JP6088464B2 - アンプ一体型ロボット制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、アンプを介してロボット駆動用のモータを制御するロボット制御装置に関する。

一般に、ロボット制御装置は、サーボモータを駆動するためのサーボアンプと、サーボアンプを制御する制御部とを備える。この種のロボット制御装置として、サーボアンプと制御部（サーボ制御回路）とをケーブルで接続し、ケーブルを介してサーボアンプと制御部とが通信するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開平６−１０２９１２号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置のように、サーボアンプと制御部とをケーブルで接続するようにしたのでは、ケーブルだけでなく、サーボアンプと制御部とにそれぞれ通信用インターフェースが必要となり、装置の小型化および低価格化を阻害する。また、サーボアンプと制御部との間のデータ通信に時間がかかるという問題もある。

本発明の一態様は、ロボット駆動用のサーボモータの駆動指令を出力する制御部と、制御部からの駆動指令に応じて、サーボモータに駆動信号を出力するアンプ部と、を備えるロボット制御装置であって、制御部は、ロボットの駆動制御に係る処理を実行するロボット制御部を含み、アンプ部は、サーボモータの駆動指令に基づいてロボットのサーボモータを制御するモータ制御部を含み、制御部のロボット制御部およびアンプ部のモータ制御部は、単一のプリント板に実装され、プリント板を介して互いに通信可能に接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、ロボット制御装置の制御部とアンプ部とを、一体に構成されたプリント板に実装し、プリント板を介して互いに通信可能に接続するので、制御部とアンプ部とを接続するケーブルが不要となる。これにより、ロボット制御装置の小型化および低価格化が可能となり、かつ、制御部とアンプ部との通信速度を高速化することができる。

本発明の実施形態に係るロボット制御装置の概略的な構成を示すブロック図。 図１の比較例を示す図。 図１の変形例を示す図。

以下、図１〜図３を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るロボット制御装置１００の概略的な構成を示すブロック図である。ロボット制御装置１００は、多関節ロボット等に設けられたロボット駆動用のサーボモータ１に、ケーブル２を介して接続され、サーボモータ１を制御するものであり、サーボモータ１の駆動指令を出力する制御部１０と、制御部１０からの駆動指令に応じて、サーボモータ１に駆動信号を出力するアンプ部２０とを備える。なお、制御部１０と、アンプ部２０とは、ロボット制御装置１００の筐体内に配置されている。

制御部１０は、機能的構成としてロボット制御部１１と、Ｉ／Ｏ部１２と、安全動作部１３と、信号処理部１４と、通信部１５とを有する。ロボット制御部１１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成され、ロボット（サーボモータ１等）の駆動制御に係る各種処理を実行する。Ｉ／Ｏ部１２は、Ｉ／Ｏポートであり、ロボット制御装置１００に接続されたスイッチ等の外部機器４からの信号を制御部１０に入出力する。

安全動作部１３は、ロボットの動作範囲内における障害物の有無を検出する検出器や非常停止スイッチ等の安全装置５からの信号に基づき、所定の安全条件が成立するまでロボットの動作を制限する。安全動作部１３は、ロボット制御部１１との間で入出力信号の相互チェックを行うデュアルチェックセーフティ機能も有する。信号処理部１４は、視覚センサ（カメラ）や力センサなどのセンサ６からの信号を処理（例えば画像処理等）する。通信部１５は、イーサネット（登録商標）やフィールドバスを介して他のロボット制御装置等、ロボット制御装置１００の外部の各種装置７（外部装置）と通信を行う。

アンプ部２０は、モータ制御部２１と、電力供給部２２と、Ｉ／Ｏ部２３とを有する。モータ制御部２１は、サーボモータ１に設けられたエンコーダからの信号に基づき、サーボモータ１を制御する。電力供給部２２は、サーボモータ１に駆動電力を供給する。Ｉ／Ｏ部２３は、サーボモータ１からのフィードバック信号を受ける回路と、サーボモータ１のブレーキを制御する回路と、汎用のＩ／Ｏポート等を含み、アンプ部２０に信号を入出力する。

以上の制御部１０とアンプ部２０とは、単一のプリント板３０に実装され、両者はプリント板３０に形成された接続部３１を介して接続されている。接続部３１にはバス配線が用いられ、制御部１０とアンプ部２０とはバス接続されている。なお、アンプ部２０はファン等を含むが、ファンはプリント板３０に実装されないため、図示を省略している。すなわち、図１には、プリント板３０に実装され、制御部１０と通信を行う電子機器のみがアンプ部２０として示されている。

図２は、本実施形態の比較例を示すブロック図である。図２では、ロボット制御装置１００Ａ内で、制御部１０Ａとアンプ部２０Ａとがケーブル３０Ａを介して接続されている。このような構成では、ケーブル３０Ａだけでなく、制御部１０Ａとアンプ部２０Ａとにそれぞれ通信用インターフェースが必要となる。このため、ロボット制御装置１００Ａが大型化するとともに、装置の価格も上昇する。また、ケーブル３０Ａを介して通信を行うと、データ通信に時間がかかる。

これに対し本実施形態では、図１に示すように、ロボット制御装置１００の制御部１０とアンプ部２０とを共通のプリント板３０に実装し、プリント板３０を介して両者を通信可能に接続する。このため、制御部１０とアンプ部２０とをケーブル３０Ａで接続する必要がなく、ケーブル３０Ａおよび通信用インターフェースが不要となり、ロボット制御装置１００の小型化および低価格化が可能となる。また、制御部１０とアンプ部２０との通信は、プリント板３０上の接続部３１を介して行うので、データ通信を高速で行うことができる。

本実施形態では、制御部１０とアンプ部２０とをバス接続するので、両者の間で、大量のデータを短時間で伝送可能である。また、制御部１０に、ロボット制御部１１とＩ／Ｏ部１２と安全動作部１３と信号処理部１４と通信部１５とを設け、ロボットを制御する上で必要な機能を制御部１０にまとめる。これにより、制御部１０の各部１１〜１５の間で高速で通信することができるとともに、装置構成を簡素化できる。

図３は、図１の変形例を示す図である。図３では、制御部１０が第１プリント板３５に実装され、アンプ部２０が第２プリント板３６に実装されている。すなわち、制御部１０とアンプ部２０とは、単一のプリント板３０ではなく、互いに異なるプリント板３５，３６にそれぞれ実装されている。第１プリント板３５と第２プリント板３６とは、コネクタ部３３を介して一体に構成されている。コネクタ部３３は、例えばスタッキングコネクタであり、制御部１０とアンプ部２０とは、プリント板３５，３６およびコネクタ部３３を介して通信可能である。

図３の例においても、ケーブルが不要であるため、ロボット制御装置１００の小型化および低価格化が可能となり、かつ、制御部１０とアンプ部２０との通信速度を高速化することができる。なお、図３の例においても、制御部１０とアンプ部２０とはバス接続されている。

なお、上記実施形態（図１，３）では、制御部１０が、ロボット制御部１１と、Ｉ／Ｏ部１２と、安全動作部１３と、信号処理部１４と、通信部１５とを有するようにしたが、制御部１０の構成はこれに限らない。例えば、ロボット制御部１１とＩ／Ｏ部１２、またはロボット制御部１１と通信部１５等、ロボット制御部１１を含むとともに、Ｉ／Ｏ部１２、安全動作部１３、信号処理部１４、および通信部１５の少なくとも１つを含むように構成してもよい。

上記実施形態（図１，３）では、モータ制御部２１と電力供給部２２とＩ／Ｏ部２３とを有するアンプ部２０を、プリント板３０，３６に実装するようにしたが、制御部１０と通信を行う部分のみを、制御部１０が実装されたプリント板３０，３５と一体のプリント板３０，３６に実装するようにしてもよく、アンプ部２０の構成は上述したものに限らない。

上記実施形態（図１，３）では、制御部１０とアンプ部２０とをバス接続するようにしたが、ケーブルを介さずにプリント板３０，３５，３６を介して両者を接続するのであれば、他の接続方式を採用することもできる。上記実施形態（図３）では、第１プリント板３５と第２プリント板３６とをコネクタ部３３を介して接続するようにしたが、制御部１０およびアンプ部２０がそれぞれ実装された既存のプリント板を第１プリント板３５および第２プリント板３６として構成し、両者をコネクタ部３３を介して接続してもよい。これにより既存のロボット制御装置に対しても本発明を容易に適用できる。

上記実施形態（図３）では、第１プリント板３５および第２プリント板３６をそれぞれ単一のプリント板により構成したが、これらいずれか一方または両方を複数のプリント板で構成することもできる。例えば第１プリント板３５と第２プリント板３６をそれぞれ複数のプリント板で構成し、これら複数のプリント板同士を、コネクタを介して一体に構成してもよい。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態および変形例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。すなわち、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能である。

２ ケーブル
１０ 制御部
１１ ロボット制御部
１２ Ｉ／Ｏ部
１３ 安全動作部
１４ 信号処理部
１５ 通信部
２０ アンプ部
３０ プリント板
３０Ａ ケーブル
３３ コネクタ部
３５ 第１プリント板
３６ 第２プリント板
１００ ロボット制御装置

Claims (3)

1. ロボット駆動用のサーボモータの駆動指令を出力する制御部と、
   前記制御部からの駆動指令に応じて、前記サーボモータに駆動信号を出力するアンプ部と、を備え、
   前記制御部は、ロボットの駆動制御に係る処理を実行するロボット制御部を含み、
   前記アンプ部は、前記サーボモータの駆動指令に基づいてロボットのサーボモータを制御するモータ制御部を含み、
   前記制御部の前記ロボット制御部および前記アンプ部の前記モータ制御部は、単一のプリント板に実装され、該プリント板を介して互いに通信可能に接続されていることを特徴とするロボット制御装置。
2. 請求項１に記載のロボット制御装置において、
   前記制御部は、前記制御部に信号を入出力するＩ／Ｏ部、所定条件が成立するまでロボットの動作を制限する安全動作部、前記ロボット制御装置に接続されたセンサからの信号を処理する信号処理部、および前記ロボット制御装置の外部と通信を行う通信部の少なくとも１つを含むことを特徴とするロボット制御装置。
3. 請求項１または２に記載のロボット制御装置において、
   前記制御部と前記アンプ部は、バス接続されていることを特徴とするロボット制御装置。

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