JP6934663B2 - アクチュエータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータ制御装置に関する。

種々の作業の自動化に寄与する産業用ロボットは、一般的にアクチュエータを有する。このアクチュエータは、駆動源として例えばモータを備える（例えば、特許文献１参照）。アクチュエータには、制御装置であるアクチュエータ制御装置が取り付けられる。アクチュエータ制御装置は、外部との間での信号の送信及び受信等を行う。

特開２０００−９２８１１号公報

アクチュエータは、装置の内部の様々な位置に取り付けられることが多い。このため、アクチュエータとアクチュエータ制御装置とが一体化した構造の場合、外部との間での信号の送信及び受信を行うためのインタフェース部を集約することができず、作業効率の低下等の原因となる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、インタフェース部の集約化を可能とすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の観点に係るアクチュエータ制御装置は、
アクチュエータを制御するアクチュエータ制御装置であって、
第１の筐体と第１の制御部とを有し、前記アクチュエータに取り付けられる本体部と、
前記本体部に接続されるケーブルと、
第２の筐体と第２の制御部とを有し、前記ケーブルに接続されるインタフェース部と、
を備え、
前記第２の制御部は、前記本体部との間での信号の送信及び受信を行うとともに、外部との間での信号の送信及び受信を行い、
前記第１の筐体と前記ケーブルとの接続箇所は、密閉されていることを特徴とする。

前記本体部は、前記第１の制御部及び前記ケーブルに接続される第１のコネクタを備え、
前記インタフェース部は、前記第２の制御部及び前記ケーブルに接続される第２のコネクタを備え、
前記第１の制御部と前記第２の制御部とは、前記第１のコネクタ、前記ケーブル及び前記第２のコネクタを介して、互いに信号の送信及び受信を行うようにしてもよい。

前記本体部は、前記第１のコネクタに接続される第１の電源部を備え、
前記インタフェース部は、前記第２のコネクタに接続される第２の電源部を備え、
前記第２の電源部は、前記第１のコネクタ、前記ケーブル及び前記第２のコネクタを介して、前記第１の電源部へ電力を供給するようにしてもよい。

前記第２の筐体は、壁面に対する第１の取付面及び第２の取付面を有し、
前記第１の取付面と前記第２の取付面とは互いに直交する配置であるようにしてもよい。

前記第２の筐体は、樹脂により形成され、
前記インタフェース部は、外部との間で無線通信を行う無線部を備えるようにしてもよい。

前記無線部は、前記第２の筐体の内部において、前記第１の取付面及び前記第２の取付面の少なくとも何れかと対向する位置に配置されるようにしてもよい。

前記インタフェース部は、
信号の送信及び受信用の第３のコネクタと、
制御プログラムのデータの入力用の第４のコネクタと、
を備えるようにしてもよい。

前記インタフェース部は、前記アクチュエータの状態を示す表示部を備えるようにしてもよい。

本発明によれば、インタフェース部の集約化が可能となる。

実施形態に係るアクチュエータシステムの外観斜視図である。 実施形態に係るインタフェースボックスの外観斜視図である。 実施形態に係るインタフェースボックスの外観斜視図である。 実施形態に係るインタフェースボックスの正面図である。 実施形態に係るインタフェースボックスの背面図である。 実施形態に係るインタフェースボックスの上面図である。 実施形態に係るインタフェースボックスの下面図である。 実施形態に係るインタフェースボックスの側面図である。 実施形態に係るインタフェースボックスの内部を示す背面図である。 実施形態に係るアクチュエータコントローラ及びインタフェースボックスの内部の構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、実施形態に係るアクチュエータシステム１の外観斜視図である。図１に示されるように、アクチュエータシステム１は、本体部としてのアクチュエータコントローラ１００と、インタフェース部としてのインタフェースボックス２００と、ケーブル３００と、アクチュエータ５００とを備える。アクチュエータコントローラ１００、インタフェースボックス２００及びケーブル３００により、アクチュエータ制御装置が構成される。

アクチュエータシステム１において、アクチュエータコントローラ１００は、第１の筐体としてのコントローラ筐体１０１を含む。アクチュエータコントローラ１００とアクチュエータ５００とは一体化されている。アクチュエータコントローラ１００には、ケーブル３００の一端が接続される。アクチュエータコントローラ１００とケーブル３００との接続箇所は、防塵、防水等のために密閉された状態となっている。インタフェースボックス２００には、ケーブル３００の他端が接続される。

インタフェースボックス２００は、外部との間でアクチュエータ５００の制御に必要な信号の送信及び受信を行う。また、インタフェースボックス２００は、ケーブル３００を介して、アクチュエータコントローラ１００との間で、アクチュエータ５００の制御に必要な信号の送信及び受信を行う。また、インタフェースボックス２００は、ケーブル３００を介して、アクチュエータコントローラ１００に対して電力供給を行う。アクチュエータコントローラ１００は、供給された電力をアクチュエータ５００内のモータ（図示せず）に供給し、更に、受信した信号に応じて、当該モータの回転を制御する。モータの回転は、直線運動に変換されて、アクチュエータ５００内のロッド５０１が進退する。

図２及び図３は、インタフェースボックス２００の外観斜視図、図４は、インタフェースボックス２００の正面図（−Ｙ方向から見た図）、図５は、インタフェースボックス２００の背面図（＋Ｙ方向から見た図）、図６は、インタフェースボックス２００の上面図（＋Ｚ方向から見た図）、図７は、インタフェースボックスの下面図（−Ｚ方向から見た図）、図８は、インタフェースボックス２００の側面図（＋Ｘ方向から見た図）、図９は、インタフェースボックス２００の内部を示す背面図（＋Ｙ方向から見た図）である。

図２〜図９に示すように、インタフェースボックス２００は、第２の筐体としてのインタフェース筐体２０２を有する。インタフェース筐体２０２は、例えば樹脂によって形成される。

インタフェース筐体２０２の＋Ｘ側には、取付部材２０４ａが設けられている。また、インタフェース筐体２０２の−Ｘ側には、取付部材２０４ｂが設けられている。取付部材２０４ａ及び２０４ｂは、それぞれインタフェースボックス２００を壁面に取り付ける際の取付部となるものであり、Ｌ字型となっている。

取付部材２０４ａは、Ｚ方向に延在する屹立部材２０６ａと、Ｙ方向に延在する水平部材２０８ａにより構成される。屹立部材２０６ａには、取付孔２１０ａが形成され、水平部材２０８ａには、取付溝２１２ａが形成されている。取付部材２０４ｂは、Ｚ方向に延在する屹立部材２０６ｂと、Ｙ方向に延在する水平部材２０８ｂにより構成される。屹立部材２０６ｂには、取付孔２１０ｂが形成され、水平部材２０８ｂには、取付溝２１２ｂが形成されている。なお、取付部材２０４ａ、２０４ｂは、インタフェース筐体２０２と一体に形成されており、例えば樹脂によって形成される。

インタフェース筐体２０２の正面側（−Ｙ側）には、第３のコネクタとしての外部インタフェース（Ｉ／Ｆ）コネクタ２２２と、第４のコネクタとしてのティーチングペンダント（ＴＰ：Teaching Pendant）コネクタ２２４と、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）２２６ａ、２２６ｂの表示部が外部に露出する態様で設けられている。

外部Ｉ／Ｆコネクタ２２２は、図示しない上位コントローラとしてのＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等の外部との間でケーブル（図示せず）が接続され、当該外部との間でアクチュエータ５００の制御に必要な信号の送信及び受信を可能とする。ＴＰコネクタ２２４は、図示しないティーチングペンダントやＰＣ（Personal Computer）等の外部との間でケーブル（図示せず）が接続され、当該外部からのアクチュエータ５００の制御プログラムのデータの入力を可能とする。ＬＥＤ２２６ａ、２２６ｂの表示部は、それぞれアクチュエータ５００の状態を表示するために、様々な態様で発光する。

インタフェース筐体２０２の背面側（＋Ｙ側）には、第２のコネクタとしての基板間接続コネクタ２３０が外部に露出する態様で設けられている。基板間接続コネクタ２３０には、ケーブル３００が接続され、アクチュエータコントローラ１００との間で、アクチュエータ５００の制御に必要な信号の送信及び受信を可能とするとともに、アクチュエータコントローラ１００に対して電力供給を可能とする。

インタフェース筐体２０２の＋Ｙ側の面である背面部２３２は、インタフェースボックス２００が壁面（図示せず）に取り付けられる際に、当該壁面と接する面（取付面）となる。具体的には、取付孔２１０ａ及び２１０ｂにネジ（図示せず）が挿入されてネジ締めが行われることにより、背面部２３２が壁面に接した状態となり、インタフェースボックス２００が壁面に取り付けられる。なお、背面部２３２は、インタフェース筐体２０２の他の部分から取り外し可能となっている。

インタフェース筐体２０２の−Ｚ側の面である下面部２３４は、インタフェースボックス２００が壁面に取り付けられる際に、当該壁面と接する面（取付面）となる。具体的には、取付溝２１２ａ及び２１２ｂにネジが挿入されてネジ締めが行われることにより、下面部２３４が壁面に接した状態となり、インタフェースボックス２００が壁面に取り付けられる。

インタフェース筐体２０２の内部において、上部（＋Ｚ側）且つ正面（−Ｙ側）、すなわち、背面部２３２や下面部２３４と対向する位置には、無線部としての無線基板２２８が配置されている。無線基板２２８の−Ｘ側には、インタフェース筐体２０２と一体化されたＬ字型の支持部２３６ａが設けられている。無線基板２２８の＋Ｘ側には、インタフェース筐体２０２と一体化されたＬ字型の支持部２３６ｂが設けられている。無線基板２２８は、これら支持部２３６ａ、２３６ｂによって、インタフェース筐体２０２内の上部（＋Ｚ側）において支持され、固定される。また、インタフェース筐体２０２内の下部（−Ｚ側）には、外部Ｉ／Ｆコネクタ２２２、ＴＰコネクタ２２４、基板間接続コネクタ２３０が構成されるインタフェース基板２２９が固定されている。

図１０は、アクチュエータコントローラ１００及びインタフェースボックス２００の内部の構成を示す図である。

図１０に示すように、アクチュエータコントローラ１００のコントローラ筐体１０１の内部には、第１の制御部としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）１５０、第１の電源部としての電源回路１５４、モータドライブ回路１５６、モータ・エンコーダコネクタ１５８が設けられている。また、コントローラ筐体１０１には、外部に露出する態様で、第１のコネクタとしての基板間接続コネクタ１５２が設けられている。

インタフェースボックス２００のインタフェース筐体２０２の内部には、第２の制御部としてのＣＰＵ２５０、ＰＩＯ（Program Input Output）回路２５２、第２の電源部としての電源回路２５４、ＴＰ回路２５６、無線回路２５８、無線コネクタ２６０が設けられている。無線回路２５８及び無線コネクタ２６０は、図９の無線基板２２８内に構成され、ＣＰＵ２５０、ＰＩＯ回路２５２、電源回路２５４、ＴＰ回路２５６は、図９のインタフェース基板２２９内に構成される。
る。

また、上述したように、インタフェース筐体２０２には、外部に露出する態様で、外部Ｉ／Ｆコネクタ２２２、ＴＰコネクタ２２４、ＬＥＤ２２６ａ、２２６ｂの表示部、基板間接続コネクタ２３０が設けられている。

基板間接続コネクタ２３０には、ケーブル３００の一端に設けられたコネクタ３０２が接続され、基板間接続コネクタ１５２には、ケーブル３００の他端に設けられたコネクタ３０４が接続される。

インタフェースボックス２００におけるＣＰＵ２５０は、インタフェースボックス２００の全体を制御する。

外部Ｉ／Ｆコネクタ２２２は、図示しない上位コントローラとしてのＰＬＣ等の外部との間でケーブルが接続され、当該外部との間でアクチュエータ５００の制御に必要な信号の送信及び受信を行う。また、外部Ｉ／Ｆコネクタ２２２は、ＰＩＯ回路２５２との間で、アクチュエータ５００の制御に必要な信号の送信及び受信を行う。ＰＩＯ回路２５２は、ＣＰＵ２５０との間でアクチュエータ５００の制御に必要な信号の送信及び受信を行う。

また、ＣＰＵ２５０は、無線回路２５８との間でアクチュエータ５００の制御に必要な信号の送信及び受信を行う。無線回路２５８は、無線コネクタ２６０を介して、無線通信機能を有する機器等の外部との間で、無線信号により、アクチュエータ５００の制御に必要な信号の送信及び受信やアクチュエータ５００の制御プログラムのデータ等の送信及び受信を行う。

ＴＰコネクタ２２４は、図示しないティーチングペンダントやＰＣ等の外部との間でケーブルが接続され、当該外部からのアクチュエータ５００の制御に必要な信号であるアクチュエータ５００の制御プログラムのデータ等の送信及び受信を行う。また、ＴＰコネクタ２２４は、ＴＰ回路２５６との間で、アクチュエータ５００の制御プログラムのデータ等の送信及び受信を行う。ＴＰ回路２５６は、ＣＰＵ２５０との間でアクチュエータ５００の制御プログラムのデータ等の送信及び受信を行う。

ＣＰＵ２５０は、基板間接続コネクタ２３０との間でアクチュエータ５００の制御に必要な信号の送信及び受信を行う。電源回路２５４は、基板間接続コネクタ２３０へ電力を供給する。なお、電源回路２５４への電力は、外部に設置された図示しない電源装置から供給されており、本実施形態では、該電源装置は、外部Ｉ／Ｆコネクタ２２２に図示しないケーブルを介して接続される。外部Ｉ／Ｆコネクタ２２２の一部は、外部からの電力供給に使用されている。ここでは、外部Ｉ／Ｆコネクタの一部を外部からの電力供給に使用したが、信号用コネクタと電力用のコネクタとをそれぞれ配置してもよい。

基板間接続コネクタ２３０は、ＣＰＵ２５０との間で、アクチュエータ５００の制御に必要な信号の送信及び受信を行うとともに、コネクタ３０２、ケーブル３００及びコネクタ３０４を介して、基板間接続コネクタ１５２との間で、アクチュエータ５００の制御に必要な信号の送信及び受信を行う。また、基板間接続コネクタ２３０は、電源回路２５４からの電力を、コネクタ３０２、ケーブル３００及びコネクタ３０４を介して、基板間接続コネクタ１５２へ供給する。

基板間接続コネクタ１５２は、ＣＰＵ１５０との間で、アクチュエータ５００の制御に必要な信号の送信及び受信を行う。ＣＰＵ１５０は、基板間接続コネクタ１５２からのアクチュエータ５００の制御に必要な信号を受信すると、当該信号に応じてアクチュエータ５００の制御を実行するとともに、モータドライブ回路１５６に対してアクチュエータ５００の制御を指示する。モータドライブ回路１５６は、ＣＰＵ１５０の指示に応じて、モータ・エンコーダコネクタ１５８に接続されるアクチュエータ５００の制御を行う。

また、モータドライブ回路１５６は、モータ・エンコーダコネクタ１５８を介して、アクチュエータ５００からの位置情報等のエンコーダ情報を受信し、ＣＰＵ１５０へ送信する。ＣＰＵ１５０は、受信したエンコーダ情報に応じてアクチュエータの制御の調整を行う。また、ＣＰＵ１５０は、基板間接続コネクタ１５２を介して、インタフェースボックス２００、更には、外部に向けて、エンコーダ情報等のアクチュエータ５００の制御に必要な信号の送信を行う。

また、電源回路１５４は、基板間接続コネクタ１５２を介してインタフェースボックス２００から供給される電力を、アクチュエータコントローラ１００の内部やアクチュエータ５００へ供給する。

以上説明したように、アクチュエータシステム１では、アクチュエータコントローラ１００とインタフェースボックス２００とが別体となり、アクチュエータコントローラ１００とインタフェースボックス２００とは、ケーブル３００により接続される構成となっている。このため、アクチュエータコントローラ１００がアクチュエータと一体となって装置の内部の様々な位置に複数個取り付けられる場合であっても、外部との間での信号の送信及び受信を行うためのインタフェースボックス２００を集約することができ、作業効率やメンテナンス性の向上を図ることができる。

また、アクチュエータコントローラ１００において、ＣＰＵ１５０が設けられて基板間接続コネクタ１５２に接続され、インタフェースボックス２００において、ＣＰＵ２５０が設けられて基板間接続コネクタ２３０に接続される。更に、基板間接続コネクタ１５２と基板間接続コネクタ２３０とはケーブル３００を介して接続される。このような構成とすることにより、ＣＰＵ１５０とＣＰＵ２５０のみがアクチュエータコントローラ１００とインタフェースボックス２００との間での信号の送信及び受信を行うことができる。このため、アクチュエータコントローラ１００内の各部とインタフェースボックス２００の各部とが個別に信号の送信及び受信を行う場合と比較して、信号数の減少を図ることができる。また、信号数が減少するため、基板間接続コネクタ１５２、２３０の小型化やケーブル３００の小径化を図ることができる。

また、アクチュエータコントローラ１００において、電源回路１５４が設けられて基板間接続コネクタ１５２に接続され、インタフェースボックス２００において、電源回路２５４が設けられて基板間接続コネクタ２３０に接続され、ケーブル３００が電力供給のために用いられる。このため、ケーブル数の増加が抑制される。

また、インタフェース筐体２０２において、互いに直交する背面部２３２と下面部２３４とが、壁面に対する取付面となる。このため、利用者の事情に応じた様々な態様での取り付けが可能となる。

また、インタフェース筐体２０２により構成されることにより、内部に無線基板２２８が設けられる場合において無線通信が妨げられることが抑制される。

また、無線基板２２８は、背面部２３２や下面部２３４と対向する位置、すなわち、インタフェースボックス２００が取り付けられる壁面から可能な限り遠い位置に配置される。このため、壁面が金属により構成されている場合であっても、無線通信が妨げられることが抑制される。

また、インタフェースボックス２００に外部Ｉ／Ｆコネクタ２２２やＴＰコネクタ２２４が設けられることにより、外部との通信が可能となる。また、インタフェースボックス２００にアクチュエータ５００の状態を示すＬＥＤ２２６ａ、２２６ｂの表示部が設けられているため、アクチュエータ５００とアクチュエータコントローラ１００が装置の内部に配置されている場合であっても、利用者は、アクチュエータ５００の確認が容易となる。また、複数のインタフェースボックス２００を集約することで、利用者は、それぞれに対応する複数のアクチュエータ５００の状態を一括して確認することができる。また、アクチュエータコントローラ１００とケーブル３００との接続箇所を密閉することで、防塵、防水等の対策を行うことができる。これにより、アクチュエータ５００とアクチュエータコントローラ１００とは、防塵、防水等の対策が必要な環境に設置し、インタフェースボックス２００は、防塵、防水等の対策が不要な環境に設置することができる。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。例えば、上述した実施形態では、インタフェース筐体２０２は樹脂により形成された。しかし、無線通信を妨げることのない部材であればよい。また、無線基板２２８が設けられない場合には、インタフェース筐体２０２は金属であってもよい。

また、インタフェース筐体２０２において、互いに直交する背面部２３２と下面部２３４とが、壁面に対する取付面となったが、これに限定されない。特に、無線基板２２８が設けられない場合には、数多くの取付面を形成することができる。また、アクチュエータ５００は、ロッド５０１が進退する形式に限定されない。例えば、アクチュエータの長手方向へ移動するスライダを備えた形式にも適用可能である。

１ アクチュエータシステム
１００ アクチュエータコントローラ
１０１ コントローラ筐体
１５０、２５０ ＣＰＵ
１５２、２３０ 基板間接続コネクタ
１５４、２５４ 電源回路
１５６ モータドライブ回路
１５８ モータ・エンコーダコネクタ
２００ インタフェースボックス
２０２ インタフェース筐体
２０４ａ、２０４ｂ 取付部材
２０６ａ、２０６ｂ 屹立部材
２０８ａ、２０８ｂ 水平部材
２１０ａ、２１０ｂ 取付孔
２１２ａ、２１２ｂ 取付溝
２２２ 外部Ｉ／Ｆコネクタ
２２４ ＴＰコネクタ
２２６ａ、２２６ｂ ＬＥＤ
２２８ 無線基板
２２９ インタフェース基板
２３２ 背面部
２３４ 下面部
２３６ａ、２３６ｂ 支持部
２５２ ＰＩＯ回路
２５６ ＴＰ回路
２５８ 無線回路
２６０ 無線コネクタ
３００ ケーブル
３０２、３０４ コネクタ
５００ アクチュエータ
５０１ ロッド

Claims (8)

1. アクチュエータを制御するアクチュエータ制御装置であって、
   第１の筐体と第１の制御部とを有し、前記アクチュエータに取り付けられる本体部と、
   前記本体部に接続されるケーブルと、
   第２の筐体と第２の制御部とを有し、前記ケーブルに接続されるインタフェース部と、
   を備え、
   前記第２の制御部は、前記本体部との間での信号の送信及び受信を行うとともに、外部との間での信号の送信及び受信を行い、
   前記第１の筐体と前記ケーブルとの接続箇所は、密閉されていることを特徴とするアクチュエータ制御装置。
2. 前記本体部は、前記第１の制御部及び前記ケーブルに接続される第１のコネクタを備え、
   前記インタフェース部は、前記第２の制御部及び前記ケーブルに接続される第２のコネクタを備え、
   前記第１の制御部と前記第２の制御部とは、前記第１のコネクタ、前記ケーブル及び前記第２のコネクタを介して、互いに信号の送信及び受信を行うことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ制御装置。
3. 前記本体部は、前記第１のコネクタに接続される第１の電源部を備え、
   前記インタフェース部は、前記第２のコネクタに接続される第２の電源部を備え、
   前記第２の電源部は、前記第１のコネクタ、前記ケーブル及び前記第２のコネクタを介して、前記第１の電源部へ電力を供給することを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ制御装置。
4. 前記第２の筐体は、壁面に対する第１の取付面及び第２の取付面を有し、
   前記第１の取付面と前記第２の取付面とは互いに直交する配置であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のアクチュエータ制御装置。
5. 前記第２の筐体は、樹脂により形成され、
   前記インタフェース部は、外部との間で無線通信を行う無線部を備えることを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ制御装置。
6. 前記無線部は、前記第２の筐体の内部において、前記第１の取付面及び前記第２の取付面の少なくとも何れかと対向する位置に配置されることを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ制御装置。
7. 前記インタフェース部は、
   信号の送信及び受信用の第３のコネクタと、
   制御プログラムのデータの入力用の第４のコネクタと、
   を備えることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のアクチュエータ制御装置。
8. 前記インタフェース部は、前記アクチュエータの状態を示す表示部を備えることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のアクチュエータ制御装置。

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