(57)【要約】【課題】モーターの各相を制御するインバーター毎にスイッチング周波数を制御し、インバーター各々の発熱を抑制し、高い効率でモーターを駆動させる駆動装置、駆動方法、そしてその駆動装置を用いたロボットハンドおよびロボットを提供する。【解決手段】モーターと、前記モーターを制御する駆動制御部と、複数相インバーターによりＰＷＭ制御によって駆動させる電力変換器と、前記複数相インバーターの少なくとも１相以上のインバーターのスイッチング素子の接合温度を検出する接合温度検出部と、前記接合温度検出手段により検出された前記スイッチング素子の前記接合温度により前記スイッチング素子毎にスイッチング周波数を調整する周波数調整手段を備えるスイッチング周波数調整部と、調整された調整周波数に基づき前記インバーターのスイッチング信号を生成するスイッチング信号生成部と、を備えている駆動装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モーターと、
前記モーターの駆動を制御する駆動制御部と、
前記モーターを、複数相インバーターによりＰＷＭ制御によって駆動させる電力変換器と、
前記複数相インバーターの少なくとも１相以上のインバーターのスイッチング素子の接合温度を検出する接合温度検出部と、
前記接合温度検出部により検出された前記スイッチング素子の前記接合温度により前記スイッチング素子毎にＰＷＭ制御のスイッチング周波数を調整する周波数調整手段を備えるスイッチング周波数調整部と、
前記スイッチング周波数調整部により調整された調整周波数に基づき前記インバーターのスイッチング信号を生成するスイッチング信号生成部と、を備えている、
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記電力変換器の温度を検出する変換器温度検出手段と、
前記変換器温度検出手段によって検出された前記電力変換器の温度データに基づいて、前記スイッチング周波数調整部に備える前記周波数調整手段を選択する周波数調整手段選択部と、を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
モーターを、複数相インバーターによりＰＷＭ制御によって駆動させる駆動装置の駆動方法であって、
前記複数相インバーターの少なくとも１相以上のインバーターのスイッチング素子の接合温度を検出する接合温度検出工程と、
前記接合温度検出工程によって検出された前記スイッチング素子の前記接合温度に対応したスイッチング周波数を周波数調整手段により取得するスイッチング周波数調整工程と、
前記スイッチング周波数調整工程により取得した前記スイッチング周波数に基づき前記インバーターのスイッチング信号を生成するスイッチング信号生成工程と、を含む、
ことを特徴とする駆動方法。
【請求項４】
前記複数のインバーターを備える電力変換器の温度を検出する変換器温度検出工程と、
前記変換器温度検出工程によって検出された前記電力変換器の温度データに基づいて、前記周波数調整手段を選択する周波数調整手段選択工程と、を備える、
ことを特徴とする請求項３に記載の駆動方法。
【請求項５】
対象物を把持する複数本の指部と、
前記複数本の指部が移動可能に立設された基台と、
前記基台に設けられて前記複数本の指部の基端を駆動することによって、前記複数本の指部の間隔を変更する駆動部と、を備え、
前記駆動部は、
モーターと、
前記モーターの駆動を制御する駆動制御部と、
前記モーターを、複数相インバーターによりＰＷＭ制御によって駆動させる電力変換器と、
前記複数相インバーターの少なくとも１相以上のインバーターのスイッチング素子の接合温度を検出する接合温度検出部と、
前記接合温度検出部により検出された前記スイッチング素子の前記接合温度により前記スイッチング素子毎にＰＷＭ制御のスイッチング周波数を調整する周波数調整手段を備えるスイッチング周波数調整部と、
前記スイッチング周波数調整部により調整された調整周波数に基づき前記インバーターのスイッチング信号を生成するスイッチング信号生成部と、を備える、
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項６】
前記電力変換器の温度を検出する変換器温度検出手段と、
前記変換器温度検出手段によって検出された前記電力変換器の温度データに基づいて、前記スイッチング周波数調整部に備える前記周波数調整手段を選択する周波数調整手段選択部と、を備える、
ことを特徴とする請求項５に記載のロボットハンド。
【請求項７】
モーターと、
前記モーターの駆動を制御する駆動制御部と、
前記モーターを、複数相インバーターによりＰＷＭ制御によって駆動させる電力変換器と、
前記複数相インバーターの少なくとも１相以上のインバーターのスイッチング素子の接合温度を検出する接合温度検出部と、
前記接合温度検出部により検出された前記スイッチング素子の前記接合温度により前記スイッチング素子毎にＰＷＭ制御のスイッチング周波数を調整する周波数調整手段を備えるスイッチング周波数調整部と、
前記スイッチング周波数調整部により調整された調整周波数に基づいて前記インバーターのスイッチング信号を生成するスイッチング信号生成部と、を備える駆動装置を備えている、
ことを特徴とするロボット。
【請求項８】
前記電力変換器の温度を検出する変換器温度検出手段と、
前記変換器温度検出手段によって検出された前記電力変換器の温度データに基づいて、前記スイッチング周波数調整部に備える前記周波数調整手段を選択する周波数調整手段選択部と、を備える、
ことを特徴とする請求項７に記載のロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置、駆動方法、ロボットハンドおよびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
モーター駆動の制御方法として、インバーターを備える電力変換器を用いてＰＷＭ制御をとる方法が広く用いられている。しかし、インバーターを構成する回路には半導体素子と受動素子の、いわゆる固体素子が用いられていることから動作時の発熱は避けられない。インバーターの熱は、インバーター自体の損失を増加させ、モーターの駆動効率を低下させてしまう。そこで、インバーターの発熱を抑制することが求められている。
【０００３】
特許文献１では、予め設定された制限温度と演算されたインバーターのスイッチング素子の接合温度とを比較して、接合温度が制限温度を上回らないよう、例えばスイッチィング回数（スイッチング周波数）を減らす、あるいはスイッチング素子に流す電流を減らす、などの方法によって接合温度の低減処理を行い、スイッチング素子の使用限界温度まで活用できるようにする。これにより、モーターの運転範囲を拡大させることができるモーター制御装置が提供できることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０８４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１によるインバーターの発熱を制御する制御装置であっても、モーターの各相毎に個別に制御することにはなっていない。このことは、例えばロボット装置などにおいて、ロボットアーム、あるいはロボットハンドに負荷が掛かった状態で停止させている場合に、モーターの特定の相にのみに電流が流れて発熱量が大きくなり、発熱量を抑制するように制御される。しかし、電流が流れない、あるいは小電流のその他の相では、接合温度が低いにも拘らず、発熱量を抑制するようにスイッチング周波数を低減させてしまい、その結果、必要以上にモーターの制御性能を下げてしまい、動作時間の増加に繋がる虞があった。
【０００６】
そこで、モーターの各相を制御するインバーター毎にスイッチング周波数を制御し、インバーター各々の発熱を抑制し、高い効率でモーターを駆動させる駆動装置、駆動方法、そしてその駆動装置を用いたロボットハンドおよびロボットを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
〔適用例１〕本適用の駆動装置は、モーターと、前記モーターの駆動を制御する駆動制御部と、前記モーターを、複数相インバーターによりＰＷＭ制御によって駆動させる電力変換器と、前記複数相インバーターの少なくとも１相以上のインバーターのスイッチング素子の接合温度を検出する接合温度検出部と、前記接合温度検出部により検出された前記スイッチング素子の前記接合温度により前記スイッチング素子毎にＰＷＭ制御のスイッチング周波数を調整する周波数調整手段を備えるスイッチング周波数調整部と、前記スイッチング周波数調整部により調整された調整周波数に基づき前記インバーターのスイッチング信号を生成するスイッチング信号生成部と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
本適用例の駆動装置によれば、電力変換器に備える複数相インバーターの個々のスイッチング素子の接合温度を演算し、接合温度の高いインバーターのスイッチング周波数を、個々のインバーターごとに下げる調整によって、スイッチング素子の接合温度の上昇を抑制することができる。このことは、例えば対象物を把持して、把持状態を維持したままの時間が経過することの多いロボットハンドの場合、対象物を把持状態に保つためにはロボットハンドの指部を駆動するモーターは、回転駆動を停止状態としながらも、指部への負荷を開放させないために負荷状態が保たれている。すなわちモーターの各相のコイルには電流が流れている状態が維持される。この状態では、各相のコイルでは、負荷の程度は対象物を把持する指部の配置によって差異が発生する。従って各相のインバーターのスイッチング素子の接合温度にも差異が生じる。しかし、従来技術では、接合温度の差異が存在しても、接合温度の大きいインバーターの接合温度データに基づいて、全ての相の接合温度を下げるように制御されてしまい、接合温度の低い、負荷の少ない相までスイッチング周波数が下げられてしまう。このことによって、停止状態から動作状態へ移行する時に、モーターに供給される電流の変更間隔が大きくなり、モーター駆動の目標値に対する追従性である制御性能が下がり、動作時間の遅延、あるいは振動的なモーター駆動になり駆動の安定性が損なわれてしまう、などの虞があった。
【００１０】
本適用例の駆動装置をロボットハンドに用いることにより、各相のインバーターそれぞれ個々にスイッチング周波数を接合温度に応じて調整することができる。従って、モーターに負荷が掛かった状態を維持している待機状態から駆動状態へ移行するときにも、動作時間の遅延が抑制され、操作時間の短縮、すなわち生産性を高めることが可能となる。
【００１１】
〔適用例２〕上述の適用例において、前記電力変換器の温度を検出する変換器温度検出手段と、前記変換器温度検出手段によって検出された前記電力変換器の温度データに基づいて、前記スイッチング周波数調整部に備える前記周波数調整手段を選択する周波数調整手段選択部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
上述の適用例によれば、電力変換器の温度を変換器温度検出手段によって温度データとして検出することができるため、電力変換器の近傍に配置される電子デバイス、例えば各種センサーへの熱影響を抑制することができる。
【００１３】
〔適用例３〕本適用例の駆動方法は、モーターを、複数相インバーターによりＰＷＭ制御によって駆動させる駆動装置の駆動方法であって、前記複数相インバーターの少なくとも１相以上のインバーターのスイッチング素子の接合温度を検出する接合温度検出工程と、前記接合温度検出工程によって検出された前記スイッチング素子の前記接合温度に対応したスイッチング周波数を周波数調整手段により取得するスイッチング周波数調整工程と、前記スイッチング周波数調整工程により取得した前記スイッチング周波数に基づき前記インバーターのスイッチング信号を生成するスイッチング信号生成工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
本適用例の駆動方法によれば、電力変換器に備える複数相インバーターの個々のインバーターのスイッチング素子に接合温度を演算し、接合温度が高い場合に個々のインバーターのスイッチング周波数を下げる調整によって、接合温度の上昇をインバーター毎に抑制することができる。
【００１５】
〔適用例４〕上述の適用例において、前記複数のインバーターを備える電力変換器の温度を検出する変換器温度検出工程と、前記変換器温度検出工程によって検出された前記電力変換器の温度データに基づいて、前記周波数調整手段を選択する周波数調整手段選択工程と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
上述の適用例によれば、電力変換器の温度を検出することができるため、電力変換器の近傍に配置される電子デバイス、例えば各種センサーへの熱影響を抑制することができる。
【００１７】
〔適用例５〕本適用例のロボットハンドは、対象物を把持する複数本の指部と、前記複数本の指部が移動可能に立設された基台と、前記基台に設けられて前記複数本の指部の基端を駆動することによって、前記複数本の指部の間隔を変更する駆動部と、を備え、前記駆動部は、モーターと、前記モーターの駆動を制御する駆動制御部と、前記モーターを、複数相インバーターによりＰＷＭ制御によって駆動させる電力変換器と、前記複数相インバーターの少なくとも１相以上のインバーターのスイッチング素子の接合温度を検出する接合温度検出部と、前記接合温度検出手段により検出された前記スイッチング素子の前記接合温度により前記スイッチング素子毎にＰＷＭ制御のスイッチング周波数を調整する周波数調整手段を備えるスイッチング周波数調整部と、前記スイッチング周波数調整部により調整された調整周波数に基づき前記インバーターのスイッチング信号を生成するスイッチング信号生成部と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
対象物を把持して、把持状態を維持したままの時間が経過することの多いロボットハンドの場合、対象物を把持状態に保つためにはロボットハンドの指部を駆動するモーターは、回転駆動を停止状態としながらも、指部への負荷を開放させないために負荷状態が保たれている。すなわちモーターの各相のコイルには電流が流れている状態が維持される。この状態では、各相のコイルでは、負荷の程度は対象物を把持する指部の配置によって差異が発生する。従って各相のインバーターのスイッチング素子の接合温度、すなわち発熱量にも差異が生じる。しかし、従来技術では、発熱量の差異が存在しても、接合温度の高いインバーターの接合温度データに基づいて、全ての相の接合温度を下げるように制御されてしまい、接合温度の低い、負荷の少ない相までスイッチング周波数が下げられてしまう。このことによって、停止状態から動作状態へ移行する時に、モーターに供給される電流の変更間隔が大きくなり、モーター駆動の目標値に対する追従性である制御性能が下がり、動作時間の遅延、あるいは振動的なモーター駆動になり駆動の安定性が損なわれてしまう、などの虞があった。
【００１９】
本適用例のロボットハンドは、上述の適用例による駆動装置を用いることにより、各相のインバーターそれぞれ個々にスイッチング周波数を接合温度に応じて調整することができる。従って、モーターに負荷が掛かった状態を維持している待機状態から駆動状態へ移行するときにも、動作時間の遅延が抑制され、操作時間の短縮、すなわち生産性を高めることが可能となる。
【００２０】
〔適用例６〕上述の適用例において、前記電力変換器の温度を検出する変換器温度検出手段と、前記変換器温度検出手段によって検出された前記電力変換器の温度データに基づいて、前記スイッチング周波数調整部に備える前記周波数調整手段を選択する周波数調整手段選択部と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
上述の適用例によれば、電力変換器の温度を変換器温度検手段によって温度データを検出することができるため、電力変換器の近傍に配置される電子デバイス、例えば力覚センサー等への熱影響を抑制することができる。
【００２２】
〔適用例７〕本適用例のロボットは、モーターと、前記モーターの駆動を制御する駆動制御部と、前記モーターを、複数相インバーターによりＰＷＭ制御によって駆動させる電力変換器と、前記複数相インバーターの少なくとも１相以上のインバーターのスイッチング素子の接合温度を検出する接合温度検出部と、前記接合温度検出部により検出された前記スイッチング素子の前記接合温度により前記スイッチング素子毎にＰＷＭ制御のスイッチング周波数を調整する周波数調整手段を備えるスイッチング周波数調整部と、前記スイッチング周波数調整部により調整された調整周波数に基づいて前記インバーターのスイッチング信号を生成するスイッチング信号生成部と、を備える駆動装置を備えていることを特徴とする。
【００２３】
本適用例のロボットによれば、各相のインバーターそれぞれ個々にスイッチング周波数をスイッチング素子の接合温度に応じて調整することができる。従って、モーターに負荷が掛かった状態を維持している待機状態から駆動状態へ移行するときにも、動作時間の遅延が抑制され、操作時間の短縮、すなわち生産性を高めることが可能となる。
【００２４】
〔適用例８〕上述の適用例において、前記電力変換器の温度を検出する変換器温度検出手段と、前記変換器温度検出手段によって検出された前記電力変換器の温度データに基づいて、前記スイッチング周波数調整部に備える前記周波数調整手段を選択する周波数調整手段選択部と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
上述の適用例によれば、電力変換器の温度を検出することができるため、電力変換器の近傍に配置される電子デバイス、例えば力覚センサー等への熱影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態に係る駆動装置を示すブロック図。
【図２】第２実施形態に係る駆動装置を示すブロック図。
【図３】第３実施形態に係る駆動方法を示すフローチャート。
【図４】第４実施形態に係る駆動方法を示すフローチャート。
【図５】第５実施形態に係るロボットハンドを示す外観図。
【図６】第６実施形態に係るロボットを示す外観図。
【図７】第７実施形態に係るロボットを示す外観図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
【００２８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るインバーターを備える２相モーターを駆動させる駆動装置のブロック図である。図１に示すように、駆動装置１００は、モーター１０と、駆動制御部２０と、モーター１０をＰＷＭ制御する電力変換器としてのインバーター部３０と、を備えている。駆動制御部２０は、駆動装置１００を備える装置、例えばロボット等、を制御する装置制御部Ｃｄからの指示信号を受け、所定の制御信号を送出する。なお、本形態では、２相モーター１０を例示して説明するが、これに限定されず、単相、あるいは３相以上のモーターであってもよい。
【００２９】
インバーター部３０には、モーター１０の第１相を制御する図示しないスイッチング素子を含む第１相インバーター３１と、モーター１０の第２相を制御する図示しないスイッチング素子を含む第２相インバーター３２と、を含んでいる。第１相インバーター３１には、駆動制御部２０からの制御信号に基づいて第１相インバータースイッチング信号生成部４１において第１相インバーター３１のスイッチング周波数を生成し、第１相インバーター３１へ送出する。同様に、第２相インバーター３２のスイッチング周波数が第２相インバータースイッチング信号生成部４２において生成される。
【００３０】
駆動装置１００は、更に接合温度検出部としての接合温度算出部５０と、スイッチング周波数調整部６０、とを備える。接合温度算出部５０は、第１相接合温度算出部５１と、第２相接合温度算出部５２と、を含む。接合温度算出部５０は、インバーター部３０からの第１相インバーター３１および第２相インバーター３２それぞれから電気角情報と、各相の相電流、すなわち駆動制御部２０からの出される各相へのトルク指令を取得し、第１相インバーター３１および第２相インバーター３２それぞれの負荷量としてのインバーターのスイッチング素子の発熱量から接合温度を演算する。演算された接合温度データはスイッチング周波数調整部６０へ送出される。
【００３１】
スイッチング周波数調整部６０には、インバーターの接合温度に対応したＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御のスイッチング周波数とする第１相調整テーブル６１、および第２相調整テーブル６２を備えている。調整テーブル６１，６２は、インバーター３１，３２の接合温度が高い場合には、スイッチング周波数を下げ、接合温度が低い場合にはスイッチング周波数を上げる、ように接合温度に対応したスイッチング周波数が選択できるテーブル表を備えている。
【００３２】
スイッチング周波数調整部６０において、第１相調整テーブル６１から選択された第１相インバーター３１の調整後のスイッチング周波数は、第１相インバータースイッチング信号生成部４１へ送られ、調整されたスイッチング周波数に基づく第１相インバーター３１の制御信号が生成され、第１相インバーター３１が制御される。同様に、第２相調整テーブル６２から選択された第１相インバーター３１の調整後のスイッチング周波数は、第２相インバータースイッチング信号生成部４２へ送られ、調整されたスイッチング周波数に基づく第２相インバーター３２の制御信号が生成され、第２相インバーター３２が制御される。
【００３３】
このように、インバーター３１，３２の接合温度を演算し、第１相インバーター３１もしくは第２相インバーター３２のどちらか、あるいは両方が接合温度が高い場合にスイッチング周波数を下げる調整によって、接続温度の上昇を抑制することができる。また、第１相インバーター３１および第２相インバーター３２それぞれの接合温度を演算することにより、第１相インバーター３１あるいは第２相インバーター３２のどちらか一方の接合温度が低い場合であっても、他方の接合温度の高いインバーターだけのスイッチング周波数を小さくし、接合温度を抑制することができる。
【００３４】
このことは、例えば対象物を把持して、把持状態を維持したままの動作時間が多いロボットハンドにおいて、例えば本実施形態に係る駆動装置１００に備えている２相モーター１０を用いる場合、対象物を把持状態に保つためにはロボットハンドの指部を駆動するモーターは、回転駆動は停止状態ではあるが、指部への負荷を開放させないために負荷状態が保たれている。すなわち各相のコイルには電流が流れている状態が維持される。この状態では、第１相のコイルと第２相のコイルでは負荷量は対象物を把持する指部の配置によって差異が発生する。従って各相のインバーター接合温度にも差異が生じる。しかし、従来技術では、接合温度の差異が存在しても、接合温度の高いインバーターの接合温度データに基づいて、全ての相の接合温度を下げるように制御されてしまい、接合温度の低い、負荷の少ない相までスイッチング周波数が下げられてしまう。このことによって、停止状態から動作状態へ移行する時に、モーターに供給される電流の変更間隔が大きくなり、モーター駆動の目標値に対する追従性である制御性能が下がり、動作時間の遅延、あるいは振動的なモーター駆動になり駆動の安定性が損なわれてしまう、などの虞があった。
【００３５】
しかし本実施形態に係る駆動装置１００では、第１相インバーター３１および第２相インバーター３２それぞれ個々にスイッチング周波数を接合温度に応じて調整されることにより、モーター１０に負荷が掛かった状態を維持している待機状態から駆動状態へ移行するときにも、動作時間の遅延が抑制され、操作時間の短縮、すなわち生産性を高めることが可能となる。
【００３６】
なお、本実施形態の駆動装置１００では、各インバーター３１，３２の接合温度は、接合温度算出部５０において電気角、電流値から演算することで得られる例を説明したが、例えば、各相インバーター３１，３２のそれぞれに温度センサーが設けられ、温度センサーからの温度データに基づいてスイッチング周波数調整部６０でスイッチング周波数の調整値を得るようにしてもよい。なお、相電流のみを利用してもよい。また、スイッチング周波数も加えて発熱量を算出してもよい。
【００３７】
（第２実施形態）
図２は第２実施形態に係る駆動装置２００を示すブロック図である。図２に示す駆動装置２００は、第１実施形態に係る駆動装置１００に対して、インバーター部３０にインバーター部３０の温度を検出する温度センサーを備える点で異なる。第２実施形態に係る駆動装置２００の説明には、第１実施形態に係る駆動装置１００と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３８】
図２に示すように、本実施形態に係る駆動装置２００は、インバーター部３０に変換器温度検出手段としての温度センサー７０を備えている。温度センサー７０はインバーター部３０の全体温度を検出するように配置され、複数のセンサー端子を備えていてもよい。温度センサー７０によって検出されたインバーター部３０の検出温度データに基づき、周波数調整手段選択部としてのテーブル選択部８０に格納されたインバーター部３０の温度に対応したスイッチング周波数調整テーブルを選択する。選択されたスイッチング周波数調整テーブルは、スイッチング周波数調整部６０に備える第１相調整テーブル６１および第２相調整テーブル６２のどちらか一方、もしくは両方をテーブル選択部８０で選択された新たな調整テーブル６１´，６２´に置き換えられる。
【００３９】
また、第１相インバーター３１および第２相インバーター３２それぞれの接合温度は、第１実施形態に係る駆動装置１００と同様に、接合温度算出部５０によって演算され、スイッチング周波数調整部６０に演算結果としてのインバーター３１，３２の接合温度が送出される。スイッチング周波数調整部６０では、テーブル選択部８０から取得したインバーター部３０の温度センサー７０に基づく新たな調整テーブル６１´，６２´から、調整されたスイッチング周波数を取得し、インバータースイッチング信号生成部４１，４２へ送出する。
【００４０】
第２実施形態に係る駆動装置２００では、個々のインバーター３１，３２の接合温度に基づく制御に加え、インバーター３１，３２を含むインバーター部３０全体の発熱状態を温度センサー７０によって検出する。これにより、各インバーター３１，３２の周囲のインバーター部３０における温度環境を検出し、よりきめ細かに調整されたスイッチング周波数に基づいて、インバーター３１，３２を制御することができる。従って、モーター１０に負荷が掛かった状態を維持している待機状態から駆動状態へ移行するときにも、動作時間の遅延が更に抑制することが可能となり、操作時間の短縮、すなわち生産性を更に高めることが可能となる。
【００４１】
なお、温度センサー７０は、インバーター部３０に備えなくてもよく、駆動装置２００を備える装置のインバーター部３０近傍に備える各種センサー、あるいはロボット装置に備える力覚センサーに内蔵する温度センサーなどを利用してインバーター部３０の温度を検出してもよい。
【００４２】
（第３実施形態）
図３は、第１実施形態に係る駆動装置１００の駆動方法を示すフローチャートである。
【００４３】
〔動作データ送出工程〕
まず駆動装置１００を備える図示しない装置の装置制御部Ｃｄより、駆動装置１００の駆動指令が送出され、駆動制御部２０よりインバーター３１，３２のスイッチング周波数を含む動作データが送出される動作データ送出工程（Ｓ１０）が実行され、モーター１０が駆動を開始する。モーター１０の駆動開始からインバーター接合温度検出工程へ移行する。
【００４４】
〔インバーター接合温度検出工程〕
モーター１０の駆動と略同時にインバーター部３０に備える第１相インバーター３１および第２相インバーター３２は発熱が始まる。インバーター接合温度検出工程（Ｓ２０）では、このインバーター３１，３２の接合温度を、インバーター３１，３２それぞれの電気角および相電流値から接合温度算出部５０に備える第１相接合温度算出部５１および第２相接合温度算出部５２によって演算する。なお上述したが、インバーター３１，３２それぞれに温度センサーなどの温度検出手段を備える構成とし、直接的に温度データを取得する工程としてもよい。
【００４５】
〔接合温度判定工程〕
更に、演算されたインバーター３１，３２の接合温度について、駆動装置１００の定格値、あるいは仕様限界値から予め設定される第１相インバーター３１の接合温度の規定値と比較する第１相接合温度判定工程（Ｓ３１）、および第２相インバーター３２の接合温度の規定値と比較する第２相接合温度判定工程（Ｓ３２）が実行される。接合温度判定工程（Ｓ３１、Ｓ３２）において、接合温度が規定値以下（ＹＥＳ）と判定されると、次のスイッチング周波数調整工程に移行する。
【００４６】
しかし、少なくとも第１相インバーター３１あるいは第２相インバーター３２のどちらかが接合温度が規定値以上（ＮＯ）と判定された場合、すなわち仕様限界値を超えた状態となり、駆動装置１００の暴走など、危険な状態になる虞があるため、駆動装置１００の駆動を停止させる指示が駆動制御部２０より送出され、駆動装置１００は駆動停止される（Ｓ８０）。そして、装置制御部Ｃｄなどに備える図示しない表示装置にアラーム表示がされる（Ｓ９０）。
【００４７】
〔スイッチング周波数調整工程〕
第１相接合温度判定工程（Ｓ３１）においてインバーター３１の接合温度が規定値以下である（ＹＥＳ）と判定されると、インバーター接合温度検出工程（Ｓ２０）で演算されたインバーター３１の接合温度に基づいて、第１相インバーター３１の調整後のスイッチング周波数がスイッチング周波数調整部６０に備える第１相調整テーブル６１から選択される第１相スイッチング周波数調整工程（Ｓ４１）が実行される。また、同様に、第２相接合温度判定工程（Ｓ３２）においてインバーター３２の接合温度が規定値以下である（ＹＥＳ）と判定されると、インバーター接合温度検出工程（Ｓ２０）で演算されたインバーター３２の接合温度に基づいて、第２相インバーター３２の調整後のスイッチング周波数がスイッチング周波数調整部６０に備える第２相調整テーブル６２から選択される第２相スイッチング周波数調整工程（Ｓ４２）が実行される。
【００４８】
〔スイッチング周波数判定工程〕
スイッチング周波数調整工程（Ｓ４１，Ｓ４２）により、インバーター３１，３２の接合温度に対応して接合温度の上昇を抑制する調整後のスイッチング周波数が取得されるが、インバーター３１，３２の動作限界を超えていないかを判定するスイッチング周波数判定工程（Ｓ５１，Ｓ５２）が実行される。調整後のスイッチング周波数は、インバーター３１，３２の接合温度の上昇を抑制するように周波数を下げる調整がされる。しかし、上述したロボットハンドに駆動装置１００あるいは駆動装置２００を用いた場合、対象物を把持した状態を維持させるために必要な駆動状態を下回るスイッチング周波数が選択されると、対象物の把持状態の維持が困難となる。すなわち、対象物の落下などの危険な状態になる。
【００４９】
そこで、予め規定値として設定されているインバーター３１，３２のスイッチング周波数の設定値の範囲内に調整後のスイッチング周波数が入っているかを、スイッチング周波数判定工程（Ｓ５１，Ｓ５２）において判定する。スイッチング周波数判定工程（Ｓ５１，Ｓ５２）において、第１相インバーター３１あるいは第２相インバーター３２のどちらか一方、もしくは両方の調整後のスイッチング周波数が設定値の範囲外（ＮＯ）と判定されると、駆動装置１００の駆動を停止させる指示が駆動制御部２０より送出され、駆動装置１００は駆動停止される（Ｓ８０）。そして、装置制御部Ｃｄなどに備える図示しない表示装置にアラーム表示がされる（Ｓ９０）。
【００５０】
〔スイッチング信号生成工程〕
スイッチング周波数判定工程（Ｓ５１，Ｓ５２）において、調整後のスイッチング周波数が設定値の範囲内（ＹＥＳ）であると判定されると、スイッチング信号生成工程（Ｓ６１，Ｓ６２）に移行する。調整後のスイッチング周波数に基づくスイッチング信号が第１相インバータースイッチング信号生成部４１および第２相インバータースイッチング信号生成部４２で生成され、インバーター３１，３２に送出され、接合温度の上昇が抑制されるようにインバーター３１，３２が動作し、モーター１０の所定の駆動状態が維持される。
【００５１】
そして、動作データ送出工程（Ｓ１０）によって指示された作業動作が終了したかが判定される（Ｓ７０）。Ｓ７０において、作業が終了していない（ＮＯ）と判定されると、動作データ送出工程（Ｓ１０）において、所定の動作データが送出される。
【００５２】
第１実施形態に係る駆動装置１００を、上述したように駆動させることにより、第１相インバーター３１と第２相インバーター３２、各々の接合温度に応じてスイッチング周波数を調整され、接合温度の低いインバーターのスイッチング周波数を必要以上に下げることが抑制される。これにより、動作待機状態から動作開始における制御性能低下による駆動時間の増加を抑制することができ、生産性を高めることができる。
【００５３】
（第４実施形態）
図４は、第２実施形態に係る駆動装置２００の駆動方法を示すフローチャートである。第４実施形態に係る駆動方法は、第３実施形態である、第１実施形態に係る駆動装置１００の駆動方法に対して、インバーター部３０に備える温度センサー７０を用いた点が異なる。従って、図３に示す第３実施形態に係る駆動方法と同じ工程には同じ符号を付し、説明は省略する。
【００５４】
〔インバーター部温度検出工程〕
動作データ送出工程（Ｓ１０）により、駆動装置２００の駆動が開始されると、インバーター部３０に備える温度センサー７０によって、インバーター部３０の温度を検出するインバーター部温度検出工程（Ｓ１００）が実行される。温度データが取得されると調整テーブル選択工程に移行する。
【００５５】
〔調整テーブル選択工程〕
調整テーブル選択工程（Ｓ１１０）では、スイッチング周波数調整部６０に備える第１相調整テーブル６１および第２相調整テーブル６２を、インバーター部温度検出工程（Ｓ１００）によって得られたインバーター部３０の温度データに対応した第１相調整テーブル６１´および第２相調整テーブル６２´を選択し、調整テーブル６１，６２を選択された調整テーブル６１´，６２´に書き換える。そして、インバーター接合温度検出工程（Ｓ２０）に移行する。
【００５６】
インバーター接合温度検出工程（Ｓ２０）以降の工程は第３実施形態に係る駆動方法と同じ工程のため、説明は省略する。
【００５７】
駆動装置２００を備える装置として、例えばロボットハンドの場合、ロボットハンド部への負荷状態を検出するための力センサーなどの各種センサーを備えることが、ロボット装置の制御には不可欠である。しかし、これら各種センサーは外部温度の影響を受けやすく、検出データの誤差、あるいは動作不良などを起こしてしまう。しかも、センサーは関節部、すなわち駆動装置が配設されている動作部に配置されることが多い。従って、駆動装置の発熱がセンサーの動作不良を引き起こす虞があった。しかし、本実施形態に係る駆動装置２００の駆動方法によれば、インバーター部３０自体の温度を温度センサー７０により検出することにより、近傍に配置されるセンサーの動作温度範囲にインバーター部３０の発熱が制御することが可能となり、センサーの検出データの正確さを維持しつつも、インバーター３１，３２の動作停止維持状態から動作開始への移行時の駆動力不足を回避し、動作時間の短縮、すなわち生産性を高めることができる。
【００５８】
（第５実施形態）
図５は、第１実施形態に係る駆動装置１００または第２実施形態に係る駆動装置２００を備えたロボットハンド１０００を示す。ロボットハンド１０００は、基部１１００に接続された指部１２００を備えている。基部１１００と指部１２００との接続部１３００と、指部１２００の関節部１４００とには、回転駆動装置としての駆動装置１００もしくは駆動装置２００が組み込まれている。またロボットハンド１０００には制御部１５００を備え、制御部１５００によって駆動装置１００もしくは駆動装置２００を駆動させることにより接続部１３００および関節部１４００を回動させ、指部１２００を人間の指のように所望の形態に変形させることができる。
【００５９】
本実施形態に係るロボットハンド１０００では、指部１２００を駆動させ所望の対象物を把持し、その把持状態を維持する動作状態においても関節部１４００に組み込まれる駆動装置１００もしくは駆動装置２００は対象物に対しての把持力を維持させるために、駆動装置のモーターの各相には電流が投入されている。従って、第１実施形態に係る駆動装置１００もしくは第２実施形態に係る駆動装置２００を、本実施形態に係るロボットハンド１０００に備えることにより、インバーター３１，３２それぞれの接合温度に応じて、インバーター３１，３２の各々のスイッチング周波数が調整され、モーター１０に負荷が掛かった対象物の把持状態を維持している待機状態から、駆動状態である対象物を開放する動作へ移行するときにも、動作時間の遅延が抑制され、操作時間の短縮、すなわち生産性を高めることが可能なロボットハンド１０００を得ることができる。
【００６０】
（第６実施形態）
図６は、第１実施形態に係る駆動装置１００、もしくは第２実施形態に係る駆動装置２００、および第５実施形態に係るロボットハンド１０００を備えるロボット２０００の構成を示す外観図である。ロボット２０００は、本体部２１００、アーム部２２００およびロボットハンド１０００を備える。図示するロボット２０００は、いわゆる多関節型ロボットに分類される。本体部２１００は、例えば床、壁、天井、移動可能な台車の上などに固定される。アーム部２２００は、本体部２１００に対して可動に設けられており、本体部２１００にはアーム部２２００を回転させるための動力を発生させる図示しないアクチュエーターや、アクチュエーターを制御する制御部等が内蔵されている。
【００６１】
アーム部２２００は、第１フレーム２２１０、第２フレーム２２２０、第３フレーム２２３０、第４フレーム２２４０および第５フレーム２２５０から構成されている。第１フレーム２２１０は、回転屈折軸を介して、本体部２１００に回転可能または屈折可能に接続されている。第２フレーム２２２０は、回転屈折軸を介して、第１フレーム２２１０および第３フレーム２２３０に接続されている。第３フレーム２２３０は、回転屈折軸を介して、第２フレーム２２２０および第４フレーム２２４０に接続されている。第４フレーム２２４０は、回転屈折軸を介して、第３フレーム２２３０および第５フレーム２２５０に接続されている。第５フレーム２２５０は、回転屈折軸を介して、第４フレーム２２４０に接続されている。アーム部２２００は、制御部の制御によって、各フレーム２２１０〜２２５０が各回転屈折軸を中心に複合的に回転または屈折し動く。これらフレームを接続する回転屈曲軸の駆動装置として第１実施形態に係る駆動装置１００、あるいは第２実施形態に係る駆動装置２００が用いられる。
【００６２】
アーム部２２００の第５フレーム２２５０のうち第４フレーム２２４０が設けられた他方には、ロボットハンド接続部２３００が接続されており、ロボットハンド接続部２３００にロボットハンド１０００が取り付けられている。ロボットハンド接続部２３００にはロボットハンド１０００に回転動作を与える駆動装置１００、もしくは駆動装置２００が内蔵され、ロボットハンド１０００は対象物を把持することができる。
【００６３】
本実施形態に係るロボット２０００では、各フレームが接続される回転屈曲軸を動作させない状態、例えばアーム部２２００を固定させて本体部２１００に対して回転させる場合、あるいはアーム部２２００のいずれかの回転屈曲軸を動作させず、その他の回転屈曲軸を動作させるなど、回転屈曲軸に備える駆動装置１００もしくは駆動装置２００が動作しない状態を維持する場合がある。その場合であっても、動作させない回転屈曲軸に備える駆動装置１００もしくは駆動装置２００のモーター１０の各相には電流が投入されている。
【００６４】
従って、本実施形態に係るロボット２０００に第１実施形態に係る駆動装置１００、第２実施形態に係る駆動装置２００を各フレームが接続される回転屈曲軸に用いることにより、インバーター３１，３２それぞれの接合温度に応じて、インバーター３１，３２の各々のスイッチング周波数が調整される。従って、モーター１０に負荷を掛けた状態での動作停止を維持している待機状態から、駆動状態であるアーム部２２００のフレームの動作へ移行するときにも、動作時間の遅延が抑制され、操作時間の短縮、すなわち生産性を高めることが可能なロボット２０００を得ることができる。
【００６５】
（第７実施形態）
図７は、第１実施形態に係る駆動装置１００、もしくは第２実施形態に係る駆動装置２００を備えるロボット３０００の構成を示す外観図である。すなわち、本実施形態では、図７に示すように、ロボット３０００は車体部３０１０を備えている。車体部３０１０は車体本体３０１１を備え、車体本体３０１１の地面側には４つの車輪３０１２が設置されている。そして、車体本体３０１１には車輪３０１２を駆動する回転機構が内蔵されている。さらに、車体本体３０１１にはロボット３０００の姿勢及び動作を制御するモーター制御装置としての制御部３０２０が内蔵されている。
【００６６】
車体本体３０１１上には本体回転部３０３０、本体部３０４０がこの順に重ねて設置されている。本体回転部３０３０には本体部３０４０を回転させるモーター及び減速機を備える回転機構が設置されている。これにより、本体部３０４０は鉛直方向を回転中心として回動する。本体部３０４０上には一対の撮像装置３０５０が設置され、撮像装置３０５０はロボット２２０の周囲を撮影する。そして、撮影した物と撮像装置３０５０との距離を検出することができる。
【００６７】
本体部３０４０の側面のうち互いに逆側を向く２つの面にはアクチュエーターとしての左腕部３０６０及び右腕部３０７０が設置されている。つまり、ロボット３０００は双腕ロボットとなっている。左腕部３０６０及び右腕部３０７０はそれぞれ可動部、基部及び運動部としての上腕部３０８０、下腕部３０９０及びロボットハンドとしてのハンド部３１００を備えている。上腕部３０８０、下腕部３０９０、ハンド部３１００は回動または屈曲可能に接続されている。そして、本体部３０４０には本体部３０４０に対して上腕部３０８０を回動させる駆動部としての回転機構３１１０が内蔵されている。上腕部３０８０には上腕部３０８０に対して下腕部３０９０を回動させる回転機構３１１０が内蔵されている。下腕部３０９０には下腕部３０９０に対してハンド部３１００を回動させる回転機構３１１０が内蔵されている。さらに、下腕部３０９０には下腕部３０９０の長手方向を回転軸にして捻る回転機構３１１０が内蔵されている。
【００６８】
ハンド部３１００は基部としてのハンド本体３１０１とハンド本体３１０１の先端に位置する一対の板状の可動部としての把持部３１０２を備えている。ハンド本体３１０１には把持部３１０２を移動しての把持部３１０２の間隔を変更させる駆動部としての直動機構３１２０が内蔵されている。ハンド部３１００は把持部３１０２を開閉して被把持物を把持することができる。
【００６９】
回転機構３１１０及び直動機構３１２０はモーター及び減速機を備えている。このモーター及び減速機に駆動装置１００や駆動装置２００のいずれかが用いられている。さらに、車輪３０１２を回転させる回転機構と本体部３０４０を回転させる回転機構はモーター及び減速機を備えている。このモーター及び減速機に駆動装置１００や駆動装置２００のいずれかが用いられている。そして、制御部３０２０はこれらのモーターを駆動することによりロボット３０００の姿勢を制御する。
【００７０】
ロボット３０００が備えるモーター及び減速機は小型化されている。従って、ロボット３０００はモーター及び減速機が小型化されているので小型なロボットとすることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１０…モーター、２０…駆動制御部、３０…インバーター部、４１，４２…インバータースイッチング信号生成部、５０…接合温度算出部、６０…スイッチング周波数調整部、１００…駆動装置。
【図１】
2014039419.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2014039419.tif 000006
【図５】
2014039419.tif 000007
【図６】
2014039419.tif 000008
【図７】
2014039419.tif 000009