CN105626722B - 机器手臂的刹车装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机器手臂的刹车装置，利用刹车盘的直径远大于棘轮的直径，提供较大的摩擦面积，产生较大的摩擦力，加上结合销利用结合板，经导引销传至直径较大的刹车盘，延长刹车力臂，产生较大的刹车力矩，减少预压的压力，增加产品的寿命。

Description

机器手臂的刹车装置

技术领域

本发明涉及一种机器手臂，特别是涉及机器手臂在马达停止转动时，用以阻止机器手臂移动的刹车装置。

背景技术

工厂自动化利用机器手臂自动抓取工件，不断来回移动进行组装制造，以提高生产的效率。而来回移动的机器手臂，除了需要驱动模块提供动力外，尚需依赖稳定有效的刹车装置，才能将机器手臂停止在预定位置，进行精准作业。

请参考图1，为现有技术美国专利US8410732的机器手臂的驱动模块10。现有技术的驱动模块10，利用马达11驱动转轴12转动，经由减速装置13减速后，输出动力移动机器手臂。驱动模块10设置刹车装置，将摩擦环14固定在转轴12上，摩擦环14外覆棘轮15，棘轮15通过摩擦与摩擦环14固定在转轴12上。另设置电磁阀16离合棘轮15，阻挡棘轮15转动，以刹车马达11转动，进而停止机器手臂移动。

当机器手臂需要移动时，控制电磁阀16释放棘轮15，棘轮15随转轴12由马达11转动。当机器手臂需要停止时，驱动模块10进行刹车，启动电磁阀16接合棘轮15，阻挡棘轮15转动，经由棘轮15与摩擦环14间的摩擦力，产生刹车力矩以停止转轴12的转动，进而阻止机器手臂移动。而当机器手臂的移动惯性过大，超过棘轮15与摩擦环14间的摩擦力时，摩擦环14相对棘轮15产生滑动，让摩擦环14随转轴12转动，以避免强行阻挡转轴12转动而损坏机器手臂。

然而，现有技术驱动模块10的棘轮15与摩擦环14直接固定在转轴12上，过于接近转轴12，电磁阀16接合棘轮15产生的刹车力矩相当小。当驱动更大的机器手臂或更快速驱动机器手臂，而增加刹车力矩需求时，在电磁阀16接合棘轮15的距离固定，且受到装设空间的限制，通常利用增加棘轮15与摩擦环14间的摩擦力，也就是加强棘轮15预压在摩擦环14上的压力，以增加摩擦力提高刹车力矩。因而材料及零件需要承受更大应力，导致需要更换较强结构的零件及材料，不仅零件成本增加，且增加材料的磨耗，而增加预压也会增添组装的困难度。因此，机器手臂在刹车装置上，仍有问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器手臂的刹车装置，通过直径超过棘轮最大直径的刹车盘，增加摩擦力，以提供较大范围适用的刹车力矩。

本发明另一目的在于提供一种机器手臂的刹车装置，利用结合板延伸刹车力臂，产生较大的刹车力矩，减少刹车所需预压，降低材料磨耗及零件所需的结构强度，以增加产品的寿命。

为了达到前述发明的目的，本发明机器手臂的刹车装置，装设在机器手臂的驱动模块的壳体内，壳体内设有马达转动转轴，及固定电磁阀控制伸缩作动杆，在马达一端的转轴套设刹车装置，刹车装置包含圆环状的预压板固定在壳体，棘轮位于预压板一侧，且固定在转轴，刹车弹片固定在另一侧，外覆刹车盘形成预压摩擦力，且可相对滑动，多根导引销固定在刹车盘，穿过预压板内环孔指向棘轮，且套设复位弹簧，结合板相对滑动套设在导引销，将复位弹簧夹在其间，结合销固定在结合板，随结合板移动，侵入或远离棘轮的转动路径，控制板控制结合板的移动，具有一支轴固定在预压板，由两端各延伸一支臂，该两支臂伸向转轴的两侧，且位于结合板上，其中一支臂位于作动杆的伸缩路径上。

本发明机器手臂的刹车装置的结合销与棘轮结合时，转轴的转动动力由棘轮传给结合销，结合销再经由导引销传至大直径的刹车盘，以延长刹车力臂。而刹车盘受刹车弹片预压的摩擦力，刹车盘的直径大于棘轮的直径，以提供较大的摩擦力

本发明当电磁阀控制缩回作动杆时，支臂释放结合板，让复位弹簧推挤结合板，承载结合销侵入棘轮的转动路径，与棘轮结合，以停止转轴转动。当转轴的转动动力大于刹车盘的刹车力矩时，刹车盘与刹车弹片产生相对滑动，继续转动，以逐渐停止转轴转动。当电磁阀控制伸出作动杆时，顶压两支臂推压结合板抵抗复位弹簧，承载结合销远离棘轮的转动路径，以释放转轴转动。

附图说明

图1为现有技术机器手臂的驱动模块的侧剖视图；

图2为本发明驱动模块在刹车状态的侧剖视图；

图3为本发明刹车装置在刹车状态的立体图；

图4为本发明驱动模块在未刹车状态的侧剖视图；

图5为本发明刹车装置在未刹车状态的立体图。

符号说明

20 驱动模块

21 壳体

22 马达

23 转轴

24 电磁阀

25 作动杆

30 刹车装置

31 预压板

32 棘轮

33 刹车弹片

34 刹车盘

35 结合板

36 控制板

37 中心孔

38 凸缘

39 导引销

40 复位弹簧

41 结合销

42 支轴

43 支臂

具体实施方式

有关本发明为达成上述目的，所采用的技术手段及其功效，现举优选实施例，并配合附图加以说明如下。

请同时参阅图2及图3，图2为本发明机器手臂的驱动模块20在刹车状态的侧剖视图，图3为本发明刹车装置30在刹车状态的立体图。本发明机器手臂的驱动模块20，主要在壳体21的内部设置马达22及刹车装置30。其中马达22套设在中心的转轴23，提供动力驱动转轴23转动，以输出动力移动机器手臂。驱动模块20另在壳体21固定一电磁阀24，并控制电磁阀24伸缩一作动杆25，启动或释放刹车装置30。

刹车装置30包含预压板31、棘轮32、刹车弹片33、刹车盘34、结合板35及控制板36等。刹车装置30具有中心孔37，套设在马达22一端的转轴23，并利用圆环状的预压板31周缘突出的凸缘38固定在壳体21的内部。其中棘轮32固定在转轴23，并位于预压板31一侧，且随转轴23转动。刹车弹片33固定在预压板31的另一侧，外覆直径大于棘轮32的刹车盘34，提供较大的摩擦力，并将刹车弹片33夹在预压板31与刹车盘34间，其中刹车盘34可相对刹车弹片33与预压板31滑动，利用调整预压板31与刹车盘34间的设置距离，挤压刹车弹片33以调整刹车盘34的预压摩擦力。

刹车盘34固定多根导引销39，导引销39穿过预压板31内环孔指向棘轮32，导引销39套设复位弹簧40，结合板35套设在多根导引销39，将复位弹簧40夹在刹车盘34与结合板35间，结合板35与导引销39可相对滑动，使结合板35受复位弹簧40顶压，而可在刹车盘34与棘轮32移动，并由导引销39的引导移向棘轮32。结合板35另在棘轮32的转动路径内固定一结合销41，结合销41随结合板35移动，可侵入棘轮32的转动路径，与棘轮32结合，或远离棘轮32的转动路径，而释放棘轮32。

结合板35的移动受控制板36控制，控制板36为一ㄇ形件，闭口端为一支轴42，固定在预压板31上，且由支轴42两端各延伸一支臂43，两支臂43伸向转轴23的两侧，且位于结合板35上。其中一支臂43并位于电磁阀24的作动杆25的伸缩路径上。支臂43受作动杆25的伸缩带动，以支轴42为中心转动，由两支臂43平均推压结合板35抵抗复位弹簧40，承载结合销41远离棘轮32的转动路径，或释放结合板35，让复位弹簧40推挤结合板35，承载结合销41侵入棘轮32的转动路径。

请再参阅图2及图3，当机器手臂的驱动模块20启动刹车时，驱动模块20控制电磁阀24内缩作动杆25释放控制板36，控制板36不再推挤结合板35，复位弹簧40顶压结合板35顺着导引销39移向棘轮32，承载结合销41侵入棘轮32的转动路径，让结合销41结合棘轮32，转轴23的转动动力同时由棘轮32传给结合销41，结合销41再经由导引销39传至直径较大的刹车盘34，延长刹车力臂，同时刹车盘34受刹车弹片33预压的摩擦力，直径远大于棘轮32的直径，提供较大的摩擦力，产生较大的刹车力矩，阻止刹车盘34转动，以抵住转轴23传递的转动动力，因此停止转轴23的转动。

当转轴23传递的转动动力，大于刹车盘34产生的刹车力矩时，转轴23的转动动力将带着刹车盘34，脱离刹车弹片33预压摩擦力的结合，使刹车盘34滑过刹车弹片33的摩擦面，相对刹车弹片33继续转动，让刹车盘34与刹车弹片33间的较大预压摩擦力，快速消耗转轴23的转动动力，尽快停止转轴23的转动，不仅避免过大的转轴23的转动动力损坏机器手臂，且可让机器手臂在最短移动距离停止，还可避免失控的机器手臂碰撞周边的操作人员或作业器具。

如图4及图5所示，图4为本发明机器手臂的驱动模块20在未刹车状态的侧剖视图，图5为本发明未刹车装置30在刹车状态的立体图。当机器手臂的驱动模块20需要正常转动时，驱动模块20控制电磁阀24外伸作动杆25推压控制板36，控制板36再推挤结合板35抵抗复位弹簧，压缩复位弹簧推挤结合板35顺着导引销39移向刹车盘34，承载结合销41远离棘轮32的转动路径，让结合销41脱离棘轮32，棘轮32不在受到阻挡，让转轴23的自由转动，以移动机器手臂。

由前述的说明，本发明机器手臂的刹车装置，就可通过刹车盘的直径远大于棘轮的直径，提供较大的摩擦面积，产生较大的摩擦力，加上结合销利用结合板，经导引销传至直径较大的刹车盘，更加延长刹车力臂，因此可产生较大的刹车力矩，达到适用较大范围的刹车力矩需求的目的。此外本发明更能精确停止转轴的转动，而刹车盘较大的摩擦面积也以减少预压的压力，达到降低材料磨耗及零件所需的结构强度，增加产品的寿命的目的。

以上所述者，仅为用以方便说明本发明的优选实施例，本发明的范围不限于该多个优选实施例，凡依本发明所做的任何变更，在不脱离本发明的精神下，都属本发明申请专利的范围。

Claims (9)

1.一种机器手臂的刹车装置，装设在机器手臂的驱动模块的壳体内，壳体内设有马达转动转轴，及固定电磁阀控制伸缩作动杆，在马达一端的转轴套设该刹车装置，该刹车装置包含：

预压板，为圆环状固定在该壳体；

棘轮，位于该预压板一侧，且固定在该转轴随该转轴转动；

刹车弹片，固定在该预压板的另一侧；

刹车盘，外覆在该刹车弹片，形成预压摩擦力，且可相对该刹车弹片滑动；

多根导引销，固定在该刹车盘，穿过该预压板内环孔指向该棘轮，且套设复位弹簧；

结合板，可相对滑动套设在该多根导引销，将该复位弹簧夹在该刹车盘与该结合板间；

结合销，固定在该结合板，随该结合板移动，侵入或远离该棘轮的转动路径；

控制板，控制该结合板的移动，具有一支轴固定在该预压板，由该支轴的两端各延伸一支臂，该两支臂伸向该转轴的两侧，且位于该结合板上，其中一支臂位于该作动杆的伸缩路径上；

其中，该电磁阀控制缩回该作动杆时，该支臂释放该结合板，让该复位弹簧推挤该结合板，承载该结合销侵入该棘轮的转动路径，与该棘轮结合，以停止该转轴转动。

2.如权利要求1所述的机器手臂的刹车装置，其中该预压板利用周缘突出的凸缘固定在该壳体。

3.如权利要求1所述的机器手臂的刹车装置，其中利用调整该预压板与该刹车盘间的设置距离，以调整该刹车盘的预压摩擦力。

4.如权利要求1所述的机器手臂的刹车装置，其中该结合板受该复位弹簧顶压，由该导引销的引导移向该棘轮。

5.如权利要求1所述的机器手臂的刹车装置，其中该电磁阀控制伸出该作动杆时，顶压该两支臂推压该结合板抵抗该复位弹簧，承载该结合销远离该棘轮的转动路径，以释放该转轴转动。

6.如权利要求1所述的机器手臂的刹车装置，其中该控制板为一ㄇ形件，闭口端为该支轴，两支臂以该支轴为中心转动。

7.如权利要求1所述的机器手臂的刹车装置，其中该结合销与该棘轮结合时，该转轴的转动动力由该棘轮传给该结合销，该结合销再经由该导引销传至大直径的该刹车盘，以延长刹车力臂。

8.如权利要求7所述的机器手臂的刹车装置，其中该刹车盘受该刹车弹片预压的摩擦力，该刹车盘的直径大于该棘轮的直径，以提供较大的摩擦力。

9.如权利要求1所述的机器手臂的刹车装置，其中该转轴的转动动力大于该刹车盘的刹车力矩时，该刹车盘与刹车弹片产生相对滑动，继续转动。