WO2012117609A1 - 多軸モータ駆動装置及び多軸モータ駆動システム - Google Patents

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control board
board
axis motor
power
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高志 前田
深野 武久
Original Assignee
株式会社安川電機
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P31/00Arrangements for regulating or controlling electric motors not provided for in groups H02P1/00 - H02P5/00, H02P7/00 or H02P21/00 - H02P29/00
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33Drive circuits, e.g. power electronics
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/68Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more dc dynamo-electric motors
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427Housings
    • H05K7/1432Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14324Housings specially adapted for power drive units or power converters comprising modular units, e.g. DIN rail mounted units
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    • H05K7/1462Mounting supporting structure in casing or on frame or rack for programmable logic controllers [PLC] for automation or industrial process control
    • H05K7/1482PLC power supply; PLC accessories, e.g. for safety

Definitions

  • the present invention relates to a multi-axis motor drive device and a multi-axis motor drive system including the same.
  • a multi-axis motor driving device that drives a plurality of motors
  • This conventional multi-axis motor drive device (servo amplifier) is composed of a base substrate and a plurality of sub-substrates that are detachably incorporated therein.
  • the sub-board has a configuration in which servo control units and amplifier modules (drive circuit units) for a plurality of motors are arranged on the same board.
  • a low voltage system used for exchanging signals with the servo control unit and a high voltage system supplied to the amplifier module are mixed.
  • An object of the present invention is to provide a multi-axis motor driving device and a multi-axis motor driving system that can improve reliability and can be miniaturized.
  • a multi-axis motor driving device for driving at least one motor, wherein the amplifier module supplies power to the motor, and the amplifier module. And a control board on which a signal line for controlling a switching element included in the amplifier module based on a motor control command from a host control device is disposed, and the amplifier module is connected to the amplifier module, and power is supplied to the amplifier module. And a power board on which a power line for supplying the power is disposed, and a multi-axis motor driving device in which the control board and the power board are separated is applied.
  • At least one motor at least one motor, a host control device that outputs a motor control command, and a multi-axis motor drive device that drives the motor in response to the motor control command
  • the multi-axis motor drive device controls at least one amplifier module that supplies electric power to the motor, and the switching module included in the amplifier module, connected to the amplifier module, based on a motor control command from a host controller.
  • a control board on which a signal line is arranged, and a power board connected to the amplifier module and on which a power line for supplying power to the amplifier module is arranged, the control board and the A separated multi-axis motor drive system is applied to the power board.
  • the reliability can be improved and the size can be reduced.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram conceptually showing the overall configuration of a multi-axis motor drive system of an embodiment. It is explanatory drawing which represents notionally the structure of the control board and power board which are arrange
  • FIG. 3 is a transverse sectional view taken along the line III-III in FIG. It is explanatory drawing explaining the arrangement position of the control calculating part in the modification which arranges a control calculating part in contact with a mount base. It is explanatory drawing explaining the method to connect an amplifier module with respect to a control board and a power board in the modification which provides a guide in an amplifier module.
  • the multi-axis motor drive system 1 of the present embodiment includes eight motors 100 that output rotational force, a controller 200 (high-order control device) that outputs motor control commands, and motor control of the controller 200.
  • a multi-axis motor driving device 300 that drives each motor 100 according to a command is provided.
  • Each motor 100 has an encoder 102 that detects a rotation angle of a rotating body such as the rotating shaft 101 and outputs a position detection signal.
  • the multi-axis motor driving device 300 includes a casing (not shown) that forms an outer shell of the multi-axis motor driving apparatus 300.
  • the relay board 306, the converter module 307, the capacitor module 308, the control module 301, and the motor 100 are provided. 1 to 8 amplifier modules 302 for supplying electric power to the motor 100, a control board 303, a power board 304 which is a board different from the control board 303, and the control board 303 and the power board 304 are separated.
  • a common mount base 305 that is arranged.
  • the converter module 307 receives AC power (for example, AC 200V), generates and outputs a motor drive DC power (for example, DC + 300V) and a control power (for example, DC + 5V or DC ⁇ 12V).
  • AC power for example, AC 200V
  • DC + 300V motor drive DC power
  • control power for example, DC + 5V or DC ⁇ 12V
  • the capacitor module 308 has a capacitor 3081 mounted thereon. Capacitor 3081 smoothes the motor drive DC power generated by converter module 307.
  • the relay board 306 receives a position detection signal from the encoder 102 of each motor 100, generates a corresponding signal, and outputs it to the control module 301 and the control board 303.
  • the control module 301 is equipped with a CPU 3011.
  • the CPU 3011 distributes and outputs a motor control command (any one of the position, speed, and torque control commands) output from the controller 200 to eight control arithmetic units 3031 (described later) of the control board 303.
  • Each amplifier module 302 has a connector 3024 that can be removably connected to a connector (not shown) of a motor cable for connection to the motor 100, and the connector on one side of the motor cable is connected to the connector 3024.
  • the other connector is fitted to the connector 103 of the motor 100 so that the motor 100 is connected.
  • the capacity (output amount) of each motor 100 connected to each amplifier module 302 may be the same or different, and each amplifier module 302 has a capacity corresponding to the corresponding motor 100. Regardless, they are configured to have substantially the same outer dimensions.
  • the control board 303 has a multilayer structure (for example, 10 layers) and inputs a control power from the converter module 307.
  • the control board 303 includes eight control arithmetic units 3031 (control ICs), eight connectors 3033 that can be connected to the amplifier module 302 so that the amplifier module 302 can be inserted and removed, and the control module 301 that is connected to the amplifier module 302 in parallel. And a connector 3032 that can be connected. Then, the connector 3022 of each amplifier module 302 is fitted to each connector 3033 to be connected to each amplifier module 302, and the connector 3012 of the control module 301 is fitted to the connector 3032. It is connected to the control module 301.
  • Each control arithmetic unit 3031 is constituted by an IC chip, for example, and corresponds to one motor.
  • Each of these control calculation units 3031 inputs the motor control command from the controller 200 distributed and inputted by the CPU 3011 of the control module 301 and the position detection signal from the encoder 102 of each motor 100, and inputs the motor control command inputted.
  • a control calculation (including a current control calculation) according to is executed. Then, a switching command based on this control calculation is output to the switching element 3021 included in the amplifier module 302 connected to the control board 303 via the connector 3033.
  • control board 303 is connected to each amplifier module 302 connected via each connector 3033 based on a motor control command from the controller 200 distributed and inputted by the CPU 3011 of the control module 301 connected via the connector 3032.
  • a signal line (not shown) for controlling the switching element 3021 is arranged. That is, on the control board 303, signal lines of a low voltage system (for example, DC + 5V, DC ⁇ 12V, etc.) used for control signal transmission / reception of each amplifier module 302 are arranged.
  • a low voltage system for example, DC + 5V, DC ⁇ 12V, etc.
  • the power board 304 has a multilayer structure (for example, four layers) and inputs a motor drive DC power source from the converter module 307.
  • This power board 304 has eight connectors 3041 that can be connected to be detachable by arranging the amplifier modules 302 in parallel, and the connectors 3023 of the amplifier modules 302 are fitted to the connectors 3041, Each amplifier module 302 is connected.
  • the power board 304 is provided with power lines (not shown) for supplying power to the amplifier modules 302 connected via the connectors 3041. That is, on the power board 304, power lines of a high voltage system (for example, DC + 300V) supplied to each amplifier module 302 are arranged.
  • a high voltage system for example, DC + 300V
  • the mount base 305 has a substantially rectangular shape in plan view, and a plurality of pins 3051 are provided on the surface (the front side in FIG. 2 and the right side in FIG. 3). Is erected.
  • the control board 303 has a substantially L shape in plan view, and a plurality of through holes 3035 (first through holes) are provided at the end portions thereof (see FIG. 3).
  • the power board 304 has a substantially rectangular shape in plan view, and a plurality of through holes 3043 (second through holes) are provided at the ends (see FIG. 3). Note that the end portion of the power substrate 304 has an end portion that is uneven in a plan view, and the end portion that has an uneven shape in a plan view has the through hole 3043 in the portion that is a convex shape in plan view. Is provided.
  • Each pin 3051 erected on the mount base 305 is provided in a state where the end of the control board 303 and the end of the power board 304 are partially overlapped, specifically, at the end of the control board 303.
  • the control board 303 is inserted into the through holes 3035 and 3043 in a state where the through holes 3035 and the through holes 3043 provided at the ends of the power board 304 having a convex shape in plan view are overlapped with each other.
  • the power board 304 is positioned and separated from the mount base 305. Note that the control board 303 and the power board 304 may be positioned and separated from the mount base 305 without being overlapped.
  • the tips of the pins 3051 inserted into the through holes 3035 and 3043 protrude from the through holes 3035 and 3043, and the caps C are attached to the tips of the protruding pins 3051.
  • the power board 304 is fixed to the mount base 305 (however, the state in which each cap C is omitted is shown in FIG. 2).
  • the tips of the pins 3051 inserted into the through holes 3035 and 3043 are not protruded from the through holes 3035 and 3043, and female screws are provided on the tips of the pins 3051.
  • the control board 303 and the power board 304 may be fixed to the mount base 305 by screwing a male screw.
  • the through holes 3035 and 3043 are overlaid as described above. It can be said that the pin 3051 inserted through the through holes 3035 and 3043 positions the relative position between the control board 303 and the power board 304. Therefore, when the control board 303 and the power board 304 are arranged on the mount base 305 among the plurality of pins 3051 erected on the mount base 305, the through holes 3035 and 3043 are overlapped as described above.
  • the pins 3051 inserted through the through holes 3035 and 3043 correspond to the first protrusions and the positioning parts described in the claims.
  • the connector of the amplifier module 302 is connected to the connector 3033 of the control board 303 and the connector 3041 of the power board 304.
  • 3022 and 3023 can be fitted, and the amplifier module 302 can be connected to the control board 303 and the power board 304.
  • 1 to 8 amplifier modules 302 connected to the control board 303 and the power board 304 and the control module 301 connected to the control board 303 are indicated by imaginary lines (broken lines). .
  • imaginary lines broken lines
  • the power board 304 includes a common FG (Frame Ground) terminal 3042 corresponding to each of 1 to 8 amplifier modules 302 connected via eight connectors 3041.
  • the FG terminal 3042 is grounded. Accordingly, it is possible to reduce wiring by concentrating and grounding at one location of the FG terminal 3042 of the power board 304 without drawing FG wiring from each of the 1 to 8 amplifier modules 302 and grounding them.
  • the control board 303 includes an FG terminal 3034 separated from the FG terminal 3042 on the power board 304 side, and is grounded via the FG terminal 3034.
  • each control calculation unit 3031 provided in the control board 303 is a surface opposite to the mount base 305 side of the control board 303, that is, the surface of the control board 303 (the front side in FIG. 3 on the right side).
  • the multi-axis motor drive system 1 of the present embodiment includes the eight motors 100, the controller 200, and the multi-axis motor drive device 300.
  • the multi-axis motor driving device 300 includes a control module 301, 1 to 8 amplifier modules 302, a control board 303, and a power board 304.
  • a low voltage system signal line used for control signal exchange is arranged on the control board 303, and a high voltage system power line supplied to each amplifier module 302 is arranged on the power board 304.
  • the control board 303 and the power board 304 are separated from each other. As a result, the power lines of the high voltage system and the signal lines of the low voltage system can be separated and arranged on different boards, so that it is possible to avoid mixing different voltage system wirings on one board. . As a result, the reliability against insulation or noise can be improved.
  • the high voltage system compared to the low voltage system, it is necessary to secure a larger insulation distance and creepage distance between the wiring pattern and the mounted parts.
  • the motor drive device 300 is increased in size.
  • the high voltage system and the low voltage system are separately arranged on different boards, so that the control board 303 and the power board 304 are easily secured while ensuring a predetermined insulation distance and creepage distance on the power board 304.
  • the control board 303 and the power board 304 are separated, the number of axes suitable for the number of axes or the area of the board can be individually designed for each board, and the degree of design freedom can be improved.
  • the switching element 3021 of the amplifier module 302 generates heat and switching noise (radiation noise) when the motor 100 is driven. These heat and noise are considered to cause malfunction of the control IC.
  • the control board 303 has a control arithmetic unit 3031.
  • the control arithmetic unit 3031 and the amplifier module 302 can be arranged apart from each other.
  • the control arithmetic unit 3031 can be suppressed from being affected by heat and noise generated in the amplifier module 302, so that the operational stability can be improved and the reliability of the multi-axis motor driving device 300 can be improved.
  • control board 303 and the power board 304 have connectors 3033 and 3041 that can be connected in an detachable manner by arranging the amplifier modules 302 in parallel, and the amplifier modules are connected via the connectors 3033 and 3041. 302 is connected.
  • the control board 303 and the power board 304 each have connectors 3033 and 3041 that can be connected to the amplifier module 302 so that the amplifier module 302 can be inserted and removed, so that the amplifier module 302 can be attached and detached according to the number of motors 100 used. The number can be easily increased or decreased.
  • the multi-axis motor driving apparatus 300 includes a common mount base 305 on which the control board 303 and the power board 304 are arranged.
  • the mount base 305 is a relative position between the control board 303 and the power board 304.
  • the control board 303 and the power board 304 can be easily positioned.
  • a through hole 3035 is provided at the end of the control board 303 and a through hole 3043 is provided at the end of the power board 304, and a pin 3051 standing on the mount base 305 is provided. Then, the control board 303 and the power board 304 are positioned by being inserted into the through holes 3035 and 3043 in a superposed state. Thus, the control board 303 and the power board 304 can be easily and accurately positioned so that the connectors 3033 and 3041 are in corresponding positions.
  • the amplifier module 302 is configured to have substantially the same outer diameter regardless of the capacity of the corresponding motor 100.
  • the multi-axis motor driving apparatus 300 can cope with the case and the mount base 305. Therefore, space saving and cost saving can be achieved.
  • each control calculation unit 3031 provided in the control board 303 is placed on the surface of the control board 303 opposite to the mount base 305 side.
  • each control arithmetic unit 3031 provided in the control board 303 is changed to a surface on the mount base 305 side of the control board 303, that is, the back surface of the control board 303 (the left side face in FIG. 4). Further, it may be provided so as to contact the mount base 305.
  • the amplifier module 302 is provided with a guide for smoothly fitting the connectors 3033 and 3041 of the control board 303 and the power board 304 with the connectors 3022 and 3023 of the amplifier module 302. May be.
  • a plurality of guide pins 3052 are erected on the end of the surface of the mount base 305 (the right side surface in FIG. 5) in this modification.
  • a female screw 3053 is provided on the distal end side of each guide pin 3052.
  • a through hole 3025 is provided in each of the upper end portion (upper end portion in FIG. 5) and the lower end portion (lower end portion in FIG. 5) of each amplifier module 302 in this modified example.
  • a guide 3024 (guide portion) capable of fixing the amplifier module 302 to the mount base 305 by inserting the male screw S into the female screw 3053 of the guide pin 3052 after inserting the guide pin 3052 into the hole 3025. Is provided.
  • the amplifier module 302 is fixed to the mount base 305 by the guide pins 3052 and the guide 3024. Therefore, the guide pin 3052 and the guide 3024 constitute a fixing portion described in the claims.
  • the connectors 3033 and 3041 of the control board 303 and the power board 304 and the connectors 3022 and 3023 of the amplifier module 302 are smoothly fitted.
  • the respective guide pins 3052 erected on the mount base 305 and the through holes 3025 of the respective guides 3024 provided in the amplifier module 302 are fitted.
  • the connectors 3033 and 3041 of the control board 303 and the power board 304 and the connectors 3022 and 3023 of the amplifier module 302 are fitted to connect the control board 303 and the power board 304 and the amplifier module 302.
  • the amplifier module 302 is fixed to the mount base 305 by screwing the male screw S into the female screw 3053 of each guide pin 3052 inserted through the through hole 3025 of each guide 3024.
  • the tips of the guide pins 3052 inserted through the through holes 3025 of the guides 3024 are protruded from the through holes 3025, and caps are attached to the tips of the protruding guide pins 3052. May be fixed to the mount base 305.
  • the same effect as the above embodiment can be obtained. Further, by fixing the amplifier module 302 to the mount base 305 using the guide pins 3052 and the guide 3024, the connectors 3033 and 3041 of the control board 303 and the power board 304 and the connectors 3022 and 3023 of the amplifier module 302 can be smoothly connected. Can be fitted. Further, after the guide pin 3052 is inserted into the through hole 3025 of the guide 3024, the male screw S is screwed into the female screw 3053 of the guide pin 3052 to fix the amplifier module 302 to the mount base 305. Thus, the amplifier module 302 can be more securely fixed to the mount base 305.
  • the multi-axis motor driving device 300 includes one to eight amplifier modules 302 has been described as an example.
  • the number of amplifier modules is not limited to this, and may be nine or more. .
  • Multi-axis motor drive system 100 Motor 200 Controller (host controller) 300 Multi-axis motor drive device 302 Amplifier module 303 Control board 304 Power board 305 Mount base 3021 Switching element 3024 Guide (guide part) 3025 Through hole (third through hole) 3031 Control operation unit (control IC) 3033 Connector 3035 Through hole (first through hole) 3041 Connector 3043 Through hole (second through hole) 3051 pin (first protrusion) 3052 Guide pin (second protrusion) 3053 Female thread S Male thread

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Abstract

【課題】信頼性を向上すると共に小型化を図ることができるようにする。 【解決手段】多軸モータ駆動装置300は、8つのモータ100を駆動する多軸モータ駆動装置であり、モータ100に電力を供給する1乃至8台のアンプモジュール302と、制御モジュール301及びアンプモジュール302と接続され、コントローラ200からのモータ制御指令に基づきアンプモジュール302が有するスイッチング素子3021を制御するための信号線が配置された制御基板303と、アンプモジュール302と接続され、当該アンプモジュール302に対して電力を供給するための動力線が配置された動力基板304とを備えている。そして、制御基板303と動力基板304とは、分離されている。

Description

多軸モータ駆動装置及び多軸モータ駆動システム
 本発明は、多軸モータ駆動装置及びこれを備えた多軸モータ駆動システムに関する。
 従来、複数のモータを駆動する多軸モータ駆動装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この従来技術の多軸モータ駆動装置(サーボアンプ)は、ベース基板と、これに対して着脱可能に組み込まれる複数のサブ基板とから構成されている。サブ基板は、複数のモータに対するサーボ制御部及びアンプモジュール(駆動回路部)等が同一基板上に配置された構成となっている。ベース基板には、サーボ制御部との信号授受に使用される低い電圧系統と、アンプモジュールに供給する高い電圧系統とが混在している。
特開2008-091684号公報(第5図)
 上記従来技術では、高い電圧系統と低い電圧系統とが同一のベース基板上に混在しており、絶縁又はノイズ等の信頼性について改善すべき余地があった。また、高い電圧系統では、低い電圧系統に比べて、配線パターン及び実装部品間により大きな絶縁距離及び沿面距離を確保する必要があるため、これらを混在させると基板が必要以上に大きくなり、装置の大型化を招くおそれがあった。
 本発明の目的は、信頼性を向上すると共に小型化を図ることができる多軸モータ駆動装置及び多軸モータ駆動システムを提供することにある。
 上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、少なくとも1つのモータを駆動する多軸モータ駆動装置であって、前記モータに電力を供給する少なくとも1つのアンプモジュールと、前記アンプモジュールと接続され、上位制御装置からのモータ制御指令に基づき前記アンプモジュールが有するスイッチング素子を制御するための信号線が配置された制御基板と、前記アンプモジュールと接続され、当該アンプモジュールに対して電力を供給するための動力線が配置された動力基板と、を備え、前記制御基板と前記動力基板とは、分離されている多軸モータ駆動装置が適用される。
 また、本発明の別の観点によれば、少なくとも1つのモータと、モータ制御指令を出力する上位制御装置と、前記モータ制御指令に応じて、前記モータを駆動する多軸モータ駆動装置と、を備え、前記多軸モータ駆動装置は、前記モータに電力を供給する少なくとも1つのアンプモジュールと、前記アンプモジュールと接続され、上位制御装置からのモータ制御指令に基づき前記アンプモジュールが有するスイッチング素子を制御するための信号線が配置された制御基板と、前記アンプモジュールと接続され、当該アンプモジュールに対して電力を供給するための動力線が配置された動力基板と、を備え、前記制御基板と前記動力基板とは、分離されている多軸モータ駆動システムが適用される。
 本発明によれば、信頼性を向上すると共に小型化を図ることができる。
一実施の形態の多軸モータ駆動システムの全体構成を概念的に表すシステム構成図である。 マウントベースに配置された制御基板及び動力基板の構成を概念的に表す説明図である。 図2中III-III断面による横断面図である。 制御演算部をマウントベースに接触配置する変形例における、制御演算部の配置位置を説明する説明図である。 アンプモジュールにガイドを設ける変形例における、制御基板及び動力基板に対してアンプモジュールを接続する方法を説明する説明図である。
 以下、一実施の形態について図面を参照して説明する。
 図1に示すように、本実施形態の多軸モータ駆動システム1は、回転力を出力する8つのモータ100と、モータ制御指令を出力するコントローラ200(上位制御装置)と、コントローラ200のモータ制御指令に応じて、各モータ100を駆動する多軸モータ駆動装置300とを備えている。
 各モータ100は、それぞれ、回転軸101等の回転体の回転角度を検出して位置検出信号を出力するエンコーダ102を有している。
 多軸モータ駆動装置300は、その外郭を構成する筐体(図示省略)を備えると共に、この筐体内に、中継基板306と、コンバータモジュール307と、コンデンサモジュール308と、制御モジュール301と、モータ100に電力を供給してモータ100を駆動する1乃至8台のアンプモジュール302と、制御基板303と、制御基板303とは別の基板である動力基板304と、制御基板303及び動力基板304が分離されて配置される共通のマウントベース305とを備えている。
 コンバータモジュール307は、交流電源(例えばAC200V)を入力して、モータ駆動直流電源(例えばDC+300V)及び制御電源(例えばDC+5VやDC±12V)を生成し出力する。
 コンデンサモジュール308は、コンデンサ3081を搭載している。コンデンサ3081は、コンバータモジュール307により生成されたモータ駆動直流電源を平滑化する。
 中継基板306は、各モータ100のエンコーダ102からの位置検出信号を入力して、対応する信号を生成し制御モジュール301及び制御基板303に出力する。
 制御モジュール301は、CPU3011を搭載している。CPU3011は、コントローラ200から出力されるモータ制御指令(位置・速度・トルクのいずれか1つの制御指令)を制御基板303の8つの制御演算部3031(後述)に分配して出力する。
 各アンプモジュール302は、それぞれ、モータ100と接続するためのモータケーブルのコネクタ(図示省略)を挿抜可能に接続できるコネクタ3024を有しており、コネクタ3024に対してモータケーブルの一方側のコネクタが嵌合され、他方側のコネクタがモータ100のコネクタ103に嵌合されることにより、モータ100と接続されている。このとき、各アンプモジュール302に接続される各モータ100の容量(出力量)は、各々同一でもよいし、各々異なっていてもよく、各アンプモジュール302は、それぞれ、対応するモータ100の容量に係わらず略同一の外形寸法を有するように構成されている。
 制御基板303は、多層(例えば10層)の積層構造を備えており、コンバータモジュール307からの制御電源を入力する。この制御基板303は、8つの制御演算部3031(制御IC)と、アンプモジュール302を並設して挿抜可能に接続できる8つのコネクタ3033と、アンプモジュール302に並設して制御モジュール301を挿抜可能に接続できるコネクタ3032とを有している。そして、各コネクタ3033に対して各アンプモジュール302のコネクタ3022が嵌合されることにより、各アンプモジュール302と接続され、コネクタ3032に対して制御モジュール301のコネクタ3012が嵌合されることにより、制御モジュール301と接続されている。
 各制御演算部3031は、例えばICチップで構成されており、それぞれ1つのモータに対応する。これら各制御演算部3031は、制御モジュール301のCPU3011で分配され入力されるコントローラ200からのモータ制御指令、及び、各モータ100のエンコーダ102からの位置検出信号を入力して、入力したモータ制御指令に応じた制御演算(電流制御演算含む)を実行する。そして、この制御演算に基づいたスイッチング指令を、コネクタ3033を介して制御基板303に接続されたアンプモジュール302が有するスイッチング素子3021に対して出力する。
 また、制御基板303には、コネクタ3032を介して接続された制御モジュール301のCPU3011で分配され入力されるコントローラ200からのモータ制御指令に基づき各コネクタ3033を介して接続された各アンプモジュール302のスイッチング素子3021を制御するための信号線(図示省略)が配置されている。すなわち、制御基板303には、各アンプモジュール302の制御用の信号授受に使用される低い電圧系統(例えばDC+5VやDC±12V等)の信号線が配置されている。
 動力基板304は、多層(例えば4層)の積層構造を備えており、コンバータモジュール307からのモータ駆動直流電源を入力する。この動力基板304は、アンプモジュール302を並設して挿抜可能に接続できる8つのコネクタ3041を有しており、各コネクタ3041に対して各アンプモジュール302のコネクタ3023が嵌合されることにより、各アンプモジュール302と接続されている。また、動力基板304には、各コネクタ3041を介して接続された各アンプモジュール302に対して電力を供給するための動力線(図示省略)が配置されている。すなわち、動力基板304には、各アンプモジュール302に供給する高い電圧系統(例えばDC+300V等)の動力線が配置されている。
 図2及び図3に示すように、マウントベース305は、平面視略長方形形状を備えており、その表面(図2中紙面手前側の面、図3中右側の面)には複数のピン3051が立設されている。また、制御基板303は、平面視略L字形状を備えており、その端部には複数の貫通孔3035(第1貫通孔)が設けられている(図3参照)。また、動力基板304は、平面視略長方形形状を備えており、その端部には複数の貫通孔3043(第2貫通孔)が設けられている(図3参照)。なお、動力基板304の端部には、平面視凹凸形状となった端部があり、この平面視凹凸形状となった端部に関しては、平面視凸形状となった部分に上記貫通孔3043が設けられている。
 そして、マウントベース305に立設された各ピン3051が、制御基板303の端部と動力基板304の端部とが一部重ね合わされた状態、詳細には、制御基板303の端部に設けられた貫通孔3035と、動力基板304の平面視凸形状となった端部に設けられた貫通孔3043とが重ね合わされた状態で、各貫通孔3035,3043に挿通されることにより、制御基板303及び動力基板304が、位置決めされてマウントベース305に分離された状態で配置されている。なお、制御基板303と動力基板304とを重ね合わせない状態で、位置決めしてマウントベース305に分離された状態で配置するようにしてもよい。さらに、各貫通孔3035,3043に挿通された各ピン3051の先端が各貫通孔3035,3043より突出して、それら突出した各ピン3051の先端にキャップCが各々取り付けられることにより、制御基板303及び動力基板304が、マウントベース305に固定されている(但し、図2中では各キャップCを省略した状態を図示している)。なお、各貫通孔3035,3043に挿通された各ピン3051の先端を各貫通孔3035,3043より突出しないようにすると共に、それら各ピン3051の先端側に雌ネジを設けて、それら各雌ネジに対して雄ネジを螺合させることにより、制御基板303及び動力基板304をマウントベース305に固定するようにしてもよい。
 すなわち、マウントベース305に立設された複数のピン3051のうち、制御基板303及び動力基板304をマウントベース305に配置する際に、上記のように貫通孔3035,3043が重ね合わされた状態で、それら貫通孔3035,3043に挿通されるピン3051が、制御基板303と動力基板304との相対位置を位置決めしていると言える。したがって、マウントベース305に立設された複数のピン3051のうち、制御基板303及び動力基板304をマウントベース305に配置する際に、上記のように貫通孔3035,3043が重ね合わされた状態で、それら貫通孔3035,3043に挿通されるピン3051が、特許請求の範囲に記載の、第1突起部に相当すると共に、位置決め部に相当する。
 上記のように制御基板303と動力基板304とが位置決めされた状態でマウントベース305に固定されることにより、制御基板303のコネクタ3033及び動力基板304のコネクタ3041に対して、アンプモジュール302のコネクタ3022,3023を各々嵌合でき、アンプモジュール302を制御基板303及び動力基板304に接続できるようになっている。なお、図2中では、制御基板303及び動力基板304に接続された1乃至8台のアンプモジュール302、及び、制御基板303に接続された制御モジュール301を想像線(破線部)で示している。なお、図2中では、図1に示した部品の図示を一部省略している。
 また、図2に示すように、動力基板304は、8つのコネクタ3041を介して接続される1乃至8台のアンプモジュール302の各々に対応する共通のFG(Frame Ground)端子3042を備えており、このFG端子3042を介して接地されている。したがって、1乃至8台のアンプモジュール302の各々からFG配線を引き出して各々接地させることなく、動力基板304のFG端子3042の1ヶ所で集中して接地させることにより、省配線化が可能となる。また、制御基板303は、上記動力基板304側のFG端子3042とは分離されたFG端子3034を備えており、このFG端子3034を介して接地されている。制御基板303のFG端子3034を動力基板304のFG端子3042と分離して、各々独立して配置することにより、制御基板303の信号線が動力基板304の動力線から受けるノイズの影響を低減することができる。
 さらに、制御基板303に備えられた各制御演算部3031は、それぞれ、制御基板303のマウントベース305側とは反対側の面、すなわち制御基板303の表面(図2中紙面手前側の面、図3中右側の面)に、設けられている。
 以上説明したように、本実施形態の多軸モータ駆動システム1は、8つのモータ100と、コントローラ200と、多軸モータ駆動装置300とを備えている。多軸モータ駆動装置300は、制御モジュール301と、1乃至8台のアンプモジュール302と、制御基板303と、動力基板304とを備えている。制御基板303には、制御用の信号授受に使用される低い電圧系統の信号線が配置され、動力基板304には、各アンプモジュール302に供給する高い電圧系統の動力線が配置されている。そして、制御基板303と動力基板304とが分離された構成となっている。これにより、高い電圧系統の動力線と低い電圧系統の信号線とを異なる基板に分離して配置することできるので、1つの基板上に異なる電圧系統の配線が混在するのを回避することができる。その結果、絶縁またはノイズ等に対する信頼性を向上できる。
 また、高い電圧系統では、低い電圧系統に比べて、配線パターン及び実装部品間により大きな絶縁距離及び沿面距離を確保する必要があるため、これらを混在させると基板が必要以上に大きくなり、多軸モータ駆動装置300の大型化を招く。これに対し、本実施形態では、高い電圧系統と低い電圧系統を異なる基板に分離配置するため、動力基板304における所定の絶縁距離及び沿面距離を容易に確保しつつ、制御基板303及び動力基板304の回路配置や基板の面積等を考慮して基板の積層数を適宜に設定することにより、多軸モータ駆動装置300全体の小型化を図ることが可能となる。さらに、制御基板303と動力基板304とを分離するので、各々の基板に対し軸数又は基板の面積に適した積層数を個別に設計することが可能となり、設計の自由度を向上できる。
 また、本実施形態では特に、次のような効果を得ることができる。すなわち、一般に、アンプモジュール302のスイッチング素子3021は、モータ100の駆動時に熱及びスイッチングノイズ(放射ノイズ)を発生することが知られており、これらの熱やノイズは、制御ICの誤動作の要因となる。そこで本実施形態においては、制御基板303が制御演算部3031を有する構成とする。これにより、制御演算部3031と、アンプモジュール302とを、離間して配置することができる。その結果、制御演算部3031がアンプモジュール302で発生する熱及びノイズの影響を受けることを抑制できるので、動作安定性を向上し、多軸モータ駆動装置300の信頼性を向上することができる。
 また、本実施形態では特に、制御基板303及び動力基板304は、アンプモジュール302を並設して挿抜可能に接続できるコネクタ3033,3041を各々有しており、コネクタ3033,3041を介してアンプモジュール302と接続されている。制御基板303及び動力基板304が、アンプモジュール302を並設して挿抜可能に接続できるコネクタ3033,3041を各々有することにより、使用されるモータ100の数に応じてアンプモジュール302を着脱させ、その数を容易に増減することができる。
 また、本実施形態では特に、多軸モータ駆動装置300が制御基板303及び動力基板304が配置される共通のマウントベース305を備え、マウントベース305は、制御基板303と動力基板304との相対位置を位置決めするピン3051を有する。マウントベース305がピン3051を有することにより、制御基板303及び動力基板304をマウントベース305に配置する際に、各々の基板のアンプモジュール301接続用のコネクタ3033,3041が対応する位置となるように、制御基板303と動力基板304を容易に位置決めすることができる。
 また、本実施形態では特に、制御基板303の端部に貫通孔3035が設けられると共に、動力基板304の端部に貫通孔3043が設けられており、マウントベース305に立設されたピン3051が、重ね合わされた状態の貫通孔3035,3043に挿通されることにより、制御基板303と動力基板304とが位置決めされる。これにより、コネクタ3033,3041が対応する位置となるように制御基板303と動力基板304とを容易に精度良く位置決めすることができる。
 また、本実施形態では特に、アンプモジュール302は、対応するモータ100の容量に係わらず略同一の外径寸法を有するように、構成されている。これにより、モータ容量の異なる複数のモータ100を使用する場合でも、多軸モータ駆動装置300においては1台の筐体及びマウントベース305により対応することができる。したがって、省スペース化及び省コスト化を図ることができる。
 なお、実施の形態は、上記内容に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。
 (1)制御演算部をマウントベースに接触配置する場合
 上記実施形態では、制御基板303に備えられた各制御演算部3031を、それぞれ、制御基板303のマウントベース305側とは反対側の面に設けていたが、これに限られない。すなわち、図4に示すように、制御基板303に備えられた各制御演算部3031を、それぞれ、制御基板303のマウントベース305側の面、すなわち制御基板303の裏面(図4中左側の面)に、マウントベース305に接触するように設けてもよい。
 この場合も、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。このような構成とすることにより、制御演算部3031のスイッチング動作によって発生する熱をマウントベース305に熱伝導させて効率良く放熱することができる。
 (2)アンプモジュールにガイドを設ける場合
 すなわち、アンプモジュール302に、制御基板303及び動力基板304のコネクタ3033,3041とアンプモジュール302のコネクタ3022,3023とをスムーズに嵌合させるためのガイドを設けてもよい。
 図5に示すように、本変形例におけるマウントベース305の表面(図5中右側の面)の端部には、複数のガイド用ピン3052(第2突起部)が立設されている。各ガイド用ピン3052の先端側には、それぞれ、雌ネジ3053が設けられている。また、本変形例における各アンプモジュール302の上端部(図5中上端部)及び下端部(図5中下端部)には、それぞれ、貫通孔3025(第3貫通孔)が設けられ、当該貫通孔3025に対しガイド用ピン3052を挿通させた後、ガイド用ピン3052の雌ネジ3053に対して雄ネジSを螺合させてアンプモジュール302をマウントベース305に固定可能なガイド3024(ガイド部)が設けられている。そして、これらガイド用ピン3052及びガイド3024によりアンプモジュール302をマウントベース305に固定する。したがって、ガイド用ピン3052及びガイド3024が、特許請求の範囲に記載の固定部を構成する。
 すなわち、制御基板303及び動力基板304に対してアンプモジュール302を接続する際には、制御基板303及び動力基板304のコネクタ3033,3041とアンプモジュール302のコネクタ3022,3023とをスムーズに嵌合させるために、まず、マウントベース305に立設された各ガイド用ピン3052と、アンプモジュール302に設けられた各ガイド3024の貫通孔3025とを嵌合させる。その後、制御基板303及び動力基板304のコネクタ3033,3041と、アンプモジュール302のコネクタ3022,3023とを嵌合させることにより、制御基板303及び動力基板304とアンプモジュール302とを接続させる。そして、各ガイド3024の貫通孔3025に挿通された各ガイド用ピン3052の雌ネジ3053に対して雄ネジSを螺合させることにより、アンプモジュール302がマウントベース305に固定される。なお、前述の実施形態のように、各ガイド3024の貫通孔3025に挿通された各ガイド用ピン3052の先端を各貫通孔3025より突出させて、それら突出した各ガイド用ピン3052の先端にキャップを各々取り付けることにより、アンプモジュール302をマウントベース305に固定するようにしてもよい。
 本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、ガイド用ピン3052及びガイド3024を用いてアンプモジュール302をマウントベース305に固定することにより、制御基板303及び動力基板304のコネクタ3033,3041とアンプモジュール302のコネクタ3022,3023とをスムーズに嵌合させることができる。さらに、ガイド3024の貫通孔3025に対しガイド用ピン3052を挿通させた後、ガイド用ピン3052の雌ネジ3053に対して雄ネジSを螺合させてアンプモジュール302をマウントベース305に固定することにより、アンプモジュール302をより確実にマウントベース305に固定することができる。
 (3)その他
 以上においては、多軸モータ駆動装置300が1乃至8台のアンプモジュール302を備えた場合を一例として説明したが、アンプモジュールの数はこれに限定されず、9台以上でもよい。
 また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
 その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
 1      多軸モータ駆動システム
 100    モータ
 200    コントローラ(上位制御装置)
 300    多軸モータ駆動装置
 302    アンプモジュール
 303    制御基板
 304    動力基板
 305    マウントベース
 3021   スイッチング素子
 3024   ガイド(ガイド部)
 3025   貫通孔(第3貫通孔)
 3031   制御演算部(制御IC)
 3033   コネクタ
 3035   貫通孔(第1貫通孔)
 3041   コネクタ
 3043   貫通孔(第2貫通孔)
 3051   ピン(第1突起部)
 3052   ガイド用ピン(第2突起部)
 3053   雌ネジ
 S      雄ネジ

Claims (8)

  1.  少なくとも1つのモータ(100)を駆動する多軸モータ駆動装置(300)であって、
     前記モータ(100)に電力を供給する少なくとも1つのアンプモジュール(302)と、
     前記アンプモジュール(302)と接続され、上位制御装置(200)からのモータ制御指令に基づき前記アンプモジュール(302)が有するスイッチング素子(3021)を制御するための信号線が配置された制御基板(303)と、
     前記アンプモジュール(302)と接続され、当該アンプモジュール(302)に対して電力を供給するための動力線が配置された動力基板(304)と、を備え、
     前記制御基板(303)と前記動力基板(304)とは、分離されている
    ことを特徴とする多軸モータ駆動装置(300)。
  2.  前記制御基板(303)及び前記動力基板(304)は、
     前記アンプモジュール(302)を並設して挿抜可能に接続できるコネクタ(3033,3041)を各々有しており、前記コネクタ(3033,3041)を介して前記アンプモジュール(302)と接続されている
    ことを特徴とする請求項1に記載の多軸モータ駆動装置(300)。
  3.  前記制御基板(303)及び前記動力基板(304)が配置される共通のマウントベース(305)をさらに備え、
     前記マウントベース(305)は、
     前記制御基板(303)と前記動力基板(304)との相対位置を位置決めする位置決め部(3051)を有する
    ことを特徴とする請求項2に記載の多軸モータ駆動装置(300)。
  4.  前記位置決め部(3051)は、
     前記マウントベース(305)に立設され、前記制御基板(303)の端部に設けられた第1貫通孔(3035)と前記動力基板(304)の端部に設けられた第2貫通孔(3043)とが重ね合わされた状態で、それら第1及び第2貫通孔(3035,3043)に挿通される第1突起部(3051)である
    ことを特徴とする請求項3に記載の多軸モータ駆動装置(300)。
  5.  前記制御基板(303)に搭載された制御ICは、
     前記制御基板(303)の前記マウントベース(305)側の面に、前記マウントベース(305)に接触するように設けられている
    ことを特徴とする請求項3又は4に記載の多軸モータ駆動装置(300)。
  6.  前記アンプモジュール(302)を前記マウントベース(305)に固定する固定部(3052,3024)をさらに有し、
     前記固定部は、
     前記マウントベース(305)に立設され、雌ネジ(3053)が設けられた第2突起部(3052)と、
     第3貫通孔(3025)が設けられ、当該第3貫通孔(3025)に前記第2突起部(3052)を挿通させた後、前記雌ネジ(3053)に対して雄ネジ(S)を螺合させて前記アンプモジュール(302)を前記マウントベース(305)に固定可能な前記アンプモジュール(302)に設けられたガイド部(3024)と、を備える
    ことを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載の多軸モータ駆動装置(300)。
  7.  前記アンプモジュール(302)は、
     対応する前記モータ(100)の容量に係わらず略同一の外径寸法を有するように、構成されている
    ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の多軸モータ駆動装置(300)。
  8.  少なくとも1つのモータ(100)と、
     モータ制御指令を出力する上位制御装置(200)と、
     前記モータ制御指令に応じて、前記モータ(100)を駆動する請求項1乃至7のいずれか1項に記載の多軸モータ駆動装置(300)と、を備えた
    ことを特徴とする多軸モータ駆動システム(1)。
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