ロボットコントローラ
【課題】モータ回生時において発熱が一気に増えることを抑制し、しかも好適な状態でモータを駆動させる。
【解決手段】制御部１３は、モータ減速期間において、コンデンサ２８の充電により回生電力を回収させるとともに、コンデンサ２８の充電電圧が所定の上限電圧に達した場合に、第２スイッチ３３を閉じて回生抵抗３２により回生電力を回収させる。また、制御部１３は、モータ減速直前の等速期間において第１スイッチ３１を繰り返し開閉させることにより、コンデンサ充電電圧を降下させる。この電圧降下制御では、モータ減速期間におけるモータ減速幅に基づいて、減速開始時のコンデンサ充電電圧である減速開始時電圧と、第１スイッチ３１のスイッチング時間幅とを設定するとともに、第１スイッチ３１の開閉状態を制御することにより減速開始時電圧までコンデンサ２８の充電電圧を降下させる。
【解決手段】制御部１３は、モータ減速期間において、コンデンサ２８の充電により回生電力を回収させるとともに、コンデンサ２８の充電電圧が所定の上限電圧に達した場合に、第２スイッチ３３を閉じて回生抵抗３２により回生電力を回収させる。また、制御部１３は、モータ減速直前の等速期間において第１スイッチ３１を繰り返し開閉させることにより、コンデンサ充電電圧を降下させる。この電圧降下制御では、モータ減速期間におけるモータ減速幅に基づいて、減速開始時のコンデンサ充電電圧である減速開始時電圧と、第１スイッチ３１のスイッチング時間幅とを設定するとともに、第１スイッチ３１の開閉状態を制御することにより減速開始時電圧までコンデンサ２８の充電電圧を降下させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば産業用ロボットの可動部に設けられるモータを制御するロボットコントローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットの関節部等の可動部に設けられる交流サーボモータは、加速制御と減速制御とが繰り返し実施されることで所望の動作を実現するものである。この場合、モータの減速時には回生電力が発生し、その回生電力を回生抵抗を用いて回収する技術が各種提案されている。例えば特許文献１では、直流電源線間に回生抵抗を介して接続されたスイッチング素子をオンし、モータからの回生電力を直流電源線側にバイパスして回生抵抗で消費させるように制御することとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３７３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モータからの回生電力を回生抵抗で回収する場合、回生抵抗において熱が発生する。このとき、産業用ロボットでは、一般に回生抵抗がロボットコントローラ内に配置されているため、ロボットコントローラ内は、ＣＰＵ等の電子部品から発される熱に加えて回生抵抗から発される熱を内包することになる。ここで、ロボットコントローラには放熱ファン等が設けられているため、ロボットコントローラがさほど高温でない環境に設置されているのであれば、電子部品や回生抵抗から発せされる熱をロボットコントローラ外に排出し、外気を取り入れる循環を行うことにより、ロボットコントローラ内を電子部品等が正常に作動できる程度の温度に保つことが可能である。
【０００５】
しかしながら、ロボットコントローラがどのような環境に設置されるかはロボットを使うユーザによって決められるので、場合によっては、極めて高温の環境下にロボットコントローラが設置されることも否定はできない。このような極高温の環境下になると、いくらロボットコントローラ内に発生した熱を放熱ファンにより外方に排出しているといっても、その排出された空気と入れ替わりに入ってくる空気自体もそれなりに高温であるため、ロボットコントローラ内が過高温となるおそれが生じる。つまり、モータの減速時（回生時）において、回生抵抗から思いもかけず多めの熱が一気に発せられると、もともとロボットコントローラ内に取り込まれる空気が高温であり、かつＣＰＵ等の電子部品が放熱しているところへ、さらに熱が加わることになる。したがって、ロボットコントローラ内の温度が動作保証温度を超え、状況によってはロボットコントローラが停止されてしまう事態が生じるとも考えられる。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、モータ回生時において発熱が一気に増えることを抑制し、しかも好適な状態でモータを駆動させることができるロボットコントローラを提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて作用、効果等を示しつつ説明する。
【０００８】
第１の発明は、交流電力を整流して直流電力を出力する整流回路と、
前記整流回路の出力側の電力経路に接続されたコンデンサと、
前記整流回路から前記電力経路を通じて直流電力が供給され、その直流電力を駆動電力に変換してモータを駆動するインバータ回路と、
を備え、前記インバータ回路を制御することにより、前記モータを、加速期間、等速期間及び減速期間からなる所定の動作パターンにより動作させるロボットコントローラであって、
前記整流回路と前記コンデンサとの間において前記電力経路を開閉する第１スイッチと、
前記電力経路に接続され、前記モータの回生電力を熱変換により回収する回生抵抗と、
前記回生抵抗に直列に接続された第２スイッチと、
前記減速期間において、前記コンデンサの充電により回生電力を回収させるとともに、前記コンデンサの充電電圧があらかじめ定めた所定の上限電圧に達した場合に、前記第２スイッチを閉じて前記回生抵抗により回生電力を回収させる電力回収制御手段と、
前記減速期間の直前となる等速期間において、前記第１スイッチを繰り返し開閉させることにより前記コンデンサの充電電圧を降下させる電圧降下処理を実施する電圧降下制御手段と、
を備え、
前記電圧降下制御手段は、
前記等速期間での電圧降下処理の開始前に、前記減速期間におけるモータ減速幅を取得する手段と、
モータ減速幅とそのモータ減速幅でのモータ減速時に前記回生抵抗により生じる回生抵抗熱との関係を用い、前記取得したモータ減速幅に基づいて、減速開始時のコンデンサ充電電圧である減速開始時電圧と、前記第１スイッチの開閉により電圧降下を行わせる際のスイッチング実施態様とを設定する手段と、
前記設定したスイッチング実施態様で前記第１スイッチの開閉状態を制御することにより、前記設定した減速開始時電圧まで前記コンデンサの充電電圧を降下させる手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、基本動作として、モータの減速時（回生時）において、コンデンサの充電により回生電力を回収させるとともに、コンデンサの充電電圧があらかじめ定めた所定の上限電圧に達した場合に、第２スイッチを閉じて回生抵抗により回生電力を回収させるようにしている。ここで、コンデンサ充電による回生電力の回収後において回生抵抗による電力回収が長時間になるほど、回生抵抗の発熱量が多くなり、ひいてはロボットコントローラでの過剰な温度上昇が懸念される。
【００１０】
この点、本発明では、モータ減速時における回生電力の量がモータ減速期間におけるモータ減速幅に応じて変わることに着目し、モータ減速直前の等速期間において、今後生じるモータ減速時のモータ減速幅に基づいて、減速開始時のコンデンサ充電電圧である減速開始時電圧と、第１スイッチの開閉により電圧降下を行わせる際のスイッチング実施態様とを設定することとしている。この場合特に、モータ減速幅とそのモータ減速幅でのモータ減速時に前記回生抵抗により生じる回生抵抗熱との関係を用いて、減速開始時電圧とスイッチング実施態様とを設定している。そして、等速期間において、モータ減速開始時にコンデンサ充電電圧が減速開始時電圧となるように、第１スイッチの開閉状態を制御するようにしている。こうしてモータ減速開始前にコンデンサ充電電圧を降下させておくことにより、モータ減速時にはコンデンサによる電力回収量が増加し、その結果として、回生抵抗による電力回収（すなわち熱変換）を減らすことができる。また、モータ減速時に生じる回生抵抗熱を事前に考慮（予測）した上で、等速期間での電圧降下処理を実施できる。ゆえに、ロボットコントローラでの過剰な温度上昇を抑制できる。
【００１１】
ここで、電圧降下処理の実施に際し、第１スイッチを開閉（スイッチング動作）させる場合には、その開閉動作によって熱が生じると考えられる。しかしながら、スイッチング動作熱が生じるとしても、それは減速開始前の等速期間（言い換えれば、回生電力が生じない期間）のことであり、時間軸で見れば、スイッチング動作による発熱と、回生抵抗による電力回収による発熱とは前後に分散されることになる。したがって、発熱が一時期に集中して生じることによる不都合を抑制できる。なお、仮に第１スイッチのスイッチング動作時の発熱量が、そのスイッチング動作による電圧降下分に対応する回生抵抗の発熱量よりも多くなるとしても、熱の発生時期（第１スイッチの繰り返し開閉動作時間も含めて）を分散させることで、一時期に発熱が集中するといった事態を抑制できる。
【００１２】
例えばロボットコントローラ内の熱を放熱ファンにより排出する構成では、その放熱ファンの能力を無駄なく使い、効率的な排熱を実施することができるようになる。
【００１３】
このように本発明では、発熱の分散を図りかつ回生抵抗の発熱量を低減させることができ、仮にロボットコントローラの設置環境下における温度が高温状態にあっても、ロボットコントローラ内の温度が所定温度を超えてしまい同ロボットコントローラが意図せず停止されるような事態を抑制することが可能になる。
【００１４】
また、上記構成では、モータの減速期間におけるモータ減速幅に基づいて電圧降下が行われるため、モータ減速時に実際に生じる回生電力の量に合わせて電圧降下を実施できる。そのため、モータ減速以前において電圧降下が過剰に行われることを抑制でき、モータ駆動への影響も排除できる。さらに、等速期間について言えば、第１スイッチを繰り返し開閉させることでなだらかに電圧が降下する。そのため、等速期間において急激な電圧降下によりコンデンサ充電電圧が下がり過ぎてしまうという事態を抑制でき、モータの等速動作を妨げることなく電圧降下を実施できる。
【００１５】
以上により、モータ回生時において発熱が一気に増えることを抑制し、しかも好適な状態でモータを駆動させることができるものとなる。
【００１６】
第２の発明では、前記電圧降下制御手段は、前記スイッチング実施態様として、前記第１スイッチを所定のスイッチング周期で繰り返し開閉させる時間であるスイッチング時間幅を、前記モータ減速幅に基づいて設定し、該設定したスイッチング時間幅が前記等速期間の時間幅よりも長い場合に、前記スイッチング時間幅を前記等速期間の時間幅で制限することを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、スイッチング時間幅が、モータの等速期間の時間幅よりも長い場合に、そのスイッチング時間幅が等速期間の時間幅で制限される。かかる場合、等速期間の直前期間である加速期間では電圧降下の処理が実施されないため、加速期間では、モータ駆動を優先した電力供給が行われる。したがって、電圧降下の処理により加速期間でのモータ駆動に支障が及ぶといった不都合を回避できる。
【００１８】
第３の発明では、前記設定したスイッチング実施態様にて前記第１スイッチを開閉させる場合に生じる発熱量を、その開閉の実施時における第１スイッチのスイッチング時間幅、スイッチング周期、及び第１スイッチのオン時間に基づいて推定する推定手段を備え、
前記電圧降下制御手段は、前記推定した発熱量が、あらかじめ定めた所定の発熱量を超える場合に、前記第１スイッチの開閉による発熱量を減らすべく前記スイッチング実施態様を変更することを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、第１スイッチの開閉時の発熱量を、第１スイッチのスイッチング時間幅、スイッチング周期、及び第１スイッチのオン時間に基づいて推定することにより、その発熱量を正しく求めることができる。また、第１スイッチを開閉させる際に生じる発熱量（推定値）が、あらかじめ定めた所定の発熱量を超える場合に、第１スイッチの開閉による発熱量を減らすべくスイッチング実施態様の変更が行われる。このスイッチング実施態様の変更としては、第１スイッチのスイッチング時間幅を短くする、オン時間を短くする（オン時間比率を小さくする）等が考えられる。かかる場合、モータの減速前（回生前）における発熱量をも考慮することで、ロボットコントローラの温度を一層適切に管理することができる。
【００２０】
第４の発明では、前記減速期間に、前記整流回路と前記コンデンサとの間の電力経路を前記第１スイッチにより遮断する手段を更に備えることを特徴とする。
【００２１】
上記構成では、モータの減速期間に、整流回路とコンデンサとの間の電力経路が第１スイッチにより遮断される。これにより、モータ減速による回生時には整流回路からコンデンサへの電力供給が停止され、コンデンサ充電電圧の上昇速度が遅くなる。したがって、やはり回生抵抗による電力回収（すなわち熱変換）を減らすことができる。
【００２２】
第５の発明では、前記モータは産業用ロボットの可動部に設けられる交流サーボモータであり、
当該ロボットコントローラが設置される環境下での温度を検出する温度検出手段を備え、
前記電圧降下制御手段は、前記検出した温度に基づいて、前記電圧降下処理を実施するか否かを判断することを特徴とする。
【００２３】
上記構成では、ロボットコントローラが設置される環境下での検出温度に基づいて、前記電圧降下処理を実施するか否かを判断するため、例えば、ロボットコントローラに外部から取り込まれる空気が所定の高温状態となっている状況でのみ、電圧降下処理を実施する構成とすることができる。つまり、発熱量を低減することの必要性に応じて、電圧降下処理を適宜実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】モータ制御システムの概要を示す構成図。
【図２】モータ制御に関する基本動作を説明するためのタイムチャート。
【図３】ロボット作業室が高温状態になっている場合の動作を説明するためのタイムチャート。
【図４】電圧降下制御を実施した場合の動作を説明するためのタイムチャート。
【図５】電力回収制御の処理手順を示すフローチャート。
【図６】電圧降下態様設定処理の処理手順を示すフローチャート。
【図７】（ａ）はモータ最大速度Ｖｐと目標電圧ＥＬとの関係を示す図、（ｂ）は目標電圧ＥＬとスイッチング時間幅ＨＴ１との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、産業用ロボットの可動部（関節部）に組み込まれた交流サーボモータの制御システムを具体化するものであり、本制御システムは、複数のモータを有するロボット本体と、このロボット本体を制御するロボットコントローラとを備えている。周知構成のため図示は省略するが、ロボットコントローラは、例えば直方体状をなす金属製の筐体と、その筐体内部に設けられる各種基板（制御基板、電源基板等）とを有している。次に、本制御システムの概要を図１を用いて説明する。
【００２６】
図１に示すように、本制御システムは、主要な構成として、ロボット本体に設けられたモータ（交流サーボモータ）１１と、このモータ１１を駆動するモータ駆動装置１２と、モータ駆動装置１２を制御することでひいてはモータ１１を制御する制御部１３とを備えている。まずはモータ駆動装置１２を説明する。
【００２７】
モータ駆動装置１２において、交流電源２１にはノイズフィルタ２２を介して整流回路２３が接続されている。整流回路２３は、例えば４つのダイオードによって構成されるブリッジ全波整流回路よりなり、この整流回路２３により交流電力が直流電力に変換される。例えば、交流電源２１からはＡＣ２００Ｖの交流電力が出力され、その交流電力が整流回路２３で整流されることにより、整流回路２３からＤＣ２８０Ｖの直流電力が出力される。
【００２８】
整流回路２３の出力側には電力経路２４，２５が接続されており、その電力経路２４，２５には、逆流防止用のダイオード２６とチョークコイル２７とコンデンサ２８とよりなる平滑回路２９が接続されている。また、電力経路２４，２５には、ダイオード２６やコンデンサ２８に並列に駆動回路３０が接続されている。駆動回路３０は３相インバータ回路よりなり、駆動回路３０により直流電力が３相交流電力に変換され、その３相交流電力がモータ１１に駆動電力として供給される。駆動回路３０からの駆動電力の供給によりモータ１１が駆動される。
【００２９】
電力経路２４には第１スイッチ３１が設けられており、この第１スイッチ３１により、整流回路２３とコンデンサ２８との間において電力経路２４が開閉される。第１スイッチ３１をオン（閉鎖）することで、整流回路２３から駆動回路３０側への電力供給が行われ、第１スイッチ３１をオフ（開放）することで、整流回路２３から駆動回路３０側への電力供給が停止される。また、電力経路２４，２５間には、回生抵抗３２と第２スイッチ３３との直列回路が接続されている。スイッチ３１，３３は、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチよりなる。モータ１１の回生時には、第２スイッチ３３がオン（閉鎖）されることでモータ１１からの回生電力が回生抵抗３２に流れる。これにより、回生電力が回生抵抗３２にて熱に変換されて回収（消費）されるようになっている。
【００３０】
制御部１３は、ＣＰＵや各種メモリ等を有する周知の論理演算回路であり、メモリ内に格納されている制御プログラムにより各種のモータ制御を実施する。例えば、駆動回路３０に設けられた複数のスイッチング素子をＰＷＭ信号により制御することでモータ１１の回転を制御する。この場合、制御部１３は、ロータリエンコーダよりなる位置検出部３５の検出信号に基づいてモータ１１の位置フィードバック制御を実施する。また、制御部１３は、電流検出部３６の検出信号に基づいてモータ１１の回転状態を監視する。制御部１３には、コンデンサ２８の充電電圧（電力経路２４，２５間の電圧）を検出する電圧検出部３７と、ロボット作業室の温度を検出する温度センサ３８とが接続されている。
【００３１】
制御部１３は、第１スイッチ３１及び第２スイッチ３３を制御対象としており、モータ回生時には、これらスイッチ３１，３３の開閉を制御することにより電力回収制御や電圧降下制御を実施する。電力回収制御としては、モータ１１の回生時（減速時）において、コンデンサ２８の充電により回生電力を回収させるとともに、コンデンサ２８の充電電圧があらかじめ定めた所定の上限電圧に達した場合に、第２スイッチ３３を閉じて回生抵抗３２により回生電力を回収させる。また、電圧降下制御としては、モータ１１の回生開始前に第１スイッチ３１を繰り返し開閉することで、モータ回生開始時におけるコンデンサ充電電圧を降下させる。ただし、それら各制御の詳細は後述する。
【００３２】
次に、モータ制御に関する基本的な作用について、図２のタイムチャートを用いて説明する。図２において（ａ）はモータ速度の推移を、（ｂ）は第１スイッチ３１のオン／オフの推移を、（ｃ）はコンデンサ充電電圧（電力経路２４，２５間の電圧）であるバス電圧Ｅｂｕｓの推移を、（ｄ）はロボットコントローラで生じる熱量であるコントローラ熱量の推移を、（ｅ）は第２スイッチ３３のオン／オフの推移を、それぞれ示す。なお、図２では、全期間を通じて第１スイッチ３１がオンのまま保持されている。
【００３３】
図２では、モータ１１について正側及び負側の両動作が繰り返し実施される場合を想定しており、図中のＴ１０は負側動作期間、Ｔ２０は正側動作期間である。負側動作期間Ｔ１０と正側動作期間Ｔ２０との間の期間Ｔ３０は、負側動作から正側動作（又はその逆）への移行期間である。期間Ｔ３０は、モータ速度＝０である動作停止期間でもある。また、各期間Ｔ１０，Ｔ２０では、加速制御、等速制御（速度一定）、減速制御がこの順序の動作パターンで実施されるようになっており、例えば正側動作期間Ｔ２０で言えば、Ｔ２１が加速期間、Ｔ２２が等速期間、Ｔ２３が減速期間となっている。本実施形態では、負側動作時における最大速度（負側最大速度）をＶｐ１、正側動作時における最大速度（正側最大速度）をＶｐ２とし、｜Ｖｐ１｜＜｜Ｖｐ２｜としている。
【００３４】
正側動作期間Ｔ２０を例に挙げて具体的な動作を説明する。まず加速期間Ｔ２１では、モータ速度が０から正側に変化するようにモータ制御が実施される。このとき、モータ速度は、一定の加速度で上昇（正側上昇）し、やがて正側最大速度Ｖｐ２に到達する。そして、等速期間Ｔ２２では、モータ速度が正側最大速度Ｖｐ２のまま保持される。その後、減速期間Ｔ２３では、モータ速度が正側最大速度Ｖｐ２から０に一定の加速度で減少変化するようにモータ制御が実施される。
【００３５】
ここで、モータ速度の推移と、バス電圧Ｅｂｕｓ、コントローラ熱量の各推移との関係について説明する。加速期間Ｔ２１では、モータ加速による電力消費に伴いバス電圧Ｅｂｕｓが低下する。このとき、加速期間Ｔ２１では、その期間当初においてバス電圧Ｅｂｕｓが、整流回路２３の出力電圧である基準電圧Ｅｔｙｐ（例えば２８０Ｖ）以上になっており、同期間Ｔ２１内においてバス電圧Ｅｂｕｓが基準電圧Ｅｔｙｐよりも低電圧となる電圧域まで低下する。
【００３６】
その後、等速期間Ｔ２２では、モータ駆動による電力消費量が減るため、整流回路２３を通じての電力供給に伴いバス電圧Ｅｂｕｓが上昇して基準電圧Ｅｔｙｐまで復帰する（ただし、等速期間Ｔ２２が短ければこれに限らない）。
【００３７】
減速期間Ｔ２３では、モータ減速による回生に伴い回生電力がコンデンサ２８に供給され、バス電圧Ｅｂｕｓが上昇する（つまり、コンデンサ２８の充電により回生電力が回収される）。このとき、バス電圧Ｅｂｕｓが所定の回生抵抗オン電圧Ｅｏｎ（上限電圧）まで上昇すると、第２スイッチ３３がオンされる。これにより、回生電力が回生抵抗３２に供給され、その回生抵抗３２において回生電力が熱に変換されることで回収（消費）される。回生抵抗オン電圧Ｅｏｎは、コンデンサ２８の充電上限量に基づいて定められるとよく、回生電力の回収を、コンデンサ２８の充電による回収から、回生抵抗３２での熱変換による回収に切り替えるためのしきい値である。
【００３８】
こうして回生電力が回生抵抗３２で熱消費されることにより、コントローラ熱量が基準値Ｑｔｙｐから上昇する。基準値Ｑｔｙｐは、ロボットコントローラが稼働される場合における標準熱量である。かかる場合、ロボットコントローラには放熱ファンなどの放熱手段が設けられており、コントローラ熱量が基準値Ｑｔｙｐとなるようにして放熱ファンなどによりロボットコントローラの内部温度が制御される。なお、ロボットコントローラの内部温度を検出する温度センサを設けておき、その検出温度に基づいて放熱ファンの作動を制御する構成であってもよい。
【００３９】
本制御システムでは、制御部１３等の動作保証のためのコントローラ熱量の上限値Ｑｔｈが定められている。図示の基本動作時においては、コントローラ熱量が上限値Ｑｔｈに到達することはなく、制御部１３等は継続的に正常動作する。
【００４０】
正側動作期間Ｔ２０の終了後は、移行期間Ｔ３０を経て負側動作期間Ｔ１０に移行する。負側動作期間Ｔ１０では、基本的に正側動作期間Ｔ２０と同様のモータ制御が実施され、同期間Ｔ１０内において加速、等速、減速の各制御が行われる。これにより、バス電圧Ｅｂｕｓとコントローラ熱量とが正側動作期間Ｔ２０と略同様に推移する。ただし、正側動作期間Ｔ２０と比較すると、最大速度Ｖｐ１，Ｖｐ２の大きさ（絶対値）が異なり、｜Ｖｐ１｜＜｜Ｖｐ２｜となっている。そのため、モータ回生時（減速時）において、コントローラ熱量の上昇量ΔＱ１，ΔＱ２が相違しており、ΔＱ２＞ΔＱ１となっている。
【００４１】
ところで、本実施形態では、ロボット本体（モータ駆動装置１２を含む）とロボットコントローラ（制御部１３）とがいずれも同じロボット作業室に設けられている場合を想定している。かかる場合、ロボット作業室では、外気温の変化やロボット本体の発熱により室温変化が生じ、その室温変化に起因してロボットコントローラ（制御部１３）に悪影響が及ぶことが考えられる。図３は、ロボット作業室が例えば外気温に応じて高温状態になっている場合の動作を説明するためのタイムチャートである。図３において（ａ）〜（ｅ）に示す各チャートの項目は図２と同じものであって、モータ速度の増減変化パターンやそれに付随するパラメータ変化も図２と同じである。
【００４２】
図３では、ロボット作業室内が高温であることに起因して、（ｄ）に示すコントローラ熱量が図２に示すそれよりも大きくなっており、図示の全期間を通じて基準値Ｑｔｙｐよりも高レベルとなっている。なお、図２で説明したコントローラ熱量の推移は一点鎖線で示されている。この場合、モータ回生時（減速時）においてコントローラ熱量が上昇すると、図示のようにコントローラ熱量が上限値Ｑｔｈよりも上昇することがあり得る。そして、コントローラ熱量＞上限値Ｑｔｈとなる場合に、例えば、制御部１３の異常動作を回避すべく動作停止等の処置が適宜実施される。
【００４３】
ここで、ロボット作業中に動作停止が強いられることは運転効率の観点等において望ましくない。そこで本実施形態では、モータ減速による回生直前において、その後のモータ回生時におけるバス電圧（コンデンサ両電極間電圧）の上昇に備えて、電圧降下制御を実施する。電圧降下制御は、モータ回生期間（減速期間Ｔ２３）においてバス電圧を積極的に降下させ、それによりモータ回生時におけるバス電圧のピーク値を低下させるものであり、バス電圧のピーク値低下により、回生電力が回生抵抗３２により熱消費される期間が短縮され、ひいてはコントローラ熱量が低減されるものとなっている。
【００４４】
図４は、本実施形態における電圧降下制御を実施した場合の動作を説明するためのタイムチャートである。図４において（ａ）〜（ｅ）に示す各チャートの項目は図２，図３と同じものであって、モータ速度の増減変化パターンやそれに付随するパラメータ変化も図２，図３と同じである。なお、コントローラ熱量に関しては、図３と同様、ロボット作業室内が高温であること等に起因して図２に示すそれよりも大きくなっており、図示の全期間を通じて基準値Ｑｔｙｐよりも高レベルとなっている。
【００４５】
図４において、正側動作期間Ｔ２０の加速期間Ｔ２１では、モータ加速による電力消費に伴いバス電圧Ｅｂｕｓが低下する（図２，図３と同様）。その後、等速期間Ｔ２２では、その期間当初の第１スイッチ３１＝オンとなっている期間において整流回路２３を通じての電力供給に伴いバス電圧Ｅｂｕｓが上昇し、さらにその後、第１スイッチ３１のオン／オフ切替（スイッチング）が実施されることでバス電圧Ｅｂｕｓが降下する。詳しくは、第１スイッチ３１のオン／オフ切替に際し、そのオフ時には、整流回路２３からコンデンサ２８に通じる電力経路２４が開放（遮断）され、モータ１１での電力消費によりバス電圧Ｅｂｕｓが降下する。
【００４６】
なお、バス電圧Ｅｂｕｓは、最低動作電圧Ｅｍｉｎを下限として、それ以下に電圧降下しないように制限される。最低動作電圧Ｅｍｉｎは、モータ１１や制御部１３の動作を保証するべく定められた最低電圧である。
【００４７】
図３と図４との挙動を比較すると、減速期間Ｔ２３の開始時点において、図３では、Ｅｂｕｓ＝Ｅｔｙｐとなっているのに対し、図４では、Ｅｂｕｓ＝Ｅｍｉｎ（＜Ｅｔｙｐ）となっている。つまり、図３では、モータ回生開始前の等速期間Ｔ２２においてバス電圧Ｅｂｕｓが上昇しているのに対し、図４では、等速期間Ｔ２２においてバス電圧Ｅｂｕｓが降下しており、その違いから、モータ回生開始時点でのバス電圧Ｅｂｕｓが相違している。
【００４８】
なお、等速期間Ｔ２２において第１スイッチ３１のオン／オフ切替が実施されるスイッチング期間ＴＡでは、そのスイッチングに伴い動作熱が生じ、その分コントローラ熱量が上昇している。
【００４９】
その後、減速期間Ｔ２３では、モータ回生に伴い回生電力がコンデンサ２８に供給され、バス電圧Ｅｂｕｓが上昇する。このとき、上述のとおり減速期間Ｔ２３の開始時点でのバス電圧Ｅｂｕｓが基準電圧Ｅｔｙｐに対して低電圧となっているため、図３に比べてバス電圧Ｅｂｕｓが回生抵抗オン電圧Ｅｏｎまで上昇するまでに要する時間が長くなり、減速期間Ｔ２３においてＥｂｕｓ≧Ｅｏｎとなる期間が短縮されることとなる。Ｅｂｕｓ≧Ｅｏｎとなる期間が短縮されることは、第２スイッチ３３のオン期間が短縮されることを意味し、さらに回生抵抗３２において回生電力が熱変換される期間が短縮されることを意味する。したがって、コントローラ熱量の上昇を抑制できる。
【００５０】
減速期間Ｔ２３においては、第１スイッチ３１はオフ状態のまま保持されている。よって、整流回路２３からコンデンサ２８への電力供給が停止され、バス電圧Ｅｂｕｓの上昇が抑制された状態となっている。
【００５１】
上記一連の動作において、等速期間Ｔ２２でのスイッチング期間ＴＡでは、第１スイッチ３１のスイッチング動作により動作熱が発生する。ただし、この動作熱は、回生抵抗３２による回生電力の熱変換に対して前倒しで生じるものであり、正側動作期間Ｔ２０内の全体で見れば、発熱が分散されて行われることとなる。つまり、正側動作期間Ｔ２０での発熱は、第１スイッチ３１でのスイッチング動作による発熱（等速期間Ｔ２２での発熱）と、回生抵抗３２での電力回収による発熱（減速期間Ｔ２３での発熱）とに分散される。したがって、モータ１１の作動時において特定の一時期に発熱が集中するといった事態を抑制でき、ひいてはロボットコントローラでの過度な温度上昇が抑制されるようになっている。
【００５２】
次に、制御部１３により実施される電力回収制御について説明する。図５は、電力回収制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、制御部１３により所定の時間周期で繰り返し実施される。
【００５３】
図５において、まずステップＳ１１では、電圧降下制御を実施するための前提条件が成立するか否かを判定する。この前提条件は、例えば、ロボットコントローラが設置されている環境下での温度であるロボット作業室の温度（温度センサ３８の検出温度）があらかじめ定めた所定の判定値（例えば３０℃）以上であることを含み、ロボット作業室の温度≧判定値である場合にステップＳ１１が肯定される。そして、ステップＳ１１が肯定されると、ステップＳ１２以降の各ステップにより電圧降下制御が実施される。
【００５４】
なお、ステップＳ１１がＮＯとなる場合には、通常の電力回収制御（図示略）が実施される。この通常の電力回収制御は、図２のタイムチャートで説明した動作を実現する制御に相当する。つまり、かかる電力回収制御では、第１スイッチ３１が常時オンのまま保持されるとともに、モータ回生時においてバス電圧Ｅｂｕｓ＞回生抵抗オン電圧Ｅｏｎとなる場合に第２スイッチ３３が一時的にオンされるようになっている。
【００５５】
ステップＳ１２では、今現在、負側及び正側の各動作期間の間の移行期間（図４等の移行期間Ｔ３０）にあるか否かを判定する。今現在、移行期間であれば、ステップＳ１３に進み、電圧降下態様設定処理を実施する。この電圧降下態様設定処理は、モータ減速期間（モータ回生期間）におけるモータ減速幅に基づいて、モータ回生開始時のバス電圧Ｅｂｕｓである目標電圧ＶＬ（減速開始時電圧）と、電圧降下を行わせるためのスイッチング期間ＴＡの時間幅（スイッチング時間幅）とを設定する処理である。ただしその詳細は後述する。
【００５６】
また、今現在、移行期間でなければ（ステップＳ１２がＮＯであれば）、ステップＳ１４，Ｓ１５の各判定処理により、今現在、負側及び正側の各動作期間において加速、等速、減速のいずれの期間にあるかを判定する。そして、加速期間であれば（ステップＳ１４がＹＥＳ）、ステップＳ１６に進み、第１スイッチ３１をオン状態に保持する制御を実施する。また、等速期間であれば（ステップＳ１５がＹＥＳ）、ステップＳ１７に進み、ステップＳ１３の電圧降下態様設定処理で設定した電圧降下態様（スイッチング期間ＴＡの時間幅）に基づいて、第１スイッチ３１をオン／オフさせてスイッチング動作させる。なお、ステップＳ１４，Ｓ１５がＹＥＳの場合、第２スイッチ３３はオフのまま保持される。
【００５７】
また、減速期間であれば（ステップＳ１５がＮＯ）、ステップＳ１８に進む。そして、ステップＳ１８では、第１スイッチ３１をオフ状態に保持する制御を実施する。また、続くステップＳ１９では、バス電圧Ｅｂｕｓ＞回生抵抗オン電圧Ｅｏｎとなる場合に第２スイッチ３３をオン状態に制御する。
【００５８】
図６は、電圧降下態様設定処理（図５のステップＳ１３）の処理手順を示すフローチャートである。
【００５９】
図６において、まずステップＳ２１では、あらかじめ定められた動作パターンに基づいて、モータ１１の正側及び負側のいずれかの動作期間における速度指令値を取得し、その速度指令値からモータ１１の最大速度Ｖｐを読み出す。なお、ティーチング段階の動作テスト等によって動作パターンの速度データを取得することができ、ゆえに回生開始前でも最大速度Ｖｐの取得は可能である。このとき、図４の負側動作期間Ｔ１０であれば、最大速度Ｖｐとして「Ｖｐ１」が読み出され、正側動作期間Ｔ２０であれば、最大速度Ｖｐとして「Ｖｐ２」が読み出される。本実施形態では、この最大速度Ｖｐがモータ回生期間における「モータ減速幅」に相当し、ステップＳ２１が「モータ減速幅を取得する手段」に相当する。
【００６０】
なお、モータ１１の最大速度Ｖｐを取得する構成として、加速動作時における都度の速度変化を求め、その速度変化から最大速度Ｖｐを求める構成とすることも可能である。
【００６１】
次に、ステップＳ２２では、今回のモータ動作期間（図４の負側動作期間Ｔ１０、正側動作期間Ｔ２０のいずれか）におけるバス電圧Ｅｂｕｓのピーク値（以下、ピーク電圧Ｅｂｕｓ１とする）を算出する。ピーク電圧Ｅｂｕｓ１は、モータ最大速度Ｖｐと基準電圧Ｅｔｙｐ（整流回路２３の出力電圧）とをパラメータとして、これらＶｐ、Ｅｔｙｐに基づいて算出される。具体的には、次の（１）式から得られる（２）式に基づいてピーク電圧Ｅｂｕｓ１が算出されるとよい。
【００６２】
【数１】
なお、（１）式、（２）式において、ｍは、モータ１１による駆動される可動部（ロボットアーム）の質量であり、Ｃはコンデンサ２８の静電容量である。
【００６３】
その後、ステップＳ２３では、ピーク電圧Ｅｂｕｓ１が回生抵抗オン電圧Ｅｏｎよりも大きいか否かを判定する。そして、Ｅｂｕｓ１＞Ｅｏｎであれば、後続のステップＳ２４に進み、Ｅｂｕｓ１≦Ｅｏｎであればそのまま本処理を終了する。この場合、Ｅｂｕｓ１≦Ｅｏｎであれば、モータ回生時において第２スイッチ３３がオンされることはなく、コンデンサ２８の充電のみで回生電力が回収される。
【００６４】
ステップＳ２４では、電圧降下時におけるバス電圧Ｅｂｕｓの目標値として目標電圧ＥＬを設定する。目標電圧ＥＬは、モータ減速期間でのモータ減速幅（モータ最大速度Ｖｐ）と、そのモータ減速幅でのモータ減速時に回生抵抗により生じる回生抵抗熱との関係、すなわちモータ減速幅が大きくなるほど回生抵抗熱の想定量が大きくなるような関係を用い、都度のモータ減速幅に基づいて算出される減速開始時電圧である。本実施形態では、モータ最大速度Ｖｐを演算パラメータとし、図７（ａ）の関係に基づいて目標電圧ＥＬを算出する。図７（ａ）は、モータ最大速度Ｖｐと回生抵抗熱との関係から作成されたものであり、モータ最大速度Ｖｐが大きいほど（すなわち、回生抵抗熱の想定量が大きくなるほど）、目標電圧ＥＬが小さい値として設定されるような関係が定められている。換言すると、モータ最大速度Ｖｐが大きいほど、電圧降下幅（例えば基準電圧Ｅｔｙｐとの電圧差でもある）が大きくなるような関係が定められている。
【００６５】
図４のタイムチャートで言えば、負側動作期間Ｔ１０では、モータ最大速度Ｖｐ＝Ｖｐ１であり、目標電圧ＥＬが「ＥＬ１」として設定され、正側動作期間Ｔ２０では、モータ最大速度Ｖｐ＝Ｖｐ２であり、目標電圧ＥＬが「ＥＬ２」として設定される。この場合、｜Ｖｐ１｜＜｜Ｖｐ２｜であるため、ＥＬ１＞ＥＬ２となっている。
【００６６】
なお、目標電圧ＥＬの設定手法として、モータ回生時における回生抵抗３２の発熱量Ｑｒｅｇを算出し、その発熱量Ｑｒｅｇとモータ最大速度Ｖｐとに基づいて目標電圧ＥＬを算出することも可能である。発熱量Ｑｒｅｇは、モータ最大速度Ｖｐと基準電圧Ｅｔｙｐ（整流回路２３の出力電圧）とをパラメータとして、これらＶｐ、Ｅｔｙｐに基づいて算出される。具体的には、次の（３）式に基づいて発熱量Ｑｒｅｇが算出されるとよい。
【００６７】
【数２】
そして、回生抵抗３２の発熱量Ｑｒｅｇとモータ最大速度Ｖｐとをパラメータとして、これらＱｒｅｇ、Ｖｐに基づいて目標電圧ＥＬを算出する。具体的には、次の（４）式に基づいて目標電圧ＥＬが算出されるとよい。
【００６８】
【数３】
その後、ステップＳ２５では、モータ等速期間（図４のＴ２２）においてバス電圧Ｅｂｕｓを目標電圧ＥＬまで電圧降下させるために必要な時間であるスイッチング期間ＴＡの時間幅（以下、スイッチング時間幅ＨＴ１という）を算出する。スイッチング時間幅ＨＴ１は、モータ減速期間でのモータ減速幅（モータ最大速度Ｖｐ）に基づいて算出される電圧降下実施時間である。本実施形態では、モータ最大速度Ｖｐに基づいて算出される目標電圧ＥＬを演算パラメータとして、図７（ｂ）の関係に基づいてスイッチング時間幅ＨＴ１を算出する。図７（ｂ）では、目標電圧ＥＬが小さいほど（すなわち、電圧降下幅が大きいほど）、スイッチング時間幅ＨＴ１が大きい値として設定されるような関係が定められている。
【００６９】
なお、図７（ｂ）の横軸をモータ最大速度Ｖｐとし、モータ最大速度Ｖｐに基づいてスイッチング時間幅ＨＴ１を算出することも可能である。横軸をモータ最大速度Ｖｐとした場合、モータ最大速度Ｖｐが大きいほど、スイッチング時間幅ＨＴ１が大きい値として設定されるような関係となる。
【００７０】
その後、ステップＳ２６では、スイッチング時間幅ＨＴ１がモータ等速期間の時間幅ＨＴ２よりも小さいか否かを判定する。モータ等速期間の時間幅ＨＴ２は、動作パターンとしてあらかじめ定められた時間である。そして、ＨＴ１＜ＨＴ２であれば、スイッチング時間幅ＨＴ１を変更することなく、そのままステップＳ２８に進む。これに対し、ＨＴ１≧ＨＴ２であれば、ステップＳ２７に進んでスイッチング時間幅ＨＴ１をモータ等速期間の時間幅ＨＴ２で書き換え、その後、ステップＳ２８に進む。つまり、ステップＳ２５で算出したスイッチング時間幅ＨＴ１が等速期間の時間幅ＨＴ２よりも長い場合に、スイッチング時間幅ＨＴ１が等速期間の時間幅ＨＴ２で制限されることとなる。
【００７１】
その後、ステップＳ２８では、上記算出したスイッチング時間幅ＨＴ１で第１スイッチ３１がスイッチング動作した場合の発熱量Ｑｓｗを算出する。発熱量Ｑｓｗは、少なくともスイッチング時間幅ＨＴ１、スイッチング周期Ｔｆ、第１スイッチ３１のオン時間Ｔｏｎをパラメータとして、これらＨＴ１、Ｔｆ、Ｔｏｎに基づいて算出される。具体的には、次の（５）式に基づいて発熱量Ｑｓｗが算出されるとよい。
【００７２】
【数４】
なお、Ｉｐは負荷ピーク電流（第１スイッチ３１＝オン時の電流）、Ｔｓｗは第１スイッチ３１のターンオン及びターンオフに要するディレイ時間、Ｒｏｎは第１スイッチ３１のオン抵抗である。
【００７３】
ステップＳ２９では、第１スイッチ３１の発熱量Ｑｓｗが、あらかじめ定めた上限値Ｑｔｈよりも小さいか否かを判定する。そして、Ｑｓｗ＜Ｑｔｈであれば、スイッチング時間幅ＨＴ１を変更することなく、そのまま本処理を終了する。また、Ｑｓｗ≧Ｑｔｈであれば、ステップＳ３０に進み、スイッチング時間幅ＨＴ１を短縮する。このとき、次の（６）式に基づいて、上限値Ｑｔｈを超えないスイッチング時間幅ＨＴ１が算出されるとよい。
【００７４】
【数５】
モータ１１の各動作期間では、上記のように算出されたスイッチング時間幅ＨＴ１に基づいて電圧降下の処理が実施される。これにより、各動作期間の等速期間において、モータ減速期間での回生電力の回収に備えて事前にバス電圧Ｅｂｕｓ（コンデンサ充電電圧）が降圧されることとなる。
【００７５】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００７６】
モータ１１の回生開始前において、モータ１１の各動作期間におけるモータ最大速度Ｖｐ（モータ回生期間におけるモータ減速幅）に基づいて、モータ回生開始時のバス電圧Ｅｂｕｓの目標値である目標電圧ＥＬ（減速開始時電圧）と、第１スイッチ３１のスイッチング時間幅ＨＴ１（スイッチング実施態様）とを設定するとともに、第１スイッチ３１の開閉状態を制御することにより目標電圧ＥＬまでバス電圧Ｅｂｕｓを降下させる構成とした。かかる構成によれば、モータ回生時にはコンデンサ２８による電力回収量が増加し、その結果として、回生抵抗３２による電力回収（すなわち熱変換）を減らすことができる。
【００７７】
ここで、電圧降下処理の実施に際し、第１スイッチ３１を開閉（スイッチング動作）させる場合にはその開閉動作によって熱が生じるが、そのスイッチング動作熱は回生開始前の等速期間（言い換えれば、回生電力が生じない期間）で生じるのであり、時間軸で見れば、第１スイッチ３１のスイッチング動作による発熱と、回生抵抗３２による電力回収による発熱とは前後に分散されることになる。したがって、発熱が一時期に集中して生じることによる不都合を抑制できる。ロボットコントローラ内の熱を放熱ファンにより排出する構成で言えば、その放熱ファンの能力を無駄なく使い、効率的な排熱を実施することができるようになる。
【００７８】
このように本実施形態では、発熱の分散を図りかつ回生抵抗３２の発熱量を低減させることができ、仮にロボットコントローラの設置環境下における温度（ロボット作業室の温度）が高温状態にあっても、ロボットコントローラ内の温度が所定温度を超えてしまい同ロボットコントローラが意図せず停止されるような事態を抑制することが可能になる。これにより、ロボットコントローラの設置環境にかかわらずロボットの継続運転が可能となり、ひいてはロボットの運転効率を良好に保つことが可能となる。
【００７９】
また、上記構成では、モータ最大速度Ｖｐと回生抵抗熱との関係を用い、モータ最大速度Ｖｐに基づいて電圧降下が行われるため、モータ回生時に実際に生じる回生電力の量（回生抵抗熱の想定量も同意）に合わせて電圧降下を実施できる。そのため、モータ回生以前において電圧降下が過剰に行われることを抑制でき、モータ駆動への影響も排除できる。さらに、等速期間について言えば、第１スイッチ３１を繰り返し開閉させることでなだらかに電圧が降下する。そのため、等速期間において急激な電圧降下によりコンデンサ充電電圧が下がり過ぎてしまうという事態を抑制でき、モータ１１の等速動作を妨げることなく電圧降下を実施できる。
【００８０】
以上により、モータ回生時において発熱が一気に増えることを抑制し、しかも好適な状態でモータ１１を駆動させることができるものとなる。
【００８１】
また、モータ回生時における回生抵抗３２による発熱を減らすには、コンデンサ２８の電力回収量を増やす（すなわち、コンデンサ容量を増やす）ことも考えられるが、かかる処置は電子部品の利用効率を考えると望ましいとは言えない。この点、本実施形態によれば、コンデンサ２８の電力回収量を増やす必要もなく、電子部品の利用効率を好適に維持できるものとなる。
【００８２】
スイッチング時間幅ＨＴ１がモータ等速期間の時間幅ＨＴ２よりも長い場合に、スイッチング時間幅ＨＴ１をモータ等速期間の時間幅ＨＴ２で制限する構成とした。この場合、等速期間の直前期間である加速期間では電圧降下の処理が実施されないことになるため、加速期間では、モータ駆動を優先した電力供給が行われる。したがって、電圧降下の処理により加速期間でのモータ駆動に支障が及ぶといった不都合を回避できる。
【００８３】
第１スイッチ３１を開閉させる際に生じる発熱量Ｑｓｗを推定し、その発熱量Ｑｓｗが所定の上限値Ｑｔｈを超える場合に、第１スイッチ３１の開閉による発熱量を減らすべくそのスイッチング態様を変更する構成とした。具体的には、スイッチング時間幅ＨＴ１を短縮する構成とした。かかる場合、モータ回生開始前における発熱量をも考慮してロボットコントローラの発熱量を監視することができ、一層適切に発熱量の管理を実施できる。
【００８４】
モータ１１の減速期間（モータ回生期間）において、整流回路２３とコンデンサ２８との間の電力経路２４を第１スイッチ３１により遮断する構成とした。これにより、モータ回生時には整流回路２３からコンデンサ２８への電力供給が停止され、コンデンサ充電電圧の上昇速度が遅くなる。したがって、やはり回生抵抗３２による電力回収（すなわち熱変換）を減らすことができる。
【００８５】
加速期間、等速期間及び減速期間を含む期間を１動作期間（負側動作期間又は正側動作期間）とし、その動作期間ごとに電圧降下態様を設定する構成とした。具体的には、複数の動作期間の間となる各移行期間（モータ速度＝０の期間）で、次のモータ動作期間における目標電圧ＥＬやスイッチング時間幅ＨＴ１を設定する構成とした。これにより、各動作期間でモータ最大速度Ｖｐが相違する場合にも、都度の動作期間に合った態様で電圧降下の処理を実施することができる。
【００８６】
ロボット作業室の温度（すなわち、ロボットコントローラが設置されている環境下の温度）に基づいて、電圧降下の処理を実施するか否かを判断する構成としたため、発熱量を低減することの必要性に応じて、電圧降下の処理を適宜実施することができる。例えば、ロボットコントローラが過高温となる状況でのみ、電圧降下の処理を実施する構成とすることができる。
【００８７】
［他の実施形態］
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【００８８】
・上記実施形態では、モータ１１の回生開始前の等速期間においてバス電圧Ｅｂｕｓ（コンデンサ充電電圧）を降下させる場合に、都度の目標電圧ＥＬ（又はモータ最大速度Ｖｐ）に基づいてスイッチング時間幅ＨＴ１を設定し、そのスイッチング時間幅ＨＴ１の期間（図４のスイッチング期間ＴＡ）内で第１スイッチ３１を開閉させる構成としたが、これを変更してもよい。例えば、都度の目標電圧ＥＬ（又はモータ最大速度Ｖｐ）に基づいて、スイッチング期間ＴＡでの第１スイッチ３１のオン時間（デューティ比）を可変に設定する構成としてもよい。つまり、スイッチング実施態様として、スイッチング時間幅ＨＴ１に代えて、第１スイッチ３１のオン時間（デューティ比）を設定する。このとき、スイッチング期間ＴＡの時間幅を一定とし、かつ目標電圧ＥＬが小さいほど（すなわち、電圧降下幅が大きいほど）、第１スイッチ３１のオン時間（デューティ比）を小さくし、電圧降下速度を大きくする。
【００８９】
・上記実施形態では、スイッチング時間幅ＨＴ１がモータ等速期間の時間幅ＨＴ２よりも長くならないように、スイッチング時間幅ＨＴ１をモータ等速期間の時間幅ＨＴ２で制限した。すなわち、モータ加速期間では電圧降下を実施しないようにした。この構成を変更してもよい。モータ加速期間においても、第１スイッチ３１の開閉による電圧降下を実施してもよい。ただし、モータ１１の加速動作に影響が及ばないようにすべく、例えば、モータ加速期間では、モータ等速期間よりも第１スイッチ３１のオン時間（デューティ比）を大きくするとよい。つまり、モータ等速期間だけでなくモータ加速期間においても電圧降下の処理を実施する場合には、モータ加速期間とモータ等速期間とで制御内容を異ならせるとよい。
【００９０】
・スイッチング時間幅ＨＴ１がモータ等速期間の時間幅ＨＴ２よりも長い場合に、スイッチング時間幅ＨＴ１をモータ等速期間の時間幅ＨＴ２で制限することに加え、例えば、第１スイッチ３１のオン時間（デューティ比）を小さくすることでスイッチング態様を変更し、それにより、電圧降下速度を大きくするようにしてもよい。この場合、電圧降下の処理により加速期間でのモータ駆動に支障が及ぶといった不都合を回避しつつ、所望とする電圧降下を実現できる。
【００９１】
・上記実施形態では、モータ１１の減速時においてモータ速度が最大速度Ｖｐから０まで低下する場合を想定したが、モータ速度が最大速度Ｖｐから０より大きい所定速度まで低下する場合にも本発明を適用できる。この場合、モータ最大速度Ｖｐと所定速度（減速が停止されたモータ速度）との差であるモータ減速幅に基づいて、目標電圧ＥＬやスイッチング時間幅ＨＴ１を算出するとよい。
【００９２】
・上記実施形態では、モータ最大速度Ｖｐ（モータ回生期間におけるモータ減速幅）に基づいて目標電圧ＥＬを設定する構成としたが、これに代えて、モータ最大速度Ｖｐと都度のロボット作業室の温度（ロボットコントローラの設定環境下の温度）とに基づいて目標電圧ＥＬを設定する構成としてもよい。この場合、ロボット作業室の温度が高いほど、コントローラ熱量が上限値に達する可能性が高くなる。よって、ロボット作業室の温度が高いほど、目標電圧ＥＬを小さい値に設定するとよい。
【００９３】
・ロボットコントローラの設定環境における温度情報として、ロボット作業室の温度に代えて、ロボットコントローラの内部温度を用いる構成としてもよい。この場合、ロボットコントローラの内部温度を温度センサにより検出するとよい。
【００９４】
・上記実施形態では、第１スイッチ３１のスイッチング発熱量Ｑｓｗが所定の上限値Ｑｔｈを超える場合に、スイッチング時間幅ＨＴ１を短縮することでスイッチング態様を変更し、それによりスイッチング発熱量を減らすようにしたが、これを変更してもよい。例えば、第１スイッチ３１のオン時間（デューティ比）を小さくすることでスイッチング態様を変更し、それにより、電圧降下速度を大きくする。この場合、スイッチング回数（オン／オフの切替回数）を減らすことでスイッチング発熱量を減らしつつも、所望とする電圧降下を実現できる。
【００９５】
・上記実施形態では、例えば図４に示す減速期間Ｔ２３において、第１スイッチ３１をオフ状態のまま保持する構成としたが、これを変更し、第１スイッチ３１をオン／オフ切替（スイッチング）させることも可能である。この場合にも、モータ回生時に整流回路２３からコンデンサ２８への電力供給が制限されるため、やはり回生抵抗３２による電力回収（すなわち熱変換）を減らすことが可能となる。
【符号の説明】
【００９６】
１１…モータ、１２…モータ駆動装置、１３…制御部（電力回収制御手段、電圧降下制御手段）、２１…交流電源、２３…整流回路、２４，２５…電力経路、２８…コンデンサ、３０…駆動回路、３１…第１スイッチ、３２…回生抵抗、３３…第２スイッチ、３８…温度センサ（温度検出手段）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば産業用ロボットの可動部に設けられるモータを制御するロボットコントローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットの関節部等の可動部に設けられる交流サーボモータは、加速制御と減速制御とが繰り返し実施されることで所望の動作を実現するものである。この場合、モータの減速時には回生電力が発生し、その回生電力を回生抵抗を用いて回収する技術が各種提案されている。例えば特許文献１では、直流電源線間に回生抵抗を介して接続されたスイッチング素子をオンし、モータからの回生電力を直流電源線側にバイパスして回生抵抗で消費させるように制御することとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３７３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モータからの回生電力を回生抵抗で回収する場合、回生抵抗において熱が発生する。このとき、産業用ロボットでは、一般に回生抵抗がロボットコントローラ内に配置されているため、ロボットコントローラ内は、ＣＰＵ等の電子部品から発される熱に加えて回生抵抗から発される熱を内包することになる。ここで、ロボットコントローラには放熱ファン等が設けられているため、ロボットコントローラがさほど高温でない環境に設置されているのであれば、電子部品や回生抵抗から発せされる熱をロボットコントローラ外に排出し、外気を取り入れる循環を行うことにより、ロボットコントローラ内を電子部品等が正常に作動できる程度の温度に保つことが可能である。
【０００５】
しかしながら、ロボットコントローラがどのような環境に設置されるかはロボットを使うユーザによって決められるので、場合によっては、極めて高温の環境下にロボットコントローラが設置されることも否定はできない。このような極高温の環境下になると、いくらロボットコントローラ内に発生した熱を放熱ファンにより外方に排出しているといっても、その排出された空気と入れ替わりに入ってくる空気自体もそれなりに高温であるため、ロボットコントローラ内が過高温となるおそれが生じる。つまり、モータの減速時（回生時）において、回生抵抗から思いもかけず多めの熱が一気に発せられると、もともとロボットコントローラ内に取り込まれる空気が高温であり、かつＣＰＵ等の電子部品が放熱しているところへ、さらに熱が加わることになる。したがって、ロボットコントローラ内の温度が動作保証温度を超え、状況によってはロボットコントローラが停止されてしまう事態が生じるとも考えられる。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、モータ回生時において発熱が一気に増えることを抑制し、しかも好適な状態でモータを駆動させることができるロボットコントローラを提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて作用、効果等を示しつつ説明する。
【０００８】
第１の発明は、交流電力を整流して直流電力を出力する整流回路と、
前記整流回路の出力側の電力経路に接続されたコンデンサと、
前記整流回路から前記電力経路を通じて直流電力が供給され、その直流電力を駆動電力に変換してモータを駆動するインバータ回路と、
を備え、前記インバータ回路を制御することにより、前記モータを、加速期間、等速期間及び減速期間からなる所定の動作パターンにより動作させるロボットコントローラであって、
前記整流回路と前記コンデンサとの間において前記電力経路を開閉する第１スイッチと、
前記電力経路に接続され、前記モータの回生電力を熱変換により回収する回生抵抗と、
前記回生抵抗に直列に接続された第２スイッチと、
前記減速期間において、前記コンデンサの充電により回生電力を回収させるとともに、前記コンデンサの充電電圧があらかじめ定めた所定の上限電圧に達した場合に、前記第２スイッチを閉じて前記回生抵抗により回生電力を回収させる電力回収制御手段と、
前記減速期間の直前となる等速期間において、前記第１スイッチを繰り返し開閉させることにより前記コンデンサの充電電圧を降下させる電圧降下処理を実施する電圧降下制御手段と、
を備え、
前記電圧降下制御手段は、
前記等速期間での電圧降下処理の開始前に、前記減速期間におけるモータ減速幅を取得する手段と、
モータ減速幅とそのモータ減速幅でのモータ減速時に前記回生抵抗により生じる回生抵抗熱との関係を用い、前記取得したモータ減速幅に基づいて、減速開始時のコンデンサ充電電圧である減速開始時電圧と、前記第１スイッチの開閉により電圧降下を行わせる際のスイッチング実施態様とを設定する手段と、
前記設定したスイッチング実施態様で前記第１スイッチの開閉状態を制御することにより、前記設定した減速開始時電圧まで前記コンデンサの充電電圧を降下させる手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、基本動作として、モータの減速時（回生時）において、コンデンサの充電により回生電力を回収させるとともに、コンデンサの充電電圧があらかじめ定めた所定の上限電圧に達した場合に、第２スイッチを閉じて回生抵抗により回生電力を回収させるようにしている。ここで、コンデンサ充電による回生電力の回収後において回生抵抗による電力回収が長時間になるほど、回生抵抗の発熱量が多くなり、ひいてはロボットコントローラでの過剰な温度上昇が懸念される。
【００１０】
この点、本発明では、モータ減速時における回生電力の量がモータ減速期間におけるモータ減速幅に応じて変わることに着目し、モータ減速直前の等速期間において、今後生じるモータ減速時のモータ減速幅に基づいて、減速開始時のコンデンサ充電電圧である減速開始時電圧と、第１スイッチの開閉により電圧降下を行わせる際のスイッチング実施態様とを設定することとしている。この場合特に、モータ減速幅とそのモータ減速幅でのモータ減速時に前記回生抵抗により生じる回生抵抗熱との関係を用いて、減速開始時電圧とスイッチング実施態様とを設定している。そして、等速期間において、モータ減速開始時にコンデンサ充電電圧が減速開始時電圧となるように、第１スイッチの開閉状態を制御するようにしている。こうしてモータ減速開始前にコンデンサ充電電圧を降下させておくことにより、モータ減速時にはコンデンサによる電力回収量が増加し、その結果として、回生抵抗による電力回収（すなわち熱変換）を減らすことができる。また、モータ減速時に生じる回生抵抗熱を事前に考慮（予測）した上で、等速期間での電圧降下処理を実施できる。ゆえに、ロボットコントローラでの過剰な温度上昇を抑制できる。
【００１１】
ここで、電圧降下処理の実施に際し、第１スイッチを開閉（スイッチング動作）させる場合には、その開閉動作によって熱が生じると考えられる。しかしながら、スイッチング動作熱が生じるとしても、それは減速開始前の等速期間（言い換えれば、回生電力が生じない期間）のことであり、時間軸で見れば、スイッチング動作による発熱と、回生抵抗による電力回収による発熱とは前後に分散されることになる。したがって、発熱が一時期に集中して生じることによる不都合を抑制できる。なお、仮に第１スイッチのスイッチング動作時の発熱量が、そのスイッチング動作による電圧降下分に対応する回生抵抗の発熱量よりも多くなるとしても、熱の発生時期（第１スイッチの繰り返し開閉動作時間も含めて）を分散させることで、一時期に発熱が集中するといった事態を抑制できる。
【００１２】
例えばロボットコントローラ内の熱を放熱ファンにより排出する構成では、その放熱ファンの能力を無駄なく使い、効率的な排熱を実施することができるようになる。
【００１３】
このように本発明では、発熱の分散を図りかつ回生抵抗の発熱量を低減させることができ、仮にロボットコントローラの設置環境下における温度が高温状態にあっても、ロボットコントローラ内の温度が所定温度を超えてしまい同ロボットコントローラが意図せず停止されるような事態を抑制することが可能になる。
【００１４】
また、上記構成では、モータの減速期間におけるモータ減速幅に基づいて電圧降下が行われるため、モータ減速時に実際に生じる回生電力の量に合わせて電圧降下を実施できる。そのため、モータ減速以前において電圧降下が過剰に行われることを抑制でき、モータ駆動への影響も排除できる。さらに、等速期間について言えば、第１スイッチを繰り返し開閉させることでなだらかに電圧が降下する。そのため、等速期間において急激な電圧降下によりコンデンサ充電電圧が下がり過ぎてしまうという事態を抑制でき、モータの等速動作を妨げることなく電圧降下を実施できる。
【００１５】
以上により、モータ回生時において発熱が一気に増えることを抑制し、しかも好適な状態でモータを駆動させることができるものとなる。
【００１６】
第２の発明では、前記電圧降下制御手段は、前記スイッチング実施態様として、前記第１スイッチを所定のスイッチング周期で繰り返し開閉させる時間であるスイッチング時間幅を、前記モータ減速幅に基づいて設定し、該設定したスイッチング時間幅が前記等速期間の時間幅よりも長い場合に、前記スイッチング時間幅を前記等速期間の時間幅で制限することを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、スイッチング時間幅が、モータの等速期間の時間幅よりも長い場合に、そのスイッチング時間幅が等速期間の時間幅で制限される。かかる場合、等速期間の直前期間である加速期間では電圧降下の処理が実施されないため、加速期間では、モータ駆動を優先した電力供給が行われる。したがって、電圧降下の処理により加速期間でのモータ駆動に支障が及ぶといった不都合を回避できる。
【００１８】
第３の発明では、前記設定したスイッチング実施態様にて前記第１スイッチを開閉させる場合に生じる発熱量を、その開閉の実施時における第１スイッチのスイッチング時間幅、スイッチング周期、及び第１スイッチのオン時間に基づいて推定する推定手段を備え、
前記電圧降下制御手段は、前記推定した発熱量が、あらかじめ定めた所定の発熱量を超える場合に、前記第１スイッチの開閉による発熱量を減らすべく前記スイッチング実施態様を変更することを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、第１スイッチの開閉時の発熱量を、第１スイッチのスイッチング時間幅、スイッチング周期、及び第１スイッチのオン時間に基づいて推定することにより、その発熱量を正しく求めることができる。また、第１スイッチを開閉させる際に生じる発熱量（推定値）が、あらかじめ定めた所定の発熱量を超える場合に、第１スイッチの開閉による発熱量を減らすべくスイッチング実施態様の変更が行われる。このスイッチング実施態様の変更としては、第１スイッチのスイッチング時間幅を短くする、オン時間を短くする（オン時間比率を小さくする）等が考えられる。かかる場合、モータの減速前（回生前）における発熱量をも考慮することで、ロボットコントローラの温度を一層適切に管理することができる。
【００２０】
第４の発明では、前記減速期間に、前記整流回路と前記コンデンサとの間の電力経路を前記第１スイッチにより遮断する手段を更に備えることを特徴とする。
【００２１】
上記構成では、モータの減速期間に、整流回路とコンデンサとの間の電力経路が第１スイッチにより遮断される。これにより、モータ減速による回生時には整流回路からコンデンサへの電力供給が停止され、コンデンサ充電電圧の上昇速度が遅くなる。したがって、やはり回生抵抗による電力回収（すなわち熱変換）を減らすことができる。
【００２２】
第５の発明では、前記モータは産業用ロボットの可動部に設けられる交流サーボモータであり、
当該ロボットコントローラが設置される環境下での温度を検出する温度検出手段を備え、
前記電圧降下制御手段は、前記検出した温度に基づいて、前記電圧降下処理を実施するか否かを判断することを特徴とする。
【００２３】
上記構成では、ロボットコントローラが設置される環境下での検出温度に基づいて、前記電圧降下処理を実施するか否かを判断するため、例えば、ロボットコントローラに外部から取り込まれる空気が所定の高温状態となっている状況でのみ、電圧降下処理を実施する構成とすることができる。つまり、発熱量を低減することの必要性に応じて、電圧降下処理を適宜実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】モータ制御システムの概要を示す構成図。
【図２】モータ制御に関する基本動作を説明するためのタイムチャート。
【図３】ロボット作業室が高温状態になっている場合の動作を説明するためのタイムチャート。
【図４】電圧降下制御を実施した場合の動作を説明するためのタイムチャート。
【図５】電力回収制御の処理手順を示すフローチャート。
【図６】電圧降下態様設定処理の処理手順を示すフローチャート。
【図７】（ａ）はモータ最大速度Ｖｐと目標電圧ＥＬとの関係を示す図、（ｂ）は目標電圧ＥＬとスイッチング時間幅ＨＴ１との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、産業用ロボットの可動部（関節部）に組み込まれた交流サーボモータの制御システムを具体化するものであり、本制御システムは、複数のモータを有するロボット本体と、このロボット本体を制御するロボットコントローラとを備えている。周知構成のため図示は省略するが、ロボットコントローラは、例えば直方体状をなす金属製の筐体と、その筐体内部に設けられる各種基板（制御基板、電源基板等）とを有している。次に、本制御システムの概要を図１を用いて説明する。
【００２６】
図１に示すように、本制御システムは、主要な構成として、ロボット本体に設けられたモータ（交流サーボモータ）１１と、このモータ１１を駆動するモータ駆動装置１２と、モータ駆動装置１２を制御することでひいてはモータ１１を制御する制御部１３とを備えている。まずはモータ駆動装置１２を説明する。
【００２７】
モータ駆動装置１２において、交流電源２１にはノイズフィルタ２２を介して整流回路２３が接続されている。整流回路２３は、例えば４つのダイオードによって構成されるブリッジ全波整流回路よりなり、この整流回路２３により交流電力が直流電力に変換される。例えば、交流電源２１からはＡＣ２００Ｖの交流電力が出力され、その交流電力が整流回路２３で整流されることにより、整流回路２３からＤＣ２８０Ｖの直流電力が出力される。
【００２８】
整流回路２３の出力側には電力経路２４，２５が接続されており、その電力経路２４，２５には、逆流防止用のダイオード２６とチョークコイル２７とコンデンサ２８とよりなる平滑回路２９が接続されている。また、電力経路２４，２５には、ダイオード２６やコンデンサ２８に並列に駆動回路３０が接続されている。駆動回路３０は３相インバータ回路よりなり、駆動回路３０により直流電力が３相交流電力に変換され、その３相交流電力がモータ１１に駆動電力として供給される。駆動回路３０からの駆動電力の供給によりモータ１１が駆動される。
【００２９】
電力経路２４には第１スイッチ３１が設けられており、この第１スイッチ３１により、整流回路２３とコンデンサ２８との間において電力経路２４が開閉される。第１スイッチ３１をオン（閉鎖）することで、整流回路２３から駆動回路３０側への電力供給が行われ、第１スイッチ３１をオフ（開放）することで、整流回路２３から駆動回路３０側への電力供給が停止される。また、電力経路２４，２５間には、回生抵抗３２と第２スイッチ３３との直列回路が接続されている。スイッチ３１，３３は、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチよりなる。モータ１１の回生時には、第２スイッチ３３がオン（閉鎖）されることでモータ１１からの回生電力が回生抵抗３２に流れる。これにより、回生電力が回生抵抗３２にて熱に変換されて回収（消費）されるようになっている。
【００３０】
制御部１３は、ＣＰＵや各種メモリ等を有する周知の論理演算回路であり、メモリ内に格納されている制御プログラムにより各種のモータ制御を実施する。例えば、駆動回路３０に設けられた複数のスイッチング素子をＰＷＭ信号により制御することでモータ１１の回転を制御する。この場合、制御部１３は、ロータリエンコーダよりなる位置検出部３５の検出信号に基づいてモータ１１の位置フィードバック制御を実施する。また、制御部１３は、電流検出部３６の検出信号に基づいてモータ１１の回転状態を監視する。制御部１３には、コンデンサ２８の充電電圧（電力経路２４，２５間の電圧）を検出する電圧検出部３７と、ロボット作業室の温度を検出する温度センサ３８とが接続されている。
【００３１】
制御部１３は、第１スイッチ３１及び第２スイッチ３３を制御対象としており、モータ回生時には、これらスイッチ３１，３３の開閉を制御することにより電力回収制御や電圧降下制御を実施する。電力回収制御としては、モータ１１の回生時（減速時）において、コンデンサ２８の充電により回生電力を回収させるとともに、コンデンサ２８の充電電圧があらかじめ定めた所定の上限電圧に達した場合に、第２スイッチ３３を閉じて回生抵抗３２により回生電力を回収させる。また、電圧降下制御としては、モータ１１の回生開始前に第１スイッチ３１を繰り返し開閉することで、モータ回生開始時におけるコンデンサ充電電圧を降下させる。ただし、それら各制御の詳細は後述する。
【００３２】
次に、モータ制御に関する基本的な作用について、図２のタイムチャートを用いて説明する。図２において（ａ）はモータ速度の推移を、（ｂ）は第１スイッチ３１のオン／オフの推移を、（ｃ）はコンデンサ充電電圧（電力経路２４，２５間の電圧）であるバス電圧Ｅｂｕｓの推移を、（ｄ）はロボットコントローラで生じる熱量であるコントローラ熱量の推移を、（ｅ）は第２スイッチ３３のオン／オフの推移を、それぞれ示す。なお、図２では、全期間を通じて第１スイッチ３１がオンのまま保持されている。
【００３３】
図２では、モータ１１について正側及び負側の両動作が繰り返し実施される場合を想定しており、図中のＴ１０は負側動作期間、Ｔ２０は正側動作期間である。負側動作期間Ｔ１０と正側動作期間Ｔ２０との間の期間Ｔ３０は、負側動作から正側動作（又はその逆）への移行期間である。期間Ｔ３０は、モータ速度＝０である動作停止期間でもある。また、各期間Ｔ１０，Ｔ２０では、加速制御、等速制御（速度一定）、減速制御がこの順序の動作パターンで実施されるようになっており、例えば正側動作期間Ｔ２０で言えば、Ｔ２１が加速期間、Ｔ２２が等速期間、Ｔ２３が減速期間となっている。本実施形態では、負側動作時における最大速度（負側最大速度）をＶｐ１、正側動作時における最大速度（正側最大速度）をＶｐ２とし、｜Ｖｐ１｜＜｜Ｖｐ２｜としている。
【００３４】
正側動作期間Ｔ２０を例に挙げて具体的な動作を説明する。まず加速期間Ｔ２１では、モータ速度が０から正側に変化するようにモータ制御が実施される。このとき、モータ速度は、一定の加速度で上昇（正側上昇）し、やがて正側最大速度Ｖｐ２に到達する。そして、等速期間Ｔ２２では、モータ速度が正側最大速度Ｖｐ２のまま保持される。その後、減速期間Ｔ２３では、モータ速度が正側最大速度Ｖｐ２から０に一定の加速度で減少変化するようにモータ制御が実施される。
【００３５】
ここで、モータ速度の推移と、バス電圧Ｅｂｕｓ、コントローラ熱量の各推移との関係について説明する。加速期間Ｔ２１では、モータ加速による電力消費に伴いバス電圧Ｅｂｕｓが低下する。このとき、加速期間Ｔ２１では、その期間当初においてバス電圧Ｅｂｕｓが、整流回路２３の出力電圧である基準電圧Ｅｔｙｐ（例えば２８０Ｖ）以上になっており、同期間Ｔ２１内においてバス電圧Ｅｂｕｓが基準電圧Ｅｔｙｐよりも低電圧となる電圧域まで低下する。
【００３６】
その後、等速期間Ｔ２２では、モータ駆動による電力消費量が減るため、整流回路２３を通じての電力供給に伴いバス電圧Ｅｂｕｓが上昇して基準電圧Ｅｔｙｐまで復帰する（ただし、等速期間Ｔ２２が短ければこれに限らない）。
【００３７】
減速期間Ｔ２３では、モータ減速による回生に伴い回生電力がコンデンサ２８に供給され、バス電圧Ｅｂｕｓが上昇する（つまり、コンデンサ２８の充電により回生電力が回収される）。このとき、バス電圧Ｅｂｕｓが所定の回生抵抗オン電圧Ｅｏｎ（上限電圧）まで上昇すると、第２スイッチ３３がオンされる。これにより、回生電力が回生抵抗３２に供給され、その回生抵抗３２において回生電力が熱に変換されることで回収（消費）される。回生抵抗オン電圧Ｅｏｎは、コンデンサ２８の充電上限量に基づいて定められるとよく、回生電力の回収を、コンデンサ２８の充電による回収から、回生抵抗３２での熱変換による回収に切り替えるためのしきい値である。
【００３８】
こうして回生電力が回生抵抗３２で熱消費されることにより、コントローラ熱量が基準値Ｑｔｙｐから上昇する。基準値Ｑｔｙｐは、ロボットコントローラが稼働される場合における標準熱量である。かかる場合、ロボットコントローラには放熱ファンなどの放熱手段が設けられており、コントローラ熱量が基準値Ｑｔｙｐとなるようにして放熱ファンなどによりロボットコントローラの内部温度が制御される。なお、ロボットコントローラの内部温度を検出する温度センサを設けておき、その検出温度に基づいて放熱ファンの作動を制御する構成であってもよい。
【００３９】
本制御システムでは、制御部１３等の動作保証のためのコントローラ熱量の上限値Ｑｔｈが定められている。図示の基本動作時においては、コントローラ熱量が上限値Ｑｔｈに到達することはなく、制御部１３等は継続的に正常動作する。
【００４０】
正側動作期間Ｔ２０の終了後は、移行期間Ｔ３０を経て負側動作期間Ｔ１０に移行する。負側動作期間Ｔ１０では、基本的に正側動作期間Ｔ２０と同様のモータ制御が実施され、同期間Ｔ１０内において加速、等速、減速の各制御が行われる。これにより、バス電圧Ｅｂｕｓとコントローラ熱量とが正側動作期間Ｔ２０と略同様に推移する。ただし、正側動作期間Ｔ２０と比較すると、最大速度Ｖｐ１，Ｖｐ２の大きさ（絶対値）が異なり、｜Ｖｐ１｜＜｜Ｖｐ２｜となっている。そのため、モータ回生時（減速時）において、コントローラ熱量の上昇量ΔＱ１，ΔＱ２が相違しており、ΔＱ２＞ΔＱ１となっている。
【００４１】
ところで、本実施形態では、ロボット本体（モータ駆動装置１２を含む）とロボットコントローラ（制御部１３）とがいずれも同じロボット作業室に設けられている場合を想定している。かかる場合、ロボット作業室では、外気温の変化やロボット本体の発熱により室温変化が生じ、その室温変化に起因してロボットコントローラ（制御部１３）に悪影響が及ぶことが考えられる。図３は、ロボット作業室が例えば外気温に応じて高温状態になっている場合の動作を説明するためのタイムチャートである。図３において（ａ）〜（ｅ）に示す各チャートの項目は図２と同じものであって、モータ速度の増減変化パターンやそれに付随するパラメータ変化も図２と同じである。
【００４２】
図３では、ロボット作業室内が高温であることに起因して、（ｄ）に示すコントローラ熱量が図２に示すそれよりも大きくなっており、図示の全期間を通じて基準値Ｑｔｙｐよりも高レベルとなっている。なお、図２で説明したコントローラ熱量の推移は一点鎖線で示されている。この場合、モータ回生時（減速時）においてコントローラ熱量が上昇すると、図示のようにコントローラ熱量が上限値Ｑｔｈよりも上昇することがあり得る。そして、コントローラ熱量＞上限値Ｑｔｈとなる場合に、例えば、制御部１３の異常動作を回避すべく動作停止等の処置が適宜実施される。
【００４３】
ここで、ロボット作業中に動作停止が強いられることは運転効率の観点等において望ましくない。そこで本実施形態では、モータ減速による回生直前において、その後のモータ回生時におけるバス電圧（コンデンサ両電極間電圧）の上昇に備えて、電圧降下制御を実施する。電圧降下制御は、モータ回生期間（減速期間Ｔ２３）においてバス電圧を積極的に降下させ、それによりモータ回生時におけるバス電圧のピーク値を低下させるものであり、バス電圧のピーク値低下により、回生電力が回生抵抗３２により熱消費される期間が短縮され、ひいてはコントローラ熱量が低減されるものとなっている。
【００４４】
図４は、本実施形態における電圧降下制御を実施した場合の動作を説明するためのタイムチャートである。図４において（ａ）〜（ｅ）に示す各チャートの項目は図２，図３と同じものであって、モータ速度の増減変化パターンやそれに付随するパラメータ変化も図２，図３と同じである。なお、コントローラ熱量に関しては、図３と同様、ロボット作業室内が高温であること等に起因して図２に示すそれよりも大きくなっており、図示の全期間を通じて基準値Ｑｔｙｐよりも高レベルとなっている。
【００４５】
図４において、正側動作期間Ｔ２０の加速期間Ｔ２１では、モータ加速による電力消費に伴いバス電圧Ｅｂｕｓが低下する（図２，図３と同様）。その後、等速期間Ｔ２２では、その期間当初の第１スイッチ３１＝オンとなっている期間において整流回路２３を通じての電力供給に伴いバス電圧Ｅｂｕｓが上昇し、さらにその後、第１スイッチ３１のオン／オフ切替（スイッチング）が実施されることでバス電圧Ｅｂｕｓが降下する。詳しくは、第１スイッチ３１のオン／オフ切替に際し、そのオフ時には、整流回路２３からコンデンサ２８に通じる電力経路２４が開放（遮断）され、モータ１１での電力消費によりバス電圧Ｅｂｕｓが降下する。
【００４６】
なお、バス電圧Ｅｂｕｓは、最低動作電圧Ｅｍｉｎを下限として、それ以下に電圧降下しないように制限される。最低動作電圧Ｅｍｉｎは、モータ１１や制御部１３の動作を保証するべく定められた最低電圧である。
【００４７】
図３と図４との挙動を比較すると、減速期間Ｔ２３の開始時点において、図３では、Ｅｂｕｓ＝Ｅｔｙｐとなっているのに対し、図４では、Ｅｂｕｓ＝Ｅｍｉｎ（＜Ｅｔｙｐ）となっている。つまり、図３では、モータ回生開始前の等速期間Ｔ２２においてバス電圧Ｅｂｕｓが上昇しているのに対し、図４では、等速期間Ｔ２２においてバス電圧Ｅｂｕｓが降下しており、その違いから、モータ回生開始時点でのバス電圧Ｅｂｕｓが相違している。
【００４８】
なお、等速期間Ｔ２２において第１スイッチ３１のオン／オフ切替が実施されるスイッチング期間ＴＡでは、そのスイッチングに伴い動作熱が生じ、その分コントローラ熱量が上昇している。
【００４９】
その後、減速期間Ｔ２３では、モータ回生に伴い回生電力がコンデンサ２８に供給され、バス電圧Ｅｂｕｓが上昇する。このとき、上述のとおり減速期間Ｔ２３の開始時点でのバス電圧Ｅｂｕｓが基準電圧Ｅｔｙｐに対して低電圧となっているため、図３に比べてバス電圧Ｅｂｕｓが回生抵抗オン電圧Ｅｏｎまで上昇するまでに要する時間が長くなり、減速期間Ｔ２３においてＥｂｕｓ≧Ｅｏｎとなる期間が短縮されることとなる。Ｅｂｕｓ≧Ｅｏｎとなる期間が短縮されることは、第２スイッチ３３のオン期間が短縮されることを意味し、さらに回生抵抗３２において回生電力が熱変換される期間が短縮されることを意味する。したがって、コントローラ熱量の上昇を抑制できる。
【００５０】
減速期間Ｔ２３においては、第１スイッチ３１はオフ状態のまま保持されている。よって、整流回路２３からコンデンサ２８への電力供給が停止され、バス電圧Ｅｂｕｓの上昇が抑制された状態となっている。
【００５１】
上記一連の動作において、等速期間Ｔ２２でのスイッチング期間ＴＡでは、第１スイッチ３１のスイッチング動作により動作熱が発生する。ただし、この動作熱は、回生抵抗３２による回生電力の熱変換に対して前倒しで生じるものであり、正側動作期間Ｔ２０内の全体で見れば、発熱が分散されて行われることとなる。つまり、正側動作期間Ｔ２０での発熱は、第１スイッチ３１でのスイッチング動作による発熱（等速期間Ｔ２２での発熱）と、回生抵抗３２での電力回収による発熱（減速期間Ｔ２３での発熱）とに分散される。したがって、モータ１１の作動時において特定の一時期に発熱が集中するといった事態を抑制でき、ひいてはロボットコントローラでの過度な温度上昇が抑制されるようになっている。
【００５２】
次に、制御部１３により実施される電力回収制御について説明する。図５は、電力回収制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、制御部１３により所定の時間周期で繰り返し実施される。
【００５３】
図５において、まずステップＳ１１では、電圧降下制御を実施するための前提条件が成立するか否かを判定する。この前提条件は、例えば、ロボットコントローラが設置されている環境下での温度であるロボット作業室の温度（温度センサ３８の検出温度）があらかじめ定めた所定の判定値（例えば３０℃）以上であることを含み、ロボット作業室の温度≧判定値である場合にステップＳ１１が肯定される。そして、ステップＳ１１が肯定されると、ステップＳ１２以降の各ステップにより電圧降下制御が実施される。
【００５４】
なお、ステップＳ１１がＮＯとなる場合には、通常の電力回収制御（図示略）が実施される。この通常の電力回収制御は、図２のタイムチャートで説明した動作を実現する制御に相当する。つまり、かかる電力回収制御では、第１スイッチ３１が常時オンのまま保持されるとともに、モータ回生時においてバス電圧Ｅｂｕｓ＞回生抵抗オン電圧Ｅｏｎとなる場合に第２スイッチ３３が一時的にオンされるようになっている。
【００５５】
ステップＳ１２では、今現在、負側及び正側の各動作期間の間の移行期間（図４等の移行期間Ｔ３０）にあるか否かを判定する。今現在、移行期間であれば、ステップＳ１３に進み、電圧降下態様設定処理を実施する。この電圧降下態様設定処理は、モータ減速期間（モータ回生期間）におけるモータ減速幅に基づいて、モータ回生開始時のバス電圧Ｅｂｕｓである目標電圧ＶＬ（減速開始時電圧）と、電圧降下を行わせるためのスイッチング期間ＴＡの時間幅（スイッチング時間幅）とを設定する処理である。ただしその詳細は後述する。
【００５６】
また、今現在、移行期間でなければ（ステップＳ１２がＮＯであれば）、ステップＳ１４，Ｓ１５の各判定処理により、今現在、負側及び正側の各動作期間において加速、等速、減速のいずれの期間にあるかを判定する。そして、加速期間であれば（ステップＳ１４がＹＥＳ）、ステップＳ１６に進み、第１スイッチ３１をオン状態に保持する制御を実施する。また、等速期間であれば（ステップＳ１５がＹＥＳ）、ステップＳ１７に進み、ステップＳ１３の電圧降下態様設定処理で設定した電圧降下態様（スイッチング期間ＴＡの時間幅）に基づいて、第１スイッチ３１をオン／オフさせてスイッチング動作させる。なお、ステップＳ１４，Ｓ１５がＹＥＳの場合、第２スイッチ３３はオフのまま保持される。
【００５７】
また、減速期間であれば（ステップＳ１５がＮＯ）、ステップＳ１８に進む。そして、ステップＳ１８では、第１スイッチ３１をオフ状態に保持する制御を実施する。また、続くステップＳ１９では、バス電圧Ｅｂｕｓ＞回生抵抗オン電圧Ｅｏｎとなる場合に第２スイッチ３３をオン状態に制御する。
【００５８】
図６は、電圧降下態様設定処理（図５のステップＳ１３）の処理手順を示すフローチャートである。
【００５９】
図６において、まずステップＳ２１では、あらかじめ定められた動作パターンに基づいて、モータ１１の正側及び負側のいずれかの動作期間における速度指令値を取得し、その速度指令値からモータ１１の最大速度Ｖｐを読み出す。なお、ティーチング段階の動作テスト等によって動作パターンの速度データを取得することができ、ゆえに回生開始前でも最大速度Ｖｐの取得は可能である。このとき、図４の負側動作期間Ｔ１０であれば、最大速度Ｖｐとして「Ｖｐ１」が読み出され、正側動作期間Ｔ２０であれば、最大速度Ｖｐとして「Ｖｐ２」が読み出される。本実施形態では、この最大速度Ｖｐがモータ回生期間における「モータ減速幅」に相当し、ステップＳ２１が「モータ減速幅を取得する手段」に相当する。
【００６０】
なお、モータ１１の最大速度Ｖｐを取得する構成として、加速動作時における都度の速度変化を求め、その速度変化から最大速度Ｖｐを求める構成とすることも可能である。
【００６１】
次に、ステップＳ２２では、今回のモータ動作期間（図４の負側動作期間Ｔ１０、正側動作期間Ｔ２０のいずれか）におけるバス電圧Ｅｂｕｓのピーク値（以下、ピーク電圧Ｅｂｕｓ１とする）を算出する。ピーク電圧Ｅｂｕｓ１は、モータ最大速度Ｖｐと基準電圧Ｅｔｙｐ（整流回路２３の出力電圧）とをパラメータとして、これらＶｐ、Ｅｔｙｐに基づいて算出される。具体的には、次の（１）式から得られる（２）式に基づいてピーク電圧Ｅｂｕｓ１が算出されるとよい。
【００６２】
【数１】
なお、（１）式、（２）式において、ｍは、モータ１１による駆動される可動部（ロボットアーム）の質量であり、Ｃはコンデンサ２８の静電容量である。
【００６３】
その後、ステップＳ２３では、ピーク電圧Ｅｂｕｓ１が回生抵抗オン電圧Ｅｏｎよりも大きいか否かを判定する。そして、Ｅｂｕｓ１＞Ｅｏｎであれば、後続のステップＳ２４に進み、Ｅｂｕｓ１≦Ｅｏｎであればそのまま本処理を終了する。この場合、Ｅｂｕｓ１≦Ｅｏｎであれば、モータ回生時において第２スイッチ３３がオンされることはなく、コンデンサ２８の充電のみで回生電力が回収される。
【００６４】
ステップＳ２４では、電圧降下時におけるバス電圧Ｅｂｕｓの目標値として目標電圧ＥＬを設定する。目標電圧ＥＬは、モータ減速期間でのモータ減速幅（モータ最大速度Ｖｐ）と、そのモータ減速幅でのモータ減速時に回生抵抗により生じる回生抵抗熱との関係、すなわちモータ減速幅が大きくなるほど回生抵抗熱の想定量が大きくなるような関係を用い、都度のモータ減速幅に基づいて算出される減速開始時電圧である。本実施形態では、モータ最大速度Ｖｐを演算パラメータとし、図７（ａ）の関係に基づいて目標電圧ＥＬを算出する。図７（ａ）は、モータ最大速度Ｖｐと回生抵抗熱との関係から作成されたものであり、モータ最大速度Ｖｐが大きいほど（すなわち、回生抵抗熱の想定量が大きくなるほど）、目標電圧ＥＬが小さい値として設定されるような関係が定められている。換言すると、モータ最大速度Ｖｐが大きいほど、電圧降下幅（例えば基準電圧Ｅｔｙｐとの電圧差でもある）が大きくなるような関係が定められている。
【００６５】
図４のタイムチャートで言えば、負側動作期間Ｔ１０では、モータ最大速度Ｖｐ＝Ｖｐ１であり、目標電圧ＥＬが「ＥＬ１」として設定され、正側動作期間Ｔ２０では、モータ最大速度Ｖｐ＝Ｖｐ２であり、目標電圧ＥＬが「ＥＬ２」として設定される。この場合、｜Ｖｐ１｜＜｜Ｖｐ２｜であるため、ＥＬ１＞ＥＬ２となっている。
【００６６】
なお、目標電圧ＥＬの設定手法として、モータ回生時における回生抵抗３２の発熱量Ｑｒｅｇを算出し、その発熱量Ｑｒｅｇとモータ最大速度Ｖｐとに基づいて目標電圧ＥＬを算出することも可能である。発熱量Ｑｒｅｇは、モータ最大速度Ｖｐと基準電圧Ｅｔｙｐ（整流回路２３の出力電圧）とをパラメータとして、これらＶｐ、Ｅｔｙｐに基づいて算出される。具体的には、次の（３）式に基づいて発熱量Ｑｒｅｇが算出されるとよい。
【００６７】
【数２】
そして、回生抵抗３２の発熱量Ｑｒｅｇとモータ最大速度Ｖｐとをパラメータとして、これらＱｒｅｇ、Ｖｐに基づいて目標電圧ＥＬを算出する。具体的には、次の（４）式に基づいて目標電圧ＥＬが算出されるとよい。
【００６８】
【数３】
その後、ステップＳ２５では、モータ等速期間（図４のＴ２２）においてバス電圧Ｅｂｕｓを目標電圧ＥＬまで電圧降下させるために必要な時間であるスイッチング期間ＴＡの時間幅（以下、スイッチング時間幅ＨＴ１という）を算出する。スイッチング時間幅ＨＴ１は、モータ減速期間でのモータ減速幅（モータ最大速度Ｖｐ）に基づいて算出される電圧降下実施時間である。本実施形態では、モータ最大速度Ｖｐに基づいて算出される目標電圧ＥＬを演算パラメータとして、図７（ｂ）の関係に基づいてスイッチング時間幅ＨＴ１を算出する。図７（ｂ）では、目標電圧ＥＬが小さいほど（すなわち、電圧降下幅が大きいほど）、スイッチング時間幅ＨＴ１が大きい値として設定されるような関係が定められている。
【００６９】
なお、図７（ｂ）の横軸をモータ最大速度Ｖｐとし、モータ最大速度Ｖｐに基づいてスイッチング時間幅ＨＴ１を算出することも可能である。横軸をモータ最大速度Ｖｐとした場合、モータ最大速度Ｖｐが大きいほど、スイッチング時間幅ＨＴ１が大きい値として設定されるような関係となる。
【００７０】
その後、ステップＳ２６では、スイッチング時間幅ＨＴ１がモータ等速期間の時間幅ＨＴ２よりも小さいか否かを判定する。モータ等速期間の時間幅ＨＴ２は、動作パターンとしてあらかじめ定められた時間である。そして、ＨＴ１＜ＨＴ２であれば、スイッチング時間幅ＨＴ１を変更することなく、そのままステップＳ２８に進む。これに対し、ＨＴ１≧ＨＴ２であれば、ステップＳ２７に進んでスイッチング時間幅ＨＴ１をモータ等速期間の時間幅ＨＴ２で書き換え、その後、ステップＳ２８に進む。つまり、ステップＳ２５で算出したスイッチング時間幅ＨＴ１が等速期間の時間幅ＨＴ２よりも長い場合に、スイッチング時間幅ＨＴ１が等速期間の時間幅ＨＴ２で制限されることとなる。
【００７１】
その後、ステップＳ２８では、上記算出したスイッチング時間幅ＨＴ１で第１スイッチ３１がスイッチング動作した場合の発熱量Ｑｓｗを算出する。発熱量Ｑｓｗは、少なくともスイッチング時間幅ＨＴ１、スイッチング周期Ｔｆ、第１スイッチ３１のオン時間Ｔｏｎをパラメータとして、これらＨＴ１、Ｔｆ、Ｔｏｎに基づいて算出される。具体的には、次の（５）式に基づいて発熱量Ｑｓｗが算出されるとよい。
【００７２】
【数４】
なお、Ｉｐは負荷ピーク電流（第１スイッチ３１＝オン時の電流）、Ｔｓｗは第１スイッチ３１のターンオン及びターンオフに要するディレイ時間、Ｒｏｎは第１スイッチ３１のオン抵抗である。
【００７３】
ステップＳ２９では、第１スイッチ３１の発熱量Ｑｓｗが、あらかじめ定めた上限値Ｑｔｈよりも小さいか否かを判定する。そして、Ｑｓｗ＜Ｑｔｈであれば、スイッチング時間幅ＨＴ１を変更することなく、そのまま本処理を終了する。また、Ｑｓｗ≧Ｑｔｈであれば、ステップＳ３０に進み、スイッチング時間幅ＨＴ１を短縮する。このとき、次の（６）式に基づいて、上限値Ｑｔｈを超えないスイッチング時間幅ＨＴ１が算出されるとよい。
【００７４】
【数５】
モータ１１の各動作期間では、上記のように算出されたスイッチング時間幅ＨＴ１に基づいて電圧降下の処理が実施される。これにより、各動作期間の等速期間において、モータ減速期間での回生電力の回収に備えて事前にバス電圧Ｅｂｕｓ（コンデンサ充電電圧）が降圧されることとなる。
【００７５】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００７６】
モータ１１の回生開始前において、モータ１１の各動作期間におけるモータ最大速度Ｖｐ（モータ回生期間におけるモータ減速幅）に基づいて、モータ回生開始時のバス電圧Ｅｂｕｓの目標値である目標電圧ＥＬ（減速開始時電圧）と、第１スイッチ３１のスイッチング時間幅ＨＴ１（スイッチング実施態様）とを設定するとともに、第１スイッチ３１の開閉状態を制御することにより目標電圧ＥＬまでバス電圧Ｅｂｕｓを降下させる構成とした。かかる構成によれば、モータ回生時にはコンデンサ２８による電力回収量が増加し、その結果として、回生抵抗３２による電力回収（すなわち熱変換）を減らすことができる。
【００７７】
ここで、電圧降下処理の実施に際し、第１スイッチ３１を開閉（スイッチング動作）させる場合にはその開閉動作によって熱が生じるが、そのスイッチング動作熱は回生開始前の等速期間（言い換えれば、回生電力が生じない期間）で生じるのであり、時間軸で見れば、第１スイッチ３１のスイッチング動作による発熱と、回生抵抗３２による電力回収による発熱とは前後に分散されることになる。したがって、発熱が一時期に集中して生じることによる不都合を抑制できる。ロボットコントローラ内の熱を放熱ファンにより排出する構成で言えば、その放熱ファンの能力を無駄なく使い、効率的な排熱を実施することができるようになる。
【００７８】
このように本実施形態では、発熱の分散を図りかつ回生抵抗３２の発熱量を低減させることができ、仮にロボットコントローラの設置環境下における温度（ロボット作業室の温度）が高温状態にあっても、ロボットコントローラ内の温度が所定温度を超えてしまい同ロボットコントローラが意図せず停止されるような事態を抑制することが可能になる。これにより、ロボットコントローラの設置環境にかかわらずロボットの継続運転が可能となり、ひいてはロボットの運転効率を良好に保つことが可能となる。
【００７９】
また、上記構成では、モータ最大速度Ｖｐと回生抵抗熱との関係を用い、モータ最大速度Ｖｐに基づいて電圧降下が行われるため、モータ回生時に実際に生じる回生電力の量（回生抵抗熱の想定量も同意）に合わせて電圧降下を実施できる。そのため、モータ回生以前において電圧降下が過剰に行われることを抑制でき、モータ駆動への影響も排除できる。さらに、等速期間について言えば、第１スイッチ３１を繰り返し開閉させることでなだらかに電圧が降下する。そのため、等速期間において急激な電圧降下によりコンデンサ充電電圧が下がり過ぎてしまうという事態を抑制でき、モータ１１の等速動作を妨げることなく電圧降下を実施できる。
【００８０】
以上により、モータ回生時において発熱が一気に増えることを抑制し、しかも好適な状態でモータ１１を駆動させることができるものとなる。
【００８１】
また、モータ回生時における回生抵抗３２による発熱を減らすには、コンデンサ２８の電力回収量を増やす（すなわち、コンデンサ容量を増やす）ことも考えられるが、かかる処置は電子部品の利用効率を考えると望ましいとは言えない。この点、本実施形態によれば、コンデンサ２８の電力回収量を増やす必要もなく、電子部品の利用効率を好適に維持できるものとなる。
【００８２】
スイッチング時間幅ＨＴ１がモータ等速期間の時間幅ＨＴ２よりも長い場合に、スイッチング時間幅ＨＴ１をモータ等速期間の時間幅ＨＴ２で制限する構成とした。この場合、等速期間の直前期間である加速期間では電圧降下の処理が実施されないことになるため、加速期間では、モータ駆動を優先した電力供給が行われる。したがって、電圧降下の処理により加速期間でのモータ駆動に支障が及ぶといった不都合を回避できる。
【００８３】
第１スイッチ３１を開閉させる際に生じる発熱量Ｑｓｗを推定し、その発熱量Ｑｓｗが所定の上限値Ｑｔｈを超える場合に、第１スイッチ３１の開閉による発熱量を減らすべくそのスイッチング態様を変更する構成とした。具体的には、スイッチング時間幅ＨＴ１を短縮する構成とした。かかる場合、モータ回生開始前における発熱量をも考慮してロボットコントローラの発熱量を監視することができ、一層適切に発熱量の管理を実施できる。
【００８４】
モータ１１の減速期間（モータ回生期間）において、整流回路２３とコンデンサ２８との間の電力経路２４を第１スイッチ３１により遮断する構成とした。これにより、モータ回生時には整流回路２３からコンデンサ２８への電力供給が停止され、コンデンサ充電電圧の上昇速度が遅くなる。したがって、やはり回生抵抗３２による電力回収（すなわち熱変換）を減らすことができる。
【００８５】
加速期間、等速期間及び減速期間を含む期間を１動作期間（負側動作期間又は正側動作期間）とし、その動作期間ごとに電圧降下態様を設定する構成とした。具体的には、複数の動作期間の間となる各移行期間（モータ速度＝０の期間）で、次のモータ動作期間における目標電圧ＥＬやスイッチング時間幅ＨＴ１を設定する構成とした。これにより、各動作期間でモータ最大速度Ｖｐが相違する場合にも、都度の動作期間に合った態様で電圧降下の処理を実施することができる。
【００８６】
ロボット作業室の温度（すなわち、ロボットコントローラが設置されている環境下の温度）に基づいて、電圧降下の処理を実施するか否かを判断する構成としたため、発熱量を低減することの必要性に応じて、電圧降下の処理を適宜実施することができる。例えば、ロボットコントローラが過高温となる状況でのみ、電圧降下の処理を実施する構成とすることができる。
【００８７】
［他の実施形態］
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【００８８】
・上記実施形態では、モータ１１の回生開始前の等速期間においてバス電圧Ｅｂｕｓ（コンデンサ充電電圧）を降下させる場合に、都度の目標電圧ＥＬ（又はモータ最大速度Ｖｐ）に基づいてスイッチング時間幅ＨＴ１を設定し、そのスイッチング時間幅ＨＴ１の期間（図４のスイッチング期間ＴＡ）内で第１スイッチ３１を開閉させる構成としたが、これを変更してもよい。例えば、都度の目標電圧ＥＬ（又はモータ最大速度Ｖｐ）に基づいて、スイッチング期間ＴＡでの第１スイッチ３１のオン時間（デューティ比）を可変に設定する構成としてもよい。つまり、スイッチング実施態様として、スイッチング時間幅ＨＴ１に代えて、第１スイッチ３１のオン時間（デューティ比）を設定する。このとき、スイッチング期間ＴＡの時間幅を一定とし、かつ目標電圧ＥＬが小さいほど（すなわち、電圧降下幅が大きいほど）、第１スイッチ３１のオン時間（デューティ比）を小さくし、電圧降下速度を大きくする。
【００８９】
・上記実施形態では、スイッチング時間幅ＨＴ１がモータ等速期間の時間幅ＨＴ２よりも長くならないように、スイッチング時間幅ＨＴ１をモータ等速期間の時間幅ＨＴ２で制限した。すなわち、モータ加速期間では電圧降下を実施しないようにした。この構成を変更してもよい。モータ加速期間においても、第１スイッチ３１の開閉による電圧降下を実施してもよい。ただし、モータ１１の加速動作に影響が及ばないようにすべく、例えば、モータ加速期間では、モータ等速期間よりも第１スイッチ３１のオン時間（デューティ比）を大きくするとよい。つまり、モータ等速期間だけでなくモータ加速期間においても電圧降下の処理を実施する場合には、モータ加速期間とモータ等速期間とで制御内容を異ならせるとよい。
【００９０】
・スイッチング時間幅ＨＴ１がモータ等速期間の時間幅ＨＴ２よりも長い場合に、スイッチング時間幅ＨＴ１をモータ等速期間の時間幅ＨＴ２で制限することに加え、例えば、第１スイッチ３１のオン時間（デューティ比）を小さくすることでスイッチング態様を変更し、それにより、電圧降下速度を大きくするようにしてもよい。この場合、電圧降下の処理により加速期間でのモータ駆動に支障が及ぶといった不都合を回避しつつ、所望とする電圧降下を実現できる。
【００９１】
・上記実施形態では、モータ１１の減速時においてモータ速度が最大速度Ｖｐから０まで低下する場合を想定したが、モータ速度が最大速度Ｖｐから０より大きい所定速度まで低下する場合にも本発明を適用できる。この場合、モータ最大速度Ｖｐと所定速度（減速が停止されたモータ速度）との差であるモータ減速幅に基づいて、目標電圧ＥＬやスイッチング時間幅ＨＴ１を算出するとよい。
【００９２】
・上記実施形態では、モータ最大速度Ｖｐ（モータ回生期間におけるモータ減速幅）に基づいて目標電圧ＥＬを設定する構成としたが、これに代えて、モータ最大速度Ｖｐと都度のロボット作業室の温度（ロボットコントローラの設定環境下の温度）とに基づいて目標電圧ＥＬを設定する構成としてもよい。この場合、ロボット作業室の温度が高いほど、コントローラ熱量が上限値に達する可能性が高くなる。よって、ロボット作業室の温度が高いほど、目標電圧ＥＬを小さい値に設定するとよい。
【００９３】
・ロボットコントローラの設定環境における温度情報として、ロボット作業室の温度に代えて、ロボットコントローラの内部温度を用いる構成としてもよい。この場合、ロボットコントローラの内部温度を温度センサにより検出するとよい。
【００９４】
・上記実施形態では、第１スイッチ３１のスイッチング発熱量Ｑｓｗが所定の上限値Ｑｔｈを超える場合に、スイッチング時間幅ＨＴ１を短縮することでスイッチング態様を変更し、それによりスイッチング発熱量を減らすようにしたが、これを変更してもよい。例えば、第１スイッチ３１のオン時間（デューティ比）を小さくすることでスイッチング態様を変更し、それにより、電圧降下速度を大きくする。この場合、スイッチング回数（オン／オフの切替回数）を減らすことでスイッチング発熱量を減らしつつも、所望とする電圧降下を実現できる。
【００９５】
・上記実施形態では、例えば図４に示す減速期間Ｔ２３において、第１スイッチ３１をオフ状態のまま保持する構成としたが、これを変更し、第１スイッチ３１をオン／オフ切替（スイッチング）させることも可能である。この場合にも、モータ回生時に整流回路２３からコンデンサ２８への電力供給が制限されるため、やはり回生抵抗３２による電力回収（すなわち熱変換）を減らすことが可能となる。
【符号の説明】
【００９６】
１１…モータ、１２…モータ駆動装置、１３…制御部（電力回収制御手段、電圧降下制御手段）、２１…交流電源、２３…整流回路、２４，２５…電力経路、２８…コンデンサ、３０…駆動回路、３１…第１スイッチ、３２…回生抵抗、３３…第２スイッチ、３８…温度センサ（温度検出手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を整流して直流電力を出力する整流回路と、
前記整流回路の出力側の電力経路に接続されたコンデンサと、
前記整流回路から前記電力経路を通じて直流電力が供給され、その直流電力を駆動電力に変換してモータを駆動するインバータ回路と、
を備え、前記インバータ回路を制御することにより、前記モータを、加速期間、等速期間及び減速期間からなる所定の動作パターンにより動作させるロボットコントローラであって、
前記整流回路と前記コンデンサとの間において前記電力経路を開閉する第１スイッチと、
前記電力経路に接続され、前記モータの回生電力を熱変換により回収する回生抵抗と、
前記回生抵抗に直列に接続された第２スイッチと、
前記減速期間において、前記コンデンサの充電により回生電力を回収させるとともに、前記コンデンサの充電電圧があらかじめ定めた所定の上限電圧に達した場合に、前記第２スイッチを閉じて前記回生抵抗により回生電力を回収させる電力回収制御手段と、
前記減速期間の直前となる等速期間において、前記第１スイッチを繰り返し開閉させることにより前記コンデンサの充電電圧を降下させる電圧降下処理を実施する電圧降下制御手段と、
を備え、
前記電圧降下制御手段は、
前記等速期間での電圧降下処理の開始前に、前記減速期間におけるモータ減速幅を取得する手段と、
モータ減速幅とそのモータ減速幅でのモータ減速時に前記回生抵抗により生じる回生抵抗熱との関係を用い、前記取得したモータ減速幅に基づいて、減速開始時のコンデンサ充電電圧である減速開始時電圧と、前記第１スイッチの開閉により電圧降下を行わせる際のスイッチング実施態様とを設定する手段と、
前記設定したスイッチング実施態様で前記第１スイッチの開閉状態を制御することにより、前記設定した減速開始時電圧まで前記コンデンサの充電電圧を降下させる手段と、
を備えることを特徴とするロボットコントローラ。
【請求項２】
前記電圧降下制御手段は、前記スイッチング実施態様として、前記第１スイッチを所定のスイッチング周期で繰り返し開閉させる時間であるスイッチング時間幅を、前記モータ減速幅に基づいて設定し、該設定したスイッチング時間幅が前記等速期間の時間幅よりも長い場合に、前記スイッチング時間幅を前記等速期間の時間幅で制限する請求項１に記載のロボットコントローラ。
【請求項３】
前記設定したスイッチング実施態様にて前記第１スイッチを開閉させる場合に生じる発熱量を、その開閉の実施時における第１スイッチのスイッチング時間幅、スイッチング周期、及び第１スイッチのオン時間に基づいて推定する推定手段を備え、
前記電圧降下制御手段は、前記推定した発熱量が、あらかじめ定めた所定の発熱量を超える場合に、前記第１スイッチの開閉による発熱量を減らすべく前記スイッチング実施態様を変更する請求項１又は２に記載のロボットコントローラ。
【請求項４】
前記減速期間に、前記整流回路と前記コンデンサとの間の電力経路を前記第１スイッチにより遮断する手段を更に備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロボットコントローラ。
【請求項５】
前記モータは産業用ロボットの可動部に設けられる交流サーボモータであり、
当該ロボットコントローラが設置される環境下での温度を検出する温度検出手段を備え、
前記電圧降下制御手段は、前記検出した温度に基づいて、前記電圧降下処理を実施するか否かを判断する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のロボットコントローラ。
【請求項１】
交流電力を整流して直流電力を出力する整流回路と、
前記整流回路の出力側の電力経路に接続されたコンデンサと、
前記整流回路から前記電力経路を通じて直流電力が供給され、その直流電力を駆動電力に変換してモータを駆動するインバータ回路と、
を備え、前記インバータ回路を制御することにより、前記モータを、加速期間、等速期間及び減速期間からなる所定の動作パターンにより動作させるロボットコントローラであって、
前記整流回路と前記コンデンサとの間において前記電力経路を開閉する第１スイッチと、
前記電力経路に接続され、前記モータの回生電力を熱変換により回収する回生抵抗と、
前記回生抵抗に直列に接続された第２スイッチと、
前記減速期間において、前記コンデンサの充電により回生電力を回収させるとともに、前記コンデンサの充電電圧があらかじめ定めた所定の上限電圧に達した場合に、前記第２スイッチを閉じて前記回生抵抗により回生電力を回収させる電力回収制御手段と、
前記減速期間の直前となる等速期間において、前記第１スイッチを繰り返し開閉させることにより前記コンデンサの充電電圧を降下させる電圧降下処理を実施する電圧降下制御手段と、
を備え、
前記電圧降下制御手段は、
前記等速期間での電圧降下処理の開始前に、前記減速期間におけるモータ減速幅を取得する手段と、
モータ減速幅とそのモータ減速幅でのモータ減速時に前記回生抵抗により生じる回生抵抗熱との関係を用い、前記取得したモータ減速幅に基づいて、減速開始時のコンデンサ充電電圧である減速開始時電圧と、前記第１スイッチの開閉により電圧降下を行わせる際のスイッチング実施態様とを設定する手段と、
前記設定したスイッチング実施態様で前記第１スイッチの開閉状態を制御することにより、前記設定した減速開始時電圧まで前記コンデンサの充電電圧を降下させる手段と、
を備えることを特徴とするロボットコントローラ。
【請求項２】
前記電圧降下制御手段は、前記スイッチング実施態様として、前記第１スイッチを所定のスイッチング周期で繰り返し開閉させる時間であるスイッチング時間幅を、前記モータ減速幅に基づいて設定し、該設定したスイッチング時間幅が前記等速期間の時間幅よりも長い場合に、前記スイッチング時間幅を前記等速期間の時間幅で制限する請求項１に記載のロボットコントローラ。
【請求項３】
前記設定したスイッチング実施態様にて前記第１スイッチを開閉させる場合に生じる発熱量を、その開閉の実施時における第１スイッチのスイッチング時間幅、スイッチング周期、及び第１スイッチのオン時間に基づいて推定する推定手段を備え、
前記電圧降下制御手段は、前記推定した発熱量が、あらかじめ定めた所定の発熱量を超える場合に、前記第１スイッチの開閉による発熱量を減らすべく前記スイッチング実施態様を変更する請求項１又は２に記載のロボットコントローラ。
【請求項４】
前記減速期間に、前記整流回路と前記コンデンサとの間の電力経路を前記第１スイッチにより遮断する手段を更に備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロボットコントローラ。
【請求項５】
前記モータは産業用ロボットの可動部に設けられる交流サーボモータであり、
当該ロボットコントローラが設置される環境下での温度を検出する温度検出手段を備え、
前記電圧降下制御手段は、前記検出した温度に基づいて、前記電圧降下処理を実施するか否かを判断する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のロボットコントローラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１５２００８（Ｐ２０１２−１５２００８Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８５８７（Ｐ２０１１−８５８７）
【出願日】平成２３年１月１９日（２０１１．１．１９）
【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８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１９日（２０１１．１．１９）
【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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