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    [發明課題]使多軸馬達驅動裝置及多軸馬達驅動系統能夠提昇可信度的同時達到小型化。[解決手段]多軸馬達驅動裝置(300)是驅動8個馬達(100)用的多軸馬達驅動裝置，其具備：可將電力供應至馬達(100)的1台至8台的放大模組(302)；與控制模組(301)及放大模組(302)連接，配置有根據來自控制器(200)的馬達控制指令，控制放大模組(302)所具有之開關元件(3021)用之訊號線的控制基板(303)；及與放大模組(302)連接，配置有對該放大模組(302)供應電力用之動力線的動力基板(304)。接著，控制基板(303)和動力基板(304)是配置成分離。
    公开号:TW201304391A
    申请号:TW101104918
    申请日:2012-02-15
    公开日:2013-01-16
    发明作者:Takashi Maeda；Takehisa Fukano
    申请人:Yaskawa Denki Seisakusho Kk；
    IPC主号:H02P31-00
    专利说明:
    多軸馬達驅動裝置及多軸馬達驅動系統
    本發明，是關於多軸馬達驅動裝置及具備該多軸馬達驅動裝置之多軸馬達驅動系統。
    先前，已知有驅動複數馬達用的多軸馬達驅動裝置(例如：參照專利文獻1)。該先前技術的多軸馬達驅動裝置(伺服放大器)，是由底座基板和可裝拆地組入在該底座基板的複數輔助基板所構成。輔助基板，是構成為對複數馬達之伺服控制部及放大模組(驅動電路部)等配置在同一基板上。於底座基板，是混合存在著與伺服控制部之訊號授受時所使用的低電壓系統，和供應至放大模組的高電壓系統。 [先行技術文獻] [專利文獻]
    [專利文獻1]日本特開2008-091684號公報(第5圖)
    上述先前技術，是高電壓系統和低電壓系統混合存在於同一的底座基板上，對於絕緣或干擾等的可信度尚有改善的餘地。此外，高電壓系統，其相較於低電壓系統，是必需確保配線圖案及安裝零件間具有更大的絕緣距離及沿面距離，因此該等的混合存在勢必造成基板變大構成為所需以上的尺寸，導致裝置的大型化。
    本發明之目的，是在於提供一種能夠提昇可信度的同時達到小型化的多軸馬達驅動裝置及多軸馬達驅動系統。
    為了解決上述課題，根據本發明之一觀點時，所應用之多軸馬達驅動裝置是可驅動至少1個馬達的多軸馬達驅動裝置，其具備：可將電力供應至上述馬達之至少1台的放大模組；與上述放大模組連接，配置有根據來自於主控制裝置的馬達控制指令控制上述放大模組所具有之開關元件用之訊號線的控制基板；及與上述放大模組連接，配置有對該放大模組供應電力用之動力線的動力基板，此外，上述控制基板和上述動力基板是配置成分離。
    此外，根據本發明之另一觀點時，所應用之多軸馬達驅動系統，其具備有：至少1個馬達；馬達控制指令輸出用的主控制裝置；及根據上述馬達控制指令驅動上述馬達的多軸馬達驅動裝置，上述多軸馬達驅動裝置，具備：可將電力供應至上述馬達之至少1台的放大模組；與上述放大模組連接，配置有根據來自於主控制裝置的馬達控制指令控制上述放大模組所具有之開關元件用之訊號線的控制基板；及與上述放大模組連接，配置有對該放大模組供應電力用之動力線的動力基板，此外，上述控制基板和上述動力基板是構成為分離。
    根據本發明時，是能夠提昇可信度的同時達到小型化。[發明之最佳實施形態]
    以下，針對本發明一實施形態參照圖面進行說明。
    如第1圖所示，本實施形態的多軸馬達驅動系統1，具備有：輸出旋轉力的8個馬達100；馬達控制指令輸出用的控制器200(主控制裝置)；及根據控制器200的馬達控制指令驅動各馬達100的多軸馬達驅動裝置300。
    各馬達100，是分別具有可對旋轉軸101等旋轉體的旋轉角度進行檢測然輸出位置檢測訊號的編碼器102。
    多軸馬達驅動裝置300，具備有其外廓構成用的框體(省略圖示)之同時，於該框體內具備：中繼基板306、變換模組307、電容模組308、控制模組301，和，對馬達100供應電力藉此驅動馬達100的1台至8台的放大模組302，和，控制基板303，和，與控制基板303為另一基板的動力基板304，及，可使控制基板303及動力基板304配置成分離之共用的固定底座305。
    變換模組307，是可使交流電源(例如AC200V)輸入後形成馬達驅動直流電源(例如DC+300V)及控制電源(例如DC+5V或DC±12V)輸出。
    電容模組308，是搭載有電容器3081。電容器3081，是可使經由變換模組307形成的馬達驅動直流電源平滑化。
    中繼基板306，是可使來自於各馬達100之編碼器102的位置檢測訊號輸入後形成對應的訊號輸出至控制模組301及控制基板303。
    控制模組301，是搭載有CPU3011。CPU3011，是可將控制器200所輸出的馬達控制指令(位置或速度或力矩當中的1個控制指令)分配輸出至控制基板303的8個控制運算部3031(將於下述說明)。
    各放大模組302，分別具有連接器3024，該連接器3024能夠插拔地連接與馬達100連接用之馬達電纜的連接器(省略圖示)，對連接器3024嵌合馬達電纜之一方側的連接器，將另一側的連接器嵌合在馬達100的連接器103，是可使放大模組302與馬達100連接著。此時，連接在各放大模組302之各馬達100的容量(輸出量)，是可各個相同，也可各個不同，各放大模組302，是分別構成為具有與所對應之馬達100容量無關大致為相同的外形尺寸。
    控制基板303，具備多層(例如10層)的層疊構造，輸入有來自於變換模組307的控制電源。該控制基板303，具有：8個控制運算部3031(控制IC)；可使放大模組302並列設置連接成能夠插拔的8個連接器3033；及並列設置在放大模組302可使控制模組301連接成能夠插拔的連接器3032。接著，對各連接器3033嵌合各放大模組302的連接器3022，藉此使控制基板303和各放大模組302連接，對連接器3032嵌合控制模組301的連接器3012，藉此使放大模組302和控制模組301連接。
    各控制運算部3031，例如是以IC晶片構成，各別對應1個馬達。該等各控制運算部3031，是輸入有控制模組301之CPU3011所分配輸入之來自於控制器200的馬達控制指令，及，來自於各馬達100之編碼器102的位置檢測訊號，執行所輸入之馬達控制指令對應的控制運算(包括電流控制運算)。接著，將根據該控制運算的開關指令輸入至經由連接器3033連接在控制基板303之放大模組302所具有的開關元件3021。
    此外，於控制基板303，是配置有訊號線(省略圖示)，該訊號線是做為根據經由連接器3032連接之控制模組301的CPU3011所分配輸入之來自於控制器200的馬達控制指令對經由各連接器3033連接的各放大模組302的開關元件3021進行控制用的訊號線。即，於控制基板303，是配置有各放大模組302之控制用的訊號授受所使用之低電壓系統(例如DC+5V或DC±12V)的訊號線。
    動力基板304，具備多層(例如4層)的層疊構造，輸入有來自於變換模組307的馬達驅動直流電源。該動力基板304，具有可使放大模組302並列設置連接成能夠插拔的8個連接器3041，對各連接器3041嵌合各放大模組302的連接器3023，藉此使動力基板304和各放大模組302連接。此外，於動力基板304，是配置有對經由各連接器3041連接的各放大模組302供應電力用的動力線(省略圖示)。即，於動力基板304，配置有供應至各放大模組302之高電壓系統(例如DC+300V)的動力線。
    如第2圖及第3圖所示，固定底座305，具有平面視大致為長方形的形狀，於其表面(第2圖中紙面跟前側的面，第3圖中右側的面)豎立設有複數的插銷3051。另外，控制基板303，具備平面視大致為L字形狀，於其端部(參照第3圖)設有複數的貫通孔3035(第1貫通孔)。此外，動力基板304，具備平面視大致為長方形的形狀，於其端部(參照第3圖)設有複數的貫通孔3043(第2貫通孔)。另，於動力基板304的端部，具有平面視為凹凸形狀的端部，關於該平面視為凹凸形狀的端部，是在平面視為凸形狀的部份設有上述貫通孔3043。
    接著，豎立設置在固定底座305的各插銷3051，於控制基板303的端部和動力基板304的端部為局部重疊的狀態下，詳細地說，於設置在控制基板303之端部的貫通孔3035和設置在動力基板304之平面視為凸形狀之端部的貫通孔3043成為重疊的狀態下，插通在各貫通孔3035、3043，是可使控制基板303及動力基板304定位以分離狀態配置在固定底座305。另，也可在控制基板303及動力基板304不重疊的狀態下，使控制基板303及動力基板304定位以分離狀態配置在固定底座305。再加上，藉由插通在各貫通孔3035、3043之各插銷3051的前端突出於各貫通孔3035、3043，於該等突出的各插銷3051的前端分別安裝有蓋子C，是可使控制基板303及動力基板304固定在固定底座305(不過，第2圖中是圖示著省略各蓋子C的狀態)。另，也可將插通在各貫通孔3035、3043之各插銷3051的前端不突出於各貫通孔3035、3043的同時，於該等各插銷3051的前端側設有內螺紋螺絲，對該等各內螺紋螺絲螺合外螺紋螺絲，藉此就可使控制基板303及動力基板304固定在固定底座305。
    即，豎立設置在固定底座305的複數插銷3051當中，於控制基板303及動力基板304配置在固定底座305時，如上述當貫通孔3035、3043為重疊的狀態下，插通在該等貫通孔3035、3043的插銷3051可以說是定位著控制基板303及動力基板304的相對位置。因此，豎立設置在固定底座305的複數插銷3051當中，於控制基板303及動力基板304配置在固定底座305時，如上述當貫通孔3035、3043為重疊的狀態下，插通在該等貫通孔3035、3043的插銷3051，是相當於申請專利範圍所記載之第1突起部的同時相當於定位部。
    如上述當控制基板303及動力基板304為定位狀態固定在固定底座305時，就能夠使放大模組302的連接器3022、3023分別嵌合在控制基板303的連接器3033及動力基板304的連接器3041，使放大模組302能夠連接在控制基板303及動力基板304。另，第2圖中，連接在控制基板303及動力基板304之1台至8台的放大模組302，及，連接在控制基板303的控制模組301，是以想像線(虛線部)圖示著。另，第2圖中，是局部省略第1圖所示之零件的圖示。
    此外，如第2圖所示，動力基板304，具備有對應經由8個連接器3041連接之1台至8台的放大模組302各個的共通FG(Frame Ground)端子3042，經由該FG端子3042形成接地著。因此，就不需從1台至8台的放大模組302的各個拉出FG配線進行接地，藉由動力基板304之FG端子3042的1處集中接地，是能夠達到省配線化。此外，控制基板303，是具有與上述動力基板304側之FG端子3042分離的FG端子3034，經由該FG端子3034形成接地著。藉由將控制基板303的FG端子3034與動力基板304的FG端子3042分離形成各個獨立配置，是能夠降低控制基板303的訊號線受到動力基板304之動力線的干擾影響。
    再加上，控制基板303所具備的各控制運算部3031，是分別設置在控制基板303之固定底座305側相反側的面，即控制基板3032的表面(第2圖中紙面跟前側的面，第3圖中右側的面)。
    如以上的說明，本實施形態的多軸馬達驅動系統1，具備8個馬達100和控制器200及多軸馬達驅動裝置300。多軸馬達驅動裝置300，具備控制模組301、1台至8台的放大模組302、控制基板303及動力基板304。於控制基板303配置有控制用之訊號授受所使用之低電壓系統的訊號線，於動力基板304，配置有供應至各放大模組302之高電壓系統的動力線。接著，控制基板303和動力基板304為分離的構成。如此一來，就能夠使高電壓系統的動力線和低電壓系統的訊號線分離配置在不同的基板，因此就能夠避免1個基板上混合存在有不同電壓系統的配線。其結果，是能夠提高絕緣或干擾等所相對的可信度。
    另外，高電壓系統，其相較於低電壓系統，是必需確保配線圖案及安裝零件間具有更大的絕緣距離及沿面距離，因此該等的混合存在勢必造成基板變大構成為所需以上的尺寸，導致多軸馬達驅動裝置300的大型化。相對於此，本實施形態中，是將高電壓系統和低電壓系統分離配置在不同的基板，因此容易確保動力基板304之指定絕緣距離及沿面距離的同時，考慮到控制基板303及動力基板304的電路配置及基板的面積等，對基板的層疊數加以適宜設定，藉此就能夠達到多軸馬達驅動裝置300全體的小型化。再加上，控制基板303和動力基板304是配置成分離，因此就能夠針對各個基板個別設計軸數或基板面積所適合的層疊數，能夠提昇設計的自由度。
    此外，本實施形態，特別是能夠獲得下述效果。即，一般而言，已知放大模組302的開關元件3021，於馬達100的驅動時會產生熱及開關干擾(輻射干擾)，該等的熱及干擾會成為控制IC誤動作的主要原因。於是本實施形態中，就將控制基板303構成為具有控制運算部3031。如此一來，就能夠使控制運算部3031和放大模組302配置成分開。其結果，是能夠抑制控制運算部3031受到放大模組302所產生之熱及干擾的影響，因此就能夠提昇動作穩定性，能夠提昇多軸馬達驅動裝置300的可信度。
    另外，本實施形態中，特別是，控制基板303及動力基板304分別具有可使放大模組302並列設置連接成能夠插拔的連接器3033、3041，透過連接器3033、3041形成為與放大模組302連接著。控制基板303及動力基板304，由於分別具有可使放大模組302並列設置連接成能夠插拔的連接器3033、3041，因此就能夠根據所使用之馬達100的數量來裝拆放大模組302，能夠容易地增減放大模組302的數量。
    另外，本實施形態中，特別是，多軸馬達驅動裝置300具備有控制基板303及動力基板304所配置之共用的固定底座305，該固定底座305具有控制基板303及動力基板304之相對位置定位用的插銷3051。由於固定底座305具有插銷3051，因此當要將控制基板303及動力基板304配置在固定底座305時，就能夠容易使控制基板303及動力基板304定位在各個之基板的放大模組302連接用的連接器3033、3041所對應的位置。
    此外，本實施形態中，特別是，在控制基板303的端部設有貫通孔3035的同時，在動力基板304的端部設有貫通孔3043，豎立設置在固定底座305的插銷3051是插通在重疊狀態的貫通孔3035、3043，藉此使控制基板303和動力基板304定位。如此一來，控制基板303和動力基板304就能夠容易精度良好地定位在連接器3033、3041所對應的位置。
    另外，本實施形態中，特別是，放大模組302構成為具有與所對應之馬達100容量無關大致為相同的外徑尺寸。如此一來，即使是在使用馬達容量為不同之複數的馬達100時，針對多軸馬達驅動裝置300只要利用1台的框體及固定底座305就能夠對應。因此，是能夠達到省空間化及省成本化。
    另，實施形態並不限於上述內容，只要不脫離其主旨及技術性思想的範圍是能夠進行各種的變形。以上，是依順序對該變形例進行說明。 (1)變形例為控制運算部接觸配置在固定底座時的形態
    上述實施形態中，控制基板303所具備的各控制運算部3031雖然是分別設置在控制基板303之固定底座305側相反側的面，但並不限於此。即，如第4圖所示，控制基板303所具備的各控制運算部3031也可分別設置成接觸控制基板303之固定底座305側的面，即控制基板303的背面(第4圖中左側的面)。
    於該形態時，也是能夠獲得與上述實施形態相同的效果。藉由上述的構成，是能夠將控制運算部3031之開關動作所產生的熱傳達至固定底座305達到有效率的散熱。 (2)變形例為放大模組設有導件時的形態
    即，於放大模組302，也可設有能夠讓控制基板303及動力基板304的連接器3033、3041和放大模組302的連接器3022、3023順利嵌合的導件。
    如第5圖所示，於本變形例之固定底座305表面(第5圖中右側的面)的端部，豎立設有複數的導件用插銷3052(第2突起部)。於各導件用插銷3052的前端側，分別設有內螺紋螺絲3053。此外，於本變形例之各放大模組302的上端部(第5圖中的上端部)及下端部(第5圖中的下端部)，分別設有貫通孔3025(第3貫通孔)，並且分別設有在對該貫通孔3025插通導件用插銷3052之後，可對導件用插銷3052的內螺紋螺絲3053螺合外螺紋螺絲S使放大模組302能夠固定在固定底座305的導件3024(引導部)。接著，利用該等導件用插銷3052及引導部3024使放大模組302固定在固定底座305。因此，導件用插銷3052及引導部3024就構成申請專利範圍所記載的固定部。
    即，在對控制基板303及動力基板304連接放大模組302時，為了使控制基板303及動力基板304的連接器3033、33041和放大模組302的連接器3022、3023順利嵌合，首先，需使豎立設置在固定底座305的各導件用插銷3052和設置在放大模組302之各導件3024的貫通孔3025嵌合。然後，再使控制基板303及動力基板304的連接器3033、33041和放大模組302的連接器3022、3023嵌合，藉此使控制基板303及動力基板304和放大模組302連接。接著，是對插通在各導件3024之貫通孔3025的各導件用插銷3052之內螺紋螺絲3053螺合外螺紋螺絲S，藉此使放大模組302固定在固定底座305。另，如上述的實施形態所示，也可將插通在各導件3024之貫通孔3025的各導件用插銷3052之前端構成為突出於各貫通孔3025，於該等導件用插銷3052的前端分別安裝蓋子，藉此使放大模組302固定在固定底座305。
    於本變形例，也是能夠獲得與上述實施形態相同的效果。此外，使用導件用插銷3052和導件3024將放大模組302固定在固定底座305，是能夠使控制基板303及動力基板304的連接器3033、33041和放大模組302的連接器3022、3023順利嵌合。再加上，對導件3024的貫通孔3025插通導件用插銷3052之後，對導件用插銷3052的內螺紋螺絲3053螺合外螺紋螺絲S使放大模組302固定在固定底座305，是能夠使放大模組302更確實地固定在固定底座305。 (3)其他形態的變形例
    於以上說明，是對多軸馬達驅動裝置300具備有1台至8台的放大模組302時的例子進行了說明，但放大模組的數量並不限於此，多軸馬達驅動裝置300也可具備有9台以上的放大模組302。
    此外，除了以上所述之外，也可適當組合上述實施形態或各變形例的手法加以利用。
    其他，雖然未一一例示，但上述實施形態及各變形例只要不脫離其主旨範圍都能夠加以各種的變更。
    1‧‧‧多軸馬達驅動系統
    100‧‧‧馬達
    200‧‧‧控制器(主控制裝置)
    300‧‧‧多軸馬達驅動裝置
    302‧‧‧放大模組
    303‧‧‧控制基板
    304‧‧‧動力基板
    305‧‧‧固定底座
    3021‧‧‧開關元件
    3024‧‧‧導件(引導部)
    3025‧‧‧貫通孔(第3貫通孔)
    3031‧‧‧控制運算部(控制IC)
    3033‧‧‧連接器
    3035‧‧‧貫通孔(第1貫通孔)
    3041‧‧‧連接器
    3043‧‧‧貫通孔(第2貫通孔)
    3051‧‧‧插銷(第1突起部)
    3052‧‧‧導件用插銷(第2突起部)
    3053‧‧‧內螺紋螺絲
    S‧‧‧外螺紋螺絲
    第1圖為表示本發明一實施形態之多軸馬達驅動系統的全體構成其概念性的系統構成圖。
    第2圖為表示配置在固定底座之控制基板及動力基板的構成其概念性的說明圖。
    第3圖為第2圖中III-III剖線的橫剖面圖。
    第4圖為控制運算部接觸配置在固定底座時之變形例中控制運算部之配置位置說明用的說明圖。
    第5圖為放大器設有導件時之變形例中對控制基板及動力基板連接放大器時的連接方法說明用的說明圖。
    301‧‧‧控制模組
    302‧‧‧放大模組
    303‧‧‧控制基板
    304‧‧‧動力基板
    305‧‧‧固定底座
    3031‧‧‧控制運算部(控制IC)
    3032‧‧‧連接器
    3033‧‧‧連接器
    3034‧‧‧FG端子
    3041‧‧‧連接器
    3042‧‧‧FG端子
    3051‧‧‧插銷(第1突起部)
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] 一種多軸馬達驅動裝置(300)，係驅動至少1個馬達(100)用的多軸馬達驅動裝置(300)，其特徵為，具備：可將電力供應至上述馬達(100)的至少1台的放大模組(302)；與上述放大模組(302)連接，配置有根據來自主控制裝置(200)的馬達控制指令，控制上述放大模組(302)所具有之開關元件(3021)用之訊號線的控制基板(303)；及與上述放大模組(302)連接，配置有對該放大模組(302)供應電力用之動力線的動力基板(304)，上述控制基板(303)和上述動力基板(304)是配置成分離。
    [2] 如申請專利範圍第1項所記載的多軸馬達驅動裝置(300)，其中，上述控制基板(303)及上述動力基板(304)，分別具有可使上述放大模組(302)並列設置連接成能夠插拔的連接器(3033、3041)，透過上述連接器(3033、3041)形成與上述放大模組(302)連接著。
    [3] 如申請專利範圍第2項所記載的多軸馬達驅動裝置(300)，其中，又具備有上述控制基板(303)及上述動力基板(304)所配置之共用的固定底座(305)，上述固定底座(305)具有上述控制基板(303)及上述動力基板(304)之相對位置定位用的定位部(3051)。
    [4] 如申請專利範圍第3項所記載的多軸馬達驅動裝置(300)，其中，上述定位部(3051)是第1突起部(3051)，構成為豎立設置在上述固定底座(305)，於設置在上述控制基板(303)之端部的第1貫通孔(3035)和設置在上述動力基板(304)之端部的第2貫通孔(3043)為重疊的狀態下插通在該等第1及第2貫通孔(3035、3043)。
    [5] 如申請專利範圍第3項或第4項所記載的多軸馬達驅動裝置(300)，其中，搭載在上述控制基板(303)的控制IC，於上述控制基板(303)之上述固定底座(305)側的面，設置成接觸於上述固定底座(305)。
    [6] 如申請專利範圍第3項至第5項任一項所記載的多軸馬達驅動裝置(300)，其中，又具有將上述放大模組(302)固定在上述固定底座(305)用的固定部(3052、3024)，上述固定部，具備：豎立設置在上述固定底座(305)，設有內螺紋螺絲(3053)的第2突起部(3052)；及設有第3貫通孔(3025)，於該第3貫通孔(3025)插通有上述第2突起部(3052)之後，可對上述內螺紋螺絲(3053)螺合外螺紋螺絲(S)使上述放大模組(302)能夠固定在上述固定底座(305)之設置在上述放大模組(302)的引導部(3024)。
    [7] 如申請專利範圍第1項至第6項任一項所記載的多軸馬達驅動裝置(300)，其中，上述放大模組(302)，構成為具有與所對應之上述馬達(100)的容量無關而大致為相同的外徑尺寸。
    [8] 一種多軸馬達驅動系統(1)，其特徵為，具備：至少1個馬達(100)；馬達控制指令輸出用的主控制裝置(200)；及根據上述馬達控制指令，對上述馬達(100)進行驅動之申請專利範圍第1項至第7項任一項所記載的多軸馬達驅動裝置(300)。
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