CN107000225A - 机械臂机构 - Google Patents

Abstract

在具有直动关节的机械臂机构中，减少臂部从射出部脱落的风险。具有直动伸缩关节的机械臂机构具备：直动关节部(J3)，其具有臂部(2)及使臂部(2)直动伸缩的机构；步进马达(301)，其产生用于使臂部(2)直动伸缩的动力；马达驱动器(401)，其驱动步进马达(301)；编码器(303)，其在步进马达(301)的驱动轴每旋转既定角度便输出一次编码器脉冲；及控制部(41)，其在与编码器脉冲的计数相应的臂部(2)的长度达到为了防止臂部(2)脱落而设定的阈值时，控制马达驱动器(401)以产生静止扭矩。

Description

机械臂机构

技术领域

本发明涉及一种机械臂机构。

背景技术

以往，多关节机械臂机构被用在产业用机器人等各种领域。在机械臂机构上组合装备有扭转关节、弯曲关节、直动关节。这些关节之中，直动关节是包括例如臂部及射出部的构成。如果为了驱动直动关节而马达正向旋转，则储存在储存部的臂部从射出部送出，如果逆向旋转则臂部被拉回而储存在储存部。这种直动关节如果不寻求任何对策则有臂部从射出部脱落的可能性。

发明内容

本发明的目的是，在具有直动关节的机械臂机构中，减少臂部从射出部脱落的风险。

本实施方式所涉及的机械臂机构是如下机械臂机构，其具备：直动伸缩关节，其具有臂部及使所述臂部直动伸缩的机构；步进马达，其产生用于使所述臂部直动伸缩的动力；马达驱动器，其驱动所述步进马达；编码器，其在所述步进马达的驱动轴每旋转既定角度便输出一次编码器脉冲；及控制部，其在与所述编码器脉冲的计数相应的所述臂部的长度达到为了防止所述臂部脱落而设定的阈值时，控制所述马达驱动器以产生静止扭矩。

附图说明

图1是本实施方式所涉及的机械臂机构的外观立体图；

图2是表示图1的机械臂机构的内部构造的立体图；

图3A是从剖面方向观察图1的机械臂机构的臂收缩时的内部构造的图；

图3B是从剖面方向观察图3A的最末尾的第二连结链节已通过前段开关时的内部构造的图；

图3C是从剖面方向观察图3A的最末尾的第二连结链节已通过后段开关时的内部构造的图；

图4是与本实施方式所涉及的机械臂机构的步进马达单元的控制相关的控制框图；

图5是用于对本实施方式所涉及的机械臂机构的防脱落功能进行说明的流程图；

图6是与本实施方式的变形例所涉及的机械臂机构的步进马达单元的控制相关的控制框图；

图7是用于对变形例的防脱落功能进行说明的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本实施方式所涉及的机械臂机构进行说明。在以下的说明中，对具有大致相同功能及构成的构成要素标注相同的标号，只在必要情形时进行重复说明。

图1是本实施方式所涉及的机械臂机构的外观立体图。图2、图3A、B、C表示图1的机械臂机构的内部构造。机械臂机构具有大致圆筒形状的基部1及与基部1连接的臂部2。在臂部2的前端安装有被称为末端执行器的末端效应器3。图1图示把可把持住对象物的手部作为末端效应器3。末端效应器3并不限定于手部，也可为其他工具、或相机、显示器。也可在臂部2的前端设置可更换为任意种类的末端效应器3的转接器。

臂部2具有多个、此处为六个关节部J1、J2、J3、J4、J5、J6。多个关节部J1、J2、J3、J4、J5、J6从基部1依序配设。一般而言，第一、第二、第三轴RA1、RA2、RA3被称为根部3轴，第四、第五、第六轴RA4、RA5、RA6被称为改变手部3的姿势的腕部3轴。构成根部3轴的关节部J1、J2、J3的至少一者为直动关节。这里，第三关节部J3构成为直动关节、特别是伸缩距离相对较长的关节部。第一关节部J1是以例如被基座面垂直支撑的第一旋转轴RA1为中心的扭转关节。第二关节部J2是以与第一旋转轴RA1垂直配置的第二旋转轴RA2为中心的弯曲关节。第三关节部J3是以与第二旋转轴RA2垂直配置的第三轴(移动轴)RA3为中心而直线伸缩的关节。第四关节部J4是以与第三移动轴RA3一致的第四旋转轴RA4为中心的扭转关节，第五关节部J5是以与第四旋转轴RA4正交的第五旋转轴RA5为中心的弯曲关节。第六关节部J6是以与第四旋转轴RA4正交、且与第五旋转轴RA5垂直配置的第六旋转轴RA6为中心的弯曲关节。

通过第一关节部J1的扭动旋转，臂部2与手部3一起旋转。通过第二关节部J2的弯曲旋转，臂部2与手部3一起以第二关节部J2的第二旋转轴RA2为中心进行起伏移动。形成基部1的臂支撑体(第一支撑体)11a具有以第一关节部J1的旋转轴RA1为中心形成的圆筒形状的中空构造。第一关节部J1安装在未图示的固定台。当第一关节部J1旋转时，第一支撑体11a与臂部2的旋转一起进行轴旋转。另外，第一支撑体11a也可固定在接地层。在此情形时，设为与第一支撑体11a分开而臂部2独立旋转的构造。在第一支撑体11a的上部连接有第二支撑部11b。

第二支撑部11b具有与第一支撑部11a连续的中空构造。第二支撑部11b的一端安装在第一关节部J1的旋转部。第二支撑部11b的另一端开放，第三支撑部11c在第二关节部J2的旋转轴RA2转动自如地嵌入。第三支撑部11c具有与第一支撑部11a及第二支撑部连通的鳞片状的中空构造。第三支撑部11c是伴随第二关节部J2的弯曲旋转而其后部被收纳或送出至第二支撑部11b。构成臂部2的直动关节部的第三关节部J3的后部是通过其收缩而被收纳在第一支撑部11a与第二支撑部11b连续的中空构造的内部。

第一关节部J1由圆环形状的固定部及旋转部构成，在固定部被固定在基座。在旋转部安装有第一支撑部11a及第二支撑部11b。当第一关节部J1旋转时，第一、第二、第三支撑体11a、11b、11c以第一旋转轴RA1为中心而与臂部2及手部3一起旋转。

第三支撑部11c是其后端下部以旋转轴RA2为中心转动自如地嵌入至第二支撑部11b的开放端下部。由此，构成作为以旋转轴RA2为中心的弯曲关节部的第二关节部J2。当第二关节部J2转动时，臂部2与手部3一起以第二关节部J2的旋转轴RA2为中心朝垂直方向转动、即起伏动作。第二关节部J2的旋转轴RA2设为与作为扭转关节部的第一关节部J1的第一旋转轴RA1垂直。

如上所述，作为关节部的第三关节部J3是构成臂部2的主要构成部分。在臂部2的前端设有所述手部3。手部3装备在图1所示臂部2的前端。手部3是通过第一、第二、第三关节部J1、J2、J3而移动至任意位置，通过第四、第五、第六关节部J4、J5、J6而配置为任意姿势。手部3具有开闭的两个指部16a、16b。第四关节部J4是具有与沿着臂部2的伸缩方向的臂部2的中心轴、即第三关节部J3的移动轴RA3典型地一致的旋转轴RA4的扭转关节。如果第四关节部J4旋转则手部3从第四关节部J4至前端而以旋转轴RA4为中心旋转。

第五关节部J5是具有与第四关节部J4的移动轴RA4正交的旋转轴RA5的弯曲关节部。如果第五关节部旋转，则从第五关节部J5至前端与手部16一起上下转动。第六关节部J6是具有与第四关节部J4的旋转轴RA4正交、且与第五关节部J5的旋转轴RA5垂直的旋转轴RA6的弯曲关节。如果第六关节部J6旋转则手部16左右旋转。

通过第一至第六关节部J1-J6的旋转、弯曲、伸缩，可将手部3的2指手16配置为任意的位置·姿势。特别是，第三关节部J3的直动伸缩距离的长度可通过手部3作用于基部1的附近位置至远距离位置的大范围的对象。

第三关节部J3的特征为通过构成的直动伸缩臂机构而实现直动伸缩距离的长度。直动伸缩距离的长度是通过图2、图3A、B、C所示的构造达成。直动伸缩臂机构具有第一连结链节排21及第二连结链节排20。在臂部2水平配置的基准姿势下，第一连结链节排21位于第二连结链节排20的下部，第二连结链节排20位于第一连结链节排21的上部。

第一连结链节排21具有相同的剖面コ字形状，包含通过销而在背面部位排状连结的多个第一连结链节23。具备如下性质：因利用第一连结链节23的剖面形状及销实现的链接位置，而第一连结链节排21可向其背面方向BD弯曲但无法反过来朝表面方向FD弯曲。因此，第一连结链节23的剖面形状不仅可为コ字形状，也可为剖面ロ字形状、圆弧形状等。

第二连结链节排20具有宽度与第一连结链节23大致相等的大致平板形状，是由以在背面方向BD及表面方向FD均可弯曲的状态利用销排状连结的多个第二连结链节22构成。第一连结链节排21是通过结合链节26而与第二连结链节排20在前端部结合。结合链节26具有第一连结链节23与第二连结链节22成为一体的形状。如图2所示，在第二连结链节22的内侧分别形成有线性齿轮22a。线性齿轮22a在第二连结链节22成直线状时链接，构成连续的线性齿轮(齿条)。第一连结链节23的正面与第二连结链节22的背面相对。第一连结链节23的背面及第二连结链节22的正面与基部1、第二支撑体11b或第三支撑体11c的里面相对。

图3A是从剖面方向观察图1的机械臂机构的臂收缩时的内部构造的图。图3B是从剖面方向观察图3A的最末尾的第二连结链节22已通过前段开关501时的内部构造的图。图3C是从剖面方向观察图3A的最末尾的第二连结链节22已通过后段开关502时的内部构造的图。

第二连结链节22在第三支撑体11c内被夹持在辊R1与驱动齿轮24a之间。线性齿轮22a啮合在驱动齿轮24a。驱动齿轮24a与线性齿轮22a构成变换机构。变换机构是用于将步进马达301产生的动力变换为用于使臂部2直动伸缩的动力的机构。

当臂伸长时，驱动步进马达301，驱动齿轮24a的正向旋转，由此第二连结链节排20与第一连结链节排21一起从射出部29朝前方被送出。具体而言，第一连结链节排21与第二连结链节排20被射出部29夹持，相互挤压而接合。所接合的第一连结链节排21与第二连结链节排20是通过射出部29支撑，由此保持接合状态。保持第一连结链节排21与第二连结链节排20的接合状态时，第一连结链节排21与第二连结链节排20的弯曲受到限制，由此通过第一连结链节排21与第二连结链节排20构成具备一定刚性的柱状体。此时，第一连结链节23的正面与第二连结链节22的背面接合。并且，结合链节26为始端，所接合的柱状体(第一连结链节排21与第二连结链节排20)沿着第三移动轴RA3直线地被送出。

当臂收缩时，驱动步进马达301，驱动齿轮24a逆向旋转，由此第一连结链节排21与第二连结链节排20(柱状体)被拉回至射出部29。然后，在射出部29的后方，第二连结链节排20与第一连结链节排21解除其接合状态，而相互分离。分离后的第二连结链节排20与第一连结链节排21分别变成可弯曲的状态，被设在第二、第三支撑体11b、11c的内部的导轨引导，朝沿着第一旋转轴RA1的方向弯曲，并储存在第一支撑体11a的内部。

通过检测部50具有前段开关501及后段开关502。前段开关501与后段开关502检测最末尾的第二连结链节22的通过，并向控制部41输出通过检测信号。具体而言，前段开关501在最末尾的第二连结链节22已通过时(参照图3B)，向控制部41输出前段通过信号。后段开关502在最末尾的第二连结链节22已通过时(参照图3C)，向控制部41输出后段通过信号。只要能够检测最末尾的第二连结链节22的通过，则这些开关可适当地应用机械式开关、电磁场开关及光学开关等。将从射出部29送出臂部2的方向设为前方，将朝射出部29拉回臂部2并储存的方向设为后方时，如图3A等所示，后段开关502设置在驱动齿轮24a的后方附近。由此，后段开关502可对线性齿轮22a在驱动齿轮24a脱落前进行检测。前段开关501配置在后段开关502的后方的既定位置。较佳为，前段开关501配置在后段开关502的后方附近。由此，前段开关501可对线性齿轮22a在驱动齿轮24a脱落前进行检测。

通知部60向使用者通知臂部2从射出部29脱落的危险性。通知部60具有第一通知部601及第二通知部602。这里，第一通知部601对应前段开关501。第二通知部602对应后段开关502。第一通知部601是通过视觉、听觉或其两者而输出轻度警告。这里，说明第一通知部601是通过用于视觉输出轻度警告的灯而被提供。另外，第二通知部602通过视觉、听觉或其两者而输出重度警告。这里，说明第二通知部602是通过用于视觉输出重度警告的灯而被提供。第一通知部(轻度警告灯)601与重度警告灯602是依照控制部41的控制而点亮。通过轻度警告灯601点亮，可向使用者通知臂部2从射出部29脱落的危险性较高。另外，通过第二通知部(重度警告灯)602点亮，可向使用者通知臂部2从射出部29脱落的危险性非常高。即，在本实施方式中，通知部60是以两个阶段向使用者通知臂部2从射出部29脱落的可能性。

轻度警告灯601配设在射出部29的射出口附近的臂支撑体11c的外面。重度警告灯602与轻度警告灯601同时设置。另外，轻度警告灯601与重度警告灯602只要处在用户容易看到的位置，则也可设置在其他位置。例如，轻度警告灯601与重度警告灯602也可设置在未图示的机械臂机构的操作装置。

另外，本实施方式的机械臂机构具有与前段开关501及后段开关502分别对应的两个警告灯，即轻度警告灯601及重度警告灯602，但只要能以两个阶段通知臂部2从射出部29脱落的危险性，则也可用一个警告灯代替。此时，例如控制部41以如下方式进行控制：在前段开关501接通，脱落的危险性较高时将警告灯点亮为黄色，在后段开关502接通，危险性非常高时将警告灯点亮为红色。由此，使用者可根据灯的颜色而掌握臂部2从射出部29脱落的危险性。

另外，只要可向使用者通知臂部2从射出部29脱落的危险性，则其通知方法并不限定于上述方法。通知部60可作为扬声器而提供。控制部41根据脱落危险性的轻重，选择性地从扬声器输出两种警告音。由此，使用者可根据声音不同而把握脱落的危险性。另外，通知部60也可具有显示部，通过控制部41在显示部显示与臂部2从射出部29脱落的危险性相应的文字信息等。用户可根据显示部上显示的文字信息而掌握脱落的危险性。

图4是与本实施方式所涉及的机械臂机构的步进马达单元30的控制相关的控制框图。

本实施方式所涉及的机械臂机构具有步进马达单元30、驱动器单元40、控制部41、通过检测部50及通知部60。通过检测部50具有前段开关501及后段开关502。通知部60具有第一通知部601及第二通知部602。

控制部41统括地控制步进马达单元30。具体而言，控制部41向马达驱动器401输出脉冲控制信号。脉冲控制信号是与输入至步进马达301的步进脉冲的脉冲数、脉冲周期等脉冲条件相关的控制信号。

控制部41保持与伸长距离的阈值相关的数据。伸长距离的阈值与用于防止臂部2从射出部29脱落的伸长距离相对应。可控制臂部2的伸缩的状态是指线性齿轮22a可啮合在驱动齿轮24a的状态。因此，伸长距离的阈值是用于使线性齿轮22a不从驱动齿轮24a脱落的值。控制部41指定与编码器脉冲的计数数据相应的臂部2的伸长距离。然后，以臂部2的伸长距离达到阈值为契机，向马达驱动器401输出用于使步进马达301产生静止扭矩的脉冲控制信号。控制部41以输出前段通过信号为契机，点亮轻度警告灯601，且向马达驱动器401输出用于使步进马达301产生静止扭矩的脉冲控制信号。控制部41以输出后段通过信号为契机，点亮重度警告灯602，且向制动驱动器402输出用于使电磁制动器302运转的制动控制信号。

步进马达单元30具有步进马达301、电磁制动器302及编码器303。步进马达单元30配置在第三关节部(直动关节部)J3的附近。

步进马达301产生用于使臂部2直动伸缩的动力。具体而言，基于从马达驱动器401供给的步进脉冲及驱动电流，线圈依序励磁，由此使步进马达301旋转。步进马达301的旋转角与步进脉冲数成比例，旋转角速度与脉冲频率成比例。由步进马达301产生的旋转动力通过变换机构而被变换为用于使臂部2直动伸缩的动力，并被传递至第三关节部(直动关节部)J3。由此第三关节部(直动关节部)J3运转，臂部2直动伸缩。步进马达301在同一线圈为励磁状态时产生静止扭矩。静止扭矩是用于使静止状态的转子旋转所必需的扭矩。通过同一线圈变成励磁状态，转子通过该线圈产生的磁力而被固定。通过静止扭矩向步进马达301产生制动力。

电磁制动器302依照控制部41的控制而向步进马达301产生制动力。具体而言，电磁制动器302为了使步进马达301的旋转停止而向轴施加制动。电磁制动器302应用例如无励磁运转型的电磁制动器。无励磁运转型的电磁制动器302在未励磁时，例如对连结在步进马达301的轴的制动衬片施加圧力，由此对轴施加制动。当步进马达301的旋转扭矩未达到电磁制动器的制动力时，步进马达301的旋转停止。另一方面，当步进马达301的旋转扭矩为电磁制动器的制动力以上时，步进马达301不停止。另一方面，无励磁运转型的电磁制动器302是通过利用制动驱动器402被励磁，而解除施加在轴的制动。由此，步进马达301的轴变得自由而可旋转。

编码器303是连结在步进马达301的轴。编码器303在连接在轴的圆盘每旋转既定角度便产生一次编码器脉冲。将所产生的编码器脉冲输出至脉冲计数器403。

驱动器单元40具有马达驱动器401、制动驱动器402、及脉冲计数器403。驱动器单元40是配置在例如步进马达单元30的附近。

马达驱动器401依照控制部41的控制，控制步进马达301的驱动及停止(静止)。具体而言，马达驱动器401使用从未图示的电源供给部所供给的电力，产生用于驱动步进马达401的驱动电流。另外，马达驱动器401产生与从控制部41输出的脉冲控制信号相应的脉冲(步进脉冲)。另外，马达驱动器401为了使步进马达301产生静止扭矩而产生用于使同一线圈变成励磁状态的步进脉冲。由此，步进马达301产生静止扭矩。在臂部2运转时步进马达301产生静止扭矩的情形时，如果作用在臂部2的力未达到静止扭矩，则臂部2的动作停止。另一方面，如果作用在臂部2的力为静止扭矩以上，则臂部2的动作不停止。另外，当臂部2静止时步进马达301产生静止扭矩时，只要臂部2未作用有超过静止扭矩的力，则臂部2维持静止状态。

制动驱动器402依照控制部41的控制使电磁制动器302运转。

脉冲计数器403对从编码器303输出的编码器脉冲进行计数。将由脉冲计数器403计数的计数数据输出至控制部41。

(防脱落功能)

图5是用于说明本实施方式所涉及的机械臂机构的防脱落功能的流程图。防脱落功能是用于减少臂部2从射出部29脱落的风险的功能。防脱落功能，为了停止臂部2向送出方向的移动，而通过控制部41控制步进马达单元30。

(步骤S11)

通过控制部41判定臂部2的伸长距离是否已达到阈值。在臂部2的伸长距离已达到阈值的情形时，使处理转向步骤S12。在臂部2的伸长距离未达到阈值的情形时，使处理转向步骤S14。

(步骤S12)

依照控制部41的控制，通过马达驱动器401使步进马达301产生静止扭矩。此时，维持电磁制动器302的励磁状态。因此，并不产生电磁制动器302带来的制动力。然后，使处理转向步骤S13。步骤S12对应防脱落功能的第一阶段。即，防脱落功能的第一阶段的臂部2的停止控制是在基于编码器脉冲计算的臂部2的伸长距离已达到阈值时运转。在第一阶段的臂部2的停止控制中，通过使步进马达301产生静止扭矩，对转子施加制动，尝试停止进马达301的旋转。

(步骤S13)

控制步进马达301以将臂部2朝射出部29拉回既定距离。通过马达驱动器401向步进马达301供给用于返回既定距离的步进脉冲。当臂部2的伸长距离已达到阈值后，自动返回的距离是预先设定的且可适当地变更。

(步骤S14)

当前段开关501未接通时，使处理返回至步骤S11。进行步骤S11与步骤S14之间的控制的期间是机械臂机构正常运转的期间。另一方面，当前段开关501接通时，使处理转向步骤S15。当臂部2的伸长距离已达到阈值(步骤S11的是)后，经过步骤S12、S13的处理而前段开关501接通的状况，相应于例如步骤S12的防脱落功能的第一阶段的停止控制下，步进马达301的旋转无法停止而臂部2向送出方向移动的状况。即便臂部2的伸长距离未达到阈值(步骤S11的否)但前段开关501接通的状况，相应于编码器未正常运转的状况。由于编码器故障等原因，根据编码器脉冲的计数指定的臂部2的伸长距离与实际的臂部2的伸长距离不一致的状况下，为臂部2的后端已通过前段开关501的状况。

(步骤S15)

通过控制部41而点亮轻度警告灯601。

(步骤S16)

依照控制部41的控制，通过马达驱动器401使步进马达301产生静止扭矩。此时，维持电磁制动器302的励磁状态。因此，不产生电磁制动器302带来的制动力。然后，使处理转向步骤S17。步骤S15、S16对应于防脱落功能的第二阶段。即，防脱落功能的第二阶段的臂部2的停止控制是在前段开关501接通时运转。在第二阶段的臂部2的停止控制中，与第一阶段同样地，通过使步进马达301产生静止扭矩，对转子施加制动，尝试停止步进马达301的旋转。进而，在第二阶段的臂部2的停止控制中，点亮轻度警告灯601。由此，如果臂部2依旧朝送出方向移动，便可向例如操作机械臂机构的用户通知线性齿轮22a从驱动齿轮24a脱落。进而，可提醒使用者停止臂部2向送出方向的移动。

(步骤S17)

只要后段开关502未接通，便以进行第二阶段的臂部2的停止控制的状态待机。这种状况相应于例如第二阶段的臂部2的停止控制下臂部2向送出方向的移动停止的状况等。另一方面，当后段开关502接通时，处理转向步骤S18。后段开关502接通的状况相应于例如通过第二阶段的臂部2的停止控制下，步进马达301的旋转无法停止而臂部2向送出方向移动的状况。

(步骤S18)

通过控制部41点亮重度警告灯602。

(步骤S19)

依照控制部41的控制，通过制动驱动器402使电磁制动器302运转。由此，对步进马达301产生制动力。此时，步进马达301的静止扭矩为解除状态。步骤S18、S19是对应于防脱落功能的第三阶段。即，防脱落功能的第三阶段的停止控制是在后段开关502接通时运转。在第三阶段的臂部2的停止控制下，通过使电磁制动器302运转，对轴施加制动，尝试停止步进马达301的旋转。进而，在第三阶段的臂部2的停止控制下，点亮重度警告灯602。由此，可以向例如操作机械臂机构的用户通知线性齿轮22a将要从驱动齿轮24a脱落。进而，可以提醒使用者立即停止臂部2向送出方向的移动。此时，例如用户按下设置在操作装置的紧急停止按钮。由此，将一般的机械臂机构的主电源断开。因此，例如在因某些原因而臂部2为无法控制的失控状态的情形时，可通过紧急停止按钮的操作而停止其失控。另外，也可在防脱落功能的第三阶段运转后，经过既定时间之后由控制部41进行用于断开主电源的控制。

根据以上所说明的本实施方式所涉及的机械臂机构所具备的防脱落功能，为了防止线性齿轮22a从驱动齿轮24a的脱落，可以在时序不同的多个阶段(timing)执行臂部2向送出方向的移动的停止控制(步进马达301的旋转的停止控制)。本实施方式所涉及的防脱落功能具有3阶段的停止控制。第一阶段的停止控制是在臂部2的伸长距离已达到阈值时进行。在第一阶段的停止控制下，尝试利用静止扭矩停止步进马达301的旋转。在第一阶段的停止控制下并未停止的情形时，或因某些原因而无法进行第一阶段的停止控制的情形时，进行第二阶段的停止控制。上述的某些原因是例如编码器303的故障等。第二阶段的停止控制是在前段开关501接通的时序下进行。在第二阶段的停止控制下，再次尝试利用静止扭矩停止步进马达301的旋转。在第二阶段的停止控制下也未停止的情形时，进行第三阶段的停止控制。在第三阶段的停止控制下，尝试通过使电磁制动器302运转而停止步进马达301的旋转。这样，根据本实施方式所涉及的机械臂机构的防脱落功能，可在线性齿轮22a从驱动齿轮24a脱落之前，以多个阶段执行臂部2向送出方向的移动的停止控制。由此也可应对因某些原因而无法停止臂部2的移动的状况。某些原因包含编码器303的故障、电磁制动器302的故障、控制这些装置的控制装置的故障等。因此，与不寻求任何对策的情形相比，可减少线性齿轮22a从驱动齿轮24a脱落的风险。

另外，在各阶段尝试的臂部2向送出方向的移动的停止控制(步进马达301的旋转的停止控制)并不限定于上述。步进马达301的旋转的停止动作有以下三个停止动作。

(1)接通静止扭矩、断开电磁制动器

(2)断开静止扭矩、接通电磁制动器

(3)接通静止扭矩、接通电磁制动器

图5所说明的第一阶段的停止控制也可用(2)代替(1)。图5所说明的第二阶段的停止控制也可用(2)或(3)代替(1)。图5所说明的第三阶段的停止控制也可用(1)或(3)代替(2)。例如，在第一阶段的停止控制下进行(2)，在第二阶段的停止控制下进行(1)，且在第三阶段的停止控制下进行(3)，以此方式改变各阶段尝试的停止控制，由此可减少因某些控制上的问题而未对步进马达301产生制动力等风险。另外，所述停止控制是按(1)、(2)、(3)的顺序而制动力变大。因此，在第一阶段的停止控制下进行(1)、在第二阶段的停止控制下进行(2)，且在第三阶段的停止控制下进行(3)，以此方式逐渐增大制动力而改变停止控制，由此可避免因对步进马达301的制动力小而臂部2的伸长无法停止等状况。另外，在防脱落功能中，臂部2的停止控制也可为2阶段。

(变形例)

图6是与本实施方式的变形例所涉及的机械臂机构的步进马达单元30的控制相关的控制框图。在变形例的防脱落功能中，臂部2的停止控制是以2阶段执行。通过检测部503检测最末尾的第二连结链节22的通过。在变形例中，通过检测部503是设为机械式的通过检测开关503。通过检测开关503设置在驱动齿轮24a的后方附近。如果最末尾的第二连结链节22从通过检测开关503通过，则接通开关，并向控制部41输出通过检测信号。由此，通过检测开关503可在线性齿轮22a即将从驱动齿轮24a脱落前检测。通知部603向使用者通知通过检测开关503已接通。在变形例中，通知部603是设为警告灯603。警告灯603配设在射出部29的射出口附近的臂支撑体11c的正面。警告灯603是依照控制部41的控制而点亮。

图7是用于说明变形例的防脱落功能的流程图。

(步骤S21)

通过控制部41判定臂部2的伸长距离是否已达到阈值。在臂部2的伸长距离已达到阈值的情形时，使处理转向步骤S22。在臂部2的伸长距离未达到阈值的情形时，使处理转向步骤S24。

(步骤S22)

依照控制部41的控制，通过马达驱动器401使步进马达301产生静止扭矩。此时，维持电磁制动器302的励磁状态。因此，不产生电磁制动器302的制动力。然后，使处理转向步骤S23。步骤S22是对应于变形例的防脱落功能的第一阶段。即，变形例的防脱落功能的第一阶段是在基于编码器脉冲所计算的臂部2的伸长距离已达到阈值时运转。在第一阶段的停止控制下，通过使步进马达301产生静止扭矩，对转子施加制动，尝试停止步进马达301的旋转。

(步骤S23)

控制步进马达301以将臂部2朝射出部29拉回既定距离。通过马达驱动器401对步进马达301供给用于返回既定距离的步进脉冲。当臂部2的伸长距离已达到阈值后，自动返回的距离是预先设定的且可适当地变更。

(步骤S24)

当通过检测开关503未接通时，使处理返回至步骤S21。进行步骤S21与步骤S24之间的控制的期间是机械臂机构正常运转的期间。另一方面，当通过检测开关503已接通时，使处理转向步骤S25。当臂部2的伸长距离已达到阈值(步骤S21的是)后，经过步骤S22、S23的处理而通过检测开关503接通的状况是相应于例如步骤S22的防脱落功能的第一阶段的停止控制下，步进马达301的旋转无法停止而臂部2向送出方向移动的状况。即便臂部2的伸长距离未达到阈值(步骤S21的否)但通过检测开关503接通的状况，相应于编码器未正常运转的状况。由于编码器故障等原因，根据编码器脉冲的计数指定的臂部2的伸长距离与实际的臂部2的伸长距离不一致的状况下，为臂部2的后端已从通过检测开关503通过的状况。

(步骤S25)

通过控制部41而点亮警告灯603。

(步骤S26)

依照控制部41的控制，通过马达驱动器401使步进马达301产生静止扭矩。另外，同时通过制动驱动器402使电磁制动器302运转，对轴施加制动。步骤S25、S26是对应于变形例的防脱落功能的第二阶段。即，变形例的防脱落功能的第二阶段的停止控制是在通过检测开关503已接通时运转。在第二阶段的停止控制下，通过使步进马达301产生静止扭矩，对转子施加制动，进而通过使电磁制动器302运转，对轴施加制动。通过这两个停止控制，尝试停止臂部2向送出方向的移动。进而，在第二阶段的臂部2的停止控制下，点亮警告灯603。由此，可向例如操作机械臂机构的使用者通知如果继续使臂部2朝送出方向移动，则线性齿轮22a会从驱动齿轮24a脱落。进而，可提醒使用者停止臂部2向送出方向的移动。

根据以上所说明的变形例的防脱落功能，可获得与具有本实施方式的3阶段的停止控制的防脱落功能相同的效果。即，与不寻求任何对策的情形相比，可减少线性齿轮22a从驱动齿轮24a脱落的风险。

虽然对本发明的几个实施方式进行了说明，但是这些实施方式只是作为例子提出的，并非用于限定本发明的范围。对于这些新的实施方式，能够以其他各种方式进行实施，且在不脱离本发明的要旨的范围内，可进行各种省略、置换、变更。这些实施方式和其变形，包含于本发明的范围和要旨的同时，也包含于权利要求书中所记载的发明及其均等范围内。

附图标记说明

1：基部

2：臂部

3：末端效应器

J1、J2、J4、J5、J6：旋转关节部

J3：直动关节部

11a：第一支撑体

11b：第二支撑体

11c：第三支撑体

20：第二连结链节排

21：第一连结链节排

22：第二连结链节

23：第一连结链节

26：结合链节

29：射出部

30：步进马达单元

301：步进马达

302：电磁制动器

303：编码器

40：驱动器单元

41：控制部

401：马达驱动器

402：制动驱动器

403：脉冲计数器

50：通知部

501：第一通知部(前段开关)

502：第二通知部(后段开关)

60：通知部

601：第一通知部(轻度警告灯)

602：第二通知部(重度警告灯)

Claims (8)

1.一种机械臂机构，其具备：

直动伸缩关节，其具有臂部及使所述臂部直动伸缩的机构；

步进马达，其产生用于使所述臂部直动伸缩的动力；

马达驱动器，其驱动所述步进马达；

编码器，其在所述步进马达的驱动轴每旋转既定角度便输出一次编码器脉冲；以及

控制部，其在与所述编码器脉冲的计数相应的所述臂部的长度达到为了防止所述臂部脱落而设定的阈值时，控制所述马达驱动器以产生静止扭矩。

2.根据权利要求1所述的机械臂机构，其进而具备变换机构，该变换机构将所述步进马达旋转的动力变换为用于使所述臂部直动伸缩的动力，

所述变换机构具有与所述步进马达一起旋转的驱动齿轮、及啮合在所述驱动齿轮且设在所述臂部的线性齿轮，

当产生所述静止扭矩时，维持所述驱动齿轮与所述线性齿轮的啮合状态。

3.根据权利要求1所述的机械臂机构，其进而具备通过检测部，该通过检测部是配置在所述驱动齿轮的后方的既定位置，检测所述臂部的后端的通过，

所述控制部基于来自所述通过检测部的输出，控制所述马达驱动器以产生静止扭矩。

4.根据权利要求1所述的机械臂机构，其进而具备：

电磁制动器，其产生用于使所述步进马达的旋转停止的制动力；

制动器驱动器，其驱动所述电磁制动器；及

通过检测部，其配置在所述驱动齿轮的后方的既定位置，检测所述臂部的后端的通过；且

所述控制部基于来自所述通过检测部的输出，控制所述制动驱动器以使所述电磁制动器运转。

5.根据权利要求1所述的机械臂机构，其进而具备：

电磁制动器，其产生用于使所述步进马达的旋转停止的制动力；

制动驱动器，其驱动所述电磁制动器；及

通过检测部，其配置在所述驱动齿轮的后方的既定位置，检测所述臂部的后端的通过；且

所述控制部基于来自所述通过检测部的输出，控制所述马达驱动器以产生静止扭矩，且控制所述制动驱动器以使所述电磁制动器运转。

6.根据权利要求3所述的机械臂机构，其进而具备：

电磁制动器，其产生用于使所述步进马达的旋转停止的制动力；

制动驱动器，其驱动所述电磁制动器；及

另一通过检测部，其配置在所述驱动齿轮的后方、且配置在所述通过检测部的前方的既定位置，检测所述臂部的后端的通过；且

所述控制部基于来自所述另一通过检测部的输出，控制所述制动驱动器以使所述电磁制动器运转。

7.根据权利要求3所述的机械臂机构，其进而具备：

电磁制动器，其产生用于使所述步进马达的旋转停止的制动力；

制动驱动器，其驱动所述电磁制动器；及

另一通过检测部，其配置在所述驱动齿轮的后方、且配置在所述通过检测部的前方的既定位置，检测所述臂部的后端的通过；且

所述控制部基于来自所述另一通过检测部的输出，控制所述马达驱动器以产生静止扭矩，且控制所述制动驱动器以使所述电磁制动器运转。

8.根据权利要求4所述的机械臂机构，其进而具备另一通过检测部，该另一通过检测部配置在所述驱动齿轮的后方、且配置在所述通过检测部的前方的既定位置，检测所述臂部的后端的通过；

所述控制部基于来自所述另一通过检测部的输出，控制所述马达驱动器以产生静止扭矩，且控制所述制动驱动器以使所述电磁制动器运转。