ロボットのコントローラ
【課題】電源からロボット用電源とコントローラ用電源とを分岐して供給する構成のロボットシステムで、大電流を流すサーキットプロテクタを設けない構成とする。
【解決手段】交流電源ＡＣからロボット本体１側にはコンタクタ５を介して給電し、コントローラ２０側には直接整流回路１０に給電している。コントローラ２０は、コントローラＣＰＵ９、スイッチングＩＣ１６、遅延回路３７、電源スイッチ２０ａなどから構成される。電源スイッチ２０ａがオンされると、コントローラＣＰＵ９が給電されてコンタクタ５をオンさせ、ロボット本体１を駆動制御する。電源スイッチ２０ａがオフされると、コントローラＣＰＵ９はロボット本体１の停止動作を行い、コンタクタ５をオフさせ、遅延時間をおいてトランジスタ３５がオフされると、自身の給電が停止する。
【解決手段】交流電源ＡＣからロボット本体１側にはコンタクタ５を介して給電し、コントローラ２０側には直接整流回路１０に給電している。コントローラ２０は、コントローラＣＰＵ９、スイッチングＩＣ１６、遅延回路３７、電源スイッチ２０ａなどから構成される。電源スイッチ２０ａがオンされると、コントローラＣＰＵ９が給電されてコンタクタ５をオンさせ、ロボット本体１を駆動制御する。電源スイッチ２０ａがオフされると、コントローラＣＰＵ９はロボット本体１の停止動作を行い、コンタクタ５をオフさせ、遅延時間をおいてトランジスタ３５がオフされると、自身の給電が停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットに対して電源からロボット用電力およびコントローラ用電源とに分岐して給電する構成を有するロボットのコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
工場の生産ラインなどで用いられるロボットシステムは、ロボット本体とこれを駆動制御するコントローラが設けられている。この場合、同じ電源からロボット用電源とコントローラ用電源を生成することが一般的である。また、生産ラインの小型化の推進に伴い、ロボットシステムに対してロボット本体およびコントローラの小型化が要求されている。
【０００３】
図６は従来のロボット本体１の駆動制御を行うためのコントローラ２を含めた電気的構成を示すものである。三相の交流電源ＡＣから電流ヒューズ３およびサーキットプロテクタ４を介してコンタクタ５に給電されるもので、整流回路６および平滑回路７を介して変換された直流電源が駆動回路８に供給される。駆動回路８は、スイッチング素子をブリッジ接続してなるインバータ主回路を含んで構成されるもので、コントローラＣＰＵ９から駆動制御信号が与えられる。
【０００４】
コントローラ２は、整流回路１０、平滑回路１１を備え、交流電源ＡＣから電流ヒューズ３を介して給電される。平滑回路１１からの直流出力は、降圧電源回路１２においてコントローラＣＰＵ９などに必要な直流電圧に変換される。降圧電源回路１２は、スイッチング素子１３が直列に接続された一次コイルと、必要な電圧を発生するための二次コイルを有するトランス１４と、直流に変換するための直流電源回路１５から構成されている。スイッチング素子１３は、スイッチングＩＣ１６からオンオフの駆動信号が与えられる。
【０００５】
スイッチングＩＣ１６は、平滑回路１１から与えられる直流出力を電源として抵抗分圧回路から給電され、スイッチング素子１３をオンオフ制御することによりトランス１４を介して直流電源回路１５側に降圧した交流入力を発生させる。直流電源回路１５が所定の直流電圧を出力すると、コントローラＣＰＵ９およびスイッチングＩＣ１６は正規の直流電源が与えられる。
【０００６】
電源用ＣＰＵ１７は、三相の交流電源ＡＣの２本の電源ラインに接続された停電検知用の判定回路１８から停電検知信号を受信すると、コントローラＣＰＵ９に電源オフの処置信号を与えてロボット本体１に所定の停止動作を行わせるものである。
【０００７】
上記構成においては、ロボット本体１の電源のオンオフはサーキットプロテクタ４のオンオフにより行う構成であるが、ロボット駆動系の電源は２００Ｖ以上の高電圧が印加されるラインなので、サーキットプロテクタ４は大電流を流すための構成が必要であった。このため、サーキットプロテクタ４を設けるためのコストが高いものとなっていた。
【０００８】
また、上記構成のようにサーキットプロテクタ４を用いて直接的に電源の通断電を行う構成のものに対して、例えば特許文献１には、半導体スイッチング素子を電気的に通断電の制御を行う構成のものが開示されている。これにより、電気的な接触に関する物理的な構成は不要となるものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１９６９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記した従来構成のものでは、通断電の制御に半導体スイッチング素子を用いる場合に、依然として大電流を遮断する必要がある点では同様のコスト高を招くものであった。
【００１１】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、ロボット用電源および制御用電源を同一の電源から分電する構成のロボット装置において、ロボット本体側に対する電源のオンオフに際して必要となる構成を大電流を考慮する必要のない安価な構成で実現できるようにしたロボットのコントローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明によれば、電源入力は、分岐回路を介してロボット用電力とコントローラ用電力とに分岐して供給される構成であり、ロボット用電力はコンタクタがオンされるとロボット本体側に給電されるものであり、コントローラ用電力はコンバータ回路に給電されている。
【００１３】
この状態で電源スイッチがオン操作されると、スイッチング制御回路遮断回路がオンされ、スイッチング制御回路に動作電源が供給されると共に、ＣＰＵに対してオン制御信号が与えられる。スイッチング制御回路により、コンバータ回路のスイッチング素子がオンオフ駆動され、ＣＰＵに制御電源が供給され、自己の動作電源がコンバータ回路から給電されるように切り替える。ＣＰＵは、コンタクタをオンさせてロボット本体にロボット用電力を供給すると共に動作制御を行うようになる。
【００１４】
また、電源スイッチがオフ操作されると、ＣＰＵに対してオフ制御信号が与えられ、所定の遅延時間が経過した後にスイッチング制御回路遮断回路がオフされてスイッチング制御回路の動作電源が停止される。ＣＰＵは、オフ制御信号が与えられると直ちに動作してロボット本体に対して停止制御を行うと共にその終了後にコンタクタをオフさせる。スイッチング制御回路により、スイッチング素子のオンオフ駆動が停止されてＣＰＵへの給電が停止される。
【００１５】
これにより、コントローラ用電源の通電経路に設けた電源スイッチをオンオフ操作することでコンタクタをオンオフ制御することができ、これによってロボット本体への電源供給のオンオフ制御をおこなうことができ、電源のオンオフに際して必要となる構成を大電流を考慮する必要のない安価な構成として実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す給電系統の電気的構成図
【図２】ロボットシステムの構成を示す斜視図
【図３】コンデンサの端子電圧とトランジスタのオンオフの関係を示す図
【図４】本発明の第２の実施形態を示す降圧電源回路の電気的構成図
【図５】本発明の第３の実施形態を示す図１相当図
【図６】従来例を示す図１相当図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１〜図３を参照して説明する。なお、従来相当の図６で示した構成と同様の構成については同一符号を付すと共に説明を簡略化している。
【００１８】
図２は、一般的な産業用ロボットのシステム構成を示している。この図２に示すロボットシステムは、ロボット本体１と、このロボット本体１を制御するコントローラ２０と、このコントローラ２０に接続されたティーチングペンダント２１および例えば液晶表示器を主体とする表示装置２２とから構成されている。コントローラ２０には、物理スイッチに相当する電源スイッチ２０ａが設けられている。ティーチングペンダント２１は、ロボットアームの動作点を教示する機能の外、各種データを入力する入力手段およびロボット本体１を遠隔操作するための操作手段として機能するもので、各種の操作スイッチ２１ａおよび表示部２１ｂを備えている。
【００１９】
ロボット本体１は多関節型として構成されたもので、ベース２３と、このベース２３に水平方向に旋回可能に支持されたショルダ部２４と、このショルダ部２４に上下方向に旋回可能に支持された下アーム２５と、この下アーム２５に上下方向に旋回可能に且つ回転（捻り動作）可能に支持された上アーム２６と、この上アーム２６に上下方向に旋回可能に支持された手首２７とから構成されている。手首２７は、先端部に回転（捻り動作）可能なフランジ２８を備えている。上記ショルダ部２４、下アーム２５、上アーム２６、手首２７およびフランジ２８はロボットアームを構成するもので、アーム先端の手先部であるフランジ２８には、カメラ２９が取り付けられている。
【００２０】
次に、図１を参照して上記構成のロボットシステムにおける電源系統を主体としたコントローラ２０の電気的構成について説明する。本実施形態においては、三相の交流電源ＡＣ（たとえば２００Ｖあるいは２５０Ｖ）から電流ヒューズ３を介して直接コンタクタ（電磁接触器）５に給電される構成となっており、サーキットプロテクタを設けない構成である。コンタクタ５は整流回路６および平滑回路７に接続され、三相の交流電源ＡＣは直流電源に変換されて駆動回路８に供給される。駆動回路８は、ＦＥＴ，ＩＧＢＴあるいはバイポーラトランジスタなどのスイッチング素子をブリッジ接続してなるインバータ主回路を主体として構成されるもので、コントローラＣＰＵ９から駆動制御信号が与えられる。コンタクタ５は、コントローラＣＰＵ９からオンオフの制御信号が与えられてオン状態とオフ状態が切り替えられる。
【００２１】
コントローラ２０は、交流電源ＡＣから電流ヒューズ３を介してロボット本体１への給電経路から分岐して（分岐回路に相当）給電され、整流回路１０、平滑コンデンサからなる平滑回路１１が接続されている。平滑回路１１からの直流出力は降圧電源回路１２において、コントローラＣＰＵ９や他の制御回路に必要な直流電圧に変換される。降圧電源回路１２は、スイッチング素子１３と、このスイッチング素子１３を直列に接続した一次コイルおよび降圧用の二次コイルを有するトランス１４と、直流に変換するための直流電源回路１５から構成されている。スイッチング素子１３は、コンバータ遮断回路としても機能するように設けられたもので、ＦＥＴやＩＧＢＴあるいはバイポーラトランジスタからなり、トランス１４による降圧変換をするためのオンオフ駆動信号がスイッチングＩＣ１６から与えられる。
【００２２】
スイッチング制御回路３１は、平滑回路１１の正極端子から逆流阻止用のダイオード３２を介して抵抗３３ａ、３３ｂの直列回路からなる抵抗分圧回路３３が接続されており、抵抗３３ｂの端子電圧が電源入力として与えられる構成である。抵抗３３ｂにはコンデンサ３４が並列に接続されており、この抵抗３３ｂに発生する端子電圧がｐｎｐ型のトランジスタ３５を介して与えられる。また、トランジスタ３５は、スイッチング制御回路遮断回路として機能するもので、降圧電源回路１２の直流電源回路１５の所定の直流電圧を出力する端子からも逆流阻止用のダイオード３６を介して給電される。また、トランジスタ３５は、遅延回路３７から抵抗３８を介してベース端子にオンオフの信号が与えられる。
【００２３】
遅延回路３７は、時定数回路３９とコンパレータ４０とから構成される。時定数回路３９は、抵抗３９ａ、３９ｂおよびコンデンサ３９ｃからなり、抵抗３９ａとコンデンサ３９ｃにより積分回路を構成し、抵抗３９ｂとコンデンサ３９ｃは放電回路を構成している。コンパレータ４０は、基準電圧が抵抗４１ａ、４１ｂの分圧回路４１から与えられる構成である。
【００２４】
電源スイッチ２０ａは、操作ノブ４２と、第１接点４３ａおよび第２接点４３ｂを有する構成である。操作ノブ４２のオンオフ操作に応じて第１接点４３ａ、第２接点４３ｂが同時にオンオフ動作する。第１接点４３ａは、一端側が抵抗分圧回路３３の抵抗３３ａ、３３ｂの共通接続点に接続され、他端側が時定数回路３９の抵抗３９ａに接続されている。第２接点４３ｂは、一端側が直流電源回路１５の出力端子ＤＣに接続され、他端側がコントローラＣＰＵ９の制御入力端子に接続されている。
【００２５】
次に上記構成の作用について図３も参照しながら説明する。
電源スイッチ２０ａがオフ状態にあるときには、コンタクタ５がオフ状態にあることから、交流電源ＡＣからの給電はロボット本体１側についてはコンタクタ５で遮断されている。また、コントローラ２０側については、交流電源ＡＣからの給電が電流ヒューズ３を介して整流回路１０に与えられている。平滑回路１１の端子間には交流入力を整流平滑した直流出力が発生している。これにより、コントローラ２０側には、ダイオード３２を介して抵抗分圧回路３３に分圧出力を待機電源として発生している。なお、このときまだトランジスタ３５はオフ状態であるのでスイッチングＩＣ１６は動作していない。また、降圧電源回路１２もスイッチング素子１３がオフ状態であるので直流電源回路１５の出力端子には直流出力が発生していない。
【００２６】
上述の状態において、まず、電源を投入するために電源スイッチ２０ａの操作ノブ４２がオン操作されると、第１接点４３ａ、第２接点４３ｂが共にオン状態に移行する。この場合、第１接点４３ａがオンすると、平滑回路１１の端子間に発生している直流電圧が、ダイオード３２を介して抵抗分圧回路３３に与えられ、所定の直流電圧に分圧された出力として遅延回路３７の時定数回路３９側に与えられる。
【００２７】
図３（ａ）、（ｂ）は、電源スイッチ２０ａのオンオフ操作に伴う時定数回路３９のコンデンサ３９ｃの端子電圧Ｖｉｎ（コンパレータ４０の入力電圧）とトランジスタ３５の動作状態の推移を示している。遅延回路３７においては、電源スイッチ２０ａのオン操作に伴って抵抗３９ａを介してコンデンサ３９ｃに充電を開始し、時間Ｔｄ１が経過してコンデンサ３９ｃの端子電圧Ｖｉｎが所定レベルに達すると、コンパレータ４０の入力レベルが抵抗４１ｂにより与えられる基準電圧を超えるので、出力がハイレベルからロウレベルに反転する。
【００２８】
これにより、トランジスタ３５はベース電位が下がってオンし（図３（ｂ）参照）、スイッチングＩＣ１６への給電経路が導通する。スイッチングＩＣ１６は、平滑回路１１の端子電圧がダイオード３２、抵抗３３ａトランジスタ３５を介して供給されるので、所定のスイッチング動作を開始する。これにより、降圧電源回路１２のトランス１４の一次コイルに設けられたスイッチング素子１３が所定周波数でオンオフ動作され、二次コイル側に巻き数比に対応した電圧の変換出力を発生させる。直流電源回路１５はトランス１４の二次コイル側から入力される交流入力を所定の直流電圧に変換して各出力端子に供給するようになる。これによってスイッチングＩＣ１６は、直流電源回路１５の出力側からダイオード３６を介して給電状態が保持されるようになる。
【００２９】
一方、電源スイッチ２０ａの第２接点４３ｂがオンすると、直流電源回路１５により出力されている直流電圧ＤＣの電圧がオン制御信号として第２接点４３ｂを介してコントローラＣＰＵ９の制御入力端子に入力される。これにより、コントローラＣＰＵ９は、ロボット本体１に対する制御動作を開始する。まず、コンタクタ５にオン信号を出力してコンタクタ５をオン状態に移行させ、整流回路６および平滑コンデンサ７によりロボット用電源として直流電源を生成する。また、コントローラＣＰＵ９は、駆動回路８にＰＷＭ信号を与えてロボット本体１の各部に設けられたモータを駆動制御する。この動作の制御は、別途動作を制御するためのプログラムに従って行われる。
【００３０】
次に、ロボット本体１の運転を停止すべく、電源スイッチ２０ａの操作ノブ４２がオフ操作されると、第１接点４３ａ、第２接点４３ｂが共にオフ状態に移行する。この場合、第２接点４３ｂがオフすることによりコントローラＣＰＵ９はオン制御信号が停止され（オフ制御信号に相当）、ロボット本体１に対する動作を停止動作させるように制御する。この場合、停止動作はロボット本体１の動作状態を下アーム２５、上アーム２６を所定の安全な位置まで移動させる動作である。この後、コントローラＣＰＵ９は、コンタクタ５にオフ信号を与えてオフさせ、ロボット用電源の供給を停止する。
【００３１】
一方、電源スイッチ２０ａの第１接点４３ａがオフすることで、遅延回路３７においては、時定数回路３９の充電動作が停止されるので、コンデンサ３９ｃの電荷は抵抗３９ｂを介して放電される。これに伴い、コンデンサ３９ｃの端子電圧Ｖｉｎは図３（ａ）に示したように低下してゆき、遅延時間Ｔｄ２が経過すると、コンパレータ４０の出力がハイレベルに移行する。これにより、トランジスタ３５はオフし、スイッチングＩＣ１６は給電が停止してスイッチング素子１３のスイッチング動作を停止する。これによって降圧電源回路１２も動作が停止されて直流電源出力がゼロになる。また、これによってコントローラＣＰＵ９の給電も停止するので制御動作を停止する。
【００３２】
なお、上記の通常の電源スイッチ２０ａによるオンオフ動作とは別に、停電などの不測の事態による状況においては、交流電源ＡＣの給電が停止したことを電源用ＣＰＵ１７により判定する。三相の電源ラインの２本に接続された停電検知用の判定回路１８が停電により端子間電圧が所定レベル以下になったことをもって停電検知信号を電源用ＣＰＵ１７に与える。すると、電源用ＣＰＵ１７は、コントローラＣＰＵ２１に電源オフの処置信号を与えてロボット１に上記したような所定の停止動作を行わせる。
【００３３】
さらに、ロボット本体１側へのロボット用電源あるいはコントローラ用電源のいずれかに過電流が流れた場合には、過電流により電流ヒューズ３の温度が上昇し、一定の条件以上に温度が上昇すると溶断して上記した停電状態を呈するようになる。したがって、この場合においても、同じようにして停止動作が行われる。
【００３４】
このような本実施形態によれば、ロボット本体１へのロボット用電源のオンオフ操作を電源スイッチ２０ａを設けることで、従来設ける必要があったサーキットプロテクタなどの大電流を通電するための大型でコストのかかる構成を設ける必要がなくなり、小型化且つ低コスト化を図れる構成としながら、停止時のロボット本体１の停止動作を確実に実施する制御動作を確保したものとすることができる。
【００３５】
また、ロボットシステムの構成によっては、サーキットプロテクタに過電流保護の機能が設けられている構成の場合には、本実施形態の構成におけるようにサーキットプロテクタを設けないため過電流保護の機能も無くなるが、電流ヒューズ３を設けることでその機能を確保することができるものである。
【００３６】
（第２の実施形態）
図４は本発明の第２の実施形態を示すもので、第１の実施形態と異なるところは、コンバータ回路である降圧電源回路１２のトランス１４に代えて降圧チョッパ回路４４を設ける構成としたところである。降圧チョッパ回路４４は、平滑回路１１側の入力端子にスイッチング素子としてのトランジスタ４５が設けられ、コイル４６を介して出力端子に接続されている。トランジスタ４５のエミッタと平滑回路１１の負極端子との間にはダイオード４７が設けられると共に、出力端子間にはコンデンサ４８が接続されている。
【００３７】
トランジスタ４５は、スイッチングＩＣ１６によりオンオフ信号が与えられ、これによってコイル４６とダイオード４７の動作によりコンデンサ４８に降圧された所定の直流電圧を発生させるものである。出力端子はさらに所定の電圧に調整すべく直流電源回路を介して直流電源ＤＣなどを生成する構成である。
このような構成によっても簡単かつ安価な構成で第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３８】
（第３の実施形態）
図５は本発明の第３の実施形態を示すもので、以下、第１の実施形態と異なる部分について説明する。
スイッチング制御回路３１に代わるスイッチング制御回路４９は、トランジスタ３５を省いた構成としている。スイッチングＩＣ１６は、トランジスタを介さずに分圧回路３３の直流電圧が直接供給される構成である。また、遅延回路３７を構成から省き、物理スイッチとしての電源スイッチ２０ａを電流ヒューズ３とダイオードブリッジからなる整流回路１０との間の給電経路に設ける構成とした。さらに、電源スイッチ２０ａから整流回路１０に至る給電経路に給電監視手段として交流電圧検出装置５０を設け、コントローラＣＰＵ９により、交流電圧検出装置５０の検出出力を入力して電源スイッチ２０ａのオンオフ状態を判断する構成とした。電源用ＣＰＵ１７および判定回路１８の構成も省いている。これは、停電検出用に設けた電源用ＣＰＵ１７の機能は、この実施形態においてはコントローラＣＰＵ９が兼用することができるからである。
【００３９】
次に、上記構成の作用について説明する。
電源スイッチ２０ａがオフ状態にあるときには、コンタクタ５がオフ状態にあることから、交流電源ＡＣからの給電はロボット本体１側についてはコンタクタ５で遮断されている。また、コントローラ２０側についても電源スイッチ２０ａがオフであることから電源が遮断されている。
【００４０】
この状態において、ロボット本体１の運転を開始すべく、電源スイッチ２０ａの操作ノブ４２がオン操作されると、交流電源ＡＣから電流ヒューズ３を介して整流回路１０に給電され、平滑コンデンサからなる平滑回路１１の端子間に交流入力を整流平滑して変換された直流出力が発生する。これにより、コントローラ２０側には、ダイオード３２を介して抵抗分圧回路３３に分圧出力が発生する。スイッチングＩＣ１６はこの分圧出力が供給されると、所定のスイッチング動作を開始する。これにより、降圧電源回路１２のトランス１４の一次コイルに設けられたスイッチング素子１３が所定周波数でオンオフ動作され、二次コイル側に巻き数比に対応した電圧の変換出力を発生させる。
【００４１】
直流電源回路１５はトランス１４の二次コイル側から入力される交流入力を所定の直流電圧に変換して各出力端子に供給するようになる。これによってスイッチングＩＣ１６は、直流電源回路１５の出力側からダイオード３６を介して給電状態が保持されるようになる。また、コントローラＣＰＵ９は、直流電源回路１５により出力されている直流電圧ＤＣが供給され、これにより、コントローラＣＰＵ９は、ロボット本体１に対する制御動作を開始する。
【００４２】
コントローラＣＰＵ９は、まず、コンタクタ５にオン信号を出力してコンタクタ５をオン状態に移行させ、整流回路６および平滑回路７によりロボット用電源として直流電源を生成する。また、コントローラＣＰＵ９は、駆動回路８にＰＷＭ信号を与えてロボット本体１の各部に設けられたモータを駆動制御する。この動作の制御は、別途動作を制御するためのプログラムに従って行われる。
【００４３】
さらに、コントローラＣＰＵ９は、交流電圧検出装置５０の検出電圧の信号を入力しており、交流電源ＡＣからの端子電圧が発生していることをもって電源スイッチ２０ａがオン状態すなわち交流電源ＡＣの給電状態にあることを判断する。そして、電源スイッチ２０ａがオン状態にある場合は、コントローラＣＰＵ９は上記したロボット本体１の制御動作を継続する。
【００４４】
次に、ロボット本体１の運転を停止すべく、電源スイッチ２０ａの操作ノブ４２がオフ操作されると、交流電圧検出装置５０からの検出電圧の信号がゼロレベルになることから、コントローラＣＰＵ９は、電源スイッチ２０ａがオフ状態となって交流電源ＡＣの給電が停止したことを判断する。なお、この状態で、コントローラＣＰＵ９は、平滑回路１１つまり平滑コンデンサの充電電荷が所定電圧を保持している期間中は制御動作が可能であるので、この期間中にロボット本体１に対する動作を停止動作させるように制御する。
【００４５】
この場合、停止動作は、コントローラＣＰＵ９により、ロボット本体１の動作状態を下アーム２５、上アーム２６を所定の安全な位置まで移動させる動作と、その後、コンタクタ５にオフ信号を与えてオフさせ、ロボット用電源の供給を停止する動作である。この後は、平滑回路１１を構成する平滑コンデンサの充電電荷による給電も不足するため、コントローラＣＰＵ９自身への給電も停止し、コントローラ２０全体の動作が停止する。
【００４６】
なお、前述した通常の電源スイッチ２０ａによるオンオフ動作とは別に、停電などの不測の事態による状況においては、電源スイッチ２０ａがオフしていない場合でも、交流電圧検出装置５０による検出電圧が電源スイッチ２０ａのオフ動作時と同じ状態を呈するので、コントローラＣＰＵ９により、ロボット本体１に対する上記と同様の停止動作を行うことになる。この場合、前述同様に、ロボット本体１を停止動作させるまでの間の動作電源が平滑回路７を構成する平滑コンデンサの充電電荷により賄うことができることが条件となる。
【００４７】
このような第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、ロボット本体１へのロボット用電源のオンオフ操作を電源スイッチ２０ａを設けることで、従来設ける必要があったサーキットプロテクタなどの大電流を通電するための大型でコストのかかる構成を設ける必要がなくなり、小型化且つ低コスト化を図れる構成としながら、停止時のロボット本体１の停止動作を確実に実施する制御動作を確保したものとすることができる。
【００４８】
また、コントローラ２０の構成中の平滑コンデンサ１１の充電電荷を利用して、電源スイッチ２０ａのオフ動作後のコントローラＣＰＵ９の動作電源を賄うので、電源オフ時にはコントローラ２０の待機電力を不要とすることができると共に、遅延回路３７や電源用ＣＰＵ１７の機能も兼用することができるので、回路構成をさらに簡単化することができる。
【００４９】
なお、上記構成においては、給電監視手段としての交流電圧検出装置５０を、交流電源ＡＣが給電停止を検出することをもってコントローラＣＰＵ９が停止制御を行うこととしているが、これに限らず、たとえば、交流電源ＡＣが所定の給電電圧から変動する状態を検出電圧によって監視し、電圧の変動状況に応じてロボット本体１動作制御に支障を来すことのないように予防的に動作制御することにも用いることができる。
【００５０】
（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
【００５１】
コンバータ回路１２のスイッチング素子１３をコンバータ遮断回路として兼用する構成としているが、別々の構成として設けることもできる。
電流ヒューズ３は、必要に応じて設ければよい。たとえば、電源系統の設備として既に備わっている場合には、設ける必要はない。
【００５２】
コントローラ２０への電源経路にダイオード３２を介して常時給電する構成としているが、別途スイッチを設けて給電する構成としても良い。
遅延回路３７の遅延時間Ｔｄ２は適宜の時間に設定することができる。これは、ロボット本体１を安全な状態に停止制御するために必要な時間を確保できる程度であれば良い。
【００５３】
電圧検出手段は、交流電圧検出装置５０以外に、交流電源が供給されているか否かを判断することができるものであれば利用することができる。たとえばゼロクロス信号が定期的に発生することを検出する回路を設けることで交流電源ＡＣの電圧が供給されていること判定することもできる。
【符号の説明】
【００５４】
図面中、１はロボット本体、３は電流ヒューズ、５はコンタクタ、９はコントローラＣＰＵ（ＣＰＵ）、１２は降圧電源回路（コンバータ回路）、１３はスイッチング素子（コンバータ遮断回路）、１６はスイッチングＩＣ（スイッチング制御回路）、２０はコントローラ、２０ａは電源スイッチ（物理スイッチ）、３１、４９はスイッチング制御回路、３５はトランジスタ（スイッチング素子、スイッチング制御回路遮断回路）、３７は遅延回路、４３ａは第１接点、４３ｂは第２接点、５０は交流電圧検出装置（電圧検出手段）である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットに対して電源からロボット用電力およびコントローラ用電源とに分岐して給電する構成を有するロボットのコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
工場の生産ラインなどで用いられるロボットシステムは、ロボット本体とこれを駆動制御するコントローラが設けられている。この場合、同じ電源からロボット用電源とコントローラ用電源を生成することが一般的である。また、生産ラインの小型化の推進に伴い、ロボットシステムに対してロボット本体およびコントローラの小型化が要求されている。
【０００３】
図６は従来のロボット本体１の駆動制御を行うためのコントローラ２を含めた電気的構成を示すものである。三相の交流電源ＡＣから電流ヒューズ３およびサーキットプロテクタ４を介してコンタクタ５に給電されるもので、整流回路６および平滑回路７を介して変換された直流電源が駆動回路８に供給される。駆動回路８は、スイッチング素子をブリッジ接続してなるインバータ主回路を含んで構成されるもので、コントローラＣＰＵ９から駆動制御信号が与えられる。
【０００４】
コントローラ２は、整流回路１０、平滑回路１１を備え、交流電源ＡＣから電流ヒューズ３を介して給電される。平滑回路１１からの直流出力は、降圧電源回路１２においてコントローラＣＰＵ９などに必要な直流電圧に変換される。降圧電源回路１２は、スイッチング素子１３が直列に接続された一次コイルと、必要な電圧を発生するための二次コイルを有するトランス１４と、直流に変換するための直流電源回路１５から構成されている。スイッチング素子１３は、スイッチングＩＣ１６からオンオフの駆動信号が与えられる。
【０００５】
スイッチングＩＣ１６は、平滑回路１１から与えられる直流出力を電源として抵抗分圧回路から給電され、スイッチング素子１３をオンオフ制御することによりトランス１４を介して直流電源回路１５側に降圧した交流入力を発生させる。直流電源回路１５が所定の直流電圧を出力すると、コントローラＣＰＵ９およびスイッチングＩＣ１６は正規の直流電源が与えられる。
【０００６】
電源用ＣＰＵ１７は、三相の交流電源ＡＣの２本の電源ラインに接続された停電検知用の判定回路１８から停電検知信号を受信すると、コントローラＣＰＵ９に電源オフの処置信号を与えてロボット本体１に所定の停止動作を行わせるものである。
【０００７】
上記構成においては、ロボット本体１の電源のオンオフはサーキットプロテクタ４のオンオフにより行う構成であるが、ロボット駆動系の電源は２００Ｖ以上の高電圧が印加されるラインなので、サーキットプロテクタ４は大電流を流すための構成が必要であった。このため、サーキットプロテクタ４を設けるためのコストが高いものとなっていた。
【０００８】
また、上記構成のようにサーキットプロテクタ４を用いて直接的に電源の通断電を行う構成のものに対して、例えば特許文献１には、半導体スイッチング素子を電気的に通断電の制御を行う構成のものが開示されている。これにより、電気的な接触に関する物理的な構成は不要となるものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１９６９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記した従来構成のものでは、通断電の制御に半導体スイッチング素子を用いる場合に、依然として大電流を遮断する必要がある点では同様のコスト高を招くものであった。
【００１１】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、ロボット用電源および制御用電源を同一の電源から分電する構成のロボット装置において、ロボット本体側に対する電源のオンオフに際して必要となる構成を大電流を考慮する必要のない安価な構成で実現できるようにしたロボットのコントローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明によれば、電源入力は、分岐回路を介してロボット用電力とコントローラ用電力とに分岐して供給される構成であり、ロボット用電力はコンタクタがオンされるとロボット本体側に給電されるものであり、コントローラ用電力はコンバータ回路に給電されている。
【００１３】
この状態で電源スイッチがオン操作されると、スイッチング制御回路遮断回路がオンされ、スイッチング制御回路に動作電源が供給されると共に、ＣＰＵに対してオン制御信号が与えられる。スイッチング制御回路により、コンバータ回路のスイッチング素子がオンオフ駆動され、ＣＰＵに制御電源が供給され、自己の動作電源がコンバータ回路から給電されるように切り替える。ＣＰＵは、コンタクタをオンさせてロボット本体にロボット用電力を供給すると共に動作制御を行うようになる。
【００１４】
また、電源スイッチがオフ操作されると、ＣＰＵに対してオフ制御信号が与えられ、所定の遅延時間が経過した後にスイッチング制御回路遮断回路がオフされてスイッチング制御回路の動作電源が停止される。ＣＰＵは、オフ制御信号が与えられると直ちに動作してロボット本体に対して停止制御を行うと共にその終了後にコンタクタをオフさせる。スイッチング制御回路により、スイッチング素子のオンオフ駆動が停止されてＣＰＵへの給電が停止される。
【００１５】
これにより、コントローラ用電源の通電経路に設けた電源スイッチをオンオフ操作することでコンタクタをオンオフ制御することができ、これによってロボット本体への電源供給のオンオフ制御をおこなうことができ、電源のオンオフに際して必要となる構成を大電流を考慮する必要のない安価な構成として実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す給電系統の電気的構成図
【図２】ロボットシステムの構成を示す斜視図
【図３】コンデンサの端子電圧とトランジスタのオンオフの関係を示す図
【図４】本発明の第２の実施形態を示す降圧電源回路の電気的構成図
【図５】本発明の第３の実施形態を示す図１相当図
【図６】従来例を示す図１相当図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１〜図３を参照して説明する。なお、従来相当の図６で示した構成と同様の構成については同一符号を付すと共に説明を簡略化している。
【００１８】
図２は、一般的な産業用ロボットのシステム構成を示している。この図２に示すロボットシステムは、ロボット本体１と、このロボット本体１を制御するコントローラ２０と、このコントローラ２０に接続されたティーチングペンダント２１および例えば液晶表示器を主体とする表示装置２２とから構成されている。コントローラ２０には、物理スイッチに相当する電源スイッチ２０ａが設けられている。ティーチングペンダント２１は、ロボットアームの動作点を教示する機能の外、各種データを入力する入力手段およびロボット本体１を遠隔操作するための操作手段として機能するもので、各種の操作スイッチ２１ａおよび表示部２１ｂを備えている。
【００１９】
ロボット本体１は多関節型として構成されたもので、ベース２３と、このベース２３に水平方向に旋回可能に支持されたショルダ部２４と、このショルダ部２４に上下方向に旋回可能に支持された下アーム２５と、この下アーム２５に上下方向に旋回可能に且つ回転（捻り動作）可能に支持された上アーム２６と、この上アーム２６に上下方向に旋回可能に支持された手首２７とから構成されている。手首２７は、先端部に回転（捻り動作）可能なフランジ２８を備えている。上記ショルダ部２４、下アーム２５、上アーム２６、手首２７およびフランジ２８はロボットアームを構成するもので、アーム先端の手先部であるフランジ２８には、カメラ２９が取り付けられている。
【００２０】
次に、図１を参照して上記構成のロボットシステムにおける電源系統を主体としたコントローラ２０の電気的構成について説明する。本実施形態においては、三相の交流電源ＡＣ（たとえば２００Ｖあるいは２５０Ｖ）から電流ヒューズ３を介して直接コンタクタ（電磁接触器）５に給電される構成となっており、サーキットプロテクタを設けない構成である。コンタクタ５は整流回路６および平滑回路７に接続され、三相の交流電源ＡＣは直流電源に変換されて駆動回路８に供給される。駆動回路８は、ＦＥＴ，ＩＧＢＴあるいはバイポーラトランジスタなどのスイッチング素子をブリッジ接続してなるインバータ主回路を主体として構成されるもので、コントローラＣＰＵ９から駆動制御信号が与えられる。コンタクタ５は、コントローラＣＰＵ９からオンオフの制御信号が与えられてオン状態とオフ状態が切り替えられる。
【００２１】
コントローラ２０は、交流電源ＡＣから電流ヒューズ３を介してロボット本体１への給電経路から分岐して（分岐回路に相当）給電され、整流回路１０、平滑コンデンサからなる平滑回路１１が接続されている。平滑回路１１からの直流出力は降圧電源回路１２において、コントローラＣＰＵ９や他の制御回路に必要な直流電圧に変換される。降圧電源回路１２は、スイッチング素子１３と、このスイッチング素子１３を直列に接続した一次コイルおよび降圧用の二次コイルを有するトランス１４と、直流に変換するための直流電源回路１５から構成されている。スイッチング素子１３は、コンバータ遮断回路としても機能するように設けられたもので、ＦＥＴやＩＧＢＴあるいはバイポーラトランジスタからなり、トランス１４による降圧変換をするためのオンオフ駆動信号がスイッチングＩＣ１６から与えられる。
【００２２】
スイッチング制御回路３１は、平滑回路１１の正極端子から逆流阻止用のダイオード３２を介して抵抗３３ａ、３３ｂの直列回路からなる抵抗分圧回路３３が接続されており、抵抗３３ｂの端子電圧が電源入力として与えられる構成である。抵抗３３ｂにはコンデンサ３４が並列に接続されており、この抵抗３３ｂに発生する端子電圧がｐｎｐ型のトランジスタ３５を介して与えられる。また、トランジスタ３５は、スイッチング制御回路遮断回路として機能するもので、降圧電源回路１２の直流電源回路１５の所定の直流電圧を出力する端子からも逆流阻止用のダイオード３６を介して給電される。また、トランジスタ３５は、遅延回路３７から抵抗３８を介してベース端子にオンオフの信号が与えられる。
【００２３】
遅延回路３７は、時定数回路３９とコンパレータ４０とから構成される。時定数回路３９は、抵抗３９ａ、３９ｂおよびコンデンサ３９ｃからなり、抵抗３９ａとコンデンサ３９ｃにより積分回路を構成し、抵抗３９ｂとコンデンサ３９ｃは放電回路を構成している。コンパレータ４０は、基準電圧が抵抗４１ａ、４１ｂの分圧回路４１から与えられる構成である。
【００２４】
電源スイッチ２０ａは、操作ノブ４２と、第１接点４３ａおよび第２接点４３ｂを有する構成である。操作ノブ４２のオンオフ操作に応じて第１接点４３ａ、第２接点４３ｂが同時にオンオフ動作する。第１接点４３ａは、一端側が抵抗分圧回路３３の抵抗３３ａ、３３ｂの共通接続点に接続され、他端側が時定数回路３９の抵抗３９ａに接続されている。第２接点４３ｂは、一端側が直流電源回路１５の出力端子ＤＣに接続され、他端側がコントローラＣＰＵ９の制御入力端子に接続されている。
【００２５】
次に上記構成の作用について図３も参照しながら説明する。
電源スイッチ２０ａがオフ状態にあるときには、コンタクタ５がオフ状態にあることから、交流電源ＡＣからの給電はロボット本体１側についてはコンタクタ５で遮断されている。また、コントローラ２０側については、交流電源ＡＣからの給電が電流ヒューズ３を介して整流回路１０に与えられている。平滑回路１１の端子間には交流入力を整流平滑した直流出力が発生している。これにより、コントローラ２０側には、ダイオード３２を介して抵抗分圧回路３３に分圧出力を待機電源として発生している。なお、このときまだトランジスタ３５はオフ状態であるのでスイッチングＩＣ１６は動作していない。また、降圧電源回路１２もスイッチング素子１３がオフ状態であるので直流電源回路１５の出力端子には直流出力が発生していない。
【００２６】
上述の状態において、まず、電源を投入するために電源スイッチ２０ａの操作ノブ４２がオン操作されると、第１接点４３ａ、第２接点４３ｂが共にオン状態に移行する。この場合、第１接点４３ａがオンすると、平滑回路１１の端子間に発生している直流電圧が、ダイオード３２を介して抵抗分圧回路３３に与えられ、所定の直流電圧に分圧された出力として遅延回路３７の時定数回路３９側に与えられる。
【００２７】
図３（ａ）、（ｂ）は、電源スイッチ２０ａのオンオフ操作に伴う時定数回路３９のコンデンサ３９ｃの端子電圧Ｖｉｎ（コンパレータ４０の入力電圧）とトランジスタ３５の動作状態の推移を示している。遅延回路３７においては、電源スイッチ２０ａのオン操作に伴って抵抗３９ａを介してコンデンサ３９ｃに充電を開始し、時間Ｔｄ１が経過してコンデンサ３９ｃの端子電圧Ｖｉｎが所定レベルに達すると、コンパレータ４０の入力レベルが抵抗４１ｂにより与えられる基準電圧を超えるので、出力がハイレベルからロウレベルに反転する。
【００２８】
これにより、トランジスタ３５はベース電位が下がってオンし（図３（ｂ）参照）、スイッチングＩＣ１６への給電経路が導通する。スイッチングＩＣ１６は、平滑回路１１の端子電圧がダイオード３２、抵抗３３ａトランジスタ３５を介して供給されるので、所定のスイッチング動作を開始する。これにより、降圧電源回路１２のトランス１４の一次コイルに設けられたスイッチング素子１３が所定周波数でオンオフ動作され、二次コイル側に巻き数比に対応した電圧の変換出力を発生させる。直流電源回路１５はトランス１４の二次コイル側から入力される交流入力を所定の直流電圧に変換して各出力端子に供給するようになる。これによってスイッチングＩＣ１６は、直流電源回路１５の出力側からダイオード３６を介して給電状態が保持されるようになる。
【００２９】
一方、電源スイッチ２０ａの第２接点４３ｂがオンすると、直流電源回路１５により出力されている直流電圧ＤＣの電圧がオン制御信号として第２接点４３ｂを介してコントローラＣＰＵ９の制御入力端子に入力される。これにより、コントローラＣＰＵ９は、ロボット本体１に対する制御動作を開始する。まず、コンタクタ５にオン信号を出力してコンタクタ５をオン状態に移行させ、整流回路６および平滑コンデンサ７によりロボット用電源として直流電源を生成する。また、コントローラＣＰＵ９は、駆動回路８にＰＷＭ信号を与えてロボット本体１の各部に設けられたモータを駆動制御する。この動作の制御は、別途動作を制御するためのプログラムに従って行われる。
【００３０】
次に、ロボット本体１の運転を停止すべく、電源スイッチ２０ａの操作ノブ４２がオフ操作されると、第１接点４３ａ、第２接点４３ｂが共にオフ状態に移行する。この場合、第２接点４３ｂがオフすることによりコントローラＣＰＵ９はオン制御信号が停止され（オフ制御信号に相当）、ロボット本体１に対する動作を停止動作させるように制御する。この場合、停止動作はロボット本体１の動作状態を下アーム２５、上アーム２６を所定の安全な位置まで移動させる動作である。この後、コントローラＣＰＵ９は、コンタクタ５にオフ信号を与えてオフさせ、ロボット用電源の供給を停止する。
【００３１】
一方、電源スイッチ２０ａの第１接点４３ａがオフすることで、遅延回路３７においては、時定数回路３９の充電動作が停止されるので、コンデンサ３９ｃの電荷は抵抗３９ｂを介して放電される。これに伴い、コンデンサ３９ｃの端子電圧Ｖｉｎは図３（ａ）に示したように低下してゆき、遅延時間Ｔｄ２が経過すると、コンパレータ４０の出力がハイレベルに移行する。これにより、トランジスタ３５はオフし、スイッチングＩＣ１６は給電が停止してスイッチング素子１３のスイッチング動作を停止する。これによって降圧電源回路１２も動作が停止されて直流電源出力がゼロになる。また、これによってコントローラＣＰＵ９の給電も停止するので制御動作を停止する。
【００３２】
なお、上記の通常の電源スイッチ２０ａによるオンオフ動作とは別に、停電などの不測の事態による状況においては、交流電源ＡＣの給電が停止したことを電源用ＣＰＵ１７により判定する。三相の電源ラインの２本に接続された停電検知用の判定回路１８が停電により端子間電圧が所定レベル以下になったことをもって停電検知信号を電源用ＣＰＵ１７に与える。すると、電源用ＣＰＵ１７は、コントローラＣＰＵ２１に電源オフの処置信号を与えてロボット１に上記したような所定の停止動作を行わせる。
【００３３】
さらに、ロボット本体１側へのロボット用電源あるいはコントローラ用電源のいずれかに過電流が流れた場合には、過電流により電流ヒューズ３の温度が上昇し、一定の条件以上に温度が上昇すると溶断して上記した停電状態を呈するようになる。したがって、この場合においても、同じようにして停止動作が行われる。
【００３４】
このような本実施形態によれば、ロボット本体１へのロボット用電源のオンオフ操作を電源スイッチ２０ａを設けることで、従来設ける必要があったサーキットプロテクタなどの大電流を通電するための大型でコストのかかる構成を設ける必要がなくなり、小型化且つ低コスト化を図れる構成としながら、停止時のロボット本体１の停止動作を確実に実施する制御動作を確保したものとすることができる。
【００３５】
また、ロボットシステムの構成によっては、サーキットプロテクタに過電流保護の機能が設けられている構成の場合には、本実施形態の構成におけるようにサーキットプロテクタを設けないため過電流保護の機能も無くなるが、電流ヒューズ３を設けることでその機能を確保することができるものである。
【００３６】
（第２の実施形態）
図４は本発明の第２の実施形態を示すもので、第１の実施形態と異なるところは、コンバータ回路である降圧電源回路１２のトランス１４に代えて降圧チョッパ回路４４を設ける構成としたところである。降圧チョッパ回路４４は、平滑回路１１側の入力端子にスイッチング素子としてのトランジスタ４５が設けられ、コイル４６を介して出力端子に接続されている。トランジスタ４５のエミッタと平滑回路１１の負極端子との間にはダイオード４７が設けられると共に、出力端子間にはコンデンサ４８が接続されている。
【００３７】
トランジスタ４５は、スイッチングＩＣ１６によりオンオフ信号が与えられ、これによってコイル４６とダイオード４７の動作によりコンデンサ４８に降圧された所定の直流電圧を発生させるものである。出力端子はさらに所定の電圧に調整すべく直流電源回路を介して直流電源ＤＣなどを生成する構成である。
このような構成によっても簡単かつ安価な構成で第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３８】
（第３の実施形態）
図５は本発明の第３の実施形態を示すもので、以下、第１の実施形態と異なる部分について説明する。
スイッチング制御回路３１に代わるスイッチング制御回路４９は、トランジスタ３５を省いた構成としている。スイッチングＩＣ１６は、トランジスタを介さずに分圧回路３３の直流電圧が直接供給される構成である。また、遅延回路３７を構成から省き、物理スイッチとしての電源スイッチ２０ａを電流ヒューズ３とダイオードブリッジからなる整流回路１０との間の給電経路に設ける構成とした。さらに、電源スイッチ２０ａから整流回路１０に至る給電経路に給電監視手段として交流電圧検出装置５０を設け、コントローラＣＰＵ９により、交流電圧検出装置５０の検出出力を入力して電源スイッチ２０ａのオンオフ状態を判断する構成とした。電源用ＣＰＵ１７および判定回路１８の構成も省いている。これは、停電検出用に設けた電源用ＣＰＵ１７の機能は、この実施形態においてはコントローラＣＰＵ９が兼用することができるからである。
【００３９】
次に、上記構成の作用について説明する。
電源スイッチ２０ａがオフ状態にあるときには、コンタクタ５がオフ状態にあることから、交流電源ＡＣからの給電はロボット本体１側についてはコンタクタ５で遮断されている。また、コントローラ２０側についても電源スイッチ２０ａがオフであることから電源が遮断されている。
【００４０】
この状態において、ロボット本体１の運転を開始すべく、電源スイッチ２０ａの操作ノブ４２がオン操作されると、交流電源ＡＣから電流ヒューズ３を介して整流回路１０に給電され、平滑コンデンサからなる平滑回路１１の端子間に交流入力を整流平滑して変換された直流出力が発生する。これにより、コントローラ２０側には、ダイオード３２を介して抵抗分圧回路３３に分圧出力が発生する。スイッチングＩＣ１６はこの分圧出力が供給されると、所定のスイッチング動作を開始する。これにより、降圧電源回路１２のトランス１４の一次コイルに設けられたスイッチング素子１３が所定周波数でオンオフ動作され、二次コイル側に巻き数比に対応した電圧の変換出力を発生させる。
【００４１】
直流電源回路１５はトランス１４の二次コイル側から入力される交流入力を所定の直流電圧に変換して各出力端子に供給するようになる。これによってスイッチングＩＣ１６は、直流電源回路１５の出力側からダイオード３６を介して給電状態が保持されるようになる。また、コントローラＣＰＵ９は、直流電源回路１５により出力されている直流電圧ＤＣが供給され、これにより、コントローラＣＰＵ９は、ロボット本体１に対する制御動作を開始する。
【００４２】
コントローラＣＰＵ９は、まず、コンタクタ５にオン信号を出力してコンタクタ５をオン状態に移行させ、整流回路６および平滑回路７によりロボット用電源として直流電源を生成する。また、コントローラＣＰＵ９は、駆動回路８にＰＷＭ信号を与えてロボット本体１の各部に設けられたモータを駆動制御する。この動作の制御は、別途動作を制御するためのプログラムに従って行われる。
【００４３】
さらに、コントローラＣＰＵ９は、交流電圧検出装置５０の検出電圧の信号を入力しており、交流電源ＡＣからの端子電圧が発生していることをもって電源スイッチ２０ａがオン状態すなわち交流電源ＡＣの給電状態にあることを判断する。そして、電源スイッチ２０ａがオン状態にある場合は、コントローラＣＰＵ９は上記したロボット本体１の制御動作を継続する。
【００４４】
次に、ロボット本体１の運転を停止すべく、電源スイッチ２０ａの操作ノブ４２がオフ操作されると、交流電圧検出装置５０からの検出電圧の信号がゼロレベルになることから、コントローラＣＰＵ９は、電源スイッチ２０ａがオフ状態となって交流電源ＡＣの給電が停止したことを判断する。なお、この状態で、コントローラＣＰＵ９は、平滑回路１１つまり平滑コンデンサの充電電荷が所定電圧を保持している期間中は制御動作が可能であるので、この期間中にロボット本体１に対する動作を停止動作させるように制御する。
【００４５】
この場合、停止動作は、コントローラＣＰＵ９により、ロボット本体１の動作状態を下アーム２５、上アーム２６を所定の安全な位置まで移動させる動作と、その後、コンタクタ５にオフ信号を与えてオフさせ、ロボット用電源の供給を停止する動作である。この後は、平滑回路１１を構成する平滑コンデンサの充電電荷による給電も不足するため、コントローラＣＰＵ９自身への給電も停止し、コントローラ２０全体の動作が停止する。
【００４６】
なお、前述した通常の電源スイッチ２０ａによるオンオフ動作とは別に、停電などの不測の事態による状況においては、電源スイッチ２０ａがオフしていない場合でも、交流電圧検出装置５０による検出電圧が電源スイッチ２０ａのオフ動作時と同じ状態を呈するので、コントローラＣＰＵ９により、ロボット本体１に対する上記と同様の停止動作を行うことになる。この場合、前述同様に、ロボット本体１を停止動作させるまでの間の動作電源が平滑回路７を構成する平滑コンデンサの充電電荷により賄うことができることが条件となる。
【００４７】
このような第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、ロボット本体１へのロボット用電源のオンオフ操作を電源スイッチ２０ａを設けることで、従来設ける必要があったサーキットプロテクタなどの大電流を通電するための大型でコストのかかる構成を設ける必要がなくなり、小型化且つ低コスト化を図れる構成としながら、停止時のロボット本体１の停止動作を確実に実施する制御動作を確保したものとすることができる。
【００４８】
また、コントローラ２０の構成中の平滑コンデンサ１１の充電電荷を利用して、電源スイッチ２０ａのオフ動作後のコントローラＣＰＵ９の動作電源を賄うので、電源オフ時にはコントローラ２０の待機電力を不要とすることができると共に、遅延回路３７や電源用ＣＰＵ１７の機能も兼用することができるので、回路構成をさらに簡単化することができる。
【００４９】
なお、上記構成においては、給電監視手段としての交流電圧検出装置５０を、交流電源ＡＣが給電停止を検出することをもってコントローラＣＰＵ９が停止制御を行うこととしているが、これに限らず、たとえば、交流電源ＡＣが所定の給電電圧から変動する状態を検出電圧によって監視し、電圧の変動状況に応じてロボット本体１動作制御に支障を来すことのないように予防的に動作制御することにも用いることができる。
【００５０】
（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
【００５１】
コンバータ回路１２のスイッチング素子１３をコンバータ遮断回路として兼用する構成としているが、別々の構成として設けることもできる。
電流ヒューズ３は、必要に応じて設ければよい。たとえば、電源系統の設備として既に備わっている場合には、設ける必要はない。
【００５２】
コントローラ２０への電源経路にダイオード３２を介して常時給電する構成としているが、別途スイッチを設けて給電する構成としても良い。
遅延回路３７の遅延時間Ｔｄ２は適宜の時間に設定することができる。これは、ロボット本体１を安全な状態に停止制御するために必要な時間を確保できる程度であれば良い。
【００５３】
電圧検出手段は、交流電圧検出装置５０以外に、交流電源が供給されているか否かを判断することができるものであれば利用することができる。たとえばゼロクロス信号が定期的に発生することを検出する回路を設けることで交流電源ＡＣの電圧が供給されていること判定することもできる。
【符号の説明】
【００５４】
図面中、１はロボット本体、３は電流ヒューズ、５はコンタクタ、９はコントローラＣＰＵ（ＣＰＵ）、１２は降圧電源回路（コンバータ回路）、１３はスイッチング素子（コンバータ遮断回路）、１６はスイッチングＩＣ（スイッチング制御回路）、２０はコントローラ、２０ａは電源スイッチ（物理スイッチ）、３１、４９はスイッチング制御回路、３５はトランジスタ（スイッチング素子、スイッチング制御回路遮断回路）、３７は遅延回路、４３ａは第１接点、４３ｂは第２接点、５０は交流電圧検出装置（電圧検出手段）である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源入力をロボット用電力とコントローラ用電力とに分岐して供給する分岐回路と、
前記分岐回路からロボット本体への給電経路に設けられたコンタクタと、
前記ロボット本体の動作制御を行うためのＣＰＵ（central processing unit）と、
前記コントローラ用電力をスイッチング素子のオンオフ制御により制御用電源を生成して前記ＣＰＵへ供給するコンバータ回路と、
前記コントローラ用電力を動作電源とし、前記コンバータ回路に設けられた前記スイッチング素子のオンオフ制御をするスイッチング制御回路と、
前記スイッチング制御回路の動作電源の供給経路に設けられたスイッチング制御回路遮断回路と、
前記スイッチング制御回路への動作電源の給電および断電を切り替え制御すると共に前記ＣＰＵへのオン制御信号およびオフ制御信号の付与を切り替え制御する電源スイッチとを備え、
前記電源スイッチがオン操作されると、前記スイッチング制御回路遮断回路をオンさせて前記スイッチング制御回路に動作電源を供給させると共に前記ＣＰＵに対してオン制御信号を与え、前記スイッチング制御回路は、前記コンバータ回路の前記スイッチング素子をオンオフ駆動して前記ＣＰＵに前記制御電源を供給すると共に自己の動作電源を前記コンバータ回路から給電するように切替え、前記ＣＰＵは、前記コンタクタをオンさせて前記ロボット本体に前記ロボット用電力を供給すると共に動作制御を行い、
前記電源スイッチがオフ操作されると、前記ＣＰＵにオフ制御信号を与えると共に前記スイッチング制御回路遮断回路を所定の遅延時間後にオフさせて前記スイッチング制御回路の動作電源を停止させ、前記ＣＰＵは、前記オフ制御信号が与えられると直ちに動作して前記ロボット本体に対して停止制御を行うと共にその終了後に前記コンタクタをオフさせ、前記スイッチング制御回路は、前記スイッチング素子のオンオフ駆動を停止して前記ＣＰＵへの給電を停止させることを特徴とするロボットのコントローラ。
【請求項１】
電源入力をロボット用電力とコントローラ用電力とに分岐して供給する分岐回路と、
前記分岐回路からロボット本体への給電経路に設けられたコンタクタと、
前記ロボット本体の動作制御を行うためのＣＰＵ（central processing unit）と、
前記コントローラ用電力をスイッチング素子のオンオフ制御により制御用電源を生成して前記ＣＰＵへ供給するコンバータ回路と、
前記コントローラ用電力を動作電源とし、前記コンバータ回路に設けられた前記スイッチング素子のオンオフ制御をするスイッチング制御回路と、
前記スイッチング制御回路の動作電源の供給経路に設けられたスイッチング制御回路遮断回路と、
前記スイッチング制御回路への動作電源の給電および断電を切り替え制御すると共に前記ＣＰＵへのオン制御信号およびオフ制御信号の付与を切り替え制御する電源スイッチとを備え、
前記電源スイッチがオン操作されると、前記スイッチング制御回路遮断回路をオンさせて前記スイッチング制御回路に動作電源を供給させると共に前記ＣＰＵに対してオン制御信号を与え、前記スイッチング制御回路は、前記コンバータ回路の前記スイッチング素子をオンオフ駆動して前記ＣＰＵに前記制御電源を供給すると共に自己の動作電源を前記コンバータ回路から給電するように切替え、前記ＣＰＵは、前記コンタクタをオンさせて前記ロボット本体に前記ロボット用電力を供給すると共に動作制御を行い、
前記電源スイッチがオフ操作されると、前記ＣＰＵにオフ制御信号を与えると共に前記スイッチング制御回路遮断回路を所定の遅延時間後にオフさせて前記スイッチング制御回路の動作電源を停止させ、前記ＣＰＵは、前記オフ制御信号が与えられると直ちに動作して前記ロボット本体に対して停止制御を行うと共にその終了後に前記コンタクタをオフさせ、前記スイッチング制御回路は、前記スイッチング素子のオンオフ駆動を停止して前記ＣＰＵへの給電を停止させることを特徴とするロボットのコントローラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２２３８８１（Ｐ２０１２−２２３８８１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７７１５６（Ｐ２０１２−１７７１５６）
【出願日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【分割の表示】特願２００９−３７８７０（Ｐ２００９−３７８７０）の分割
【原出願日】平成２１年２月２０日（２００９．２．２０）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【分割の表示】特願２００９−３７８７０（Ｐ２００９−３７８７０）の分割
【原出願日】平成２１年２月２０日（２００９．２．２０）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【Ｆターム（参考）】
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