特許 6036087 ロボットシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6036087

(24)【登録日】2016年11月11日

(45)【発行日】2016年11月30日

(54)【発明の名称】ロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/06 20060101AFI20161121BHJP

   G05B 19/18 20060101ALI20161121BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20161121BHJP

【ＦＩ】

   B25J19/06

   G05B19/18 X

   H02M7/48 M

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-209989(P2012-209989)

(22)【出願日】2012年9月24日

(65)【公開番号】特開2014-65086(P2014-65086A)

(43)【公開日】2014年4月17日

【審査請求日】2015年8月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】501428545

【氏名又は名称】株式会社デンソーウェーブ

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 広志

【審査官】 木原 裕二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１８９４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２３８５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２６７５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１６５４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０６２５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０１４２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２８８０６７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／００６９５７０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ １／００ − ２１／０２

Ｇ０５Ｂ １９／１８

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータ及び前記モータにより駆動される被駆動部を有するロボットと、
第１スイッチング素子と第４スイッチング素子との直列接続体と、第２スイッチング素子と第５スイッチング素子との直列接続体と、第３スイッチング素子と第６スイッチング素子との直列接続体と、が並列接続されたブリッジ回路を有し、前記第１，第２，第３スイッチング素子が電源の高電位側に接続され、前記第４，第５，第６スイッチング素子が前記電源の低電位側に接続され、各直列接続体における２つの前記スイッチング素子の間が前記モータのＵ相，Ｖ相，Ｗ相にそれぞれ接続された３相インバータと、
前記スイッチング素子の開閉状態を切り替えることにより、前記モータの各相に印加する電圧を制御する制御部であって、前記Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のうち１つの相に流れる電流が０であり、且つ残りの２つの相に流れる電流が等しい状態が所定期間を超えて継続したことを条件として、前記被駆動部の位置を維持しつつ、閉状態にする前記スイッチング素子を順に切り替える前記制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記被駆動部の位置を維持しつつ、閉状態にする前記スイッチング素子を順に切り替える態様として、前記第１，第３，第５スイッチング素子を閉じた状態と、前記第２，第３，第４スイッチング素子を閉じた状態と、前記第１，第２，第６スイッチング素子を閉じた状態と、を順に切り替えることを特徴とするロボットシステム。

【請求項2】

前記制御部は、前記被駆動部の動作が追従できない速さで、閉状態にする前記スイッチング素子を順に切り替えることにより、前記被駆動部の位置を維持させる請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項3】

前記制御部は、前記スイッチング素子の少なくとも１つに流れる電流が定格電流よりも大きいことを更に条件として、前記被駆動部の位置を維持しつつ、閉状態にする前記スイッチング素子を順に切り替える請求項１又は２に記載のロボットシステム。

【請求項4】

前記制御部は、前記Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の１つの相に流れる電流が０であり、且つ残りの２つの相に流れる電流が等しい状態が所定期間よりも長く継続した場合に、前記被駆動部が障害物に衝突して動作が強制的に停止させられた状態であると判定する請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボットシステム。

【請求項5】

前記制御部は、前記Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の１つの相に流れる電流が０であり、且つ残りの２つの相に流れる電流が等しい状態が所定期間よりも長く継続した場合に、前記被駆動部が所定重量よりも重いワークを保持して静止している状態であると判定する請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、３相インバータによりロボットのモータへ電圧を印加するロボットシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ロボットのアーム（被駆動部）と物体との衝突を検知した場合に、モータへの電流を停止させるとともに、ブレーキによりモータを停止させるものがある（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２―１１０９７１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に記載のものにおいて、ロボットのアームが物体に衝突しても衝突が検知されなかった場合は、アームの動作が強制的に停止させられた状態でモータに電流が流れ続けることとなる。一般に、ロボットのアームを駆動するモータは、６個のスイッチング素子を３相ブリッジ接続し、各スイッチング素子と並列にフラホイールダイオードを接続した３相インバータから電力が供給される。上記の場合、３相インバータにおいて、特定の相のみにより電流を流す状態で平衡することがある。その結果、インバータにおいて印加電圧を制御する素子のうち、一部の素子に過大な電流が流れ続け、素子が損傷するおそれがある。

【0005】

また、アームが所定重量よりも重いワークを保持して静止している状態においても、同様にインバータの特定の相のみにより電流を流す状態で平衡し、インバータの一部の素子に過大な電流が流れ続けるおそれがある。

【0006】

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、ロボットの被駆動部に過大な負荷の掛かった状態が継続したとしても、インバータの素子が損傷することを抑制することのできるロボットシステムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

【0008】

第１の手段は、ロボットシステムであって、モータ及び前記モータにより駆動される被駆動部を有するロボットと、第１スイッチング素子と第４スイッチング素子との直列接続体と、第２スイッチング素子と第５スイッチング素子との直列接続体と、第３スイッチング素子と第６スイッチング素子との直列接続体と、が並列接続されたブリッジ回路を有し、前記第１，第２，第３スイッチング素子が電源の高電位側に接続され、前記第４，第５，第６スイッチング素子が前記電源の低電位側に接続され、各直列接続体における２つの前記スイッチング素子の間が前記モータのＵ相，Ｖ相，Ｗ相にそれぞれ接続された３相インバータと、前記スイッチング素子の開閉状態を切り替えることにより、前記モータの各相に印加する電圧を制御する制御部であって、前記Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のうち１つの相に流れる電流が０であり、且つ残りの２つの相に流れる電流が等しい状態が所定期間を超えて継続したことを条件として、前記被駆動部の位置を維持しつつ、閉状態にする前記スイッチング素子を順に切り替える前記制御部と、を備えることを特徴とする。

【0009】

上述したように、ロボットの被駆動部が障害物に衝突して強制的に停止させられたり、被駆動部が所定重量よりも重いワークを保持して静止したりすると、インバータにおいて特定の相のみにより電流を流す状態で平衡することがある。

【0010】

この点、上記構成によれば、モータのＵ相，Ｖ相，Ｗ相のうち１つの相に流れる電流が０であり、且つ残りの２つの相に流れる電流が等しい状態が所定期間を超えて継続した場合に、被駆動部の位置が維持されつつ、閉状態にするスイッチング素子が順に切り替えられる。したがって、停止させられている被駆動部の位置を維持しつつも、通電で発熱する素子を順に切り替えて、各素子に熱負荷を分散させることができる。その結果、被駆動部に過大な負荷の掛かった状態が継続したとしても、インバータの素子が損傷することを抑制することができる。

【0011】

第２の手段では、前記制御部は、前記被駆動部の動作が追従できない速さで、閉状態にする前記スイッチング素子を順に切り替えることにより、前記被駆動部の位置を維持させる。

【0012】

上記構成によれば、被駆動部の動作が追従できない速さで、すなわち所定速度よりも速い高速で、閉状態にするスイッチング素子が順に切り替えられることにより、被駆動部の位置が維持される。一般に、ロボットのアーム（被駆動部）ではモータの回転が減速機により減速されており、例えばモータが３回転（１０８０°回転）した場合に、アームは１°回転する程度となる。このため、３回転以内でモータを交互に正転及び反転させたとしても、アームは見た目上ほとんど動かない。したがって、高速でスイッチング素子を切り替えることにより、被駆動部の動作がスイッチング素子の切り替えに追従できないようにすることができ、被駆動部の位置を維持させることができる。その結果、通電された素子の温度が連続して上昇する時間を短くすることができ、各素子の最高温度を抑制して、各素子の熱負荷を軽減することができる。

【0013】

第３の手段では、前記制御部は、前記スイッチング素子の少なくとも１つに流れる電流が定格電流よりも大きいことを更に条件として、前記被駆動部の位置を維持しつつ、閉状態にする前記スイッチング素子を順に切り替える。

【0014】

上記構成によれば、被駆動部の位置を維持しつつ、閉状態にするスイッチング素子を順に切り替える制御を行うにあたって、スイッチング素子の少なくとも１つに流れる電流が定格電流よりも大きいことが更に条件とされる。このため、スイッチング素子に流れる電流が定格電量以下である場合には、不必要に上記制御が行われることを抑制することができる。

【0015】

第４の手段では、前記制御部は、前記被駆動部の位置を維持しつつ、閉状態にする前記スイッチング素子を順に切り替える態様として、前記第１，第３，第５スイッチング素子を閉じた状態と、前記第２，第３，第４スイッチング素子を閉じた状態と、前記第１，第２，第６スイッチング素子を閉じた状態と、を順に切り替える。

【0016】

上記構成によれば、第１〜第６スイッチング素子は、遅くとも２回閉状態に切り替えられた後には開状態に切り替えられるため、特定の素子に熱負荷が集中することを抑制することができる。さらに、２つの相からの電流が流れる第５，第４，第６スイッチング素子では、閉状態にされた後に２回の開状態を挟んで閉状態に切り替えられるため、熱負荷の大きい素子の温度上昇を抑制することができる。

【0017】

具体的には、第５の手段のように、前記制御部は、前記Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の１つの相に流れる電流が０であり、且つ残りの２つの相に流れる電流が等しい状態が所定期間よりも長く継続した場合に、前記被駆動部が障害物に衝突して動作が強制的に停止させられた状態であると判定するといった構成を採用することができる。

【0018】

また、具体的には、第６の手段のように、前記制御部は、前記Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の１つの相に流れる電流が０であり、且つ残りの２つの相に流れる電流が等しい状態が所定期間よりも長く継続した場合に、前記被駆動部が所定重量よりも重いワークを保持して静止している状態であると判定するといった構成を採用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】ロボットシステムを示すブロック図。

【図2】電流ロック状態を示すタイムチャート。

【図3】電流ロック状態におけるスイッチング素子の温度を示すグラフ。

【図4】熱分散制御の処理手順を示すフローチャート。

【図5】閉状態のスイッチング素子を順に切り替える態様を示す回路図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、多関節ロボットの動作を制御するロボットシステムとして具体化している。

【0021】

図１は、ロボットシステム１０を示すブロック図である。ロボットシステム１０は、ロボット１１、電源ユニット２０、インバータ回路３０、制御部６０等を備えている。ロボット１１は、複数の関節を有するアーム５０を備えている。なお、電源ユニット２０、インバータ回路３０、及び制御部６０は、ロボットコントローラを構成する。

【0022】

電源ユニット２０（電圧調節部）は、３相２００Ｖの商用交流電源１４（電源）に接続されている。電源ユニット２０は、整流回路、コイル、コンデンサ２１、スイッチング素子２２，２３等を備えている。コンデンサ２１は、電源ライン１５ａ，１５ｂに並列に接続されている。スイッチング素子２２，２３は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等で形成されている。スイッチング素子２２は電源ライン１５ａ，１５ｂに直列に接続されており、スイッチング素子２３は電源ライン１５ａ，１５ｂに並列に接続されている。そして、電源ユニット２０は、スイッチング素子２２をＯＮにした状態で、スイッチング素子２３をＰＷＭ制御（デューティ制御）することにより、電源１４から電源ライン１５ａ，１５ｂへ供給される電源電圧Ｖｂの高さを調節する。

【0023】

抵抗２５（回生抵抗）及びスイッチング素子２６（スイッチ部）を直列に接続した直列接続体が、電源ライン１５ａ，１５ｂに並列に接続されている。スイッチング素子２６は、電界効果トランジスタ等で形成されている。また、電源ライン１５ａ，１５ｂには、電圧センサ２７が並列に接続されている。電圧センサ２７（電圧検出部）は、電源ライン１５ａ，１５ｂ間の電源電圧Ｖｂを検出する。

【0024】

電源ライン１５ａ，１５ｂには、複数のインバータ回路３０（１つのみ図示）が並列に接続されている。複数のインバータ回路３０（３相インバータ）には、アーム５０（被駆動部）における複数の回転部５１をそれぞれ駆動する複数のモータ５２が、それぞれ接続されている。各モータ５２には、モータ５２の回転を減速させる減速機が設けられており、例えばモータ５２が３回転（１０８０°回転）した場合に、回転部５１は１°回転する。各モータ５２には、回転位置を検出するエンコーダ５３（位置検出部）が設けられている。

【0025】

各インバータ回路３０は、６個のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６を３相ブリッジ接続するとともに、各スイッチング素子と並列にフライホイールダイオード３２を接続した周知のものである。スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６は、バイポーラ型パワートランジスタ等で形成されている。各インバータ回路３０は、各モータ５２へ供給される電流を検出する電流センサ３５を備えている。

【0026】

詳しくは、インバータ回路３０は、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ４の直列接続体と、スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ５の直列接続体と、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ６の直列接続体とが並列接続されたブリッジ回路である。そして、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ３は、電源１４の正極側（高電位側）と接続され、スイッチング素子ＳＷ４〜ＳＷ６は、電源１４の負極側（低電位側）及びＧＮＤと接続されている。さらに、直列接続体におけるスイッチング素子ＳＷ１とスイッチング素子ＳＷ２との間がモータ５２のＵ相に接続されている。同様に、直列接続体におけるスイッチング素子ＳＷ２とスイッチング素子ＳＷ５との間がモータ５２のＶ相に接続されており、直列接続体におけるスイッチング素子ＳＷ３とスイッチング素子ＳＷ６との間がモータ５２のＷ相に接続されている。

【0027】

そして、各インバータ回路３０において、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６がＰＷＭ制御されることにより、各インバータ回路３０から各モータ５２へ供給される電圧が制御される。各モータ５２へ供給される電流が電流センサ３５により検出される。なお、１つ直列接続体の２つのスイッチング素子、例えばスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ４が同時に閉状態にされると短絡状態となる。このため、１つの直列接続体の一方のスイッチング素子が閉状態にされた場合には、他方のスイッチング素子は開状態にされる。

【0028】

制御部６０は、電源制御部６１、軌道生成部６２、位置・速度制御部６３、電流制御部６４、ＰＷＭ回路６５、及びドライブ回路６６等を備えている。

【0029】

各モータ５２に設けられたエンコーダ５３の出力は、軌道生成部６２、位置・速度制御部６３、及び電流制御部６４へそれぞれ入力される。軌道生成部６２は、アーム５０が行う動作、及び各エンコーダ５３により検出された各モータ５２の回転位置（各回転部５１の回転位置）に基づいて、アーム５０の動作軌道（目標位置）及び各モータ５２の目標回転位置（各回転部５１の目標回転位置）を算出する。位置・速度制御部６３は、軌道生成部６２により算出された各モータ５２の目標回転位置、及び検出された各モータ５２の回転位置に基づいて、各モータ５２の目標回転速度（各回転部５１の目標回転速度）、及び各モータ５２の目標トルクを算出する。電流制御部６４は、位置・速度制御部６３により算出された各モータ５２の目標トルク、各電流センサ３５により検出された電流、並びに検出された各モータ５２の回転位置に基づいて、インバータ回路３０からモータ５２へ供給する目標電流を算出する。ＰＷＭ回路６５は、電流制御部６４により算出された目標電流に基づいて、各インバータ回路３０の各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６を制御するＰＷＭ信号を出力する。ドライブ回路６６は、ＰＷＭ回路から出力されたＰＷＭ信号に基づいて、各インバータ回路３０の各スイッチング素子を開閉駆動する。これにより、各モータ５２（アーム５０）を目標回転位置（目標位置）まで動作させるように、各モータ５２の駆動が制御される。

【0030】

ここで、ロボット１１のアーム５０が障害物に衝突した場合には、アーム５０がそれ以上動作することができず、強制的に停止させられた状態となることがある。その場合、各モータ５２の回転位置が変化しないため、各インバータ回路３０の各スイッチング素子を開閉させる状態が変化しなくなる。このため、インバータ回路３０において特定の相のみにより電流を流す状態で平衡し、電流を流す相が固定された電流ロック状態となる。また、各モータ５２の目標回転位置と検出される各モータ５２の回転位置との偏差が大きくなるため、位置・速度制御部６３は、各モータ５２の目標回転速度及び各モータ５２の目標トルクを増大させる。このため、インバータ回路３０からモータ５２へ供給する目標電流が、電流制御部６４により増大されることとなる。

【0031】

図２は、電流ロック状態を示すタイムチャートである。例えばモータ５２のＵ相からＷ相へ電流を流す状態で平衡すると、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ６が閉状態となり、スイッチング素子ＳＷ２〜ＳＷ５が開状態となる。その結果、同図に示すように、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ６に印加される電圧が高電圧（例えば２８０Ｖ）となり、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ６に流れる電流が大電流（例えば１０Ａ）となる。これに対して、スイッチング素子ＳＷ２〜ＳＷ５に印加される電圧が低電圧（例えば０Ｖ）となり、スイッチング素子ＳＷ２〜ＳＷ５に流れる電流が小電流（例えば０Ａ）となる。したがって、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ６の温度が過度に上昇する一方、スイッチング素子ＳＷ２〜ＳＷ５の温度は低下することとなる。なお、通常時のインバータ回路３０の制御では、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に流れる電流の和が０となるように、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６が開閉駆動される。

【0032】

図３は、図２の電流ロック状態におけるスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ６の温度を示すグラフである。同図に破線で示すように、従来の制御において電流ロック状態になると、閉状態になっているスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ６の温度が、時間経過に伴って上昇して上限温度Ｔｈを超えるおそれがある。そこで、本実施形態では、電流ロック状態になった場合に、ロボット１１のアーム５０の位置を維持しつつ、開状態にするスイッチング素子を順に高速で切り替える熱分散制御を実行する。その結果、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６に分散して熱が発生するようになり、同図に実線で示すように、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の温度を上限温度Ｔｈよりも低くすることができる。なお、アーム５０の位置を維持するトルクを発生させることにより、アーム５０が重力により下降することを防ぐことができる。

【0033】

図４は、熱分散制御の処理手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、上記制御部６０により、所定の周期で繰り返し実行される。

【0034】

まず、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に流れる電流をそれぞれ検出する（Ｓ１０）。具体的には、電流センサ３５の検出値に基づいて、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に流れる電流をそれぞれ検出する。

【0035】

続いて、Ｕ相に流れる電流の大きさとＷ相に流れる電流の大きさとが等しいか否か判定する（Ｓ１１）。この判定において、Ｕ相に流れる電流の大きさとＷ相に流れる電流の大きさとが等しいと判定した場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、Ｖ相に流れる電流が０であるか否か判定する（Ｓ１２）。この判定において、Ｖ相に流れる電流が０であると判定した場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、Ｕ相（＝Ｗ相）に流れる電流の大きさが定格電流（所定電流）よりも大きいか否か判定する（Ｓ１３）。この判定において、Ｕ相に流れる電流の大きさが定格電流よりも大きいと判定した場合には、Ｓ１１〜Ｓ１３がいずれも肯定された状態（Ｓ１１〜Ｓ１３：ＹＥＳ）が、所定期間を超えて継続しているか否か判定する（Ｓ１４）。この所定期間は、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６に定格電流を超える大きさの電流の流れる状態が継続することで、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６が損傷するおそれがあることを判定することのできる期間に設定されている。

【0036】

そして、Ｓ１１〜Ｓ１４がいずれも肯定された場合には（Ｓ１１〜Ｓ１４：ＹＥＳ）、ロボット１１のアーム５０が障害物に衝突していると判定する（Ｓ１５）。続いて、閉状態にするスイッチング素子を順に高速で切り替える処理を実行する（Ｓ１６）。

【0037】

具体的には、図５に示すように、（ａ）〜（ｃ）の状態を、アーム５０の動作が追従できない速さで順に切り替える。（ａ）は、スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６が発熱しない状態、すなわちスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５を閉にした状態である。この状態では、破線で示すようにＵ相からＶ相へ電流が流れるとともに、一点鎖線で示すようにＷ相からＶ相へ電流が流れる。（ｂ）は、スイッチングＳＷ１，ＳＷ５，ＳＷ６が発熱しない状態、すなわちスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４を閉にした状態である。この状態では、破線で示すようにＶ相からＵ相へ電流が流れるとともに、一点鎖線で示すようにＷ相からＵ相へ電流が流れる。（ｃ）は、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５が発熱しない状態、すなわちスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ６を閉にした状態である。この状態では、破線で示すようにＶ相からＷ相へ電流が流れるとともに、一点鎖線で示すようにＵ相からＷ相へ電流が流れる。そして、（ａ），（ｂ），（ｃ）へ順に切り替えた後は、再び（ａ）へ切り替える。

【0038】

図４に戻り、Ｓ１１〜Ｓ１４のいずれかで否定された場合には（Ｓ１１〜Ｓ１４のいずれかでＮＯ）、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の異なる組合せについて、Ｓ１１〜Ｓ１４に準じた処理を実行する（Ｓ２１〜Ｓ２４）。すなわち、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のうち、２つの相の電流の大きさが互いに等しく、残りの１つの相の電流が０であり、電流の大きさが定格電流を超えている状態が、所定期間を超えて継続したか否か判定する。そして、Ｓ２１〜Ｓ２４がいずれも肯定された場合には（Ｓ２１〜Ｓ２４：ＹＥＳ）、ロボット１１のアーム５０が障害物に衝突していると判定する（Ｓ１５）。続いて、開状態にするスイッチング素子を順に高速で切り替える処理を実行する（Ｓ１６）。

【0039】

また、Ｓ２１〜Ｓ２４のいずれかで否定された場合には（Ｓ２１〜Ｓ２４のいずれかでＮＯ）、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の更に異なる組合せについて、Ｓ１１〜Ｓ１４に準じた処理を実行する（Ｓ３１〜Ｓ３４）。そして、Ｓ３１〜Ｓ３４がいずれも肯定された場合には（Ｓ３１〜Ｓ３４）：ＹＥＳ、ロボット１１のアーム５０が障害物に衝突していると判定する（Ｓ１５）。続いて、開状態にするスイッチング素子を順に高速で切り替える処理を実行する（Ｓ１６）。

【0040】

そして、Ｓ１５においてロボット１１のアーム５０が障害物に衝突していると判定している間は、Ｓ１６の処理を継続して実行する。また、Ｓ３１〜Ｓ３４のいずれかで否定された場合には（Ｓ３１〜Ｓ３４のいずれかでＮＯ）、Ｓ１６の処理を停止し、この一連の処理を一旦終了する（ＥＮＤ）。

【0041】

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

【0042】

・モータ５２のＵ相，Ｖ相，Ｗ相のうち１つの相に流れる電流が０であり、且つ残りの２つの相に流れる電流が等しい状態が所定期間を超えて継続した場合に、ロボット１１のアーム５０の位置が維持されつつ、閉状態にするスイッチング素子が順に切り替えられる。したがって、停止させられているアーム５０の位置を維持しつつも、通電で発熱する素子を順に切り替えて、各スイッチング素子に熱負荷を分散させることができる。その結果、アーム５０に過大な負荷の掛かった状態が継続したとしても、インバータ回路３０のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６が損傷することを抑制することができる。

【0043】

・アーム５０の動作が追従できない速さで、すなわち所定速度よりも速い高速で、閉状態にするスイッチング素子が順に切り替えられることにより、アーム５０の位置が維持される。アーム５０ではモータ５２の回転が減速機により減速されており、モータ５２が３回転（１０８０°回転）した場合に、アーム５０の回転部５１は１°回転する。このため、３回転以内でモータ５２を交互に正転及び反転させたとしても、回転部５１は見た目上ほとんど動かない。したがって、高速でスイッチング素子を切り替えることにより、回転部５１の動作がスイッチング素子の切り替えに追従できないようにすることができ、回転部５１の位置を維持させることができる。その結果、通電されたスイッチング素子の温度が連続して上昇する時間を短くすることができ、各スイッチング素子の最高温度を抑制して、各スイッチング素子の熱負荷を軽減することができる。

【0044】

また、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６を切り替えた場合、アーム５０の回転部５１が静止状態から動作を開始しようとしても、減速機のギア等でロストモーションや摩擦が生じる。このため、電気部分がもつ時定数（反応時間）と機械部分がもつ時定数（反応時間）とは、時間オーダで１０００倍ほど異なる。例えば、数μｓ〜ｎｓオーダで反応する電気部分の時定数に対して、機械部分の時定数は数ｍｓオーダである。この点からも、アーム５０の動作が追従できない速さで、閉状態にするスイッチング素子を容易に切り替えることができる。

【0045】

・アーム５０の位置を維持しつつ、閉状態にするスイッチング素子を順に切り替える制御を行うにあたって、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の少なくとも１つに流れる電流が定格電流よりも大きいことが更に条件とされる。このため、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６に流れる電流が定格電量以下である場合には、不必要に熱分散制御が行われることを抑制することができる。

【0046】

・図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６は、遅くとも２回閉状態に切り替えられた後には開状態に切り替えられるため、特定のスイッチング素子に熱負荷が集中することを抑制することができる。さらに、２つの相からの電流が流れるスイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ４，ＳＷ６では、閉状態にされた後に２回の開状態を挟んで閉状態に切り替えられるため、熱負荷の大きいスイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ４，ＳＷ６の温度上昇を抑制することができる。

【0047】

・Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の１つの相に流れる電流が０であり、且つ残りの２つの相に流れる電流が等しい状態が所定期間よりも長く継続した場合に、アーム５０が障害物に衝突して動作が強制的に停止させられた状態であると判定することができる。

【0048】

なお、上記の実施形態を、以下のように変形して実施することもできる。

【0049】

・制御部６０は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の１つの相に流れる電流が０であり、且つ残りの２つの相に流れる電流が等しい状態が所定期間よりも長く継続した場合に、アーム５０が所定重量よりも重いワークを保持して静止している状態であると判定することもできる。このような場合も、電流ロック状態となることがあるので熱分散制御を実行するとよい。

【0050】

・図４のフローチャートにおいて、Ｓ１３，Ｓ２３，Ｓ３３の処理を省略し、Ｓ１４，Ｓ２４，Ｓ３４における所定期間を、それぞれＵ相，Ｕ相，Ｖ相の電流の大きさに応じて可変としてもよい。詳しくは、各相の電流の大きさが大きいほど、所定期間を短くするとよい。この場合は、各相に流れる電流の大きさに応じて、各スイッチング素子が損傷するおそれがあることを適切に判定することができる。

【0051】

・上記実施形態では、アーム５０の位置を維持する態様として、図５（ａ）〜（ｃ）の状態を、アーム５０の動作が追従できない速さで順に切り替えたが、アーム５０が微小な振動をする速さで切り替えてもよい。

【0052】

・上記実施形態では、図５（ａ）〜（ｃ）の状態を順に切り替えたが、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ６を閉じた状態と、図５（ａ）の状態と、図５（ｂ）の状態と、を順に切り替えてもよい。この場合は、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ６の閉じた状態から、図５（ａ）のスイッチング素子ＳＷ６が開いた状態に切り替えられ、次に図５（ｂ）のスイッチング素子ＳＷ１が開いた状態に切り替えられる。したがって、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ６が閉じた状態で電流ロック状態になった場合に、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ６を順に開いた状態にすることができる。また、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６を、更に他の組み合わせで順に閉状態（開状態）に切り替えることもできる。

【符号の説明】

【0053】

１０…ロボットシステム、１１…ロボット、１４…電源、３０…インバータ回路（３相インバータ）、５０…アーム（被駆動部）、５２…モータ、６０…制御部、ＳＷ１…スイッチング素子（第１スイッチング素子）、ＳＷ２…スイッチング素子（第２スイッチング素子）、ＳＷ３…スイッチング素子（第３スイッチング素子）、ＳＷ４…スイッチング素子（第４スイッチング素子）、ＳＷ５…スイッチング素子（第５スイッチング素子）、ＳＷ６…スイッチング素子（第６スイッチング素子）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】