ロボットコントローラー
【課題】パワーデバイスの冷却に用いられるヒートシンクの種別が増えることを抑えつつ、ロボットコントローラーの小型化を図ることの可能なロボットコントローラーを提供する。
【解決手段】複数の交流モーターを有したロボットの動きを複数の交流モーターの各々の駆動によって制御するロボットコントローラーであって、直流電圧を多相交流電圧に変換して交流モーターに出力する複数のパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆと、パワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆが実装される複数のモータードライバー基板４０とを備え、複数のモータードライバー基板４０の各々は、１つのヒートシンク４４と、１つのヒートシンク４４に取り付けられた２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆとを備える。
【解決手段】複数の交流モーターを有したロボットの動きを複数の交流モーターの各々の駆動によって制御するロボットコントローラーであって、直流電圧を多相交流電圧に変換して交流モーターに出力する複数のパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆと、パワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆが実装される複数のモータードライバー基板４０とを備え、複数のモータードライバー基板４０の各々は、１つのヒートシンク４４と、１つのヒートシンク４４に取り付けられた２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットの動きを制御するロボットコントローラーに関するものであって、特にロボットが有する交流モーターに多相交流電圧を出力するモータードライバー基板を備えるロボットコントローラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特許文献１に記載のように、ロボットコントローラーの筐体内には、多相交流電圧を生成して該多相交流電圧を交流モーターに出力するモータードライバー基板が、交流モーターごとに搭載されている。こうしたモータードライバー基板に実装されるＩＰＭなどのパワーデバイスでは、通常、環流用ダイオードの逆回復時における電力損失やスイッチング素子におけるスイッチング損失が熱量として放出される。そこで、上述のようなモータードライバー基板には、パワーデバイスを冷却するためのヒートシンクがパワーデバイスと共に実装されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１７５８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ロボットコントローラーが必要とするパワーデバイスの個数は、ロボットに搭載される交流モーターの個数と等しく、パワーデバイスを冷却するヒートシンクの個数もまた、交流モーターの個数と等しいものとなっている。一方、複数のパワーデバイスの各々における発熱量は、該パワーデバイスが出力する多相交流電圧の大きさ、例えば駆動対象となる交流モーターの容量によって互いに異なる。図６は、ロボットコントローラーの制御対象であるロボットの構造を例示する斜視図であって、パワーデバイスにおける発熱量と該パワーデバイスによって動かされる関節の位置との関係を説明するための図である。
【０００５】
図６に示されるように、制御対象となるロボットＲが４軸の水平多関節ロボットＲである場合、基台５１に対して第１アーム５２を回転する第１モーターＭ１には、通常、ロボットＲに搭載される４つの交流モーターのうち最も大きな容量が必要とされる。そして、回転対象がロボットＲの手先に近くなるほど、交流モーターの容量は小さくなる。すなわち、第１アーム５２に対して第２アーム５３を回転する第２モーターＭ２、第２アーム５３に対して昇降シャフト５４を昇降する第３モーターＭ３、エンドエフェクター５５を駆動する第４モーターＭ４では、この順に大きな容量が必要とされる。それゆえに、４つのパワーデバイスのうち、第１モーターＭ１を駆動するパワーデバイスＤ１の発熱量が最も大きく、第２モーターＭ２を駆動するパワーデバイスＤ２、第３モーターＭ３を駆動するパワーデバイスＤ３、第４モーターＭ４を駆動するパワーデバイスＤ４では、この順に発熱量が大きくなる。
【０００６】
この際、パワーデバイスを冷却するためのヒートシンク６１には、該パワーデバイスの発熱量に応じた冷却容量が必要であるが、その発熱量に応じた大きさ以上の冷却容量は、かえってモータードライバー基板６２の大型化を招くこととなる。しかしながら、パワーデバイスごとに互いに異なるヒートシンク６１が取り付けられるとなれば、ロボットコントローラーの製造工程では、工程数の増加や誤った組み付けの増加が余儀なくされてしまう。また、パワーデバイスにおける発熱量とは、ロボットの型式によっても大きく異なるため、パワーデバイスごとに互いに異なるヒートシンク６１が実装されるとなれば、互いに異なる型式のロボットを共通のモータードライバー基板で駆動することが困難にもなる。
【０００７】
それゆえに、上述したロボットコントローラーでは、結局のところ、駆動対象が互いに異なるパワーデバイスＤ１〜Ｄ４の各々に冷却容量の等しいヒートシンク６１が実装されている。そして、モータードライバー基板の小型化、ひいてはロボットコントローラーの小型化を図ることが依然として解決できないものとなっている。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、パワーデバイスの冷却に用いられるヒートシンクの種別が増えることを抑えつつ、ロボットコントローラーの小型化を図ることの可能なロボットコントローラーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、直流電圧を多相交流電圧に変換する複数のパワーデバイスを備え、前記複数のパワーデバイスの各々が該パワーデバイスに対応する交流モーターに多相交流電圧を出力して該交流モーターを駆動するロボットコントローラーであって、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の前記パワーデバイスに１つのヒートシンクが取り付けられていることを要旨とする。
【００１０】
この発明によれば、Ｎ個のパワーデバイスが１つのヒートシンクによって冷却される。これにより、Ｎ個のパワーデバイスの発熱量が互いに異なる場合であっても、１つのヒートシンクの冷却容量が、発熱量の大きいパワーデバイスと発熱量の小さいパワーデバイスとに分配される。このような構成であれば、１つのパワーデバイスに取り付けられるヒートシンクの冷却容量が、該パワーデバイスの発熱量に応じた冷却容量を超えることになるとはいえ、該パワーデバイスの冷却用として機能しない余剰の冷却容量は、他のパワーデバイスの冷却用として機能することとなる。
【００１１】
それゆえに、Ｎ個のパワーデバイスを冷却するうえで、ヒートシンクにおける余剰の冷却容量を少なくしてヒートシンクのサイズを小型化すること、ひいてはロボットコントローラーの小型化を図ることが可能となる。そのうえ、発熱量が互いに異なるＮ個のパワーデバイスを一つの種類のヒートシンクで冷却することが可能であるから、ロボットコントローラー内、及びロボットコントローラー間において、ヒートシンクの種別が増えることを抑えることが可能となる。
【００１２】
この発明では、前記Ｎ個のパワーデバイスが実装されたモータードライバー基板を備え、前記モータードライバー基板が、前記直流電圧の入力される１つの電源入力コネクターと、前記Ｎ個のパワーデバイスの各々と前記電源入力コネクターとを接続する前記パワーデバイスごとのＮ本の電源配線とを備え、前記Ｎ本の電源配線の各々の長さが、互いに異なることを要旨とする。
【００１３】
パワーデバイスに対して直流電圧を供給する電源配線の発熱量は、該パワーデバイスが出力する多相交流電圧の大きさによって互いに異なる。例えば、他の交流モーターよりも容量が大きい交流モーター用の電源配線では、該電源配線に流れる電流量が大きくなる分、該電源配線の発熱量が他の電源配線よりも大きくなりやすい。反対に、他の交流モーターよりも容量が小さい交流モーター用の電源配線では、該電源配線に流れる電流量が小さくなる分、該電源配線の発熱量が他の電源配線よりも小さくなりやすい。
【００１４】
他方、こうした電源配線における発熱量は、上記交流モーターの容量の他、電源配線の長さによっても互いに異なる。例えば、他の電源配線よりも長い電源配線では、該電源配線の配線抵抗が大きくなる分、該電源配線の発熱量が他の電源配線よりも大きくなりやすい。反対に、他の電源配線よりも短い電源配線では、該電源配線の配線抵抗が小さくなる分、該電源配線の発熱量が小さくなりやすい。
【００１５】
この発明によれば、Ｎ本の電源配線の長さが互いに異なるため、パワーデバイスの駆動対象と電源配線の長さとの組み合わせを変えることが可能である。そして、他の交流モーターよりも容量が大きい交流モーターと、他の電源配線よりも短い電源配線とを組み合わせることが可能である。このような構成によれば、他の交流モーターよりも容量が大きい交流モーター用の電源配線では、該電源配線に流れる電流量が大きいため、該電源配線の発熱量が他の電源配線よりも大きくなる傾向ではあるが、こうした発熱量の増大は、該電源配線が他の電源配線よりも短いことによって抑えられる。
【００１６】
なお、この際、他の交流モーターよりも容量が小さい交流モーター用の電源配線では、該電源配線の長さが大きいため、該電源配線の発熱量が他の電源配線よりも大きくなる傾向ではあるが、こうした発熱量の増大は、該電源配線に流れる電流量が小さいことによって抑えられる。それゆえに、モータードライバー基板が有するＮ本の電源配線に対して、それらにおける発熱量の均一化を図ること、ひいてはモータードライバー基板の熱的な歪みを抑えることが可能となる。
【００１７】
この発明では、前記Ｎ個のパワーデバイスが、一つの方向である配列方向に配列され、前記配列方向における前記電源入力コネクターの位置が、前記パワーデバイスの列の中央よりも前記配列方向の一側に偏っていることを要旨とする。
【００１８】
この発明によれば、Ｎ個のパワーデバイスが配列方向に配列され、各パワーデバイスに直流電圧を供給する電源入力コネクターが、パワーデバイスの列に対して配列方向の一側に偏っている。このような構成であれば、Ｎ個のパワーデバイスの各々と電源入力コネクターとの距離が互いに異なるため、Ｎ個のパワーデバイスの各々と電源入力コネクターとを接続するＮ本の電源配線の長さを互いに異なるものをすることが容易になる。
【００１９】
この発明では、前記Ｎ個のパワーデバイスが、一つの方向である配列方向に配列され、前記ヒートシンクは、前記パワーデバイスの列の全体を覆い、前記配列方向における前記ヒートシンクの位置が、前記パワーデバイスの列の中央よりも前記配列方向の一側に偏っていることを要旨とする。
【００２０】
この発明によれば、Ｎ個のパワーデバイスが配列方向に配列され、これらＮ個のパワーデバイスを冷却する１つのヒートシンクが、パワーデバイスの列に対して配列方向の一側に偏っている。そのため、配列方向の両端に配置される２つのパワーデバイスの各々では、該パワーデバイスの配列方向の外側で、ヒートシンクの冷却領域が互いに異なることになる。このような構成であれば、配列方向の両端に配置される２つのパワーデバイスにおいて、パワーデバイスの駆動対象と冷却領域の大きさとの組み合わせを変えることが可能である。例えば、配列方向の両端に配置される２つのパワーデバイスのうち冷却領域が大きいパワーデバイスに容量が大きい交流モーターが割り当てられることで、該パワーデバイスを高い冷却能力で冷却することが可能になる。このように、互いに異なる発熱量のパワーデバイスをそれに応じた冷却能力の位置に割り当てること、ひいてはヒートシンクにおける余剰の冷却容量をより少なくすることが可能となる。
【００２１】
この発明では、前記モータードライバー基板が、前記多相交流電圧を出力するための制御信号を前記Ｎ個のパワーデバイスの各々に入力する１つの信号入力コネクターを備え、前記信号入力コネクターと前記Ｎ個のパワーデバイスとが互いに向い合うことを要旨とする。
【００２２】
この発明によれば、Ｎ個のパワーデバイスの全てが、その接続先である信号入力コネクターと互いに向かい合うことになる。このような構成であれば、パワーデバイスと信号入力コネクターとの距離に対し、パワーデバイス間での差異を少なくすることが可能である。そのため、パワーデバイスと信号入力コネクターとを接続する信号配線の長さに対し、パワーデバイス間での差異を少なくすることが容易になる。ひいては、信号配線の長さがパワーデバイス間で大きく異なることにより生じ得る信号伝達時間の差異を抑えることが可能である。
【００２３】
この発明は、外部交流電圧を前記直流電圧に変換して出力する電源回路基板と、前記制御信号を前記モータードライバー基板に出力する制御回路基板とを備え、前記電源回路基板と前記制御回路基板とが、筐体内の底面に互いに並んで配置され、前記モータードライバー基板が、前記電源回路基板と前記制御回路基板とに対して立てられた状態で前記電源回路基板と前記制御回路基板とに架設されていることを要旨とする。
【００２４】
この発明によれば、モータードライバー基板に入力される直流電圧が電源回路基板で生成されるとともに、モータードライバー基板に入力される制御信号が制御回路基板で生成される。多相交流電圧を制御するための制御信号の生成される過程では、モーターの回転位置に基づく高速演算が必要とされるため、こうした制御信号を生成する制御回路基板では、その基板構造が自ずと多層構造になる。一方、交流電圧の出力電圧を直流電圧に変換する電源回路基板では、上述のような高速演算が必要とされないため、こうした電源回路基板に対しては、多層構造が必要とされない。
【００２５】
この点、上述した構成であれば、互いに異なる機能を有した制御回路基板と電源回路基板とが各別に構成されるため、各々の要請に応じた積層構造を各回路基板で採用することが可能になる。制御回路基板と電源回路基板とが一つの回路基板として構成される場合には、これらの互いに異なる要請を一つの回路基板が満たすために、該回路基板の多層化や複雑化が必要となるが、上述した構成によれば、筐体内に配置される回路基板の積層構造を簡素化することが可能となる。
【００２６】
この発明では、前記モータードライバー基板が、前記多相交流電圧を前記交流モーターに出力するための交流電圧出力コネクターを前記パワーデバイスごとに備え、前記交流電圧出力コネクターと該交流電圧出力コネクターに対応する前記パワーデバイスとが互いに向い合うことを要旨とする。
【００２７】
この発明によれば、Ｎ個のパワーデバイスの各々が、該パワーデバイスの接続先である交流電圧出力コネクターと互いに向かい合うことになる。それゆえに、交流電圧出力コネクターとパワーデバイスとが互いに向い合わない構成と比較して、交流電圧出力コネクターとパワーデバイスとの距離に対し、パワーデバイス間の差異を少なくすることが可能である。その結果、交流電圧出力コネクターとパワーデバイスとを接続するＮ本の出力配線の長さに対し、パワーデバイス間での差異が大きくなること、ひいては出力配線における発熱量がパワーデバイス間で大きく異なることを抑えることが可能でもある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態におけるロボットコントローラーの斜視構造を示す斜視図。
【図２】同じくロボットコントローラーの内部構造について電源の供給系を中心に示す斜視図。
【図３】同じくロボットコントローラーの内部構造について制御回路基板と電源回路基板とに対するモータードライバー基板の配置を示す斜視図。
【図４】同じくロボットコントローラーが有するモータードライバー基板の平面構造を示す平面図。
【図５】同じくロボットコントローラーが有するモータードライバー基板の側面構造を示す側面図。
【図６】従来例におけるロボットコントローラーに搭載されたパワーデバイスの発熱量と該パワーデバイスによって動かされる関節の位置との関係を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明のロボットコントローラーを具体化した一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。なお、本実施形態におけるロボットコントローラーの制御対象は、先の図６にて説明されたロボットであって、４つの交流モーターＭ１〜Ｍ４が搭載された水平多関節ロボットである。そのため、以下では、ロボットコントローラーの制御対象に関し、先に説明されたロボットＲと同一の符号を付して、その重複した説明を省略する。
【００３０】
［ロボットコントローラーの外部構造］
まず、ロボットコントローラーの外部構造について図１を参照して説明する。図１に示されるように、水平方向に延びる直方体形状に形成された筐体１の正面パネル１Ｆには、該正面パネル１Ｆにおける右側端部に、外部電源コネクター２が配設されている。外部電源コネクター２は、ロボットコントローラーが設置される設備の外部電源プラグに接続されて、外部電源プラグから供給される２００Ｖの外部交流電圧を筐体１の内部に供給する。正面パネル１Ｆにおいて外部電源コネクター２の上側には、サーキットプロテクター３の操作レバー３ａが配設されている。サーキットプロテクター３の操作レバー３ａは、筐体１の内部にて外部電源コネクター２に接続されて、外部電源プラグが供給する２００Ｖの交流電圧に対し、ロボットコントローラーへの供給と遮断とを強制的に切り替える。
【００３１】
一方、正面パネル１Ｆにおける左側端部には、上下方向に延びる矩形状の多相交流電圧コネクター４が嵌め込まれている。多相交流電圧コネクター４では、４つの交流モーターＭ１〜Ｍ４に接続される複数の接続端子の各々が、上下方向に配列されている。多相交流電圧コネクター４は、上述した４つの交流モーターＭ１〜Ｍ４の各々に接続されて、該４つの交流モーターＭ１〜Ｍ４の各々に多相交流電圧を出力する。
【００３２】
正面パネル１Ｆにおける下側端部のうち、正面パネル１Ｆの左側半分を占める部分には、左右方向に延びる外部通信用の３つのポートが嵌め込まれている。３つのポートを構成する位置検出器用ポート１１、非常停止用ポート１２、ＴＰ用ポート１３の各々は、正面パネル１Ｆの下辺に沿って、正面パネル１Ｆの左側端部からこの順に、且つ各ポートの接続端子が左右方向に並ぶかたちに配設されている。
【００３３】
位置検出器用ポート１１は、４つの交流モーターＭ１〜Ｍ４の各々の回転位置を検出するレゾルバやエンコーダーなどの４つの回転角センサーに接続されて、４つの回転角センサーの各々から該回転角センサーが検出した位置を示す位置検出信号が入力される。非常停止用ポート１２は、ロボットコントローラーの外部に設けられた非常停止回路や安全扉回路など、ロボットコントローラーの設置された環境が非常時であるか否かを検出する装置に接続されて、該装置から非常停止信号が入力される。ＴＰ用ポート１３は、ロボットコントローラーの周辺機器の一つであるティーチングペンダントに接続されて、ロボットＲの教示に用いられるデータがティーチングペンダントから入力される。
【００３４】
正面パネル１Ｆにおける下側端部のうち、ＴＰ用ポート１３の右側には、シリアル通信用の２つのポートである第１ＵＳＢポート１４、及び第２ＵＳＢポート１５と、ＬＡＮポート１６が、右側端部に向けてこの順に嵌め込まれている。
【００３５】
第１ＵＳＢポート１４は、ロボットコントローラーの周辺機器の一つである外部コンピューターにＵＳＢを経由して接続されて、例えば外部コンピューターからの要求に応じ、ロボットコントローラーにおけるＩ／Ｏの状態など、ロボットコントローラーにおける処理の状態を示す信号を出力する。第２ＵＳＢポート１５は、例えばＵＳＢメモリーに接続されて、ロボットコントローラーに格納されたログをＵＳＢメモリーに出力する。ＬＡＮポート１６は、例えばロボットコントローラーが設置される設備のネットワークにイーサネット（登録商標）を経由して接続されて、例えばネットワークに接続された外部コンピューターからの要求に応じ、これもまたロボットコントローラーにおける処理の状態を示す信号を出力する。正面パネル１Ｆにおける下側端部のうち、第２ＵＳＢポート１５とＬＡＮポート１６との間には、トリガースイッチ１５ａが配設されている。トリガースイッチ１５ａは、該トリガースイッチ１５ａが押されるたびに、上記第２ＵＳＢポート１５からのログの出力を許容する。
【００３６】
正面パネル１Ｆの下側端部のうちで右側端部には、各種のデジタル信号の入力及び出力を取り扱うＩ／Ｏポート１７が嵌め込まれている。Ｉ／Ｏポート１７は、正面パネル１Ｆに配設されたコネクターのうち、左右方向の幅及び前後方向の幅が最も大きいコネクターである。Ｉ／Ｏポート１７は、例えばロボットの動きを撮像するカメラやロボットの位置を検出するセンサーなど、ロボットを動かすために必要とされる周辺機器やロボットの動きに合わせて駆動される周辺機器に接続されている。そして、Ｉ／Ｏポート１７は、ロボットそのものの状態やロボット周辺の状態を示す信号を周辺機器から入力されるとともに、ロボットの動きを示す信号を周辺機器に対して出力する。
【００３７】
正面パネル１ＦのうちＴＰ用ポート１３の上側には、シーケンサーポート１８が嵌め込まれ、シーケンサーポート１８の上側には、冷却用ファンＦが交換可能に装着されている。シーケンサーポート１８は、例えばＲＳ−２３２Ｃを経由してシーケンサーに接続されて、ロボットを動かすための制御信号が該シーケンサーから入力される。冷却用ファンＦは、筐体１の外部から筐体１の内部に向けて外気を吹き込むファンであって、該冷却用ファンＦの外側ケースと正面パネル１Ｆとの間には、外気に含まれる埃や塵を捕獲するための外気フィルターＦａが交換可能に挟まれている。
【００３８】
正面パネル１ＦのうちＬＡＮポート１６の上側には、上下方向に延びる矩形孔であるスロット孔が形成され、該スロット孔には、矩形板状をなす拡張パネル１Ｐが嵌め込まれている。また、拡張パネル１Ｐには、２つの拡張Ｉ／Ｏポート１９が左右方向に並んで配設されている。２つの拡張Ｉ／Ｏポート１９の各々は、例えばロボットの作業対象となるワークを撮像するカメラや該ワークの位置を検出するセンサーなど、ロボットを動かすために必要とされる周辺機器やロボットの動きに合わせて駆動される周辺機器に接続されている。そして、拡張Ｉ／Ｏポート１９は、ロボットそのものの状態やロボット周辺の状態を示す信号を周辺機器から入力されるとともに、ロボットの動きを示す信号を周辺機器に対して出力する。
【００３９】
このように、ロボットコントローラーの正面パネル１Ｆには、筐体１の内部が開放されることなく行われる下記作業に対し、該作業に必要とされるインターフェースの全てが配設されている。
・ロボットコントローラーに対する電源の投入、及び該電源の遮断。
・ロボットコントローラーとその制御対象となるロボットＲとの接続、及び切断。
・ロボットコントローラーとそれの周辺機器との接続、及び切断。
・冷却用ファンＦ及び外気フィルターＦａの保守、及び点検。
【００４０】
［ロボットコントローラーの内部構造］
次に、ロボットコントローラーの内部構造について、図２及び図３を参照して説明する。なお、図２では、ロボットコントローラーの内部構造を説明する便宜上、ロボットコントローラーの筐体１のうち、上述した正面パネル１Ｆ、背面パネル、天面パネルが省略され、さらに正面パネル１Ｆに配設された多相交流電圧コネクター４、及び冷却用ファンＦが省略されている。また、各回路基板における機能とその配置とを説明する便宜上、回路基板間を接続するケーブル、回路基板と電子部品とを接続するケーブル、及び電子部品間を接続するケーブルが省略されている。
【００４１】
図２に示されるように、筐体１の右側パネル１Ｒには、サーキットプロテクター３に接続されて、２００Ｖの交流電圧を直流電圧に変換して出力する電源供給系が配置されている。また、筐体１の底面パネル１Ｂには、電源回路基板としての主電源回路基板２０と制御回路基板３０とが各別に配置され、そして筐体１の左側パネル１Ｌには、２枚のモータードライバー基板４０が配置されている。
【００４２】
筐体１の右側パネル１Ｒにおける上側中央には、ノイズフィルターＮＦが固定されている。ノイズフィルターＮＦは、入力ケーブルを介してサーキットプロテクター３に接続され、出力ケーブルを介して主電源回路基板２０に接続されている。そして、２００Ｖの交流電圧がサーキットプロテクター３からノイズフィルターＮＦに入力されると、ノイズフィルターＮＦは、該交流電圧からノイズを除去し、該ノイズの除去された交流電圧を主電源回路基板２０に出力する。
【００４３】
主電源回路基板２０は、底面パネル１Ｂの背面側に固定された矩形板状のプリント回路基板であって、底面パネル１Ｂの背面側の殆どを占める大きさに形成されている。主電源回路基板２０は、底面パネル１Ｂと平行な２層のプリント板が積層されてなるリジッド基板を有し、該リジッド基板の上面には、２００Ｖの交流電圧を駆動電圧である２８０Ｖの直流電圧に変換するための各種の電子部品が実装されている。この主電源回路基板２０は、入力ケーブルを介してノイズフィルターＮＦに接続され、出力ケーブルを介して、第１電源回路基板ＰＳ１、第２電源回路基板ＰＳ２、及び第３電源回路基板ＰＳ３に各別に接続されている。また、主電源回路基板２０は、交流電圧出力コネクターを介してモータードライバー基板４０に接続されている。そして、ノイズフィルターＮＦから主電源回路基板２０に交流電圧が入力されると、主電源回路基板２０は、該交流電圧を第１電源回路基板ＰＳ１、第２電源回路基板ＰＳ２、及び第３電源回路基板ＰＳ３に分配する。さらに、主電源回路基板２０は、ノイズフィルターＮＦから入力された交流電圧を２８０Ｖの直流電圧である駆動電圧に変換し、該駆動電圧をモータードライバー基板４０に出力する。
【００４４】
第１電源回路基板ＰＳ１は、右側パネル１Ｒの背面側上方に固定された矩形板状の回路基板であって、２００Ｖの交流電圧を１５Ｖの直流電圧に変換するための各種の電子部品が実装された実装基板である。この第１電源回路基板ＰＳ１は、入力ケーブルを介して主電源回路基板２０に接続され、出力ケーブルを介して主電源回路基板２０に接続されている。そして、主電源回路基板２０から第１電源回路基板ＰＳ１に交流電圧が分配されると、第１電源回路基板ＰＳ１は、該交流電圧を１５Ｖの直流電圧に変換し、該変換された直流電圧を主電源回路基板２０に出力する。
【００４５】
第２電源回路基板ＰＳ２は、右側パネル１Ｒの背面側下方に固定された矩形板状の回路基板であって、２００Ｖの交流電圧を５Ｖの直流電圧に変換するための各種の電子部品が実装された実装基板である。この第２電源回路基板ＰＳ２は、入力ケーブルを介して主電源回路基板２０に接続され、出力ケーブルを介して制御回路基板３０に接続されている。そして、主電源回路基板２０から第２電源回路基板ＰＳ２に交流電圧が分配されると、第２電源回路基板ＰＳ２は、該交流電圧を５Ｖの直流電圧に変換し、該変換された直流電圧を制御回路基板３０に出力する。
【００４６】
第３電源回路基板ＰＳ３は、底面パネル１Ｂのうち、主電源回路基板２０の右側に固定された矩形板状の回路基板であって、２００Ｖの交流電圧を２４Ｖの直流電圧に変換するための各種の電子部品が実装された実装基板である。この第２電源回路基板ＰＳ２は、入力ケーブルを介して主電源回路基板２０に接続され、出力ケーブルを介して制御回路基板３０に接続されている。そして、主電源回路基板２０から第３電源回路基板ＰＳ３に交流電圧が分配されると、第３電源回路基板ＰＳ３は、該交流電圧を２４Ｖの直流電圧に変換し、該変換された直流電圧を制御回路基板３０に出力する。
【００４７】
制御回路基板３０は、底面パネル１Ｂの正面側に固定された矩形板状のプリント回路基板であって、底面パネル１Ｂの正面側の全体を占める大きさに形成されている。制御回路基板３０は、底面パネル１Ｂと平行な６層のプリント基板が積層されてなるリジッド基板を有し、該リジッド基板の上面には、モータードライバー基板４０の出力電圧を制御するための制御信号を回転角センサーから入力される検出信号に基づいて生成するための各種の電子部品が実装されている。この制御回路基板３０は、正面パネル１Ｆの下側端部に配列された各コネクターに接続され、外部装置や周辺機器からの検出信号や指令が各コネクターを介して入力される。
【００４８】
詳述すると、制御回路基板３０には、上記位置検出器用ポート１１が接続されて、４つの回転角センサーの各々からの検出信号が、位置検出器用ポート１１を介して制御回路基板３０に入力される。また、制御回路基板３０には、非常停止用ポート１２が接続されて、外部装置や周辺機器からの非常停止指令が、非常停止用ポート１２を介して制御回路基板３０に入力される。さらに、制御回路基板３０には、ＴＰ用ポート１３が接続されて、ティーチングペンダントからの教示指令が、ＴＰ用ポート１３を介して制御回路基板３０に入力される。
【００４９】
また、制御回路基板３０には、第１ＵＳＢポート１４が接続されて、外部コンピューターからの指令やデータが、第１ＵＳＢポート１４を介して制御回路基板３０に入力される。また、制御回路基板３０には、第２ＵＳＢポート１５が接続されて、ロボットコントローラーにおける処理の状態を示す信号が、トリガースイッチ１５ａからの入力信号に応じて制御回路基板３０から出力される。さらに、制御回路基板３０には、ＬＡＮポート１６が接続され、ロボットコントローラーにおける処理の状態を示す信号が、ＬＡＮポート１６と該ＬＡＮポート１６に接続されたネットワークとを介して制御回路基板３０から出力される。また、制御回路基板３０には、Ｉ／Ｏポート１７が接続されて、周辺機器からの指令や検出信号が、Ｉ／Ｏポート１７を介して制御回路基板３０に入力される。また、周辺機器への指令や演算結果が、Ｉ／Ｏポート１７を介して制御回路基板３０から出力される。
【００５０】
制御回路基板３０の上面における背面側には、上述した冷却用ファンＦと前後方向で向い合うように、ＣＰＵの搭載されたＣＰＵボード３１が積み重ねられている。ＣＰＵボード３１は、ロボットＲに教示位置を教示するための教示プログラムを解釈して実行し、また、ロボットＲを所定の作業位置へ動かすためのプログラムを解釈して実行する。この際、ＣＰＵボード３１は、まずティーチングペンダントから入力される教示位置や予め設定された作業位置と、各回転角センサーから入力される検出結果とを用い、ロボットＲが教示位置や作業位置へ移動するための軌道を生成し、ロボットＲの移動先を示す位置指令を生成する。続いて、制御回路基板３０は、位置指令が示す位置へロボットＲを動かすための交流モーターの駆動量を算出するとともに、算出された駆動量に応じた各相の電圧指令を生成する。次いで、ＣＰＵボード３１は、生成された電圧指令に応じたパルス信号をＰＷＭなどの変調方式で制御信号として出力する。そして、ＣＰＵボード３１は、回転角センサーから検出結果が入力される度に、こうした軌道の生成と、軌道に応じた駆動量の算出と、駆動量に応じた制御信号の出力とを行う。
【００５１】
制御回路基板３０の上面における正面側には、通信用インターフェース基板３２が積み重ねられている。通信用インターフェース基板３２には、シーケンサーポート１８が接続されて、ロボットを動かすための制御信号が該シーケンサーから入力される。
【００５２】
制御回路基板３０の上面のうち、ＣＰＵボード３１の右側には、前後方向に延びる３つの拡張用コネクター３３が配設されている。３つの拡張用コネクター３３の各々には、ピンの嵌め込まれる複数のピン嵌合孔が、上方に開口するように前後方向に配列されている。そして、上記拡張Ｉ／Ｏポート１９を搭載した拡張回路基板のピンが拡張用コネクターに嵌め込まれると、ロボット周辺の状態を示す信号が、拡張回路基板を介して制御回路基板３０に入力されるとともに、ロボットの動きを示す信号が、拡張回路基板を介して制御回路基板３０から出力される。また、制御回路基板３０の上面のうち、背面側の右側端部には、カード型記憶媒体３４の装着されるメモリーコネクター３５が配設されている。カード型記憶媒体３４には、ロボットＲが有するアームの長さ、ロボットＲが有する駆動軸と交流モーターとを連結する減速機の減速比など、ロボットコントローラーがロボットＲを動かすために必要とされる各種のデータが記憶されている。そして、ＣＰＵボード３１は、カード型記憶媒体３４に格納された各種のデータを読み出し、該データを参照して上述した軌道の生成を実行する。
【００５３】
［回路基板間の接続構造］
次に、モータードライバー基板４０の構造と、該モータードライバー基板４０と主電源回路基板２０及び制御回路基板３０との接続構造とについて図３を参照して説明する。
【００５４】
図３に示されるように、主電源回路基板２０の上面のうち、正面側の左端部には、前後方向に延びる駆動電圧出力コネクター２１が配設されている。駆動電圧出力コネクター２１の上面には、ピンの嵌め込まれる複数のピン嵌合孔が、上方に開口するように前後方向に配列されて、該駆動電圧出力コネクター２１からは、主電源回路基板２０で生成された駆動電圧と第１電源回路基板ＰＳ１で生成された１５Ｖの直流電圧とが出力される。
【００５５】
また、制御回路基板３０の上面のうち、背面側の左端部であって上記駆動電圧出力コネクター２１の正面側には、これもまた前後方向に延びる制御信号出力コネクター３６が配設されている。制御信号出力コネクター３６の上面には、ピンの嵌め込まれる複数のピン嵌合孔が、上方に開口するように前後方向に配列されて、該制御信号出力コネクター３６からは、制御回路基板３０で生成された制御信号が出力される。
【００５６】
２枚のモータードライバー基板４０の各々は、主電源回路基板２０と制御回路基板３０とに対して立てられた状態で、これら主電源回路基板２０と制御回路基板３０とに架設されている。２枚のモータードライバー基板４０は、冷却用ファンＦの吹き込み方向である前後方向に延びる矩形板状に形成されて、左右方向において互いに向かい合い、且つ互いに平行に配置されている。なお、これら２枚のモータードライバー基板４０は、筐体１に対する配置が左右方向で互いに異なり、且つ駆動対象となる交流モーターが互いに異なる一方、それに搭載される電子部品の構成については互いに同じである。そのため、以下では、２枚のモータードライバー基板４０のうち、右側に配置されたモータードライバー基板４０について説明し、左側に配置されたモータードライバー基板４０については、右側に配置されたモータードライバー基板４０と互いに異なる点のみを説明する。
【００５７】
［モータードライバー基板４０］
モータードライバー基板４０は、筐体１の左側パネル１Ｌから右側に延びる３つの支持プレート１Ｓによって３辺が支持される矩形板状のプリント回路基板であって、左側パネル１Ｌの凡そ半分を占める大きさに形成されている。モータードライバー基板４０は、左側パネル１Ｌと平行な４層のプリント板が積層されてなるリジッド基板を有し、主電源回路基板２０から出力される駆動電圧を多相交流電圧に変換するための各種の電子部品が実装されている。
【００５８】
モータードライバー基板４０の底辺には、前後方向に延びる駆動電源入力コネクター４１と、同じく前後方向に延びる制御信号入力コネクター４２とが、前後方向に並んで配設されている。駆動電源入力コネクター４１は、駆動電圧出力コネクター２１のピン嵌合孔に嵌め込まれるピンを有し、該駆動電源入力コネクター４１に嵌め込まれることによって、主電源回路基板２０の出力電圧である駆動電圧と１５Ｖの直流電圧とをモータードライバー基板４０に入力する。制御信号入力コネクター４２は、制御信号出力コネクター３６のピン嵌合孔に嵌め込まれるピンを有し、該制御信号入力コネクター４２に嵌め込まれることによって、制御回路基板３０からの制御信号をモータードライバー基板４０に入力する。なお、駆動電源入力コネクター４１には、主電源回路基板２０から２系統の駆動電圧が入力され、また主電源回路基板２０から２系統の１５Ｖの直流電圧が入力される。また、制御信号入力コネクター４２には、互いに異なる２つの交流モーターを駆動するための２系統の制御信号が入力される。
【００５９】
モータードライバー基板４０の右側面のうち、上下方向の略中央には、駆動電源入力コネクター４１から入力される駆動電圧を多相交流電圧に変換する２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆが、前後方向に並んで配設されている。また、第１パワーデバイス４３Ｂの外表面である右側面、及び第２パワーデバイス４３Ｆの外表面である右側面には、これらの全体が覆われるように、第１パワーデバイス４３Ｂと第２パワーデバイス４３Ｆとを冷却するための１つのヒートシンク４４が固着されている。
【００６０】
モータードライバー基板４０の上辺には、前後方向に延びる２つの交流電圧出力コネクター４５Ｂ，４５Ｆが、前後方向に並んで配設されている。第１交流電圧出力コネクター４５Ｂの上面には、ピンの嵌め込まれる複数のピン嵌合孔が、上方に開口するように前後方向に配列されている。第１交流電圧出力コネクター４５Ｂは、モータードライバー基板４０の内部において第１パワーデバイス４３Ｂの出力端子に接続され、該第１交流電圧出力コネクター４５Ｂからは、上記第１パワーデバイス４３Ｂで生成された多相交流電圧が出力される。一方、第２交流電圧出力コネクター４５Ｆの上面には、ピンの嵌め込まれる複数のピン嵌合孔が、上方に開口するように前後方向に配列されている。第２交流電圧出力コネクター４５Ｆは、モータードライバー基板４０の内部において第２パワーデバイス４３Ｆの出力端子に接続され、該第２交流電圧出力コネクター４５Ｆからは、上記第２パワーデバイス４３Ｆで生成された多相交流電圧が出力される。
【００６１】
そして、各交流電圧出力コネクター４５Ｂ，４５Ｆが、出力ケーブルを介して上記多相交流電圧コネクター４に接続され、各パワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆで生成される多相交流電圧が、該多相交流電圧コネクター４を介して各交流モーターＭ１〜Ｍ４に出力される。
【００６２】
［モータードライバー基板４０の内部配線構造］
図４は、モータードライバー基板４０を左側から見た側面構造を示す側面図であって、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆと各コネクター４１，４２，４５Ｂ，４５Ｆとを接続する配線の構造を示す図である。なお、図４では、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆと各コネクター４１，４２，４５Ｂ，４５Ｆとを接続する配線について、特にその長さを説明する便宜上、配線の本数や配線の形状を簡略化して示す。ちなみに、図４における横方向は、図３における前後方向であり、図４における右側、及び左側は、それぞれ図３における背面側、及び正面側である。
【００６３】
図４に示されるように、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆは、前後方向に並んで配列されている。駆動電源入力コネクター４１は、モータードライバー基板４０の下辺における背面側の端部に配置され、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの列に対して背面側に偏っている。
【００６４】
第１パワーデバイス４３Ｂには、駆動電源入力コネクター４１に入力される２系統の駆動電圧の一方が、第１電源配線４７Ｂを介して入力される。第１電源配線４７Ｂは、モータードライバー基板４０に内蔵されるプリント配線であって、駆動電源入力コネクター４１から天面側に延びる配線部分と、第１パワーデバイス４３Ｂから背面側に延びる配線部分とから構成されている。
【００６５】
また、第１パワーデバイス４３Ｂには、駆動電源入力コネクター４１に入力される２系統の１５Ｖの直流電圧の一方が、第１電源配線４７Ｂに沿う図示されない配線を介して入力される。そして、第１パワーデバイス４３Ｂは、主電源回路基板２０が出力する１５Ｖの直流電圧によって駆動される。この第１パワーデバイス４３Ｂには、第１電源配線４７Ｂから入力される駆動電圧を昇降圧する昇降圧コンバーターがパッケージングされており、主電源回路基板２０から入力される２８０Ｖの駆動電圧が、交流モーターの駆動に適した電圧に昇圧される。
【００６６】
一方、第２パワーデバイス４３Ｆには、駆動電源入力コネクター４１に入力される２系統の駆動電圧の他方が、第２電源配線４７Ｆを介して入力される。第２電源配線４７Ｆは、モータードライバー基板４０に内蔵されるプリント配線であって、駆動電源入力コネクター４１から天面側に延びる配線部分と、第２パワーデバイス４３Ｆから第１パワーデバイス４３Ｂの背面側にまで延びる配線部分とから構成されている。なお、第２パワーデバイス４３Ｆが第１パワーデバイス４３Ｂよりも駆動電源入力コネクター４１から離れる分、第２電源配線４７Ｆの長さは、上記第１電源配線４７Ｂよりも長くなっている。
【００６７】
また、第２パワーデバイス４３Ｆには、駆動電源入力コネクター４１に入力される２系統の１５Ｖの直流電圧の一方が、第２電源配線４７Ｆに沿う図示されない配線を介して入力される。そして、第２パワーデバイス４３Ｆは、主電源回路基板２０が出力する１５Ｖの直流電圧によって駆動される。この第２パワーデバイス４３Ｆには、これもまた第２電源配線４７Ｆから入力される駆動電圧を昇降圧する昇降圧コンバーターがパッケージングされており、主電源回路基板２０から入力される２８０Ｖの駆動電圧が、交流モーターの駆動に適した電圧に昇圧される。
【００６８】
ここで、上記２つの電源配線４７Ｂ，４７Ｆの発熱量は、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆが出力する多相交流電圧の大きさによって互いに異なる。例えば、他の交流モーターよりも容量が大きい上記第１モーターＭ１が、第１パワーデバイス４３Ｂによって駆動され、他の交流モーターよりも容量が小さい上記第４モーターＭ４が、第２パワーデバイス４３Ｆによって駆動されるものとする。このとき、第１電源配線４７Ｂでは、これに流れる電流量が第２電源配線４７Ｆよりも大きくなる分、ここにおける発熱量が第２電源配線４７Ｆよりも大きくなりやすい。反対に、第２電源配線４７Ｆでは、これに流れる電流量が第１電源配線４７Ｂよりも小さくなる分、ここにおける発熱量が第１電源配線４７Ｂよりも小さくなりやすい。
【００６９】
他方、２つの電源配線４７Ｂ，４７Ｆにおける発熱量は、上記交流モーターＭ１，Ｍ４の容量の他、電源配線４７Ｂ，４７Ｆの長さによっても互いに異なる。例えば、第１電源配線４７Ｂよりも長い第２電源配線４７Ｆでは、これの配線抵抗が第１電源配線４７Ｂよりも大きくなる分、ここにおける発熱量が第１電源配線４７Ｂよりも大きくなりやすい。反対に、第２電源配線４７Ｆよりも短い第１電源配線４７Ｂでは、これの配線抵抗が小さくなる分、ここにおける発熱量が第２電源配線４７Ｆよりも小さくなりやすい。
【００７０】
この点、上述した構成によれば、第１電源配線４７Ｂに流れる電流量が第２電源配線４７Ｆよりも大きいため、第１電源配線４７Ｂの発熱量が第２電源配線４７Ｆよりも大きくなる傾向ではあるが、こうした発熱量の増大は、第１電源配線４７Ｂが第２電源配線４７Ｆよりも短いことによって抑えられる。これに対して、第２電源配線４７Ｆが第１電源配線４７Ｂよりも長いため、第１電源配線４７Ｂの発熱量が他の電源配線よりも大きくなる傾向ではあるが、こうした発熱量の増大は、第２電源配線４７Ｆに流れる電流量が小さいことによって抑えられる。それゆえに、モータードライバー基板４０が有する電源配線４７Ｂ，４７Ｆに対して、それらにおける発熱量の均一化を図ること、ひいてはモータードライバー基板４０の熱的な歪みを抑えることが可能となる。
【００７１】
なお、上述した構成では、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆが前後方向に配列され、前後方向における駆動電源入力コネクター４１の位置が、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの中央よりも背面側に偏っている。そのため、駆動電源入力コネクター４１と第１パワーデバイス４３Ｂとの距離が、駆動電源入力コネクター４１と第２パワーデバイス４３Ｆとの距離よりも自ずと小さくなる。そして、このような構成によれば、第１電源配線４７Ｂを第２電源配線４７Ｆよりも短くすることが容易なものとなる。
【００７２】
制御信号入力コネクター４２は、モータードライバー基板４０の下辺における正面側に配置され、第１パワーデバイス４３Ｂ、及び第２パワーデバイス４３Ｆと互いに向い合うように配置されている。
【００７３】
第１パワーデバイス４３Ｂには、制御信号入力コネクター４２に入力される２つの制御信号のうち、第１モーターＭ１に対応する制御信号が、第１信号配線４６Ｂを介して入力される。第１パワーデバイス４３Ｂには、この制御信号によってオン／オフ制御される複数のスイッチング素子からなるインバーター回路がパッケージングされている。そして、第１パワーデバイス４３Ｂでは、制御回路基板３０から入力される制御信号によってスイッチング素子がオン／オフ制御され、これにより、昇降圧コンバーターにて昇圧された電圧が、多相交流電圧として例えば３相交流電圧に変換される。
【００７４】
第２パワーデバイス４３Ｆには、制御信号入力コネクター４２に入力される２つの制御信号のうち、第４モーターＭ４に対応する制御信号が、第２信号配線４６Ｆを介して入力される。第２パワーデバイス４３Ｆには、この制御信号によってオン／オフ制御される複数のスイッチング素子からなるインバーター回路がパッケージングされている。そして、第２パワーデバイス４３Ｆでは、制御回路基板３０から入力される制御信号によってスイッチング素子がオン／オフ制御され、これにより、昇降圧コンバーターにて昇圧された電圧が、多相交流電圧として例えば３相交流電圧に変換される。
【００７５】
上述したように、制御信号入力コネクター４２が、その接続対象である２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆと互いに向い合うため、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの各々と制御信号入力コネクター４２との距離に対し、パワーデバイス間での差異を少なくすることが可能である。そのため、各信号配線４６Ｂ，４６Ｆの長さに対し、パワーデバイス間での差異を少なくすることが容易になる。ひいては、各信号配線４６Ｂ，４６Ｆの長さがパワーデバイス間で大きく異なることにより生じ得る信号伝達時間の差異を抑えることが可能である。
【００７６】
第１交流電圧出力コネクター４５Ｂは、モータードライバー基板４０の上辺における背面側に配設され、その接続先である第１パワーデバイス４３Ｂと互いに向い合うように配置されている。また、第２交流電圧出力コネクター４５Ｆは、モータードライバー基板４０の上辺における正面側に配設され、その接続先である第２パワーデバイス４３Ｆと互いに向い合うように配置されている。
【００７７】
第１交流電圧出力コネクター４５Ｂには、第１パワーデバイス４３Ｂの出力電圧である多相交流電圧が、第１出力配線４８Ｂを介して入力される。第２交流電圧出力コネクター４５Ｆには、第２パワーデバイス４３Ｆの出力電圧である多相交流電圧が、第２出力配線４８Ｆを介して入力される。そして、交流電圧出力コネクター４５Ｂ，４５Ｆが、その接続対象であるパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆと互いに向い合うため、各交流電圧出力コネクター４５Ｂ，４５Ｆとその接続対象との距離に対し、パワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆ間の差異を少なくすることが可能である。その結果、各出力配線４８Ｂ，４８Ｆの長さに対し、パワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆ間での差異が大きくなること、ひいては各出力配線４８Ｂ，４８Ｆにおける発熱量がパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆ間で大きく異なることを抑えることが可能でもある。
【００７８】
モータードライバー基板４０には、前後方向に延びる直方体形状の１つのヒートシンク４４が、モータードライバー基板４０の前後方向の略全幅にわたり配設されている。ヒートシンク４４は、モータードライバー基板４０の主面と向い合う冷却面を有し、該冷却面に２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆが取り付けられている。このヒートシンク４４は、前後方向に配列された２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの全体が該ヒートシンク４４で覆われるように配置されている。また、前後方向におけるヒートシンク４４の位置は、パワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの中央よりも背面側に偏っている。
【００７９】
このような構成によれば、発熱量が互いに異なる２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆが１つのヒートシンク４４によって冷却される。これにより、１つのヒートシンク４４の冷却容量が、発熱量の大きい第１パワーデバイス４３Ｂと発熱量の小さい第２パワーデバイス４３Ｆとに分配される。その結果、第１パワーデバイス４３Ｂに取り付けられるヒートシンク４４の冷却容量が、該第１パワーデバイス４３Ｂの発熱量に応じた冷却容量を超えることになるとはいえ、第１パワーデバイス４３Ｂの冷却用として機能しない余剰の冷却容量は、第２パワーデバイス４３Ｆの冷却用として機能することとなる。
【００８０】
それゆえに、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆを冷却するうえで、ヒートシンク４４における余剰の冷却容量を少なくしてヒートシンク４４のサイズを小型化すること、ひいてはロボットコントローラーの小型化を図ることが可能となる。そのうえ、発熱量が互いに異なる２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆを一つの種類のヒートシンク４４で冷却することが可能であるから、ロボットコントローラー内、及びロボットコントローラー間において、ヒートシンク４４の種別が増えることを抑えることが可能となる。
【００８１】
また、パワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの列に対して背面側にヒートシンク４４が偏っている。そのため、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの各々では、第１パワーデバイス４３Ｂの背面側におけるヒートシンク４４の冷却領域と、第２パワーデバイス４３Ｆの正面側におけるヒートシンク４４の冷却領域とが、互いに異なることになる。そして、出力電圧が大きい第１パワーデバイス４３Ｂに対して、より大きい冷却領域が割り当てられている。これにより、互いに異なる発熱量のパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆをそれに応じた冷却能力の位置に割り当てること、ひいてはヒートシンク４４における余剰の冷却容量をより少なくすることが可能となる。
【００８２】
なお、図５に示されるように、ヒートシンク４４の冷却面４４ｓには、冷却突部４４ａが、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの各々の被冷却面４３ｓに向けて突設されている。冷却突部４４ａには、被冷却面４３ｓよりも小さい面積からなる突面が形成され、該突面を介し、冷却突部４４ａと被冷却面４３ｓとが接合されている。そして、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの全体がヒートシンク４４の冷却面４４ｓで覆われるとはいえ、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの各々の外周には、冷却突部４４ａの突出量Ｈの大きさに相当する空間が形成されることになる。これにより、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆから放出される熱が２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの外周に籠もることを抑えることが可能である。
【００８３】
次に、上述した構成からなるロボットコントローラーの作用について以下に説明する。
外部電源プラグから２００Ｖの交流電圧が、サーキットプロテクター３を介して、ノイズフィルターＮＦに入力されると、ノイズフィルターＮＦによってノイズの除去された交流電圧が、ノイズフィルターＮＦから主電源回路基板２０に出力される。次いで、主電源回路基板２０に入力された交流電圧は、第１電源回路基板ＰＳ１、第２電源回路基板ＰＳ２、及び第３電源回路基板ＰＳ３に分配され、第１電源回路基板ＰＳ１、第２電源回路基板ＰＳ２、及び第３電源回路基板ＰＳ３では、互いに異なる直流電圧に変換される。また、主電源回路基板２０では、ノイズフィルターＮＦからの交流電圧が、駆動電圧である２８０Ｖの直流電圧に変換される。そして、第１電源回路基板ＰＳ１で生成される１５Ｖの直流電圧と、主電源回路基板２０で生成される駆動電圧とが、駆動電圧出力コネクター２１及び駆動電源入力コネクター４１を介し、主電源回路基板２０から２つのモータードライバー基板４０の各々に入力される。
【００８４】
一方、ロボットＲを作業位置に動かすべく、周辺機器からの検出信号がＩ／Ｏポート１７を介して制御回路基板３０に入力されると、制御回路基板３０では、位置検出器用ポート１１を介して各回転角センサーの検出信号が取得される。次いで、制御回路基板３０では、作業位置を示す位置指令と各回転角センサーの検出結果とに基づいて、ロボットＲが作業位置へ移動するための軌道が生成され、該軌道に沿ってロボットＲを動かすための交流モーターの駆動量が算出される。そして、制御回路基板３０では、算出された駆動量に応じた各相の電圧指令が生成され、該電圧指令に応じた制御信号が、制御信号出力コネクター３６及び制御信号入力コネクター４２を介し、制御回路基板３０から２つのモータードライバー基板４０の各々に入力される。
【００８５】
続いて、モータードライバー基板４０では、主電源回路基板２０から入力される駆動電圧が、交流モーターの駆動に適した電圧に昇圧され、制御回路基板３０から入力される制御信号のオン／オフ制御により、該昇圧された電圧が多相交流電圧に変換される。そして、ロボットコントローラーでは、モータードライバー基板４０に入力される制御信号の周波数を制御回路基板３０が制御することによって、交流モーターの駆動量に応じた電流が該交流モーターの各相に供給される。
【００８６】
この際、交流モーターＭ１を駆動するための第１パワーデバイス４３Ｂでは、その出力電圧が第２パワーデバイス４３Ｆよりも大きいため、第１電源配線４７Ｂに流れる電流量が第２電源配線４７Ｆよりも大きくなる。ただし、第１電源配線４７Ｂの発熱量と第２電源配線４７Ｆの発熱量との差異は、上述したように、第１電源配線４７Ｂが第２電源配線４７Ｆよりも短いことによって抑えられる。また、第１信号配線４６Ｂの長さと第２信号配線４６Ｆの長さとが互いに近いため、第１信号配線４６Ｂにおける信号伝達時間と第２信号配線４６Ｆにおける信号伝達時間の差異を２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆ間で抑えることが可能でもある。また、第１出力配線４８Ｂの長さと第２出力配線４８Ｆの長さとが互いに近いため、これら出力配線４８Ｂ，４８Ｆでの発熱量がパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆ間で大きく異なることを抑えることが可能でもある。
【００８７】
そして、発熱量が互いに異なる２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆが１つのヒートシンク４４によって冷却されため、第１パワーデバイス４３Ｂの冷却用として機能しない余剰の冷却容量が、第２パワーデバイス４３Ｆの冷却用として機能する。しかも、出力電圧が大きい第１パワーデバイス４３Ｂに対し、より大きい冷却領域が割り当てられているため、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆを冷却するうえで、ヒートシンク４４における余剰の冷却容量を少なくすることが可能となる。
【００８８】
なお、多相交流電圧を制御するための制御信号の生成される過程では、交流モーターの回転位置に基づく高速演算が必要とされるため、こうした制御信号を生成する制御回路基板３０では、その基板構造として自ずと多層構造が必要とされる。一方、交流電圧の出力電圧を駆動電圧に変換する主電源回路基板２０では、上述のような高速演算が必要とされないため、こうした主電源回路基板２０に対しては、多層構造が必要とされない。この点、上述した構成であれば、互いに異なる機能を有した主電源回路基板２０と制御回路基板３０とが各別に構成されるため、各々の要請に応じた積層構造を各回路基板で採用することが可能になる。なお、主電源回路基板２０と制御回路基板３０とが一つの回路基板として構成される場合には、これらの互いに異なる要請を一つの回路基板が満たすために、該回路基板の多層化や複雑化が必要となるが、上述した構成によれば、筐体１内に配置される回路基板の積層構造を簡素化することが可能となる。
【００８９】
そのうえ、主電源回路基板２０と制御回路基板３０とが筐体１の底面パネル１Ｂに並んで配置され、且つこれらの出力を用いるモータードライバー基板４０が、主電源回路基板２０と制御回路基板３０とに対して立てられた状態で、主電源回路基板２０と制御回路基板３０とに架設される。それゆえに、モータードライバー基板４０の接続先となる２つの回路基板に対し、これらが互いに離れることを抑えることが可能となる結果、モータードライバー基板４０における配線の引き回しを簡素化すること、ひいては、モータードライバー基板４０の内部構造を簡素化することが可能となる。
【００９０】
ちなみに、主電源回路基板２０及び制御回路基板３０とモータードライバー基板４０とが互いに平行となるように、主電源回路基板２０及び制御回路基板３０に対してモータードライバー基板４０が架設されると、主電源回路基板２０と制御回路基板３０とがモータードライバー基板４０によって覆われることとなる。これに対して、上述した構成であれば、モータードライバー基板４０によって覆われる主電源回路基板２０の領域や制御回路基板３０の領域を最小限に抑えることが可能であるため、各々の回路基板に対するメンテナンス性を確保することが可能にもなる。
【００９１】
以上説明したように、本実施形態のロボットコントローラーによれば、以下に列記する効果を得ることができる。
（１）発熱量が互いに異なる２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆが１つのヒートシンク４４によって冷却される。これにより、ヒートシンク４４における余剰の冷却容量を少なくしてヒートシンク４４のサイズを小型化すること、ひいてはロボットコントローラーの小型化を図ることが可能となる。そのうえ、発熱量が互いに異なる２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆを一つの種類のヒートシンク４４で冷却することが可能であるから、ロボットコントローラー内、及びロボットコントローラー間において、ヒートシンクの種別が増えることを抑えることが可能となる。
【００９２】
（２）第１電源配線４７Ｂに流れる電流量が第２電源配線４７Ｆよりも大きくなるが、第１電源配線４７Ｂの発熱量と第２電源配線４７Ｆの発熱量との差異は、第１電源配線４７Ｂが第２電源配線４７Ｆよりも短いことによって抑えられる。
【００９３】
（３）駆動電源入力コネクター４１が、パワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの列に対して背面側に偏っているため、第１電源配線４７Ｂを第２電源配線４７Ｆよりも短くすることが容易なものとなる。
【００９４】
（４）ヒートシンク４４が、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの列に対して背面側に偏っているため、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの各々では、該パワーデバイス４３Ｆ，４３Ｂの配列方向の外側にて、ヒートシンク４４の冷却領域が互いに異なることになる。そして、出力電圧の大きい第１パワーデバイス４３Ｂに対し、相対的に大きい冷却領域が割り当てられることから、ヒートシンク４４における余剰の冷却容量を、より少なくすることが可能となる。
【００９５】
（５）２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの各々が、その接続先である制御信号入力コネクター４２と互いに向かい合うため、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆと制御信号入力コネクター４２との距離に対し、パワーデバイス間での差異を少なくすることが可能である。そのため、信号配線４６Ｂ，４６Ｆの長さに対し、パワーデバイス間での差異を少なくすることが容易になる。ひいては、信号配線４６Ｂ，４６Ｆの長さがパワーデバイス間で大きく異なることにより生じ得る信号伝達時間の差異を抑えることが可能である。
【００９６】
（６）互いに異なる機能を有した制御回路基板３０と主電源回路基板２０とが各別に構成されるため、各々の要請に応じた積層構造を各回路基板で採用することが可能になる。制御回路基板３０と主電源回路基板２０とが一つの回路基板として構成される場合には、これらの互いに異なる要請を一つの回路基板が満たすために、該回路基板の多層化や複雑化が必要となるが、上述した構成によれば、筐体１内に配置される回路基板の積層構造を簡素化することが可能となる。
【００９７】
（７）２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの各々が、該パワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの接続先である交流電圧出力コネクター４５Ｂ，４５Ｆと互いに向かい合う。それゆえに、交流電圧出力コネクター４５Ｂ，４５Ｆとパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆとが互いに向い合わない構成と比較して、交流電圧出力コネクター４５Ｂ，４５Ｆとパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆとの距離に対し、パワーデバイス間の差異を少なくすることが可能である。その結果、２本の出力配線４８Ｂ，４８Ｆの長さに対し、パワーデバイス間での差異が大きくなること、ひいては出力配線４８Ｂ，４８Ｆにおける発熱量がパワーデバイス間で大きく異なることを抑えることが可能でもある。
【００９８】
なお、上記実施の形態は、以下のような態様によって実施することも可能である。
・第１パワーデバイス４３Ｂとその接続先である第１交流電圧出力コネクター４５Ｂとが上下方向で互いに向い合わない構成であってもよい。また、第２パワーデバイス４３Ｆとその接続先である第２交流電圧出力コネクター４５Ｆとが上下方向で互いに向い合わない構成であってもよい。このような構成であっても、上記（１）〜（６）に準じた効果を得ることは可能である。要は、各パワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆで生成された多相交流電圧が各交流電圧出力コネクター４５Ｂ，４５Ｆを介して出力される構成であればよい。
【００９９】
・主電源回路基板２０と制御回路基板３０とが、１枚の基板で構成されてもよい。このような構成であっても、上記（１）〜（５）に準じた効果を得ることは可能である。
・筐体１の底面パネル１Ｂにおける正面側に、主電源回路基板２０が配置され、且つ筐体１の底面パネル１Ｂにおける背面側に、制御回路基板３０が配置される構成であってもよい。
【０１００】
・第１パワーデバイス４３Ｂとその接続先である制御信号入力コネクター４２とが上下方向で互いに向い合わない構成であってもよい。また、第２パワーデバイス４３Ｆとその接続先である制御信号入力コネクター４２とが上下方向で互いに向い合わない構成であってもよい。このような構成であっても、上記（１）〜（４）に準じた効果を得ることは可能である。要は、制御回路基板３０で生成される制御信号が、制御信号入力コネクター４２を介して、各パワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆに入力される構成であればよい。
【０１０１】
・配列方向におけるヒートシンク４４の中心と、同じく配列方向における２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの中心とが同じであってもよい。このような構成であっても、上記（１）〜（３）に準じた効果を得ることは可能である。要は、１つのヒートシンク４４に２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆが取り付けられる構成であればよい。
【０１０２】
・２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの各々が、その接続先である駆動電源入力コネクター４１と互いに向かい合う構成であってもよい。このような構成であっても、上記（１）及び（２）に準じた効果を得ることが可能である。また、このような構成は、２本の電源配線４７Ｂ，４７Ｆの双方の長さを短くする点において優れている。また、２本の電源配線４７Ｂ，４７Ｆの長さは、互いに同じであってもよい。このような構成であっても、上記（１）に準じた効果を得ることが可能である。
【０１０３】
・１つのヒートシンク４４に取り付けられるパワーデバイスの数量は、３以上であってもよい。このような構成であってもよく、要は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のパワーデバイスに１つのヒートシンクが取り付けられる構成であればよい。
【０１０４】
・モータードライバー基板４０の数量は、１枚、あるいは３枚以上であってもよい。また、モータードライバー基板４０の位置は、右側パネル１Ｒの内側面であってもよく、あるいは、左側パネル１Ｌと右側パネル１Ｒとの中間であってもよい。例えば、制御対象であるロボットが６つの交流モーターを有する場合には、３枚のモータードライバー基板４０が、左側パネル１Ｌ側に配置される構成であってもよく、あるいは右側パネル１Ｒに配置される構成であってもよい。あるいは、２枚のモータードライバー基板４０が、左側パネル１Ｌ側に配置され、残りの１枚のモータードライバー基板４０が右側パネル１Ｒ側に配置される構成であってもよく、さらには３枚のモータードライバー基板４０が左側パネル１Ｌと右側パネル１Ｒとの中間に配置されてもよい。
【０１０５】
・主電源回路基板２０とモータードライバー基板４０とが、接続ケーブルを介して接続される構成であってもよく、また制御回路基板３０とモータードライバー基板４０とが、接続ケーブルを介して接続される構成であってもよい。
【０１０６】
・ロボットコントローラーは、上述した回路基板や電子部品とは異なる他の部材を筐体１の内部に収容することも可能である。例えば、ロボットＲが減速するときにロボットコントローラーに戻ってくる電圧である回生エネルギーを熱に変換して消費するための回生抵抗が筐体の内部に収容される構成であってもよい。また、例えば、上述した回生エネルギーが上昇したときに、所定の電圧値で回生エネルギーを回生抵抗に供給するコンパレーター機能を有したコンパレーター基板が筐体の内部に収容される構成であってもよい。
【符号の説明】
【０１０７】
Ｆ…冷却用ファン、Ｍ１〜Ｍ４…交流モーター、Ｒ…ロボット、Ｆａ…外気フィルター、ＮＦ…ノイズフィルター、ＰＳ１…第１電源回路基板、ＰＳ２…第２電源回路基板、ＰＳ３…第３電源回路基板、１…筐体、１Ｂ…底面パネル、１Ｆ…正面パネル、１Ｌ…左側パネル、１Ｐ…拡張パネル、１Ｒ…右側パネル、１Ｓ…支持プレート、２…外部電源コネクター、３…サーキットプロテクター、３ａ…操作レバー、４…多相交流電圧コネクター、１１…位置検出器用ポート、１２…停止用ポート、１３…ＴＰ用ポート、１４…第１ＵＳＢポート、１５…第２ＵＳＢポート、１５ａ…トリガースイッチ、１６…ＬＡＮポート、１７…Ｉ／Ｏポート、１８…シーケンサーポート、１９…拡張Ｉ／Ｏポート、２０…駆動電圧生成基板、２１…第１交流電圧出力コネクター、３０…制御回路基板、３１…ＣＰＵボード、３２…通信用インターフェース基板、３３…拡張用コネクター、３４…カード型記憶媒体、３５…メモリーコネクター、３６…第２交流電圧出力コネクター、４０…モータードライバー基板、４１…第１信号入力コネクター、４２…第２信号入力コネクター、４３…パワーデバイス、４３Ｂ…第１パワーデバイス、４３Ｆ…第２パワーデバイス、４４…ヒートシンク、４５Ｂ…第１交流電圧出力コネクター、４５Ｆ…第２交流電圧出力コネクター、５１…筐体、５２…第１アーム、５３…第２アーム、５４…昇降シャフト、５５…エンドエフェクター、６１…ヒートシンク、６２…モータードライバー基板、Ｄ１〜Ｄ４…パワーデバイス。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットの動きを制御するロボットコントローラーに関するものであって、特にロボットが有する交流モーターに多相交流電圧を出力するモータードライバー基板を備えるロボットコントローラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特許文献１に記載のように、ロボットコントローラーの筐体内には、多相交流電圧を生成して該多相交流電圧を交流モーターに出力するモータードライバー基板が、交流モーターごとに搭載されている。こうしたモータードライバー基板に実装されるＩＰＭなどのパワーデバイスでは、通常、環流用ダイオードの逆回復時における電力損失やスイッチング素子におけるスイッチング損失が熱量として放出される。そこで、上述のようなモータードライバー基板には、パワーデバイスを冷却するためのヒートシンクがパワーデバイスと共に実装されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１７５８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ロボットコントローラーが必要とするパワーデバイスの個数は、ロボットに搭載される交流モーターの個数と等しく、パワーデバイスを冷却するヒートシンクの個数もまた、交流モーターの個数と等しいものとなっている。一方、複数のパワーデバイスの各々における発熱量は、該パワーデバイスが出力する多相交流電圧の大きさ、例えば駆動対象となる交流モーターの容量によって互いに異なる。図６は、ロボットコントローラーの制御対象であるロボットの構造を例示する斜視図であって、パワーデバイスにおける発熱量と該パワーデバイスによって動かされる関節の位置との関係を説明するための図である。
【０００５】
図６に示されるように、制御対象となるロボットＲが４軸の水平多関節ロボットＲである場合、基台５１に対して第１アーム５２を回転する第１モーターＭ１には、通常、ロボットＲに搭載される４つの交流モーターのうち最も大きな容量が必要とされる。そして、回転対象がロボットＲの手先に近くなるほど、交流モーターの容量は小さくなる。すなわち、第１アーム５２に対して第２アーム５３を回転する第２モーターＭ２、第２アーム５３に対して昇降シャフト５４を昇降する第３モーターＭ３、エンドエフェクター５５を駆動する第４モーターＭ４では、この順に大きな容量が必要とされる。それゆえに、４つのパワーデバイスのうち、第１モーターＭ１を駆動するパワーデバイスＤ１の発熱量が最も大きく、第２モーターＭ２を駆動するパワーデバイスＤ２、第３モーターＭ３を駆動するパワーデバイスＤ３、第４モーターＭ４を駆動するパワーデバイスＤ４では、この順に発熱量が大きくなる。
【０００６】
この際、パワーデバイスを冷却するためのヒートシンク６１には、該パワーデバイスの発熱量に応じた冷却容量が必要であるが、その発熱量に応じた大きさ以上の冷却容量は、かえってモータードライバー基板６２の大型化を招くこととなる。しかしながら、パワーデバイスごとに互いに異なるヒートシンク６１が取り付けられるとなれば、ロボットコントローラーの製造工程では、工程数の増加や誤った組み付けの増加が余儀なくされてしまう。また、パワーデバイスにおける発熱量とは、ロボットの型式によっても大きく異なるため、パワーデバイスごとに互いに異なるヒートシンク６１が実装されるとなれば、互いに異なる型式のロボットを共通のモータードライバー基板で駆動することが困難にもなる。
【０００７】
それゆえに、上述したロボットコントローラーでは、結局のところ、駆動対象が互いに異なるパワーデバイスＤ１〜Ｄ４の各々に冷却容量の等しいヒートシンク６１が実装されている。そして、モータードライバー基板の小型化、ひいてはロボットコントローラーの小型化を図ることが依然として解決できないものとなっている。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、パワーデバイスの冷却に用いられるヒートシンクの種別が増えることを抑えつつ、ロボットコントローラーの小型化を図ることの可能なロボットコントローラーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、直流電圧を多相交流電圧に変換する複数のパワーデバイスを備え、前記複数のパワーデバイスの各々が該パワーデバイスに対応する交流モーターに多相交流電圧を出力して該交流モーターを駆動するロボットコントローラーであって、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の前記パワーデバイスに１つのヒートシンクが取り付けられていることを要旨とする。
【００１０】
この発明によれば、Ｎ個のパワーデバイスが１つのヒートシンクによって冷却される。これにより、Ｎ個のパワーデバイスの発熱量が互いに異なる場合であっても、１つのヒートシンクの冷却容量が、発熱量の大きいパワーデバイスと発熱量の小さいパワーデバイスとに分配される。このような構成であれば、１つのパワーデバイスに取り付けられるヒートシンクの冷却容量が、該パワーデバイスの発熱量に応じた冷却容量を超えることになるとはいえ、該パワーデバイスの冷却用として機能しない余剰の冷却容量は、他のパワーデバイスの冷却用として機能することとなる。
【００１１】
それゆえに、Ｎ個のパワーデバイスを冷却するうえで、ヒートシンクにおける余剰の冷却容量を少なくしてヒートシンクのサイズを小型化すること、ひいてはロボットコントローラーの小型化を図ることが可能となる。そのうえ、発熱量が互いに異なるＮ個のパワーデバイスを一つの種類のヒートシンクで冷却することが可能であるから、ロボットコントローラー内、及びロボットコントローラー間において、ヒートシンクの種別が増えることを抑えることが可能となる。
【００１２】
この発明では、前記Ｎ個のパワーデバイスが実装されたモータードライバー基板を備え、前記モータードライバー基板が、前記直流電圧の入力される１つの電源入力コネクターと、前記Ｎ個のパワーデバイスの各々と前記電源入力コネクターとを接続する前記パワーデバイスごとのＮ本の電源配線とを備え、前記Ｎ本の電源配線の各々の長さが、互いに異なることを要旨とする。
【００１３】
パワーデバイスに対して直流電圧を供給する電源配線の発熱量は、該パワーデバイスが出力する多相交流電圧の大きさによって互いに異なる。例えば、他の交流モーターよりも容量が大きい交流モーター用の電源配線では、該電源配線に流れる電流量が大きくなる分、該電源配線の発熱量が他の電源配線よりも大きくなりやすい。反対に、他の交流モーターよりも容量が小さい交流モーター用の電源配線では、該電源配線に流れる電流量が小さくなる分、該電源配線の発熱量が他の電源配線よりも小さくなりやすい。
【００１４】
他方、こうした電源配線における発熱量は、上記交流モーターの容量の他、電源配線の長さによっても互いに異なる。例えば、他の電源配線よりも長い電源配線では、該電源配線の配線抵抗が大きくなる分、該電源配線の発熱量が他の電源配線よりも大きくなりやすい。反対に、他の電源配線よりも短い電源配線では、該電源配線の配線抵抗が小さくなる分、該電源配線の発熱量が小さくなりやすい。
【００１５】
この発明によれば、Ｎ本の電源配線の長さが互いに異なるため、パワーデバイスの駆動対象と電源配線の長さとの組み合わせを変えることが可能である。そして、他の交流モーターよりも容量が大きい交流モーターと、他の電源配線よりも短い電源配線とを組み合わせることが可能である。このような構成によれば、他の交流モーターよりも容量が大きい交流モーター用の電源配線では、該電源配線に流れる電流量が大きいため、該電源配線の発熱量が他の電源配線よりも大きくなる傾向ではあるが、こうした発熱量の増大は、該電源配線が他の電源配線よりも短いことによって抑えられる。
【００１６】
なお、この際、他の交流モーターよりも容量が小さい交流モーター用の電源配線では、該電源配線の長さが大きいため、該電源配線の発熱量が他の電源配線よりも大きくなる傾向ではあるが、こうした発熱量の増大は、該電源配線に流れる電流量が小さいことによって抑えられる。それゆえに、モータードライバー基板が有するＮ本の電源配線に対して、それらにおける発熱量の均一化を図ること、ひいてはモータードライバー基板の熱的な歪みを抑えることが可能となる。
【００１７】
この発明では、前記Ｎ個のパワーデバイスが、一つの方向である配列方向に配列され、前記配列方向における前記電源入力コネクターの位置が、前記パワーデバイスの列の中央よりも前記配列方向の一側に偏っていることを要旨とする。
【００１８】
この発明によれば、Ｎ個のパワーデバイスが配列方向に配列され、各パワーデバイスに直流電圧を供給する電源入力コネクターが、パワーデバイスの列に対して配列方向の一側に偏っている。このような構成であれば、Ｎ個のパワーデバイスの各々と電源入力コネクターとの距離が互いに異なるため、Ｎ個のパワーデバイスの各々と電源入力コネクターとを接続するＮ本の電源配線の長さを互いに異なるものをすることが容易になる。
【００１９】
この発明では、前記Ｎ個のパワーデバイスが、一つの方向である配列方向に配列され、前記ヒートシンクは、前記パワーデバイスの列の全体を覆い、前記配列方向における前記ヒートシンクの位置が、前記パワーデバイスの列の中央よりも前記配列方向の一側に偏っていることを要旨とする。
【００２０】
この発明によれば、Ｎ個のパワーデバイスが配列方向に配列され、これらＮ個のパワーデバイスを冷却する１つのヒートシンクが、パワーデバイスの列に対して配列方向の一側に偏っている。そのため、配列方向の両端に配置される２つのパワーデバイスの各々では、該パワーデバイスの配列方向の外側で、ヒートシンクの冷却領域が互いに異なることになる。このような構成であれば、配列方向の両端に配置される２つのパワーデバイスにおいて、パワーデバイスの駆動対象と冷却領域の大きさとの組み合わせを変えることが可能である。例えば、配列方向の両端に配置される２つのパワーデバイスのうち冷却領域が大きいパワーデバイスに容量が大きい交流モーターが割り当てられることで、該パワーデバイスを高い冷却能力で冷却することが可能になる。このように、互いに異なる発熱量のパワーデバイスをそれに応じた冷却能力の位置に割り当てること、ひいてはヒートシンクにおける余剰の冷却容量をより少なくすることが可能となる。
【００２１】
この発明では、前記モータードライバー基板が、前記多相交流電圧を出力するための制御信号を前記Ｎ個のパワーデバイスの各々に入力する１つの信号入力コネクターを備え、前記信号入力コネクターと前記Ｎ個のパワーデバイスとが互いに向い合うことを要旨とする。
【００２２】
この発明によれば、Ｎ個のパワーデバイスの全てが、その接続先である信号入力コネクターと互いに向かい合うことになる。このような構成であれば、パワーデバイスと信号入力コネクターとの距離に対し、パワーデバイス間での差異を少なくすることが可能である。そのため、パワーデバイスと信号入力コネクターとを接続する信号配線の長さに対し、パワーデバイス間での差異を少なくすることが容易になる。ひいては、信号配線の長さがパワーデバイス間で大きく異なることにより生じ得る信号伝達時間の差異を抑えることが可能である。
【００２３】
この発明は、外部交流電圧を前記直流電圧に変換して出力する電源回路基板と、前記制御信号を前記モータードライバー基板に出力する制御回路基板とを備え、前記電源回路基板と前記制御回路基板とが、筐体内の底面に互いに並んで配置され、前記モータードライバー基板が、前記電源回路基板と前記制御回路基板とに対して立てられた状態で前記電源回路基板と前記制御回路基板とに架設されていることを要旨とする。
【００２４】
この発明によれば、モータードライバー基板に入力される直流電圧が電源回路基板で生成されるとともに、モータードライバー基板に入力される制御信号が制御回路基板で生成される。多相交流電圧を制御するための制御信号の生成される過程では、モーターの回転位置に基づく高速演算が必要とされるため、こうした制御信号を生成する制御回路基板では、その基板構造が自ずと多層構造になる。一方、交流電圧の出力電圧を直流電圧に変換する電源回路基板では、上述のような高速演算が必要とされないため、こうした電源回路基板に対しては、多層構造が必要とされない。
【００２５】
この点、上述した構成であれば、互いに異なる機能を有した制御回路基板と電源回路基板とが各別に構成されるため、各々の要請に応じた積層構造を各回路基板で採用することが可能になる。制御回路基板と電源回路基板とが一つの回路基板として構成される場合には、これらの互いに異なる要請を一つの回路基板が満たすために、該回路基板の多層化や複雑化が必要となるが、上述した構成によれば、筐体内に配置される回路基板の積層構造を簡素化することが可能となる。
【００２６】
この発明では、前記モータードライバー基板が、前記多相交流電圧を前記交流モーターに出力するための交流電圧出力コネクターを前記パワーデバイスごとに備え、前記交流電圧出力コネクターと該交流電圧出力コネクターに対応する前記パワーデバイスとが互いに向い合うことを要旨とする。
【００２７】
この発明によれば、Ｎ個のパワーデバイスの各々が、該パワーデバイスの接続先である交流電圧出力コネクターと互いに向かい合うことになる。それゆえに、交流電圧出力コネクターとパワーデバイスとが互いに向い合わない構成と比較して、交流電圧出力コネクターとパワーデバイスとの距離に対し、パワーデバイス間の差異を少なくすることが可能である。その結果、交流電圧出力コネクターとパワーデバイスとを接続するＮ本の出力配線の長さに対し、パワーデバイス間での差異が大きくなること、ひいては出力配線における発熱量がパワーデバイス間で大きく異なることを抑えることが可能でもある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態におけるロボットコントローラーの斜視構造を示す斜視図。
【図２】同じくロボットコントローラーの内部構造について電源の供給系を中心に示す斜視図。
【図３】同じくロボットコントローラーの内部構造について制御回路基板と電源回路基板とに対するモータードライバー基板の配置を示す斜視図。
【図４】同じくロボットコントローラーが有するモータードライバー基板の平面構造を示す平面図。
【図５】同じくロボットコントローラーが有するモータードライバー基板の側面構造を示す側面図。
【図６】従来例におけるロボットコントローラーに搭載されたパワーデバイスの発熱量と該パワーデバイスによって動かされる関節の位置との関係を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明のロボットコントローラーを具体化した一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。なお、本実施形態におけるロボットコントローラーの制御対象は、先の図６にて説明されたロボットであって、４つの交流モーターＭ１〜Ｍ４が搭載された水平多関節ロボットである。そのため、以下では、ロボットコントローラーの制御対象に関し、先に説明されたロボットＲと同一の符号を付して、その重複した説明を省略する。
【００３０】
［ロボットコントローラーの外部構造］
まず、ロボットコントローラーの外部構造について図１を参照して説明する。図１に示されるように、水平方向に延びる直方体形状に形成された筐体１の正面パネル１Ｆには、該正面パネル１Ｆにおける右側端部に、外部電源コネクター２が配設されている。外部電源コネクター２は、ロボットコントローラーが設置される設備の外部電源プラグに接続されて、外部電源プラグから供給される２００Ｖの外部交流電圧を筐体１の内部に供給する。正面パネル１Ｆにおいて外部電源コネクター２の上側には、サーキットプロテクター３の操作レバー３ａが配設されている。サーキットプロテクター３の操作レバー３ａは、筐体１の内部にて外部電源コネクター２に接続されて、外部電源プラグが供給する２００Ｖの交流電圧に対し、ロボットコントローラーへの供給と遮断とを強制的に切り替える。
【００３１】
一方、正面パネル１Ｆにおける左側端部には、上下方向に延びる矩形状の多相交流電圧コネクター４が嵌め込まれている。多相交流電圧コネクター４では、４つの交流モーターＭ１〜Ｍ４に接続される複数の接続端子の各々が、上下方向に配列されている。多相交流電圧コネクター４は、上述した４つの交流モーターＭ１〜Ｍ４の各々に接続されて、該４つの交流モーターＭ１〜Ｍ４の各々に多相交流電圧を出力する。
【００３２】
正面パネル１Ｆにおける下側端部のうち、正面パネル１Ｆの左側半分を占める部分には、左右方向に延びる外部通信用の３つのポートが嵌め込まれている。３つのポートを構成する位置検出器用ポート１１、非常停止用ポート１２、ＴＰ用ポート１３の各々は、正面パネル１Ｆの下辺に沿って、正面パネル１Ｆの左側端部からこの順に、且つ各ポートの接続端子が左右方向に並ぶかたちに配設されている。
【００３３】
位置検出器用ポート１１は、４つの交流モーターＭ１〜Ｍ４の各々の回転位置を検出するレゾルバやエンコーダーなどの４つの回転角センサーに接続されて、４つの回転角センサーの各々から該回転角センサーが検出した位置を示す位置検出信号が入力される。非常停止用ポート１２は、ロボットコントローラーの外部に設けられた非常停止回路や安全扉回路など、ロボットコントローラーの設置された環境が非常時であるか否かを検出する装置に接続されて、該装置から非常停止信号が入力される。ＴＰ用ポート１３は、ロボットコントローラーの周辺機器の一つであるティーチングペンダントに接続されて、ロボットＲの教示に用いられるデータがティーチングペンダントから入力される。
【００３４】
正面パネル１Ｆにおける下側端部のうち、ＴＰ用ポート１３の右側には、シリアル通信用の２つのポートである第１ＵＳＢポート１４、及び第２ＵＳＢポート１５と、ＬＡＮポート１６が、右側端部に向けてこの順に嵌め込まれている。
【００３５】
第１ＵＳＢポート１４は、ロボットコントローラーの周辺機器の一つである外部コンピューターにＵＳＢを経由して接続されて、例えば外部コンピューターからの要求に応じ、ロボットコントローラーにおけるＩ／Ｏの状態など、ロボットコントローラーにおける処理の状態を示す信号を出力する。第２ＵＳＢポート１５は、例えばＵＳＢメモリーに接続されて、ロボットコントローラーに格納されたログをＵＳＢメモリーに出力する。ＬＡＮポート１６は、例えばロボットコントローラーが設置される設備のネットワークにイーサネット（登録商標）を経由して接続されて、例えばネットワークに接続された外部コンピューターからの要求に応じ、これもまたロボットコントローラーにおける処理の状態を示す信号を出力する。正面パネル１Ｆにおける下側端部のうち、第２ＵＳＢポート１５とＬＡＮポート１６との間には、トリガースイッチ１５ａが配設されている。トリガースイッチ１５ａは、該トリガースイッチ１５ａが押されるたびに、上記第２ＵＳＢポート１５からのログの出力を許容する。
【００３６】
正面パネル１Ｆの下側端部のうちで右側端部には、各種のデジタル信号の入力及び出力を取り扱うＩ／Ｏポート１７が嵌め込まれている。Ｉ／Ｏポート１７は、正面パネル１Ｆに配設されたコネクターのうち、左右方向の幅及び前後方向の幅が最も大きいコネクターである。Ｉ／Ｏポート１７は、例えばロボットの動きを撮像するカメラやロボットの位置を検出するセンサーなど、ロボットを動かすために必要とされる周辺機器やロボットの動きに合わせて駆動される周辺機器に接続されている。そして、Ｉ／Ｏポート１７は、ロボットそのものの状態やロボット周辺の状態を示す信号を周辺機器から入力されるとともに、ロボットの動きを示す信号を周辺機器に対して出力する。
【００３７】
正面パネル１ＦのうちＴＰ用ポート１３の上側には、シーケンサーポート１８が嵌め込まれ、シーケンサーポート１８の上側には、冷却用ファンＦが交換可能に装着されている。シーケンサーポート１８は、例えばＲＳ−２３２Ｃを経由してシーケンサーに接続されて、ロボットを動かすための制御信号が該シーケンサーから入力される。冷却用ファンＦは、筐体１の外部から筐体１の内部に向けて外気を吹き込むファンであって、該冷却用ファンＦの外側ケースと正面パネル１Ｆとの間には、外気に含まれる埃や塵を捕獲するための外気フィルターＦａが交換可能に挟まれている。
【００３８】
正面パネル１ＦのうちＬＡＮポート１６の上側には、上下方向に延びる矩形孔であるスロット孔が形成され、該スロット孔には、矩形板状をなす拡張パネル１Ｐが嵌め込まれている。また、拡張パネル１Ｐには、２つの拡張Ｉ／Ｏポート１９が左右方向に並んで配設されている。２つの拡張Ｉ／Ｏポート１９の各々は、例えばロボットの作業対象となるワークを撮像するカメラや該ワークの位置を検出するセンサーなど、ロボットを動かすために必要とされる周辺機器やロボットの動きに合わせて駆動される周辺機器に接続されている。そして、拡張Ｉ／Ｏポート１９は、ロボットそのものの状態やロボット周辺の状態を示す信号を周辺機器から入力されるとともに、ロボットの動きを示す信号を周辺機器に対して出力する。
【００３９】
このように、ロボットコントローラーの正面パネル１Ｆには、筐体１の内部が開放されることなく行われる下記作業に対し、該作業に必要とされるインターフェースの全てが配設されている。
・ロボットコントローラーに対する電源の投入、及び該電源の遮断。
・ロボットコントローラーとその制御対象となるロボットＲとの接続、及び切断。
・ロボットコントローラーとそれの周辺機器との接続、及び切断。
・冷却用ファンＦ及び外気フィルターＦａの保守、及び点検。
【００４０】
［ロボットコントローラーの内部構造］
次に、ロボットコントローラーの内部構造について、図２及び図３を参照して説明する。なお、図２では、ロボットコントローラーの内部構造を説明する便宜上、ロボットコントローラーの筐体１のうち、上述した正面パネル１Ｆ、背面パネル、天面パネルが省略され、さらに正面パネル１Ｆに配設された多相交流電圧コネクター４、及び冷却用ファンＦが省略されている。また、各回路基板における機能とその配置とを説明する便宜上、回路基板間を接続するケーブル、回路基板と電子部品とを接続するケーブル、及び電子部品間を接続するケーブルが省略されている。
【００４１】
図２に示されるように、筐体１の右側パネル１Ｒには、サーキットプロテクター３に接続されて、２００Ｖの交流電圧を直流電圧に変換して出力する電源供給系が配置されている。また、筐体１の底面パネル１Ｂには、電源回路基板としての主電源回路基板２０と制御回路基板３０とが各別に配置され、そして筐体１の左側パネル１Ｌには、２枚のモータードライバー基板４０が配置されている。
【００４２】
筐体１の右側パネル１Ｒにおける上側中央には、ノイズフィルターＮＦが固定されている。ノイズフィルターＮＦは、入力ケーブルを介してサーキットプロテクター３に接続され、出力ケーブルを介して主電源回路基板２０に接続されている。そして、２００Ｖの交流電圧がサーキットプロテクター３からノイズフィルターＮＦに入力されると、ノイズフィルターＮＦは、該交流電圧からノイズを除去し、該ノイズの除去された交流電圧を主電源回路基板２０に出力する。
【００４３】
主電源回路基板２０は、底面パネル１Ｂの背面側に固定された矩形板状のプリント回路基板であって、底面パネル１Ｂの背面側の殆どを占める大きさに形成されている。主電源回路基板２０は、底面パネル１Ｂと平行な２層のプリント板が積層されてなるリジッド基板を有し、該リジッド基板の上面には、２００Ｖの交流電圧を駆動電圧である２８０Ｖの直流電圧に変換するための各種の電子部品が実装されている。この主電源回路基板２０は、入力ケーブルを介してノイズフィルターＮＦに接続され、出力ケーブルを介して、第１電源回路基板ＰＳ１、第２電源回路基板ＰＳ２、及び第３電源回路基板ＰＳ３に各別に接続されている。また、主電源回路基板２０は、交流電圧出力コネクターを介してモータードライバー基板４０に接続されている。そして、ノイズフィルターＮＦから主電源回路基板２０に交流電圧が入力されると、主電源回路基板２０は、該交流電圧を第１電源回路基板ＰＳ１、第２電源回路基板ＰＳ２、及び第３電源回路基板ＰＳ３に分配する。さらに、主電源回路基板２０は、ノイズフィルターＮＦから入力された交流電圧を２８０Ｖの直流電圧である駆動電圧に変換し、該駆動電圧をモータードライバー基板４０に出力する。
【００４４】
第１電源回路基板ＰＳ１は、右側パネル１Ｒの背面側上方に固定された矩形板状の回路基板であって、２００Ｖの交流電圧を１５Ｖの直流電圧に変換するための各種の電子部品が実装された実装基板である。この第１電源回路基板ＰＳ１は、入力ケーブルを介して主電源回路基板２０に接続され、出力ケーブルを介して主電源回路基板２０に接続されている。そして、主電源回路基板２０から第１電源回路基板ＰＳ１に交流電圧が分配されると、第１電源回路基板ＰＳ１は、該交流電圧を１５Ｖの直流電圧に変換し、該変換された直流電圧を主電源回路基板２０に出力する。
【００４５】
第２電源回路基板ＰＳ２は、右側パネル１Ｒの背面側下方に固定された矩形板状の回路基板であって、２００Ｖの交流電圧を５Ｖの直流電圧に変換するための各種の電子部品が実装された実装基板である。この第２電源回路基板ＰＳ２は、入力ケーブルを介して主電源回路基板２０に接続され、出力ケーブルを介して制御回路基板３０に接続されている。そして、主電源回路基板２０から第２電源回路基板ＰＳ２に交流電圧が分配されると、第２電源回路基板ＰＳ２は、該交流電圧を５Ｖの直流電圧に変換し、該変換された直流電圧を制御回路基板３０に出力する。
【００４６】
第３電源回路基板ＰＳ３は、底面パネル１Ｂのうち、主電源回路基板２０の右側に固定された矩形板状の回路基板であって、２００Ｖの交流電圧を２４Ｖの直流電圧に変換するための各種の電子部品が実装された実装基板である。この第２電源回路基板ＰＳ２は、入力ケーブルを介して主電源回路基板２０に接続され、出力ケーブルを介して制御回路基板３０に接続されている。そして、主電源回路基板２０から第３電源回路基板ＰＳ３に交流電圧が分配されると、第３電源回路基板ＰＳ３は、該交流電圧を２４Ｖの直流電圧に変換し、該変換された直流電圧を制御回路基板３０に出力する。
【００４７】
制御回路基板３０は、底面パネル１Ｂの正面側に固定された矩形板状のプリント回路基板であって、底面パネル１Ｂの正面側の全体を占める大きさに形成されている。制御回路基板３０は、底面パネル１Ｂと平行な６層のプリント基板が積層されてなるリジッド基板を有し、該リジッド基板の上面には、モータードライバー基板４０の出力電圧を制御するための制御信号を回転角センサーから入力される検出信号に基づいて生成するための各種の電子部品が実装されている。この制御回路基板３０は、正面パネル１Ｆの下側端部に配列された各コネクターに接続され、外部装置や周辺機器からの検出信号や指令が各コネクターを介して入力される。
【００４８】
詳述すると、制御回路基板３０には、上記位置検出器用ポート１１が接続されて、４つの回転角センサーの各々からの検出信号が、位置検出器用ポート１１を介して制御回路基板３０に入力される。また、制御回路基板３０には、非常停止用ポート１２が接続されて、外部装置や周辺機器からの非常停止指令が、非常停止用ポート１２を介して制御回路基板３０に入力される。さらに、制御回路基板３０には、ＴＰ用ポート１３が接続されて、ティーチングペンダントからの教示指令が、ＴＰ用ポート１３を介して制御回路基板３０に入力される。
【００４９】
また、制御回路基板３０には、第１ＵＳＢポート１４が接続されて、外部コンピューターからの指令やデータが、第１ＵＳＢポート１４を介して制御回路基板３０に入力される。また、制御回路基板３０には、第２ＵＳＢポート１５が接続されて、ロボットコントローラーにおける処理の状態を示す信号が、トリガースイッチ１５ａからの入力信号に応じて制御回路基板３０から出力される。さらに、制御回路基板３０には、ＬＡＮポート１６が接続され、ロボットコントローラーにおける処理の状態を示す信号が、ＬＡＮポート１６と該ＬＡＮポート１６に接続されたネットワークとを介して制御回路基板３０から出力される。また、制御回路基板３０には、Ｉ／Ｏポート１７が接続されて、周辺機器からの指令や検出信号が、Ｉ／Ｏポート１７を介して制御回路基板３０に入力される。また、周辺機器への指令や演算結果が、Ｉ／Ｏポート１７を介して制御回路基板３０から出力される。
【００５０】
制御回路基板３０の上面における背面側には、上述した冷却用ファンＦと前後方向で向い合うように、ＣＰＵの搭載されたＣＰＵボード３１が積み重ねられている。ＣＰＵボード３１は、ロボットＲに教示位置を教示するための教示プログラムを解釈して実行し、また、ロボットＲを所定の作業位置へ動かすためのプログラムを解釈して実行する。この際、ＣＰＵボード３１は、まずティーチングペンダントから入力される教示位置や予め設定された作業位置と、各回転角センサーから入力される検出結果とを用い、ロボットＲが教示位置や作業位置へ移動するための軌道を生成し、ロボットＲの移動先を示す位置指令を生成する。続いて、制御回路基板３０は、位置指令が示す位置へロボットＲを動かすための交流モーターの駆動量を算出するとともに、算出された駆動量に応じた各相の電圧指令を生成する。次いで、ＣＰＵボード３１は、生成された電圧指令に応じたパルス信号をＰＷＭなどの変調方式で制御信号として出力する。そして、ＣＰＵボード３１は、回転角センサーから検出結果が入力される度に、こうした軌道の生成と、軌道に応じた駆動量の算出と、駆動量に応じた制御信号の出力とを行う。
【００５１】
制御回路基板３０の上面における正面側には、通信用インターフェース基板３２が積み重ねられている。通信用インターフェース基板３２には、シーケンサーポート１８が接続されて、ロボットを動かすための制御信号が該シーケンサーから入力される。
【００５２】
制御回路基板３０の上面のうち、ＣＰＵボード３１の右側には、前後方向に延びる３つの拡張用コネクター３３が配設されている。３つの拡張用コネクター３３の各々には、ピンの嵌め込まれる複数のピン嵌合孔が、上方に開口するように前後方向に配列されている。そして、上記拡張Ｉ／Ｏポート１９を搭載した拡張回路基板のピンが拡張用コネクターに嵌め込まれると、ロボット周辺の状態を示す信号が、拡張回路基板を介して制御回路基板３０に入力されるとともに、ロボットの動きを示す信号が、拡張回路基板を介して制御回路基板３０から出力される。また、制御回路基板３０の上面のうち、背面側の右側端部には、カード型記憶媒体３４の装着されるメモリーコネクター３５が配設されている。カード型記憶媒体３４には、ロボットＲが有するアームの長さ、ロボットＲが有する駆動軸と交流モーターとを連結する減速機の減速比など、ロボットコントローラーがロボットＲを動かすために必要とされる各種のデータが記憶されている。そして、ＣＰＵボード３１は、カード型記憶媒体３４に格納された各種のデータを読み出し、該データを参照して上述した軌道の生成を実行する。
【００５３】
［回路基板間の接続構造］
次に、モータードライバー基板４０の構造と、該モータードライバー基板４０と主電源回路基板２０及び制御回路基板３０との接続構造とについて図３を参照して説明する。
【００５４】
図３に示されるように、主電源回路基板２０の上面のうち、正面側の左端部には、前後方向に延びる駆動電圧出力コネクター２１が配設されている。駆動電圧出力コネクター２１の上面には、ピンの嵌め込まれる複数のピン嵌合孔が、上方に開口するように前後方向に配列されて、該駆動電圧出力コネクター２１からは、主電源回路基板２０で生成された駆動電圧と第１電源回路基板ＰＳ１で生成された１５Ｖの直流電圧とが出力される。
【００５５】
また、制御回路基板３０の上面のうち、背面側の左端部であって上記駆動電圧出力コネクター２１の正面側には、これもまた前後方向に延びる制御信号出力コネクター３６が配設されている。制御信号出力コネクター３６の上面には、ピンの嵌め込まれる複数のピン嵌合孔が、上方に開口するように前後方向に配列されて、該制御信号出力コネクター３６からは、制御回路基板３０で生成された制御信号が出力される。
【００５６】
２枚のモータードライバー基板４０の各々は、主電源回路基板２０と制御回路基板３０とに対して立てられた状態で、これら主電源回路基板２０と制御回路基板３０とに架設されている。２枚のモータードライバー基板４０は、冷却用ファンＦの吹き込み方向である前後方向に延びる矩形板状に形成されて、左右方向において互いに向かい合い、且つ互いに平行に配置されている。なお、これら２枚のモータードライバー基板４０は、筐体１に対する配置が左右方向で互いに異なり、且つ駆動対象となる交流モーターが互いに異なる一方、それに搭載される電子部品の構成については互いに同じである。そのため、以下では、２枚のモータードライバー基板４０のうち、右側に配置されたモータードライバー基板４０について説明し、左側に配置されたモータードライバー基板４０については、右側に配置されたモータードライバー基板４０と互いに異なる点のみを説明する。
【００５７】
［モータードライバー基板４０］
モータードライバー基板４０は、筐体１の左側パネル１Ｌから右側に延びる３つの支持プレート１Ｓによって３辺が支持される矩形板状のプリント回路基板であって、左側パネル１Ｌの凡そ半分を占める大きさに形成されている。モータードライバー基板４０は、左側パネル１Ｌと平行な４層のプリント板が積層されてなるリジッド基板を有し、主電源回路基板２０から出力される駆動電圧を多相交流電圧に変換するための各種の電子部品が実装されている。
【００５８】
モータードライバー基板４０の底辺には、前後方向に延びる駆動電源入力コネクター４１と、同じく前後方向に延びる制御信号入力コネクター４２とが、前後方向に並んで配設されている。駆動電源入力コネクター４１は、駆動電圧出力コネクター２１のピン嵌合孔に嵌め込まれるピンを有し、該駆動電源入力コネクター４１に嵌め込まれることによって、主電源回路基板２０の出力電圧である駆動電圧と１５Ｖの直流電圧とをモータードライバー基板４０に入力する。制御信号入力コネクター４２は、制御信号出力コネクター３６のピン嵌合孔に嵌め込まれるピンを有し、該制御信号入力コネクター４２に嵌め込まれることによって、制御回路基板３０からの制御信号をモータードライバー基板４０に入力する。なお、駆動電源入力コネクター４１には、主電源回路基板２０から２系統の駆動電圧が入力され、また主電源回路基板２０から２系統の１５Ｖの直流電圧が入力される。また、制御信号入力コネクター４２には、互いに異なる２つの交流モーターを駆動するための２系統の制御信号が入力される。
【００５９】
モータードライバー基板４０の右側面のうち、上下方向の略中央には、駆動電源入力コネクター４１から入力される駆動電圧を多相交流電圧に変換する２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆが、前後方向に並んで配設されている。また、第１パワーデバイス４３Ｂの外表面である右側面、及び第２パワーデバイス４３Ｆの外表面である右側面には、これらの全体が覆われるように、第１パワーデバイス４３Ｂと第２パワーデバイス４３Ｆとを冷却するための１つのヒートシンク４４が固着されている。
【００６０】
モータードライバー基板４０の上辺には、前後方向に延びる２つの交流電圧出力コネクター４５Ｂ，４５Ｆが、前後方向に並んで配設されている。第１交流電圧出力コネクター４５Ｂの上面には、ピンの嵌め込まれる複数のピン嵌合孔が、上方に開口するように前後方向に配列されている。第１交流電圧出力コネクター４５Ｂは、モータードライバー基板４０の内部において第１パワーデバイス４３Ｂの出力端子に接続され、該第１交流電圧出力コネクター４５Ｂからは、上記第１パワーデバイス４３Ｂで生成された多相交流電圧が出力される。一方、第２交流電圧出力コネクター４５Ｆの上面には、ピンの嵌め込まれる複数のピン嵌合孔が、上方に開口するように前後方向に配列されている。第２交流電圧出力コネクター４５Ｆは、モータードライバー基板４０の内部において第２パワーデバイス４３Ｆの出力端子に接続され、該第２交流電圧出力コネクター４５Ｆからは、上記第２パワーデバイス４３Ｆで生成された多相交流電圧が出力される。
【００６１】
そして、各交流電圧出力コネクター４５Ｂ，４５Ｆが、出力ケーブルを介して上記多相交流電圧コネクター４に接続され、各パワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆで生成される多相交流電圧が、該多相交流電圧コネクター４を介して各交流モーターＭ１〜Ｍ４に出力される。
【００６２】
［モータードライバー基板４０の内部配線構造］
図４は、モータードライバー基板４０を左側から見た側面構造を示す側面図であって、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆと各コネクター４１，４２，４５Ｂ，４５Ｆとを接続する配線の構造を示す図である。なお、図４では、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆと各コネクター４１，４２，４５Ｂ，４５Ｆとを接続する配線について、特にその長さを説明する便宜上、配線の本数や配線の形状を簡略化して示す。ちなみに、図４における横方向は、図３における前後方向であり、図４における右側、及び左側は、それぞれ図３における背面側、及び正面側である。
【００６３】
図４に示されるように、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆは、前後方向に並んで配列されている。駆動電源入力コネクター４１は、モータードライバー基板４０の下辺における背面側の端部に配置され、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの列に対して背面側に偏っている。
【００６４】
第１パワーデバイス４３Ｂには、駆動電源入力コネクター４１に入力される２系統の駆動電圧の一方が、第１電源配線４７Ｂを介して入力される。第１電源配線４７Ｂは、モータードライバー基板４０に内蔵されるプリント配線であって、駆動電源入力コネクター４１から天面側に延びる配線部分と、第１パワーデバイス４３Ｂから背面側に延びる配線部分とから構成されている。
【００６５】
また、第１パワーデバイス４３Ｂには、駆動電源入力コネクター４１に入力される２系統の１５Ｖの直流電圧の一方が、第１電源配線４７Ｂに沿う図示されない配線を介して入力される。そして、第１パワーデバイス４３Ｂは、主電源回路基板２０が出力する１５Ｖの直流電圧によって駆動される。この第１パワーデバイス４３Ｂには、第１電源配線４７Ｂから入力される駆動電圧を昇降圧する昇降圧コンバーターがパッケージングされており、主電源回路基板２０から入力される２８０Ｖの駆動電圧が、交流モーターの駆動に適した電圧に昇圧される。
【００６６】
一方、第２パワーデバイス４３Ｆには、駆動電源入力コネクター４１に入力される２系統の駆動電圧の他方が、第２電源配線４７Ｆを介して入力される。第２電源配線４７Ｆは、モータードライバー基板４０に内蔵されるプリント配線であって、駆動電源入力コネクター４１から天面側に延びる配線部分と、第２パワーデバイス４３Ｆから第１パワーデバイス４３Ｂの背面側にまで延びる配線部分とから構成されている。なお、第２パワーデバイス４３Ｆが第１パワーデバイス４３Ｂよりも駆動電源入力コネクター４１から離れる分、第２電源配線４７Ｆの長さは、上記第１電源配線４７Ｂよりも長くなっている。
【００６７】
また、第２パワーデバイス４３Ｆには、駆動電源入力コネクター４１に入力される２系統の１５Ｖの直流電圧の一方が、第２電源配線４７Ｆに沿う図示されない配線を介して入力される。そして、第２パワーデバイス４３Ｆは、主電源回路基板２０が出力する１５Ｖの直流電圧によって駆動される。この第２パワーデバイス４３Ｆには、これもまた第２電源配線４７Ｆから入力される駆動電圧を昇降圧する昇降圧コンバーターがパッケージングされており、主電源回路基板２０から入力される２８０Ｖの駆動電圧が、交流モーターの駆動に適した電圧に昇圧される。
【００６８】
ここで、上記２つの電源配線４７Ｂ，４７Ｆの発熱量は、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆが出力する多相交流電圧の大きさによって互いに異なる。例えば、他の交流モーターよりも容量が大きい上記第１モーターＭ１が、第１パワーデバイス４３Ｂによって駆動され、他の交流モーターよりも容量が小さい上記第４モーターＭ４が、第２パワーデバイス４３Ｆによって駆動されるものとする。このとき、第１電源配線４７Ｂでは、これに流れる電流量が第２電源配線４７Ｆよりも大きくなる分、ここにおける発熱量が第２電源配線４７Ｆよりも大きくなりやすい。反対に、第２電源配線４７Ｆでは、これに流れる電流量が第１電源配線４７Ｂよりも小さくなる分、ここにおける発熱量が第１電源配線４７Ｂよりも小さくなりやすい。
【００６９】
他方、２つの電源配線４７Ｂ，４７Ｆにおける発熱量は、上記交流モーターＭ１，Ｍ４の容量の他、電源配線４７Ｂ，４７Ｆの長さによっても互いに異なる。例えば、第１電源配線４７Ｂよりも長い第２電源配線４７Ｆでは、これの配線抵抗が第１電源配線４７Ｂよりも大きくなる分、ここにおける発熱量が第１電源配線４７Ｂよりも大きくなりやすい。反対に、第２電源配線４７Ｆよりも短い第１電源配線４７Ｂでは、これの配線抵抗が小さくなる分、ここにおける発熱量が第２電源配線４７Ｆよりも小さくなりやすい。
【００７０】
この点、上述した構成によれば、第１電源配線４７Ｂに流れる電流量が第２電源配線４７Ｆよりも大きいため、第１電源配線４７Ｂの発熱量が第２電源配線４７Ｆよりも大きくなる傾向ではあるが、こうした発熱量の増大は、第１電源配線４７Ｂが第２電源配線４７Ｆよりも短いことによって抑えられる。これに対して、第２電源配線４７Ｆが第１電源配線４７Ｂよりも長いため、第１電源配線４７Ｂの発熱量が他の電源配線よりも大きくなる傾向ではあるが、こうした発熱量の増大は、第２電源配線４７Ｆに流れる電流量が小さいことによって抑えられる。それゆえに、モータードライバー基板４０が有する電源配線４７Ｂ，４７Ｆに対して、それらにおける発熱量の均一化を図ること、ひいてはモータードライバー基板４０の熱的な歪みを抑えることが可能となる。
【００７１】
なお、上述した構成では、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆが前後方向に配列され、前後方向における駆動電源入力コネクター４１の位置が、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの中央よりも背面側に偏っている。そのため、駆動電源入力コネクター４１と第１パワーデバイス４３Ｂとの距離が、駆動電源入力コネクター４１と第２パワーデバイス４３Ｆとの距離よりも自ずと小さくなる。そして、このような構成によれば、第１電源配線４７Ｂを第２電源配線４７Ｆよりも短くすることが容易なものとなる。
【００７２】
制御信号入力コネクター４２は、モータードライバー基板４０の下辺における正面側に配置され、第１パワーデバイス４３Ｂ、及び第２パワーデバイス４３Ｆと互いに向い合うように配置されている。
【００７３】
第１パワーデバイス４３Ｂには、制御信号入力コネクター４２に入力される２つの制御信号のうち、第１モーターＭ１に対応する制御信号が、第１信号配線４６Ｂを介して入力される。第１パワーデバイス４３Ｂには、この制御信号によってオン／オフ制御される複数のスイッチング素子からなるインバーター回路がパッケージングされている。そして、第１パワーデバイス４３Ｂでは、制御回路基板３０から入力される制御信号によってスイッチング素子がオン／オフ制御され、これにより、昇降圧コンバーターにて昇圧された電圧が、多相交流電圧として例えば３相交流電圧に変換される。
【００７４】
第２パワーデバイス４３Ｆには、制御信号入力コネクター４２に入力される２つの制御信号のうち、第４モーターＭ４に対応する制御信号が、第２信号配線４６Ｆを介して入力される。第２パワーデバイス４３Ｆには、この制御信号によってオン／オフ制御される複数のスイッチング素子からなるインバーター回路がパッケージングされている。そして、第２パワーデバイス４３Ｆでは、制御回路基板３０から入力される制御信号によってスイッチング素子がオン／オフ制御され、これにより、昇降圧コンバーターにて昇圧された電圧が、多相交流電圧として例えば３相交流電圧に変換される。
【００７５】
上述したように、制御信号入力コネクター４２が、その接続対象である２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆと互いに向い合うため、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの各々と制御信号入力コネクター４２との距離に対し、パワーデバイス間での差異を少なくすることが可能である。そのため、各信号配線４６Ｂ，４６Ｆの長さに対し、パワーデバイス間での差異を少なくすることが容易になる。ひいては、各信号配線４６Ｂ，４６Ｆの長さがパワーデバイス間で大きく異なることにより生じ得る信号伝達時間の差異を抑えることが可能である。
【００７６】
第１交流電圧出力コネクター４５Ｂは、モータードライバー基板４０の上辺における背面側に配設され、その接続先である第１パワーデバイス４３Ｂと互いに向い合うように配置されている。また、第２交流電圧出力コネクター４５Ｆは、モータードライバー基板４０の上辺における正面側に配設され、その接続先である第２パワーデバイス４３Ｆと互いに向い合うように配置されている。
【００７７】
第１交流電圧出力コネクター４５Ｂには、第１パワーデバイス４３Ｂの出力電圧である多相交流電圧が、第１出力配線４８Ｂを介して入力される。第２交流電圧出力コネクター４５Ｆには、第２パワーデバイス４３Ｆの出力電圧である多相交流電圧が、第２出力配線４８Ｆを介して入力される。そして、交流電圧出力コネクター４５Ｂ，４５Ｆが、その接続対象であるパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆと互いに向い合うため、各交流電圧出力コネクター４５Ｂ，４５Ｆとその接続対象との距離に対し、パワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆ間の差異を少なくすることが可能である。その結果、各出力配線４８Ｂ，４８Ｆの長さに対し、パワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆ間での差異が大きくなること、ひいては各出力配線４８Ｂ，４８Ｆにおける発熱量がパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆ間で大きく異なることを抑えることが可能でもある。
【００７８】
モータードライバー基板４０には、前後方向に延びる直方体形状の１つのヒートシンク４４が、モータードライバー基板４０の前後方向の略全幅にわたり配設されている。ヒートシンク４４は、モータードライバー基板４０の主面と向い合う冷却面を有し、該冷却面に２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆが取り付けられている。このヒートシンク４４は、前後方向に配列された２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの全体が該ヒートシンク４４で覆われるように配置されている。また、前後方向におけるヒートシンク４４の位置は、パワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの中央よりも背面側に偏っている。
【００７９】
このような構成によれば、発熱量が互いに異なる２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆが１つのヒートシンク４４によって冷却される。これにより、１つのヒートシンク４４の冷却容量が、発熱量の大きい第１パワーデバイス４３Ｂと発熱量の小さい第２パワーデバイス４３Ｆとに分配される。その結果、第１パワーデバイス４３Ｂに取り付けられるヒートシンク４４の冷却容量が、該第１パワーデバイス４３Ｂの発熱量に応じた冷却容量を超えることになるとはいえ、第１パワーデバイス４３Ｂの冷却用として機能しない余剰の冷却容量は、第２パワーデバイス４３Ｆの冷却用として機能することとなる。
【００８０】
それゆえに、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆを冷却するうえで、ヒートシンク４４における余剰の冷却容量を少なくしてヒートシンク４４のサイズを小型化すること、ひいてはロボットコントローラーの小型化を図ることが可能となる。そのうえ、発熱量が互いに異なる２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆを一つの種類のヒートシンク４４で冷却することが可能であるから、ロボットコントローラー内、及びロボットコントローラー間において、ヒートシンク４４の種別が増えることを抑えることが可能となる。
【００８１】
また、パワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの列に対して背面側にヒートシンク４４が偏っている。そのため、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの各々では、第１パワーデバイス４３Ｂの背面側におけるヒートシンク４４の冷却領域と、第２パワーデバイス４３Ｆの正面側におけるヒートシンク４４の冷却領域とが、互いに異なることになる。そして、出力電圧が大きい第１パワーデバイス４３Ｂに対して、より大きい冷却領域が割り当てられている。これにより、互いに異なる発熱量のパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆをそれに応じた冷却能力の位置に割り当てること、ひいてはヒートシンク４４における余剰の冷却容量をより少なくすることが可能となる。
【００８２】
なお、図５に示されるように、ヒートシンク４４の冷却面４４ｓには、冷却突部４４ａが、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの各々の被冷却面４３ｓに向けて突設されている。冷却突部４４ａには、被冷却面４３ｓよりも小さい面積からなる突面が形成され、該突面を介し、冷却突部４４ａと被冷却面４３ｓとが接合されている。そして、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの全体がヒートシンク４４の冷却面４４ｓで覆われるとはいえ、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの各々の外周には、冷却突部４４ａの突出量Ｈの大きさに相当する空間が形成されることになる。これにより、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆから放出される熱が２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの外周に籠もることを抑えることが可能である。
【００８３】
次に、上述した構成からなるロボットコントローラーの作用について以下に説明する。
外部電源プラグから２００Ｖの交流電圧が、サーキットプロテクター３を介して、ノイズフィルターＮＦに入力されると、ノイズフィルターＮＦによってノイズの除去された交流電圧が、ノイズフィルターＮＦから主電源回路基板２０に出力される。次いで、主電源回路基板２０に入力された交流電圧は、第１電源回路基板ＰＳ１、第２電源回路基板ＰＳ２、及び第３電源回路基板ＰＳ３に分配され、第１電源回路基板ＰＳ１、第２電源回路基板ＰＳ２、及び第３電源回路基板ＰＳ３では、互いに異なる直流電圧に変換される。また、主電源回路基板２０では、ノイズフィルターＮＦからの交流電圧が、駆動電圧である２８０Ｖの直流電圧に変換される。そして、第１電源回路基板ＰＳ１で生成される１５Ｖの直流電圧と、主電源回路基板２０で生成される駆動電圧とが、駆動電圧出力コネクター２１及び駆動電源入力コネクター４１を介し、主電源回路基板２０から２つのモータードライバー基板４０の各々に入力される。
【００８４】
一方、ロボットＲを作業位置に動かすべく、周辺機器からの検出信号がＩ／Ｏポート１７を介して制御回路基板３０に入力されると、制御回路基板３０では、位置検出器用ポート１１を介して各回転角センサーの検出信号が取得される。次いで、制御回路基板３０では、作業位置を示す位置指令と各回転角センサーの検出結果とに基づいて、ロボットＲが作業位置へ移動するための軌道が生成され、該軌道に沿ってロボットＲを動かすための交流モーターの駆動量が算出される。そして、制御回路基板３０では、算出された駆動量に応じた各相の電圧指令が生成され、該電圧指令に応じた制御信号が、制御信号出力コネクター３６及び制御信号入力コネクター４２を介し、制御回路基板３０から２つのモータードライバー基板４０の各々に入力される。
【００８５】
続いて、モータードライバー基板４０では、主電源回路基板２０から入力される駆動電圧が、交流モーターの駆動に適した電圧に昇圧され、制御回路基板３０から入力される制御信号のオン／オフ制御により、該昇圧された電圧が多相交流電圧に変換される。そして、ロボットコントローラーでは、モータードライバー基板４０に入力される制御信号の周波数を制御回路基板３０が制御することによって、交流モーターの駆動量に応じた電流が該交流モーターの各相に供給される。
【００８６】
この際、交流モーターＭ１を駆動するための第１パワーデバイス４３Ｂでは、その出力電圧が第２パワーデバイス４３Ｆよりも大きいため、第１電源配線４７Ｂに流れる電流量が第２電源配線４７Ｆよりも大きくなる。ただし、第１電源配線４７Ｂの発熱量と第２電源配線４７Ｆの発熱量との差異は、上述したように、第１電源配線４７Ｂが第２電源配線４７Ｆよりも短いことによって抑えられる。また、第１信号配線４６Ｂの長さと第２信号配線４６Ｆの長さとが互いに近いため、第１信号配線４６Ｂにおける信号伝達時間と第２信号配線４６Ｆにおける信号伝達時間の差異を２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆ間で抑えることが可能でもある。また、第１出力配線４８Ｂの長さと第２出力配線４８Ｆの長さとが互いに近いため、これら出力配線４８Ｂ，４８Ｆでの発熱量がパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆ間で大きく異なることを抑えることが可能でもある。
【００８７】
そして、発熱量が互いに異なる２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆが１つのヒートシンク４４によって冷却されため、第１パワーデバイス４３Ｂの冷却用として機能しない余剰の冷却容量が、第２パワーデバイス４３Ｆの冷却用として機能する。しかも、出力電圧が大きい第１パワーデバイス４３Ｂに対し、より大きい冷却領域が割り当てられているため、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆを冷却するうえで、ヒートシンク４４における余剰の冷却容量を少なくすることが可能となる。
【００８８】
なお、多相交流電圧を制御するための制御信号の生成される過程では、交流モーターの回転位置に基づく高速演算が必要とされるため、こうした制御信号を生成する制御回路基板３０では、その基板構造として自ずと多層構造が必要とされる。一方、交流電圧の出力電圧を駆動電圧に変換する主電源回路基板２０では、上述のような高速演算が必要とされないため、こうした主電源回路基板２０に対しては、多層構造が必要とされない。この点、上述した構成であれば、互いに異なる機能を有した主電源回路基板２０と制御回路基板３０とが各別に構成されるため、各々の要請に応じた積層構造を各回路基板で採用することが可能になる。なお、主電源回路基板２０と制御回路基板３０とが一つの回路基板として構成される場合には、これらの互いに異なる要請を一つの回路基板が満たすために、該回路基板の多層化や複雑化が必要となるが、上述した構成によれば、筐体１内に配置される回路基板の積層構造を簡素化することが可能となる。
【００８９】
そのうえ、主電源回路基板２０と制御回路基板３０とが筐体１の底面パネル１Ｂに並んで配置され、且つこれらの出力を用いるモータードライバー基板４０が、主電源回路基板２０と制御回路基板３０とに対して立てられた状態で、主電源回路基板２０と制御回路基板３０とに架設される。それゆえに、モータードライバー基板４０の接続先となる２つの回路基板に対し、これらが互いに離れることを抑えることが可能となる結果、モータードライバー基板４０における配線の引き回しを簡素化すること、ひいては、モータードライバー基板４０の内部構造を簡素化することが可能となる。
【００９０】
ちなみに、主電源回路基板２０及び制御回路基板３０とモータードライバー基板４０とが互いに平行となるように、主電源回路基板２０及び制御回路基板３０に対してモータードライバー基板４０が架設されると、主電源回路基板２０と制御回路基板３０とがモータードライバー基板４０によって覆われることとなる。これに対して、上述した構成であれば、モータードライバー基板４０によって覆われる主電源回路基板２０の領域や制御回路基板３０の領域を最小限に抑えることが可能であるため、各々の回路基板に対するメンテナンス性を確保することが可能にもなる。
【００９１】
以上説明したように、本実施形態のロボットコントローラーによれば、以下に列記する効果を得ることができる。
（１）発熱量が互いに異なる２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆが１つのヒートシンク４４によって冷却される。これにより、ヒートシンク４４における余剰の冷却容量を少なくしてヒートシンク４４のサイズを小型化すること、ひいてはロボットコントローラーの小型化を図ることが可能となる。そのうえ、発熱量が互いに異なる２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆを一つの種類のヒートシンク４４で冷却することが可能であるから、ロボットコントローラー内、及びロボットコントローラー間において、ヒートシンクの種別が増えることを抑えることが可能となる。
【００９２】
（２）第１電源配線４７Ｂに流れる電流量が第２電源配線４７Ｆよりも大きくなるが、第１電源配線４７Ｂの発熱量と第２電源配線４７Ｆの発熱量との差異は、第１電源配線４７Ｂが第２電源配線４７Ｆよりも短いことによって抑えられる。
【００９３】
（３）駆動電源入力コネクター４１が、パワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの列に対して背面側に偏っているため、第１電源配線４７Ｂを第２電源配線４７Ｆよりも短くすることが容易なものとなる。
【００９４】
（４）ヒートシンク４４が、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの列に対して背面側に偏っているため、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの各々では、該パワーデバイス４３Ｆ，４３Ｂの配列方向の外側にて、ヒートシンク４４の冷却領域が互いに異なることになる。そして、出力電圧の大きい第１パワーデバイス４３Ｂに対し、相対的に大きい冷却領域が割り当てられることから、ヒートシンク４４における余剰の冷却容量を、より少なくすることが可能となる。
【００９５】
（５）２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの各々が、その接続先である制御信号入力コネクター４２と互いに向かい合うため、２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆと制御信号入力コネクター４２との距離に対し、パワーデバイス間での差異を少なくすることが可能である。そのため、信号配線４６Ｂ，４６Ｆの長さに対し、パワーデバイス間での差異を少なくすることが容易になる。ひいては、信号配線４６Ｂ，４６Ｆの長さがパワーデバイス間で大きく異なることにより生じ得る信号伝達時間の差異を抑えることが可能である。
【００９６】
（６）互いに異なる機能を有した制御回路基板３０と主電源回路基板２０とが各別に構成されるため、各々の要請に応じた積層構造を各回路基板で採用することが可能になる。制御回路基板３０と主電源回路基板２０とが一つの回路基板として構成される場合には、これらの互いに異なる要請を一つの回路基板が満たすために、該回路基板の多層化や複雑化が必要となるが、上述した構成によれば、筐体１内に配置される回路基板の積層構造を簡素化することが可能となる。
【００９７】
（７）２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの各々が、該パワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの接続先である交流電圧出力コネクター４５Ｂ，４５Ｆと互いに向かい合う。それゆえに、交流電圧出力コネクター４５Ｂ，４５Ｆとパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆとが互いに向い合わない構成と比較して、交流電圧出力コネクター４５Ｂ，４５Ｆとパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆとの距離に対し、パワーデバイス間の差異を少なくすることが可能である。その結果、２本の出力配線４８Ｂ，４８Ｆの長さに対し、パワーデバイス間での差異が大きくなること、ひいては出力配線４８Ｂ，４８Ｆにおける発熱量がパワーデバイス間で大きく異なることを抑えることが可能でもある。
【００９８】
なお、上記実施の形態は、以下のような態様によって実施することも可能である。
・第１パワーデバイス４３Ｂとその接続先である第１交流電圧出力コネクター４５Ｂとが上下方向で互いに向い合わない構成であってもよい。また、第２パワーデバイス４３Ｆとその接続先である第２交流電圧出力コネクター４５Ｆとが上下方向で互いに向い合わない構成であってもよい。このような構成であっても、上記（１）〜（６）に準じた効果を得ることは可能である。要は、各パワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆで生成された多相交流電圧が各交流電圧出力コネクター４５Ｂ，４５Ｆを介して出力される構成であればよい。
【００９９】
・主電源回路基板２０と制御回路基板３０とが、１枚の基板で構成されてもよい。このような構成であっても、上記（１）〜（５）に準じた効果を得ることは可能である。
・筐体１の底面パネル１Ｂにおける正面側に、主電源回路基板２０が配置され、且つ筐体１の底面パネル１Ｂにおける背面側に、制御回路基板３０が配置される構成であってもよい。
【０１００】
・第１パワーデバイス４３Ｂとその接続先である制御信号入力コネクター４２とが上下方向で互いに向い合わない構成であってもよい。また、第２パワーデバイス４３Ｆとその接続先である制御信号入力コネクター４２とが上下方向で互いに向い合わない構成であってもよい。このような構成であっても、上記（１）〜（４）に準じた効果を得ることは可能である。要は、制御回路基板３０で生成される制御信号が、制御信号入力コネクター４２を介して、各パワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆに入力される構成であればよい。
【０１０１】
・配列方向におけるヒートシンク４４の中心と、同じく配列方向における２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの中心とが同じであってもよい。このような構成であっても、上記（１）〜（３）に準じた効果を得ることは可能である。要は、１つのヒートシンク４４に２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆが取り付けられる構成であればよい。
【０１０２】
・２つのパワーデバイス４３Ｂ，４３Ｆの各々が、その接続先である駆動電源入力コネクター４１と互いに向かい合う構成であってもよい。このような構成であっても、上記（１）及び（２）に準じた効果を得ることが可能である。また、このような構成は、２本の電源配線４７Ｂ，４７Ｆの双方の長さを短くする点において優れている。また、２本の電源配線４７Ｂ，４７Ｆの長さは、互いに同じであってもよい。このような構成であっても、上記（１）に準じた効果を得ることが可能である。
【０１０３】
・１つのヒートシンク４４に取り付けられるパワーデバイスの数量は、３以上であってもよい。このような構成であってもよく、要は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のパワーデバイスに１つのヒートシンクが取り付けられる構成であればよい。
【０１０４】
・モータードライバー基板４０の数量は、１枚、あるいは３枚以上であってもよい。また、モータードライバー基板４０の位置は、右側パネル１Ｒの内側面であってもよく、あるいは、左側パネル１Ｌと右側パネル１Ｒとの中間であってもよい。例えば、制御対象であるロボットが６つの交流モーターを有する場合には、３枚のモータードライバー基板４０が、左側パネル１Ｌ側に配置される構成であってもよく、あるいは右側パネル１Ｒに配置される構成であってもよい。あるいは、２枚のモータードライバー基板４０が、左側パネル１Ｌ側に配置され、残りの１枚のモータードライバー基板４０が右側パネル１Ｒ側に配置される構成であってもよく、さらには３枚のモータードライバー基板４０が左側パネル１Ｌと右側パネル１Ｒとの中間に配置されてもよい。
【０１０５】
・主電源回路基板２０とモータードライバー基板４０とが、接続ケーブルを介して接続される構成であってもよく、また制御回路基板３０とモータードライバー基板４０とが、接続ケーブルを介して接続される構成であってもよい。
【０１０６】
・ロボットコントローラーは、上述した回路基板や電子部品とは異なる他の部材を筐体１の内部に収容することも可能である。例えば、ロボットＲが減速するときにロボットコントローラーに戻ってくる電圧である回生エネルギーを熱に変換して消費するための回生抵抗が筐体の内部に収容される構成であってもよい。また、例えば、上述した回生エネルギーが上昇したときに、所定の電圧値で回生エネルギーを回生抵抗に供給するコンパレーター機能を有したコンパレーター基板が筐体の内部に収容される構成であってもよい。
【符号の説明】
【０１０７】
Ｆ…冷却用ファン、Ｍ１〜Ｍ４…交流モーター、Ｒ…ロボット、Ｆａ…外気フィルター、ＮＦ…ノイズフィルター、ＰＳ１…第１電源回路基板、ＰＳ２…第２電源回路基板、ＰＳ３…第３電源回路基板、１…筐体、１Ｂ…底面パネル、１Ｆ…正面パネル、１Ｌ…左側パネル、１Ｐ…拡張パネル、１Ｒ…右側パネル、１Ｓ…支持プレート、２…外部電源コネクター、３…サーキットプロテクター、３ａ…操作レバー、４…多相交流電圧コネクター、１１…位置検出器用ポート、１２…停止用ポート、１３…ＴＰ用ポート、１４…第１ＵＳＢポート、１５…第２ＵＳＢポート、１５ａ…トリガースイッチ、１６…ＬＡＮポート、１７…Ｉ／Ｏポート、１８…シーケンサーポート、１９…拡張Ｉ／Ｏポート、２０…駆動電圧生成基板、２１…第１交流電圧出力コネクター、３０…制御回路基板、３１…ＣＰＵボード、３２…通信用インターフェース基板、３３…拡張用コネクター、３４…カード型記憶媒体、３５…メモリーコネクター、３６…第２交流電圧出力コネクター、４０…モータードライバー基板、４１…第１信号入力コネクター、４２…第２信号入力コネクター、４３…パワーデバイス、４３Ｂ…第１パワーデバイス、４３Ｆ…第２パワーデバイス、４４…ヒートシンク、４５Ｂ…第１交流電圧出力コネクター、４５Ｆ…第２交流電圧出力コネクター、５１…筐体、５２…第１アーム、５３…第２アーム、５４…昇降シャフト、５５…エンドエフェクター、６１…ヒートシンク、６２…モータードライバー基板、Ｄ１〜Ｄ４…パワーデバイス。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を多相交流電圧に変換する複数のパワーデバイスを備え、
前記複数のパワーデバイスの各々が該パワーデバイスに対応する交流モーターに多相交流電圧を出力して該交流モーターを駆動するロボットコントローラーであって、
Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の前記パワーデバイスに１つのヒートシンクが取り付けられている
ことを特徴とするロボットコントローラー。
【請求項２】
前記Ｎ個のパワーデバイスが実装されたモータードライバー基板を備え、
前記モータードライバー基板が、
前記直流電圧の入力される１つの電源入力コネクターと、
前記Ｎ個のパワーデバイスの各々と前記電源入力コネクターとを接続する前記パワーデバイスごとのＮ本の電源配線とを備え、
前記Ｎ本の電源配線の各々の長さが、互いに異なる
請求項１に記載のロボットコントローラー。
【請求項３】
前記Ｎ個のパワーデバイスが、一つの方向である配列方向に配列され、
前記配列方向における前記電源入力コネクターの位置が、前記パワーデバイスの列の中央よりも前記配列方向の一側に偏っている
請求項２に記載のロボットコントローラー。
【請求項４】
前記Ｎ個のパワーデバイスが、一つの方向である配列方向に配列され、
前記ヒートシンクは、前記パワーデバイスの列の全体を覆い、
前記配列方向における前記ヒートシンクの位置が、前記パワーデバイスの列の中央よりも前記配列方向の一側に偏っている
請求項１〜３のいずれか一項に記載のロボットコントローラー。
【請求項５】
前記モータードライバー基板が、
前記多相交流電圧を出力するための制御信号を前記Ｎ個のパワーデバイスの各々に入力する１つの信号入力コネクターを備え、
前記信号入力コネクターと前記Ｎ個のパワーデバイスとが互いに向い合う
請求項４に記載のロボットコントローラー。
【請求項６】
外部交流電圧を前記直流電圧に変換して出力する電源回路基板と、
前記制御信号を前記モータードライバー基板に出力する制御回路基板とを備え、
前記電源回路基板と前記制御回路基板とが、筐体内の底面に互いに並んで配置され、
前記モータードライバー基板が、前記電源回路基板と前記制御回路基板とに対して立てられた状態で前記電源回路基板と前記制御回路基板とに架設されている
請求項５に記載のロボットコントローラー。
【請求項７】
前記モータードライバー基板が、
前記多相交流電圧を前記交流モーターに出力するための交流電圧出力コネクターを前記パワーデバイスごとに備え、
前記交流電圧出力コネクターと該交流電圧出力コネクターに対応する前記パワーデバイスとが互いに向い合う
請求項２〜６のいずれか一項に記載のロボットコントローラー。
【請求項１】
直流電圧を多相交流電圧に変換する複数のパワーデバイスを備え、
前記複数のパワーデバイスの各々が該パワーデバイスに対応する交流モーターに多相交流電圧を出力して該交流モーターを駆動するロボットコントローラーであって、
Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の前記パワーデバイスに１つのヒートシンクが取り付けられている
ことを特徴とするロボットコントローラー。
【請求項２】
前記Ｎ個のパワーデバイスが実装されたモータードライバー基板を備え、
前記モータードライバー基板が、
前記直流電圧の入力される１つの電源入力コネクターと、
前記Ｎ個のパワーデバイスの各々と前記電源入力コネクターとを接続する前記パワーデバイスごとのＮ本の電源配線とを備え、
前記Ｎ本の電源配線の各々の長さが、互いに異なる
請求項１に記載のロボットコントローラー。
【請求項３】
前記Ｎ個のパワーデバイスが、一つの方向である配列方向に配列され、
前記配列方向における前記電源入力コネクターの位置が、前記パワーデバイスの列の中央よりも前記配列方向の一側に偏っている
請求項２に記載のロボットコントローラー。
【請求項４】
前記Ｎ個のパワーデバイスが、一つの方向である配列方向に配列され、
前記ヒートシンクは、前記パワーデバイスの列の全体を覆い、
前記配列方向における前記ヒートシンクの位置が、前記パワーデバイスの列の中央よりも前記配列方向の一側に偏っている
請求項１〜３のいずれか一項に記載のロボットコントローラー。
【請求項５】
前記モータードライバー基板が、
前記多相交流電圧を出力するための制御信号を前記Ｎ個のパワーデバイスの各々に入力する１つの信号入力コネクターを備え、
前記信号入力コネクターと前記Ｎ個のパワーデバイスとが互いに向い合う
請求項４に記載のロボットコントローラー。
【請求項６】
外部交流電圧を前記直流電圧に変換して出力する電源回路基板と、
前記制御信号を前記モータードライバー基板に出力する制御回路基板とを備え、
前記電源回路基板と前記制御回路基板とが、筐体内の底面に互いに並んで配置され、
前記モータードライバー基板が、前記電源回路基板と前記制御回路基板とに対して立てられた状態で前記電源回路基板と前記制御回路基板とに架設されている
請求項５に記載のロボットコントローラー。
【請求項７】
前記モータードライバー基板が、
前記多相交流電圧を前記交流モーターに出力するための交流電圧出力コネクターを前記パワーデバイスごとに備え、
前記交流電圧出力コネクターと該交流電圧出力コネクターに対応する前記パワーデバイスとが互いに向い合う
請求項２〜６のいずれか一項に記載のロボットコントローラー。
【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２０１２−２０６２４０（Ｐ２０１２−２０６２４０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７５８２７（Ｐ２０１１−７５８２７）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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