CN106976081A - 机器手臂解除剎车的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种机器手臂解除剎车的方法,进行解除剎车时,预设马达的转动角度,以第一转动方向及转动角度转动马达,并将电磁阀的挡销缩回,在解除剎车失败时,再以反向的第二转动方向及转动角度转动马达,以确保成功解除剎车。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器手臂,尤其是涉及机器手臂从剎车停止转动中,解除剎车让机器手臂移动的方法。
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,尚需依赖稳定可靠的剎车,才能将机器手臂停止在预定的位置,以进行精确的作业。
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中设置剎车装置,剎车装置将棘轮14固定在转轴12上,并在棘轮14周边设置电磁阀15,电磁阀15通过伸缩的挡销16离合棘轮14,阻挡或释放棘轮14转动。驱动模块10另在转轴12的一端固定编码器(Encoder)17,侦测马达11的转动角度,作为监视及控制马达11转动的反馈信号。
当机器手臂需要移动时,控制电磁阀15缩回挡销16释放棘轮14,再以信号控制马达11驱动转轴12转动,并由编码器17监视马达11是否依照信号需要的角度转动。当机器手臂需要停止时,驱动模块10进行剎车作业,启动电磁阀15伸长挡销16阻挡棘轮14转动,产生剎车力矩,抵抗机器手臂本身及乘载工件所形成负载的惯性力,以停止棘轮14固定的转轴12转动,进而阻止机器手臂移动,再由编码器17监视马达11是否依照信号停止在需要的角度。
然而,当电磁阀15的挡销16停止机器手臂转动后,机器手臂的负载,将经由棘轮14作用在电磁阀15伸长的挡销16上,如乘载工件过大,负载将使棘轮14与挡销16间形成较大的摩擦力。当机器手臂需要再移动时,控制电磁阀15缩回挡销16的力量,不足以克服棘轮14与挡销16间的摩擦力时,挡销16被棘轮14卡阻,电磁阀15将无法顺利缩回挡销16释放棘轮14,因而导致驱动模块10无法解除剎车。如在无法解除剎车下,一旦驱动模块10使用更大力量或转动角度驱动马达11转动时,将造成挡销16或棘轮14弯曲变形,不仅影响机器手臂定位的精准性,甚至造成机器手臂毁损。因此,机器手臂在解除剎车的方法上,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解除剎车的方法,通过预设马达较小的转动角度,控制马达在不同的转动方向转动,让传输负载的棘轮离开挡销,以缩回挡销解除剎车。
为了达到前述发明的目的,本发明第一实施例机器手臂解除剎车的方法,进行解除剎车时,预设控制马达转动的转动角度,以预设第一转动方向及转动角度转动马达,并解除剎车将电磁阀的挡销缩回,成功解除剎车则结束解除剎车作业,如解除剎车失败,以预设的第二转动方向及转动角度转动马达,并解除剎车将电磁阀的挡销缩回,如解除剎车成功,结束解除剎车作业。
本发明机器手臂的解除剎车是将电磁阀的挡销缩回,让挡销脱离棘轮的转动路径。而第一转动方向与第二转动方向为相反的转动方向。其中预设的转动角度为小角度,让挡销与棘轮在安全的弹性变形内。另由编码器监视马达转轴转动的反馈信号,检查未转动到预设转动角度时,为剎车解除失败,而检查转动到预设转动角度时,为剎车解除成功。
本发明第二实施例机器手臂解除剎车的方法,在开始进行解除剎车时,设定马达转动的第一转动方向、第二转动方向及转动角度,以第一转动方向及转动角度转动马达,连续以反向的第二转动方向及转动角度转动马达,解除剎车持续预设一段时间,最后结束解除剎车作业。
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为本发明机器手臂在第一转动方向解除剎车的示意图;
图3为本发明机器手臂在第二转动方向解除剎车的示意图;
图4为本发明第一实施例机器手臂解除剎车的方法的流程图;
图5为本发明机器手臂在二转动方向解除剎车的示意图;
图6为本发明第二实施例机器手臂解除剎车的方法的流程图。
符号说明
20 转轴
21 棘轮
22 电磁阀
23 挡销
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,兹举较佳实施例,并配合附图加以说明如下。
请同时参阅图2及图3,图2为本发明机器手臂在第一转动方向解除剎车的示意图,图3为本发明机器手臂在第二转动方向解除剎车的示意图。本发明机器手臂的马达具有一转轴20,剎车装置将棘轮21设在转轴20圆周上,棘轮21径向伸出转轴20的圆周。棘轮21的周边设有一电磁阀22,电磁阀22具有伸缩的挡销23,挡销23受电磁阀23的磁力作用,挡销23伸出时进入棘轮21的转动路径,挡销23缩回时脱离棘轮21的转动路径。
当机器手臂剎车时,控制电磁阀22伸出挡销23,使挡销23进入棘轮21的转动路径阻挡棘轮21移动,产生剎车力矩,抵抗机器手臂负载L产生的惯性力,停止棘轮21固定的转轴20转动,进而阻止机器手臂移动。而停止机器手臂转动后,机器手臂的负载L,经由棘轮21作用在电磁阀22伸长的挡销23上。当机器手臂需要再移动时,必须先解除剎车。解除剎车时,控制电磁阀22缩回挡销23,让挡销23脱离棘轮21的转动路径,不会卡阻棘轮21转动,才能控制马达自由转动转轴20。
由于机器手臂的负载L随抓取工件的大小而变,而负载L作用的方向也随机器手臂停留的位置改变,因此解除剎车时不仅无法获知负载L大小及作用方向,且即使控制电磁阀22缩回挡销23,也无法确保是否能克服摩擦力,成功缩回挡销23。因此,图2中,本发明首先预设马达转动的第一转动方向R1、第二转动方向R2、及转动角度θ。预设的第一转动方向R1可为顺时钟转动或逆时钟转动。第二转动方向R2则与第一转动方向R1为相反的转动方向。而该转动角度θ较小,即使在挡销23阻档棘轮21的错误转动下,仍使挡销23与棘轮21在安全的弹性变形内。
在进行解除剎车时,本发明以预设第一转动方向R1及转动角度θ转动马达,本实施例以第一转动方向R1为逆时钟转动举例说明,并控制电磁阀22缩回挡销23。由于预设的转动方向错误,第一转动方向R1驱动转轴20带动棘轮21,受挡销23阻挡,棘轮21挤压固定不动的电磁阀22的挡销23,无法转动到预设的转动角度θ,且让棘轮21与挡销23产生弹性变形(如虚线所示)。在挤压下,棘轮21与挡销23间的摩擦力更大,棘轮21卡阻挡销23的力量更强,电磁阀22无法顺利缩回挡销23,通过编码器(请参图1)监视转轴20未转动到预设转动角度θ的反馈信号,加以检查挡销23未缩回,而判断剎车解除失败。
图3中,在第一转动方向解除剎车失败下,本发明紧接着以预设第二转动方向R2及转动角度θ转动马达,本实施例以第二转动方向R2为顺时钟转动举例说明。并控制电磁阀22缩回挡销23。由于第二转动方向R2驱动转轴20带动棘轮21,未受电磁阀22的挡销23阻挡,转轴20顺利转动到转动角度θ,让棘轮21离开挡销23(如虚线所示)。挡销23未受负载L作用下,棘轮21不会卡阻挡销23,电磁阀22可顺利缩回挡销23,并通过编码器监视转轴20转动到转动角度θ的反馈信号,加以检查挡销23已缩回,判断成功解除剎车。由于转动方向仅有顺时钟与逆时钟转动两方向,在本发明第一转动方向R1与第二转动方向R2依序两方向转动下,必定有一转动方向使棘轮21离开挡销23,而能确保成功解除剎车。
如图4所示,为本发明第一实施例机器手臂解除剎车的方法的流程图。本发明机器手臂解除剎车的方法的详细步骤说明如下:步骤S1,开始进行解除剎车;在步骤S2,本发明设定马达转动的第一转动方向、第二转动方向、及转动角度;步骤S3,以第一转动方向为预设的马达转动方向;步骤S4,以预设转动方向及转动角度转动马达;步骤S5,并解除剎车,以控制电磁阀缩回挡销;步骤S6,检查解除剎车是否成功?如解除剎车失败,即控制电磁阀无法缩回挡销,则进入步骤S7,改变预设第二转动方向为马达转动方向,回至步骤S4,继续以预设的转动方向及转动角度转动马达。步骤S6如果解除剎车成功,即控制电磁阀顺利缩回挡销,则进入步骤S8,结束解除剎车作业。
如图5所示,为本发明机器手臂在连续二转动方向解除剎车的示意图。由前述实施例可知,棘轮21会在第一转动方向或第二转动方向的其中之一离开挡销23或减少挡销23的摩擦力,使电磁阀22顺利缩回挡销23解除剎车。因此,本发明也可利用设定的转动角度θ及连续不同转动方向R,控制马达来回转动转轴20,让机器手臂的惯性在机器手臂来回摆动中产生抖动,带动棘轮21离开挡销23或减少挡销23的摩擦力。本发明并在抖动中控制电磁阀22持续解除剎车一段时间,让电磁阀22在抖动中顺利缩回挡销23,以成功解除剎车,进而简化前述实施例在检查挡销23是否缩回的作业时间。同理,本发明也可在控制马达来回转动转轴20前,控制电磁阀22持续解除剎车一段时间,以待马达来回转动机器手臂来回摆动中产生抖动,进行解除剎车。
如图6所示,为本发明第二实施例机器手臂解除剎车的方法的流程图。本发明第二实施例机器手臂解除剎车的方法的详细步骤说明如下:步骤T1,开始进行解除剎车;在步骤T2,本发明设定马达转动的第一转动方向、第二转动方向及转动角度;步骤T3,以第一转动方向及转动角度转动马达;步骤T4,连续以反向的第二转动方向及转动角度转动马达;步骤T5,预设一段时间持续解除剎车;进入步骤T6,结束解除剎车作业。
因此本发明机器手臂解除剎车的方法,就可通过设定较小的转动角度,控制马达依序或连续在不同的转动方向转动预设的转动角度,在其中的一转动方向或抖动中让棘轮离开挡销,并控制电磁阀缩回挡销,避免棘轮卡阻挡销,使电磁阀顺利缩回挡销,达到成功解除剎车的目的。
以上所述者,仅为用以方便说明本发明的较佳实施例,本发明的范围不限于该多个较佳实施例,凡依本发明所做的任何变更,在不脱离本发明的精神下,皆属本发明权利要求的范围。
Claims (10)
1.一种机器手臂解除剎车的方法,其步骤包含:
开始进行解除剎车;
设定马达转动的第一转动方向、第二转动方向及转动角度;
以第一转动方向及转动角度转动马达,并解除剎车;
检查解除剎车失败;
以第二转动方向及转动角度转动马达,并解除剎车;
结束解除剎车作业。
2.如权利要求2所述的机器手臂解除剎车的方法,其中该转动角度为小角度。
3.如权利要求1所述的机器手臂解除剎车的方法,其中该第一转动方向与第二转动方向为相反的转动方向。
4.如权利要求1所述的机器手臂解除剎车的方法,其中检查第一转动方向转动马达的解除剎车,如果解除剎车成功,则结束解除剎车作业。
5.如权利要求1所述的机器手臂解除剎车的方法,其中该剎车解除为控制电磁阀缩回挡销。
6.如权利要求5所述的机器手臂解除剎车的方法,其中该剎车解除由编码器监视马达转轴未转动到预设转动角度,检查剎车解除为失败。
7.如权利要求6所述的机器手臂解除剎车的方法,其中该剎车解除由编码器监视马达转轴转动到预设转动角度,检查剎车解除为成功。
8.一种机器手臂解除剎车的方法,其步骤包含:
开始进行解除剎车;
设定马达转动的第一转动方向、第二转动方向及转动角度;
以第一转动方向及转动角度转动马达;
连续以第二转动方向及转动角度转动马达;
解除剎车;
结束解除剎车作业。
9.如权利要求8所述的机器手臂解除剎车的方法,其中该第一转动方向与第二转动方向为相反的转动方向。
10.如权利要求8所述的机器手臂解除剎车的方法,其中解除剎车持续预设一段时间。
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