KR20220081269A

KR20220081269A - 전원 측정 제어 회로 및 로봇 컨트롤러

Info

Publication number: KR20220081269A
Application number: KR1020210153603A
Authority: KR
Inventors: 히로후미 모모세
Original assignee: 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤
Priority date: 2020-12-08
Filing date: 2021-11-10
Publication date: 2022-06-15
Also published as: CN114609542A; JP2022090847A; KR102705237B1

Abstract

산업용 로봇의 구동을 위한 전력을 공급하는 외부 교류 전원을 감시하여 그 교류 전원의 이상을 검출할 수 있는 전원 측정 제어 회로를 제공한다.
전원 측정 제어 회로는, 로봇으로의 전력을 공급하고 차단하는 주 회로 릴레이(23)와 교류 전원(10) 사이에 있어서 교류 전원(10)으로부터의 교류 전력의 전류 파형 및 전압 파형을 각각 검출하는 교류 전류 검출부(21) 및 교류 전압 검출부(22)와, 검출된 전류 파형 및 전압 파형을 기억하고, 전류 파형 및 전압 파형으로부터 전류 및 전압을 산출하는 검출 기억부(41)를 구비하는 검출 처리부(40)와, 검출 처리부(40)에 접속하여, 교류 전원(10)에 있어서의 이상을 검출하는 이상 검출부(46)를 구비한다.

Description

전원 측정 제어 회로 및 로봇 컨트롤러 {POWER SUPPLY MEASUREMENT CONTROL CIRCUIT AND ROBOT CONTROLLER}

본 발명은 산업용 로봇을 위한 전원 측정 제어 회로와, 그러한 전원 측정 제어 회로를 구비하는 로봇 컨트롤러에 관한 것이다.

산업용 로봇의 동작에 사용되는 외부 전원은, 일반적으로 상용의 교류 전원이며, 예를 들어 단상 혹은 3상, 200/230V, 50/60Hz인 상용의 교류 전원이 사용된다. 그러나, 로봇의 설치 환경에 따라서는 전압 강하가 크거나, 전압 파형에 대하여 노이즈가 혼입되거나, 혹은 전압 파형에 있어서의 큰 파형 왜곡이 있는 등, 양호한 질의 외부 전원을 얻지 못하는 경우가 있다. 파형 왜곡의 예로서는, 본래라면 사인파이어야 할 파형이, 그 정점 부근에서 깍여져 평탄하게 되어 있는 것 같은 것이 있다. 질이 양호하지 않은 외부 전원에 로봇을 접속한 경우, 그 로봇이 정상적으로 동작하지 못하는 경우가 있다. 지금까지는, 로봇이 접속되는 외부 전원의 질에 관하여, 로봇에 공급되는 교류 전력의 전압이 소정의 전압 레벨(공칭 200V의 교류 전원에 대하여 예를 들어 160V)을 충족하고 있는지 여부를 검출하여, 소정의 레벨에 달해 있지 않으면 「감전압」이라고 판정하여 경보를 발하거나 하고 있었다.

로봇에 공급되는 전류나 로봇에서 소비되는 전력은, 로봇의 기종별로 또는 로봇이 어떠한 동작을 행하고 있는지에 따라 크게 변동된다. 그 때문에, 어떤 로봇을 정상적으로 동작시킬 수 있는 외부 전원에 대하여, 새롭게 다른 로봇을 접속하여 동작시킨 경우, 새롭게 접속한 로봇이 정상적으로 동작하지 않는 경우도 있을 수 있다. 로봇에 교류 전력을 공급하는 외부 전원에 기인하는 문제를 방지하기 위해, 신규로 로봇을 도입할 때에는, 로봇에 대한 입력 전류나 전력을, 예를 들어 오실로스코프, 전류 프로브, 전력계 등의 범용의 측정기를 사용하여 측정하고 있다. 로봇의 설치 후에 외부 전원에 기인한다고 생각되는 문제가 발생한 경우도, 현장에 범용의 측정기를 가져와서 외부 전원에 대한 측정을 행하고 있다.

교류 전원에 관련된 측정에 관하여 특허문헌 1은, 교류 전원의 전압 및 전류에 있어서의 제로 크로스 타이밍에 기초하여 전압과 전류의 위상차를 구하여, 전압, 전류 및 위상차로부터 전력값을 연산하는 것을 개시하고 있다. 마찬가지로 특허문헌 2는, 교류 전원으로부터의 전력의 전압 파형에 있어서의 제로 크로스 타이밍과 전류 파형에 있어서의 제로 크로스 타이밍의 위상차에 기초하여 역률을 구하여, 전압의 실효값과 전류의 실효값과 역률에 기초하여 유효 전력을 산출하는 것을 개시하고 있다.

일본 특허 공개 평2-116759호 공보 일본 특허 공개 제2017-9774호 공보

산업용 로봇에서는, 그 로봇의 구동을 위해 사용되는 외부 전원인 교류 전원의 질을 판단하는 기구로서, 종래, 입력 전원 전압이 규정값에 달하였는지 여부를 판단하는 것밖에 마련되어 있지 않았다. 그 때문에, 교류 전원에 있어서의, 예를 들어 전류가 증가하여 전압 강하가 커짐에 따른 이상이나, 전류 또는 전압 파형에 있어서의 큰 왜곡에 따른 이상 등을 검출할 수 없었다. 또한, 로봇을 실제로 조작시키고 있을 때의 교류 전원으로부터의 입력 전류나 입력 전력을 알기 위해서는 범용의 측정기를 별도로 준비하여 측정을 행할 필요가 있었다.

본 발명의 목적은, 산업용 로봇의 구동을 위한 전력을 공급하는 외부 전원인 교류 전원을 감시하여 그 교류 전원의 이상을 검출할 수 있는 전원 측정 제어 회로와, 이 산업용 로봇의 제어에 사용되고 전원 측정 제어 회로를 구비하는 로봇 컨트롤러를 제공하는 데 있다.

본 발명의 전원 측정 제어 회로는, 산업용 로봇의 구동에 사용되는 외부 전원인 교류 전원을 감시하여 이상을 검출하는 전원 측정 제어 회로이며, 산업용 로봇으로의 교류 전력을 공급하고 차단하는 주 회로 릴레이와 교류 전원 사이에 있어서 교류 전원으로부터의 교류 전력의 전류 파형 및 전압 파형을 검출하는 검출 수단과, 검출 수단으로 검출된 전류 파형 및 전압 파형을 기억하고, 전류 파형 및 전압 파형으로부터 전류 및 전압을 산출하는 검출 기억 수단과, 검출 기억 수단에 접속하여, 교류 전원에 있어서의 이상을 검출하는 이상 검출 수단을 갖는다.

본 발명의 전원 측정 제어 회로에서는, 전류 파형 및 전압 파형을 검출하는 검출 수단을 주 회로 릴레이보다 교류 전원측의 위치에 마련하고, 또한 검출 수단으로 검출된 전류 파형 및 전압 파형을 기억하고, 전류 파형 및 전압 파형으로부터 전류 및 전압을 산출하는 검출 기억 수단과, 검출 기억 수단에 접속하여, 교류 전원에 있어서의 이상을 검출하는 이상 검출 수단을 마련함으로써, 범용의 측정기를 사용하지 않고 외부 전원인 교류 전원의 질을 평가하여, 교류 전원에 있어서의 이상을 검출할 수 있게 된다.

본 발명의 전원 측정 제어 회로에서는, 전류 파형 및 전압 파형에 기초하여, 혹은 전류 및 전압에 기초하여 전력을 산출하는 전력 산출 수단을 더 구비해도 된다. 전력 산출 수단을 마련함으로써, 산업용 로봇으로의 입력 전력을 알 수 있어, 로봇에서의 대략적인 전력 소비를 알 수 있다.

본 발명의 전원 측정 제어 회로에서는, 이상 검출 수단은, 이상을 검출하였을 때 상위 장치에 통지하도록 구성해도 된다. 산업용 로봇의 제어에 사용되는 상위 장치가 있을 때 그 상위 장치에 대하여 이상의 발생을 통지할 수 있도록 함으로써, 상위 장치측에 있어서 외부 전원인 교류 전원에 있어서의 이상의 발생을 알 수 있어, 이상에 적절하게 대응할 수 있게 된다.

본 발명의 전원 측정 제어 회로에 있어서 검출 기억 수단은, 교류 전력에 있어서의 제로 크로스점을 검출하는 것이 바람직하다. 제로 크로스점을 검출함으로써, 주 회로 릴레이를 비롯한 각종 릴레이의 접점의 개폐를 교류 전력의 제로 크로스점의 근방에서 행하는 것이 가능하게 되어, 접점의 손모를 저감하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 로봇 컨트롤러는, 교류 전원으로부터 교류 전력을 공급받아 산업용 로봇의 구동과 제어를 행하는 로봇 컨트롤러이며, 산업용 로봇으로의 전력을 공급하고 차단하는 주 회로 릴레이와, 주 회로 릴레이와 교류 전원 사이에 있어서 교류 전력의 전류 파형 및 전압 파형을 검출하는 검출 수단과, 검출 수단으로 검출된 전류 파형 및 전압 파형을 기억하고, 전류 파형 및 전압 파형으로부터 전류 및 전압을 산출하는 검출 수단과, 검출 기억 수단에 접속하여, 교류 전원에 있어서의 이상을 검출하는 이상 검출 수단을 갖는다.

본 발명의 로봇 컨트롤러에서는, 교류 전원으로부터의 교류 전력의 전류 파형 및 전압 파형을 검출하는 검출 수단을 주 회로 릴레이보다 교류 전원측의 위치에 마련하고, 또한 검출 수단으로 검출된 전류 파형 및 전압 파형을 기억하고, 전류 파형 및 전압 파형으로부터 전류 및 전압을 산출하는 검출 기억 수단과, 검출 기억 수단에 접속하여, 교류 전원에 있어서의 이상을 검출하는 이상 검출 수단을 마련함으로써, 범용의 측정기를 사용하지 않고, 외부 전원인 교류 전원의 질을 평가하여, 교류 전원에 있어서의 이상을 검출할 수 있게 된다.

본 발명의 로봇 컨트롤러에서는, 전류 파형 및 전압 파형에 기초하여, 혹은 전류 및 전압에 기초하여 전력을 산출하는 전력 산출 수단을 더 구비해도 된다. 전력 산출 수단을 마련함으로써, 산업용 로봇으로의 입력 전력을 알 수 있어, 로봇에서의 대략적인 전력 소비를 알 수 있다.

본 발명의 로봇 컨트롤러에서는, 이상 검출 수단은, 이상을 검출하였을 때 상위 장치에 통지하도록 구성해도 된다. 로봇 컨트롤러에 대하여 명령을 송신하여 산업용 로봇의 제어를 행하는 상위 장치가 있을 때 그 상위 장치에 대하여 이상의 발생을 통지할 수 있도록 함으로써, 상위 장치측에 있어서 교류 전원에 있어서의 이상의 발생을 알 수 있어, 이상에 적절하게 대응할 수 있게 된다.

본 발명의 로봇 컨트롤러에서는, 또한 교류 전력을 정류하는 정류 회로와 정류 회로의 출력측에 마련된 전원 회로와, 주 회로 릴레이와 전원 회로 사이에 마련된 돌입 전류 방지용 저항과, 저항의 양단을 단락하는 단락 릴레이와, 단락 릴레이를 제어하는 전원 제어 수단을 마련하고, 검출 기억 수단이, 전류 파형 및 전류 파형의 적어도 한쪽에 있어서의 제로 크로스점을 검출하고, 전원 제어 수단이, 제로 크로스점에 동기하여 단락 릴레이의 접점을 닫는 제어를 행하도록 해도 된다. 이와 같이 구성함으로써, 전원 투입 시에 평활 콘덴서에 흐르는 돌입 전류를 제한할 수 있게 됨과 함께, 제로 크로스점에 맞추어 단락 릴레이의 접점이 폐쇄되므로, 단락 릴레이의 접점의 손모를 저감하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 로봇 컨트롤러에서는, 검출 기억 수단이 제로 크로스점을 검출하는 경우에, 전원 제어 수단이, 제로 크로스점에 동기하여, 주 회로 릴레이의 접점을 닫는 제어 및 상기 주 회로 릴레이의 접점을 여는 제어 중 적어도 한쪽의 제어를 행해도 된다. 제로 크로스점에 동기하여 주 회로 릴레이의 접점의 개폐를 행함으로써, 주 회로 릴레이의 손모를 저감할 수 있다. 특히, 주 회로 릴레이의 접점을 여는 제어를 행할 때에는, 제로 크로스점에 동기하여 단락 릴레이의 접점을 여는 제어를 행한 후에, 제로 크로스점에 동기하여 주 회로 릴레이의 접점을 여는 제어를 행하는 것이 바람직하다. 이러한 제어를 행함으로써, 주 회로 릴레이와 단락 릴레이의 양쪽의 접점의 손모를 저감할 수 있다.

본 발명에 따르면, 산업용 로봇의 구동을 위한 전력을 공급하는 외부 전원인 교류 전원을 감시하여 교류 전원의 이상을 검출할 수 있는 전원 측정 제어 회로와, 그러한 전원 측정 제어 회로를 구비하는 로봇 컨트롤러를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 일 형태의 로봇 컨트롤러의 구성을 도시하는 블록도이다.

다음에, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 기초하는 전원 측정 제어 회로는, 산업용 로봇의 구동을 위한 전력을 공급하는 외부 전원인 교류 전원을 감시하여 교류 전원의 이상을 검출할 수 있는 것으로서, 통상, 산업용 로봇의 구동과 제어에 사용되는 로봇 컨트롤러의 내부에 마련된다. 도 1은, 본 발명의 실시의 일 형태의 로봇 컨트롤러의 구성을 도시하고 있다.

도 1에 도시하는 로봇 컨트롤러는, 예를 들어 상용 전원인 교류 전원(10)으로부터 교류 전력이 공급되고, 외부로부터 입력하는 명령에 기초하여 산업용 로봇의 각 축의 모터(60)를 제어한다. 로봇 컨트롤러의 내부에는, 교류 전원(10)으로부터의 교류 전력이 공급되어 직류 전력을 출력하는 전원 회로(26)가 마련되어 있다. 전원 회로(26)에는 교류 전력이 공급되어 정류하는 전파 정류 회로(27)와, 전파 정류 회로(27)가 출력하는 맥류를 평활화하는 평활 콘덴서(28)가 마련되어 있다. 전원 회로(26)에서 얻어진 직류 전력은, 단락 보호 퓨즈(29)를 통하여, 모터(60)를 구동하여 서보 제어하는 서보 드라이버(51)에 공급된다. 또한 로봇 컨트롤러는, 로봇 컨트롤러로서의 기본적인 제어를 실행하는 주 제어부(50)를 구비하고 있다. 주 제어부(50)는, 상위 장치, 예를 들어 산업용 로봇의 유저가 사용하는 장치에 접속되어 있으며, 예를 들어 CPU(중앙 처리 장치) 혹은 마이크로 프로세서에 의해 구성되어 있다. 서보 드라이버(51)는, 외부 명령에 기초하여 모터(60)의 구동 제어를 행하는 주 제어부(50)로부터의 명령에 의해, 공급된 직류 전력을 사용하여 서보 제어에 의해 모터(60)를 구동한다.

모터(60)로부터 서보 드라이버(51)를 통하여 전원 회로(26)측에 회생 전류가 흘렀을 때 회생 에너지를 소비하기 위해, 서보 드라이버(51)에 있어서의 직류 전력의 입력에 대하여 방전 저항(32)이 병렬로 마련되고, 또한 방전 저항(32)에 흐르는 전류를 단속하는 스위치 소자(33)가 마련되어 있다. 도시한 예에서는, 스위치 소자(33)로서 NPN형의 바이폴라 트랜지스터가 사용되며, 방전 저항(32)의 일단은, 서보 컨트롤러(51)의 직류 입력의 정(+)측의 도선에 접속되고, 방전 저항(32)의 타단은 스위치 소자(33)인 트랜지스터의 콜렉터에 접속되어 있다. 이 트랜지스터의 이미터는, 서보 컨트롤러(51)의 직류 입력의 부(-)측의 도선에 접속되어 있다. 또한, 전원 회로(26)의 출력측에서의 전압을 검출하기 위해, 단락 보호 퓨즈(29)보다 서보 드라이버(51)측에 직류 전압 검출기(30)가 마련되어 있다.

교류 전원(10)과 전원 회로(26) 사이에는, 전원 회로(26)로의 교류 전력의 공급과 차단을 행하는 주 회로 릴레이(23)가 마련되어 있다. 산업용 로봇에서는, 안전을 위한 소정의 조건이 충족되지 않는 한 모터가 구동되어서는 안되므로, 주 회로 릴레이(23)는, 안전을 위한 소정의 조건이 충족되었는지 여부를 판정하는 안전 판정 회로(도시하지 않음)로부터의 안전 출력 신호에 따라 접점이 닫히고 교류 전원(10)으로부터의 교류 전력을 전원 회로(26)에 공급한다. 안전 출력 신호는, 소정의 지연 시간을 부여하는 지연 소자(31)를 통하여 주 회로 릴레이(23)의 코일(23a)에 인가된다. 주 회로 릴레이(23)와 전원 회로(26) 사이에는, 전원 회로(26)의 기동 시에 평활 콘덴서(28)에 흐르는 돌입 전류를 제한하기 위해 저항(24)이 마련되고, 또한 저항(24)의 양단을 단락하기 위한 접점을 갖는 단락 릴레이(25)가 마련되어 있다.

주 회로 릴레이(23)보다 교류 전원(10)에 가까운 위치에, 교류 전원(10)으로부터 전원 회로(26)에 공급되는 교류 전력의 전류 파형 및 전압 파형을 각각 검출하는 교류 전류 검출부(21) 및 교류 전압 검출부(22)가 마련되어 있다. 교류 전류 검출부(21) 및 교류 전압 검출부(22)는 검출 수단에 상당한다. 교류 전류 검출부(21)는, 교류 전원(10)으로부터 주 회로 릴레이(23)를 향하는 도선에 삽입된 션트 저항에 의해 구성되며, 션트 저항의 양단 사이의 전압인 전압 신호에 의해, 검출한 전류 파형을 출력한다. 한편, 교류 전압 검출부(22)는, 교류 전원(10)과 주 회로 릴레이(23)를 접속하는 한 쌍의 도선 사이에 배치된 분압 저항에 의해 구성되어 있으며, 분압 저항에 의해 분압된 전압인 전압 신호에 의해, 검출한 전압 파형을 출력한다. 여기서는 교류 전원(10)이 단상인 것으로 하고 있지만, 3상인 경우에는, 3개의 도선 중 2개의 도선에 각각 삽입된 2개의 션트 저항에 의해 교류 전류 검출부(21)가 구성되며, 3개의 도선 중 1개와, 나머지 2개의 각각의 사이에 마련된 2조의 분압 저항에 의해 교류 전압 검출부(22)가 구성된다. 교류 전류 검출부(21) 및 교류 전압 검출부(22)에서 각각 검출된 전류 파형 및 전압 파형이 입력되는 검출 처리부(40)가 마련되어 있다. 여기서는 도선에 삽입된 션트 저항에 의해 교류 전력의 전류 파형을 검출하는 경우를 설명하고 있지만, 본 발명에 있어서 이용 가능한 전류 파형의 검출 방법은 션트 저항을 사용하는 것에 한정되지 않는다. 교류 전류 검출부(21)로서, 홀 소자를 사용하여 전류 파형을 검출하는 것이나, 커런트 트랜스 등에 의해 전류 파형을 검출하는 것을 이용할 수도 있다.

검출 처리부(40)는, 아날로그/디지털(A/D) 변환 기능을 갖는 CPU<중앙 처리 장치> 혹은 마이크로 프로세서로 구성되어 있으며, 검출 기억부(41) 및 전력 산출부(42)를 논리적으로 구비하고 있다. 검출 기억부(41) 및 전력 산출부(42)는, 각각 검출 기억 수단 및 전력 산출 수단에 상당한다. 검출 기억부(41)는, 전류 파형을 나타내는 전압 신호와 전압 파형을 나타내는 전압 신호를 각각 아날로그/디지털 변환하고, 그들 전류 파형 및 전압 파형으로부터 전류 및 전압의 각각의 실효값을 산출함과 함께, 전류 파형 및 전압 파형을 기억한다. 실효값의 산출에서는, 파형 왜곡의 영향을 피하기 위해, 단순하게 파고값에 기초하여 실효값을 구하는 것이 아니라, 순시값을 적산하여 실효값을 구하는 것이 바람직하다. 검출 기억부(41)는, 전류 파형 및 전압 파형의 각각에서의 제로 크로스점을 검출할 수도 있다. 전력 산출부(42)는, 검출한 전류와 전압을 승산함으로써, 혹은 전류 파형에서의 순시값과 전압 파형에서의 순시값의 곱을 적산함으로써, 교류 전원(10)으로부터 입력된 전력을 산출하여 기억한다. 입력 전력의 산출이 불필요할 때에는, 반드시 전력 산출부(42)를 마련하지는 않아도 된다.

본 실시 형태의 로봇 컨트롤러는, 또한 주 회로 릴레이(23), 단락 릴레이(25) 및 스위치 소자(33)의 제어를 행하는 전원 제어부(45)를 구비하고 있다. 전원 제어부(45)는, 예를 들어 CPU 혹은 마이크로 프로세서에 의해 구성되어 있으며, 검출 처리부(40) 및 주 제어부(50)와 신호선을 통하여 접속되어 있다. 특히 본 실시 형태에서는 전원 제어부(43)는, 검출 처리부(40)에 의해 검출된 전류, 전압 및 전력이나, 검출 처리부(40)에 기억되어 있는 전류 파형, 전압 파형 등에 기초하여, 교류 전원(10)에 있어서의 이상을 검출하는 이상 검출부(46)를 구비하고 있다. 이상 검출부(46)는 이상 검출 수단에 상당한다. 이상 검출부(46)는, 교류 전원(10)에 있어서의 이상을 검출한 경우에, 주 제어부(50)를 통하여 상위 장치에 이상의 발생을 통지할 수 있다. 또한, 주 제어부(50)를 통하여 상위 장치로부터 입력한 요구에 따라, 산출된 전류, 전압 및 전력의 값이나, 검출 처리부(40)에 저장되어 있는 전류 파형, 전압 파형 혹은 전력 파형 등을 상위 장치를 향하여 출력한다. 교류 전류 검출부(21), 교류 전압 검출부(22), 검출 처리부(40) 및 이상 검출부(46)에 의해, 본 발명에 기초하는 전원 측정 제어 회로가 구성된다.

이와 같이 전원 측정 제어 회로를 로봇 컨트롤러에 마련함으로써, 오실로스코프나 전류 프로브, 전력계 등의 범용의 측정기를 사용하지 않고, 로봇별로, 나아가 로봇의 동작별로, 교류 전원(10)으로부터의 전원 입력 전압의 실효값, 최댓값 및 파형과, 전원 입력 전류의 실효값, 최댓값 및 파형과, 입력 전력을 구하는 것이 가능하게 된다. 전원 입력 전류나 전원 입력 전압을 검출함으로써, 허용 입력 전류를 초과한 것이나, 과전압, 감전압의 발생 등을 검출할 수 있다. 입력 전력을 사용하면, 로봇의 모터(60)에서의 발열이나 전력 소비의 개산을 구할 수 있고, 나아가 허용 전력을 초과한 것 등을 검출할 수 있다. 파고값으로부터 기대되는 실효값이, 파형에 있어서의 순시값을 적산하여 얻어지는 실효값과 크게 어긋나 있을 때에는, 교류 전원(10)에 있어서의 파형 왜곡이 크다고 판단할 수 있다.

다음에, 본 실시 형태에 있어서의 전원 제어부(45)에 의한 주 회로 릴레이(23), 단락 릴레이(25) 및 스위치 소자(33)의 제어에 대하여 설명한다. 우선, 스위치 소자(33)의 제어를 설명한다. 모터(60)로부터의 회생 전류가 서보 드라이버(51)로부터 전원 회로(26)측으로 흐르면, 전원 회로(26)의 출력측의 직류 전압이 상승한다. 이 직류 전압이 지나치게 상승하면, 전원 회로(26)에 접속하는 소자나 기기의 내전압을 초과할 우려가 있다. 전원 회로(26)의 출력측에 마련되어 있는 직류 전압 검출기(30)에서 검출된 전압이 전원 제어부(45)에 입력되어 있고, 전원 제어부(45)는, 직류 전압 검출기(30)에서의 검출 전압이 역치를 초과하면 스위치 소자(33)인 트랜지스터의 베이스에 신호를 출력하여 트랜지스터를 도통 상태로 하고, 회생 에너지가 방전 저항(32)에 의해 소비되도록 한다. 회생 에너지가 소비됨으로써 전원 회로(26)의 출력측의 전압이 저하되기 때문에, 직류 전압 검출기(30)에서의 검출 전압이 저하되면, 전원 제어부(45)는 트랜지스터를 차단 상태로 제어하고, 방전 저항(32)에 의한 회생 에너지의 소비를 중지시킨다. 이에 의해, 전원 회로(26)의 출력측의 직류 전압은 항상 역치 이하로 유지되게 된다.

주 회로 릴레이(23)의 접점을 닫고 전원 회로(26)를 기동하였을 때, 전원 회로(26)의 평활 콘덴서(28)에 큰 돌입 전류가 흐를 우려가 있어, 전원 회로(26)의 입력측에는 돌입 전류 제한용 저항(24)이 마련되어 있다. 평활 콘덴서(28)의 충전 전압이 충분히 상승한 후에는 돌입 전류의 제한은 불필요하게 되므로, 저항(24)의 양단을 단락 릴레이(25)로 단락할 필요가 있다. 전원 제어부(45)는, 단락 릴레이(25)의 코일(25a)을 구동할 수 있도록 구성되어 있으며, 주 회로 릴레이(23)의 접점이 닫히고 나서 예를 들어 일정 시간의 경과 후에, 혹은 직류 전압 검출기(30)에서 검출되는 평활 콘덴서(28)의 충전 전압이 일정값을 초과하면, 단락 릴레이(25)의 접점을 닫는 제어를 행한다. 전원 제어부(45)는, 검출 처리부(40)를 통하여, 교류 전원(10)으로부터의 교류 전력의 전압 파형 혹은 전류 파형에 있어서의 제로 크로스 타이밍을 알 수 있으므로, 교류 전력의 파형에 있어서의 제로 크로스점의 근방의 타이밍에 단락 릴레이(25)의 접점을 닫도록 제어를 할 수 있다. 교류 전력의 파형에 있어서의 제로 크로스점의 근방의 타이밍에 단락 릴레이(14)의 접점을 닫도록 함으로써, 접점을 닫는 순간에 접점을 흐르는 전류가 작아지므로, 접점의 손모를 저감할 수 있다.

산업용 로봇에 있어서의 안전 확보의 관점에서는, 주 회로 릴레이(23)의 접점은, 원칙으로서 안전 출력 신호에 의해 제어된다. 본 실시 형태에서는 안전 제어 신호는 전원 제어부(45)에도 공급되어 있기 때문에, 전원 제어부(45)는, 검출 처리부(40)를 통하여, 교류 전원(10)으로부터의 교류 전력의 전압 파형에 있어서의 제로 크로스 타이밍을 알 수 있다. 그래서, 안전 출력 신호 그 자체에 의해 주 회로 릴레이(12)의 접점을 닫는 제어를 하는 것이 아니라, 안전 출력 신호가 출력되어 있고, 또한 교류 전력의 전압 파형에서의 제로 크로스점에 동기하는 타이밍에 전원 제어부(45)가 주 회로 릴레이(23)의 접점을 닫는 제어를 행하도록 해도 된다. 교류 전력의 전압 파형에 있어서의 제로 크로스점의 근방의 타이밍에 주 회로 릴레이(23)의 접점을 닫도록 함으로써, 접점을 닫는 순간에 접점을 흐르는 전류가 작아지므로, 주 회로 릴레이(23)의 접점의 손모를 저감할 수 있다.

비상 정지 등의 이유에 의해 안전 출력 신호가 오프로 되어 주 회로 릴레이(23)의 접점을 열지 않으면 안될 때에도, 제로 크로스점의 근방에서 접점을 열도록 함으로써, 접점을 여는 것에 따른 차단해야 할 전류가 작아지므로, 접점에서의 아크 방전의 발생을 억제할 수 있고, 접점의 손모를 저감할 수 있다. 비상 정지 등으로 주 회로 릴레이(23)의 접점을 열지 않으면 안될 때, 전원 제어부(45)는, 교류 전력의 파형에서의 제로 크로스점의 근방에서 먼저 단락 릴레이(25)의 접점을 열고, 계속해서 교류 전력의 파형에서의 제로 크로스점의 근방에서 주 회로 릴레이(23)의 접점을 여는 제어를 행할 수 있다. 이와 같이 제어 하면, 양쪽의 릴레이(23, 25)의 접점의 손모를 방지할 수 있다. 또한 이 제어는 교류 전력에서의 1사이클분의 시간 내에 끝낼 수 있어, 비상 정지 시의 안전 확보에 지장을 초래하는 일은 없다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 따르면, 교류 전원(10)으로부터 입력하는 교류 전력에서의 전류 파형 및 전압 파형을 검출하여 전류 및 전압을 구하고, 이들의 파형을 기억하고, 또한 전력을 검출할 수 있게 함으로써, 범용의 계측기 등을 가져오지 않고, 산업용 로봇의 구동에 사용하는 교류 전원(10)의 이상 등을 검출할 수 있게 된다. 또한, 로봇의 개략적인 소비 전력 등을 알 수 있게 됨과 함께, 제로 크로스 타이밍에 각 릴레이(23, 25)의 접점의 개폐를 행할 수 있게 되어, 릴레이(23, 25)의 접점의 손모를 저감할 수 있다.

10: 교류 전원
21: 교류 전류 검출부
22: 교류 전압 검출부
23: 주 회로 릴레이
24: 저항
25: 단락 릴레이
26: 전원 회로
27: 전파 정류 회로
28: 평활 콘덴서
29: 단락 보호 퓨즈
30: 직류 전압 검출기
31: 지연 소자
32: 방전 저항
33: 스위치 소자
40: 검출 처리부
41: 검출 기억부
42: 전력 산출부
45: 전원 제어부
46: 이상 검출부
50: 주 제어부
51: 서보 드라이버
60: 모터

Claims

산업용 로봇의 구동에 사용되는 외부 전원인 교류 전원을 감시하여 이상을 검출하는 전원 측정 제어 회로이며,
상기 산업용 로봇으로의 교류 전력을 공급하고 차단하는 주 회로 릴레이와 상기 교류 전원 사이에 있어서 상기 교류 전원으로부터의 상기 교류 전력의 전류 파형 및 전압 파형을 검출하는 검출 수단과,
상기 검출 수단으로 검출된 상기 전류 파형 및 상기 전압 파형을 기억하고, 상기 전류 파형 및 상기 전압 파형으로부터 전류 및 전압을 산출하는 검출 기억 수단과,
상기 검출 기억 수단에 접속하여, 상기 교류 전원에 있어서의 이상을 검출하는 이상 검출 수단을 갖는, 전원 측정 제어 회로.
제1항에 있어서, 상기 전류 파형 및 상기 전압 파형에 기초하여, 혹은 상기 전류 및 상기 전압에 기초하여 전력을 산출하는 전력 산출 수단을 더 구비하는, 전원 측정 제어 회로.
제1항에 있어서, 상기 이상 검출 수단은, 상기 이상을 검출하였을 때 상위 장치에 통지하는, 전원 측정 제어 회로.
제2항에 있어서, 상기 이상 검출 수단은, 상기 이상을 검출하였을 때 상위 장치에 통지하는, 전원 측정 제어 회로.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출 기억 수단은, 상기 교류 전력에 있어서의 제로 크로스점을 검출하는, 전원 측정 제어 회로.
교류 전원으로부터 교류 전력을 공급받아 산업용 로봇의 구동과 제어를 행하는 로봇 컨트롤러이며,
상기 산업용 로봇으로의 전력을 공급하고 차단하는 주 회로 릴레이와,
상기 주 회로 릴레이와 상기 교류 전원 사이에 있어서 상기 교류 전력의 전류 파형 및 전압 파형을 검출하는 검출 수단과,
상기 검출 수단으로 검출된 상기 전류 파형 및 상기 전압 파형을 기억하고, 상기 전류 파형 및 상기 전압 파형으로부터 전류 및 전압을 산출하는 검출 기억 수단과,
상기 검출 기억 수단에 접속하여, 상기 교류 전원에 있어서의 이상을 검출하는 이상 검출 수단을 갖는, 로봇 컨트롤러.
제6항에 있어서, 상기 전류 파형 및 상기 전압 파형에 기초하여, 혹은 상기 전류 및 상기 전압에 기초하여 전력을 산출하는 전력 산출 수단을 더 구비하는, 로봇 컨트롤러.
제6항에 있어서, 상기 이상 검출 수단은, 상기 이상을 검출하였을 때 상위 장치에 통지하는, 로봇 컨트롤러.
제7항에 있어서, 상기 이상 검출 수단은, 상기 이상을 검출하였을 때 상위 장치에 통지하는, 로봇 컨트롤러.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 교류 전력을 정류하는 정류 회로와 상기 정류 회로의 출력측에 마련된 전원 회로와,
상기 주 회로 릴레이와 상기 전원 회로 사이에 마련된 돌입 전류 방지용 저항과,
상기 저항의 양단을 단락하는 단락 릴레이와,
상기 단락 릴레이를 제어하는 전원 제어 수단
을 더 갖고,
상기 검출 기억 수단은, 상기 전류 파형 및 상기 전류 파형의 적어도 한쪽에 있어서의 제로 크로스점을 검출하고,
상기 전원 제어 수단은, 상기 제로 크로스점에 동기하여 상기 단락 릴레이의 접점을 닫는 제어를 행하는, 로봇 컨트롤러.
제10항에 있어서, 상기 전원 제어 수단은, 상기 제로 크로스점에 동기하여, 상기 주 회로 릴레이의 접점을 닫는 제어 및 상기 주 회로 릴레이의 접점을 여는 제어 중 적어도 한쪽의 제어를 행하는, 로봇 컨트롤러.
제11항에 있어서, 상기 전원 제어 수단은, 상기 주 회로 릴레이의 접점을 여는 제어를 행할 때, 상기 제로 크로스점에 동기하여 상기 단락 릴레이의 접점을 여는 제어를 행한 후에, 상기 제로 크로스점에 동기하여 상기 주 회로 릴레이의 접점을 여는 제어를 행하는, 로봇 컨트롤러.