7645378 電源供給装置

(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】

(24)【登録日】2025-03-05

(45)【発行日】2025-03-13

(54)【発明の名称】電源供給装置

(51)【国際特許分類】

   H02H 7/16 20060101AFI20250306BHJP

   H02H 9/02 20060101ALI20250306BHJP

   H02J 1/00 20060101ALI20250306BHJP

【ＦＩ】

H02H7/16 A

H02H9/02 D

H02J1/00 309R

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2023531177

(86)(22)【出願日】2021-06-29

(86)【国際出願番号】 JP2021024473

(87)【国際公開番号】W WO2023275966

(87)【国際公開日】2023-01-05

【審査請求日】2024-04-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】株式会社ＦＵＪＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000992

【氏名又は名称】弁理士法人ネクスト

(74)【代理人】

【識別番号】100162237

【弁理士】

【氏名又は名称】深津 泰隆

(74)【代理人】

【識別番号】100191433

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 友希

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 佑典

【審査官】辻丸 詔

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０１５８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－００４６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３０８８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１５７４０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｈ ７／１６

Ｈ０２Ｈ ９／０２

Ｈ０２Ｊ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットアームを作動させるモータに電源を供給する電源供給基板と、
前記電源供給基板の電源ラインに並列に接続され、前記電源ラインのキャパシタンスを増大させる１つ以上の拡張容量基板と、
前記拡張容量基板に設けられ、前記電源ラインのキャパシタンスを増大させるためのキャパシタと、
前記拡張容量基板に設けられ、前記拡張容量基板が前記電源ラインに接続されたときに、前記電源ラインから前記キャパシタへ過大な突入電流が流入するのを抑制する突入電流抑制機構と、
前記電源ラインの電圧が第１所定値以上に上昇したときに、前記拡張容量基板の前記電源ラインへの接続をオンに切り替える第１切替機構と、
を備え、
前記拡張容量基板はさらに、
前記第１切替機構により前記拡張容量基板の前記電源ラインへの接続がオンに切り替えられた後、前記電源ラインの電圧が第２所定値以上に上昇したときに、前記突入電流抑制機構の前記突入電流の流入抑制をオフに切り替える第２切替機構
を含む、電源供給装置。

【請求項2】

前記ロボットアームは、複数本あり、複数本の前記ロボットアームは、複数の前記モータにより作動され、複数の前記モータへの電源供給は、複数の前記電源供給基板によりなされている場合、
前記拡張容量基板は、複数の前記電源供給基板の間に接続される、
請求項１に記載の電源供給装置。

【請求項3】

前記拡張容量基板は、複数本の前記ロボットアームのいずれかの中空部分に設置される、
請求項２に記載の電源供給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ロボットアームを作動させるモータに電源を供給する電源供給装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、直流電源から電源スイッチを介して直流電圧が供給される負荷に並列接続されたバイパスコンデンサへの電源スイッチのオン時における突入電流の発生を抑制し得る電源制御装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６４６７９０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、多関節ロボットやスカラロボットなど、ロボットアームを作動させるモータに印加する電圧値を変動制御するアンプ基板を搭載したロボットにおいて、瞬発的な動作を必要とする場面がある。その瞬発的な動作を実現するために、動力電源ラインに並列に容量の大きい電解コンデンサを接続してキャパシタンスを増加させたい場合があるが、アンプ基板のサイズ制限や組み付け場所の高さ制限などにより、必要なキャパシタンスが得られるだけの電解コンデンサを搭載できないことがある。

【0005】

しかし、特許文献１には、キャパシタンスを増加させることは記載されていないので、特許文献１に記載の電源制御装置を用いたとしても、上記問題を解決することはできない。

【0006】

本開示は、電源ラインのキャパシタンスを増加させたいときに容易にキャパシタンスを増加させることが可能となる電源供給装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本開示の電源供給装置は、ロボットアームを作動させるモータに電源を供給する電源供給基板と、電源供給基板の電源ラインに並列に接続され、電源ラインのキャパシタンスを増大させる１つ以上の拡張容量基板と、拡張容量基板に設けられ、電源ラインのキャパシタンスを増大させるためのキャパシタと、拡張容量基板に設けられ、拡張容量基板が電源ラインに接続されたときに、電源ラインからキャパシタへ過大な突入電流が流入するのを抑制する突入電流抑制機構と、電源ラインの電圧が第１所定値以上に上昇したときに、拡張容量基板の電源ラインへの接続をオンに切り替える第１切替機構と、を備え、拡張容量基板はさらに、第１切替機構により拡張容量基板の電源ラインへの接続がオンに切り替えられた後、電源ラインの電圧が第２所定値以上に上昇したときに、突入電流抑制機構の突入電流の流入抑制をオフに切り替える第２切替機構を含んでいる。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、電源ラインのキャパシタンスを増加させたいときに容易にキャパシタンスを増加させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】部品実装機の構成の概略を示す斜視図である。

【図2】制御装置の電気的な接続関係を示すブロック図である。

【図3】電源供給装置の回路構成を示す電気回路図である。

【図4】突入電流防止抵抗の作用をシミュレーションするために用いた電気回路図である。

【図5】図４の電気回路によるシミュレーション結果を示す図である。

【図6】図４の電気回路に拡張容量を追加した電気回路図である。

【図7】図６の電気回路によるシミュレーション結果を示す図である。

【図8】動力電源ラインに拡張容量を接続する接続態様を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、部品実装機１０の構成の概略を示し、図２は、制御装置６０の電気的な接続関係を示している。なお、図１中の上下方向がＺ軸方向である。

【0011】

本実施形態の部品実装機１０は、垂直多関節ロボット４０と、Ｚ軸方向移動装置５０と、ノズル５３と、制御装置６０（図２参照）とを備える。

【0012】

垂直多関節ロボット４０は、４つのロボット可動部（ショルダ４２、下アーム４３、上アーム４４及びリスト４５）を備えたものである。４つのロボット可動部は、円柱型のベース部４１の上に連結されている。具体的には、ベース部４１の上面に、第１関節４１ｊを介してショルダ４２が上下軸４１ａの周りに旋回可能に連結されている。このショルダ４２には、第２関節４２ｊを介して下アーム４３の下端部が水平軸４２ａの周りに回転可能に連結されている。下アーム４３の上端部には、第３関節４３ｊを介して上アーム４４の基端部が水平軸４３ａの周りに回転可能に連結されている。上アーム４４の先端部には、第４関節４４ｊを介してリスト４５が上アーム４４の長手方向と直交する方向に延びる軸４４ａの周りに回転可能に連結されている。リスト４５には、Ｚ軸方向移動装置５０がリスト４５と共に軸４４ａの周りに回転可能に連結されている。第１関節４１ｊは、ショルダ４１を回転駆動する第１モータ４１ｍを内蔵し、第２関節４２ｊは、下アーム４３を回転駆動する第２モータ４２ｍを内蔵している。第３関節４３ｊは、上アーム４４を回転駆動する第３モータ４３ｍを内蔵し、第４関節４４ｊは、リスト４５を回転駆動する第４モータ４４ｍを内蔵している。第１～第４モータ４１ｍ～４４ｍは、それぞれ第１～第４エンコーダ４１ｅ～４４ｅ（図２参照）を備えている。本実施形態では、モータとしてサーボモータ、エンコーダとしてロータリーエンコーダを用いるものとする。

【0013】

Ｚ軸方向移動装置５０は、装置本体５１と、Ｚ軸スライダ５２とを備える。装置本体５１は、ここでは略直方体の部材であり、リスト４５に固定されている。そのため、装置本体５１は、軸４４ａの周りに回転可能である。Ｚ軸スライダ５２は、装置本体５１の前面に装置本体５１の長手方向に沿ってスライド可能に取り付けられている。このＺ軸スライダ５２は、装置本体５１に取り付けられたＺ軸駆動装置５４（例えばリニアモータとかボールネジ機構）によって駆動される。

【0014】

ノズル５３は、吸着ヘッド５５の下面に設けられている。ノズル５３は、ノズル先端の圧力が調整されることにより部品を吸着したり吸着した部品を放したりする。このノズル５３は、吸着ヘッド５５に着脱自在且つ軸回転可能に取り付けられている。吸着ヘッド５５は、Ｚ軸スライダ５２に固定されている。そのため、ノズル５３は吸着ヘッド５５及びＺ軸スライダ５２と共にスライドする。

【0015】

制御装置６０は、垂直多関節ロボット４０の動作やＺ軸方向移動装置５０の動作を制御する装置である。制御装置６０は、図２に示すように、ＣＰＵ６１とＲＯＭ６２とＨＤＤ６３とＲＡＭ６４とを備える。ＣＰＵ６１には、第１～第４駆動回路４１ｄ～４４ｄや第１～第４位置検出回路４１ｐ～４４ｐ，Ｚ軸駆動回路５４ｄ、Ｚ軸位置検出回路５４ｐ、入力装置７０、出力装置７２が接続されている。第１～第４駆動回路４１ｄ～４４ｄ及びＺ軸駆動回路５４ｄは、第１～第４モータ４１ｍ～４４ｍ及びＺ軸駆動装置５４のそれぞれに対応して設けられている。第１～第４駆動回路４１ｄ～４４ｄ及びＺ軸駆動回路５４ｄは、ＣＰＵ６１からの指令信号に基づく電気信号を、それぞれに対応する第１～第４モータ４１ｍ～４４ｍ及びＺ軸駆動装置５４へ出力する。第１～第４位置検出回路４１ｐ～４４ｐは、各ロボット可動部の位置を検出するためのものであり、第１～第４エンコーダ４１ｅ～４４ｅのそれぞれに対応して設けられている。Ｚ軸位置検出回路５４ｐは、ノズル５３のＺ軸位置を検出するためのものであり、Ｚ軸エンコーダ５４ｅに対応して設けられている。第１～第４位置検出回路４１ｐ～４４ｐは、それぞれに対応する第１～第４エンコーダ４１ｅ～４４ｅから入力した検出信号に基づいて第１～第４モータ４１ｍ～４４ｍの角度位置を検出してＣＰＵ６１へ出力する。Ｚ軸位置検出回路５４ｐは、Ｚ軸エンコーダ５４ｅから入力した検出信号に基づいてノズル５３のＺ軸位置を検出してＣＰＵ６１へ出力する。入力装置７０は、オペレータが入力操作を行うキーボードやマウスである。出力装置７２は、各種データを画像等の視覚的情報として表示するディスプレイである。

【0016】

図３は、電源制御装置１００の電気回路の概略を示している。電源制御装置１００は主として、交流電源（「電源」と略すこともある）Ｖと、電源供給基板１１０と、拡張容量基板１２０とにより構成されている。電源供給基板１１０は、電源Ｖに基づいて動力電源ＤＣＬＩＮＫをモータ駆動回路１１２等に供給するものである。拡張容量基板１２０は、電源供給基板１１０の動力電源ラインＤＣＬＩＮＫのキャパシタンスを拡張させるものである。

【0017】

電源供給基板１１０は、電源Ｖの全波整流回路１１１を介した電源供給基板１１０への供給をオン／オフする、安全ブレーカとして機能するスイッチＳ１を備えている。スイッチＳ１の出力端には、全波整流回路１１１の入力端が接続されている。全波整流回路１１１は、電源Ｖの交流電圧を直流電圧に変換する。全波整流回路１１１の出力端には、突入電流抑制抵抗Ｒ１の一端が接続され、突入電流抑制抵抗Ｒ１の他端は、電解コンデンサＣ１，Ｃ２のそれぞれの正極側の一端と接続されている。そして、電解コンデンサＣ１，Ｃ２のそれぞれの負極側の他端は接地されている。また、突入電流抑制抵抗Ｒ１と並列に、スイッチＳ２が接続されている。さらに、電解コンデンサＣ１，Ｃ２のそれぞれの正極側の一端には、モータ駆動回路１１２の入力端が接続されている。モータ駆動回路１１２には、上記第１～第４駆動回路４１ｄ～４４ｄ及びＺ軸駆動回路５４ｄが含まれる。モータ駆動回路１１２の出力端には、モータ２００が接続されている。モータ２００には、上記第１～第４モータ４１ｍ～４４ｍ及びＺ軸駆動装置５４が含まれる。このように電源供給基板１１０には、スイッチＳ１からモータ駆動回路１１２に至るまでの電子部品が載せられている。

【0018】

スイッチＳ２は、スイッチＳ１をオンすることにより電源Ｖから全波整流回路１１１を介して供給される直流電流（「電流」と略すこともある）を、突入電流抑制抵抗Ｒ１を経由して電解コンデンサＣ１，Ｃ２に供給するか、突入電流抑制抵抗Ｒ１を迂回してそのまま電解コンデンサＣ１，Ｃ２に供給するかを、スイッチＳ２のオフとオンにより切り替えるものである。スイッチＳ２は、動力電源ラインＤＣＬＩＮＫの電圧値が所定の電圧値（＜全波整流回路１１１からの出力電圧値）以上に上昇したときに、オフからオンに自動的に切り替わる、例えばリレーにより構成されている。その所定の電圧値、つまり切替閾値は、設定により任意の値に設定できるようになっている。スイッチＳ１がオフからオンに切り替えられ、電源Ｖから全波整流回路１１１を介して電源供給基板１１０に電流の供給が開始された時点では、電解コンデンサＣ１，Ｃ２に電荷が溜まっていないので、スイッチＳ２はオフ状態となっている。その後、時間の経過に従って電解コンデンサＣ１，Ｃ２に電荷が溜まっていき、動力電源ラインＤＣＬＩＮＫの電圧値が切替閾値以上になると、スイッチＳ２はオフからオンに自動的に切り替わる。これにより、全波整流回路１１１から供給される電流は、突入電流抑制抵抗Ｒ１を迂回し、スイッチＳ２を経由して直接、電解コンデンサＣ１，Ｃ２に流れ込む。その後、電解コンデンサＣ１，Ｃ２には電荷が満充電され、動力電源ラインＤＣＬＩＮＫの電圧値は全波整流回路１１１からの出力電圧値まで上昇する。

【0019】

このように、電解コンデンサＣ１，Ｃ２に電荷が溜まっていない初期段階では、全波整流回路１１１からの電流を、突入電流抑制抵抗Ｒ１を経由して電解コンデンサＣ１，Ｃ２に流すようにしたのは、電解コンデンサＣ１，Ｃ２に急激に流れる電流、つまり過大な突入電流を突入電流抑制抵抗Ｒ１により制限するためである。過大な突入電流が発生すると、基板の銅箔パターンの焼損や電子部品の破損を招く虞があるため、突入電流抑制抵抗Ｒ１により過大な突入電流の発生を抑制している。しかし、全波整流回路１１１からの電流を常時、突入電流抑制抵抗Ｒ１に流していると、動力電源ラインＤＣＬＩＮＫの電圧低下や無駄な発熱が生じるため、過大な突入電流が発生する虞がなくなるとき、つまり、所定の電圧値以上に動力電源ラインＤＣＬＩＮＫの電圧値が上昇したときに、スイッチＳ２をオフからオンに切り替えることにより、突入電流抑制抵抗Ｒ１を迂回させるようにしている。なお、所定の電圧値は、全波整流回路１１１からの出力電圧値や用いている電子部品等によって変動するため、汎用的に決定することはできないが、全波整流回路１１１からの出力電圧値より低い電圧値を経験によりあるいは実験によりその都度決定する。

【0020】

また、電源供給基板１１０の動力電源ラインＤＣＬＩＮＫに並列に、拡張容量基板１２０が、接続線１３０を介して接続されている。拡張容量基板１２０は、スイッチＳ３，Ｓ４と、突入電流抑制抵抗Ｒ２と、電解コンデンサＣ３～Ｃ５とを備えている。なお、拡張容量基板１２０に設けられた電子部品Ｓ４，Ｒ２，Ｃ３～Ｃ５の接続関係は、電源供給基板１１０に設けられた電子部品Ｓ２，Ｒ１，Ｃ１，Ｃ２の接続関係と略同一であるので、その説明は省略する。

【0021】

電解コンデンサＣ３～Ｃ５は、動力電源ラインＤＣＬＩＮＫのキャパシタンスを増大させるためのキャパシタである。スイッチＳ３（「第１切替機構」の一例）は、拡張容量基板１２０の電源供給基板１１０への実質的な接続のオン／オフを切り替える。スイッチＳ３も、上記スイッチＳ２と同様に、動力電源ラインＤＣＬＩＮＫの電圧値が所定の電圧値（＜全波整流回路１１１からの出力電圧値）以上に上昇したときに、オフからオンに自動的に切り替わる、例えばリレーにより構成されている。ただし、スイッチＳ３は、スイッチＳ２とは、所定の電圧値、つまり切替閾値が同じではないことがある点で異なっている。スイッチＳ３の切替閾値を以下、「第１所定値」という。突入電流抑制抵抗Ｒ２（「突入電流抑制機構」の一例）は、上記突入電流抑制抵抗Ｒ１と同様に、過大な突入電流、つまり動力電源ラインＤＣＬＩＮＫからの電流が電荷が溜まっていない電解コンデンサＣ３～Ｃ５に流れ込むことで発生する過大な突入電流を抑制するためのものである。スイッチＳ４（「第２切替機構」の一例）は、上記スイッチＳ２と同様に、スイッチＳ３がオンされることにより動力電源ラインＤＣＬＩＮＫから供給される電流を、突入電流抑制抵抗Ｒ２を経由して電解コンデンサＣ３～Ｃ５に供給するか、突入電流抑制抵抗Ｒ２を迂回してそのまま電解コンデンサＣ３～Ｃ５に供給するかを、スイッチＳ４のオフとオンにより切り替えるものである。スイッチＳ４も、上記スイッチＳ２と同様に、動力電源ラインＤＣＬＩＮＫの電圧値が所定の電圧値（＜全波整流回路１１１からの出力電圧値）以上に上昇したときに、オフからオンに自動的に切り替わる、例えばリレーにより構成されている。ただし、スイッチＳ４は、スイッチＳ２，Ｓ３とは、所定の電圧値、つまり切替閾値が同じではないことがある点で異なっている。スイッチＳ４の切替閾値を以下、「第２所定値」という。

【0022】

図４は、電源供給基板１１０における突入電流抑制抵抗Ｒ１の効果を示すためのシミュレーションに用いた電気回路図である。図４中、図３中の電子部品と同じ電子部品には、同一符号を付している。ただし、電源Ｖ１は、直流電源を示しており、図３では、交流電源Ｖと全波整流回路１１１とを併せたものに相当する。図４の電気回路図と図３の電気回路図を見比べれば分かるように、図４の電源供給基板１１０上の電子部品には抵抗Ｒ１１が追加されている。抵抗Ｒ１１は、シミュレーションにより得られる出力波形を安定化させるために便宜上用いたものであり、実際には無視してよいものである。なお、各電子部品の近傍に表示された値は、電子部品の規格を示している。

【0023】

図５は、図４の電気回路によるシミュレーション結果を示している。図５のシミュレーション結果では、０．５秒後、スイッチＳ１をオフからオンに切り替え、動力電源ラインＤＣＬＩＮＫの電圧値が２５０Ｖになると、スイッチＳ２がオフからオンに切り替わっている。その切り替わった時点は、スイッチＳ１をオフからオンに切り替えた時点から略０．５秒経過した、略１秒の時点である。

【0024】

図５（ａ）は、動力電源ラインＤＣＬＩＮＫの電圧値Ｇ１の推移を示している。図５（ｂ）は、実線Ｇ２が突入電流抑制抵抗Ｒ１に流れる電流値の推移を示し、破線Ｇ３が電解コンデンサＣ１に流れる電流値の推移を示している。図５（ｃ）は、実線Ｇ４が突入電流抑制抵抗Ｒ１で消費される電力の推移を示し、破線Ｇ５が電解コンデンサＣ１に供給される電力の推移を示している。

【0025】

０．５秒から略１秒までは、電源Ｖ１からの電流は突入電流抑制抵抗Ｒ１を経由して電解コンデンサＣ１に供給されるので、図５（ｂ）の実線Ｇ２に示すように、突入電流抑制抵抗Ｒ１を流れる電流のピーク値は、略３．０Ａとなり、電解コンデンサＣ１に供給される電流のピーク値も、略１．５Ａとなっている。なお、電解コンデンサＣ１に供給される電流のピーク値が突入電流抑制抵抗Ｒ１を流れる電流のピーク値の１／２になっているのは、電解コンデンサＣ１とＣ２とで、突入電流抑制抵抗Ｒ１を流れる電流を等分割しているからである。このとき仮に、電源Ｖ１からの電流を、突入電流抑制抵抗Ｒ１を経由させずに直接、電解コンデンサＣ１に供給したとすると、電解コンデンサＣ１には、略１４００Ａの過大な突入電流が瞬間的に流れる。これにより、上述した電源供給基板１１０上の電子部品の破損や銅箔パターンの焼失などの虞が生ずる。このように突入電流抑制抵抗Ｒ１を経由させることで、過大な突入電流の発生が抑制される。一方、０．５秒から略１秒までは、突入電流抑制抵抗Ｒ１では、図５（ｃ）の実線Ｇ４に示す電力が消費される。この電力消費により突入電流抑制抵抗Ｒ１は発熱するので、電流抑制抵抗Ｒ１については、その発熱による耐久性に気を付ける必要がある。

【0026】

図６は、電源供給基板１１０における突入電流抑制抵抗Ｒ１の効果と、電源供給基板１１０に拡張容量基板１２０を接続した電源制御装置１００における突入電流抑制抵抗Ｒ２の効果とを比較するためのシミュレーションに用いた電気回路図である。図６中、図３中の電子部品と同じ電子部品には、同一符号を付している。ただし、図６中の電源供給基板１１０上の電子部品には、図４中の電源供給基板１１０上の電子部品に付した符号に“ｂ”を追加した符号が付されている。これは、電源供給基板１１０上の電子部品が、拡張容量基板１２０が接続された電源供給基板１１０上の電子部品であるか、拡張容量基板１２０が接続されていない電源供給基板１１０上の電子部品であるかを区別するためにそうしているに過ぎない。

【0027】

図７は、図６の電気回路によるシミュレーション結果を示している。図７のシミュレーション結果でも、図５のシミュレーション結果と同様に、０．５秒後、スイッチＳ１，Ｓ１ｂをオフからオンに切り替え、動力電源ラインＤＣＬＩＮＫ，ＤＣＬＩＮＫＢの電圧値が２５０Ｖになると、スイッチＳ２，Ｓ２ｂがオフからオンに切り替わっている。その切り替わった時点は、スイッチＳ１，Ｓ１ｂをオフからオンに切り替えた時点から略０．５秒経過した、略１秒の時点である。また、スイッチＳ３は、動力電源ラインＤＣＬＩＮＫの電圧値が２５０Ｖになると、オフからオンに切り替わっている。なお、図７中、図５中のグラフと対応するグラフには同一符号を付している。

【0028】

図７（ａ）は、実線Ｇ１が動力電源ラインＤＣＬＩＮＫの電圧値の推移を示し、破線Ｇ１１が動力電源ラインｅｘＤＣＬＩＮＫの電圧値の推移を示している。図７（ｂ）は、実線Ｇ２が突入電流抑制抵抗Ｒ１ｂに流れる電流値の推移を示し、破線Ｇ３が電解コンデンサＣ１ｂに流れる電流値の推移を示している。図７（ｃ）は、実線Ｇ２１が突入電流抑制抵抗Ｒ２に流れる電流値の推移を示し、破線Ｇ３１が電解コンデンサＣ３に流れる電流値の推移を示している。図７（ｄ）は、実線Ｇ４が突入電流抑制抵抗Ｒ１ｂで消費される電力の推移を示し、破線Ｇ４１が突入電流抑制抵抗Ｒ２で消費される電力の推移を示している。図７（ｅ）は、実線Ｇ５が電解コンデンサＣ１ｂに供給される電力の推移を示し、破線Ｇ５１が電解コンデンサＣ３に供給される電力の推移を示している。

【0029】

略１秒から略２．８秒までは、動力電源ラインＤＣＬＩＮＫからの電流は突入電流抑制抵抗Ｒ２を経由して電解コンデンサＣ３に供給されるので、図７（ｃ）の実線Ｇ２１に示すように、過大な突入電流が抑制される。また、略１秒から略２．８秒までは、突入電流抑制抵抗Ｒ２で消費される電力のピーク値は、０．５秒から略１秒までに突入電流抑制抵抗Ｒ１で消費される電力のピーク値と比較して低下している。これは、突入電流抑制抵抗Ｒ２の値が突入電流抑制抵抗Ｒ１の値より大きいため、突入電流抑制抵抗Ｒ２を通る電流がより制限されているからである。したがって、突入電流抑制抵抗Ｒ２の発熱による温度上昇は、突入電流抑制抵抗Ｒ１の発熱による温度上昇より低くなる。その結果、電流抑制抵抗として、Ｒ１とＲ２とで同様の構成のものを用いた場合、突入電流抑制抵抗Ｒ２の発熱による耐久性は、電流抑制抵抗Ｒ１のそれより向上する。このように突入電流抑制抵抗Ｒ２を通る電流をより制限すると、電解コンデンサＣ３～Ｃ５へ供給される突入電流はより制限されるので、電解コンデンサＣ３～Ｃ５へ供給される時間当たりの電荷量が少なくなり、その結果、図７（ａ）の破線Ｇ１１に示すように、動力電源ラインｅｘＤＣＬＩＮＫの電圧値の上昇は緩やかになる。つまり、スイッチＳ１をオフからオンに切り替えてから電源制御装置１００がスタンバイ状態になるまでの時間が遅くなる。このため、突入電流抑制抵抗Ｒ２の抵抗値は、突入電流抑制抵抗Ｒ２の耐久性や電源制御装置１００がスタンバイ状態になるまでの時間などを比較考量して決めることが望ましい。

【0030】

また、スイッチＳ４の上記第２所定値は、過大な突入電流が電解コンデンサＣ３～Ｃ５へ流れ込む虞がなくなるような値になるまで上昇したときの動力電源ラインｅｘＤＣＬＩＮＫの電圧値である。この第２所定値も、スイッチＳ２の上記切替閾値と同様に、汎用的に決定することはできない。つまり、動力電源ラインｅｘＤＣＬＩＮＫの電圧値が第２所定値を下回っている間は、動力電源ラインＤＣＬＩＮＫからの電流は突入電流抑制抵抗Ｒ２を経由して電解コンデンサＣ３～Ｃ５へ供給され、突入電流は突入電流抑制抵抗Ｒ２により制限される。しかし、動力電源ラインｅｘＤＣＬＩＮＫの電圧値が第２所定値以上になると、動力電源ラインＤＣＬＩＮＫからの電流は突入電流抑制抵抗Ｒ２を迂回して直接、電解コンデンサＣ３～Ｃ５へ供給される。このとき、動力電源ラインＤＣＬＩＮＫと動力電源ラインｅｘＤＣＬＩＮＫとの電位差の大きさに応じて突入電流の電流値が決まるが、その電流値は、電解コンデンサＣ３～Ｃ５以降の電子部品の規格等に応じて過大となるかどうかが決まるからである。

【0031】

以上説明したように、本実施形態の電源制御装置１００では、電源供給基板１１０に拡張容量基板１２０を接続するだけで、突入電流を抑制しながら動力電源ラインＤＣＬＩＮＫのキャパシタンスを増大させることができる。また、拡張容量基板１２０は、自身で動力電源ラインＤＣＬＩＮＫの電圧値を監視し、自動的に電源供給基板１１０への接続のオン／オフを切り替えるので、外部から切替信号を送信する必要がなく、これにより電源供給基板１１０全体の製造コストを低減することができる。また、キャパシタンスが増大すると、ロボット４０の動作中に減速や急停止したときに動力電源ラインＤＣＬＩＮＫ上に発生する回生エネルギーを熱エネルギーとして消費させる代わりに、再生利用可能なキャパシタンスとして回収できるので、環境に優しい装置となる。

【0032】

図８は、動力電源ラインに拡張容量を接続する接続態様を示している。そして、図８（ａ）は、複数のモータを１つの電源供給基板１１０で制御する場合に拡張容量基板１２０を接続する態様を示している。図８（ｂ）は、複数のモータを複数の電源供給基板１１０ａ～１１０ｃで制御する場合に拡張容量基板１２０を接続する態様の一例を示している。図８（ａ）の接続態様は、図３に示す接続態様と同じであるので、これ以上の説明は省略する。

【0033】

図８（ｂ）に示す電源供給基板１１０ａ～１１０ｃを、例えば、上記垂直多関節ロボット４０の関節４１ｊ～４３ｊの内部に組み付けた場合、各電源供給基板１１０ａ～１１０ｃを数珠つなぎにして接続して行くが、制御軸が本体ベース部から離れるほど、電力供給に遅延が発生したり、動力電源ラインＤＣＬＩＮＫが揺れてしまったりする虞が生ずる。手先だけ急峻に稼働させることがあったり、電源供給基板１１０ａ～１１０ｃの構成部品によって動力電源ラインＤＣＬＩＮＫを安定させるために電解コンデンサを実装したいが、実装できない状況であったりすると、図８（ｂ）に示すように、電源供給基板１１０ａ～１１０ｃの間に拡張容量基板１２０を接続する態様で電源供給基板１１０ａ～１１０ｃを中継させることで、動力電源ラインＤＣＬＩＮＫのキャパシタンスを増大させて、動力電源ラインＤＣＬＩＮＫを安定化させることができる。関節４１ｊ～４３ｊの内部は、電源供給基板１１０ａ～１１０ｃで一杯となっていて、空きがないことが多いので、ロボットアームの中空部分などに拡張容量基板１２０を設置すれば、空間を無駄なく使用することができる。

【0034】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。上記実施形態では、１枚の拡張容量基板１２０を電源供給基板１１０に接続する例について説明したが、これに限らず、複数枚の拡張容量基板１２０を電源供給基板１１０に接続するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0035】

４０…垂直多関節ロボット、４１ｍ～４４ｍ…モータ、６０…制御装置、１００…電源制御装置、１１０…電源供給基板、１１１…全波整流回路、１１２…モータ駆動回路、１２０…拡張容量基板、１３０…接続線、２００…モータ、Ｖ…交流電源、ＤＣＬＩＮＫ…動力電源ライン、Ｓ１～Ｓ４…スイッチ、Ｒ１，Ｒ２…突入電流抑制抵抗、Ｃ１～Ｃ５…電解コンデンサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】