(57)【要約】【課題】複数のプリント基板を高密度配置可能な構造にし、かつ、放熱効率の高い構造を実現することにより、小形の多軸サーボアンプを提供する。【解決手段】電力変換用プリント基板７は、リジット基板２ａから構成され、制御用プリント基板３は、リジット基板２ｂから構成され、複数の電力変換用プリント基板７と制御用プリント基板３は複数のフレキシブル基板１で接続されており、これらの基板を組み合わせることにより多面体状の組立体となる筐体を構成する。また、多軸サーボアンプ１４を構成する筐体は、電力変換用プリント基板７はパワー素子９を実装した実装面と反対側の基板上に放熱器を構成する金属ベース３を有し、金属ベース３と金属フレーム４を備える。【選択図】図１
2005117013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワー素子（９）を実装した電力変換用プリント基板（７）と、
前記パワー素子（９）を制御する制御素子を実装した制御用プリント基板（８）と、
前記パワー素子（９）を冷却する放熱器（３）と、
を備えた多軸サーボアンプにおいて、
前記電力変換用プリント基板（７）は、リジット基板（２ａ）から構成され、
前記制御用プリント基板（８）は、リジット基板（２ｂ）から構成され、
複数の前記電力変換用プリント基板（７）と前記制御用プリント基板（８）は複数のフレキシブル基板（１）で接続されており、これらの基板を組み合わせることにより多面体状の組立体となる筐体を構成することを特徴とする多軸サーボアンプ。
【請求項２】
前記多軸サーボアンプ（１４）を構成する筐体は、前記電力変換用プリント基板（７）は前記パワー素子（９）を実装した実装面と反対側の基板上に前記放熱器を構成する金属ベース（３）を有し、前記金属ベース（３）と金属フレーム（４）を備えたものであることを特徴とする請求項１記載の多軸サーボアンプ。
【請求項３】
前記多面体状の筐体は、立方体状または直方体状の形状に組み立てられた筐体であることを特徴とする請求項１または２に記載の多軸サーボアンプ。
【請求項４】
前記筐体は、前記金属フレーム（４）を複数枚組み合わせて配置したものであることを特徴とする請求項１乃至３に記載の多軸サーボアンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数軸を持つサーボアンプおよび電力変換装置の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の多軸サーボアンプは、同一平面上に複数のサーボアンプを実装していた（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平１１−２８９１８１号公報（第２〜３頁、図１〜図２）
【０００３】
図７は従来技術の実施例を示す多軸サーボアンプの側断面図であり、３軸のサーボアンプを構成した例である。
図７において、１６は制御基板、１７は制御素子、１８は電力変換基板、１９はパワー素子、２０はコネクタ、２１は放熱器である。パワー素子１９を実装した電力変換基板１８と、パワー素子１９を制御する制御素子１７を実装した制御基板１６は、お互いにコネクタ２０で接続されており、これらで１軸のサーボアンプを構成している。それぞれのパワー素子１９は放熱器２１に熱的および機械的に接続されており、パワー素子１９で発生する熱を放熱器２１を介して熱拡散している。
このように、従来の多軸サーボアンプは、制御基板と電力変換基板をコネクタで接続し、かつ、同一平面の放熱器を介して熱拡散していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の多軸サーボアンプは、複数のサーボアンプを同一平面上に配置する構造になっているため、サーボアンプを配置する自由度が少なく高密度配置が出来なかった。また、放熱器においても、サーボアンプを同一平面上に実装するため、放熱能力が余剰にある場合でも放熱器の平面の面積を小さくすることが出来ず、多軸サーボアンプを小形化するときの弊害になっていた。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、複数のプリント基板を高密度配置可能な構造にし、かつ、放熱効率の高い構造を実現することにより、小形の多軸サーボアンプ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】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明の請求項１に記載の多軸サーボアンプは、パワー素子を実装した電力変換用プリント基板と、前記パワー素子を制御する制御素子を実装した制御用プリント基板と、前記パワー素子を冷却する放熱器と、を備えた多軸サーボアンプにおいて、前記電力変換用プリント基板は、リジット基板から構成され、前記制御用プリント基板は、リジット基板から構成され、複数の前記電力変換用プリント基板と前記制御用プリント基板は複数のフレキシブル基板で接続されており、これらの基板を組み合わせることにより多面体状の組立体となる筐体を構成することを特徴としている。
このようになっているため、高密度配置することができ、多軸サーボアンプを小形化することができる。
また、本発明の請求項２に記載の多軸サーボアンプは、請求項１の多軸サーボアンプにおいて、前記多軸サーボアンプを構成する筐体は、前記電力変換用プリント基板は前記パワー素子を実装した実装面と反対側の基板上に前記放熱器を構成する金属ベースを有し、前記金属ベースと金属フレームを備えたものであることを特徴としている。このようになっているため、放熱効率を高くすることができ、多軸サーボアンプを小形化することができる。
また、本発明の請求項３に記載の多軸サーボアンプは、請求項１または請求項２の多軸サーボアンプにおいて、前記多面体状の筐体は、立方体状または直方体状の形状に組み立てられた筐体であることを特徴としている。このようになっているため、高密度配置することができ、また、放熱効率を高くすることができ、４軸サーボアンプを小形化することができる。
また、本発明の請求項４に記載の多軸サーボアンプは、請求項１乃至３に記載の多軸サーボアンプにおいて、前記筐体は、前記金属フレームを複数枚組み合わせて配置したものであることを特徴としている。このように金属筐体によって筐体内部と筐体外部が電気的にシールドされる構造になっているため、輻射ノイズ等の耐ノイズ性を向上することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の請求項１に記載の多軸サーボアンプによれば、複数のリジット基板と複数のフレキシブル基板とを備え、これらを多面体状に配置することによって、高密度配置することができ、多軸サーボアンプを小形化することができるという効果がある。
また、本発明の請求項２に記載の多軸サーボアンプによれば、前記電力変換用プリント基板は基板上に金属ベースを有し、前記金属ベースと金属フレームからなる筐体を備えているため、放熱面積を大きくとれ、多軸サーボアンプの大きさに対する放熱効率を高くすることができ、その結果多軸サーボアンプを小形化することができるという効果がある。
また、本発明の請求項３に記載の多軸サーボアンプによれば、複数のリジット基板と複数のフレキシブル基板とを備え、これらを立方体状または直方体状に配置することによって、高密度配置することがでる。また、前記電力変換用プリント基板は基板上に金属ベースを有し、前記金属ベースと金属フレームからなる筐体を備えているため、放熱面積を大きくとれ、放熱効率を高くすることができる。その結果、小形の４軸サーボアンプを実現することができるという効果がある。
また、本発明の請求項４に記載の多軸サーボアンプによれば、複数枚の金属フレームを配置した筐体を備え、金属筐体によって筐体内部と筐体外部が電気的にシールドされる構造になっているため、輻射ノイズ等の外部からのノイズを遮断することができ、多軸サーボアンプの耐ノイズ性を向上することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は本発明の第１実施例を示す多軸サーボアンプの側面図であり、モータを４軸駆動する６面体状の多軸サーボアンプの例を示している。
図１において、１はフレキシブル基板、２ａはリジット基板であり後述する電力変換用プリント基板７、２ｂはリジット基板であり後述する制御用プリント基板８、３はリジット基板２ａの基板上に取り付けられた金属ベース、４は金属フレーム、５は電力入力ケーブル／制御信号ケーブル、６はモータ４軸分の電力出力ケーブル／制御信号ケーブル、１２は電力入力ケーブル／制御信号ケーブルコネクタ、１３は電力出力ケーブル／制御信号ケーブルコネクタ、１１は電力出力ケーブル／制御信号ケーブルと各リジット基板２ａの電力出力ケーブル／制御信号ケーブルコネクタ１３との間を中継するコネクタを両面に有する電力出力ケーブル／制御信号ケーブル中継基板、２２は取り付け部である。尚、図１において側面の金属フレーム４は内部構造が判るように省略してある。
図２は本発明の第１実施例を示す多軸サーボアンプを構成するプリント基板であって、（ａ）その展開図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
図２（ａ）（ｂ）は図１に示す多軸サーボアンプから、金属フレーム４、電力入力ケーブル／制御信号ケーブル５、電力出力ケーブル／制御信号ケーブル６、および電力出力ケーブル／制御信号ケーブル中継基板１１を取り除き、折り曲がっている４枚のフレキシブル基板１をまっすぐにした状態を示したものである。
図２（ａ）（ｂ）において、７は電力変換用プリント基板、８は制御用プリント基板、９はパワー素子、１０は制御素子、１２は電力入力ケーブル／制御信号ケーブルコネクタ、１３は電力出力ケーブル／制御信号ケーブルコネクタ、２３は取り付用穴である。尚、図２（ｂ）において図２（ａ）に記載してある基板上のパワー素子９および制御素子１０は省略してある。
図２において、本発明の実施例を示す多軸サーボアンプは機能的には大きく分けて、電力変換用プリント基板７（全４枚）に示される複数の電力変換部と、それらを制御する制御用プリント基板８（全１枚）に示される制御部、および電力変換部７から発生する熱を拡散するための金属ベース部３と図２には記載されていない金属フレーム４に示される放熱部とから構成される。
パワー素子９が実装された電力変換用プリント基板７はリジット基板からなり、パワー素子９の実装面と反対側の基板面には金属ベース３を取り付けて放熱器を構成することができ、パワー素子９で発生した熱は、金属ベース３に熱拡散させることが可能である。また、パワー素子９の駆動を制御する制御素子１０が実装された制御用プリント基板８もリジット基板からなり、電力変換用プリント基板７と制御用プリント基板８は、それぞれフレキシブル基板１とコネクタや熱圧着などで電気的、機械的に接続されている。
本多軸サーボアンプは図２（ａ）（ｂ）に示すように、制御用プリント基板８の４辺にそれぞれ電力変換用プリント基板７を折り曲げ可能なフレキシブル基板１で接続し、図１に示すように制御用プリント基板８に対して、４枚の電力変換用プリント基板７を金属ベース３の部分が外側に直角になるように折って立方体状または直方体状に成形することで組み立てられる。さらに、立方体状または直方体状に組み立て可能で、かつ分解可能な筐体となるようにアルミなどの放熱効果の高い金属フレーム４を６面全面に配置し、電力変換用プリント基板８の基板上に取り付けられた金属ベース３が金属フレーム４の内面に接触するようにネジなどで配置固定されている。
また、図１に示すように、電力入力ケーブル／制御信号ケーブルコネクタ１２で、外部からモータ駆動用の電力と制御回路用の電力を供給するケーブル及び上位制御装置などからの制御信号を供給するためのケーブルである電力入力ケーブル／制御信号ケーブル５を接続でき、電力出力ケーブル／制御信号ケーブル中継基板１１と電力出力ケーブル／制御信号ケーブルコネクタ１３で  、電力変換部で変換された電力を外部のモータに出力するためのケーブル及びモータの検出器からの制御信号を電力変換用プリント基板７を介して制御用プリント基板８に供給するためのケーブルである電力出力ケーブル／制御信号ケーブル６を接続できるようになっている。
以下に本発明を適用した一例を示す。
図３は本発明の第１実施例を示す多軸サーボアンプの適用図である。図３において、１４は４軸の多軸サーボアンプ、１５は４台のモータ及び検出器である。
図３に示す様に、電力入力ケーブル／制御信号ケーブル５と電力出力ケーブル／制御信号ケーブル６をそれぞれ多軸サーボアンプ１４の対向する側面に接続する構成にしているので電力入力と電力出力を分離することができ、４台のモータ及び検出器１５の４本の電力出力ケーブル／制御信号ケーブル６を多軸サーボアンプ１４の同一側面上に接続する構成にしているため保守性にも優れている。なお、図３の例では電力出力ケーブル／制御信号ケーブル６が中央横にモータ４台分が並んでいるが、縦でも構わず、位置も中央である必要は無い。
【実施例２】
【０００９】
図４は本発明の第２実施例を示す多軸サーボアンプの正面図であり、モータを６軸駆動する８面体状の多軸サーボアンプの例を示している。
図４において、図１と同じ説明符号のものは図１と同じ構成要素を示している。尚、図４において前面の金属フレーム４、および、第１実施例の図１においてと同様な電力出力ケーブル／制御信号ケーブルと各リジット基板２ａの電力出力ケーブル／制御信号ケーブルコネクタ１３との間を中継するコネクタを両面に有する電力出力ケーブル／制御信号ケーブル中継基板は、内部構造が判るように省略してある。
図５は本発明の第２実施例を示す多軸サーボアンプを構成するプリント基板であって、（ａ）その展開図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
図５（ａ）（ｂ）は図４に示す多軸サーボアンプから、金属フレーム４、電力入力ケーブル／制御信号ケーブル、電力出力ケーブル／制御信号ケーブル、および電力出力ケーブル／制御信号ケーブル中継基板を取り除き、折り曲がっている６枚のフレキシブル基板１をまっすぐにした状態を示したものである。
図５（ａ）（ｂ）において、図２と同じ説明符号のものは図２と同じ構成要素を示している。尚、図５（ｂ）において図５（ａ）に記載してある基板上のパワー素子９および制御素子１０は省略してある。
本実施例が図１、２の第１実施例と異なる点は以下のとおりである。
すなわち、第１実施例の多軸サーボアンプの形状は立方体状または直方体状であるのに対し、本実施例は、多面体状としている点である。
図５において、本発明の実施例を示す多軸サーボアンプは機能的には大きく分けて、電力変換用プリント基板７（全６枚）に示される複数の電力変換部と、それらを制御する制御用プリント基板８（全１枚）に示される制御部、および電力変換部７から発生する熱を拡散するための金属ベース部３と図５には記載されていない金属フレーム４に示される放熱部とから構成される。
パワー素子９が実装された電力変換用プリント基板７はリジット基板からなり、パワー素子９の実装面と反対側の基板面には金属ベース３を取り付けて放熱器を構成することができ、パワー素子９で発生した熱は、金属ベース３に熱拡散させることが可能である。また、パワー素子９の駆動を制御する制御素子１０が実装された制御用プリント基板８もリジット基板からなり、電力変換用プリント基板７と制御用プリント基板８は、それぞれフレキシブル基板１とコネクタや熱圧着などで電気的、機械的に接続されている。
本多軸サーボアンプは図５（ａ）（ｂ）に示すように、制御用プリント基板８の６辺にそれぞれ電力変換用プリント基板７を折り曲げ可能なフレキシブル基板１で接続し、図４に示すように制御用プリント基板８に対して、６枚の電力変換用プリント基板７を金属ベース３の部分が外側に直角になるように折って多面体状に成形することで組み立てられる。さらに、多面体状に組み立て可能で、かつ分解可能な筐体となるようにアルミなどの放熱効果の高い金属フレーム４を全面に配置し、電力変換用プリント基板７の基板上に取り付けられた金属ベース３が金属フレーム４の内面に接触するようにネジなどで配置固定されている。
また、第１実施例を示す図１と同様な電力入力ケーブル／制御信号ケーブルコネクタ１２で、外部からモータ駆動用の電力と制御回路用の電力を供給するケーブル及び上位制御装置などからの制御信号を供給するためのケーブルである電力入力ケーブル／制御信号ケーブル５を接続でき、電力出力ケーブル／制御信号ケーブル中継基板１１と電力出力ケーブル／制御信号ケーブルコネクタ１３で  、電力変換部で変換された電力を外部のモータに出力するためのケーブル及びモータの検出器からの制御信号を電力変換用プリント基板７を介して制御用プリント基板８に供給するためのケーブルである電力出力ケーブル／制御信号ケーブル６を接続できるようになっている。
以下に本発明を適用した一例を示す。
図６は本発明の第２実施例を示す多軸サーボアンプの適用図である。図６において、１４は４軸の多軸サーボアンプ、１５は６台のモータ及び検出器である。
図６に示す様に、電力入力ケーブル／制御信号ケーブル５と電力出力ケーブル／制御信号ケーブル６をそれぞれ多軸サーボアンプ１４の対向する側面に接続する構成にしているので電力入力と電力出力を分離することができ、４台のモータ及び検出器１５の４本の電力出力ケーブル／制御信号ケーブル６を多軸サーボアンプ１４の同一側面上に接続する構成にしているため保守性にも優れている。なお、図６の例では電力出力ケーブル／制御信号ケーブル６が中央横にモータ６台分が並んでいるが、縦でも構わず、位置も中央である必要は無い。
また、制御用プリント基板８の形状は第１実施例、第２実施例のような４角形や６角形に限らず、多角形（Ｎ＝ｎ）でもよい。その制御用プリント基板８のそれぞれの辺をｎ軸分の電力変換用プリント基板７にそれぞれフレキシブル基板１で接続する形状をとり、それらの周辺を第１実施例、第２実施例のように金属フレーム４から構成される筐体構造とすることで、６面体や８面体に限らず１０面体や１２面体などの多面体からなるｎ軸サーボアンプが構成可能である。さらには、制御用プリント基板８の形状は角形である必要も無い。円、楕円のような曲面の端面のみ、あるいは角形との組合せでもよい。その制御用プリント基板８の端面からｎ軸分の電力変換用プリント基板７にそれぞれフレキシブル基板１で接続する形状をとり、それらの周辺を第１実施例、第２実施例のように金属フレーム４から構成される筐体構造とすることで、多面体からなる多軸サーボアンプが構成可能である。
【００１０】
以上述べたように、本発明の第１実施例および第２実施例に係る多軸サーボアンプは、電力変換用プリント基板７は、リジット基板２ａから構成され、制御用プリント基板８は、リジット基板２ｂから構成され、複数の電力変換用プリント基板７と制御用プリント基板８は複数のフレキシブル基板１で接続されており、これらの基板を組み合わせることにより多面体状の組立体となる筐体を構成するようにしているので、複数のプリント基板を高密度配置することが可能となり、放熱のための連続した一平面の面積を小さくすることが可能である。
また、本発明は、多軸サーボアンプ１４を構成する筐体は、電力変換用プリント基板７はパワー素子９を実装した実装面と反対側の基板上に前記放熱器を構成する金属ベース３を有し、金属ベース３と金属フレーム４を備えるようにしており、電力変換用プリント基板８の基板上に取り付けられた金属ベース３が金属フレーム４の内面に接触するように取り付けられる構造としたので、電力変換用プリント基板７上に配置されたパワー素子９で発生した熱が、金属ベース３を介して金属フレーム４に熱接続される。そのため放熱面積を大きくとれ、多軸サーボアンプの大きさに対する放熱効率を高くすることができる。
さらに、本発明は、前記筐体は、金属フレーム４を複数枚組み合わせて配置したものとしているため、金属筐体により筐体内部と筐体外部を電気的にシールドされ、輻射ノイズ等の外部からのノイズを遮断することができ筐体内部の電子部品に対する耐ノイズ性も向上する。また、電力入力と電力出力を分離することができるのでノイズ対策の面でも有効である。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
本発明はあらゆる用途の多軸サーボアンプ及び類似した電力変換装置にも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施例を示す多軸サーボアンプの側面図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す多軸サーボアンプを構成するプリント基板であって、（ａ）その展開図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の第１実施例を示す多軸サーボアンプの適用図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す多軸サーボアンプの正面図である
【図５】本発明の第２実施例を示す多軸サーボアンプを構成するプリント基板であって、（ａ）その展開図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図６】本発明の第２実施例を示す多軸サーボアンプの適用図である。
【図７】従来技術の実施例を示す多軸サーボアンプの側断面図である。
【符号の説明】
【００１３】
１  フレキシブル基板
２ａ、２ｂ  リジット基板
３  金属ベース
４  金属フレーム
５  電力入力ケーブル／制御信号ケーブル
６  電力出力ケーブル／制御信号ケーブル
７  電力変換用プリント基板
８  制御用プリント基板
９、１９  パワー素子
１０、１７  制御素子
１１  電力出力ケーブル／制御信号ケーブルコネクタ中継基板
１２  電力入力ケーブル／制御信号ケーブルコネクタ
１３  電力出力ケーブル／制御信号ケーブルコネクタ
１４  多軸サーボアンプ
１５  モータ及び検出器
１６  制御基板
１８  電力変換基板
２０  コネクタ
２１  放熱器
２２  取り付け部
２３  取り付け用穴
【図１】
2005117013.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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