JPH10296678A - ロボット制御盤の冷却システム - Google Patents

ロボット制御盤の冷却システム

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JPH10296678A
JPH10296678A JP9126247A JP12624797A JPH10296678A JP H10296678 A JPH10296678 A JP H10296678A JP 9126247 A JP9126247 A JP 9126247A JP 12624797 A JP12624797 A JP 12624797A JP H10296678 A JPH10296678 A JP H10296678A
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JP
Japan
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cooling
control panel
robot
regenerative
robot control
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Withdrawn
Application number
JP9126247A
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English (en)
Inventor
Masaru Sakai
勝 酒井
Kiyoshi Kanitani
清 蟹谷
Kazutsugu Fukita
和嗣 吹田
Yoshitaka Sakamoto
好隆 坂本
Kuniyuki Niwa
邦幸 丹羽
Akira Uchida
昭 内田
Toshiaki Yoshida
俊明 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nachi Fujikoshi Corp
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Toyota Motor Corp
Toyoda Koki KK
Original Assignee
Nachi Fujikoshi Corp
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Toyota Motor Corp
Toyoda Koki KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回生エネルギを用いてロボット制御盤内部あ
るいは使用する発熱部品の冷却を行う、あるいは溶接用
ロボットで使用する溶接機器の冷却媒体を冷却すること
により、回生エネルギを有効活用する冷却システムを提
供する。 【解決手段】 サーボモータで駆動する産業用ロボット
において、減速時にサーボモータ(1、12)が発電機
として動作するために発生する回生エネルギを電力とし
て取り出すための回生電流制御装置(2)と、この回生
電流制御装置(2)より取り出した回生電力をロボット
制御盤(4)内の冷却装置(3)あるいは、ロボット制
御盤内溶接機器冷却媒体除熱装置(17)に供給して冷
却する冷却手段(10)を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気サーボモータ
を用いる産業用ロボットの回生エネルギの利用方法に関
し、特に、回生エネルギを用いてロボット制御盤内部あ
るいは使用する発熱部品の冷却システムや、溶接用ロボ
ットで使用する溶接機器の冷却媒体を冷却する冷却シス
テムに関する。
【0002】
【従来の技術】図3に示すように、産業用ロボットを運
転する際、加速部では駆動モータに電流を通電するが、
減速部では動作中のロボットが有する運動エネルギをモ
ータを用いて吸収し、制動する。このため、モータが発
電機として機能し、電力が発生する。このモータにより
発電される電力は、回生エネルギと言われたり、回生電
力と言われる。
【0003】この回生エネルギを吸収する手段として
は、例えば図4に示すように、抵抗を用いて熱に変換
し、大気中に放熱するのが一般的である。産業用ロボッ
ト駆動用のサーボモータ12で発生した回生エネルギ
は、モータ駆動用のパワーモジュール13のフリーホイ
ールダイオードと呼ばれる素子を経由して、モータ駆動
回路に流入し、モータ駆動回路の電源電圧(P−N間電
圧)を上昇させる。この電圧上昇値が大きくなりすぎる
とモータ駆動回路が耐圧破壊を起こすこととなる。この
ため、電圧検出回路14によりモータ駆動回路の電源電
圧P−Nを監視し、これが規定値以上となった場合に、
パワートランジスタ回路15を駆動し、放電用抵抗16
を通じて電流を流し、回生エネルギを熱に変換する。こ
れにより、回生エネルギが消費され、モータ駆動回路の
電源電圧が通常電圧に保たれる構成としている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の方法は、回生エ
ネルギを熱エネルギとして大気中に放熱するため、エネ
ルギの無駄が生じており、放熱周囲部の温度上昇により
ロボットの信頼性を低下させる要因ともなっていた。
又、例えば特開平6−15590号公報にあるように、
放電用抵抗の過剰動作による破壊を防ぐため、ロボット
の運転に制限を加えることも行われていた。
【0005】特開平7−123731号公報では、こう
した問題を避けるため、回生エネルギをインテリジェン
ト・パワー・モジュールを介して一次側の交流電源R−
S−Tに戻す案が開示されている。これにより、放電用
抵抗を不要とし、そこでのエネルギの無駄も除去できる
ものである。しかし、一次側の交流電源に戻すために
は、3相正弦波交流の各相の電圧波形を監視しながら、
どの相に戻すかの判断回路と切り換え回路の複雑な制御
回路が必要であり、一方、一次側の交流電源にロボット
の動作に依存する、不規則なタイミングで電力を戻すた
め、3相の正弦波の波形が歪んだり、電流と電圧の位相
がずれたりする問題を引き起こすこととなる。こうした
波形の歪や位相のずれは、接続される他の制御機器の力
率を落とすこととなるため、結果として工場全体として
はエネルギの効率が上がらないこととなる。特に、ロボ
ットが一斉に動作を開始するライン起動時では、多数の
ロボットから一斉に回生電力が戻されることとなるた
め、工場の電源が著しく不安定になる。
【0006】上述のように、従来技術の回生エネルギ放
電用の放電抵抗を用いる回路では、エネルギの浪費を招
き、発熱部は信頼性低下の要因ともなっていた。また、
回生エネルギを一次側の交流電源に戻す回路では、回路
構成が複雑であり、工場の電源の質を低下させるため、
工場全体ではエネルギ効率が上がらないという問題があ
った。
【0007】本発明は、上記の従来技術の問題点を解決
するためになされたものであり、工場の電源の質を低下
させることなく、しかも簡素な回路構成にて、産業用ロ
ボットの回生エネルギを有効活用するためのシステムを
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、産業用ロボットの動作中に発生する
回生エネルギを、ロボット制御盤内部あるいは使用する
発熱部品の冷却を行ったり、溶接用ロボットで使用する
溶接機器の冷却媒体を冷却するためのエネルギ源として
利用することにより、回生エネルギの安定した活用手段
を提供することとした。
【0009】すなわち、請求項1にかかる発明では、サ
ーボモータで駆動する産業用ロボットにおいて、減速時
にサーボモータが発電機として動作するために発生する
回生エネルギを電力として取り出すための回生電流制御
装置と、この回生電流制御装置より取り出した回生電力
をロボット制御盤内冷却装置に供給して冷却する冷却手
段を備えた冷却システムを提供することにより、上述の
従来技術の課題を解決した。
【0010】この構成としたことにより、回生エネルギ
を用いてロボット制御盤内部あるいは使用する発熱部品
の冷却が行われることとなる。一般に、ロボット制御盤
内部あるいは使用する発熱部品で発生する発熱量はロボ
ットの加速部で投入するエネルギに比例して大きくな
る。一方、減速部で発生する回生エネルギも投入したエ
ネルギに比例して大きくなり、この回生エネルギを利用
する冷却部の冷却能力も大きくなる。したがって、ロボ
ット制御盤内部あるいは使用する発熱部品で発生する発
熱量が大きくなるほど冷却部の冷却能力も大きくなると
いう利点があるとともに、ロボットが動作していないと
きの基本冷却能力を低く設定することができるという利
点も有することとなり、効率的な冷却能力を提供でき
る。
【0011】また、請求項2にかかる発明では、サーボ
モータで駆動する産業用ロボットにおいて、減速時にサ
ーボモータが発電機として動作するために発生する回生
エネルギを電力として取り出すための回生電流制御装置
と、この回生電流制御装置より取り出した回生電力をロ
ボット制御盤内溶接機器冷却媒体除熱装置に供給して冷
却する冷却手段からなる制御盤の冷却システムを提供す
ることとした。これにより、溶接用ロボットで使用する
溶接機器の冷却にも回生エネルギを有効活用することが
可能となる。
【0012】請求項3にかかる発明では、請求項1また
は2にかかる発明において、回生電流制御装置は、サー
ボモータ駆動電源の電圧検出回路と、電圧検出回路で駆
動されるパワートランジスタ回路と、パワートランジス
タ回路で充電されるコンデンサ回路からなる構成とし
た。コンデンサ回路には、大容量のコンデンサとみなす
ことのできるバッテリー回路も含む。これにより、回生
エネルギをコンデンサに蓄積し、徐々に放電することに
より、回生エネルギを冷却用の電源として平滑化して使
用することが可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は本発明の一実施形態におけ
る、ロボットの回生エネルギを利用した制御盤の冷却装
置のシステム構成を示す図である。また、図2は本発明
の他の実施形態における、ロボットの回生エネルギを利
用したロボット制御盤内溶接機器冷却媒体除熱装置のシ
ステム構成を示す図である。
【0014】図1に示すように、ロボットを駆動するサ
ーボモータ1は、3相交流から直流電源に変換するサー
ボモータ駆動電源5の電源を、図1には図示しない公知
のモータ駆動回路によりパワーモジュール6を経由して
受け取り、回転する。図3に示す加速部においては、こ
うしてサーボモータ1に電源が供給され、サーボモータ
1は加速する。減速時には、サーボモータ1が発電機と
なり、図1に矢印で示す向きに回生電力が返還され、パ
ワーモジュール6のフリーホイールダイオードを経由し
て、サーボモータ駆動電源5に加わり、電源電圧を上昇
させる。この時、回生電流制御装置2内にある、電圧検
出回路7により電源電圧を監視し、あらかじめ設定した
値以上になった場合に、パワートランジスタ回路8を駆
動し、その回生電力をコンデンサ回路9に充電する。こ
うしてサーボモータ1により発電された回生エネルギを
コンデンサ回路9に充電することで、サーボモータ駆動
電源5の電圧は低下し、電圧検出回路7の指令によりパ
ワートランジスタ回路8は閉じる。
【0015】こうしてコンデンサ回路9に充電された回
生電力を、冷却手段10に供給し、ロボット制御盤4内
冷却装置3の熱交換板11を介して、冷却手段10によ
り、ロボット制御盤4内の熱を大気中に放出する。熱交
換板11は通常アルミ薄板で放熱フィンを形成したり、
折り曲げ加工を行い、熱交換が効率的に行われるように
配慮する。冷却手段10はファンモータを使うのが一般
的である。ロボット制御盤4内の熱を、ロボット制御盤
4内のファンモータで熱交換板11に伝達し、ロボット
制御盤4外のファンモータで風を熱交換板11に吹き付
けることにより熱交換板11を冷却し、その結果ロボッ
ト制御盤4内の熱が大気中に放出されることとなる。冷
却手段10として、ファンモータの他に、電流を熱に変
換するペルチエ効果を利用した素子を使い、回生電力で
直接冷却することも可能である。あるいは又、熱交換板
11としてヒートシンクと呼ばれるアルミ放熱板を用
い、この放熱板にパワーモジュール6を取付け、パワー
モジュール6の発熱を冷却することも可能である。
【0016】図2には本発明の他の実施形態における、
ロボットの回生エネルギを利用したロボット制御盤内溶
接機器冷却媒体除熱装置のシステム構成を示す。回生電
力をコンデンサ回路9に充電するまでは図1に示した実
施形態と同じである。図中17はロボット制御盤内冷却
媒体除熱装置であり、溶接機器18は例えばスポット溶
接用の溶接ガンを意味する。このスポット溶接用の溶接
ガンでは、溶接時に発生する熱を水道水を使って冷却し
ている。この冷却媒体として使用される水道水を、冷却
媒体循環ポンプ19により、例えばラジエータからなる
除熱装置20を循環させ、ファンモータ等の冷却手段1
0により、冷却媒体を冷却する。こうして、回生電力に
より、溶接機器の冷却媒体の除熱をすることが可能とな
る。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、産業用ロボットの動作
中に発生する回生エネルギを、ロボット制御盤内部ある
いは使用する発熱部品の冷却を行ったり、溶接用ロボッ
トで使用する溶接機器の冷却媒体を冷却するためのエネ
ルギ源として利用するようにしたので、工場の電源の質
を低下させることなく、しかも簡素な回路構成にて、産
業用ロボットの動作中に発生する回生エネルギを有効活
用することが可能となった。また、本発明では、ロボッ
ト制御盤内部あるいは使用する発熱部品で発生する発熱
量が大きくなるほど冷却部の冷却能力も大きくなるとい
う利点があるとともに、ロボットが動作していないとき
の基本冷却能力を低く設定することができるという利点
も有するので、産業用ロボットが有する発熱体に対する
効率的な冷却能力を提供できるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態における、ロボットの回
生エネルギを利用した制御盤の冷却装置のシステム構成
を示す図である。
【図2】 本発明の他の実施形態における、ロボットの
回生エネルギを利用したロボット制御盤内溶接機器冷却
媒体除熱装置のシステム構成を示す図である。
【図3】 ロボットの加速、減速時の速度を示す図であ
る。
【図4】 従来例における、ロボットの回生エネルギを
放電抵抗により消費するシステム構成を示す図である。
【符号の説明】
1,12 (ロボット駆動用)サーボモータ 2 回生電流制御装置 3 ロボット制御盤内冷却装置 4 ロボット制御盤 5 サーボモータ駆動電源 6,13 パワーモジュール 7,14 電圧検出回路 8,15 パワートランジスタ回路 9 コンデンサ回路 10 冷却手段 11 熱交換板 16 放電抵抗 17 ロボット制御盤内冷却媒体除熱装置 18 溶接機器 19 冷却媒体循環ポンプ 20 除熱装置
フロントページの続き (71)出願人 000000974 川崎重工業株式会社 兵庫県神戸市中央区東川崎町3丁目1番1 号 (72)発明者 酒井 勝 富山県富山市不二越本町一丁目1番1号 株式会社不二越内 (72)発明者 蟹谷 清 富山県富山市不二越本町一丁目1番1号 株式会社不二越内 (72)発明者 吹田 和嗣 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 坂本 好隆 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 丹羽 邦幸 愛知県刈谷市朝日町1丁目1番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 内田 昭 愛知県刈谷市朝日町1丁目1番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 吉田 俊明 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】サーボモータで駆動する産業用ロボットに
    おいて、減速時にサーボモータが発電機として動作する
    ために発生する回生エネルギを電力として取り出すため
    の回生電流制御装置と、該回生電流制御装置より取り出
    した回生電力をロボット制御盤内冷却装置に供給して冷
    却する冷却手段からなることを特徴とするロボット制御
    盤の冷却システム。
  2. 【請求項2】サーボモータで駆動する産業用ロボットに
    おいて、減速時にサーボモータが発電機として動作する
    ために発生する回生エネルギを電力として取り出すため
    の回生電流制御装置と、該回生電流制御装置より取り出
    した回生電力をロボット制御盤内溶接機器冷却媒体除熱
    装置に供給して冷却する冷却手段からなることを特徴と
    するロボット制御盤の冷却システム。
  3. 【請求項3】前記回生電流制御装置が、サーボモータ駆
    動電源の電圧検出回路と、該電圧検出回路で駆動される
    パワートランジスタ回路と、該パワートランジスタ回路
    で充電されるコンデンサ回路からなることを特徴とする
    請求項1または2に記載のロボット制御盤の冷却システ
    ム。
JP9126247A 1997-05-01 1997-05-01 ロボット制御盤の冷却システム Withdrawn JPH10296678A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004106119A (ja) * 2002-09-18 2004-04-08 Okuma Corp 工作機械
JP2010226875A (ja) * 2009-03-24 2010-10-07 Kanto Auto Works Ltd 電力供給装置および電力供給装置に取り付ける省エネ対策装置
JP2012143850A (ja) * 2011-01-14 2012-08-02 Seiko Epson Corp ロボット及びロボット駆動方法
JP2018126840A (ja) * 2017-02-10 2018-08-16 川崎重工業株式会社 多関節型ロボット

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20040706