CN112088074B - 驱动轴制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及驱动轴制动装置，该装置包括：制动环，其与驱动轴结合并随着所述驱动轴的旋转而旋转，并且，形成具有十字型的末端部的一个以上的挂接片；支撑框架，其固定在机器人关节的内部；制动翼，其可以形成于所述支撑框架的制动轴为中心旋转，并且，形成有挂接凸起，该挂接凸起借助于与形成于所述制动环的挂接片的十字型末端部的物理性干扰而使得所述驱动轴停止旋转；位置调整部，其使得所述制动翼旋转，而移动所述挂接凸起的位置；及弹性部件，其用于为所述制动翼的旋转提供弹性力。

Description

驱动轴制动装置

技术领域

本发明涉及一种适用于机器人关节等的驱动轴的制动装置。

背景技术

最近随着机器人技术的发展，除了工业机器人之外还需要能够代替人类进行各种作业的智能型机器人，也正在积极开展有关于此的研究开发。

为了开发智能型机器人，除了机械、电子等传统技术之外还需要新材料、半导体、人工智能、传感器软件等尖端技术，并且，智能型机器人不同于以往的工业用机器人，是具备未来市场需要的功能和性能的机器人。

并且，已开发的工业用机器人及服务用机器人等在各种领域根据其用途而使用，不仅能够执行简单作业，还能够准确迅速地进行较难的作业，因此，使用率也逐渐增加。

如上述地，适用于各种工业及服务领域的机器人的关节模块具有电机、用于稳定地驱动电机的扭矩传感器、制动装置等，制动装置是在控制移动物体的加减速度或运转停止时保持机器人臂的位置而必须使用的。

以往的制动装置是利用摩擦方式的刹车片进行对物体的制动动作，其将刹车片与需要制动动作的物体机械地接触，利用此时发生的摩擦力执行对物体的制动动作。

但，上述的以往的摩擦方式的制动装置在执行制动的过程中发生打滑的滑动现象，因此，适用于需要较准确地进行停止力的调整的部分例如机器人的关节等时存在限制。

现有技术文献1.专利公开序号第10-2013-0018599号(2013.02.25公开)

发明内容

技术问题

为了解决上述的问题点，本发明的目的是提供一种适宜于机器人关节并具有提高制动性能提高的结构的驱动轴制动装置。

技术方案

根据本发明的驱动轴制动装置，作为适用于机器人关节的驱动轴的制动装置，包括：制动环，其与驱动轴结合并随着所述驱动轴的旋转而旋转，并且，形成具有十字型的末端部的一个以上的挂接片；支撑框架，其固定在机器人关节的内部；制动翼，其可以形成于所述支撑框架的制动轴为中心旋转，并且，形成有挂接凸起，该挂接凸起借助于与形成于所述制动环的挂接片的十字型末端部的物理性干扰而使得所述驱动轴停止旋转；位置调整部，其使得所述制动翼旋转，而移动所述挂接凸起的位置；及弹性部件，其为所述制动翼的旋转提供弹性力。

所述制动环包括：多个所述挂接片，其从与所述驱动轴轴结合的主体以放射状突出，并且，所述挂接凸起借助于所述制动翼的旋转而在位于所述十字型末端部的旋转半径内部的第1位置和位于所述十字型末端部的旋转半径外部的第2位置移动。

并且，所述挂接凸起向所述第1位置移动时，借助于与所述十字型末端部的物理性干扰而使得所述驱动轴停止旋转。

并且，所述位置调整部包括：电磁铁，其根据是否有输入电流或电流的方向使得所述制动翼旋转，而将所述挂接凸起向所述第1、2位置中的某一个位置移动。

有益效果

根据本发明的一实施例，在与驱动轴进行轴结合的制动环上形成具有十字型的末端部的一个以上的挂接片，并且，在以固定于机器人关节的支撑框架的制动轴为中心旋转的制动翼上形成挂接凸起，由此，通过与挂接片的十字型末端部的物理性干扰而停止驱动轴的旋转，从而，能够制造具有较小的游隙而能够进行双方向制动的制动装置。

附图说明

图1为表示具有根据本发明的一实施例的驱动轴制动装置的机器人关节的构成的剖视图。

图2及图3为表示关于根据本发明的驱动轴制动装置的构成的一实施例的附图。

图4及图5为用于说明根据本发明的一实施例的驱动轴制动装置的动作的附图。

图6为表示在根据本发明的一实施例的驱动轴制动装置上形成的制动环和制动翼的构成的附图。

图7为用于说明根据本发明的一实施例的驱动轴制动装置的游隙的附图。

附图标记说明

10：机器人关节 11：关节外壳

15：驱动轴 100：制动装置

110：制动环 115：挂接片

120：支撑框架 125：制动轴

130：制动翼 135：挂接凸起

137：接触部 140：位置调整部

145：移动部件 150：弹性部件

具体实施方式

以下的内容只是示例本发明的原理。因此，未在本说明书中明确地说明或图示，但本发明的技术领域的技术人员能够体现本发明的原理，并发明本发明的概念和范围中包含的各种装置发明。并且，在本说明书中列举的所有的附加条件的术语及实施例原则上只是为了理解本发明的概念的目的，并非限定于如上述地特别列举的实施例及状态。

并且，除了本发明的原理、观点及实施例之外，列举特定实施例的所有的详细说明包括上述事项的结构性及功能性均等物。并且，此类均等物不仅包括目前公知的均等物，还包括与将来要开发的均等物即结构无关地执行相同的功能地发明的所有元件。

从而，例如，本说明书的框图应当理解为表示具体化本发明的原理的示例性的线路的概念性的观点。与其类似地，所有流程图、状态变化图、伪代码等是实际上能够在电脑可读的媒介显示，并且，无论电脑或处理程序是否明确表示，可通过电脑或处理器执行的各种程序。

包括以处理程序或与其类似的概念表示的功能模块的附图中表示的各种元件的功能是可使用专用硬件和与适当的软件关联地具有执行软件的功能的硬件而实现。通过处理程序提供时，所述功能可通过单一专用处理程序、单一公用处理程序或多个个别处理程序提供，并且，其中一部分可共享。

上述的目的、特征及优点将通过与附图有关的如下的详细说明而更加明确，因此，本发明的技术领域的普通技术人员能够容易地实施本发明的技术思想。并且，在说明本发明时如果判断对于有关本发明的公知技术的详细说明不必要地混淆本发明的要旨时，省却其详细说明。

以下，参照附图详细说明根据本发明的优选实施例。

图1为表示具有本发明的一实施例的驱动轴制动装置的机器人关节的构成的剖视图。

参照图1，根据本发明的一实施例的制动装置100是在机器人的关节10的内部与减速器及编码器一同与电机的驱动轴15进行轴结合，而在电机停止时能够在正确的位置使得关节10停止旋转并维持该状态的装置。

例如，关节10可形成于协作机器人、工业用机器人、防人机器人、机器人操作器(manipulator)等各种机器人，但，本发明并非限定于此，除了机器人之外，还可作为与各种装置的驱动轴进行轴结合的制动装置使用。

如图1所示，机器人关节10的外壳11的内部形成有驱动轴15及与其轴结合的制动装置100。

根据本发明的一实施例，与机器人关节10的驱动轴15轴结合的制动环上形成具有十字型的末端部的一个以上的挂接片，并且，在以固定于机器人关节10的支撑框架的制动轴为中心旋转的制动翼上形成挂接凸起，从而，通过与挂接片的十字型末端部的物理性干扰使得驱动轴停止旋转，由此，能够制造具有较小的游隙且可双方向制动的制动装置。

以下，参照图2至图6，详细说明关于根据本发明的驱动轴制动装置100的构成及动作的实施例。

图2及图3表示根据本发明的驱动轴制动装置的构成的一实施例，制动装置100包括制动环110、支撑框架120、制动翼130、位置调整部140及弹性部件150而构成。

参照图2及图3，制动环110与驱动轴15结合并随着驱动轴15的旋转而旋转，并且，可形成具有十字型的末端部的一个以上的挂接片115。

例如，如图3所示，制动环100包括从与驱动轴15轴结合的主体以放射形突出的四个挂接片115，并且，各个挂接片115的末端部形成类似于十字形态的形状。

支撑框架120固定在机器人关节10的内部，例如，如图1所示，在机器人关节10的外壳11利用另外的连接部件和结合部件而结合固定。

并且，制动翼130以在支撑框架120上形成的制动轴125为中心旋转，并且，形成有通过与在制动环110上形成的挂接片115的十字型末端部的物理性干扰而使得驱动轴15停止旋转的挂接凸起135。

位置调整部140使得制动翼130旋转，并且，挂接凸起135通过制动翼130的旋转而移动，而能够调整与在制动环110上形成的挂接片115的十字型末端部的物理性干扰。

例如，如图3所示，制动翼130在制动装置100的两侧分别形成一个，各个制动翼130通过在制动装置100的两侧分别形成的位置调整部140而旋转。

并且，挂接凸起135根据借助于位置调整部140的制动翼130的旋转而在位于制动环110的挂接片115的十字型末端部旋转半径内部的第1位置与位于十字型末端部旋转半径外部的第2位置之间移动。

当挂接凸起135向第1位置移动时，借助于与在制动环110形成的挂接片115的十字型末端部的物理性干扰而将驱动轴15停止旋转，并且，当挂接凸起135向第2位置移动时，不发生与十字型末端部的物理性干扰，因此，对于驱动轴15的旋转未产生影响。

在此，位置调整部140包括电磁铁，该电磁铁根据输入电流的有无或方向使得制动翼130旋转，而能够使挂接凸起135向第1、2位置中的某一个位置移动。

此时，根据本发明的一实施例的制动装置100还可包括用于控制向电磁铁的输入电流的控制部(未图示)。

并且，弹性部件150具有向制动翼130的旋转施加弹性力的作用。

例如，如图2所示，弹性部件150是由一端固定在制动翼130侧，另一端固定在支撑框架120侧的弹簧构成。

图4及图5是为了说明本发明的一实施例的驱动轴制动装置的动作而示出，在图示的制动装置100的动作中对于与参照图1至图3说明的相同的部分的说明进行省略。

参照图4及图5，制动翼130的一侧与支撑框架120的制动轴125连接，另一侧的接触部137与通过电磁铁移动的移动部件145接触，并且，在一侧与另一侧之间形成有挂接凸起135。

图4表示在制动环110上形成的挂接片115的十字型末端部与制动翼130的挂接凸起135相互未发生物理性干扰的情况。

参照图4，形成于位置调整部140的电磁铁开启(ON)时，移动部件145向制动翼130方向移动，而推动与其接触的制动翼130的接触部137，以使制动翼130旋转。

如上述地，当制动翼130旋转时，挂接凸起135向形成于制动环110的挂接片115的十字型末端部旋转半径R外面移动，因此，制动翼130不干扰制动环110的旋转，而使得驱动轴15自由地旋转。

并且，借助于制动翼130的旋转，使得与制动翼130连接的弹性部件即扭力弹簧被卷绕而形成弹性力。

图5表示形成于制动环110的挂接片115的十字型末端部与制动翼130的挂接凸起135相互发生物理性干扰的情况。

并且，参照图5，形成于位置调整部140的电磁铁关闭(OFF)时，制动翼130可借助于与制动翼130连接的扭力弹簧的弹性力发生旋转而复归至原位置。

如上述地，当制动翼130旋转复归时，挂接凸起135向形成于制动环110的挂接片115的十字型末端部旋转半径R内侧移动，由此，制动翼130能够干扰制动环110的旋转，而使得驱动轴15停止旋转。

并且，电磁铁被嵌入在位置调整部140的内部，根据是否施加电流而使得某一个方向的磁束加倍或衰减。

例如，根据在电磁铁内部形成的永久磁铁和线圈的配置，使得向某一个方向形成的磁束加倍，或向另一个方向形成的磁束衰减，由此，如上述地使移动部件145移动，并使得制动翼130旋转。

并且，在位置调整部140形成有闭锁电磁铁时，当驱动或制动电机时只通过一次的电流供应即可维持磁束的变化，因此，无需连续地供应电流。

在上述说明中，举例说明了本发明的一实施例，即在位置调整部140形成的电磁铁开启(ON)时，解除制动环110与制动翼130之间的物理性干扰，当电磁铁关闭(OFF)时，发生制动环110与制动翼130之间的物理性干扰而停止驱动轴15的旋转，但，本发明并非限定于此，制动翼130可通过除此之外的各种方式旋转而调整与制动环110之间的物理性干扰。

如图5所示，通过形成于制动环110的挂接片115的十字型末端部与制动翼130的挂接凸起135之间的物理性干扰而使得驱动轴15停止旋转时，能够维持驱动轴15的双方向旋转均被停止的状态。

参照图6，在制动翼130上形成有十字形状的四个挂接凸起115，从而，与旋转的驱动轴15的位置及旋转方向无关地，在最大45°范围内使制动器形成闭锁。

例如，驱动轴15向顺时针方向旋转时，当制动翼130位于十字形状的挂接凸起115之间的瞬间，电磁铁被关闭，制动翼进入旋转半径内时，至右侧制动翼130被挂接凸起115挂接为止，左侧的制动翼被挂接凸起135推动旋转，以最大45°内的角度旋转，而使制动器形成闭锁。

当形成于制动翼130的挂接凸起135的凸出的部分与形成于制动环110的挂接片115十字型末端部的凹陷的部分相接被挂住时，制动环110的顺时针方向旋转和逆时针方向旋转都能够防止。

为此，如图6所示，将形成于制动翼130的挂接凸起135的大小、形状、角度等和形成于制动环110的挂接片115十字型末端部的大小、形状、角度等相互吻合地设置。

例如，形成于制动环110的挂接片115十字型末端部的凹陷的部分和制动翼接触的部分的角度是以在接触部分最外角上切线方向为基准小于90°，由此，即使驱动轴15旋转，也能够防止制动翼130在制动翼130与挂接片115相接时因驱动轴15的旋转力而向外侧推出，而受到向挂接片115侧更进入的力量，防止制动翼130从挂接片115脱离。

并且，如图7所示，为了分别与在制动环110上形成的两个挂接片115、116对应，在制动装置100的两侧形成有两个制动翼130、131，并且，分别形成于两个制动翼130、131的两个挂接凸起135、136分别移动至挂接片115、116的旋转半径内即第1位置，而能够使得制动环110轴结合的驱动轴15停止旋转。

此时，根据本发明的一实施例的制动装置100可具有与挂接凸起135、136的位置相应的双方向制动游隙。

即，安装制动翼130、131的位置设定成在制动环110的两个挂接片115、116向9点、3点方向整列的状态下，相比各个挂接凸起135、136与挂接片115、116相接的位置稍微更高地设定。

从而，制动环110具有能够向顺时针方向以既定角度α1旋转的游隙，并且，还具有能够向逆时针方向以既定角度α1旋转的游隙，从而，具有以相当于既定角度α1的两倍的角度α2向双方向的游隙。

例如，制动环110具有可分别向顺时针方向及逆时针方向旋转约0.6°的游隙，而具有约1.2°的双方向游隙，为此，在设定制动翼130、131或挂接凸起135、136的位置时，与相应的游隙角度对应地设置。

并且，如图6所示，弹性部件150即扭力弹簧的一端以通过形成于制动翼130的挂接凸起135部分的插入孔并弯曲的状态被固定。

以上图示并说明了本发明的优选实施例，但，本发明并非限定于上述的特征的实施例，本发明的技术领域的普通技术人员在不脱离权利要求书中申请的本发明的要旨的前提下可进行各种变更实施，并且，上述的变更实施不能脱离本发明的技术思想或展望而理解。

Claims (6)

1.一种驱动轴制动装置，作为适用于机器人关节的驱动轴的制动装置，其特征在于，包括：

制动环，其与驱动轴结合并随着所述驱动轴的旋转而旋转，并且，形成具有十字型的末端部的多个挂接片；

支撑框架，其固定在机器人关节的内部；

制动翼，其可以形成于所述支撑框架的制动轴为中心旋转，并且，形成有挂接凸起，该挂接凸起借助于与形成于所述制动环的挂接片的十字型末端部的物理性干扰而使得所述驱动轴停止旋转；

位置调整部，其使得所述制动翼旋转，而移动所述挂接凸起的位置；及

弹性部件，其为所述制动翼的旋转提供弹性力，

其中，所述挂接凸起借助于所述制动翼的旋转而在位于所述十字型末端部的旋转半径内部的第1位置和位于所述十字型末端部的旋转半径外部的第2位置移动，

所述挂接凸起向所述第1位置移动时，借助于与所述十字型末端部的物理性干扰而使得所述驱动轴停止旋转，

其中，在所述驱动轴制动装置的两侧形成有两个所述制动翼，而分别与形成于所述制动环的两个所述挂接片对应，

在两个所述挂接片分别向3点及9点方向整列的状态下，安装两个所述制动翼的位置设定成相比于分别形成在两个所述制动翼的两个所述挂接凸起分别与两个所述挂接片相接的位置更高，使得所述制动环具有能够向顺时针方向及逆时针方向分别以预定角度旋转的双方向的游隙。

2.根据权利要求1所述的驱动轴制动装置，其特征在于，

所述制动环包括：多个所述挂接片，其从与所述驱动轴轴结合的主体以放射状突出。

3.根据权利要求1所述的驱动轴制动装置，其特征在于，

所述位置调整部包括：电磁铁，其根据是否有输入电流或电流的方向使得所述制动翼旋转，而将所述挂接凸起向所述第1、2位置中的某一个位置移动。

4.根据权利要求3所述的驱动轴制动装置，其特征在于，

所述制动翼的一侧与所述制动轴连接，另一侧与通过所述电磁铁移动的移动部件接触，并且，在所述一侧与所述另一侧之间形成有所述挂接凸起。

5.根据权利要求3所述的驱动轴制动装置，其特征在于，

还包括：控制部，其用于控制向所述电磁铁的输入电流。

6.根据权利要求1所述的驱动轴制动装置，其特征在于，

所述弹性部件由一端固定在所述制动翼侧，另一端固定在所述支撑框架侧的弹簧构成。