CN1974144A - 机器人控制装置以及机器人系统 - Google Patents

Abstract

对具有传动装置的机器人进行控制的机器人控制装置具备：机箱、传动装置驱动器、驱动控制板、主控制板、主电源控制板、通气路、冷却风扇、和保持部件。传动装置驱动器收容于机箱内，驱动传动装置。驱动控制板收容于机箱内，控制传动装置驱动器。主控制板收容于机箱内，控制驱动控制板。主电源板收容于机箱内，对驱动控制板以及主控制板供给电力。通气路至少由驱动控制板、主控制板、主电源板形成，具有朝向机箱的外侧开放的端部。冷却风扇配置在通气路的端部，使空体通过通气路。保持部件配置在通气路内，保持传动装置驱动器。

Description

机器人控制装置以及机器人系统

技术领域

本发明涉及机器人控制装置以及机器人系统。

背景技术

一般地说，工业用机器人系统具有：工业用机器人；通过电源用缆绳或信号用缆绳连接于工业用机器人的机器人控制装置。如日本特开平11-188686号公报以及日本特开平9-198120号公报公开的那样，工业用机器人接收机器人控制装置输出的信号，进行对应于该信号的处理动作。

近年来，在机器人控制装置中，从生产设备的省空间化的观点出发强烈要求小型化。但是，在机器人控制装置的机箱收纳有伺服放大器等各种热源。为了冷却所述热源，必须增大机箱整体的散热面积，利用大型的冷却风扇对机箱的内部进行强制冷却，这使得机箱的尺寸扩大。其结果是机器人控制装置难以小型化。另外，上述的两个公开公报，并没有启示出对应于热源的发热量的冷却结构。

另一方面，在这样的电子仪器中，还提出提高其冷却效率。在日本特开平6-216552号公报中，在机箱的侧面附近配置的印刷电路衬底(多个)的电子元件的安装面被朝向机箱的内部配置。由此，机箱的侧面附近的电子元件被暴露于流速更高的冷却空气中，这提高了印刷衬底的冷却效率。在日本特开2002-353679号公报中，在机箱设置具有通风口的冷却管，从该冷却管延伸的多个热管(heat lane)分别与伺服放大器、电源、变压器等发热体相连。由此，能够经由各热管输送大量的热，提高各发热体的冷却效率。

在日本特开平6-216552号公报中，冷却效率的提高并不是在机箱的内部整体，而只限于机箱的侧面周边。另一方面，在特开2002-353679号公报中，另外设置的冷却管会导致机箱的尺寸的扩大，妨碍机器人控制装置的小型化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现冷却效率的提高和小型化的机器人控制装置以及机器人系统。

在本发明的一个方式中，提供对具有传动装置的机器人进行控制的机器人控制装置。机器人控制装置具备：机箱、传动装置驱动器、驱动控制板、主控制板、主电源控制板、通气路、冷却风扇、和保持部件。传动装置驱动器收容于机箱内，驱动传动装置。驱动控制板收容于机箱内，控制传动装置驱动器。主控制板收容于机箱内，控制驱动控制板。主电源板收容于机箱内，对驱动控制板以及主控制板供给电力。通气路至少由驱动控制板、主控制板、主电源板形成，具有朝向机箱的外侧开放的端部。冷却风扇配置在通气路的端部，使空体通过通气路。保持部件配置在通气路内，保持传动装置驱动器。

在本发明的其他方式中，提供机器人系统，其具备：具有传动装置的机器人、和上述的机器人控制装置。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的机器人系统的简图；

图2是机器人控制器的机箱的分解立体图；

图3是机箱的立体图；

图4是机器人控制器的局部立体图。

具体实施方式

以下，结合图1～图4说明将本发明具体化了的一个实施方式。

在图1中，机器人系统具有机器人RB和作为机器人控制装置的机器人控制器1。机器人RB是四轴控制的水平多关节型的工业用机器人，由机器人控制器1控制其驱动。机器人控制器1的机箱2是近似长方体状的箱体。机箱2具有在左右方向上延伸的基底部3。基底部3的前面3a设置有一对接口连接器10、11。

接口连接器10、11分别与连接缆绳13、14的连接器15、16连接。连接缆绳13、14分别连接于个人电脑PC和指挥悬架式操纵台TP(teachingpendant)。向个人电脑PC和指挥悬架式操纵台TP输入：有关于机器人RB的设定的信息、有关于机器人RB的指令的信息、用于驱动机器人RB的驱动信号、用于控制所谓人机接口的周边功能的周边控制信号。

在图2中，机箱2具有：左侧板4、右侧板5、顶板6、后侧板即背板7、前侧板即开闭面板8。基底部3、左侧板4、右侧板5、顶板6、背板7形成前方开放了的箱体。开闭面板8的上边由铰链H连结于顶板6。开闭面板8通过以铰链H为支点转动，开闭箱体的前方。

在左侧板4以及右侧板5分别形成有通气口W1、W2。在左侧板4的外侧面以覆盖通气口W1的方式能够拆卸地配置有风扇过滤器FF。在左侧板4的内侧面经由中空衬垫T在上下方向上配置有一对冷却风扇F。中空衬垫T确保冷却风扇F的吸入距离。冷却风扇F分别从通气口W1朝向机箱2的内侧吸引外气。被吸引的空气从通气口W2被强制地排出。因此，机箱2从相互相对的两侧面的一侧吸入外气，使吸入了的空气通向另一侧的侧面(在图2中向Y方向)。

在机箱2的内部，在基底部3即底板的上表面安装有作为主控制板的CPU板20。CPU板20形成为在X-Y方向上延伸的平面板状，CPU板20的面和通气方向平行。由此，CPU板20降低通气方向的流路阻力，使冷却效率提高。该CPU板20的发热的一侧的面，例如，安装电路元件的安装面朝向机箱2的内部配置。CPU板20连接于基底部3的接口连接器10、11，从个人电脑PC和指挥悬架式操纵台TP输入各信息以及各信号。CPU板20基于从个人电脑PC和指挥悬架式操纵台TP输入的驱动信号生成位置指令信号。

在CPU板20的上侧，在背板7的内侧面安装有驱动控制板22，驱动控制板22形成为在Y-Z方向上延伸的平面板状，驱动控制板22的面和通气方向平行。由此，驱动控制板22降低通气方向的流路阻力，使冷却效率提高。该驱动控制板22的发热的一侧的面，例如，安装电路元件的安装面朝向机箱2的内部配置。驱动控制板22与CPU板20电连接，从CPU板20输入所述位置指令信号。在驱动控制板22的左侧，沿着上下方向、相隔规定的间隔地配置有成对的连接器、即电源用连接器30以及信号用连接器32。在本实施方式中，驱动控制板22具有沿着上下方向排列的、各自四个电源用连接器30以及信号用连接器32。

在驱动控制板22的右侧，配置有：电路保护器23；连接于电路保护器23的噪音过滤器24。

在这些电路保护器23和噪音过滤器24之外，另外设置有前盖25，前盖25被配置成和驱动控制板22大致平行。即，前盖25也形成为在Y-Z方向上延伸的平面板状，前盖25的面和通气方向平行，由此，前盖25降低通气方向的流路阻力。前盖25在和电源用连接器30以及信号用连接器32相对的位置具有四角形状的开口部25a。另外，前盖25在和电路保护器23相对的位置具有圆形的孔25b。在孔25b插通电路保护器23的电源开关SW。在开口部25b的两侧成对地配置有导轨GR。导轨GR沿着上下方向以规定的间隔配置，从前盖25垂直(在图2中为X方向)地延伸。各导轨GR作为保持部件发挥作用，分别保持作为传动装置驱动器的电机驱动器34。电机驱动器34分别对应于在机器人RB设置的多个作为传动装置的电机90(只图示了一个)而设置。左右的导轨GR的对的数目和电机驱动器34的数目相同。在本实施方式中，前盖25沿着上下方向具备四对导轨GR，其各自的对保持对应的一个电机驱动器34。

电机驱动器34具有：电路衬底35；和在电路衬底35的上侧设置的散热片36。

电路衬底35安装伺服放大器等电路元件，形成为在X-Y方向延伸的平面板形状。在电路衬底35的端部配置有成对的连接器、即左连接器部C1以及右连接器部C2。电机驱动器34，在各导轨GR保持各电路衬底35的左右两缘时，将连接器部C1、C2连接于电源用连接器30以及信号用连接器32。散热片36作为整体形成为在X-Y方向上延伸的平面板状，并且具有多个散热片，该散热片具有在Y-Z方向上延伸的散热面。

在各个连接器C1、C2连接于连接器30、32时，电路衬底35的面和通气方向平行。另外，在各个连接器部C1、C2连接于连接器30、32时，散热片36的散热面也平行于通气方向。由此，各电机驱动器34在连接于驱动控制板22的状态下降低通气方向的流路阻力，使冷却效率提高。各电机驱动器34通过分别向前方拉出，能够从机箱2内拔出。

在前盖25的开口部25a的右侧，安装有电力输入端子40。电力输入端子40电连接于电源缆绳42，从外部电源(未图示)供给交流电。在电力输入端子40安装有内部输入配线44。内部输入配线44向前盖25的背面延伸，电连接于噪音过滤器24。

在顶板6的内侧面安装有主电源板DB。主电源板DB形成为在X-Y方向上延伸的平面板状，主电源板DB的面和通气方向平行。由此，主电源板DB降低通气方向的流路阻力，使冷却效率提高。该主电源板DB的发热的一侧的面，例如，安装电路元件的安装面朝向机箱2的内部配置。主电源板DB通过未图示的连接缆绳而与电路保护器23电连接。通过电路保护器23，向主电源板DB供给来自外部电源的交流电。主电源板DB向CPU板20和驱动控制板22分配交流电。

在驱动控制板22上安装有第一开关电源板50。第一开关电源板50形成为在Y-Z方向上延伸的平面板状，开关板50的面平行于通气方向。由此，第一开关电源板50降低通气方向的流路阻力，使冷却效率提高。该第一开关电源板50的发热的一侧的面，例如，安装电路元件的安装面朝向机箱2的内部配置。第一开关电源板50的上端部电连接于主电源板DB，该板50的下端部与驱动控制板22电连接。第一开关电源板50将从主电源板DB供给的交流电转换成直流电，将直流电供给到驱动控制板22。

在右侧板5的内侧面安装有第二开关电源板52。第二开关电源板52配置于打开通气口W2的位置。第二开关电源板52的发热的一侧的面，例如，安装电路元件的安装面朝向机箱2的内部配置。第二开关电源板52的上端部电连接于主电源板DB，该板52的下端部与CPU板20电连接。第二开关电源板52将从主电源板DB供给的交流电转换成直流电，将直流电供给到CPU板20。

这些被收容于机箱2的CPU板20、驱动控制板22、主电源板DB、第一开关电源板50以及第二开关电源板52，与前盖25协作，形成剖面为四角形且大致直线状延伸的通气路。在图2中，通气路的两端部对应于通气口W1、W2，朝向机箱2的外侧开放。配置各板，使各个发热的一侧的面朝向通气路，并且该面与通气方向平行，由此降低通气路的流路阻力。各电机驱动器34的各个散热面也与通气方向平行，散热面被暴露于通气路。

即，各板在冷却风扇F使空气通过通气路时，降低通气路的流路阻力，使更快的流速的空气通过。各板的发热的一侧的整个面被暴露于该快的流速的空气中。另外，各电机驱动器34的上下面的整体也被暴露于该快的流速的空气中。

其结果是，各板以及各电机驱动器34，能够利用冷却风扇F吸引的空气进行高效的热交换，使冷却效率提高。而且，散热量大的电机驱动器34，由于在上下面进行热交换，所以更加有效地冷却。而且，由于通气路由各板的一个侧面形成，所以通气路的尺寸不需要很大，能够形成为与各板的尺寸相对应的尺寸。

因此，没有必要设置大型的冷却风扇或另外的冷却管道，能够有效地冷却机箱2的内部，能够实现机器人控制器1的小型化。

在图4中，开闭面板8弯曲形成为阶梯状。即，开闭面板8具有：前表面8a、遍及前表面8a的整个宽度地向前表面8a的法线方向上突出的突部8b、和在突部8b的一个侧面向前表面8a的法线方向延伸的阶梯面8c。在突部8b的后侧配置有中继衬底51和未图示的第三开关电源板。

在突部8b的阶梯面8c配置有一对连接器、即电源用连接器60和信号用连接器70。电源用连接器60和信号用连接器70分别电连接于在突部8b的内侧配置的中继衬底51。中继衬底51分别通过未图示的内部电源配线和内部信号配线连接于驱动控制板22。此外，这些内部电源配线和内部信号配线形成为：在对开闭面板8进行开闭时，不会对开闭面板8的开闭动作带来障碍的长度。

面板8的电源用连接器60和信号用连接器70，分别在突部8b的外侧，分别电连接于机器人RB的电力用连接缆绳62以及信号用连接缆绳72的连接器、即电源用连接器64和信号用连接器74。在电源用连接器60连接于电源用连接器64时，电力用连接缆绳62从电源用连接器64向阶梯面8c的法线方向、即和前表面8a平行地延伸。另外，在信号用连接器70连接于信号用连接器74时，信号用连接缆绳72从信号用连接器74向阶梯面8c的法线方向、即和前表面8a平行地延伸。

由此，在机器人RB的动作中，机器人控制器1的缆绳62、72不会从机箱2向前方(反X方向)突出。其结果是机器人控制器1即使在缆绳62、72难以弯曲的情况下，能够取得缩小了的占据空间。

在开闭面板8的前表面8a，在和电力输入端子40相对的位置形成有容许端子40通过的孔8d。狭缝8e从孔8d延伸到开闭面板8的右侧的边缘。另外，配置有覆盖孔8d的杯状的盖壳80。在盖壳80的右侧形成有与狭缝8e连续的凹部80a。狭缝8e和凹部80a在开闭面板8关闭时，嵌合于电源缆绳42。由此，可与开闭面板8的开闭无关地向开闭面板8的外侧圆滑地拉出电源缆绳42。

在开闭面板8的前面8a的盖壳80的下方，形成有圆形的贯通孔84。在贯通孔84中插通所述电路保护器23的电源开关SW。由此，能够从机箱2的外侧对电源开关SW进行操作。

接着，对于如上述那样构成的机器人控制器1的作用进行说明。

如图1所示，利用连接缆绳13、14将个人电脑PC和指挥悬架式操纵台TP连接于机器人控制器1。另外，利用连接缆绳62、缆绳72，将机器人RB连接于机器人控制器1。

若机器人控制器1的电源开关SW处于开启状态，对机器人控制器1接通电源，则开始驱动冷却风扇F。另外，若从个人电脑PC和指挥悬架式操纵台TP向机器人控制器1输入规定的驱动信号，则机器人控制器1基于驱动信号生成位置指令信号，基于该位置指令信号驱动控制机器人RB。

这期间，各板、即CPU板20、驱动控制板22、主电源板DB、第一开关电源板50以及第二开关电源板52、各电机驱动器34，因安装在它们之上的电路元件而持续发热。

另一方面，冷却风扇F从通气口W1吸引空气，从通气口W2持续排出吸引了的空气。此时，由于各板的面和通气方向平行，所以空气以更快的流速流动。各板的发热一侧的面被暴露于该流速很快的空气中，各电机驱动器34的上下面也被暴露于该流速很快的空气中。即，各板以及各电机驱动器34分别受到对应于发热量的热交换而被有效地冷却。

其结果是，在机器人控制器1中，通过冷却风扇F吸引的空气有效地进行热交换，冷却效率提高。

接着，以下说明本实施方式的优点。

CPU板20、驱动控制板22以及主电源板DB，分别被安装在基底部3、背板7以及顶板6的内侧面，形成通气路。另外，发热量大的电机驱动器34被配置在通气路的内部。在侧板4、5设置通气口W1、W2，在通气路配置冷却风扇F，使空气通过通气路。

因此，各板的面与通气方向平行，能够降低通气路的流路阻力。而且，由于利用各板的一个侧面形成通气路，所以通气路的尺寸不会没有必要地变大，能够形成为对应于各板的尺寸的大小。其结果是不用设置大型的冷却风扇或另外的冷却管道，就能够有效地冷却机箱2的内部，能够实现机器人控制器1的小型化。

此外，能够使发热量大的电机驱动器34的整体暴露于通过的空气中。因此，可以对每个部件实施对应于发热量的冷却，能够进一步提高机器人控制器1的冷却效率。

第一开关电源板50被配置在主电源板DB和驱动控制板22之间，并与它们连接。另外，第二开关电源板52被配置在主电源板DB和CPU板20之间，并与它们连接。该配置缩短了各板之间的缆绳长度。因此，能够进一步缩小机器人控制器1的尺寸。

开闭面板8构成为通过铰链H能够开闭的结构，并且在背板7安装有驱动控制板22。各电机驱动器34能够在前后方向上插拔。因此，只通过打开开闭面板8，就能够容易地更换各电机驱动器34。因此，可以提高机器人控制器1的维护性。

在开闭面板8形成阶梯面8c，在该阶梯面8c安装连接器60、70。由此，能够沿着前表面8a配置缆绳62、72。即，能够抑制缆绳62、缆绳72(连接器64、74)向前方的突出。其结果是能够实现机器人控制系统的省空间化。

只通过打开开闭面板8，就能够确认连接器60、70和连接器64、74的连接状态。能够容易地安装或拆卸连接器64、74。

在基底部3的前表面3a连接有连接缆绳13、14，在前盖25连接电源缆绳42。因此，能够从机器人控制器1的前面进行：全部的缆绳13、14、42、62、72的装卸作业、和各电机驱动器34的装卸作业。因此，能够进一步提高机器人控制器1的维护性。

此外，上述实施方式可以变更为如下述这样的方式。

·只要将CPU板20、驱动控制板22、主电源板DB配置成形成有通气路，这些板20、22、DB也可以安装于基底部3、背板7以及顶板6的任一个上。例如，CPU板20可安装在顶板6的内侧面，主电源板DB可安装在基底部3。

·第一开关电源板50以及第二开关电源板52除了可安装在背板7以及右侧板5以外，还可以安装在机箱2的任一个侧板上。例如，第一开关电源板50可以安装于主电源板DB所在的顶板6。第二开关电源板52可以安装于主电源板DB所在的顶板6或主控制板20所在的底板3。

·各电机驱动器34只要配置在通气路的内部，其排列方向并没有限定。

·可以不形成阶梯面8c。

·机箱2的前侧板以外的侧板可以开闭，或者任何侧板都不开闭。

·可以用一根共用的缆绳构成电力用连接缆绳62以及信号用连接缆绳72。

·除了个人电脑PC和指挥悬架式操纵台TP之外，机器人控制器1可以连接于紧急停止开关或程控逻辑控制器等任意的装置。

·机器人RB并不限于四轴控制的水平多关节型工业用机器人，例如可以是单轴～三轴控制的工业用机器人或五轴以上的工业用机器人(例如，六轴控制的垂直多关节型工业用机器人)。此时，机器人控制器1内置与在机器人RB上搭载的电机90对应的电机驱动器34。

Claims (10)

1.一种机器人控制装置，对具有传动装置的机器人进行控制，其中，

具备：机箱；

传动装置驱动器，其收容于所述机箱内，驱动所述传动装置；

驱动控制板，其收容于所述机箱内，控制所述传动装置驱动器；

主控制板，其收容于所述机箱内，控制所述驱动控制板；

主电源板，其收容于所述机箱内，向所述驱动控制板以及所述主控制板供给电力；

通气路，其至少由所述驱动控制板、所述主控制板、所述主电源板形成，所述通气路具有朝向所述机箱的外侧开放的端部；

冷却风扇，其配置于所述通气路的端部，使空气通过所述通气路；以及

保持部件，其配置在所述通气路内，保持所述传动装置驱动器。

2.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中，

所述传动装置驱动器具有散热面，所述保持部件以使散热面在所述通气路内与该通气路的通气方向大致平行的方式，保持所述传动装置驱动器。

3.根据权利要求1或2所述的机器人控制装置，其中，

所述通气路通过驱动控制板、主控制板、主电源板、和所述机箱的一部分形成，所述通气路的剖面呈四角形状，且大致直线状地延伸。

4.根据权利要求3所述的机器人控制装置，其中，

所述机箱具有：

安装所述驱动控制板的第一板；

安装所述主控制板的第二板；和

安装所述主电源板的第三板。

5.根据权利要求3所述的机器人控制装置，其中，

所述机箱具有：安装所述驱动控制板的后侧板；和与所述后侧板相对的能够开闭的前侧板，

所述保持部件，保持所述传动装置驱动器，并确保所述传动装置驱动器沿着机箱的前后方向能够移动，

所述驱动控制板具有：所述传动装置驱动器以沿着机箱的前后方向能够插拔的方式连接的连接器。

6.根据权利要求5所述的机器人控制装置，其中，

所述机箱具有：

安装所述主控制板的底板；

安装所述主电源板的顶板。

7.根据权利要求4所述的机器人控制装置，其中，

还具备第一开关电源板，该第一开关电源板将从所述主电源板输入的交流电转换成直流电后向所述驱动控制板输出，

第一开关电源板安装于所述第一板或第三板。

8.根据权利要求4所述的机器人控制装置，其中，

其还具备第二开关电源板，该第二开关电源板将从所述主电源板输入的交流电转换成直流电后向所述主控制板输出，

第二开关电源板安装于所述第二板或第三板。

9.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中，

所述机箱具有第一侧板以及与第一侧板相对的第二侧板，第一侧板以及第二侧板分别具有开口部，

所述通气路在所述第一侧板的开口部和所述第二侧板的开口部之间延伸。

10.一种机器人系统，其中，

具备：具有传动装置的机器人；权利要求1～9中任一项所述的机器人控制装置。

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