WO2020217765A1

WO2020217765A1 - サーボアンプ装置、および多軸サーボ制御装置

Info

Publication number: WO2020217765A1
Application number: PCT/JP2020/011110
Authority: WO
Inventors: 勇介下垣; 彰太塚田
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2019-04-25
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2020-10-29
Also published as: EP3961908A4; EP3961908A1; JPWO2020217765A1; JP7411871B2; CN113826316A

Abstract

サーボアンプ装置は、モータを制御し駆動する制御駆動回路を内蔵するサーボアンプ装置であって、制御駆動回路を収納する筐体と、筐体を設置部材に取り付けるための取付部と、直流電源ラインに接続されて、直流電力が供給される直流電源接続部と、外部のコントローラと接続されて、通信信号が供給される通信用コネクタと、モータを駆動する駆動線が接続されるモータ駆動用コネクタと、表示部材を配置した表示部とを備えている。筐体は、面積が最も大きくかつ互いに対面する一対の第１の面を有した箱型の形状を成している。第１の面に対して垂直で、かつ互いに対面する一対の第２の面に、通信用コネクタとモータ駆動用コネクタとが配置される。第１の面および第２の面に対して垂直で、かつ互いに対面する一対の第３の面において、第３の面の一方を背面として、その背面の側には、取付部（３３）が配置され、第３の面の他方を前面として、前面に、表示部と直流電源接続部とが配置されている。

Description

サーボアンプ装置、および多軸サーボ制御装置

　本発明は、サーボモータを制御し駆動するサーボアンプ装置、およびこのサーボアンプ装置を複数台備え、複数台のサーボモータを制御し駆動する多軸サーボ制御装置に関する。

　産業用のサーボモータの用途のひとつとして、複数軸で構成されたアームを有する加工機などがある。このような多軸を制御する加工機では、通常、サーボモータを制御し駆動するサーボアンプ装置（以下、適宜、単にサーボアンプと呼ぶ）も軸数に合わせて複数台が必要となる。このため、軸数が多くなると、サーボアンプ群が大きくスペースを占めることになる。さらに、サーボモータと接続する配線やサーボアンプ制御用の配線なども増加する。このため、配線の処理が複雑になり、接続ミスなども生じやすくなる。そこで、従来、配線の簡素化による作業性の向上などを目的とした多軸サーボドライブ装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

　従来の多軸サーボドライブ装置は、直流電力を出力するコンバータユニットとサーボモータを駆動する複数のサーボアンプユニットとを備えている。各ユニットはそれぞれ、例えば直流電力供給用またはモータ動力線用として、ケーブル接続が可能な配線用のコネクタを有している。さらに、従来の多軸サーボドライブ装置は、回路基板を有するマウントベースを備えている。この回路基板には、各ユニットのコネクタに合わせた受側コネクタが配置されるとともに、予め配線処理も施されている。ユニットごとのそれぞれのコネクタが、マウントベースの受側コネクタに嵌合接続するように配置されることで、従来の多軸サーボドライブ装置が構成されている。

　しかしながら、従来の多軸サーボドライブ装置の場合、各ユニットを保持するためには、各ユニットを棚枠内に収納するようなラック構造のマウントベースが必要となる。このため、棚枠内に収納するユニット数が制限され、大幅なユニット増設には不向きである。

　さらに、従来の多軸サーボドライブ装置は、ラック構造に加えて配線用の回路基板の配設も必要となる。このため、各ユニットを保持する構成としては、この装置専用となるマウントベースが必要である。したがって、柔軟に構成を変更するには不向きであるとともに、コスト的にも高価となる。

特開２００５―３６１１２０号公報

　本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。本発明は、簡易な構成で多軸を成す複数のサーボモータについてサーボ制御する多軸サーボ制御装置を実現できるとともに、配線のしやすさを考慮した構成とする。これにより、本発明は、作業性の向上も図ったサーボアンプ装置、および多軸サーボ制御装置を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明のサーボアンプ装置は、モータを制御し駆動する制御駆動回路を内蔵するサーボアンプ装置であって、制御駆動回路を収納する筐体と、筐体を設置部材に取り付けるための取付部と、直流電源ラインに接続されて、直流電力が供給される直流電源接続部と、外部のコントローラと接続されて、通信信号が供給される通信用コネクタと、モータを駆動する駆動線が接続されるモータ駆動用コネクタと、表示部材を配置した表示部とを備えている。筐体は、面積が最も大きくかつ互いに対面する一対の第１の面を有した箱型の形状を成している。第１の面に対して垂直で、かつ互いに対面する一対の第２の面に、通信用コネクタとモータ駆動用コネクタとが配置される。第１の面および第２の面に対して垂直で、かつ互いに対面する一対の第３の面において、第３の面の一方を背面として、背面の側に、取付部が配置され、第３の面の他方を前面として、前面に、表示部と直流電源接続部とが配置されている。

　この構成により、本サーボアンプ装置は背面側でのみ取り付ければよいため、ラック構造のような専用の設置部材などは必要ない。例えば、壁または安価な板状の設置部材にも取付部を利用して簡易に筐体を取り付けることができる。さらに、設置部材などに設置する場合には、このサーボアンプ装置の個数についても制約を受けない。しかも、コネクタまたは接続部を機能別に筐体の各面に振り分けた構成としているため、配線のしやすさとともに作業性の向上も図ることができる。

　また、直流電源ラインは、金属板を利用したバスバーであり、直流電源接続部は、バスバーの金属板を接続するように構成されたバスバーコネクタであることが好ましい。

　また、直流電源接続部は、筐体の前面において、表示部よりも中心側に配置されていることが好ましい。

　また、通信用コネクタは、一対の第２の面の一方の面に配置され、モータ駆動用コネクタは、一対の第２の面の他方の面に配置されていることが好ましい。

　また、表示部は、筐体の前面において、モータ駆動用コネクタよりも通信用コネクタに近い側に配置されていることが好ましい。

　また、本発明の多軸サーボ制御装置は、上記サーボアンプ装置を複数台備え、複数台のモータを制御し駆動する多軸サーボ制御装置である。本多軸サーボ制御装置は、直流電力を出力する直流電源出力部を有し、直流電源出力部からそれぞれのサーボアンプ装置に直流電力を供給する電源装置と、電源装置と複数台のサーボアンプ装置とを取り付ける設置部材である設置盤と、サーボアンプ装置それぞれの直流電源接続部を接続する直流電源ラインとを備える。複数台のサーボアンプ装置は、第１の面に対する法線方向に並べて配置されるとともに、筐体の背面の側に設けられた取付部を介して設置盤に取り付けられている。

　このような構成により、各サーボアンプ装置の固定は、設置盤のような簡易な構成の設置部材への取り付けのみでよい。このため、サーボアンプ装置の増設、または、設置盤上でのサーボアンプ装置の配置構成の変更なども容易に実施できる。さらに、サーボアンプ装置において、機能別に振り分けてコネクタまたは接続部が筐体の各面に配置されている。このため、横方向に並ぶサーボアンプ装置の上部の空間または下部の空間を利用して、配線処理も機能別に行うことができる。このため、配線がしやすくなり、作業ミスなども抑制できる。

　また、直流電源ラインとして金属板を利用した複数の分割バスバーを有し、互いに隣接するサーボアンプ装置が備えるそれぞれの直流電源接続部どうしは、分割バスバーで接続することが好ましい。

　また、本発明の電源装置は、商用電源が供給され、直流電力を生成する電源回路を収納する電源筐体と、電源筐体を設置盤に取り付けるための電源取付部と、直流電力を出力する直流電源出力部とを備える。電源筐体は、面積が最も大きくかつ互いに対面する一対の第１の面を有した箱型の形状を成し、第１の面に対して垂直で、かつ互いに対面する一対の第２の面に、商用電源が供給される商用電源入力線が配置され、第１の面および第２の面に対して垂直で、かつ互いに対面する一対の第３の面において、第３の面の一方を背面として、背面の側に、電源取付部を配置し、第３の面の他方を前面として、前面に、直流電源出力部を配置する。

　また、電源装置と複数台のサーボアンプ装置とは、サーボアンプ装置の筐体の第１の面に対する法線方向に並べて配置されるとともに、サーボアンプ装置の筐体の背面の側に設けられた取付部を介して設置盤に取り付けられていることが好ましい。

　このように、本発明によれば、簡易な構成で多軸を成す複数のサーボモータについてサーボ制御する多軸サーボ制御装置を実現できる。また、配線のしやすさを考慮した構成による作業性の向上も図ったサーボアンプ装置、および多軸サーボ制御装置を提供できる。

本発明の実施の形態におけるサーボアンプ装置を複数台備えた多軸サーボ制御装置を含む多軸サーボ制御システムの構成図同、サーボアンプ装置の外観図同、サーボアンプ装置の前面を示す正面図本発明の実施の形態における電源装置と複数台のサーボアンプ装置とを幅方向に並べて配置した構成図

　本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具現化した一例であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。

　（実施の形態）
　図１は、本発明の実施の形態におけるサーボアンプ装置１０を複数台備えた多軸サーボ制御装置１００を含むサーボシステム２００の構成図である。

　図１に示すように、サーボシステム２００は、多軸サーボ制御装置１００と、多軸サーボ制御装置１００によって制御され駆動される複数台のサーボモータ（以下、適宜、単にモータと呼ぶ）８０と、各サーボアンプ装置１０を制御する上位コントローラ７１とを含む構成である。図１では、サーボアンプ装置１０とモータ８０とを１つのペアとして３台分を装備した、３軸のサーボシステム２００の構成例を示している。

　サーボシステム２００における多軸サーボ制御装置１００は、３台のサーボアンプ装置１０と、各サーボアンプ装置１０に直流電力を供給する電源装置５０と、各サーボアンプ装置１０および電源装置５０が設置される設置盤６０とを含む。

　サーボシステム２００において、まず、多軸サーボ制御装置１００によって制御し駆動されるモータ８０としては、サーボモータの他、例えばブラシレスモータが好適である。すなわち、モータ８０の構成例としては、図１においてモータ８０の１つを用いて示すように、ブラシレスモータが挙げられる。ブラシレスモータは、モータ筐体８１内において、モータ筐体８１に固定されるステータ８３と、ステータ８３の内周側に配置されるロータ８４と、ロータ８４を支持する軸受８５とを収納している。ここで、ステータ８３は、ステータコアにＵ相、Ｖ相、Ｗ相とする３相の巻線を巻回して形成される。ロータ８４は、ロータコアに永久磁石を保持して回転軸８２を中心に回転する。モータ８０の巻線に対して、サーボアンプ装置１０から、その制御に応じた駆動波形の駆動電圧を印加することで、回転軸８２が回転する。これにより、モータ８０によって、例えば回転軸８２に接続された負荷が回転される。

　本実施の形態では、このように回転制御するための駆動電圧は、サーボアンプ装置１０からモータ８０に対し、駆動線８７を介して供給される。モータ８０は、ロータ８４の回転位置を検出するためのエンコーダ８６を備えている。エンコーダ８６からの信号がエンコーダ線８８を介してサーボアンプ装置１０に供給される。

　一方、サーボアンプ装置１０は、モータ８０を制御し駆動するための制御駆動回路を内蔵している。この制御駆動回路に電源を供給するため、多軸サーボ制御装置１００は、サーボアンプ装置１０それぞれに直流電力を供給するための電源装置５０を備えている。電源装置５０は、商用電源入力線７９を介して、商用電源である交流電源７８に接続されている。電源装置５０は、交流電源７８から供給される交流電力を直流電力に変換して、それぞれのサーボアンプ装置１０にこの直流電力を供給する。電源装置５０は、このような直流電力変換回路を、箱型の形状の電源筐体５１内に収納している。サーボアンプ装置１０も同様に、制御駆動回路を箱型の形状の筐体であるアンプ筐体１１内に収納している。サーボアンプ装置１０は、電源装置５０から供給された直流電力を利用して、制御駆動回路に電気的な動作をさせるとともに、モータ８０を駆動するための駆動電圧を生成する。

　本実施の形態は、このように直流電力を供給する直流電源ラインを構成するために、いわゆるバスバーを利用して電力供給することを特徴としている。バスバーは、大容量の電流を導電するために利用される部材であり、その導電部が銅やアルミニウムなどの金属で形成される導体板または導体棒で構成されている。具体的には、バスバーは、図１に示すように、電源装置５０および各サーボアンプ装置１０の前面の中央部において、ジャンパ線のように装置間を跨いで接続する分割バスバー５５を利用して、電源接続を行っている。なお、分割バスバー５５を利用した電源接続については、追って、さらに詳細に説明する。

　各サーボアンプ装置１０は、各サーボアンプ装置１０に内蔵される制御駆動回路を制御するため、上位コントローラ７１と接続されている。図１では、上位コントローラ７１と各サーボアンプ装置１０とが、通信線７２を介して通信されている。なお、本実施の形態では、通信線７２を用いた有線により通信した例を挙げているが、無線により通信される構成としてもよい。

　上位コントローラ７１の具体的な例としては、例えばパラメータ設定などの場合にはパーソナルコンピュータ、回転位置または速度などを指示する動作指令を与える場合にはＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌｅｒ）またはモーションコントローラが利用できる。また、この通信における具体的な通信手法としては、例えば、ＲＳ２３２Ｃ／４８５などのシリアル通信規格、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）規格に対応したデータ通信、あるいはＦＡネットワーク専用の通信仕様であるＲＴＥＸ（Ｒｅａｌｔｉｍｅ　Ｅｘｐｒｅｓｓ）またはＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）通信なども好適である。上位コントローラ７１と各サーボアンプ装置１０とのこのような接続により、上位コントローラ７１は、モータ８０が所望の動作をするように、各サーボアンプ装置１０に対しての動作指令などを含めた各種情報を送出するとともに、各サーボアンプ装置１０から各種情報を受信する。例えば、サーボアンプ装置１０によってモータ８０が有するロータ８４の位置を制御する場合には、目標とする位置指令を、ロータ８４の速度を制御する場合には、目標とする速度指令を、上位コントローラ７１がそれぞれ通知する。

　それぞれのサーボアンプ装置１０は、上位コントローラ７１からの動作指令に基づいてモータ８０の動き動作を制御し駆動する。このため、サーボアンプ装置１０は、主な回路構成として、制御部および駆動部を備えている。この制御部による主な動作としては、次のようなフィードバック制御の機能がある。すなわち、制御部に対して、上述の上位コントローラ７１からは通信線７２を介して動作指令を示す指令信号、また、モータ８０のエンコーダ８６からはエンコーダ線８８を介して、エンコーダ８６が検出した位置または速度を示す検出信号が供給される。制御部は、例えばフィードバック制御に基づき、この指令信号と検出信号とを利用して制御信号を生成し、モータ８０の動き位置または速度が動作指令に追従するように、モータ８０の動作を制御する。制御部は、具体的には、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）またはプログラムを記憶したメモリを内蔵したマイクロコンピュータが好適である。駆動部としては、いわゆるインバータを備えている。インバータは、スイッチング素子およびダイオードなどの電力変換素子で構成される。インバータは、これらの素子を用いて、制御信号に応じた駆動波形の駆動電圧を生成する。この駆動電圧は、駆動線８７を介してモータ８０の巻線に供給される。これによって、モータ８０の巻線が通電され、モータ８０内のロータ８４およびその回転軸８２が回転する。

　図２は、本発明の実施の形態におけるサーボアンプ装置１０の外観図である。

　図１および図２を参照しながら、サーボアンプ装置１０の構成について詳細に説明する。図２に示すように、サーボアンプ装置１０は、外観が薄い箱型の形状を成している。すなわち、それぞれ一対となる第１の面、第２の面および第３の面を有した直方体形状のアンプ筐体１１によって、サーボアンプ装置１０の外観の基礎部を成している。一対の第１の面を、図１のように、面積が最も大きい側面１１１としている。この第１の面である側面１１１に対して垂直となる一対の第２の面を、図１のように、上面１１４ｔおよび下面１１４ｂとしている。第１の面および第２の面に対して垂直となる一対の第３の面を、図１のように、前面１１２および背面１１３としている。

　以下、一対の側面１１１どうしが対面する方向を幅方向、上面１１４ｔと下面１１４ｂとが対面する方向を高さ方向、前面１１２と背面１１３とが対面する方向を奥行方向として説明する。特に、便宜上、図２に示す高さ方向において、上面１１４ｔ側を上側、下面１１４ｂ側を下側として説明する。同様に、奥行方向において、前面１１２側を前側、背面１１３側を後側として説明する。これより、サーボアンプ装置１０は、図２のように、高さ方向と奥行方向との長さは同程度であるとともに、幅方向はそれら高さおよび奥行方向に比べて薄い箱型の形状となっている。

　次に、サーボアンプ装置１０の外形を形成する各面での詳細な構成について説明する。

　図１で示すように、多軸サーボ制御装置１００の基本構成としては、各サーボアンプ装置１０の側面１１１に対して垂直となる幅方向に、電源装置５０および各サーボアンプ装置１０を並べた配置としている。言い換えれば、３台のサーボアンプ装置１０は、第１の面である側面１１１に対する法線方向に並べて配置されている。このため、図２に示すように、サーボアンプ装置１０において、両側面１１１には、基本的には、側板を固定するためのビスのような固定用部材を除いて、部材を配置しない構成としている。両側面１１１は、突出部のないフラットな面となっている。

　多軸サーボ制御装置１００では、サーボアンプ装置１０の背面１１３においての固定を基本としている。このため、背面１１３の側には、サーボアンプ装置１０自体を設置盤６０に固定するための取付部３３を設けている。設置盤６０は、サーボアンプ装置１０を設置するための設置部材として、図１に示すように、設置箇所に配置するときの土台となる基部６１と、基部６１から高さ方向に延びて板状に広がる取付板６２とで構成されている。設置盤６０に対して、サーボアンプ装置１０の背面１１３を固定するため、背面１１３での面においては、側面１１１と同様に、部材を配置しない構成としている。取付部３３は、図２に示すように、背面１１３の側において、アンプ筐体１１の背面１１３の面から高さ方向の上側に延びる小面積の板状の上部取付部３３ｔと、高さ方向の下側に延びる板状の下部取付部３３ｂとしている。上部取付部３３ｔおよび下部取付部３３ｂは、ビスまたはネジのような固定用部材を用いてサーボアンプ装置１０自体を設置盤６０に固定するために、それぞれ取付用穴３４ｔ、３４ｂを有している。このような構成に基づき、サーボアンプ装置１０の背面１１３の面を、取付板６２の所定の位置で取付板６２の面に合わせ、取付用穴３４ｔ、３４ｂそれぞれに、ビス等を挿入して、ビス固定する。これにより、設置盤６０にサーボアンプ装置１０が１台分固定される。図１では、取付用穴３４ｔを介してビス３５ｔを、取付用穴３４ｂを介してビス３５ｂを取付板６２にねじ込み、サーボアンプ装置１０自体を設置盤６０に固定する。また、取付板６２において、取付用穴３４ｔ、３４ｂのそれぞれの箇所に対応する位置に、あらかじめネジ穴を形成しておくことで、サーボアンプ装置１０を設置盤６０に着脱する作業が容易となる。さらに、このようなネジ穴を取付板６２の横方向（幅方向）に複数形成しておくことで、サーボアンプ装置１０の増設なども容易となる。

　図２に示すように、サーボアンプ装置１０において、アンプ筐体１１の上面１１４ｔには、通信用コネクタ４１を配置している。通信用コネクタ４１は、通信線７２を接続するためのコネクタである。通信用コネクタ４１は、通信線７２およびこの通信用コネクタ４１を介して、上位コントローラ７１からサーボアンプ装置１０に通信信号が供給される。図２では、各通信タイプまたは仕様に合わせた複数種類の通信用コネクタ４１を、上面１１４ｔに配置した例を示している。アンプ筐体１１の上面１１４ｔには、Ｉ／Ｏ（入／出力）コネクタ４１ａを配置している。Ｉ／Ｏコネクタ４１ａは、例えば、多軸サーボ制御装置が制御する加工機に搭載された、各種スイッチまたはセンサからの入力信号またはリレーなどを駆動する出力信号などの入出力に利用される。さらに、図２に示すように、アンプ筐体１１の上面１１４ｔには、放熱用として放熱孔４２などが形成されている。

　サーボアンプ装置１０において、アンプ筐体１１の下面１１４ｂには、モータ駆動用コネクタ４５およびエンコーダ用コネクタ４６を配置している。モータ駆動用コネクタ４５は、駆動線８７を接続するためのコネクタである。モータ駆動用コネクタ４５および駆動線８７を介して、サーボアンプ装置１０からモータ８０に駆動電圧が供給される。エンコーダ用コネクタ４６は、エンコーダ線８８を接続するためのコネクタである。エンコーダ線８８およびエンコーダ用コネクタ４６を介して、モータ８０からサーボアンプ装置１０には、検出位置などを示す検出信号が供給される。

　このように、本実施の形態では、接続を行うためコネクタの配置箇所を、サーボアンプ装置１０の上面１１４ｔの側と下面１１４ｂの側とで機能別に分けて配置している。これより、図１からも分かるように、通信線７２など上位コントローラ７１との接続の配線には、設置盤６０に設置された各サーボアンプ装置１０に対して、上面１１４ｔの側の空きスペースを利用できる。駆動線８７またはエンコーダ線８８などとモータ８０との接続の配線には、下面１１４ｂの側の空きスペースを利用できる。このように、本実施の形態では、コネクタの配置およびこの配置に伴う配線処理のスペースについては、サーボアンプ装置１０の上面１１４ｔの側と下面１１４ｂの側とで機能別に分けている。これによって、配線のしやすさを図るとともに、線処理における作業性の向上も図っている。

　図３は、サーボアンプ装置１０の前面１１２を示す正面図である。図１、図２および図３を参照しながら、サーボアンプ装置１０のアンプ筐体１１を成す前面１１２の構成について説明する。図１～図３に示すように、アンプ筐体１１の前面１１２については、高さ方向において上面１１４ｔの側より下面１１４ｂの側へと、前面上部１１２ｔ、前面中部１１２ｃおよび前面下部１１２ｂに分割している。概略、前面１１２には、表示部材により簡易に情報を表示する表示部と、直流電源を接続するための直流電源接続部とを配置している。前面上部１１２ｔについては、表示部を含むインタフェースエリアとしている。表示部よりも中心側となる前面中部１１２ｃを直流電源接続部である電源分配用のエリアとしている。

　前面下部１１２ｂでは、その下部の箇所において、アースに接続するためのアース端子２９を設けている。前面下部１１２ｂでは、アース端子２９を除いて、その表面をフラット状としている。

　前面上部１１２ｔにおいて、表示部材としての７セグメント表示器２３ｄを配置し、表示部を構成している。図１～図３では、７セグメント表示器２３ｄを２個配置した例を示している。

　前面上部１１２ｔのより具体的な構成を示す。前面上部１１２ｔは、透明かつ縦開き式の扉である上扉２１を有している。閉じた上扉２１に対して奥行方向の本体側を、簡易インタフェース用の部材などを配置した部材配置部２２としている。部材配置部２２には、７セグメント表示器２３ｄを含む装置アドレス設定用およびユーザによる簡易操作用の部材を配置している。上扉２１は、縦開き式に開閉可能な樹脂製の扉としている。上扉２１は、横方向から見たときに上面１１４ｔの近辺を中心として上下に回転するように開閉できる。上扉２１を開いた状態で、サーボアンプ装置１０への簡単な操作が可能なように、部材配置部２２には、操作部が取り付けられている。部材配置部２２では、より具体的には、７セグメント表示器２３ｄに加えて、ロータリ式スイッチ２３ｓおよびＵＳＢコネクタなどを装備している。上扉２１を閉じた状態とすることで、前面上部１１２ｔはフラット状の面になるとともに、図１や図３に示すように、上扉２１を介して、発光する７セグメント表示器２３ｄの表示を見ることができる。

　前面中部１１２ｃにおいて、上述したように、装置間を接続する分割バスバー５５を利用して、直流電力を供給するための直流電源ラインを構成し、各サーボアンプ装置１０に対して電源供給を行っている。このため、サーボアンプ装置１０では、前面中部１１２ｃを、次に説明する直流電源接続部２５としている。つまり、直流電源接続部２５には、分割バスバー５５の金属板を接続するように構成されたバスバーコネクタを配置している。より具体的には、分割バスバー５５を差込プラグ式としている。前面中部１１２ｃにおいて、バスバーコネクタとして、分割バスバー５５が抜き差し可能なソケット部２６をサーボアンプ装置１０本体に設けている。ソケット部２６に分割バスバー５５を差し込むことで、電気接続が成される構成としている。

　より具体的な前面中部１１２ｃの構成は、以下のとおりである。すなわち、前面中部１１２ｃも、前面上部１１２ｔと同様に、縦開き式の扉である中扉２４を有している。閉じた中扉２４に対して奥行方向の本体側を直流電源接続部２５としている。直流電源接続部２５に、ソケット部２６を配置している。中扉２４も、縦開き式に開閉可能な扉としており、横方向から見たときに、前面中部１１２ｃの上側近辺を中心として上下に回転するように開閉できる。

　前面中部１１２ｃにおいて、分割バスバー５５が抜き差しできる２つのソケット部２６を配置している。図１には、中扉２４を閉じた状態で、サーボアンプ装置１０を正面から見た図を示している。図１中、ソケット部２６に分割バスバー５５が取り付けられた状態については破線で示している。図２では、分割バスバー５５が装着されていない状態を示している。図３では、両ソケット部２６の一方側のみに分割バスバー５５を装着した状態を示している。以下、これらの図面を参照しながら、直流電源接続部２５における詳細な構成について説明する。

　２つのソケット部２６において、その一方は、高電圧の直流電源供給としている。一方のソケット部２６は、例えば、交流の商用電源電圧を直流へと整流し、安定化させた百数十ボルトから数百ボルトの直流電圧の供給用である。この高電圧の直流電力は主に、サーボアンプ装置１０の駆動部に供給され、モータ８０の駆動用として用いられる。他方のソケット部２６は、低電圧の直流電源供給としている。他方のソケット部２６は、例えば、５ボルト以上３０ボルト以下の直流電圧である。この低電圧の直流電力は主に、サーボアンプ装置１０の制御部に供給され、モータ８０の制御用として用いられる。

　ソケット部２６は、供給する直流電圧での正極側の端子と負極側の端子との一対とともに、入力側の端子と出力側の端子とを備える。ソケット部２６は、合計４つの端子を備える。

　具体的には、図３に示すように、前面上部１１２ｔの側のソケット部２６であるソケット部２６Ｈを高電圧の直流電源用としており、前面下部１１２ｂの側のソケット部２６であるソケット部２６Ｌを低電圧の直流電源用としている。ソケット部２６において、横方向の一方側の一対の端子を入力側の端子とし、横方向の他方側の一対の端子を出力側の端子としている。図３では、分割バスバー５５が接続されていない側の端子を入力側の端子、分割バスバー５５が接続されている側の端子を出力側の端子としている。本構成により、ソケット部２６Ｈにおいて、入力側で正極側の端子には、正極の高電圧ＤＣ＋が供給され、入力側で負極側の端子には、負極の高電圧ＤＣ－が入力される。出力側で正極側の端子からは、正極の高電圧ＤＣ＋が出力され、出力側で負極側の端子からは、負極の高電圧ＤＣ－が出力される。同様に、ソケット部２６Ｌにおいては、入力側の端子には、正極の低電圧Ｖｃｃ＋と負極の低電圧Ｖｃｃ－とが入力され、出力側の端子からは、正極の低電圧Ｖｃｃ＋と負極の低電圧Ｖｃｃ－とが出力される。

　上述したように、本実施の形態では、ソケット部２６に対して分割バスバー５５が抜き差し可能な構成としている。この抜き差しを可能とするため、ソケット部２６での４つの端子については、バネ性を有する２枚の金属板２７ｂを対面接触させた構造をもつ刃受部２７としている。

　ソケット部２６に対応させるため、分割バスバー５５は、金属板で形成される２つの金属バー５５ｂと、２つの金属バー５５ｂを２か所で保持するバー保持部５５ｒとで構成されている。ここで、図３に示すように、金属バー５５ｂはそれぞれ、ソケット部２６の正極側と負極側とに対応している。バー保持部５５ｒはそれぞれ、ソケット部２６の入力側と出力側とに対応している。金属バー５５ｂは、それぞれの金属バー５５ｂの両端近辺において、バー保持部５５ｒとは反対の方向に金属バー５５ｂから突出する突出刃（図示せず）を有している。すなわち、分割バスバー５５の突出刃を、ソケット部２６の刃受部２７に差し込むことで、刃受部２７の２枚の金属板２７ｂが突出刃を挟持する。これによって、金属バー５５ｂと刃受部２７とが電気的に接続される。

　図３では、以上のような構成に基づき、ソケット部２６の出力側に分割バスバー５５を差し込んだ様子を示している。図３に示すように、あるサーボアンプ装置１０の出力側と、隣接するサーボアンプ装置１０の入力側とを跨いで、分割バスバー５５を接続する。これにより、隣り合うサーボアンプ装置１０間で直流電源を供給している。すなわち、隣接する方向に、順次分割バスバー５５を接続していくことで、各サーボアンプ装置１０に直流電源を供給する直流電源ラインが構成できる。このように、本実施の形態では、電源供給に関してはバスバー形式としている。このため、線どうしが絡みつくなど配線処理における複雑さや作業性の悪さはなく、分割バスバー５５を差し込むという簡単な操作で電源供給を行うことができる。分割バスバー５５の差し込み完了後、中扉２４を閉じておくことにより、感電を防ぐなど安全性も容易に確保できる。

　次に、以上のような構成のサーボアンプ装置１０を複数台用いて構成される多軸サーボ制御装置１００の詳細について説明する。

　概略は上記にて説明したとおりである。図１に示すように、多軸サーボ制御装置１００は、複数台のサーボアンプ装置１０と、それぞれのサーボアンプ装置１０に直流電力を供給する１台の電源装置５０とを設置盤６０に設置して構成される。また、電源装置５０とサーボアンプ装置１０との高さ方向を同じ寸法、かつ電源装置５０とサーボアンプ装置１０との奥行方向を同じ寸法とし、複数台のサーボアンプ装置１０に対して電源装置５０を幅方向の端部に配置した構成としている。図４は、本発明の実施の形態における電源装置５０と複数台のサーボアンプ装置１０とを幅方向に並べて配置した構成図である。

　このような多軸サーボ制御装置１００において、各サーボアンプ装置１０の構成については上述したとおりである。電源装置５０の構成について説明する。

　図４に示すように、各サーボアンプ装置１０と並べて配置する電源装置５０も、サーボアンプ装置１０と同様に、外観が薄い箱型の形状を成している。すなわち、電源装置５０は、それぞれ一対となる第１の面、第２の面および第３の面を有した直方体形状の電源筐体５１によって、外観の基礎部を成している。電源筐体５１内に、直流電力を生成する電源回路を収納している。そして、サーボアンプ装置１０と同様に、一対の第１の面が面積の最も大きい側面であり、第２の面が上面および下面であり、第３の面が前面および背面である。図４では、電源装置５０を前面から見た状態を示している。

　電源装置５０の両側面も、サーボアンプ装置１０と同様に、基本的には、側板を固定するためのビス等の固定用部材を除いて、部材を配置しない構成としている。両側面は、突出部のないフラットな面となっている。サーボアンプ装置１０と同様に、電源装置５０の背面には、部材を配置しない構成とする。設置部材に取り付けるための電源取付部として、サーボアンプ装置１０と同様に、上部取付部３３ｔおよび下部取付部３３ｂを含む取付部３３を設けている。上部取付部３３ｔや下部取付部３３ｂは、それぞれ取付用穴３４ｔ、３４ｂを有している。取付用穴３４ｔ、３４ｂにビスを挿入して、ビス固定することで、設置盤６０に電源装置５０が固定される。電源装置５０においては、その下面から、交流電源７８に接続される商用電源入力線７９が引き出されている。

　電源装置５０の前面については、図４に示すような構成としている。電源装置５０の前面でも、サーボアンプ装置１０と同様に、高さ方向において上面の側より下面の側に向かって、前面上部５１２ｔ、前面中部５１２ｃおよび前面下部５１２ｂに分割されている。前面上部５１２ｔ、前面中部５１２ｃおよび前面下部５１２ｂの高さ方向の寸法も、サーボアンプ装置１０の前面上部１１２ｔ、前面中部１１２ｃおよび前面下部１１２ｂに合わせている。

　電源装置５０の前面下部５１２ｂでは、サーボアンプ装置１０と同様に、前面下部５１２ｂの下部の箇所において、アース端子２９を設けている。前面下部５１２ｂでは、アース端子２９を除いて、その表面をフラット状としている。電源装置５０については、前面上部５１２ｔには何も配置しない構成としており、前面上部５１２ｔの表面をフラット状としている。

　上記の説明からも分かるとおり、電源装置５０の前面中部５１２ｃでは、分割バスバー５５を利用した直流電源の電源供給を行っている。すなわち、図１および図４に示すように、電源装置５０の前面中部５１２ｃおよび各サーボアンプ装置１０の前面中部１１２ｃにおいて、幅方向に直流電源ラインを構成している。電源装置５０から出力される直流電力が、このように構成された直流電源ラインを介して、それぞれのサーボアンプ装置１０に供給される。

　より具体的な前面中部５１２ｃの構成は、つぎのとおりである。すなわち、電源装置５０は、前面中部５１２ｃにおいて、縦開き式の扉である中扉５２４を有している。閉じた中扉５２４に対して奥行方向の本体側を直流電源出力部５２５とする。直流電源出力部５２５に、サーボアンプ装置１０と同様に、２つのソケット部２６を配置している。なお、図４では、電源装置５０は、直流電源出力部５２５が見えるように、中扉５２４が開いた状態を示している。電源装置５０に隣接するサーボアンプ装置１０は、中扉２４が開いた状態を示しており、他の２台のサーボアンプ装置１０については、中扉２４が閉じられた状態を示している。

　電源装置５０の２つのソケット部２６において、その一方である上側は、高電圧の直流電源出力用であり、例えば、百数十ボルトから数百ボルトの直流電圧が出力される。その他方である下側のソケット部２６は、低電圧の直流電源出力用であり、例えば、５ボルト以上３０ボルト以下の直流電圧が出力される。このように、電源装置５０の前面中部５１２ｃにおいて、ソケット部２６を利用して直流電力を出力する直流電源出力部５２５を配置している。

　図４では、電源装置５０およびサーボアンプ装置１０のソケット部２６に、分割バスバー５５を差し込んだ様子を示している。ここで、電源装置５０でのソケット部２６については、電源出力用のみとした例を示しており、サーボアンプ装置１０間の接続用の分割バスバー５５ｃとは異なる形状の分割バスバー５５ｐを例示している。以下、図３に示した刃受部２７の構成なども参照しながら説明する。分割バスバー５５ｃでは、両側のバー保持部５５ｒがそれぞれ２つの刃受部２７に対応する。分割バスバー５５ｐは、一方側のバー保持部５５ｒが４つの刃受部２７、他方側のバー保持部５５ｒが２つの刃受部２７に対応する。図１および図４で示すように、電源装置５０からサーボアンプ装置１０への接続については分割バスバー５５ｐを利用し、サーボアンプ装置１０間の接続については分割バスバー５５ｃを利用して直流電源ラインを構成している。

　以上、本実施の形態に係る多軸サーボ制御装置１００は、図１に示すように、上述の電源装置５０と複数台のサーボアンプ装置１０とを、設置盤６０の板面上に幅方向に並べて配置し、取付部３３を利用したビス固定により取り付けた構成としている。多軸サーボ制御装置１００は、このような簡易な構成のため、サーボアンプ装置１０の増設、または、設置盤６０上でのサーボアンプ装置１０の配置構成の変更なども容易に実施できる。直流電源を供給する直流電源ラインについては、電源装置５０の前面５１２と複数台のサーボアンプ装置１０の前面１１２とにおいて構成する。上面１１４ｔには通信用コネクタ４１を配置し、下面１１４ｂにはモータ駆動用コネクタ４５およびエンコーダ用コネクタ４６を配置している。このため、通信線７２など上位コントローラ７１との接続の配線には、各サーボアンプ装置１０に対して、上面１１４ｔの側の空きスペースを利用できる。駆動線８７またはエンコーダ線８８などモータ８０との接続の配線には、下面１１４ｂの側の空きスペースを利用できる。このように、本実施の形態によれば、配線処理を機能別に行うことができるため、配線がしやすくなり、作業ミスなども抑制できる。

　以上のように、本実施の形態のサーボアンプ装置１０は、モータ８０を制御し駆動する制御駆動回路を内蔵するサーボアンプ装置１０であって、制御駆動回路を収納するアンプ筐体１１に相当する筐体と、筐体を設置部材に取り付けるための取付部３３と、直流電源ラインに接続されて、直流電力が供給される直流電源接続部２５と、上位コントローラ７１に相当する外部のコントローラと接続されて、通信信号が供給される通信用コネクタ４１と、モータ８０を駆動する駆動線が接続されるモータ駆動用コネクタ４５と、表示部材を配置した表示部とを備えている。筐体は、面積が最も大きくかつ互いに対面する一対の第１の面１１１を有した箱型の形状を成している。第１の面１１１に対して垂直で、かつ互いに対面する一対の第２の面１１４ｂ、１１４ｔに、通信用コネクタ４１とモータ駆動用コネクタと４５が配置される。第１の面１１１および第２の面１１４ｂ、１１４ｔに対して垂直で、かつ互いに対面する一対の第３の面１１２、１１３において、第３の面１１２、１１３の一方を背面１１３として、背面１１３の側に、取付部３３が配置され、第３の面１１２、１１３の他方を前面１１２として、前面１１２に、表示部と直流電源接続部２５とが配置されている。

　この構成により、本サーボアンプ装置１０は背面１１３側でのみ取り付ければよいため、ラック構造のような専用の設置部材などは必要ない。例えば、壁または安価な板状の設置部材にも取付部３３を利用して簡易に筐体を取り付けることができる。さらに、設置部材などに設置する場合には、このサーボアンプ装置１０の個数についても制約を受けない。しかも、コネクタまたは接続部を機能別に筐体の各面に振り分けた構成としているため、配線のしやすさとともに作業性の向上も図ることができる。

　また、直流電源ラインは、金属板を利用したバスバーであり、直流電源接続部２５は、バスバーの金属板を接続するように構成されたバスバーコネクタであることが好ましい。

　また、直流電源接続部２５は、筐体の前面１１２において、表示部よりも中心側に配置されていることが好ましい。

　また、通信用コネクタ４１は、一対の第２の面１１４ｂ、１１４ｔの一方の面に配置され、モータ駆動用コネクタ４５は、一対の第２の面１１４ｂ、１１４ｔの他方の面に配置されていることが好ましい。

　また、表示部は、筐体の前面１１２において、モータ駆動用コネクタ４５よりも通信用コネクタ４１に近い側に配置されていることが好ましい。

　また、本実施の形態の多軸サーボ制御装置１００は、上記サーボアンプ装置１０を複数台備え、複数台のモータ８０を制御し駆動する多軸サーボ制御装置１００である。本多軸サーボ制御装置１００は、直流電力を出力する直流電源出力部５２５を有し、直流電源出力部５２５からそれぞれのサーボアンプ装置１０に直流電力を供給する電源装置５０と、電源装置５０と複数台のサーボアンプ装置１０とを取り付ける設置部材である設置盤６０と、サーボアンプ装置１０それぞれの直流電源接続部２５を接続する直流電源ラインとを備える。複数台のサーボアンプ装置１０は、第１の面１１１に対する法線方向に並べて配置されるとともに、筐体の背面１１３の側に設けられた取付部３３を介して設置盤６０に取り付けられている。

　このような構成により、各サーボアンプ装置１０の固定は、設置盤６０のような簡易な構成の設置部材への取り付けのみでよい。このため、サーボアンプ装置１０の増設、または、設置盤上でのサーボアンプ装置１０の配置構成の変更なども容易に実施できる。さらに、サーボアンプ装置１０において、機能別に振り分けてコネクタまたは接続部が筐体の各面に配置されている。このため、横方向に並ぶサーボアンプ装置１０の上部の空間または下部の空間を利用して、配線処理も機能別に行うことができる。このため、配線がしやすくなり、作業ミスなども抑制できる。

　また、直流電源ラインとして金属板を利用した複数の分割バスバー５５を有し、互いに隣接するサーボアンプ装置１０が備えるそれぞれの直流電源接続部２５どうしは、分割バスバー５５で接続することが好ましい。

　また、本実施の形態の電源装置５０は、商用電源が供給され、直流電力を生成する電源回路を収納する電源筐体５１と、電源筐体５１を設置盤６０に取り付けるための取付部３３に相当する電源取付部と、直流電力を出力する直流電源出力部５２５とを備える。電源筐体５１は、面積が最も大きくかつ互いに対面する一対の第１の面１１１を有した箱型の形状を成し、第１の面１１１に対して垂直で、かつ互いに対面する一対の第２の面１１４ｂ、１１４ｔに、商用電源が供給される商用電源入力線７９が配置され、第１の面１１１および第２の面１１４ｂ、１１４ｔに対して垂直で、かつ互いに対面する一対の第３の面１１２、１１３において、第３の面１１２、１１３の一方を背面１１３として、背面１１３の側に、電源取付部を配置し、第３の面１１２、１１３の他方を前面１１２として、前面１１２に、直流電源出力部５２５を配置する。

　また、電源装置５０と複数台のサーボアンプ装置１０とは、第１の面１１１に対する法線方向に並べて配置されるとともに、筐体の背面１１３の側に設けられた取付部３３を介して設置盤に取り付けられていることが好ましい。

　このように、本実施の形態によれば、簡易な構成で多軸を成す複数のサーボモータについてサーボ制御する多軸サーボ制御装置１００を実現できる。また、配線のしやすさを考慮した構成による作業性の向上も図ったサーボアンプ装置１０、および多軸サーボ制御装置１００を提供できる。

　本発明のサーボアンプ装置、および多軸サーボ制御装置は、容易な構成で多軸のモータを制御し駆動できる。このため、例えば半導体製造装置や電子部品実装機などに有用である。

　１０　　サーボアンプ装置
　１１　　アンプ筐体
　２１　　上扉
　２２　　部材配置部
　２３ｄ　　７セグメント表示器
　２３ｓ　　ロータリ式スイッチ
　２４，５２４　　中扉
　２５　　直流電源接続部
　２６，２６Ｈ，２６Ｌ　　ソケット部
　２７　　刃受部
　２７ｂ　　金属板
　２９　　アース端子
　３３　　取付部
　３３ｂ　　下部取付部
　３３ｔ　　上部取付部
　３４ｂ，３４ｔ　　取付用穴
　３５ｂ，３５ｔ　　ビス
　４１　　通信用コネクタ
　４１ａ　　Ｉ／Ｏコネクタ
　４２　　放熱孔
　４５　　モータ駆動用コネクタ
　４６　　エンコーダ用コネクタ
　５０　　電源装置
　５１　　電源筐体
　５５，５５ｃ，５５ｐ　　分割バスバー
　５５ｂ　　金属バー
　５５ｒ　　バー保持部
　６０　　設置盤
　６１　　基部
　６２　　取付板
　７１　　上位コントローラ
　７２　　通信線
　７８　　交流電源
　７９　　商用電源入力線
　８０　　モータ
　８１　　モータ筐体
　８２　　回転軸
　８３　　ステータ
　８４　　ロータ
　８５　　軸受
　８６　　エンコーダ
　８７　　駆動線
　８８　　エンコーダ線
　１００　　多軸サーボ制御装置
　１１１　　側面（第１の面）
　１１２，５１２　　前面（第３の面）
　１１２ｔ，５１２ｔ　　前面上部
　１１２ｂ，５１２ｂ　　前面下部
　１１２ｃ，５１２ｃ　　前面中部
　１１３　　背面（第３の面）
　１１４ｂ　　下面（第２の面）
　１１４ｔ　　上面（第２の面）
　２００　　サーボシステム
　５２５　　直流電源出力部

Claims

モータを制御し駆動する制御駆動回路を内蔵するサーボアンプ装置であって、
前記制御駆動回路を収納する筐体と、
前記筐体を設置部材に取り付けるための取付部と、
直流電源ラインに接続されて、直流電力が供給される直流電源接続部と、
外部のコントローラと接続されて、通信信号が供給される通信用コネクタと、
前記モータを駆動する駆動線が接続されるモータ駆動用コネクタと、
表示部材を配置した表示部とを備え、
前記筐体は、
面積が最も大きくかつ互いに対面する一対の第１の面を有した箱型の形状を成し、
前記第１の面に対して垂直で、かつ互いに対面する一対の第２の面に、前記通信用コネクタと前記モータ駆動用コネクタとが配置され、
前記第１の面および前記第２の面に対して垂直で、かつ互いに対面する一対の第３の面において、前記第３の面の一方を背面として、前記背面の側に、前記取付部が配置され、
前記第３の面の他方を前面として、前記前面に、前記表示部と前記直流電源接続部とが配置されているサーボアンプ装置。
前記直流電源ラインは、金属板を利用したバスバーであり、
前記直流電源接続部は、前記バスバーの前記金属板を接続するように構成されたバスバーコネクタである請求項１に記載のサーボアンプ装置。
前記直流電源接続部は、前記筐体の前面において、前記表示部よりも中心側に配置されている請求項１に記載のサーボアンプ装置。
前記通信用コネクタは、前記一対の第２の面の一方の面に配置され、前記モータ駆動用コネクタは、前記一対の第２の面の他方の面に配置されている請求項１に記載のサーボアンプ装置。
前記表示部は、前記筐体の前面において、前記モータ駆動用コネクタよりも前記通信用コネクタに近い側に配置されている請求項１に記載のサーボアンプ装置。
請求項１から５のいずれか１項に記載のサーボアンプ装置を複数台備え、複数台の前記モータを制御し駆動する多軸サーボ制御装置であって、
前記直流電力を出力する直流電源出力部を有し、前記直流電源出力部からそれぞれの前記サーボアンプ装置に直流電力を供給する電源装置と、
前記電源装置と複数台の前記サーボアンプ装置とを取り付ける前記設置部材である設置盤と、
前記サーボアンプ装置それぞれの前記直流電源接続部を接続する前記直流電源ラインとを備え、
前記複数台のサーボアンプ装置は、前記第１の面に対する法線方向に並べて配置されるとともに、前記筐体の前記背面の側に設けられた前記取付部を介して前記設置盤に取り付けられている多軸サーボ制御装置。
前記直流電源ラインとして金属板を利用した複数の分割バスバーを有し、
互いに隣接する前記サーボアンプ装置が備えるそれぞれの前記直流電源接続部どうしは、前記分割バスバーで接続した請求項６に記載の多軸サーボ制御装置。
前記電源装置は、
商用電源が供給され、直流電力を生成する電源回路を収納する電源筐体と、
前記電源筐体を前記設置盤に取り付けるための電源取付部と、
前記直流電力を出力する直流電源出力部とを備え、
前記電源筐体は、面積が最も大きくかつ互いに対面する一対の第１の面を有した箱型の形状を成し、
前記電源装置の前記電源筐体の前記第１の面に対して垂直で、かつ互いに対面する一対の第２の面に、前記商用電源が供給される商用電源入力線が配置され、
前記電源装置の前記電源筐体の前記第１の面および前記電源装置の前記電源筐体の前記第２の面に対して垂直で、かつ互いに対面する一対の第３の面において、前記電源装置の前記電源筐体の前記第３の面の一方を背面として、前記電源装置の前記電源筐体の前記背面の側に、前記電源取付部を配置し、
前記電源装置の前記電源筐体の前記第３の面の他方を前面として、前記電源装置の前記電源筐体の前記前面に、前記直流電源出力部を配置した請求項６に記載の多軸サーボ制御装置。
前記電源装置と前記複数台のサーボアンプ装置とは、前記サーボアンプ装置の前記筐体の前記第１の面に対する法線方向に並べて配置されるとともに、前記サーボアンプ装置の前記筐体の前記背面の側に設けられた前記取付部を介して前記設置盤に取り付けられている請求項８に記載の多軸サーボ制御装置。