CN101837587A - 工业机器人以及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种工业机器人以及控制方法,具体为,其具备:旋转自如地被支承在基部的中空室;及可旋转地被支承在所述中空室的臂体,将驱动所述臂体的动力单元配置在所述中空室。

Description

工业机器人以及控制方法
技术领域
本发明涉及工业机器人以及其控制方法。
背景技术
使用电动机的机器人不仅应用在工业机器人上,而且也应用在智能机器人上。如日本国公开公报特开2004-283940所述,由多台电动机使关节轴做动作。公开有由2个电动机使1个关节轴做旋转动作的技术。
在应用工业机器人的领域中,为了提高生产率而需要提高物件搬运的装卸效率。因此有必要加快工业机器人的各关节轴的动作。虽然有必要提高电动机的敏感性,但是如果要高速驱动,则由于提高电动机的输出而变成大型化。因此,电动机的惯性变大,产生无法提高敏感性的问题。
另外,为了提高物件的装卸效率,制造设备存在减小工业机器人的占有面积,缩短生产线的倾向。
对此,在现有的机器人中,由于用2个电动机简单地使1个轴旋转,因此需要2个电动机进行协调动作,产生了控制变得繁杂的问题。
另外,在输入紧急停止等急剧的停止指令时,由于2个电动机同时进行制动动作,因此在工业机器人的臂或减速器中将产生急剧的反作用力。可以认为这样的动作将促进可动部位或构造物的经时性老化,从提高物件的装卸效率的观点考虑,由于维护工作需要时间而成了问题。
本发明提供在具备高敏感性的同时,以减轻负荷的动作方式被驱动的工业机器人。
发明内容
根据本发明的一个实施方式,其具备:旋转自如地被支承在基部的中空室;及可旋转地被支承在所述中空室的臂体,驱动所述臂体的动力单元由多个组成,并配置在所述中空室。
根据本发明的另一个实施方式,为了通过至少由2个动力单元来驱动1个臂体,至少所述2个动力单元具备各自的控制器,控制成所述动力单元的输出均等。
根据本发明的另一个实施方式,至少具备2个动力单元来驱动1个臂体,其构成为,所述驱动单元由与第1电动机串联连接的多个电动机构成,多个所述电动机从制动电源直接通电,所述第1电动机从伺服设备输入制动指令。
附图说明
通过参照附图并考虑以下的详细说明,可以更加容易地理解并得到该发明的更优秀的评价与多的付随利益。
图1是工业机器人的侧视剖视图。
图2是工业机器人的主视剖视图。
图3是控制框图。
图4是制动电路图。
图5是时间图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。在各图中,对同样的构成要素标注相同的符号。
图1是本发明的工业机器人的侧视剖视图。图2是本发明的工业机器人的主视剖视图。
工业机器人1如以下构成,在基部2上旋转自如地连接有内室3,内室3与第1臂体4旋转自如地连接,第1臂体4与第2臂体5旋转自如地连接,在第2臂体5的顶端具备手腕机构6。
基部2具备第1电动机7,输出轴向第1减速器8输入,第1减速器8的输出轴在内室3中绕垂直轴旋转。
在内室3配置有第2至第4电动机。如图1的侧视剖视图所示,第2电动机91与第3电动机92在内室3中纵向排列地配置,同样,第4电动机11与第5电动机12在内室3中纵向排列地配置,第2电动机91与第4电动机11及第3电动机92与第5电动机12隔着距离平行配置。在隔着距离的空间内,配置有到手腕机构6为止的供给线。通过这样的配置,可以在留出供给线所占空间的同时,节省空间地配置多个电动机。
下面对动力传递进行说明。第3带轮17安装于第4电动机11的输出轴,当第4电动机11旋转时,则通过挂在第3带轮17上的第4皮带14输入到第5带轮18,通过轴承23而旋转自如地被支承于第2减速器22的输入轴的轴18旋转,第5带轮19安装于轴18,通过挂在第5带轮19的第5皮带20使第6带轮21旋转,被第2减速器22减速的旋转通过第3减速器24的输出轴使第2臂体5旋转。另外,在第5电动机12的输出轴上,第1带轮15安装于第5电动机12的输出轴,第5电动机12的旋转通过挂在第1带轮15的第3皮带13使安装于第4电动机11输出轴的第2带轮16旋转。这样,作用于第3带轮17的扭矩为第4电动机11与第5电动机12的扭矩和。
另外,第2电动机及第3电动机的动力传递系统也是相同的构成,当第2电动机91旋转时,则通过第2皮带94输入到第4带轮98,第2减速器22的输入轴旋转,被减速的旋转通过第2减速器22的输出轴使第1臂体4旋转。另外,在第2电动机91的输出轴上,第3电动机92的旋转通过第1带轮93使安装于第2电动机91输出轴的第2带轮16旋转。这样,作用于第4带轮98的扭矩为第2电动机91与第3电动机92的扭矩和。
在本实施例中,以一个马达输入另一个马达的输出而作为扭矩和的构成进行了说明,但是也可以构成为在1个马达上串联连接2台以上的马达。在此时,例如可以以成为与1个马达的扭矩容量同等的扭矩容量的形式由2个以上的比1个马达的扭矩容量小的小容量的马达构成。这样,由于由多台马达构成,因此可以消除发生扭矩的不平衡,不需要进行复杂的控制。
下面,用图3对控制方法进行说明。本例中,用第2电动机91及第3电动机92进行说明。为了使第1臂体4动作,位置指令30由未图示的调节器输入到第1控制器31及第2控制器32。控制器31及控制器32由位置反馈电路、速度反馈电路、扭矩反馈电路构成。未图示的起动电路接受来自第1控制器31的第1扭矩指令33,来自该起动电路的电流输入到第2电动机91而使第1臂体做动作。另外,来自第2控制器32的第2扭矩指令34加算与第1扭矩指令33的差分和来自第3控制器35的积算增益的值而输入到未图示的起动电路,使电流通到第3电动机92。
这样,另外,来自第2控制器32的第2扭矩指令34通过使用与第1扭矩指令33的差分和来自第3控制器35的积算增益的值,可以使到第2电动机91与第3电动机92的扭矩指令无差别。
由于具有第3控制器,因此由第2电动机91与第3电动机92产生的扭矩均等,不会因为由第3电动机92产生的扭矩而降低由第2电动机91产生的扭矩,可以有效地用2台马达进行协调的动作。在以成为与1个马达的扭矩容量同等的扭矩容量的形式由2个以上的比1个马达的扭矩容量小的小容量的马达构成时,通过变更第3控制器的伺服增益,可以简单地对应多台的情况。
下面,以第1臂体及第2臂体为例对使工业机器人停止的控制方法进行说明。如果在伺服断开状态下使工业机器人停止,则第1臂体及第2臂体由于自重而落下。因此,电动机上具备用于控制其落下的制动器。用图4对制动电路进行说明。对第2至第5电动机的制动器的作用进行说明。从制动器用电源41将电源供给到制动器继电电路42,通常,第3电动机46及第5电动机47的制动器中通有电流。也就是说,在通常状态下处于制动器断开状态。另外,制动器指令48从调节器输入到制动器继电电路42,来自制动器用电源41的输入根据接触器联锁装置43的状态而向第2电动机44及第4电动机45输出动作指令。
图5是在切断电源时的时间图。对向第2至第5电动机的制动器通电的状态变化进行说明。(A)中表示供给到调节器的电源从通电状态变成断开状态的状态变化,(B)中表示检测到电源的断开状态的状态变化,(C)中表示对于第2电动机的制动器及第4电动机的制动器的通电状态的变化,(D)中表示对于第3电动机的制动器及第5电动机的制动器的通电状态的变化。在从电源断开开始具有延迟时间的同时,向第2电动机的制动器及第4电动机的制动器的通电被断开,而且延迟断开向第3电动机的制动器及第5电动机的制动器的通电。如(1)的状态变化所示,向第2电动机的制动器及第4电动机的制动器的通电被急速地断开,制动器起作用,锁住电动机的旋转。另外,如(2)的状态变化所示,向第3电动机的制动器及第5电动机的制动器的通电经过规定的时间渐渐降低而被断开。停止第3及第5电动机的旋转的扭矩如经过规定的时间而逐渐变大地起作用。
在本发明中使用的电动机的制动器使用与通电电流成比例而产生起作用的扭矩的类型。
用图4对这样的状态变化进行说明。由于伺服设备的电源被断开,因此制动器指令处于断开状态,接触器联锁装置43也在伺服设备的断开的同时断开制动器用电源41,通过检测到该状态,由于向第2电动机44及第4电动机45的动作指令成断开状态,因此制动器动作。另外,如果制动器用电源41被断开,则由于对于第3电动机46及第5电动机47的制动器的通电被断开,因此制动器动作。在此时,从电源断开开始延迟而向第2电动机44及第4电动机45的动作指令成断开状态,由于制动器用电源41在内部电路具有由电容器等构成的备用电路,因此向第3电动机46及第5电动机47的制动器的动作指令更加延迟而断开。这样,对于第2电动机及第4电动机,通过使第3电动机及第5电动机延迟而作用制动扭矩来防止发生急速的臂体静止。也就是说,在制动器起作用的初期状态下,制动器以额定负荷的一半左右的负荷起作用,额定负荷延迟而起作用。
虽然该延迟时间可以从制动器用电源41内部的由电容器构成的备用电路求出,但是其为数10ms左右,在对臂体落下的影响方面不产生问题。
显然,由于从上所述可以知道本发明可以进行更多的变更或变化,因此可以通过具体实施方式之外的方法来实施本发明。

Claims (7)

1.一种工业机器人,其特征为,具备:旋转自如地被支承在基部的中空室;及可旋转地被支承在所述中空室的臂体,驱动所述臂体的动力单元由多个组成,并配置在所述中空室。
2.根据权利要求1所述的工业机器人,其特征为,所述驱动单元至少由2个电动机构成。
3.根据权利要求1所述的工业机器人,其特征为,所述驱动单元至少由2个电动机构成,向第1电动机的输出轴输入第2电动机的输出。
4.根据权利要求1所述的工业机器人,其特征为,所述动力单元至少由2个电动机构成,所述2个电动机被配置成整齐排列。
5.根据权利要求1所述的工业机器人,其特征为,驱动所述臂体的所述动力单元至少由2个电动机构成,在所述中空室至少配置有2个驱动臂体的所述动力单元。
6.根据权利要求2所述的工业机器人,其特征为,所述动力单元至少由2个电动机构成,通过所述2个电动机的扭矩加法值来驱动所述臂体。
7.根据权利要求2所述的工业机器人,其特征为,所述驱动单元至少由2个电动机构成,向第1电动机的输出轴串联输入多个电动机的输出。
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