機器人控制裝置以及機器人系統的製作方法
2023-05-01 01:25:51
專利名稱：機器人控制裝置以及機器人系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及機器人控制裝置以及機器人系統。
背景技術：
一般地說，工業用機器人系統具有工業用機器人；通過電源用纜繩或信號用纜繩連接於工業用機器人的機器人控制裝置。如日本特開平11-188686號公報以及日本特開平9-198120號公報公開的那樣，工業用機器人接收機器人控制裝置輸出的信號，進行對應於該信號的處理動作。近年來，在機器人控制裝置中，從生產設備的省空間化的觀點出發強烈要求小型化。但是，在機器人控制裝置的機箱收納有伺服放大器等各種熱源。為了冷卻所述熱源，必須增大機箱整體的散熱面積，利用大型的冷卻風扇對機箱的內部進行強制冷卻，這使得機箱的尺寸擴大。其結果是機器人控制裝置難以小型化。另外，上述的兩個公開公報，並沒有啟示出對應於熱源的發熱量的冷卻結構。另一方面，在這樣的電子儀器中，還提出提高其冷卻效率。在日本特開平6-216552號公報中，在機箱的側面附近配置的印刷電路襯底(多個)的電子元件的安裝面被朝向機箱的內部配置。由此，機箱的側面附近的電子元件被暴露於流速更高的冷卻空氣中，這提高了印刷襯底的冷卻效率。在日本特開2002-353679號公報中，在機箱設置具有通風口的冷卻管，從該冷卻管延伸的多個熱管(heat lane)分別與伺服放大器、電源、變壓器等發熱體相連。由此，能夠經由各熱管輸送大量的熱，提高各發熱體的冷卻效率。在日本特開平6-216552號公報中，冷卻效率的提高並不是在機箱的內部整體，而只限於機箱的側面周邊。另一方面，在特開2002-353679號公報中，另外設置的冷卻管會導致機箱的尺寸的擴大，妨礙機器人控制裝置的小型化。
發明內容
本發明的目的在於提供一種能夠實現冷卻效率的提高和小型化的機器人控制裝置以及機器人系統。在本發明的一個方式中，提供對具有傳動裝置的機器人進行控制的機器人控制裝置。機器人控制裝置具備機箱、傳動裝置驅動器、驅動控制板、主控制板、主電源控制板、通氣路、冷卻風扇、和保持部件。傳動裝置驅動器收容於機箱內，驅動傳動裝置。驅動控制板收容於機箱內，控制傳動裝置驅動器。主控制板收容於機箱內，控制驅動控制板。主電源板收容於機箱內，對驅動控制板以及主控制板供給電力。通氣路至少由驅動控制板、主控制板、主電源板形成，具有朝向機箱的外側開放的端部。冷卻風扇配置在通氣路的端部，使空體通過通氣路。保持部件配置在通氣路內，保持傳動裝置驅動器。在本發明的其他方式中，提供機器人系統，其具備具有傳動裝置的機器人、和上述的機器人控制裝置。
圖I是本發明的一個實施方式的機器人系統的簡圖；圖2是機器人控制器的機箱的分解立體圖；圖3是機箱的立體圖； 圖4是機器人控制器的局部立體圖。
具體實施例方式以下，結合圖I 圖4說明將本發明具體化了的一個實施方式。在圖I中，機器人系統具有機器人RB和作為機器人控制裝置的機器人控制器I。機器人RB是四軸控制的水平多關節型的工業用機器人，由機器人控制器I控制其驅動。機器人控制器I的機箱2是近似長方體狀的箱體。機箱2具有在左右方向上延伸的基底部3。基底部3的前面3a設置有一對接口連接器10、11。接口連接器10、11分別與連接纜繩13、14的連接器15、16連接。連接纜繩13、14分別連接於個人電腦PC和指揮懸架式操縱臺TP (teaching pendant)。向個人電腦PC和指揮懸架式操縱臺TP輸入有關於機器人RB的設定的信息、有關於機器人RB的指令的信息、用於驅動機器人RB的驅動信號、用於控制所謂人機接口的周邊功能的周邊控制信號。在圖2中，機箱2具有左側板4、右側板5、頂板6、後側板即背板7、前側板即開閉面板8。基底部3、左側板4、右側板5、頂板6、背板7形成前方開放了的箱體。開閉面板8的上邊由鉸鏈H連結於頂板6。開閉面板8通過以鉸鏈H為支點轉動，開閉箱體的前方。在左側板4以及右側板5分別形成有通氣口 W1、W2。在左側板4的外側面以覆蓋通氣口 Wl的方式能夠拆卸地配置有風扇過濾器FF。在左側板4的內側面經由中空襯墊T在上下方向上配置有一對冷卻風扇F。中空襯墊T確保冷卻風扇F的吸入距離。冷卻風扇F分別從通氣口 Wl朝向機箱2的內側吸引外氣。被吸引的空氣從通氣口 W2被強制地排出。因此，機箱2從相互相對的兩側面的一側吸入外氣，使吸入了的空氣通向另一側的側面(在圖2中向Y方向)。在機箱2的內部，在基底部3即底板的上表面安裝有作為主控制板的CPU板20。CPU板20形成為在X-Y方向上延伸的平面板狀，CPU板20的面和通氣方向平行。由此，CPU板20降低通氣方向的流路阻力，使冷卻效率提高。該CPU板20的發熱的一側的面，例如，安裝電路元件的安裝面朝向機箱2的內部配置。CPU板20連接於基底部3的接口連接器10、11，從個人電腦PC和指揮懸架式操縱臺TP輸入各信息以及各信號。CPU板20基於從個人電腦PC和指揮懸架式操縱臺TP輸入的驅動信號生成位置指令信號。在CPU板20的上側，在背板7的內側面安裝有驅動控制板22，驅動控制板22形成為在Y-Z方向上延伸的平面板狀，驅動控制板22的面和通氣方向平行。由此，驅動控制板22降低通氣方向的流路阻力，使冷卻效率提高。該驅動控制板22的發熱的一側的面，例如，安裝電路元件的安裝面朝向機箱2的內部配置。驅動控制板22與CPU板20電連接，從CPU板20輸入所述位置指令信號。在驅動控制板22的左側，沿著上下方向、相隔規定的間隔地配置有成對的連接器、即電源用連接器30以及信號用連接器32。在本實施方式中，驅動控制板22具有沿著上下方向排列的、各自四個電源用連接器30以及信號用連接器32。在驅動控制板22的右側，配置有電路保護器23 ;連接於電路保護器23的噪音過濾器24。在這些電路保護器23和噪音過濾器24之外，另外設置有前蓋25，前蓋25被配置成和驅動控制板22大致平行。即，前蓋25也形成為在Y-Z方向上延伸的平面板狀，前蓋25的面和通氣方向平行，由此，前蓋25降低通氣方向的流路阻力。前蓋25在和電源用連接器30以及信號用連接器32相對的位置具有四角形狀的開口部25a。另外，前蓋25在和電路保護器23相對的位置具有圓形的孔25b。在孔25b插通電路保護器23的電源開關SW。在開口部25b的兩側成對地配置有導軌GR。導軌GR沿著上下方向以規定的間隔配置，從前蓋25垂直(在圖2中為X方向)地延伸。各導軌GR作為保持部件發揮作用，分別保持作為傳動裝置驅動器的電機驅動器34。電機驅動器34分別對應於在機器人RB設置的多個作為傳動裝置的電機90(只圖示了一個)而設置。左右的導軌GR的對的數目和電機驅動器34的數目相同。在本實施方式中，前蓋25沿著上下方向具備四對導軌GR，其各自的對保持對應的一個電機驅動器34。電機驅動器34具有電路襯底35 ;和在電路襯底35的上側設置的散熱片36。 電路襯底35安裝伺服放大器等電路元件，形成為在X-Y方向延伸的平面板形狀。在電路襯底35的端部配置有成對的連接器、即左連接器部Cl以及右連接器部C2。電機驅動器34，在各導軌GR保持各電路襯底35的左右兩緣時，將連接器部Cl、C2連接於電源用連接器30以及信號用連接器32。散熱片36作為整體形成為在X-Y方向上延伸的平面板狀，並且具有多個散熱片，該散熱片具有在Y-Z方向上延伸的散熱面。在各個連接器Cl、C2連接於連接器30、32時，電路襯底35的面和通氣方向平行。另外，在各個連接器部Cl、C2連接於連接器30、32時，散熱片36的散熱面也平行於通氣方向。由此，各電機驅動器34在連接於驅動控制板22的狀態下降低通氣方向的流路阻力，使冷卻效率提高。各電機驅動器34通過分別向前方拉出，能夠從機箱2內拔出。在前蓋25的開口部25a的右側，安裝有電力輸入端子40。電力輸入端子40電連接於電源纜繩42，從外部電源(未圖示)供給交流電。在電力輸入端子40安裝有內部輸入配線44。內部輸入配線44向前蓋25的背面延伸，電連接於噪音過濾器24。在頂板6的內側面安裝有主電源板DB。主電源板DB形成為在X-Y方向上延伸的平面板狀，主電源板DB的面和通氣方向平行。由此，主電源板DB降低通氣方向的流路阻力，使冷卻效率提高。該主電源板DB的發熱的一側的面，例如，安裝電路元件的安裝面朝向機箱2的內部配置。主電源板DB通過未圖示的連接纜繩而與電路保護器23電連接。通過電路保護器23，向主電源板DB供給來自外部電源的交流電。主電源板DB向CPU板20和驅動控制板22分配交流電。在驅動控制板22上安裝有第一開關電源板50。第一開關電源板50形成為在Y_Z方向上延伸的平面板狀，開關板50的面平行於通氣方向。由此，第一開關電源板50降低通氣方向的流路阻力，使冷卻效率提高。該第一開關電源板50的發熱的一側的面，例如，安裝電路元件的安裝面朝向機箱2的內部配置。第一開關電源板50的上端部電連接於主電源板DB，該板50的下端部與驅動控制板22電連接。第一開關電源板50將從主電源板DB供給的交流電轉換成直流電，將直流電供給到驅動控制板22。在右側板5的內側面安裝有第二開關電源板52。第二開關電源板52配置於打開通氣口 W2的位置。第二開關電源板52的發熱的一側的面，例如，安裝電路元件的安裝面朝向機箱2的內部配置。第二開關電源板52的上端部電連接於主電源板DB，該板52的下端部與CPU板20電連接。第二開關電源板52將從主電源板DB供給的交流電轉換成直流電，將直流電供給到CPU板20。這些被收容於機箱2的CPU板20、驅動控制板22、主電源板DB、第一開關電源板50以及第二開關電源板52，與前蓋25協作，形成剖面為四角形且大致直線狀延伸的通氣路。在圖2中，通氣路的兩端部對應於通氣口 Wl、W2，朝向機箱2的外側開放。配置各板，使各個發熱的一側的面朝向通氣路，並且該面與通氣方向平行，由此降低通氣路的流路阻力。各電機驅動器34的各個散熱面也與通氣方向平行，散熱面被暴露於通氣路。S卩，各板在冷卻風扇F使空氣通過通氣路時，降低通氣路的流路阻力，使更快的流速的空氣通過。各板的發熱的一側的整個面被暴露於該快的流速的空氣中。另外，各電機驅動器34的上下面的整體也被暴露於該快的流速的空氣中。其結果是，各板以及各電機驅動器34，能夠利用冷卻風扇F吸引的空氣進行高效的熱交換，使冷卻效率提高。而且，散熱量大的電機驅動器34，由於在上下面進行熱交換，所以更加有效地冷卻。而且，由於通氣路由各板的一個側面形成，所以通氣路的尺寸不需要很大，能夠形成為與各板的尺寸相對應的尺寸。因此，沒有必要設置大型的冷卻風扇或另外的冷卻管道，能夠有效地冷卻機箱2的內部，能夠實現機器人控制器I的小型化。在圖4中，開閉面板8彎曲形成為階梯狀。即，開閉面板8具有前表面8a、遍及前表面8a的整個寬度地向前表面8a的法線方向上突出的突部8b、和在突部8b的一個側面向前表面8a的法線方向延伸的階梯面8c。在突部8b的後側配置有中繼襯底51和未圖示的第三開關電源板。在突部Sb的階梯面Sc配置有一對連接器、即電源用連接器60和信號用連接器70。電源用連接器60和信號用連接器70分別電連接於在突部Sb的內側配置的中繼襯底51。中繼襯底51分別通過未圖示的內部電源配線和內部信號配線連接於驅動控制板22。此外，這些內部電源配線和內部信號配線形成為在對開閉面板8進行開閉時，不會對開閉面板8的開閉動作帶來障礙的長度。面板8的電源用連接器60和信號用連接器70，分別在突部Sb的外側，分別電連接於機器人RB的電力用連接纜繩62以及信號用連接纜繩72的連接器、即電源用連接器64和信號用連接器74。在電源用連接器60連接於電源用連接器64時，電力用連接纜繩62從電源用連接器64向階梯面Sc的法線方 向、即和前表面8a平行地延伸。另外，在信號用連接器70連接於信號用連接器74時，信號用連接纜繩72從信號用連接器74向階梯面Sc的法線方向、即和前表面8a平行地延伸。由此，在機器人RB的動作中，機器人控制器I的纜繩62、72不會從機箱2向前方(反X方向)突出。其結果是機器人控制器I即使在纜繩62、72難以彎曲的情況下，能夠取得縮小了的佔據空間。在開閉面板8的前表面8a，在和電力輸入端子40相對的位置形成有容許端子40通過的孔8d。狹縫Se從孔8d延伸到開閉面板8的右側的邊緣。另外，配置有覆蓋孔8d的杯狀的蓋殼80。在蓋殼80的右側形成有與狹縫8e連續的凹部80a。狹縫8e和凹部80a在開閉面板8關閉時，嵌合於電源纜繩42。由此，可與開閉面板8的開閉無關地向開閉面板8的外側圓滑地拉出電源纜繩42。在開閉面板8的前面8a的蓋殼80的下方，形成有圓形的貫通孔84。在貫通孔84中插通所述電路保護器23的電源開關SW。由此，能夠從機箱2的外側對電源開關SW進行操作。接著，對於如上述那樣構成的機器人控制器I的作用進行說明。如圖I所示，利用連接纜繩13、14將個人電腦PC和指揮懸架式操縱臺TP連接於機器人控制器I。另外，利用連接纜繩62、纜繩72，將機器人RB連接於機器人控制器I。若機器人控制器I的電源開關SW處於開啟狀態，對機器人控制器I接通電源，則開始驅動冷卻風扇F。另外，若從個人電腦PC和指揮懸架式操縱臺TP向機器人控制器I輸入規定的驅動信號，則機器人控制器I基於驅動信號生成位置指令信號，基於該位置指令信號驅動控制機器人RB。這期間，各板、即CPU板20、驅動控制板22、主電源板DB、第一開關電源板50以及第二開關電源板52、各電機驅動器34，因安裝在它們之上的電路元件而持續發熱。另一方面，冷卻風扇F從通氣口 Wl吸引空氣，從通氣口 W2持續排出吸引了的空氣。此時，由於各板的面和通氣方向平行，所以空氣以更快的流速流動。各板的發熱一側的面被暴露於該流速很快的空氣中，各電機驅動器34的上下面也被暴露於該流速很快的空氣中。即，各板以及各電機驅動器34分別受到對應於發熱量的熱交換而被有效地冷卻。其結果是，在機器人控制器I中，通過冷卻風扇F吸引的空氣有效地進行熱交換，冷卻效率提高。接著，以下說明本實施方式的優點。CPU板20、驅動控制板22以及主電源板DB，分別被安裝在基底部3、背板7以及頂板6的內側面，形成通氣路。另外，發熱量大的電機驅動器34被配置在通氣路的內部。在側板4、5設置通氣口 Wl、W2，在通氣路配置冷卻風扇F，使空氣通過通氣路。因此，各板的面與通氣方向平行，能夠降低通氣路的流路阻力。而且，由於利用各板的一個側面形成通氣路，所以通氣路的尺寸不會沒有必要地變大，能夠形成為對應於各板的尺寸的大小。其結果是不用設置大型的冷卻風扇或另外的冷卻管道，就能夠有效地冷卻機箱2的內部，能夠實現機器人控制器I的小型化。此外，能夠使發熱量大的電機驅動器34的整體暴露於通過的空氣中。因此，可以對每個部件實施對應於發熱量的冷卻，能夠進一步提高機器人控制器I的冷卻效率。第一開關電源板50被配置在主電源板DB和驅動控制板22之間，並與它們連接。另外，第二開關電源板52被配置在主電源板DB和CPU板20之間，並與它們連接。該配置縮短了各板之間的纜繩長度。因此，能夠進一步縮小機器人控制器I的尺寸。開閉面板8構成為通過鉸鏈H能夠開閉的結構，並且在背板7安裝有驅動控制板22。各電機驅動器34能夠在前後方向上插拔。因此，只通過打開開閉面板8，就能夠容易地更換各電機驅動器34。因此，可以提高機 器人控制器I的維護性。在開閉面板8形成階梯面Sc，在該階梯面Sc安裝連接器60、70。由此，能夠沿著前表面8a配置纜繩62、72。S卩，能夠抑制纜繩62、纜繩72 (連接器64、74)向前方的突出。其結果是能夠實現機器人控制系統的省空間化。只通過打開開閉面板8，就能夠確認連接器60、70和連接器64、74的連接狀態。能夠容易地安裝或拆卸 連接器64、74。在基底部3的前表面3a連接有連接纜繩13、14，在前蓋25連接電源纜繩42。因此，能夠從機器人控制器I的前面進行全部的纜繩13、14、42、62、72的裝卸作業、和各電機驅動器34的裝卸作業。因此，能夠進ー步提高機器人控制器I的維護性。此外，上述實施方式可以變更為如下述這樣的方式。 只要將CPU板20、驅動控制板22、主電源板DB配置成形成有通氣路，這些板20、22、DB也可以安裝於基底部3、背板7以及頂板6的任ー個上。例如，CPU板20可安裝在頂板6的內側面，主電源板DB可安裝在基底部3。·第一開關電源板50以及第二開關電源板52除了可安裝在背板7以及右側板5以外，還可以安裝在機箱2的任一個側板上。例如，第一開關電源板50可以安裝於主電源板DB所在的頂板6。第二開關電源板52可以安裝於主電源板DB所在的頂板6或主控制板20所在的底板3。·各電機驅動器34隻要配置在通氣路的內部，其排列方向並沒有限定。 可以不形成階梯面8c。·機箱2的前側板以外的側板可以開閉，或者任何側板都不開閉。·可以用ー根共用的纜繩構成電カ用連接纜繩62以及信號用連接纜繩72。 除了個人電腦PC和指揮懸架式操縱臺TP之外，機器人控制器I可以連接於緊急停止開關或程控邏輯控制器等任意的裝置。·機器人RB並不限於四軸控制的水平多關節型エ業用機器人，例如可以是單軸 三軸控制的エ業用機器人或五軸以上的エ業用機器人(例如，六軸控制的垂直多關節型エ業用機器人)。此時，機器人控制器I內置與在機器人RB上搭載的電機90對應的電機驅動器34。
權利要求
1.一種機器人控制裝置，具備 通氣路，其是在兩側具有通氣口的筒形狀； 風扇，其配置在所述通氣口的一方； 電機驅動器，其對設置在機器人上的電機進行驅動； 連接器，其配置在所述通氣路內，與所述電機驅動器連接；以及導軌，其保持所述電機驅動器，以能夠使所述電機驅動器相對於所述連接器拆裝的方式對所述電機驅動器進行引導， 在所述電機驅動器上設有多個沿著所述風扇的通氣方向延伸的散熱片。
2.根據權利要求I所述的機器人控制裝置，其中， 由四片側板作為側壁而形成所述通氣路，由此所述通氣路具有四角截面且直線狀延伸。
3.根據權利要求I或2所述的機器人控制裝置，其中， 所述電機驅動器設置多個，多個電機驅動器平行配置。
4.根據權利要求I或2所述的機器人控制裝置，其中， 所述機器人控制裝置還包括機箱，該機箱的一部分是活動的，可將能夠使所述電機驅動器出入所述通氣路內的開口開閉。
5.—種機器人系統,其中，具備 權利要求I 4中任一項所述的機器人控制裝置；由該機器人控制裝置控制的機器人。
全文摘要
對具有傳動裝置的機器人進行控制的機器人控制裝置具備機箱、傳動裝置驅動器、驅動控制板、主控制板、主電源控制板、通氣路、冷卻風扇、和保持部件。傳動裝置驅動器收容於機箱內，驅動傳動裝置。驅動控制板收容於機箱內，控制傳動裝置驅動器。主控制板收容於機箱內，控制驅動控制板。主電源板收容於機箱內，對驅動控制板以及主控制板供給電力。通氣路至少由驅動控制板、主控制板、主電源板形成，具有朝向機箱的外側開放的端部。冷卻風扇配置在通氣路的端部，使空體通過通氣路。保持部件配置在通氣路內，保持傳動裝置驅動器。
文檔編號B25J13/00GK102626927SQ20121011494
公開日2012年8月8日 申請日期2006年11月28日 優先權日2005年11月29日
發明者寺中僚祐 申請人:精工愛普生株式會社