在本次发射噪声评估中,我们参考CISPR11辐射噪声测量环境,测量了一组市售多关节机器人的辐射噪声。
另外,机器人进行了任意1个关节的动作(重复左右移动)。
我们对辐射噪声进行了评估。
在CISPR11中设定了2个噪声允许值。
在这里,class A以不直接连接到低压电网(解释为商用AC电网)的设备为对象。例如,通过配电柜等高压受电设备向设备提供AC电源时。另一方面,class B以直接连接到低压电网(解释为商用AC电网)的设备为对象。例如,通过共用电线杆上的变压器等公共配电网提供AC电源的情况。
多轴关节机器人被认为主要用于工厂,但我们此次准备的市售实机的辐射噪声结果超过了CISPR11 class A的允许值,可以看出并不满足作为将来适用标准的基础的CISPR11。
目前,还没有适用于机器人的噪声管制,因此这种状态也没有问题,但如果将来适用噪声管制,则可能需要采取新的噪声对策。
对我们购买的多轴关节机器人的辐射噪声产生机制进行调查后,我们发现了以下情况。
噪声源是来自DC-DC转换器模块的开关噪声。DC-DC转换器的开关频率为470kHz。
噪声传导路径共有3个,第1个是开关噪声传导到了DC-DC转换器输出的负极线。负极线连接到控制器的外壳,所以开关噪声传导到了外壳上。
第2个是由于DC-DC转换器的散热板(开关噪声互相结合的散热板)与外壳接触,导致噪声传导到了外壳上。
第3个是噪声传导到了连接到带有开关噪声的控制电路板的各个电缆(AC电源、电机、编码器、示教器的电缆)。
与向外部辐射有关的天线是控制器外壳和各个电缆。
为了对机器人的辐射噪声实施对策,需要预防噪声传导至控制器外壳及各个电缆。如下图所示,可以认为屏蔽DC-DC转换器模块和在噪声传导路径中插入滤波器是有效的方法。
然而,在结构上很难对DC-DC转换器进行屏蔽(使用后装的屏蔽无法全部消除与散热板结合的噪声,并且会妨碍散热,从而导致DC-DC转换器因发热而发生故障),因此,即使对(a)和(c)采取了对策,噪声也会通过(b)的路径传导,所以未能确认到噪声阻止效果。
为了对(b)采取对策,我们认为有必要重新审视布线图案、重新审视DC-DC转换器模块的选择以及重新考虑散热方法,并且判断购买后进行的噪声对策解决不了全部问题。
在此次评估中,由于无法充分屏蔽来自DC-DC转换器模块的辐射,因此我们无法确认插入滤波器的效果。但是,选择滤波器的要点有以下①~③ :
机器人的辐射噪声在多数情况下容易在30MHz至500MHz产生问题,因此着眼于该频带的噪声滤波器建议能获得更优的效果。