机器人控制器的制造方法

机器人控制器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及机器人控制器，该机器人控制器具有：马达驱动电路基板，其以机器人驱动用电压驱动机器人的马达；第1继电器驱动电路基板，其具有对制动机器人的驱动的制动器施加/切断使制动器动作的电压的第1继电器电路，并以比机器人驱动用电压低的第1继电器驱动用电压驱动第1继电器电路；以及控制电路基板，其以比第1继电器驱动用电压低的控制用电压控制马达的驱动，其中，马达驱动电路基板具有对马达施加/切断机器人驱动用电压的第2继电器电路，控制电路基板被施加比第1继电器驱动用电压以及第2继电器驱动用电压低的电压。
【专利说明】机器人控制器
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及机器人控制器。
【背景技术】
[0002]利用机器人控制器来控制具有能够转动的多个臂的机器人的动作。例如专利文献I公开了这样的机器人控制器。
[0003]专利文献I所记载的机器人控制器具有以机器人驱动用电压来驱动机器人的马达的马达驱动电路基板、和控制马达的驱动的控制电路基板。而且，控制电路基板除了具有控制马达的驱动的控制电路外，还具有继电器电路，该继电器电路对制动机器人的驱动的制动器施加/切断使该制动器动作的电压。对控制电路例如施加5V左右的电压，对继电器电路例如施加24V左右的电压。
[0004]专利文献1:日本特开2012-206240号公报
[0005]然而，在上述以往的机器人控制器中，由于从作为24V系的电路的继电器电路产生较大的噪声，所以存在该噪声的影响波及作为5V系的电路的控制电路的问题。
[0006]另外，由于将24V系的电路和5V系的电路设直在Iv电路基板上，所以电路基板大型化，进而装置整体大型化。

【发明内容】

[0007]本发明的目的在于提供一种能够降低控制电路中的噪声的影响，且能够实现小型化的机器人控制器。
[0008]通过下述的本发明的应用例来实现这样的目的。
[0009]本发明的机器人控制器具有:马达驱动电路基板，其以机器人驱动用电压驱动机器人的马达；第I继电器驱动电路基板，其具有对制动上述机器人的驱动的制动器施加/切断使上述制动器动作的电压的第I继电器电路，并以比上述机器人驱动用电压低的第I继电器驱动用电压驱动上述第I继电器电路；以及控制电路基板，其以比上述第I继电器驱动用电压低的控制用电压控制上述马达的驱动，其中，上述马达驱动电路基板具有对上述马达施加/切断上述机器人驱动用电压的第2继电器电路，上述马达驱动电路基板以比上述机器人驱动用电压低、且比上述控制用电压高的第2继电器驱动用电压驱动上述第2继电器电路，上述控制电路基板被施加比上述第I继电器驱动用电压以及上述第2继电器驱动用电压低的电压。
[0010]由此，能够降低控制电路基板中的噪声，能够防止由此带来的误动作等，能够可靠地控制机器人，而且能够实现机器人控制器的小型化。
[0011]本发明的机器人控制器具有以机器人驱动用电压驱动机器人的马达的马达驱动电路基板、第I继电器驱动电路基板、以及控制电路基板，其中，上述第I继电器驱动电路基板具有第I继电器电路，该第I继电器电路对制动上述机器人的驱动的制动器施加/切断使上述制动器动作的电压，并被比上述机器人驱动用电压低的第I继电器驱动用电压驱动，上述控制电路基板以比上述第I继电器驱动用电压低的控制用电压控制上述马达的驱动，上述马达驱动电路基板具有第2继电器电路，该第2继电器电路对上述马达施加/切断上述机器人驱动用电压，并被比上述机器人驱动用电压低、且比上述控制用电压高的第2继电器驱动用电压驱动，上述控制电路基板被施加比上述第I继电器驱动用电压以及上述第2继电器驱动用电压低的电压。
[0012]由此，能够降低控制电路基板中的噪声，能够防止由此带来的误动作等，能够可靠地控制机器人，而且能够实现机器人控制器的小型化。
[0013]在本发明的机器人控制器中，优选上述第I继电器驱动电路基板构成为具有从外部输入紧急停止指令的紧急停止用端口，且若向上述紧急停止用端口输入上述紧急停止指令，则上述第2继电器电路成为开状态。
[0014]由此，能够更加可靠地降低控制电路基板中的噪声。
[0015]在本发明的机器人控制器中，优选具有多个上述紧急停止用端口，上述第I继电器驱动电路基板具有从外部被输入教导上述机器人的动作的信号的连接器，上述多个紧急停止用端口中的一个被设置在上述连接器上。
[0016]由此，在使机器人紧急停止时，能够更加可靠地应对。
[0017]在本发明的机器人控制器中，优选上述第I继电器驱动电路基板和上述控制电路基板配置为俯视时重合。
[0018]由此，能够更加可靠地使机器人控制器小型化。
[0019]在本发明的机器人控制器中，优选上述制动器是被设置在上述马达上的电磁制动器。
[0020]由此，能够在施加了机器人驱动用电压的状态下，以简易的构成可靠地使机器人停止。
[0021]在本发明的机器人控制器中，优选上述第I继电器驱动电路基板具有与其他该机器人控制器电连接的连接器。
[0022]由此，在使多个机器人动作时，能够容易地进行各机器人的控制。
【专利附图】

【附图说明】
[0023]图1是表示本发明的机器人控制器的实施方式的立体图。
[0024]图2是以电源的供给系统为中心示出图1所示的机器人控制器的内部构造的立体图。
[0025]图3是表示图1所示的机器人控制器的内部构造中的马达驱动基板相对于控制电路基板和电源电路基板的配置的立体图。
[0026]图4是图1所示的机器人控制器所具有的马达驱动基板的俯视图。
【具体实施方式】
[0027]以下，基于附图所示的优选实施方式对本发明的机器人控制器进行详细说明。
[0028]图1是表示本发明的机器人控制器的实施方式的立体图。图2是以电源的供给系统为中心示出图1所示的机器人控制器的内部构造的立体图。图3是表示图1所示的机器人控制器的内部构造中的马达驱动基板相对于控制电路基板和电源电路基板的配置的立体图。图4是图1所示的机器人控制器所具有的马达驱动基板的俯视图。
[0029]此外，以下便于说明，在各图中从正面观察，将上侧称为“上”或者“上方”，将下侧称为“下”或者“下方”，将右侧称为“右”，将左侧称为“左”。
[0030]本发明的机器人控制器是控制机器人的驱动的装置。而且，本发明的机器人控制器的控制对象是所有形态的机器人，但作为其中一个例子，将本实施方式中的机器人控制器10的控制对象设为具有基台、和以能够相对于基台转动的方式依次连结的6个臂的机器人。该机器人具有使各臂转动的6个交流马达(马达)。另外，在各交流马达上分别设置有电磁制动器作为对机器人的驱动进行制动的制动器。若各电磁制动器动作，则各马达的驱动分别被制动。
[0031]机器人控制器的外部构造
[0032]首先，参照图1对机器人控制器10的外部构造进行说明。
[0033]如图1所示，机器人控制器10具有长方体形状的框体I。在框体I的正面面板IF上且在该正面面板IF的右侧端部配设有外部电源连接器2。外部电源连接器2与设置机器人控制器10的设备的外部电源插头电连接(以下也仅称“连接”)，将从外部电源插头供给的200V的外部交流电压供给至框体I的内部。在正面面板IF上且在外部电源连接器2的上侧配设有电路保护器3的操作杆3a。电路保护器3的操作杆3a在框体I的内部与外部电源连接器2连接，针对外部电源插头供给的200V的交流电压强制地切换对机器人控制器10的供给和切断。在正面面板IF上且在操作杆3a的左侧配设有以能够自由拆装的方式支承未图示的电池的电池支承部件7。在使电源断开时，利用该电池向必要的部位供给电力。
[0034]不将外部电源连接器2、电路保护器3安装在正面面板IF上，而安装在框体I内的规定部件上。
[0035]另外，不将电池支承部件7安装在正面面板IF上，而以能够自由拆装的方式安装在框体I内的规定部件上。该电池支承部件7从形成于正面面板IF的开口露出于外部。
[0036]另一方面，在正面面板IF的左侧端部嵌入有多相交流电压连接器4。在多相交流电压连接器4中排列有与6个交流马达连接的多个连接端子的各个、和与设置在6个交流马达的电磁制动器连接的多个连接端子的各个。多相交流电压连接器4与6个交流马达的各个连接，并向该6个交流马达的各个输出多相交流电压。另外，多相交流电压连接器4与6个电磁制动器的各个连接，并向该6个电磁制动器的各个输出动作(驱动)用的电压。多相交流电压连接器4被安装在正面面板IF上。
[0037]在正面面板IF的下侧端部中占有正面面板IF的左半侧的部分嵌入有沿左右方向延伸的外部通信用的3个端口(连接器)。构成3个端口的位置检测器用端口 11、高速I /O端口 5、控制器连接端口 6各个以沿正面面板IF的下边从正面面板IF的左侧端部按照该顺序，各端口的连接端子在左右方向上排列的方式配设。
[0038]不将位置检测器用端口 11、高速I / O端口 5、控制器连接端口 6分别安装在正面面板IF上，而安装在框体I内的规定部件上。
[0039]位置检测器用端口 11与检测6个交流马达各个的旋转位置的旋转变压器、编码器等6个旋转角传感器连接，从6个旋转角传感器各个输入表示该旋转角传感器所检测出的位置的位置检测信号。
[0040]高速I / O端口 5与后述的I / O端口 17相比响应性快，例如与拍摄机器人的动作的照相机、检测机器人的位置的传感器等用于使机器人动作所要的外围设备、配合机器人的动作而被驱动的外围设备连接。而且，高速I / O端口5从外围设备输入表示机器人自身的状态、机器人周边的状态的信号，且向外围设备输出表示机器人的动作的信号。
[0041 ] 控制器连接端口 6是连接该机器人控制器10和其他机器人控制器10的端口。在使多个机器人动作时，能够利用该控制器连接端口 6容易地进行各机器人的控制。
[0042]在正面面板IF的下侧端部中控制器连接端口 6的右侧朝向右侧端部依次嵌入有串行通信用的2个端口(连接器)亦即第IUSB端口 14以及第2USB端口 15、和LAN端口 16。
[0043]不将第IUSB端口 14、第2USB端口 15、和LAN端口 16分别安装在正面面板IF上，而安装在框体I内的规定部件上。
[0044]第IUSB端口 14经由USB与作为机器人控制器10的外围设备之一的外部计算机连接，例如根据来自外部计算机的请求输出表示机器人控制器10的I / O状态等机器人控制器10的处理状态的信号。第2USB端口 15例如与USB存储器连接，将存储在机器人控制器10的日志输出给USB存储器。LAN端口 16例如经由以太网(注册商标)与设置机器人控制器10的设备的网络连接，例如按照来自与网络连接的外部计算机的请求，其也输出表示机器人控制器10的处理状态的信号。在正面面板IF的下侧端部中第2USB端口 15和LAN端口 16之间配设有触发开关15a。每当该触发开关15a被按压时，触发开关15a允许从上述第2USB端口 15的日志输出。
[0045]在正面面板IF的下侧端部中的右侧端部嵌入有处理各种数字信号的输入以及输出的I / O端口 17。不将I / O端口 17安装在正面面板IF上，而安装在框体I内的规定部件上。该I / O端口 17是配设在正面面板IF上的连接器中左右方向的宽度以及前后方向的宽度最大的连接器。I / O端口 17例如与拍摄机器人的动作的照相机、检测机器人的位置的传感器等用于使机器人动作所需的外围设备、配合机器人的动作而被驱动的外围设备连接。而且，I / O端口 17从外围设备输入表示机器人自身的状态、机器人周边的状态的信号，且向外围设备输出表示机器人的动作的信号。
[0046]在正面面板IF的下侧端部中的位置检测器用端口 11、高速I / O端口 5的上侧嵌入有沿左右方向延伸的外部通信用的3个端口(连接器)。构成3个端口的紧急停止用端口12,TP用端口(TP用连接器)13、顺序控制器端口 18分别以沿正面面板IF的下边从正面面板IF的左侧端部开始按该顺序，各端口的连接端子在左右方向上排列的方式配设。不将紧急停止用端口 12、TP用端口 13、顺序控制器端口 18分别安装在正面面板IF上，而安装在框体I内的规定部件上。
[0047]另外，在正面面板IF的TP用端口 13的上侧以能够更换(能够自由拆装)的方式安装有冷却用风扇F。
[0048]紧急停止用端口 12与设置在机器人控制器10的外部的紧急停止电路、安全门电路等对设置机器人控制器10的环境是否为紧急时进行检测的装置连接，从该装置输入紧急停止信号(紧急停止指令)。TP用端口 13与作为机器人控制器10的外围设备之一的示教器连接，从示教器输入用于机器人的动作的教导的信号(教导指令)。另外，从示教器向TP用端口 13输入紧急停止信号(紧急停止指令)。顺序控制器端口 18例如经由RS - 232C与顺序控制器连接，并从该顺序控制器输入用于使机器人动作的控制信号。冷却用风扇F是从框体I的外部向框体I的内部吹入外部空气的风扇，在该冷却用风扇F的外侧壳体和正面面板IF之间以能够更换的方式夹有用于捕获外部空气所包含的尘埃、灰尘的外部空气过滤器Fa。
[0049]这里，在该机器人控制器10中，有时取下正面面板IF进行维护、部件的更换等。作为其一个例子，例如列举取下正面面板1F，更换安装在该正面面板IF上的冷却用风扇F等。
[0050]该情况下，在该机器人控制器10中，由于没有将外部电源连接器2、电路保护器3、电池支承部件7等安装在正面面板IF上，所以能够容易且迅速地取下正面面板1F。由此，能够容易且迅速地更换冷却用风扇F。
[0051]另外，存在更换电池的情况，但由于电池支承部件7从形成于正面面板IF的开口露出于外部，所以在更换该电池时，不用取下正面面板IF就能够取下电池支承部件7。由此，能够容易且迅速地更换电池。
[0052]在正面面板IF中LAN端口 16的上侧形成有沿左右方向延伸的矩形孔亦即长孔，在该长孔嵌入有形成为矩形板状的扩展面板1P。另外，在扩展面板IP上沿上下方向排列配设有4个扩展I / O端口 19。4个扩展I / O端口 19例如分别与拍摄成为机器人的作业对象的工件的照相机、检测该工件的位置的传感器等用于使机器人动作所需的外围设备、配合机器人的动作而被驱动的外围设备连接。而且，扩展I / O端口 19从外围设备输入表示机器人自身的状态、机器人周边状态的信号，且向外围设备输出表不机器人的动作的信号。
[0053]这样，针对不打开框体I的内部就能够进行的下述作业，在机器人控制器10的正面面板IF上配置有该作业所需的全部接口。
[0054].针对机器人控制器10的电源的接通以及该电源的切断。
[0055].机器人控制器10与成为其控制对象的机器人的连接以及切断。
[0056].机器人控制器10与其外围设备的连接以及切断。
[0057].冷却用风扇F以及外部空气过滤器Fa的维护以及检测。
[0058]机器人控制器的内部构造
[0059]接下来，参照图2以及图3对机器人控制器10的内部构造进行说明。应予说明，在图2中，为了便于说明机器人控制器10的内部构造，省略机器人控制器10的框体I中的上述的正面面板1F、背面面板、顶面面板，还省略配设在正面面板IF上的多相交流电压连接器4以及冷却用风扇F。另外，为了便于说明各电路基板的功能和其配置，省略连接电路基板间的电缆、连接电路基板和电子部件的电缆以及连接电子部件间的电缆。
[0060]如图2所示，在框体I的右侧面板IR上配置有与电路保护器3连接，并将200V的交流电压转换为直流电压且输出的电源供给系统。另外，在框体I的底面面板IB上分别配置有作为电源电路基板的主电源电路基板(马达驱动电路基板)20和控制电路基板30,而且在框体I的左侧面板IL上配置有3个马达驱动基板40。另外，在控制电路基板30的上方配置有中间电压电路基板(第I继电器驱动电路基板)32。
[0061]在框体I的右侧面板IR的上侧中央固定有噪声滤波器NF。噪声滤波器NF经由输入电缆与电路保护器3连接，经由输出电缆与主电源电路基板20连接。而且，若将200V的交流电压从电路保护器3输入至噪声滤波器NF，则噪声滤波器NF从该交流电压去除噪声，并将去除该噪声后的交流电压输出至主电源电路基板20。
[0062]主电源电路基板20是被固定在底面面板IB的背面侧的矩形板状的印刷电路基板，形成为几乎占据底面面板IB的背面侧的大小。主电源电路基板20具有由与底面面板IB平行的两层印刷板层叠而成的刚性基板，在该刚性基板的上表面安装有用于将200V的交流电压转换为作为驱动电压的280V的直流电压的各种电子部件。该主电源电路基板20经由输入电缆与噪声滤波器NF连接，经由输出电缆分别与第I电源电路基板PS1、第2电源电路基板PS2以及第3电源电路基板PS3连接。另外，主电源电路基板20经由交流电压输出连接器与马达驱动基板40连接。而且，若从噪声滤波器NF向主电源电路基板20输入交流电压，则主电源电路基板20将该交流电压分配给第I电源电路基板PS1、第2电源电路基板PS2以及第3电源电路基板PS3。并且，主电源电路基板20将从噪声滤波器NF输入的交流电压转换为280V的直流电压亦即驱动电压(机器人驱动用电压)，并将该驱动电压输出给马达驱动基板40。将该驱动电压经由马达驱动基板40输出给6个交流马达。此外，各马达驱动基板40分别向2个交流马达输出驱动电压。
[0063]另外，主电源电路基板20具有分别对6个交流马达施加/切断驱动电压(机器人驱动用电压)的未图示的第2继电器电路。各第2继电器电路分别与紧急停止用端口 12、TP用端口 13连接，根据上述的紧急停止指令而成为开状态。第2继电器电路成为开状态，从而不向各交流马达施加驱动电压，各交流马达即机器人停止。该情况下，主电源电路基板20以比驱动电压低、且比控制用电压高的第2继电器驱动用电压，例如24V的电压驱动第2继电器电路。
[0064]第I电源电路基板PSl是被固定在右侧面板IR的背面侧上方的矩形板状的电路基板，是安装有用于将200V的交流电压转换为15V的直流电压的各种电子部件的安装基板。该第I电源电路基板PSl经由输入电缆与主电源电路基板20连接，经由输出电缆与主电源电路基板20连接。而且，若从主电源电路基板20向第I电源电路基板PSl分配交流电压，则第I电源电路基板PSl将该交流电压转换为15V的直流电压，并将该转换后的直流电压输出给主电源电路基板20。
[0065]第2电源电路基板PS2是被固定在右侧面板IR的背面侧下方的矩形板状的电路基板，是安装有用于将200V的交流电压转换为5V的直流电压的各种电子部件的安装基板。该第2电源电路基板PS2经由输入电缆与主电源电路基板20连接，经由输出电缆与控制电路基板30连接。而且，若从主电源电路基板20向第2电源电路基板PS2分配交流电压，则第2电源电路基板PS2将该交流电压转换为5V的直流电压，将该转换后的直流电压输出给控制电路基板30。
[0066]第3电源电路基板PS3是被固定在底面面板IB中的主电源电路基板20的右侧的矩形板状的电路基板，是安装有用于将200V的交流电压转换为24V的直流电压的各种电子部件的安装基板。该第3电源电路基板PS3经由输入电缆与主电源电路基板20连接，经由输出电缆与中间电压电路基板32连接。而且，若从主电源电路基板20向第3电源电路基板PS3分配交流电压，则第3电源电路基板PS3将该交流电压转换为24V的直流电压，并将该转换后的直流电压输出给中间电压电路基板32。
[0067]控制电路基板30是被固定在底面面板IB的正面侧的矩形板状的印刷电路基板，形成为占据底面面板IB的正面侧的整体的大小。控制电路基板30具有由与底面面板IB平行的6层印刷基板层叠而成的刚性基板，在该刚性基板的上表面安装有用于基于从旋转角传感器输入的检测信号生成用于控制马达驱动基板40的输出电压的控制信号的各种电子部件。该控制电路基板30与排列在正面面板IF的下侧端部的各连接器连接，并经由各连接器输入来自外部装置、外围设备的检测信号、指令。
[0068]详细而言，在控制电路基板30上连接有上述位置检测器用端口 11，将来自6个旋转角传感器的各个的检测信号经由位置检测器用端口 11输入至控制电路基板30。
[0069]该控制电路基板30中的电压(控制用电压)，即施加给控制电路基板30的电压比后述的第I继电器驱动用电压、上述第2继电器驱动用电压、上述驱动电压低。因此，不易产生噪声，能够抑制控制电路基板30的各部受噪声的影响。
[0070]另外，在控制电路基板30上连接有第IUSB端口 14，将来自外部计算机的指令、数据经由第IUSB端口 14输入至控制电路基板30。另外，在控制电路基板30上连接有第2USB端口 15,按照来自触发开关15a的输入信号从控制电路基板30输出表不机器人控制器10中的处理的状态的信号。另外，在控制电路基板30上连接有LAN端口 16，经由LAN端口 16和与该LAN端口 16连接的网络从控制电路基板30输出表示机器人控制器10中的处理的状态的信号。另外，在控制电路基板30上连接有I / O端口 17，将来自外围设备的指令、检测信号经由I / O端口 17输入至控制电路基板30。另外，从控制电路基板30经由I / O端口 17输出对外围设备的指令、运算结果。
[0071]在控制电路基板30的上表面的背面侧以与上述的冷却用风扇F在前后方向相对的方式层叠有搭载了 CPU的CPU板31。CPU板31对用于向机器人教导教导位置的教导程序进行解释并执行，而且，对用于使机器人向规定的作业位置移动的程序解释并执行。此时，首先，CPU板31使用经由中间电压电路基板32从示教器输入的教导位置、预先设定的作业位置、和从各旋转角传感器输入的检测结果，来生成用于使机器人向教导位置、作业位置移动的轨道，并生成表示机器人的移动目的地的位置指令。接着，控制电路基板30计算用于使机器人向位置指令所表示的位置移动的交流马达的驱动量，且生成与计算出的驱动量对应的各相的电压指令。而且，每当从旋转角传感器输入检测结果时，CPU板31进行这样的轨道的生成、与轨道对应的驱动量的计算、与驱动量对应的控制信号的输出。
[0072]另外，在右侧面板IR的正面侧配设有与控制电路基板30连接，且沿前后方向延伸的4个扩展用连接器33。分别在4个扩展用连接器33上以在侧方开口的方式沿前后方向排列有嵌入销的多个销嵌合孔。而且，若将搭载了上述扩展I / O端口 19的扩展电路基板(未图示)的销嵌入至扩展用连接器33，则表示机器人周边的状态的信号经由扩展电路基板输入至控制电路基板30，且经由扩展电路基板从控制电路基板30输出表示机器人的移动的信号。
[0073]另外，在控制电路基板30的上表面中的背面侧的右侧端部配设有安装卡型存储介质34的存储器连接器35。在卡型存储介质34中存储有机器人所具有的臂的长度、连结机器人所具有的驱动轴和交流马达的减速机的减速比等、机器人控制器10用于使机器人移动所需的各种数据。而且，CPU板31读出存储在卡型存储介质34的各种数据，并参照该数据来执行上述的轨道的生成。
[0074]在控制电路基板30的上表面中的正面侧层叠有中间电压电路基板32。S卩，中间电压电路基板32和控制电路基板30配置为俯视时重合。由此，能够更加可靠地使机器人控制器10小型化。
[0075]在中间电压电路基板32上连接有顺序控制器端口 18，从该顺序控制器输入用于使机器人移动的控制信号。另外，在中间电压电路基板32上连接有紧急停止用端口 12，来自外部装置、外围设备的紧急停止指令经由紧急停止用端口 12输入至中间电压电路基板32。另外，在中间电压电路基板32上连接有TP用端口 13，来自示教器的教导指令、紧急停止指令分别经由TP用端口 13输入至中间电压电路基板32。
[0076]另外，在中间电压电路基板32上连接有多相交流电压连接器4，分别对设置于6个交流马达的6个电磁制动器输出使该电磁制动器动作的电压。该情况下，中间电压电路基板32具有分别对设置于6个交流马达的6个电磁制动器施加/切断使该电磁制动器动作的电压的未图示的第I继电器电路。各第I继电器电路分别与多相交流电压连接器4连接，根据机器人控制器10的指令而成为开状态。第I继电器电路成为开状态，从而对各电磁制动器施加使各电磁制动器动作的电压，各电磁制动器动作，由此各交流马达，即、机器人停止。该情况下，中间电压电路基板32以比驱动电压低、且比控制用电压高的第2继电器驱动用电压例如以24V的电压驱动第I继电器电路。
[0077]电路基板间的连接构造
[0078]接下来，参照图3对马达驱动基板40的构造、该马达驱动基板40和主电源电路基板20以及控制电路基板30的连接构造进行说明。
[0079]如图3所示，在主电源电路基板20的上表面中的正面侧的左端部配设有沿前后方向延伸的驱动电压输出连接器21。在驱动电压输出连接器21的上表面以上方开口的方式沿前后方向排列有嵌入销的多个销嵌合孔，从该驱动电压输出连接器21输出由主电源电路基板20生成的驱动电压和由第I电源电路基板PSl生成的15V的直流电压。
[0080]另外，在控制电路基板30的上表面中的背面侧的左端部且在上述驱动电压输出连接器21的正面侧配设有也沿前后方向延伸的控制信号输出连接器36。在控制信号输出连接器36的上表面以上方开口的方式沿前后方向排列有嵌入销的多个销嵌合孔，从该控制信号输出连接器36输出由控制电路基板30生成的控制信号。
[0081]分别将3个马达驱动基板40在相对于主电源电路基板20和控制电路基板30竖立的状态下架设在这些主电源电路基板20和控制电路基板30上。以下，代表性地对3个马达驱动基板40中的一个马达驱动基板40进行说明。
[0082]马达驱动基板40
[0083]马达驱动基板40是被从框体I的左侧面板IL向右侧延伸的3个支承板IS支承3边的矩形板状的印刷电路基板，形成为占据左侧面板IL的大致一半的大小。马达驱动基板40具有由与左侧面板IL平行的4层印刷板层叠而成的刚性基板，并安装有用于将从主电源电路基板20输出的驱动电压转换为多相交流电压的各种电子部件。
[0084]在马达驱动基板40的底边，沿前后方向排列配设有沿前后方向延伸的驱动电源输入连接器41、和同样沿前后方向延伸的控制信号输入连接器42。驱动电源输入连接器41具有嵌入驱动电压输出连接器21的销嵌合孔的销，通过嵌入至该驱动电源输入连接器41，使作为主电源电路基板20的输出电压的驱动电压和15V的直流电压输入至马达驱动基板40。控制信号输入连接器42具有嵌入到控制信号输出连接器36的销嵌合孔的销，通过嵌入至该控制信号输入连接器42，使来自控制电路基板30的控制信号输入至马达驱动基板40。此外，从主电源电路基板20向驱动电源输入连接器41输入2个系统的驱动电压，另外从主电源电路基板20向其输入2个系统的15V的直流电压。另外，向控制信号输入连接器42输入用于驱动相互不同的2个交流马达的2个系统的控制信号。[0085]在马达驱动基板40的右侧面中的上下方向的大致中央，沿前后方向排列配设有用于将从驱动电源输入连接器41输入的驱动电压转换为多相交流电压的2个功率器件43B、43F。另外，在第I功率器件43B的外表面亦即右侧面、以及第2功率器件43F的外表面亦即右侧面以覆盖他们整体的方式固定有用于冷却第I功率器件43B和第2功率器件43F的一个散热片44。
[0086]在马达驱动基板40的上边，沿前后方向排列配设有沿前后方向延伸的2个交流电压输出连接器45B、45F。在第I交流电压输出连接器45B的上表面以上方开口的方式沿前后方向排列有嵌入销的多个销嵌合孔。第I交流电压输出连接器45B在马达驱动基板40的内部与第I功率器件43B的输出端子连接，从该第I交流电压输出连接器45B输出由上述第I功率器件43B生成的多相交流电压。另一方面，在第2交流电压输出连接器45F的上表面以上方开口的方式沿前后方向排列有嵌入销的多个销嵌合孔。第2交流电压输出连接器45F在马达驱动基板40的内部与第2功率器件43F的输出端子连接，从该第2交流电压输出连接器45F输出由上述第2功率器件43F生成的多相交流电压。
[0087]而且，各交流电压输出连接器45B、45F经由输出电缆与上述多相交流电压连接器4连接，将由各功率器件43B、43F生成的多相交流电压经由该多相交流电压连接器4输出给各交流马达。
[0088]马达驱动基板40的内部布线构造
[0089]图4是从右侧观察马达驱动基板40时的马达驱动基板40的俯视图，是表不连接2个功率器件43B、43F和各连接器41、42、45B、45F的布线的构造的图。此外，在图4中，关于连接2个功率器件43B、43F和各连接器41、42、45B、45F的布线，尤其是为便于说明其长度，简略表示布线的根数、布线的形状。顺便说明，图4中的横向是图3中的前后方向，图4中右侧以及左侧分别是图3中的背面侧以及正面侧。另外，这里，假设6个交流马达中的第I马达被第I功率器件43B驱动，第2马达被第2功率器件43F驱动而进行说明。
[0090]如图4所示，在图4中左右方向(从机器人控制器10的正面侧观察为前后方向)上排列配置有2个功率器件43B、43F。驱动电源输入连接器41被配置在马达驱动基板40的下边中的背面侧的端部，相对于2个功率器件43B、43F的列偏向背面侧。
[0091]将输入至驱动电源输入连接器41的2个系统的驱动电压的一方经由第I电源布线47B输入至第I功率器件43B。第I电源布线47B是内置于马达驱动基板40的印刷布线，由从驱动电源输入连接器41向顶面侧延伸的布线部分和从第I功率器件43B向背面侧延伸的布线部分构成。
[0092]另外，将输入至驱动电源输入连接器41的2个系统的15V的直流电压的一方经由沿第I电源布线47B的未图示的布线输入至第I功率器件43B。而且，第I功率器件43B被主电源电路基板20输出的15V的直流电压驱动。在该第I功率器件43B封装有对从第I电源布线47B输入的驱动电压进行升降压的升降压转换器，将从主电源电路基板20输入的280V的驱动电压升压为适于交流马达的驱动的电压。
[0093]另一方面，将输入至驱动电源输入连接器41的2个系统的驱动电压的另一方经由第2电源布线47F输入至第2功率器件43F。第2电源布线47F是内置于马达驱动基板40的印刷布线，由从驱动电源输入连接器41向顶面侧延伸的布线部分、和从第2功率器件43F延伸至第I功率器件43B的背面侧的布线部分构成。此外，与第2功率器件43F比第I功率器件43B远离驱动电源输入连接器41的距离对应地，第2电源布线47F的长度比上述第I电源布线47B长。
[0094]另外，将输入至驱动电源输入连接器41的2个系统的15V的直流电压的一方经由沿第2电源布线47F的未图示的布线输入至第2功率器件43F。而且，第2功率器件43F被主电源电路基板20输出的15V的直流电压驱动。在该第2功率器件43F内封装有也对从第2电源布线47F输入的驱动电压进行升降压的升降压转换器，将从主电源电路基板20输入的280V的驱动电压升压为适于交流马达的驱动的电压。
[0095]另外，控制信号输入连接器42配置在马达驱动基板40的下边的正面侧，并被配置为与第I功率器件43B以及第2功率器件43F相对。
[0096]将输入至控制信号输入连接器42的2个控制信号中的与第I马达对应的控制信号经由第I信号布线46B输入至第I功率器件43B。在第I功率器件43B内封装有由被该控制信号进行开/关控制的多个开关元件构成的逆变器电路。而且，在第I功率器件43B中，通过从控制电路基板30输入的控制信号，开关元件被开/关控制，由此，将由升降压转换器升压后的电压转换为多相交流电压例如3相交流电压。
[0097]将输入至控制信号输入连接器42的2个控制信号中的与第2马达对应的控制信号经由第2信号布线46F输入至第2功率器件43F。在第2功率器件43F内封装有由被该控制信号进行开/关控制的多个开关元件构成的逆变器电路。而且，在第2功率器件43F中，通过从控制电路基板30输入的控制信号，开关元件被开/关控制，由此，将由升降压转换器升压后的电压转换为多相交流电压例如3相交流电压。
[0098]如上所述，由于控制信号输入连接器42与作为其连接对象的2个功率器件43B、43F相对，所以针对2个功率器件43B、43F的各个与控制信号输入连接器42的距离，能够使功率器件间的差异减小。因此，针对各信号布线46B、46F的长度，容易使功率器件间的差异减少。进而，能够抑制各信号布线46B、46F的长度在功率器件间差异较大而引起的信号传递时间的差异。
[0099]第I交流电压输出连接器45B被配设在马达驱动基板40的上边的背面侧，并被配置为与作为其连接目的地的第I功率器件43B相对。另外，第2交流电压输出连接器45F被配设在马达驱动基板40的上边的正面侧，并被配置为与作为其连接目的地的第2功率器件43F相对。
[0100]将第I功率器件43B的输出电压即多相交流电压经由第I输出布线48B输入至第I交流电压输出连接器45B。将第2功率器件43F的输出电压即多相交流电压经由第2输出布线48F输入至第2交流电压输出连接器45F。而且，由于交流电压输出连接器45B、45F与作为其连接对象的功率器件43B、43F相对，所以针对各交流电压输出连接器45B、45F和其连接对象的距离，能够减少功率器件43B、43F间的差异。其结果，针对各输出布线48B、48F的长度，能够抑制功率器件43B、43F间的差异变大，进而能够抑制各输出布线48B、48F中的发热量在功率器件43B、43F间差异较大。
[0101]在马达驱动基板40上覆盖马达驱动基板40的前后方向的大致整个宽度地配设有沿前后方向延伸的长方体形状的一个散热片44。散热片44具有与马达驱动基板40的主面相对的冷却面，在该冷却面上安装有2个功率器件43B、43F。该散热片44配置为由该散热片44覆盖在前后方向上排列的2个功率器件43B、43F的整体。另外，前后方向的散热片44的位置与功率器件43B、43F的中央相比偏向背面侧。
[0102]接下来，以下对由上述的结构构成的机器人控制器10的作用进行说明。
[0103]若从外部电源插头经由电路保护器3向噪声滤波器NF输入200V的交流电压，则从噪声滤波器NF向主电源电路基板20输出由噪声滤波器NF去除了噪声的交流电压。接下来，将输入至主电源电路基板20的交流电压分配给第I电源电路基板PS1、第2电源电路基板PS2以及第3电源电路基板PS3，在第I电源电路基板PSl、第2电源电路基板PS2以及第3电源电路基板PS3中转换为相互不同的直流电压。另外，在主电源电路基板20中，将来自噪声滤波器NF的交流电压转换为作为驱动电压的280V的直流电压。而且，将由第I电源电路基板PSl生成的15V的直流电压和由主电源电路基板20生成的驱动电压从主电源电路基板20经由驱动电压输出连接器21以及驱动电源输入连接器41分别输入至2个马达驱动基板40。
[0104]另一方面，若为了使机器人向作业位置移动，而将来自外围设备的检测信号经由I / O端口 17输入至控制电路基板30，则在控制电路基板30中，经由位置检测器用端口 11获取各旋转角传感器的检测信号。接下来，在控制电路基板30中，基于表示作业位置的位置指令和各旋转角传感器的检测结果生成用于使机器人向作业位置移动的轨道，并计算用于使机器人沿该轨道移动的交流马达的驱动量。而且，在控制电路基板30中，生成与计算出的驱动量对应的各相的电压指令，并从控制电路基板30将与该电压指令对应的控制信号经由控制信号输出连接器36以及控制信号输入连接器42分别输入至2个马达驱动基板40。
[0105]接着，在马达驱动基板40中，将从主电源电路基板20输入的驱动电压升压成适于交流马达的驱动的电压，通过从控制电路基板30输入的控制信号的开/关控制将该升压后的电压转换为多相交流电压。而且，在机器人控制器10中，通过控制电路基板30控制输入至马达驱动基板40的控制信号的频率，将与交流马达的驱动量对应的电流供给至该交流马达的各相。
[0106]如以上说明所示，根据该机器人控制器10，在控制电路基板30中能够降低噪声，能够抑制控制电路基板30的各部受噪声的影响。
[0107]S卩，由于第I继电器驱动用电压以及第2继电器驱动用电压成为较大的噪声产生源，所以将第I继电器驱动电路设置在与易受噪声影响的控制电路基板30不同的其他电路基板上，即设置在中间电压电路基板32上，将第2继电器驱动电路设置在主电源电路基板20上，通过不对控制电路基板30施加第I继电器驱动用电压以及第2继电器驱动用电压，能够抑制控制电路基板30的各部受噪声的影响。
[0108]另外，由于对控制电路基板30施加比第I继电器驱动用电压以及第2继电器驱动用电压低的电压，所以能够降低控制电路基板30中的噪声，由此，能够抑制控制电路基板30的各部受噪声的影响。
[0109]另外，能够分别提高中间电压电路基板32和控制电路基板30中的各部的配置的
自由度。
[0110]另外，以往将第I继电器电路和控制电路设置在一个电路基板上，但通过将该一个电路基板分成中间电压电路基板32和控制电路基板30，将该中间电压电路基板32和控制电路基板30配置成俯视时相互重合，能够实现机器人控制器10整体的小型化。[0111]以上，基于图示的实施方式对本发明的机器人控制器进行了说明，但本发明并不局限于此，能够将各部的构成置换成具有相同功能的任意的构成。另外，也可以对本发明附加其他任意的构成物。
[0112]另外，在上述实施方式中，机器人控制器控制的机器人的旋转轴的个数是6个，但在本发明中并不局限于此，机器人的旋转轴以及臂的个数也可以是I个、2个、3个、4个、5个或者7个以上。
[0113]另外，在上述实施方式中，机器人是具有I个以自由转动的方式连结多个臂而成的臂连结体的单臂机器人，但本发明并不局限于此，例如，也可以是具有2个以自由转动的方式连结多个臂而成的臂连结体的双臂机器人等具有多个上述臂连结体的机器人。
[0114]另外，在本发明中，并不局限于臂型机器人(机器人臂)，也可以是其他形式的机器人，例如也可以是足式步行(行走)机器人、选择顺应性装配机器人等。
[0115]另外，在上述实施方式中，作为对机器人的驱动进行制动的制动器，设置了对马达的驱动进行制动的电磁制动器，但本发明并不局限于此，例如也可以设置于机器人的关节等。[0116]符号说明
[0117]10…机器人控制器，F…冷却用风扇，Fa…外部空气过滤器，NF…噪声滤波器，PSl…第I电源电路基板，PS2…第2电源电路基板，PS3…第3电源电路基板，I...框体，IB…底面面板，IF…正面面板,1L...左侧面板,IP…扩展面板,IR…右侧面板,IS…支承板,2...外部电源连接器，3…电路保护器，3a…操作杆，4…多相交流电压连接器，5…高速I / O端口，6…控制器连接端口，7…电池支承部件，11…位置检测器用端口，12…紧急停止用端口，13...TP 用端口，14…第 IUSB 端口，15…第 2USB 端口，15a…触发开关，16...LAN 端口，17...1 / O端口，18...顺序控制器端口，19...扩展I / O端口，20...主电源电路基板，21...驱动电压输出连接器，30…控制电路基板，31…CPU板，32…中间电压电路基板，33…扩展用连接器，34...卡型存储介质，35...存储器连接器，36...第2交流电压输出连接器，40...马达驱动基板，41…第I信号输入连接器,42...第2信号输入连接器,43B…第I功率器件,43F…第2功率器件，44…散热片，45B…第I交流电压输出连接器，45F…第2交流电压输出连接器，46B…第I信号布线，46F…第2信号布线，47B…第I电源布线,47F…第2电源布线,48B…第I输出布线，48F…第2输出布线。
【权利要求】
1.一种机器人控制器，其特征在于，具有: 马达驱动电路基板，其以机器人驱动用电压驱动机器人的马达； 第I继电器驱动电路基板，其具有对制动所述机器人的驱动的制动器施加或切断使所述制动器动作的电压的第I继电器电路，并以比所述机器人驱动用电压低的第I继电器驱动用电压驱动所述第I继电器电路；以及 控制电路基板，其以比所述第I继电器驱动用电压低的控制用电压控制所述马达的驱动， 其中，所述马达驱动电路基板具有对所述马达施加或切断所述机器人驱动用电压的第2继电器电路， 所述马达驱动电路基板以比所述机器人驱动用电压低、且比所述控制用电压高的第2继电器驱动用电压驱动所述第2继电器电路， 所述控制电路基板被施加比所述第I继电器驱动用电压以及所述第2继电器驱动用电压低的电压。
2.一种机器人控制器，其特征在于，具有: 马达驱动电路基板，其以机器人驱动用电压驱动机器人的马达； 第I继电器驱动电路基板；以及 控制电路基板， 其中，所述第I继电器驱动电路基板具有第I继电器电路，该第I继电器电路对制动所述机器人的驱动的制动器施 加或切断使所述制动器动作的电压，并该第I继电器电路被比所述机器人驱动用电压低的第I继电器驱动用电压驱动， 所述控制电路基板具有以比所述第I继电器驱动用电压低的控制用电压控制所述马达的驱动的控制电路， 所述马达驱动电路基板具有第2继电器电路，该第2继电器电路对所述马达施加或切断所述机器人驱动用电压，并该第2继电器电路被比所述机器人驱动用电压低、且比所述控制用电压高的第2继电器驱动用电压驱动， 所述控制电路基板被施加比所述第I继电器驱动用电压以及所述第2继电器驱动用电压低的电压。
3.根据权利要求1或者2所述的机器人控制器，其特征在于， 所述第I继电器驱动电路基板构成为具有从外部输入紧急停止指令的紧急停止用端口，若向所述紧急停止用端口输入所述紧急停止指令，则所述第2继电器电路成为开状态。
4.根据权利要求3所述的机器人控制器，其特征在于， 所述第I继电器驱动电路基板具有多个所述紧急停止用端口， 所述第I继电器驱动电路基板具有从外部被输入教导所述机器人的动作的信号的连接器， 所述多个紧急停止用端口中的一个被设置在所述连接器上。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的机器人控制器，其特征在于， 所述第I继电器驱动电路基板和所述控制电路基板被配置为俯视时重合。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的机器人控制器，其特征在于， 所述制动器是被设置在所述马达的电磁制动器。
7.根据权利要求1~6中任意一项所述的机器人控制器，其特征在于，所述第I继电器驱动电路基板·具有与其他的该机器人控制器电连接的连接器。
【文档编号】B25J13/00GK103846917SQ201310612988
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2012年11月30日
【发明者】寺中僚祐 申请人:精工爱普生株式会社