17a，診斷出第1電晶體Tr1未正常動作。
在時刻t3+Δt，第1診斷回路16a，從第2電晶體Tr2之負載(驅動回路12)側之主端子接收對第2診斷訊號OUT_2之應答訊號DIAG_2而診斷第2電晶體Tr2之動作。此處，由於應答訊號DIAG_2之脈衝訊號降至低位準，因此第1診斷回路16a，判斷出第2電晶體Tr2正常動作。
藉由如此般之診斷結果，可知第2電晶體Tr2雖正常動作但在第1電晶體Tr1產生故障，因此在時刻t4第2電晶體Tr2亦遮斷，停止機械臂之動作並進行恢復原狀之作業。
藉此，即使是在進行確認於遮斷回路14a串聯連接之2個電晶體Tr1、Tr2是否正常動作，同時在遮斷回路14a產生了故障之情形，亦能夠特定出2個電晶體(Tr1及Tr2)中哪個電晶體故障。此外，在2個診斷回路中，藉由相互確認是否從對象方之診斷回路輸出診斷訊號，能夠防止起因於診斷訊號未輸出之誤診，因此安全性提高。
此外，在本實施形態中，雖構成遮斷回路14a及14b之FET均設為n-通道型，但並不限定於如此之構成。圖5(a)及圖5(b)係表示遮斷回路之其他例的回路構成圖。如圖5(a)所示，亦可以P-通道型與N-通道型之FET構成遮斷回路14a或14b，如圖5(b)所示，亦可以P-通道型與P-通道型之組合構成遮斷回路14a或14b。但是，P-通道型之FET，插入介於連接IPM閘極電源13與IPM10之驅動回路12之GND的電路中。
此外，在本實施形態中，多軸機械臂，雖設定為具有6個軸的六軸多關節機械臂，但只要是至少具有2個以上之軸的多軸機械臂，則並不限定於此。
此外，在本實施形態中，遮斷回路14a及14b，雖包含有相互串聯分別插入介於對應該等雙方之電路L1及L2且根據遮斷訊號分別關閉而遮斷該等電路之2個半導體開關元件Tr1及Tr2，但亦可於任一方之遮斷回路包含半導體開關元件Tr1及Tr2。
此外，半導體開關元件亦可為3個以上。
對本領域技術人員而言，可由以上之說明得知本發明之許多的改良或其他實施形態。因此，上述說明應解釋為僅作為例示，且係以對本領域技術人員教示實行本發明之最佳態樣為目的而提供。在不脫離本發明之精神下，可實質變更其構造及/或功能之細節。
本發明可使用於具備有分別驅動複數個軸之複數個馬達的多軸機械臂。
1a‧‧‧動力遮斷裝置
10‧‧‧IPM
11‧‧‧電力變換器
12‧‧‧驅動回路
13‧‧‧IPM閘極電源
14a‧‧‧遮斷回路
15a‧‧‧遮斷控制回路
16a‧‧‧第1診斷回路
17a‧‧‧第2診斷回路
18‧‧‧控制訊號生成回路
30‧‧‧動作用電壓生成部
31‧‧‧交流電源
32‧‧‧AC/DC變換部
33‧‧‧平滑用電容器
40‧‧‧控制部
M1~M6‧‧‧伺服馬達
Q1~Q6‧‧‧半導體開關元件
SW‧‧‧非一般停止開關
Tr1‧‧‧第1電晶體(半導體開關元件)
Tr2‧‧‧第2電晶體(半導體開關元件)
Claims (4)
- 一種多軸機械臂之動力遮斷裝置，其特徵在於，具備：複數個馬達，分別驅動多軸機械臂之複數個軸；複數個電力變換器，對該複數個馬達一邊控制電力一邊供給電力而分別控制該複數個馬達之動作；驅動回路，對構成各該電力變換器之第1半導體開關元件之控制端子輸出依照用於控制該馬達之動作之控制訊號的驅動訊號而驅動該第1半導體開關元件；第1遮斷回路，設置於對該驅動回路供給第1動作用電力之第1電路之中途；複數個電磁制動器，分別對該複數個軸進行制動；第2遮斷回路，設置於對各該電磁制動器供給第2動作用電力之第2電路之中途；以及遮斷控制回路，對該第1及第2遮斷回路輸出遮斷訊號；該第1及第2遮斷回路之至少某個遮斷回路(以下，稱為特定遮斷回路)，包含2個以上之第2半導體開關元件，該等第2半導體開關元件，係相互串聯分別插入介於該第1及第2電路中之與該特定遮斷回路對應之電路(以下，稱為特定電路)，且根據該遮斷訊號分別關閉而遮斷該特定電路。
- 如申請專利範圍第1項之多軸機械臂之動力遮斷裝置，其中，該遮斷控制回路，定期性地對該第2半導體開關元件之控制端子輸出關閉該第2半導體開關元件之脈衝，診斷該第2半導體開關元件是否關閉。
- 如申請專利範圍第2項之多軸機械臂之動力遮斷裝置，其中，該遮 斷控制回路，在將該驅動回路及該電磁制動器定義為負載，將該2個以上之第2半導體開關元件中之1個半導體開關元件定義為電源側半導體開關元件，將較該電源側半導體開關元件更位於該負載側之另一個半導體開關元件定義為負載側半導體開關元件的情形時，進一步具備對該電源側半導體開關元件之控制端子輸出包含該脈衝之第1診斷訊號的第1診斷回路、及對該負載側半導體開關元件之控制端子輸出包含具有與該第1診斷訊號之脈衝不同相位之脈衝之第2診斷訊號的第2診斷回路；該第1診斷回路，從該負載側半導體開關元件之該負載側之主端子接收對該第2診斷訊號之應答訊號而診斷該負載側半導體開關元件是否正常動作；該第2診斷回路，從該電源側半導體開關元件之該負載側之主端子接收對該第1診斷訊號之應答訊號而診斷該電源側半導體開關元件是否正常動作。
- 一種多軸機械臂，其特徵在於，具備申請專利範圍第1至3項中任一項之動力遮斷裝置。
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