JP2011115918A - Electromagnetic brake control device of robot - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electromagnetic brake control device capable of restraining heating of a non-excitation actuated electromagnetic brake possessed by a servomotor, in the servomotor for driving an arm of an articulated robot. <P>SOLUTION: Motors 21-26 for driving a driving shaft are arranged in respective joints of the articulated robot, and a CPU 30 controls braking of the driving shaft by the non-excitation actuated electromagnetic brakes 21b-26b possessed by its respective motors 21-26. The CPU 30 maintains a state of releasing the braking of the driving shaft while executing ON-OFF control for repeatedly turning on and off voltage impression on excitation coils 21c-26c of the electromagnetic brakes 21b-26b in a period for releasing the braking of the driving shaft. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ロボットのアーム等を駆動するサーボモータにおいて、そのサーボモータが有する非励磁作動型の電磁ブレーキを制御する装置に関する。   The present invention relates to a device for controlling a non-excitation operation type electromagnetic brake of a servo motor for driving a robot arm or the like.

従来、多関節型ロボットの関節においてアームを駆動するサーボモータは、その駆動軸を制動するブレーキを有している。このブレーキには、フェールセーフとなるように、非励磁作動型の電磁ブレーキが用いられている(例えば、特許文献1参照)。ロボットの停止中は、電磁ブレーキの励磁コイルへの電流が遮断され、ばねの弾性力等に基づき電磁ブレーキによる駆動軸の制動が行われる。一方、ロボットの動作中は、電磁ブレーキの励磁コイルに電流が供給され、電磁ブレーキによる駆動軸の制動が解除される。   Conventionally, a servo motor that drives an arm at the joint of an articulated robot has a brake that brakes the drive shaft. As this brake, a non-excitation operation type electromagnetic brake is used so as to be fail-safe (see, for example, Patent Document 1). While the robot is stopped, the current to the exciting coil of the electromagnetic brake is interrupted, and the drive shaft is braked by the electromagnetic brake based on the elastic force of the spring. On the other hand, during operation of the robot, current is supplied to the exciting coil of the electromagnetic brake, and braking of the drive shaft by the electromagnetic brake is released.

特開2008−307618号公報JP 2008-307618 A

ところで、一般に上記サーボモータには、駆動軸の回転位置を検出するエンコーダが設けられている。このエンコーダは、所定パターンに形成された回転子の回転を光学的あるいは磁気的に検出して、そのパルス信号をIC等により処理している。   Incidentally, in general, the servomotor is provided with an encoder for detecting the rotational position of the drive shaft. This encoder optically or magnetically detects the rotation of a rotor formed in a predetermined pattern, and processes the pulse signal by an IC or the like.

ここで、ロボットの電磁ブレーキは、一般に一日の初めにおいてロボットの動作が開始される前に駆動軸の制動を解除した状態とされ、その日の終わりにおいてロボットの動作が終了されるまで駆動軸の制動を解除した状態で維持される。このため、電磁ブレーキの励磁コイルを含む回路では、通電による発熱が一日中継続されることとなる。サーボモータ及び電磁ブレーキの発熱によりエンコーダの温度が上昇すると、パルス信号を処理するIC等の動作が不安定となり、エンコーダによる回転位置の検出精度が低下するおそれがある。この対策として、エンコーダの温度がその許容温度を超えたとき又は超えると予測されるときに、サーボモータの駆動を制限してその駆動回路からの発熱を抑制するようにしている。   Here, the electromagnetic brake of the robot is generally in a state in which braking of the drive shaft is released before the robot operation is started at the beginning of the day, and until the robot operation is terminated at the end of the day. It is maintained with the brake released. For this reason, in the circuit including the exciting coil of the electromagnetic brake, heat generation due to energization is continued throughout the day. If the temperature of the encoder rises due to heat generated by the servo motor and electromagnetic brake, the operation of the IC or the like that processes the pulse signal becomes unstable, and the accuracy of detecting the rotational position by the encoder may be reduced. As a countermeasure, when the temperature of the encoder exceeds or is predicted to exceed the allowable temperature, the drive of the servo motor is limited to suppress the heat generation from the drive circuit.

しかしながら、サーボモータの駆動を制限した場合には、ロボットの動作時間が制限されることとなるため、電磁ブレーキの発熱対策としては未だ改善の余地を残すものとなっている。   However, when the drive of the servo motor is restricted, the operation time of the robot is restricted, so that there is still room for improvement as a countermeasure against heat generation of the electromagnetic brake.

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、多関節型ロボットのアーム等を駆動するサーボモータにおいて、そのサーボモータが有する非励磁作動型の電磁ブレーキの発熱を抑制することのできる電磁ブレーキ制御装置を提供することを主たる目的とするものである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and in a servo motor that drives an arm or the like of an articulated robot, an electromagnetic wave that can suppress the heat generation of a non-excitation operation type electromagnetic brake that the servo motor has. The main purpose is to provide a brake control device.

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。   The present invention employs the following means in order to solve the above problems.

第1の発明は、多関節型ロボットの各関節に駆動軸を駆動するサーボモータが設けられ、その各サーボモータが有する非励磁作動型の電磁ブレーキによる前記駆動軸の制動を制御する装置であって、前記駆動軸の制動を解除する期間において、前記電磁ブレーキの励磁コイルへの電力供給を繰返しON及びOFFするON−OFF制御を実行しつつ、前記駆動軸の制動が解除された状態を維持する制動解除維持手段を備えることを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, there is provided an apparatus for controlling a braking of the driving shaft by a non-excitation operation type electromagnetic brake provided in each servo motor, wherein a servo motor for driving the driving shaft is provided at each joint of the articulated robot. Thus, during the period of releasing the braking of the drive shaft, the ON / OFF control for repeatedly turning ON and OFF the power supply to the excitation coil of the electromagnetic brake is executed and the state where the braking of the drive shaft is released is maintained. And a brake release maintaining means.

上記構成によれば、多関節型ロボットの動作中には、各関節において駆動軸を駆動するサーボモータが有する非励磁作動型の電磁ブレーキに電力が供給される。そして、電磁ブレーキによる駆動軸の制動が解除された状態において、サーボモータが駆動されてロボットの各関節における駆動軸の駆動が行われる。   According to the above configuration, during the operation of the articulated robot, electric power is supplied to the non-excitation operation type electromagnetic brake of the servo motor that drives the drive shaft at each joint. Then, in a state where braking of the drive shaft by the electromagnetic brake is released, the servo motor is driven to drive the drive shaft at each joint of the robot.

ここで、電磁ブレーキによる駆動軸の制動が解除された状態を維持するためには、必ずしも励磁コイルへ電力を供給し続ける必要はないことが本願発明者らによって発見された。すなわち、励磁コイルへの電力供給を停止した後も、駆動軸の制動が解除された状態が一定期間維持されることが本願発明者らによって確認された。   Here, it has been discovered by the present inventors that it is not always necessary to continue supplying power to the exciting coil in order to maintain the state where the braking of the drive shaft by the electromagnetic brake is released. That is, it has been confirmed by the inventors of the present application that the state where the drive shaft is released from the braking state is maintained for a certain period even after the power supply to the exciting coil is stopped.

この点、上記構成によれば、駆動軸の制動を解除する期間において、電磁ブレーキの励磁コイルへの電力供給を繰り返しON及びOFFするON−OFF制御が実行されつつ、駆動軸の制動が解除された状態が維持される。このため、電磁ブレーキの励磁コイルへ供給される電力を抑制することができ、励磁コイルを含む回路の通電による発熱を抑制することができる。その結果、サーボモータの温度上昇を抑制することができるため、サーボモータの駆動が制限される状況を減らして、ロボットの動作時間を長くすることができる。   In this regard, according to the above configuration, during the period in which braking of the drive shaft is released, ON-OFF control for repeatedly turning ON and OFF the power supply to the excitation coil of the electromagnetic brake is executed, and braking of the drive shaft is released. Maintained. For this reason, the electric power supplied to the exciting coil of an electromagnetic brake can be suppressed, and the heat_generation | fever by electricity supply of the circuit containing an exciting coil can be suppressed. As a result, since the temperature rise of the servo motor can be suppressed, the situation where the drive of the servo motor is restricted can be reduced and the operation time of the robot can be lengthened.

なお、前記制動解除維持手段は、多関節型ロボットに設けられた複数の電磁ブレーキのうち、一部のみに対して電力供給のON−OFF制御を行ってもよいし、全てに対して電力供給のON−OFF制御を行ってもよい。すなわち、一般に多関節型ロボットの駆動軸を駆動するサーボモータではその駆動負荷がそれぞれ異なり、それに対応してサーボモータが有する電磁ブレーキの制動負荷もそれぞれ異なっている。このため、複数のサーボモータ及び電磁ブレーキには定格電力の異なるものが含まれており、この定格電力の差異に応じて通電による発熱量も異なる。したがって、発熱を抑制する必要性の高い(定格電力の大きい)電磁ブレーキに対して制動解除維持手段による電力供給のON−OFF制御を実行し、発熱を抑制する必要性の低い(定格電力の小さい)電磁ブレーキに対して、従来と同様の制御(電力供給のON状態を維持する制御)を実行するようにしてもよい。こうした構成によれば、発熱を抑制する必要性の低い電磁ブレーキでは、励磁コイルへの電力供給を行う回路として従来と同様のものを用いることができる。   The brake release maintaining means may perform ON / OFF control of power supply to only a part of the plurality of electromagnetic brakes provided in the articulated robot, or supply power to all of them. ON-OFF control may be performed. That is, in general, servo motors that drive the drive shafts of articulated robots have different driving loads, and correspondingly, the braking loads of the electromagnetic brakes of the servo motors also differ. For this reason, a plurality of servo motors and electromagnetic brakes include ones with different rated power, and the amount of heat generated by energization varies depending on the difference in the rated power. Therefore, on / off control of the power supply by the brake release maintaining means is executed for the electromagnetic brake having a high necessity for suppressing heat generation (high rated power), and the necessity for suppressing the heat generation is low (low rated power is small). ) For the electromagnetic brake, the same control as the conventional one (control for maintaining the ON state of the power supply) may be executed. According to such a configuration, an electromagnetic brake that is less necessary to suppress heat generation can use the same circuit as the conventional circuit that supplies power to the exciting coil.

上記のように、一般に多関節型ロボットの複数の電磁ブレーキでは、制動負荷がそれぞれ異なるため、定格電力の異なるものが含まれている。その場合、前記制動解除維持手段による電力供給のON−OFF制御において、駆動軸の制動が解除された状態を維持するために必要な電力供給のON期間が電磁ブレーキによって異なったものとなる。   As described above, in general, a plurality of electromagnetic brakes of an articulated robot include those having different rated powers because the braking loads are different. In this case, in the ON / OFF control of the power supply by the brake release maintaining means, the ON period of the power supply necessary for maintaining the state where the drive shaft is released is different depending on the electromagnetic brake.

この点、第2の発明では、第1の発明において、前記電磁ブレーキとして定格電力の異なる複数の電磁ブレーキを含み、前記制動解除維持手段は、前記ON−OFF制御においてON期間とOFF期間とを周期的に繰返すものであり、前記ON期間とOFF期間との比率が前記電磁ブレーキ毎に予め定められているといった構成を採用している。したがって、各電磁ブレーキにおいて駆動軸の制動が解除された状態を維持する際に、ON−OFF制御におけるON期間とOFF期間との比率を、各電磁ブレーキの特性(定格電力)や使用状況(制動負荷)に応じて適切に設定することができる。   In this regard, according to the second invention, in the first invention, the electromagnetic brake includes a plurality of electromagnetic brakes having different rated powers, and the brake release maintaining means includes an ON period and an OFF period in the ON-OFF control. It repeats periodically and employs a configuration in which the ratio between the ON period and the OFF period is predetermined for each electromagnetic brake. Therefore, when maintaining the state where the braking of the drive shaft is released in each electromagnetic brake, the ratio between the ON period and the OFF period in the ON-OFF control is determined by the characteristics (rated power) of each electromagnetic brake and the usage status (braking). It can be set appropriately according to the load.

なお、複数の電磁ブレーキにおいて、ON−OFF制御の周期は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。ON−OFF制御の周期が同一である場合には、制御周期を一定として、そのうちのON期間の割合(DUTY)を電磁ブレーキ毎に設定すればよい。また、ON−OFF制御の周期が異なる場合には、各電磁ブレーキの特性や使用状況に応じてON期間とOFF期間との長さを設定すればよい。   In the plurality of electromagnetic brakes, the cycle of the ON-OFF control may be the same or different. When the cycle of ON-OFF control is the same, the control cycle is fixed, and the ratio of the ON period (DUTY) may be set for each electromagnetic brake. Further, when the cycle of the ON-OFF control is different, the lengths of the ON period and the OFF period may be set according to the characteristics and usage conditions of each electromagnetic brake.

一般に多関節ロボットでは、温度上昇を抑制するためにサーボモータの駆動を制限する場合には、温度上昇の大きいサーボモータだけではなく、全ての関節に設けられたサーボモータの駆動が制限され、ロボット全体の動作が停止される。また通常、ロボットのアーム等はカバーで覆われており、サーボモータや電磁ブレーキで温度上昇した空気の対流によって、カバー内部の全体の温度が上昇する。したがって、サーボモータの駆動が制限される状況を減らすためには、複数の電磁ブレーキ全体の発熱を抑制することが重要となる。   In general, in articulated robots, when the servo motor drive is restricted to suppress the temperature rise, not only the servo motor with a large temperature rise, but the drive of the servo motors provided at all joints is restricted. The whole operation is stopped. Usually, a robot arm or the like is covered with a cover, and the entire temperature inside the cover rises due to convection of air whose temperature has risen by a servo motor or an electromagnetic brake. Therefore, in order to reduce the situation where the drive of the servo motor is restricted, it is important to suppress the heat generation of the plurality of electromagnetic brakes as a whole.

この点、第3の発明では、第2の発明において、前記ON期間とOFF期間との比率は、各駆動軸の制動が解除された状態を維持することが可能な範囲でOFF期間の比率が最大である所定比率に予め定められている。すなわち、各励磁コイルへの電力供給のON−OFF制御において、可能な限りOFF期間が長くなるように設定されている。したがって、各電磁ブレーキにおいて励磁コイルを含む回路の発熱を最小限に抑えつつ、駆動軸の制動が解除された状態を維持することができる。その結果、サーボモータの駆動が制限される状況を更に減らして、ロボットの動作時間を更に長くすることができる。   In this regard, in the third invention, in the second invention, the ratio between the ON period and the OFF period is the ratio of the OFF period within a range in which the braking state of each drive shaft can be maintained. The predetermined ratio that is the maximum is predetermined. That is, in the ON / OFF control of power supply to each excitation coil, the OFF period is set as long as possible. Therefore, it is possible to maintain the state where the braking of the drive shaft is released while minimizing the heat generation of the circuit including the exciting coil in each electromagnetic brake. As a result, the situation where the drive of the servo motor is restricted can be further reduced, and the robot operation time can be further extended.

第4の発明では、第1乃至第3のいずれかの発明において、共通の電源から各電磁ブレーキに電力が供給されており、前記制動解除維持手段は、前記ON−OFF制御においてON期間とOFF期間とを周期的に繰返すものであり、第1電磁ブレーキの励磁コイルと第2電磁ブレーキの励磁コイルとで、電力供給のON期間が互いに重複しないようにずらすことを特徴とする。   According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, electric power is supplied from a common power source to each electromagnetic brake, and the brake release maintaining means is turned on and off in the ON-OFF control. The period is periodically repeated, and the ON period of the power supply is shifted between the exciting coil of the first electromagnetic brake and the exciting coil of the second electromagnetic brake so as not to overlap each other.

上記構成によれば、前記ON−OFF制御においてON期間とOFF期間とが周期的に繰返される。そして、第1電磁ブレーキの励磁コイルと第2電磁ブレーキの励磁コイルとで、電力供給のON期間が互いに重複しないようにずらされる。したがって、共通の電源から各電磁ブレーキに電力が供給される構成において、電源に要求される最大電力を抑制することができるため、電源容量を小さくすることができる。   According to the above configuration, the ON period and the OFF period are periodically repeated in the ON-OFF control. And the ON period of electric power supply is shifted so that it may not mutually overlap with the exciting coil of a 1st electromagnetic brake, and the exciting coil of a 2nd electromagnetic brake. Therefore, in a configuration in which power is supplied to each electromagnetic brake from a common power supply, the maximum power required for the power supply can be suppressed, and the power supply capacity can be reduced.

なお、少なくとも第1電磁ブレーキと第2電磁ブレーキとにおいて電力供給のON期間が互いに重複しなければよく、第1電磁ブレーキ又は第2電磁ブレーキと電力供給のON期間が重複する他の電磁ブレーキを含んでいてもよい。また、第1電磁ブレーキ及び第2電磁ブレーキは、単数であっても複数であってもよい。   It should be noted that at least the first electromagnetic brake and the second electromagnetic brake do not have to overlap the ON period of power supply with each other. May be included. Further, the first electromagnetic brake and the second electromagnetic brake may be singular or plural.

多間接型ロボットでは、電磁ブレーキを有するサーボモータの数が多くなるため、全ての電磁ブレーキにおいて励磁コイルへの電力供給のON期間が互いに重複しないようにすることは難しい。ここで、複数の励磁コイルへの電力供給のON期間が重複する場合、電源容量を小さくするためには電力の合計の最大値を抑制することが望ましい。   In a multi-indirect type robot, the number of servo motors having electromagnetic brakes increases, so it is difficult to prevent the ON periods of power supply to the excitation coils from overlapping each other in all electromagnetic brakes. Here, when the ON periods of power supply to a plurality of exciting coils overlap, it is desirable to suppress the maximum value of the total power in order to reduce the power supply capacity.

この点、第5の発明では、第4の発明において、前記第1電磁ブレーキの定格電力は前記第2電磁ブレーキの定格電力よりも大きく、前記第1電磁ブレーキの数は前記第2電磁ブレーキの数よりも少ないといった構成を採用している。このため、第1電磁ブレーキよりも定格電力の小さい第2電磁ブレーキにおいて、励磁コイルへの電力供給のON期間がより多く重複することとなる。なお、第1電磁ブレーキの励磁コイルと第2電磁ブレーキの励磁コイルとでは、電力供給のON期間が互いに重複しないようにずらされている。したがって、複数の励磁コイルへの電力供給のON期間が重複する場合に、電力の合計の最大値を抑制することができる。   In this regard, in the fifth invention, in the fourth invention, the rated power of the first electromagnetic brake is larger than the rated power of the second electromagnetic brake, and the number of the first electromagnetic brakes is the same as that of the second electromagnetic brake. The configuration is less than the number. For this reason, in the 2nd electromagnetic brake whose rated power is smaller than the 1st electromagnetic brake, the ON period of the electric power supply to the exciting coil more overlaps. Note that the ON periods of the power supply are shifted so as not to overlap each other between the exciting coil of the first electromagnetic brake and the exciting coil of the second electromagnetic brake. Therefore, when the ON periods of power supply to a plurality of exciting coils overlap, the maximum value of the total power can be suppressed.

具体的には、第6の発明のように、第4又は第5の発明において、前記制動解除維持手段は、前記第1電磁ブレーキの励磁コイルと前記第2電磁ブレーキの励磁コイルとで、前記ON−OFF制御を同一の周期で行うといった構成を採用することができる。こうした構成によれば、第1電磁ブレーキ及び第2電磁ブレーキでそれぞれ1つのON期間を各周期において繰返すことによって、ON期間が互いに重複しないようにずらすことができる。したがって、ON期間が互いに重複しないようにずらすための複雑な制御が不要となる。   Specifically, as in the sixth invention, in the fourth or fifth invention, the brake release maintaining means includes the excitation coil of the first electromagnetic brake and the excitation coil of the second electromagnetic brake, A configuration in which the ON-OFF control is performed at the same cycle can be employed. According to such a configuration, the ON periods can be shifted so as not to overlap each other by repeating one ON period in each cycle in the first electromagnetic brake and the second electromagnetic brake. Therefore, complicated control for shifting the ON periods so as not to overlap each other is not necessary.

また、第7の発明のように、第4乃至第6のいずれかの発明において、前記制動解除維持手段は、定格電力の最も大きい2つの電磁ブレーキを、それぞれ異なるグループの前記第1電磁ブレーキとし、各グループにおいて、第1電磁ブレーキの励磁コイルと第2電磁ブレーキの励磁コイルとで、電力供給のON期間が互いに重複しないようにずらすといった構成を採用することができる。こうした構成によれば、電磁ブレーキを有するサーボモータの数が多い場合であっても、電源に要求される最大電力をグループ単位で抑制することができる。   Further, as in the seventh invention, in any of the fourth to sixth inventions, the brake release maintaining means sets the two electromagnetic brakes having the largest rated power as the first electromagnetic brakes in different groups. In each group, it is possible to adopt a configuration in which the ON periods of power supply are shifted so as not to overlap each other between the exciting coil of the first electromagnetic brake and the exciting coil of the second electromagnetic brake. According to such a configuration, even when the number of servo motors having electromagnetic brakes is large, the maximum power required for the power source can be suppressed in units of groups.

第8の発明では、第1乃至第3のいずれかの発明において、共通の電源から各電磁ブレーキに電力が供給されており、前記電磁ブレーキとして、定格電力の最も大きい第1電磁ブレーキと、定格電力の2番目に大きい第2電磁ブレーキと、その他の第3電磁ブレーキとを含み、前記制動解除維持手段は、前記ON−OFF制御においてON期間とOFF期間とを周期的に繰返すものであり、前記第1電磁ブレーキの励磁コイルと、前記第2電磁ブレーキ及び前記第3電磁ブレーキの励磁コイルとで、電力供給のON期間が互いに重複しないようにずらすことを特徴とする。   According to an eighth invention, in any one of the first to third inventions, electric power is supplied to each electromagnetic brake from a common power source. Including a second electromagnetic brake having the second largest electric power and another third electromagnetic brake, wherein the brake release maintaining means periodically repeats an ON period and an OFF period in the ON-OFF control, The ON periods of power supply are shifted so as not to overlap each other between the excitation coil of the first electromagnetic brake and the excitation coils of the second electromagnetic brake and the third electromagnetic brake.

上記構成によれば、前記ON−OFF制御においてON期間とOFF期間とが周期的に繰返される。そして、定格電力の最も大きい第1電磁ブレーキの励磁コイルと、定格電力の2番目に大きい第2電磁ブレーキの励磁コイルとで、電力供給のON期間が互いに重複しないようにずらされる。したがって、電力の合計が最も大きくなる2つの電磁ブレーキの組み合わせにおいて、電力供給のON期間が互いに重複しないようにずらすことができる。さらに、第1電磁ブレーキの励磁コイルと第3電磁ブレーキの励磁コイルとで、電力供給のON期間が互いに重複しないようにずらされる。このため、第2電磁ブレーキの励磁コイルと第3電磁ブレーキの励磁コイルとで、電力供給のON期間が互いに重複したとしても、第1電磁ブレーキの励磁コイルと第3電磁ブレーキの励磁コイルとで、電力供給のON期間が互いに重複する場合よりも、電力の合計の最大値を抑制することができる。   According to the above configuration, the ON period and the OFF period are periodically repeated in the ON-OFF control. And the ON period of electric power supply is shifted so that it may not mutually overlap with the exciting coil of the 1st electromagnetic brake with the largest rated power, and the exciting coil of the 2nd electromagnetic brake with the 2nd largest rated power. Therefore, in the combination of the two electromagnetic brakes having the largest total electric power, the power supply ON periods can be shifted so as not to overlap each other. Furthermore, the ON periods of the power supply are shifted so as not to overlap each other between the exciting coil of the first electromagnetic brake and the exciting coil of the third electromagnetic brake. For this reason, even if the ON periods of power supply overlap between the excitation coil of the second electromagnetic brake and the excitation coil of the third electromagnetic brake, the excitation coil of the first electromagnetic brake and the excitation coil of the third electromagnetic brake The maximum value of the total power can be suppressed as compared with the case where the ON periods of the power supply overlap each other.

ロボットの電磁ブレーキ制御装置の概要を示すブロック図。The block diagram which shows the outline | summary of the electromagnetic brake control apparatus of a robot. ロボットの概要を示す正面図。The front view which shows the outline | summary of a robot. 電磁ブレーキの励磁コイルへの印加電圧と電流とを示すタイムチャート。The time chart which shows the applied voltage and electric current to the exciting coil of an electromagnetic brake. 第1実施形態の電磁ブレーキの制御態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the control aspect of the electromagnetic brake of 1st Embodiment. 同実施形態の電磁ブレーキの制御態様の変形例を示すタイムチャート。The time chart which shows the modification of the control aspect of the electromagnetic brake of the embodiment. 第2実施形態の電磁ブレーキの制御態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the control aspect of the electromagnetic brake of 2nd Embodiment. 第3実施形態の電磁ブレーキの制御態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the control aspect of the electromagnetic brake of 3rd Embodiment.

(第1実施形態)
以下、垂直多関節型ロボットに具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態のロボットは、例えば産業用ロボットとして機械組立工場などの組立システムにて用いられる。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment embodied in a vertical articulated robot will be described with reference to the drawings. The robot of this embodiment is used in an assembly system such as a machine assembly factory as an industrial robot, for example.

はじめに、ロボット10の概要を図2に基づいて説明する。同図に示すように、ロボット10は、回動中心軸線として第1軸J1、第2軸J2、第3軸J3、第4軸J4、第5軸J5、第6軸J6を有する6軸ロボットであり、これら各軸における各部の動作角度がそれぞれサーボモータ等からなる駆動源の駆動により調整されるものとなっている。サーボモータはいずれも正逆両方向の回転が可能であり、モータ駆動により原点位置を基準として各部が動作する。本実施形態では、第1軸J1が鉛直方向に延びるようにしてロボット10が床等のロボット設置箇所に設置されるものとしており、図1の上下方向が鉛直方向を示すとして以下説明する。   First, the outline of the robot 10 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the robot 10 is a six-axis robot having a first axis J1, a second axis J2, a third axis J3, a fourth axis J4, a fifth axis J5, and a sixth axis J6 as rotation center axes. Thus, the operating angle of each part on each axis is adjusted by driving a driving source such as a servo motor. Each servo motor can rotate in both forward and reverse directions, and each part operates with the origin position as a reference by driving the motor. In the present embodiment, the robot 10 is installed at a robot installation location such as a floor so that the first axis J1 extends in the vertical direction, and the following description will be made assuming that the vertical direction in FIG. 1 indicates the vertical direction.

ロボット10において、基台11は、床等に固定される固定部12と、その固定部12の上方に設けられる回動部13とを有しており、回動部13が第1軸J1を回動中心として水平方向に回動可能になっている。回動部13の上端部分には下アーム15が回動可能に連結されている。下アーム15は基本姿勢として鉛直方向に延びる向きに設けられ、その上端部には上アーム16が回動可能に連結されている。上アーム16は基本姿勢として水平方向に延びる向きに設けられている。   In the robot 10, the base 11 has a fixed portion 12 fixed to the floor or the like, and a rotating portion 13 provided above the fixed portion 12, and the rotating portion 13 has the first axis J1. It can be turned horizontally as a turning center. A lower arm 15 is rotatably connected to an upper end portion of the rotating portion 13. The lower arm 15 is provided in a direction extending in the vertical direction as a basic posture, and an upper arm 16 is rotatably connected to an upper end portion thereof. The upper arm 16 is provided in a direction extending in the horizontal direction as a basic posture.

下アーム15は、水平方向に延びる第2軸J2を回動中心として回動部13に対して回動可能になっており、所定の動作範囲内において時計回り方向又は反時計回り方向に回動動作する。また、上アーム16は、水平方向に延びる第3軸J3を回動中心として下アーム15に対して回動可能になっており、所定の動作範囲内において時計回り方向又は反時計回り方向に回動動作する。   The lower arm 15 is rotatable with respect to the rotation unit 13 about the second axis J2 extending in the horizontal direction, and rotates in the clockwise direction or the counterclockwise direction within a predetermined operation range. Operate. The upper arm 16 is rotatable with respect to the lower arm 15 about a third axis J3 extending in the horizontal direction as a rotation center, and rotates in a clockwise direction or a counterclockwise direction within a predetermined operation range. It works.

上アーム16は、基端側と先端側とで2つのアーム部に分割されて構成されており、基端側は第1上アーム16A、先端側は第2上アーム16Bとなっている。第1上アーム16Aは上述したとおり下アーム15に回動可能に連結されている。これに対し、第2上アーム16Bは、本上アーム16の長手方向に延びる第4軸J4を回動中心として第1上アーム16Aに対してねじり方向に回動可能になっている。   The upper arm 16 is divided into two arm portions on the base end side and the tip end side, and the base end side is a first upper arm 16A and the tip end side is a second upper arm 16B. The first upper arm 16A is rotatably connected to the lower arm 15 as described above. On the other hand, the second upper arm 16B is rotatable in the torsional direction with respect to the first upper arm 16A with the fourth axis J4 extending in the longitudinal direction of the main upper arm 16 as a rotation center.

上アーム16(詳しくは第2上アーム16B)の先端部には手首部17が設けられ、その手首部17には、ワークやツール等を取り付けるためのハンド部18が設けられている。手首部17は、水平方向に延びる第5軸J5を回動中心として第2上アーム16Bに対して回動可能になっている。また、ハンド部18は、その中心線である第6軸J6を回動中心としてねじり方向に回動可能になっている。   A wrist portion 17 is provided at the tip of the upper arm 16 (specifically, the second upper arm 16B), and a hand portion 18 for attaching a work, a tool, or the like is provided on the wrist portion 17. The wrist portion 17 is rotatable with respect to the second upper arm 16B with a fifth axis J5 extending in the horizontal direction as a rotation center. The hand portion 18 is rotatable in the torsional direction with the sixth axis J6 being the center line as a rotation center.

ロボット10において各軸J1〜J6の関節部分には、それぞれ前段部材側にモータ(サーボモータ)21〜26が設けられている。そして、各関節部分において、前段部材に設けられたモータの駆動により、後段部材がそれぞれ回動動作する。なお、モータ21〜26の出力軸(駆動軸)の中心軸線がそれぞれ第1軸J1〜第6軸J6となっている。   In the robot 10, motors (servo motors) 21 to 26 are provided at the joints of the axes J1 to J6 on the front member side, respectively. And in each joint part, a back | latter stage member rotates by the drive of the motor provided in the front | former stage member, respectively. The central axes of the output shafts (drive shafts) of the motors 21 to 26 are the first axis J1 to the sixth axis J6, respectively.

各モータは、その出力軸を制動する非励磁作動型の電磁ブレーキ21b〜26b(電磁ブレーキ21bのみ表示)と、出力軸の回転位置に応じたパルス信号を出力するエンコーダ21e〜26e(エンコーダ21eのみ表示)とを有している。各電磁ブレーキ21b〜26bは、ばねの弾性力に基づき駆動軸(モータの出力軸)の制動を行い、励磁コイルへの電力供給に基づき駆動軸の制動を解除する。各エンコーダ21e〜26eは、所定パターンに形成された回転子の回転を磁気的又は光学的に検出する検出素子と、その検出素子の信号を処理するICとを有している。電磁ブレーキ21b〜26b及びエンコーダ21e〜26eは、それぞれモータ21〜26に組み込まれており、モータ21〜26と一体化されている。すなわち、各モータ21〜26は、その回転駆動部とブレーキとエンコーダとを含むユニットとして構成されている。   Each motor has non-excitation operation type electromagnetic brakes 21b to 26b (only the electromagnetic brake 21b is displayed) that brakes the output shaft, and encoders 21e to 26e (only the encoder 21e) that output a pulse signal corresponding to the rotation position of the output shaft. Display). Each of the electromagnetic brakes 21b to 26b brakes the drive shaft (motor output shaft) based on the elastic force of the spring, and releases the brake of the drive shaft based on power supply to the excitation coil. Each encoder 21e to 26e has a detection element that magnetically or optically detects the rotation of the rotor formed in a predetermined pattern, and an IC that processes a signal of the detection element. The electromagnetic brakes 21b to 26b and the encoders 21e to 26e are incorporated in the motors 21 to 26, respectively, and are integrated with the motors 21 to 26. That is, each of the motors 21 to 26 is configured as a unit including a rotation drive unit, a brake, and an encoder.

ここで、ロボット10の各関節部分において、各モータ21〜26が駆動軸を駆動する負荷はそれぞれ異なっている。すなわち、各モータ21〜26が回動動作させる部分の質量が大きいほど駆動負荷が大きくなり、また重力の作用に抗して各部を回動動作させる関節部分では駆動負荷が大きくなる。このため、各関節部分において駆動負荷に応じた定格電力のモータが採用されており、駆動負荷の大きい関節部分ほど定格電力の大きいモータが採用されている。具体的には、モータ21,22の定格電力は、モータ23〜26の定格電力よりも大きくなっている。そして、モータ21とモータ22の定格電力は互いに等しく、またモータ23〜26の定格電力は互いに等しくなっている。   Here, in each joint portion of the robot 10, the loads at which the motors 21 to 26 drive the drive shaft are different. That is, the larger the mass of the portion that the motors 21 to 26 rotate, the greater the driving load, and the driving load increases at the joint portion that rotates each portion against the action of gravity. For this reason, a motor having a rated power corresponding to the driving load is employed in each joint portion, and a motor having a larger rated power is employed in a joint portion having a larger driving load. Specifically, the rated power of the motors 21 and 22 is larger than the rated power of the motors 23 to 26. The rated powers of the motor 21 and the motor 22 are equal to each other, and the rated powers of the motors 23 to 26 are equal to each other.

こうした駆動負荷の大きいモータほど、駆動軸を制動する制動負荷が大きいため、制動力の大きい電磁ブレーキ、すなわち定格電力の大きい電磁ブレーキが採用されている。具体的には、モータ21,22がそれぞれ有する電磁ブレーキ21b,22bの定格電力P1は、モータ23〜26がそれぞれ有する電磁ブレーキ23b〜26bの定格電力P2よりも大きくなっている(P1=2×P2)。例えば、定格電力P1は6Wであり、定格電力P2は3Wである。   Since a motor with a larger driving load has a larger braking load for braking the drive shaft, an electromagnetic brake having a large braking force, that is, an electromagnetic brake having a large rated power is employed. Specifically, the rated power P1 of the electromagnetic brakes 21b and 22b that the motors 21 and 22 respectively have is larger than the rated power P2 of the electromagnetic brakes 23b to 26b that the motors 23 to 26 have (P1 = 2 ×). P2). For example, the rated power P1 is 6W and the rated power P2 is 3W.

ロボット10の各部(モータ21〜26等)はそれぞれカバーで覆われており、塵や油等の異物が外部から侵入することが抑制されている。これらカバーの内部は互いに連通しており、この連通部に電気配線等が通されている。このため、各カバー間を空気が流出入可能となっている。   Each part (motors 21 to 26 and the like) of the robot 10 is covered with a cover, and foreign substances such as dust and oil are prevented from entering from the outside. The insides of these covers are in communication with each other, and electrical wiring or the like is passed through this communication portion. For this reason, air can flow in and out between the covers.

次に、図1を参照して、このようなロボット10の複数の電磁ブレーキ21b〜26bを制御する装置について説明する。同図は、ロボット10の動作を統括して制御する装置のうち、電磁ブレーキを制御する装置を示したものである。なお、同図では、一部の電磁ブレーキ及びその電気回路等を省略して示している。   Next, an apparatus for controlling the plurality of electromagnetic brakes 21b to 26b of the robot 10 will be described with reference to FIG. The figure shows a device for controlling an electromagnetic brake among devices for controlling the operation of the robot 10 in an integrated manner. In the figure, some electromagnetic brakes and their electric circuits are omitted.

電磁ブレーキ21b〜26bは、それぞれ励磁コイル21c〜26cを有している。各励磁コイル21c〜26cの一端は、それぞれ半導体リレー51〜56を介してブレーキ用電源50に接続され、その他端はそれぞれグランドに接続されている。ブレーキ用電源50は、24Vの直流電圧Vbrkを発生するものである。   The electromagnetic brakes 21b to 26b have excitation coils 21c to 26c, respectively. One end of each exciting coil 21c to 26c is connected to the brake power source 50 via the semiconductor relays 51 to 56, respectively, and the other end is connected to the ground. The brake power supply 50 generates a DC voltage Vbrk of 24V.

また、各電磁ブレーキ21b〜26bは、ばねの弾性力に基づきモータ21〜26の各出力軸を制動する機械部分を有している。各機械部分は、モータの出力軸を制動する摩擦力を互いの当接により発生するパッド及びライニング(摩擦部材)と、このパッドをライニングに当接させる方向に付勢するばねとを有している。パッド及びライニングは、各モータ21〜26のケース及び出力軸にそれぞれ取付けられている。ばねの付勢力によりパッドがライニングに押圧され、パッドとライニングとの間で摩擦力が発生する。この摩擦力によって、各モータ21〜26の駆動軸が制動される。   Moreover, each electromagnetic brake 21b-26b has a mechanical part which brakes each output shaft of the motors 21-26 based on the elastic force of a spring. Each machine part has a pad and a lining (friction member) that generate frictional force that brakes the output shaft of the motor by mutual contact, and a spring that biases the pad in a direction to contact the lining. Yes. Pads and linings are attached to the cases and output shafts of the motors 21 to 26, respectively. The pad is pressed against the lining by the biasing force of the spring, and a frictional force is generated between the pad and the lining. Due to this frictional force, the drive shafts of the motors 21 to 26 are braked.

これに対して、各励磁コイル21c〜26cへの直流電圧Vbrkの印加(電力の供給)に基づいて、上記ばねによる付勢力と反対方向の力、すなわち上記ライニングからパッドを離間させる方向の力が発生する。そして、ばねによる付勢力よりも、励磁コイルへの通電に基づく力が大きい場合に、各駆動軸の制動が解除される。   On the other hand, based on the application of DC voltage Vbrk to each excitation coil 21c to 26c (power supply), a force in the direction opposite to the biasing force by the spring, that is, a force in the direction of separating the pad from the lining is generated. appear. And when the force based on the energization to the exciting coil is larger than the urging force by the spring, the braking of each drive shaft is released.

また、パッドは所定の可動範囲内で移動し、可動範囲の一端が上記ライニングに当接する位置(制動位置)であり、その他端が制動位置から最も離れた位置である。このため、パッドが制動位置から離れている状態では、駆動軸を制動する力が発生しておらず、駆動軸の制動が解除された状態となる。   Further, the pad moves within a predetermined movable range, and one end of the movable range is a position (braking position) in contact with the lining, and the other end is a position farthest from the braking position. For this reason, when the pad is away from the braking position, no force is generated to brake the drive shaft, and the drive shaft is released from braking.

各半導体リレー51〜56には、パルス発生器(PG)41〜46がそれぞれ接続されている。そして、各半導体リレー51〜56は、PG41〜46から発生されるON−OFFのパルス信号によってスイッチング駆動され、パルス信号のON期間で電気的な接続状態となり、パルス信号のOFF期間で電気的な遮断状態となる。各半導体リレー51〜56の接続状態において、ブレーキ用電源50から励磁コイル21c〜26cにそれぞれ直流電圧Vbrkが印加され、励磁コイル21c〜26cにそれぞれ電流が流れる。詳しくは、直流電圧Vbrkの印加期間において電流が増大し、直流電圧Vbrkの非印加期間において電流が減少する。この直流電圧の印加期間又は非印加期間がある程度長くなると、電流はそれぞれ一定値に収束することとなる。   Pulse generators (PG) 41 to 46 are connected to the semiconductor relays 51 to 56, respectively. Each of the semiconductor relays 51 to 56 is switched and driven by an ON-OFF pulse signal generated from the PGs 41 to 46, and is electrically connected during the ON period of the pulse signal, and is electrically connected during the OFF period of the pulse signal. It becomes a cut-off state. In the connection state of each of the semiconductor relays 51 to 56, the DC voltage Vbrk is applied from the brake power supply 50 to the excitation coils 21c to 26c, respectively, and current flows through the excitation coils 21c to 26c. Specifically, the current increases during the application period of the DC voltage Vbrk and decreases during the non-application period of the DC voltage Vbrk. When this DC voltage application period or non-application period is increased to some extent, the currents converge to a certain value.

各PG41〜46が発生するパルス信号は、CPU30からの駆動信号に基づいてそれぞれ制御される。CPU30は、各PG41〜46が発生するパルス信号の周期、位相、ON期間とOFF期間との比率等を制御する。本実施形態では、CPU30は、各PG41〜46が発生するパルス信号の周期を一定とし、その周期のうちのON期間の割合(DUTY)を制御する。こうしてCPU30は、各励磁コイル21c〜26cに直流電圧Vbrkが印加される態様、ひいては各励磁コイル21c〜26cに流れる電流の状態を制御する。なお、CPU30には、各モータ21〜26が有するエンコーダ21e〜26eからの検出信号がそれぞれ入力される。そして、ロボット10の制御装置は、これらのエンコーダ21e〜26eからの検出信号に基づいて、各モータ21〜26の駆動軸の回転位置を制御する。   The pulse signals generated by the PGs 41 to 46 are controlled based on drive signals from the CPU 30, respectively. The CPU 30 controls the period and phase of the pulse signal generated by each PG 41 to 46, the ratio between the ON period and the OFF period, and the like. In the present embodiment, the CPU 30 makes the period of the pulse signal generated by each of the PGs 41 to 46 constant, and controls the ratio (DUTY) of the ON period in the period. In this way, the CPU 30 controls the mode in which the DC voltage Vbrk is applied to each of the excitation coils 21c to 26c, and thus the state of the current flowing through each of the excitation coils 21c to 26c. The CPU 30 receives detection signals from encoders 21e to 26e included in the motors 21 to 26, respectively. And the control apparatus of the robot 10 controls the rotational position of the drive shaft of each motor 21-26 based on the detection signal from these encoders 21e-26e.

こうした構成を備えるロボット10では、一日の初めにおいて動作(機械の組立作業等)を開始するに際して、各電磁ブレーキ21b〜26bによる駆動軸の制動を解除した状態とする。この各駆動軸の制動が解除された状態において、ロボット10の制御装置は各モータ21〜26を駆動して、各軸J1〜J6の関節部分における駆動軸の駆動を行う。一方、その日の終わりにおいてロボット10の動作を終了するに際して、各モータ21〜26の駆動を停止するとともに、各電磁ブレーキ21b〜26bによる駆動軸の制動を行う。   In the robot 10 having such a configuration, when the operation (machine assembly work or the like) is started at the beginning of the day, the drive shaft is not braked by the electromagnetic brakes 21b to 26b. In a state where the braking of each drive shaft is released, the control device of the robot 10 drives each motor 21 to 26 to drive the drive shaft at the joint portion of each shaft J1 to J6. On the other hand, when the operation of the robot 10 is finished at the end of the day, the driving of the motors 21 to 26 is stopped and the driving shafts are braked by the electromagnetic brakes 21b to 26b.

ここで、各モータ21〜26及び各電磁ブレーキ21b〜26bの発熱によりエンコーダ21e〜26eの温度が上昇すると、各エンコーダ21e〜26eが有する検出素子やICの動作が不安定となり、モータ21〜26の出力軸の回転位置を検出する精度が低下するおそがある。その場合、エンコーダ21e〜26eからの検出信号に基づく各モータ21〜26の制御精度が低下し、ロボット10の動作が不正確になるおそれがある。この対策として、ロボット10の制御装置は、エンコーダ21e〜26eのいずれかの温度がその許容温度(95℃)を超えると、全てのモータ21〜26の駆動を停止してその駆動回路からの発熱を抑制する。   Here, when the temperatures of the encoders 21e to 26e rise due to the heat generated by the motors 21 to 26 and the electromagnetic brakes 21b to 26b, the detection elements and ICs of the encoders 21e to 26e become unstable, and the motors 21 to 26 become unstable. The accuracy of detecting the rotational position of the output shaft may be reduced. In that case, the control accuracy of each of the motors 21 to 26 based on the detection signals from the encoders 21e to 26e may be lowered, and the operation of the robot 10 may be inaccurate. As a countermeasure, when the temperature of any of the encoders 21e to 26e exceeds the allowable temperature (95 ° C.), the controller of the robot 10 stops driving all the motors 21 to 26 and generates heat from the drive circuit. Suppress.

すなわち、複数のモータ21〜26のうち、有しているエンコーダの温度が許容温度を超えているモータだけではなく、全ての関節部分に設けられたモータ21〜26の駆動を停止し、ロボット10全体の動作を停止する。ロボット10の動作を行うためには、基本的には全てのモータ21〜26を駆動する必要があるため、複数のモータ21〜26のうちの1つでも停止する必要がある場合には、ロボット10全体の動作を停止することとしている。   That is, among the plurality of motors 21 to 26, not only the motor having the encoder temperature exceeding the allowable temperature but also the driving of the motors 21 to 26 provided in all joint portions is stopped, and the robot 10 Stop the whole operation. In order to perform the operation of the robot 10, it is basically necessary to drive all the motors 21 to 26. Therefore, when one of the motors 21 to 26 needs to be stopped, the robot The operation of the entire 10 is to be stopped.

また、ロボット10の各部はそれぞれカバーで覆われており、これらカバーの内部は互いに連通している。このため、モータ21〜26や電磁ブレーキ21b〜26bで温度上昇した空気は、これらカバーの内部を対流することとなり、カバー内部の全体の温度が上昇する。したがって、いずれのエンコーダも許容温度を超えないようにするためには、複数の電磁ブレーキ21b〜26b全体の発熱を抑制することが重要となる。なお、各エンコーダ21e〜26eの温度は、サーミスタ等により直接検出してもよいし、各モータ21〜26の駆動状況に基づいて予測してもよい。   Each part of the robot 10 is covered with a cover, and the insides of these covers communicate with each other. For this reason, the air whose temperature has increased by the motors 21 to 26 and the electromagnetic brakes 21b to 26b convects the inside of these covers, and the overall temperature inside the covers increases. Therefore, to prevent any encoder from exceeding the allowable temperature, it is important to suppress the heat generation of the plurality of electromagnetic brakes 21b to 26b as a whole. The temperatures of the encoders 21e to 26e may be directly detected by a thermistor or the like, or may be predicted based on the driving conditions of the motors 21 to 26.

本実施形態では、各モータ21〜26が有する電磁ブレーキ21b〜26bの発熱をそれぞれ抑制すべく、各モータ21〜26の駆動軸の制動を解除する期間において、各励磁コイル21c〜26cへの直流電圧Vbrkの印加(電力の供給)を繰返しON及びOFFするON−OFF制御を実行しつつ、各関節部分において駆動軸の制動が解除された状態を維持する。詳しくは、各モータ21〜26の駆動軸の制動を解除する期間において、各励磁コイル21c〜26cに印加される直流電圧VbrkをDUTY制御する。そして、このDUTY制御において、各駆動軸の制動が解除された状態を維持することのできるDUTYに制御する。   In the present embodiment, in order to suppress the heat generated by the electromagnetic brakes 21b to 26b of the motors 21 to 26, direct currents to the excitation coils 21c to 26c are released in a period in which braking of the drive shafts of the motors 21 to 26 is released. While the application of voltage Vbrk (power supply) is repeatedly turned ON and OFF, ON-OFF control is performed, and the state where the braking of the drive shaft is released at each joint portion is maintained. Specifically, the DC voltage Vbrk applied to each excitation coil 21c to 26c is DUTY controlled during a period in which braking of the drive shaft of each motor 21 to 26 is released. And in this DUTY control, it controls to DUTY which can maintain the state by which braking of each drive shaft was canceled.

ここで、各励磁コイル21c〜26cへの電圧印加を停止すると、励磁コイル21c〜26cに流れる電流は時間の経過とともに減衰する。このため、電圧印加を停止してから短時間しか経過していない状態では、電流の大きさは0になっておらず、各励磁コイル21c〜26cへの通電に基づく力もある程度残っている。したがって、各電磁ブレーキ21b〜26bの機械部分において上記パッドとライニングとが離れている状態、すなわち駆動軸の制動が解除された状態が短時間であれば維持されている。そして、パッドがライニングに当接する位置(制動位置)に到達する前に、各励磁コイル21c〜26cへの電圧印加を再開することにより、パッドを制動位置から離れる側へ移動させることができる。   Here, when the voltage application to each of the excitation coils 21c to 26c is stopped, the current flowing through the excitation coils 21c to 26c is attenuated as time passes. For this reason, in a state where only a short time has elapsed since the voltage application was stopped, the magnitude of the current is not 0, and some force based on the energization of the respective excitation coils 21c to 26c remains. Therefore, the state in which the pad and the lining are separated from each other in the mechanical parts of the electromagnetic brakes 21b to 26b, that is, the state in which the drive shaft is released is maintained for a short time. The pad can be moved away from the braking position by resuming the voltage application to the exciting coils 21c to 26c before reaching the position where the pad contacts the lining (braking position).

図3に、電磁ブレーキの励磁コイルへの印加電圧と電流との時間的変化の一例を示す。なお、この例では、電磁ブレーキの上記機械部分においてパッドとライニングとが確実に離間するように、励磁コイルへの電圧印加の初期において、所定期間にわたってDUTY100%(電圧の印加をON)としている。これにより、パッド及びライニングの駆動を開始する際に、これらに作用する最大静止摩擦力を超える力を確実に発生させることができる。   FIG. 3 shows an example of temporal changes in applied voltage and current to the exciting coil of the electromagnetic brake. In this example, DUTY is set to 100% (voltage application is ON) for a predetermined period at the initial stage of voltage application to the exciting coil so that the pad and the lining are reliably separated in the mechanical part of the electromagnetic brake. Thereby, when the drive of a pad and lining is started, the force exceeding the maximum static friction force which acts on these can be generated reliably.

同図に示すように、周期0.1msにおいて、0〜1.0msまでDUTY100%で電圧を励磁コイルに印加し、その後にDUTY50%の矩形パルス状の電圧を励磁コイルに印加する。これにより、励磁コイルに流れる電流は、0〜1.0msの期間において0mAから430mA付近まで急激に増大し、電磁ブレーキのパッドは制動位置から最も離れた位置まで確実に移動する。そして、励磁コイルに流れる電流は、その後の期間において電圧の印加期間で増大して非印加期間で減少することを繰返しながら次第に小さくなる。そして、電圧の印加開始から約2.0msで電流値がそれ以上減少しなくなり、以後は250mA付近で増大と減少とを繰返す。   As shown in the figure, in a period of 0.1 ms, a voltage is applied to the excitation coil at a duty of 100% from 0 to 1.0 ms, and then a rectangular pulse voltage of DUTY 50% is applied to the excitation coil. As a result, the current flowing in the exciting coil increases rapidly from 0 mA to around 430 mA in the period of 0 to 1.0 ms, and the electromagnetic brake pad moves reliably to the position farthest from the braking position. Then, the current flowing in the exciting coil gradually decreases while repeating the increase in the voltage application period and the decrease in the non-application period in the subsequent period. Then, the current value does not decrease any more after about 2.0 ms from the start of voltage application, and thereafter increases and decreases repeatedly around 250 mA.

このとき、250mA付近において電流が増大した状態では、電磁ブレーキのパッドは制動位置から最も離れた位置で維持されている。そして、この状態から電流が減少すると、励磁コイルへの通電に基づく力が、ばねの付勢力よりも小さくなった時点で、パッドが制動位置側へ移動し始める。しかし、パッドが制動位置に到達する前に励磁コイルへの電圧印加が再開され、電流が増大することによりパッドが制動位置から離れる側へ移動又は押圧されることとなる。   At this time, when the current increases in the vicinity of 250 mA, the electromagnetic brake pad is maintained at the position farthest from the braking position. When the current decreases from this state, the pad starts to move toward the braking position when the force based on the energization of the exciting coil becomes smaller than the biasing force of the spring. However, voltage application to the exciting coil is resumed before the pad reaches the braking position, and the current is increased, so that the pad is moved or pressed away from the braking position.

一方、こうしたパルス制御においてDUTYが小さ過ぎると、電圧の非印加期間で電流が減少するときに、パッドが制動位置に到達して駆動軸が制動されることとなる。そして、電圧の印加期間で電流が増大しても、パッドが制動位置から離れる側に移動せず、駆動軸の制動を解除することができない。また、パルスの周期が長過ぎると、電圧の非印加期間で電流が減少するときに、パッドが制動位置に到達して駆動軸が制動されることとなる。これらを踏まえて、パルスの周期及びDUTYを適切に設定することにより、励磁コイルに印加される直流電圧VbrkをON−OFF制御(DUTY制御)しつつ、駆動軸の制動が解除された状態を維持することができる。   On the other hand, if DUTY is too small in such pulse control, when the current decreases in the voltage non-application period, the pad reaches the braking position and the drive shaft is braked. Even if the current increases during the voltage application period, the pad does not move away from the braking position, and the braking of the drive shaft cannot be released. If the period of the pulse is too long, the pad reaches the braking position and the drive shaft is braked when the current decreases in the voltage non-application period. Based on these, by appropriately setting the pulse period and DUTY, the DC voltage Vbrk applied to the exciting coil is ON-OFF controlled (DUTY control), and the state where the drive shaft braking is released is maintained. can do.

また、各電磁ブレーキの定格電力(特性)や制動負荷(使用状況)によって、各駆動軸の制動が解除された状態を維持することのできるDUTYは異なったものとなる。そこで、本実施形態では、励磁コイルに印加する直流電圧VbrkのON−OFF制御において、電磁ブレーキ毎にDUTYを予め定めている。具体的には、各駆動軸の制動が解除された状態を維持することが可能な範囲で、取り得る最小のDUTYに定めている。すなわち、電圧印加のON期間とOFF期間との比率を、OFF期間の比率が最大となるように定めている。なお、このようなDUTYは、予め実験やシミュレーション等に基づいて定めることができる。   Further, DUTY that can maintain the state in which the braking of each drive shaft is released differs depending on the rated power (characteristics) and braking load (usage status) of each electromagnetic brake. Therefore, in this embodiment, DUTY is predetermined for each electromagnetic brake in the ON-OFF control of the DC voltage Vbrk applied to the exciting coil. Specifically, it is set to the minimum DUTY that can be taken as long as the state where the braking of each drive shaft is released can be maintained. That is, the ratio between the ON period and the OFF period of voltage application is determined so that the ratio of the OFF period is maximized. Such DUTY can be determined in advance based on experiments, simulations, or the like.

図4に、各電磁ブレーキに供給される電力(本実施形態では、印加される電圧)の制御態様を示す。この制御は、上記CPU30(制動解除維持手段)によって、各PG41〜46の発生するパルス信号を制御することにより実行される。なお、図4(a)は、ロボット10のモータ21〜26の動作状態を示しており、図4(b)は、電磁ブレーキ21b〜26bの動作状態を示しており、図4(c)は、図4(b)の一部の期間を拡大して、各電磁ブレーキ21b〜26bの励磁コイル21c〜26cにそれぞれ供給する電力を簡略化して示しており、図4(d)は、図4(c)の各電磁ブレーキ21b〜26bの励磁コイル21c〜26cに供給する電力の合計を簡略化して示している。図4(c),(d)では、電力の波形を簡略化して矩形波として示しているが、実際には電流の減衰があるため、電力の波形は矩形波がくずれた形となる。   FIG. 4 shows a control mode of electric power (in this embodiment, applied voltage) supplied to each electromagnetic brake. This control is executed by controlling the pulse signals generated by the PGs 41 to 46 by the CPU 30 (braking release maintaining means). 4A shows the operating state of the motors 21 to 26 of the robot 10, FIG. 4B shows the operating state of the electromagnetic brakes 21b to 26b, and FIG. 4 (b) is an enlarged view of a part of the period, and the electric power supplied to the exciting coils 21c to 26c of the electromagnetic brakes 21b to 26b is simplified and shown in FIG. 4 (d). The total of the electric power supplied to the exciting coils 21c-26c of each electromagnetic brake 21b-26b of (c) is simplified and shown. In FIGS. 4C and 4D, the power waveform is simplified and shown as a rectangular wave. However, since the current is actually attenuated, the power waveform has a shape in which the rectangular wave is broken.

図4(a),(b)に示すように、各電磁ブレーキ21b〜26bによる駆動軸の制動を解除(各電磁ブレーキ21b〜26bへの電力供給をON)するとともに、ロボット10の制御装置により各モータ21〜26の駆動が開始される。各電磁ブレーキ21b〜26bでは、各駆動軸の制動を解除する期間(ロボット10の動作期間)において、その初期に各駆動軸の制動を確実に解除した後、各駆動軸の制動が解除された状態を維持することのできるON期間とOFF期間との比率で、各励磁コイル21c〜26cに印加する直流電圧VbrkをそれぞれON−OFF制御(DUTY制御)する。各電磁ブレーキ21b〜26bにおいて、励磁コイル21c〜26cにそれぞれ直流電圧Vbrkを印加する態様を以下に示す。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the brakes of the drive shafts by the electromagnetic brakes 21b to 26b are released (the power supply to the electromagnetic brakes 21b to 26b is turned on), and the control device of the robot 10 is used. Driving of the motors 21 to 26 is started. In each of the electromagnetic brakes 21b to 26b, in the period of releasing the braking of each driving shaft (operation period of the robot 10), the braking of each driving shaft is released in the initial stage, and then the braking of each driving shaft is released. The DC voltage Vbrk applied to each exciting coil 21c to 26c is subjected to ON-OFF control (DUTY control) at a ratio of the ON period and the OFF period in which the state can be maintained. In each of the electromagnetic brakes 21b to 26b, a mode in which the DC voltage Vbrk is applied to the excitation coils 21c to 26c, respectively, will be described below.

図4(c)に示すように、各電磁ブレーキ21b〜26bの励磁コイル21c〜26cでは、いずれも周期T1で矩形パルス状の電圧を印加する(図では、電力として表示)。電磁ブレーキ21b,22bへの電圧印加ではDUTY60%であり、電磁ブレーキ23b〜26bへの電圧印加ではDUTY40%である。これらのDUTYは、各駆動軸の制動が解除された状態を維持することが可能な範囲で、最小のDUTYに定められたものである。また、矩形パルス状の電圧の制御周期は、電圧の非印加期間で電流が減少するときに、上記パッドが制動位置に到達しない範囲で定められている。   As shown in FIG. 4C, the exciting coils 21c to 26c of the electromagnetic brakes 21b to 26b apply a rectangular pulse voltage with a period T1 (shown as electric power in the figure). The voltage application to the electromagnetic brakes 21b and 22b is DUTY 60%, and the voltage application to the electromagnetic brakes 23b to 26b is DUTY 40%. These DUTYs are set to the minimum DUTY within a range in which the state where the braking of each drive shaft is released can be maintained. The control period of the rectangular pulse voltage is determined in a range in which the pad does not reach the braking position when the current decreases in the voltage non-application period.

なお、電磁ブレーキ21b,23b,24bへの電圧印加と、電磁ブレーキ22b,25b,26bへの電圧印加とでは、ON−OFFの論理が反転している。このため、同じ時期の周期において、電磁ブレーキ21b,23b,24bでは印加電圧の立ち上がりから開始するのに対して、電磁ブレーキ22b,25b,26bでは印加電圧の立ち下がりから開始する。   Note that the ON-OFF logic is inverted between voltage application to the electromagnetic brakes 21b, 23b, and 24b and voltage application to the electromagnetic brakes 22b, 25b, and 26b. Therefore, in the same period, the electromagnetic brakes 21b, 23b, and 24b start from the rising of the applied voltage, whereas the electromagnetic brakes 22b, 25b, and 26b start from the falling of the applied voltage.

電磁ブレーキ23b〜26bへの電圧印加のON期間の長さ(周期T1の40%)が、電磁ブレーキ21b,22bへの電圧印加のOFF期間の長さ(周期T1の40%)以下であるため、電磁ブレーキ21bへの電圧印加のOFF期間と電磁ブレーキ25b,26bへの電圧印加のON期間とを一致させるように制御する。すなわち、互いのON期間の長さの和が周期を超えない電磁ブレーキ同士で、一方の電磁ブレーキへの電圧印加のOFF期間に、他方の電磁ブレーキへの電圧印加のON期間が含まれるように制御する。換言すれば、互いのON期間の長さの和が周期を超えない電磁ブレーキ同士で、一方の電磁ブレーキへの電圧印加のON期間と他方の電磁ブレーキへの電圧印加のON期間とが互いに重複しないようにずらす。   The length of the ON period of voltage application to the electromagnetic brakes 23b to 26b (40% of the period T1) is equal to or shorter than the length of the OFF period of voltage application to the electromagnetic brakes 21b and 22b (40% of the period T1). Then, control is performed so that the OFF period of voltage application to the electromagnetic brake 21b and the ON period of voltage application to the electromagnetic brakes 25b and 26b are matched. That is, between the electromagnetic brakes whose sum of the lengths of the ON periods of each other does not exceed the cycle, the OFF period of voltage application to one electromagnetic brake includes the ON period of voltage application to the other electromagnetic brake. Control. In other words, between the electromagnetic brakes whose sum of the lengths of the ON periods does not exceed the cycle, the ON period of voltage application to one electromagnetic brake and the ON period of voltage application to the other electromagnetic brake overlap each other. Shift so as not to.

具体的には、電磁ブレーキ21b(第1電磁ブレーキ)と電磁ブレーキ25b,26b(第2電磁ブレーキ)とで、電圧印加のON期間が互いに重複しないようにずらす。このとき、定格電力が相対的に大きい第1電磁ブレーキ(電磁ブレーキ21b)の数を、定格電力が相対的に小さい第2電磁ブレーキ(電磁ブレーキ25b,26b)の数よりも少なくする。   Specifically, the electromagnetic brake 21b (first electromagnetic brake) and the electromagnetic brakes 25b and 26b (second electromagnetic brake) are shifted so that the ON periods of voltage application do not overlap each other. At this time, the number of first electromagnetic brakes (electromagnetic brakes 21b) having a relatively large rated power is made smaller than the number of second electromagnetic brakes (electromagnetic brakes 25b, 26b) having a relatively small rated power.

さらに、電磁ブレーキ25b,26bへの電圧印加のON期間の長さ(周期T1の40%)が、電磁ブレーキ23b,24bへの電圧印加のOFF期間の長さ(周期T1の60%)以下であるため、電磁ブレーキ23b,24bへの電圧印加のOFF期間に、電磁ブレーキ25b,26bへの電圧印加のON期間が含まれるように制御する。すなわち、電磁ブレーキ23b,24b(第1電磁ブレーキ)と電磁ブレーキ25b,26b(第2電磁ブレーキ)とで、電圧印加のON期間が互いに重複しないようにずらす。   Further, the length of the ON period of voltage application to the electromagnetic brakes 25b and 26b (40% of the period T1) is equal to or less than the length of the OFF period of voltage application to the electromagnetic brakes 23b and 24b (60% of the period T1). For this reason, control is performed so that the OFF period of voltage application to the electromagnetic brakes 23b and 24b includes the ON period of voltage application to the electromagnetic brakes 25b and 26b. That is, the electromagnetic brakes 23b and 24b (first electromagnetic brake) and the electromagnetic brakes 25b and 26b (second electromagnetic brake) are shifted so that the ON periods of voltage application do not overlap each other.

また、電圧印加のON期間及びOFF期間に関して、電磁ブレーキ22bと電磁ブレーキ23b,24bとの関係は、電磁ブレーキ21bと電磁ブレーキ25b,26bとの関係と同様である。すなわち、定格電力の最も大きい2つの電磁ブレーキ21b,22bをそれぞれ異なるグループに分け、各グループにおいて、互いのON期間の長さの和が周期を超えない電磁ブレーキ同士で、一方の電磁ブレーキ(第1電磁ブレーキ)への電圧印加のON期間と他方の電磁ブレーキ(第2電磁ブレーキ)への電圧印加のON期間とが互いに重複しないようにずらしている。例えば、第1グループでは、電磁ブレーキ21bが第1電磁ブレーキとなり、電磁ブレーキ25b,26bが第2電磁ブレーキとなる。第2グループでは、電磁ブレーキ22bが第1電磁ブレーキとなり、電磁ブレーキ23b,24bが第2電磁ブレーキとなる。このとき、重力の作用に抗して関節において駆動軸を駆動するモータ22の有する電磁ブレーキ22bが、定格電力が相対的に大きい第1電磁ブレーキとして採用されている。なお、電磁ブレーキ21bの定格電力と電磁ブレーキ22bの定格電力とが互いに異なっていてもよい。   Moreover, regarding the ON period and OFF period of voltage application, the relationship between the electromagnetic brake 22b and the electromagnetic brakes 23b and 24b is the same as the relationship between the electromagnetic brake 21b and the electromagnetic brakes 25b and 26b. That is, the two electromagnetic brakes 21b, 22b having the largest rated power are divided into different groups, and in each group, one electromagnetic brake (the first brake) is an electromagnetic brake whose sum of the lengths of the ON periods does not exceed the cycle. The ON period of voltage application to one electromagnetic brake and the ON period of voltage application to the other electromagnetic brake (second electromagnetic brake) are shifted so as not to overlap each other. For example, in the first group, the electromagnetic brake 21b is a first electromagnetic brake, and the electromagnetic brakes 25b and 26b are second electromagnetic brakes. In the second group, the electromagnetic brake 22b is the first electromagnetic brake, and the electromagnetic brakes 23b and 24b are the second electromagnetic brake. At this time, the electromagnetic brake 22b of the motor 22 that drives the drive shaft at the joint against the action of gravity is employed as the first electromagnetic brake having a relatively large rated power. The rated power of the electromagnetic brake 21b and the rated power of the electromagnetic brake 22b may be different from each other.

このような制御によれば、図4(d)に示すように(縦軸を1/2に縮小して表示)、各電磁ブレーキ21b〜26bの励磁コイル21c〜26cに供給する電力の合計を平均化することができる。このため、電力の合計が一時的に大きくなること、すなわち電力の合計の最大値が大きくなることを抑制することができる。   According to such control, as shown in FIG. 4D (the vertical axis is reduced to ½), the total power supplied to the excitation coils 21c to 26c of the electromagnetic brakes 21b to 26b is calculated. Can be averaged. For this reason, it can suppress that the sum total of electric power becomes large temporarily, ie, the maximum value of the total electric power becomes large.

ロボット10の動作停止に際しては、図4(a),(b)に示すように、ロボット10の制御装置により各モータ21〜26の駆動が停止されるとともに、各電磁ブレーキ21b〜26bによる駆動軸の制動を行う(各電磁ブレーキ21b〜26bへの電力供給をOFF)する。   When the operation of the robot 10 is stopped, as shown in FIGS. 4A and 4B, the driving of the motors 21 to 26 is stopped by the control device of the robot 10, and the drive shafts of the electromagnetic brakes 21b to 26b are used. (The power supply to the electromagnetic brakes 21b to 26b is turned off).

以上詳述した本実施形態は以下の利点を有する。   The embodiment described above has the following advantages.

・ロボット10の動作中には、各関節において駆動軸を駆動するモータ21〜26が有する非励磁作動型の電磁ブレーキ21b〜26bに電力が供給される。そして、電磁ブレーキ21b〜26bによる駆動軸の制動が解除された状態において、モータ21〜26が駆動されてロボット10の各関節における駆動軸の駆動が行われる。   During operation of the robot 10, electric power is supplied to the non-excitation operation type electromagnetic brakes 21 b to 26 b included in the motors 21 to 26 that drive the drive shafts at the respective joints. Then, in a state where braking of the drive shaft by the electromagnetic brakes 21 b to 26 b is released, the motors 21 to 26 are driven to drive the drive shaft at each joint of the robot 10.

ここで、駆動軸の制動を解除する期間において、電磁ブレーキ21b〜26bの励磁コイル21c〜26cへの電圧印加を繰り返しON及びOFFするON−OFF制御(DUTY制御)が実行されつつ、駆動軸の制動が解除された状態が維持される。詳しくは、各モータ21〜26の駆動軸の制動を解除する期間において、各励磁コイル21c〜26cに印加される直流電圧VbrkがDUTY制御される。そして、このDUTY制御において、各駆動軸の制動が解除された状態を維持することのできるDUTYに制御される。このため、電磁ブレーキ21b〜26bの励磁コイル21c〜26cへ供給される電力を抑制することができ、励磁コイル21c〜26cを含む回路の通電による発熱を抑制することができる。その結果、モータ21〜26の温度上昇を抑制することができるため、モータ21〜26の駆動が制限される状況を減らして、ロボットの動作時間を長くすることができる。   Here, during the period in which the braking of the drive shaft is released, the ON-OFF control (DUTY control) for repeatedly turning ON and OFF the voltage application to the excitation coils 21c to 26c of the electromagnetic brakes 21b to 26b is executed, The state where braking is released is maintained. Specifically, the DC voltage Vbrk applied to the respective excitation coils 21c to 26c is DUTY controlled during a period in which braking of the drive shafts of the motors 21 to 26 is released. And in this DUTY control, it controls to DUTY which can maintain the state by which braking of each drive shaft was canceled. For this reason, the electric power supplied to the exciting coils 21c to 26c of the electromagnetic brakes 21b to 26b can be suppressed, and heat generation due to energization of the circuit including the exciting coils 21c to 26c can be suppressed. As a result, since the temperature rise of the motors 21 to 26 can be suppressed, the situation where the driving of the motors 21 to 26 is restricted can be reduced, and the operation time of the robot can be lengthened.

・電磁ブレーキとして定格電力の異なる複数の電磁ブレーキを含み、CPU30は、前記ON−OFF制御においてON期間とOFF期間とを周期的に繰返すものであり、ON期間とOFF期間との比率が電磁ブレーキ毎に予め定められている。具体的には、各励磁コイル21c〜26cに印加する直流電圧VbrkをDUTY制御し、電磁ブレーキ毎にDUTYを予め定めている。その結果、各電磁ブレーキ21b〜26bにおいて駆動軸の制動が解除された状態を維持する際に、ON−OFF制御におけるON期間とOFF期間との比率を、各電磁ブレーキ21b〜26bの特性(定格電力)や使用状況(制動負荷)に応じて適切に設定することができる。   The electromagnetic brake includes a plurality of electromagnetic brakes having different rated powers, and the CPU 30 periodically repeats the ON period and the OFF period in the ON-OFF control, and the ratio of the ON period to the OFF period is an electromagnetic brake. It is predetermined every time. Specifically, the DC voltage Vbrk applied to each of the exciting coils 21c to 26c is DUTY controlled, and the DUTY is predetermined for each electromagnetic brake. As a result, when maintaining the state in which the braking of the drive shaft is released in each of the electromagnetic brakes 21b to 26b, the ratio between the ON period and the OFF period in the ON-OFF control is set to the characteristics (ratings) of the electromagnetic brakes 21b to 26b. It can be set appropriately according to the power) and usage conditions (braking load).

・さらに、上記DUTY制御において、各駆動軸の制動が解除された状態を維持することが可能な範囲で、取り得る最小のDUTYに定めている。すなわち、電圧印加のON期間とOFF期間との比率を、OFF期間の比率が最大となるように定めている。したがって、各電磁ブレーキ21b〜26bにおいて励磁コイル21c〜26cを含む回路の発熱を最小限に抑えつつ、駆動軸の制動が解除された状態を維持することができる。その結果、モータ21〜26の駆動が制限される状況を更に減らして、ロボットの動作時間を更に長くすることができる。   Furthermore, in the above DUTY control, the minimum DUTY that can be taken is determined within a range in which the braking state of each drive shaft can be maintained. That is, the ratio between the ON period and the OFF period of voltage application is determined so that the ratio of the OFF period is maximized. Therefore, in each of the electromagnetic brakes 21b to 26b, it is possible to maintain the state where the braking of the drive shaft is released while minimizing the heat generation of the circuit including the exciting coils 21c to 26c. As a result, the situation where the driving of the motors 21 to 26 is restricted can be further reduced, and the operation time of the robot can be further increased.

・電磁ブレーキ21b(第1電磁ブレーキ)の励磁コイル21cと電磁ブレーキ25b,26b(第2電磁ブレーキ)の励磁コイル25c,26cとで、電圧印加のON期間が互いに重複しないようにずらされる。換言すれば、電磁ブレーキ21bへの電圧印加のOFF期間に、電磁ブレーキ25b,26bへの電圧印加のON期間が含まれるように制御される。このため、各電磁ブレーキ21b〜26bの励磁コイル21c〜26cに供給する電力の合計を平均化することができ、電力の合計の最大値が大きくなることを抑制することができる。したがって、共通のブレーキ用電源50から各電磁ブレーキ21b〜26bに電力が供給される構成において、ブレーキ用電源50に要求される最大電力を抑制することができるため、電源容量を小さくすることができる。   The ON periods of voltage application are shifted so as not to overlap each other between the exciting coil 21c of the electromagnetic brake 21b (first electromagnetic brake) and the exciting coils 25c and 26c of the electromagnetic brakes 25b and 26b (second electromagnetic brake). In other words, control is performed so that the OFF period of voltage application to the electromagnetic brake 21b includes the ON period of voltage application to the electromagnetic brakes 25b and 26b. For this reason, the sum total of the electric power supplied to the exciting coils 21c-26c of each electromagnetic brake 21b-26b can be averaged, and it can suppress that the maximum value of the total electric power becomes large. Therefore, in the configuration in which electric power is supplied from the common brake power supply 50 to the electromagnetic brakes 21b to 26b, the maximum power required for the brake power supply 50 can be suppressed, and thus the power supply capacity can be reduced. .

・電磁ブレーキ21bの定格電力P1は電磁ブレーキ25b,26bの定格電力よりも大きく、電磁ブレーキ21bの数は1つであり、電磁ブレーキ25b,26bの合計数は2つである。このため、電磁ブレーキ21bよりも定格電力の小さい電磁ブレーキ25b,26bにおいて、励磁コイル25c,26cへの電圧印加のON期間が重複することとなる。そして、電磁ブレーキ21bの励磁コイル21cと電磁ブレーキ25b,26bの励磁コイル25c,26cとでは、電圧印加のON期間が互いに重複しないようにずらされている。したがって、複数の励磁コイルへの電圧印加のON期間が重複する場合に、電力の合計の最大値を抑制することができる。   The rated power P1 of the electromagnetic brake 21b is larger than the rated power of the electromagnetic brakes 25b and 26b, the number of the electromagnetic brakes 21b is one, and the total number of the electromagnetic brakes 25b and 26b is two. For this reason, in the electromagnetic brakes 25b and 26b having a smaller rated power than the electromagnetic brake 21b, the ON periods of voltage application to the excitation coils 25c and 26c overlap. The excitation coil 21c of the electromagnetic brake 21b and the excitation coils 25c and 26c of the electromagnetic brakes 25b and 26b are shifted so as not to overlap each other. Therefore, when the ON periods of voltage application to a plurality of exciting coils overlap, the maximum value of the total power can be suppressed.

・CPU30は、電磁ブレーキ21b〜26bの励磁コイル21c〜26cに対して、上記ON−OFF制御を同一の周期T1で行っている。こうした構成によれば、電磁ブレーキ21b〜26bでそれぞれ1つのON期間を各周期T1において繰返すことによって、ON期間が互いに重複しないようにずらすことができる。したがって、ON期間が互いに重複しないようにずらすための複雑な制御が不要となる。   CPU30 is performing the said ON-OFF control with the same period T1 with respect to the exciting coils 21c-26c of the electromagnetic brakes 21b-26b. According to such a configuration, the ON periods can be shifted so as not to overlap with each other by repeating one ON period in each cycle T1 in the electromagnetic brakes 21b to 26b. Therefore, complicated control for shifting the ON periods so as not to overlap each other is not necessary.

・CPU30は、定格電力の最も大きい2つの電磁ブレーキ21b,22bをそれぞれ異なるグループの第1電磁ブレーキとし、各グループにおいて、第1電磁ブレーキの励磁コイルと第2電磁ブレーキの励磁コイルとで、電圧印加のON期間が互いに重複しないようにずらしている。こうした構成によれば、電磁ブレーキを有するモータの数が多い場合であっても、ブレーキ用電源50に要求される最大電力をグループ単位で抑制することができる。   The CPU 30 uses the two electromagnetic brakes 21b and 22b having the largest rated power as the first electromagnetic brakes of different groups, and in each group, the voltage is applied between the excitation coil of the first electromagnetic brake and the excitation coil of the second electromagnetic brake. The ON periods of application are shifted so as not to overlap each other. According to such a configuration, even when the number of motors having electromagnetic brakes is large, the maximum power required for the brake power supply 50 can be suppressed in units of groups.

なお、上記第1実施形態は、各電磁ブレーキに供給される電力の制御態様を、以下のように変形して実施することもできる。ここでは、図4(c)に示される制御を変更している。   In addition, the said 1st Embodiment can also be implemented, changing the control aspect of the electric power supplied to each electromagnetic brake as follows. Here, the control shown in FIG. 4C is changed.

図5(c)に示すように、電磁ブレーキ21b,22bへの電圧印加のOFF期間と電磁ブレーキ23b〜26bへの電圧印加のON期間とを一致させるように制御する。すなわち、電磁ブレーキ21b,22b(第1電磁ブレーキ)と電磁ブレーキ23b〜26b(第2電磁ブレーキ)とで、電圧印加のON期間が互いに重複しないようにずらす。このとき、定格電力が相対的に大きい第1電磁ブレーキ(電磁ブレーキ21b,22b)の数を、定格電力が相対的に小さい第2電磁ブレーキ(電磁ブレーキ23b〜26b)の数よりも少なくする。   As shown in FIG.5 (c), it controls so that the OFF period of the voltage application to electromagnetic brake 21b, 22b and the ON period of the voltage application to electromagnetic brakes 23b-26b may correspond. That is, the electromagnetic brakes 21b and 22b (first electromagnetic brake) and the electromagnetic brakes 23b to 26b (second electromagnetic brake) are shifted so that the ON periods of voltage application do not overlap each other. At this time, the number of first electromagnetic brakes (electromagnetic brakes 21b and 22b) having a relatively large rated power is made smaller than the number of second electromagnetic brakes (electromagnetic brakes 23b to 26b) having a relatively small rated power.

このような制御によっても、図5(d)に示すように(縦軸を1/2に縮小して表示)、各電磁ブレーキ21b〜26bの励磁コイル21c〜26cに供給する電力の合計を平均化することができる。   Even with such control, as shown in FIG. 5D (the vertical axis is reduced to ½), the total power supplied to the excitation coils 21c to 26c of the electromagnetic brakes 21b to 26b is averaged. Can be

なお、この場合、定格電力の最も大きい2つの電磁ブレーキ21b,22bをそれぞれ異なるグループの第1電磁ブレーキとし、各グループにおいて、第1電磁ブレーキの励磁コイルと第2電磁ブレーキの励磁コイルとで、電圧印加のON期間が互いに重複しないようにずらしていると考えることもできる。すなわち、第1グループでは、電磁ブレーキ21bが第1電磁ブレーキとなり、電磁ブレーキ23b,24bが第2電磁ブレーキとなる。第2グループでは、電磁ブレーキ22bが第1電磁ブレーキとなり、電磁ブレーキ25b,26bが第2電磁ブレーキとなる。   In this case, the two electromagnetic brakes 21b and 22b having the largest rated power are the first electromagnetic brakes of different groups, and in each group, the excitation coil of the first electromagnetic brake and the excitation coil of the second electromagnetic brake are It can be considered that the ON periods of voltage application are shifted so as not to overlap each other. That is, in the first group, the electromagnetic brake 21b is the first electromagnetic brake, and the electromagnetic brakes 23b and 24b are the second electromagnetic brake. In the second group, the electromagnetic brake 22b is a first electromagnetic brake, and the electromagnetic brakes 25b and 26b are second electromagnetic brakes.

(第2実施形態)
本実施形態では、各電磁ブレーキに供給される電力の制御態様を、以下のように変形している。なお、その他の構成及び制御については、第1実施形態に準じている。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, the control mode of electric power supplied to each electromagnetic brake is modified as follows. Other configurations and controls conform to the first embodiment.

図6(c)は、図4(c)に示される制御を変更したものである。同図に示すように、電磁ブレーキ21b,22bでは、周期T21で矩形パルス状の電圧を印加し(図では、電力として表示)、電磁ブレーキ23b〜26bでは、周期T22(T22=T21/2)で矩形パルス状の電圧を印加する。   FIG.6 (c) changes the control shown by FIG.4 (c). As shown in the figure, the electromagnetic brakes 21b and 22b apply a rectangular pulse voltage with a period T21 (indicated as electric power in the figure), and the electromagnetic brakes 23b to 26b have a period T22 (T22 = T21 / 2). Apply a rectangular pulse voltage.

本実施形態では、各電磁ブレーキ21b〜26bの制動負荷が第1実施形態と異なっており、各電磁ブレーキ21b〜26bの励磁コイル21c〜26cに、いずれもDUTY50%で矩形パルス状の電圧を印加する。これらのDUTYは、各駆動軸の制動が解除された状態を維持することが可能な範囲で、最小のDUTYに定められたものである。また、パルスの周期T21,T22は、電圧の非印加期間で電流が減少するときに、上記パッドが制動位置に到達しない範囲で定められている。   In this embodiment, the braking loads of the electromagnetic brakes 21b to 26b are different from those of the first embodiment, and a rectangular pulse voltage of 50% duty is applied to the excitation coils 21c to 26c of the electromagnetic brakes 21b to 26b. To do. These DUTYs are set to the minimum DUTY within a range in which the state where the braking of each drive shaft is released can be maintained. Further, the pulse periods T21 and T22 are determined within a range in which the pad does not reach the braking position when the current decreases in the voltage non-application period.

電磁ブレーキ22bへの電圧印加のON期間の長さ(周期T21の50%)が、電磁ブレーキ21bへの電圧印加のOFF期間の長さ(周期T21の50%)以下であるため、電磁ブレーキ21bへの電圧印加のOFF期間と電磁ブレーキ22bへの電圧印加のON期間とを一致させるように制御する。すなわち、電磁ブレーキ21b(第1電磁ブレーキ)と電磁ブレーキ22b(第2電磁ブレーキ)とで、電圧印加のON期間が互いに重複しないようにずらす。   Since the length of the ON period of voltage application to the electromagnetic brake 22b (50% of the period T21) is equal to or shorter than the length of the OFF period of voltage application to the electromagnetic brake 21b (50% of the period T21), the electromagnetic brake 21b Control is performed so that the OFF period of voltage application to the ON period of voltage application to the electromagnetic brake 22b coincides. That is, the electromagnetic brake 21b (first electromagnetic brake) and the electromagnetic brake 22b (second electromagnetic brake) are shifted so that the ON periods of voltage application do not overlap each other.

また、電磁ブレーキ25b,26bへの電圧印加のON期間の長さ(周期T22の50%)が、電磁ブレーキ23b,24bへの電圧印加のOFF期間の長さ(周期T22の50%)以下であるため、電磁ブレーキ23b,24bへの電圧印加のOFF期間と電磁ブレーキ25b,26bへの電圧印加のON期間とを一致させるように制御する。すなわち、電磁ブレーキ23b,24b(第1電磁ブレーキ)と電磁ブレーキ25b,26b(第2電磁ブレーキ)とで、電圧印加のON期間が互いに重複しないようにずらす。   The length of the ON period of voltage application to the electromagnetic brakes 25b and 26b (50% of the cycle T22) is equal to or less than the length of the OFF period of voltage application to the electromagnetic brakes 23b and 24b (50% of the cycle T22). Therefore, control is performed so that the OFF period of voltage application to the electromagnetic brakes 23b and 24b and the ON period of voltage application to the electromagnetic brakes 25b and 26b are matched. That is, the electromagnetic brakes 23b and 24b (first electromagnetic brake) and the electromagnetic brakes 25b and 26b (second electromagnetic brake) are shifted so that the ON periods of voltage application do not overlap each other.

このように、複数の電磁ブレーキ21b〜26bにおいて互いに異なる周期で矩形パルス状の電圧を印加するものを含む場合に、同一の周期で矩形パルス状の電圧を印加する(同一の周期で電圧印加のON−OFF制御を行う)電磁ブレーキ同士で、ON期間が互いに重複しないようにずらす。このため、電磁ブレーキ21bと電磁ブレーキ22bとで、共にDUTY50%でON期間とOFF期間とが互いに反対の制御を周期的に繰返すことにより、ON期間が互いに重複しないようにずらすことができる。電磁ブレーキ23b,24bと電磁ブレーキ25b,26bとも同様である。   As described above, when the plurality of electromagnetic brakes 21b to 26b include ones that apply a rectangular pulse voltage with different periods, the rectangular pulse voltage is applied with the same period (the voltage application with the same period). (ON-OFF control is performed) The electromagnetic brakes are shifted so that the ON periods do not overlap each other. For this reason, both the electromagnetic brake 21b and the electromagnetic brake 22b can be shifted so that the ON periods do not overlap with each other by periodically repeating control in which the ON period and the OFF period are opposite to each other with DUTY 50%. The same applies to the electromagnetic brakes 23b and 24b and the electromagnetic brakes 25b and 26b.

このような制御によっても、図6(d)に示すように(縦軸を1/2に縮小して表示)、電磁ブレーキ21b〜26bの励磁コイル21c〜26cに供給する電力の合計を平均化することができる。   Even with such control, as shown in FIG. 6D (the vertical axis is reduced to ½), the total power supplied to the exciting coils 21c to 26c of the electromagnetic brakes 21b to 26b is averaged. can do.

なお、上記第2実施形態は、各電磁ブレーキに供給される電力の制御態様を、以下のように変形して実施することもできる。すなわち、電磁ブレーキ21b,22bでは、DUTY50%のままで矩形パルス状の電圧の周期T21をより短くしたとしても、電圧の非印加期間で電流が減少するときに、上記パッドが制動位置に到達することはない。したがって、電磁ブレーキ21b,22bに印加される矩形のパルス状の電圧の周期T21を、周期T22に変更してもよい。この場合には、第1実施形態に準じた利点を有するようになる。   In addition, the said 2nd Embodiment can also be implemented, changing the control aspect of the electric power supplied to each electromagnetic brake as follows. That is, in the electromagnetic brakes 21b and 22b, the pad reaches the braking position when the current decreases in the voltage non-application period even if the rectangular pulse voltage period T21 is further shortened with DUTY being 50%. There is nothing. Therefore, the period T21 of the rectangular pulse voltage applied to the electromagnetic brakes 21b and 22b may be changed to the period T22. In this case, there is an advantage according to the first embodiment.

(第3実施形態)
本実施形態では、3軸のロボットを採用しており、ロボットは電磁ブレーキ21b〜23bをそれぞれ有するモータ21〜23を備えている。電磁ブレーキ21bの定格電力P1が最も大きく、電磁ブレーキ22bの定格電力P2が2番目に大きく、電磁ブレーキ23bの定格電力P3が最も小さい(P1=2×P3、P2=1.5×P3)。なお、その他の構成及び制御については、第1実施形態に準じている。
(Third embodiment)
In this embodiment, a three-axis robot is employed, and the robot includes motors 21 to 23 each having electromagnetic brakes 21b to 23b. The rated power P1 of the electromagnetic brake 21b is the largest, the rated power P2 of the electromagnetic brake 22b is the second largest, and the rated power P3 of the electromagnetic brake 23b is the smallest (P1 = 2 × P3, P2 = 1.5 × P3). Other configurations and controls conform to the first embodiment.

図7(c)は、図4(c)に示される制御を変更したものである。同図に示すように、各電磁ブレーキ21b〜23bの励磁コイル21c〜23cでは、いずれも周期T1で矩形パルス状の電圧を印加する。   FIG.7 (c) changes the control shown by FIG.4 (c). As shown in the figure, in the exciting coils 21c to 23c of the electromagnetic brakes 21b to 23b, a rectangular pulse voltage is applied at a period T1.

本実施形態では、各電磁ブレーキ21b〜23bの励磁コイル21c〜23cに、いずれもDUTY50%で矩形パルス状の電圧を印加する。これらのDUTYは、各駆動軸の制動が解除された状態を維持することが可能な範囲で、最小のDUTYに定められたものである。また、パルスの周期T1は、電圧の非印加期間で電流が減少するときに、上記パッドが制動位置に到達しない範囲で定められている。   In the present embodiment, a rectangular pulse voltage is applied to the excitation coils 21c to 23c of the electromagnetic brakes 21b to 23b at a duty ratio of 50%. These DUTYs are set to the minimum DUTY within a range in which the state where the braking of each drive shaft is released can be maintained. Further, the pulse period T1 is determined in a range in which the pad does not reach the braking position when the current decreases in the voltage non-application period.

定格電力の最も大きい電磁ブレーキ21b(第1電磁ブレーキ)と、定格電力の2番目に大きい電磁ブレーキ22b(第2電磁ブレーキ)とで、励磁コイルへの電圧印加のON期間が互いに重複しないようにずらす。このため、電力の合計が最も大きくなる2つの電磁ブレーキの組み合わせにおいて、電圧印加のON期間が互いに重複しないようにずらすことができる。   In the electromagnetic brake 21b (first electromagnetic brake) having the largest rated power and the electromagnetic brake 22b (second electromagnetic brake) having the second largest rated power, the ON periods of voltage application to the exciting coils do not overlap each other. Shift. For this reason, in the combination of two electromagnetic brakes in which the total power becomes the largest, the ON periods of voltage application can be shifted so as not to overlap each other.

そして、定格電力の最も小さい電磁ブレーキ23b(第3電磁ブレーキ)については、電磁ブレーキ21b,22bの少なくとも一方と電圧印加のON期間が互いに重複することとなる。このため、電磁ブレーキ21bと電磁ブレーキ23bとで電圧印加のON期間が互いに重複しないようにずらし、電磁ブレーキ22bと電磁ブレーキ23bとで電圧印加のON期間が互いに重複するようにする。したがって、電磁ブレーキ22bと電磁ブレーキ23bとで、電圧印加のON期間が互いに重複するものの、電磁ブレーキ21bと電磁ブレーキ23bとで、電圧印加のON期間が互いに重複する場合よりも、電力の合計の最大値を抑制することができる。   And about the electromagnetic brake 23b (3rd electromagnetic brake) with the smallest rated electric power, the ON period of voltage application will mutually overlap with at least one of the electromagnetic brakes 21b and 22b. For this reason, the electromagnetic brake 21b and the electromagnetic brake 23b are shifted so that the voltage application ON periods do not overlap each other, and the electromagnetic brake 22b and the electromagnetic brake 23b overlap the voltage application ON periods. Therefore, the electromagnetic brake 22b and the electromagnetic brake 23b overlap with each other in the voltage application ON period, but the electromagnetic brake 21b and the electromagnetic brake 23b have the total electric power more than the case where the voltage application ON period overlaps with each other. The maximum value can be suppressed.

このような制御によっても、図7(d)に示すように(縦軸を1/2に縮小して表示)、電磁ブレーキ21b〜23bの励磁コイル21c〜23cに供給する電力の合計を平均化することができる。   Even with such control, as shown in FIG. 7D (displayed with the vertical axis reduced to ½), the total power supplied to the exciting coils 21c to 23c of the electromagnetic brakes 21b to 23b is averaged. can do.

上記各実施形態に限定されず、例えば次のように実施することもできる。   The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented as follows, for example.

・上記各実施形態では、電磁ブレーキの上記機械部分においてパッドとライニングとが確実に離間するように、各駆動軸の制動を解除する期間の初期(励磁コイルへの電圧印加の初期)において、所定期間にわたってDUTY100%(電圧の印加をON)とした。しかしながら、必ずしもDUTY100%に設定する必要はなく、各駆動軸の制動を確実に解除することのできるDUTY(ON期間とOFF期間との比率)に設定すればよい。具体的には、各駆動軸の制動が解除された状態を維持する際のDUTY(例えばDUTY50%)よりも高いDUTY、例えばDUTY80%に設定してもよい。また、各駆動軸の制動が解除された状態を維持する際のDUTYが、励磁コイルへの電圧印加の初期においてパッドとライニングとを離間させることのできるDUTY(例えば65%)に設定されていれば、励磁コイルへの電圧印加の初期からそのDUTYに設定してもよい。   In each of the above embodiments, in order to ensure that the pad and the lining are separated from each other in the mechanical part of the electromagnetic brake, at the initial stage of releasing the braking of each drive shaft (initial voltage application to the excitation coil) DUTY was 100% over the period (application of voltage was ON). However, it is not always necessary to set DUTY to 100%, and it may be set to DUTY (ratio between the ON period and the OFF period) that can reliably release the braking of each drive shaft. Specifically, it may be set to DUTY higher than DUTY (for example, DUTY 50%) when maintaining the state where the braking of each drive shaft is released, for example, DUTY 80%. Further, the DUTY when maintaining the state where the braking of each drive shaft is released is set to DUTY (for example, 65%) that can separate the pad and the lining at the initial stage of voltage application to the exciting coil. For example, the DUTY may be set from the initial stage of voltage application to the exciting coil.

・上記第1及び第2実施形態では、ロボット10を6軸の垂直多関節型ロボットとして具体化したが、水平多関節型ロボットとして具体化することも可能である。また、3軸のロボット(又は3軸に電磁ブレーキを備えるロボット)である場合には、図4(c)において、電磁ブレーキ21b(第1電磁ブレーキ)と電磁ブレーキ25b,26b(第2電磁ブレーキ)とを採用した場合と同様のON−OFF制御を行い、4軸のロボットである場合には、図5(c)において、電磁ブレーキ21b(第1電磁ブレーキ)と電磁ブレーキ23b〜25b(第2電磁ブレーキ)とを採用した場合と同様のON−OFF制御を行うとよい。こうした構成によれば、第1電磁ブレーキよりも定格電力の小さい第2電磁ブレーキにおいて、励磁コイルへの電圧印加のON期間がより多く重複することとなる。したがって、複数の励磁コイルへの電圧印加のON期間が重複する場合に、電力の合計の最大値を抑制することができる。   In the first and second embodiments, the robot 10 is embodied as a six-axis vertical articulated robot. However, the robot 10 may be embodied as a horizontal articulated robot. In the case of a three-axis robot (or a robot having an electromagnetic brake on three axes), in FIG. 4C, the electromagnetic brake 21b (first electromagnetic brake) and the electromagnetic brakes 25b and 26b (second electromagnetic brake) are used. In the case of a 4-axis robot, the electromagnetic brake 21b (first electromagnetic brake) and the electromagnetic brakes 23b to 25b (first) are controlled in the case of a four-axis robot. The same ON-OFF control as in the case of adopting (2 electromagnetic brake) may be performed. According to such a configuration, in the second electromagnetic brake having a smaller rated power than that of the first electromagnetic brake, the ON periods of voltage application to the exciting coil overlap more. Therefore, when the ON periods of voltage application to a plurality of exciting coils overlap, the maximum value of the total power can be suppressed.

また、図4(c)において、3軸のロボットである場合に、電磁ブレーキ23b(第1電磁ブレーキ)と電磁ブレーキ25b,26b(第2電磁ブレーキ)とを採用した場合と同様のON−OFF制御や、4軸のロボットである場合に、電磁ブレーキ23b,24b(第1電磁ブレーキ)と電磁ブレーキ25b,26b(第2電磁ブレーキ)とを採用した場合と同様のON−OFF制御や、図6(c)において、4軸のロボットである場合に、電磁ブレーキ21b(第1電磁ブレーキ)及び電磁ブレーキ22b(第2電磁ブレーキ)、並びに電磁ブレーキ23b(第1電磁ブレーキ)及び電磁ブレーキ25b(第2電磁ブレーキ)を採用した場合と同様のON−OFF制御を行ってもよい。こうした構成によっても、第1電磁ブレーキの励磁コイルと第2電磁ブレーキの励磁コイルとで、電圧印加のON期間が互いに重複しないようにずらされる。したがって、共通の電源から各電磁ブレーキに電力が供給される構成において、電源に要求される最大電力を抑制することができるため、電源容量を小さくすることができる。   Further, in FIG. 4C, in the case of a three-axis robot, the same ON-OFF as when the electromagnetic brake 23b (first electromagnetic brake) and the electromagnetic brakes 25b and 26b (second electromagnetic brake) are employed. In the case of control or a 4-axis robot, the same ON-OFF control as when the electromagnetic brakes 23b, 24b (first electromagnetic brake) and the electromagnetic brakes 25b, 26b (second electromagnetic brake) are employed, 6 (c), when the robot is a four-axis robot, the electromagnetic brake 21b (first electromagnetic brake) and the electromagnetic brake 22b (second electromagnetic brake), and the electromagnetic brake 23b (first electromagnetic brake) and electromagnetic brake 25b ( The same ON-OFF control as when the second electromagnetic brake) is employed may be performed. Even with such a configuration, the ON periods of voltage application are shifted so as not to overlap each other between the exciting coil of the first electromagnetic brake and the exciting coil of the second electromagnetic brake. Therefore, in a configuration in which power is supplied to each electromagnetic brake from a common power supply, the maximum power required for the power supply can be suppressed, and the power supply capacity can be reduced.

・上記第1及び第2実施形態では、各電磁ブレーキ21b〜26bの励磁コイル21c〜26cへの電圧印加をスイッチングする半導体リレー51〜56を、各PG41〜46から発生されるパルス信号によって駆動した。しかしながら、複数の電磁ブレーキの励磁コイルに印加される矩形パルス状の電圧が同一である場合には、それぞれの励磁コイルに対応して設けられた半導体リレーを共通のPGから発生されるパルス信号によって駆動してもよい。例えば、図4(c)に示される矩形パルス状の電圧(図では電力として表示)が各電磁ブレーキ21b〜26bの励磁コイル21c〜26cに印加される場合には、電磁ブレーキ23b,24bに対応して設けられる半導体リレー53,54を共通のPG43により駆動し、電磁ブレーキ25b,26bに対応して設けられる半導体リレー55,56を共通のPG45により駆動することができる。また、図5(c)に示される矩形パルス状の電圧が各電磁ブレーキ21b〜26bの励磁コイル21c〜26cに印加される場合には、電磁ブレーキ21b,22bに対応して設けられる半導体リレー51,52を共通のPG41により駆動し、電磁ブレーキ23b〜26bに対応して設けられる半導体リレー53〜56を共通のPG43により駆動することができる。こうした構成によれば、PGの数を減らすことができるため、装置のコストを抑制することができる。さらに、この場合に、共通のPGにより駆動される半導体リレーを共通化することにより、装置のコストを更に抑制することができる。   In the first and second embodiments, the semiconductor relays 51 to 56 that switch the voltage application to the excitation coils 21c to 26c of the electromagnetic brakes 21b to 26b are driven by the pulse signals generated from the PGs 41 to 46, respectively. . However, when the rectangular pulse voltage applied to the excitation coils of a plurality of electromagnetic brakes is the same, a semiconductor relay provided corresponding to each excitation coil is driven by a pulse signal generated from a common PG. It may be driven. For example, when a rectangular pulse voltage (shown as electric power in the figure) shown in FIG. 4C is applied to the excitation coils 21c to 26c of the electromagnetic brakes 21b to 26b, it corresponds to the electromagnetic brakes 23b and 24b. The semiconductor relays 53 and 54 provided in this manner can be driven by the common PG 43, and the semiconductor relays 55 and 56 provided corresponding to the electromagnetic brakes 25b and 26b can be driven by the common PG 45. When the rectangular pulse voltage shown in FIG. 5C is applied to the exciting coils 21c to 26c of the electromagnetic brakes 21b to 26b, the semiconductor relay 51 provided corresponding to the electromagnetic brakes 21b and 22b. , 52 can be driven by a common PG 41, and semiconductor relays 53 to 56 provided corresponding to the electromagnetic brakes 23 b to 26 b can be driven by a common PG 43. According to such a configuration, since the number of PGs can be reduced, the cost of the apparatus can be suppressed. Furthermore, in this case, the cost of the apparatus can be further suppressed by sharing the semiconductor relay driven by the common PG.

・上記各実施形態では、電圧印加のON−OFF制御においてDUTY(ON期間とOFF期間との合計のうちON期間の比率)を、各駆動軸の制動が解除された状態を維持することが可能な範囲で最小のDUTYに定めていたが、ロボット10の各軸J1〜J6の関節部分における動作状況等に応じて適宜それよりも大きいDUTYに設定してもよい。また、複数の電磁ブレーキ21b〜26bにおける上記最小のDUTYのうち、最も大きいDUTYで全ての電磁ブレーキ21b〜26bの励磁コイル21c〜26cへ電圧印加を行うようにしてもよい。こうした構成によれば、PG41〜46及び半導体リレー51〜56を全ての電磁ブレーキ21b〜26bで共通化することができる。この場合であっても、各電磁ブレーキ21b〜26bの励磁コイルへ21c〜26cへの電圧印加がON−OFF制御されつつ、各駆動軸の制動が解除された状態が維持される。このため、各電磁ブレーキ21b〜26bの励磁コイル21c〜26cへ供給される電力を抑制することができ、励磁コイル21c〜26cを含む回路の通電による発熱を抑制することができる。   In each of the above embodiments, in the ON / OFF control of voltage application, it is possible to maintain DUTY (ratio of the ON period out of the total of the ON period and the OFF period) in a state where the braking of each drive shaft is released. Although the minimum DUTY is determined in such a range, the DUTY may be set to a larger DUTY as appropriate in accordance with the operation state in the joint portions of the axes J1 to J6 of the robot 10. Moreover, you may make it apply a voltage to the exciting coils 21c-26c of all the electromagnetic brakes 21b-26b by the largest DUTY among the said minimum DUTY in the several electromagnetic brakes 21b-26b. According to such a structure, PG41-46 and the semiconductor relays 51-56 can be shared by all the electromagnetic brakes 21b-26b. Even in this case, the state where the braking of each drive shaft is released is maintained while the voltage application to the excitation coils of the electromagnetic brakes 21b to 26b is controlled ON-OFF. For this reason, the electric power supplied to the exciting coils 21c-26c of each electromagnetic brake 21b-26b can be suppressed, and the heat_generation | fever by electricity supply of the circuit containing the exciting coils 21c-26c can be suppressed.

・発熱を抑制する必要性の高い(定格電力の大きい)電磁ブレーキ21b,22bに対して電圧印加のON−OFF制御を行い、発熱を抑制する必要性の低い(定格電力の小さい)電磁ブレーキ23b〜26bに対して、従来と同様の制御(電圧印加のON状態を維持する制御)を行うようにしてもよい。こうした構成によれば、発熱を抑制する必要性の低い電磁ブレーキ23b〜26bでは、励磁コイル23c〜26cへの電圧印加を行う回路として従来と同様のものを用いることができる。   ・ Electromagnetic brakes 23b, 22b that are highly necessary to suppress heat generation (high rated power) are subjected to ON / OFF control of voltage application, and electromagnetic brakes 23b that are low need to suppress heat generation (low rated power) ˜26b may be controlled in the same manner as before (control for maintaining the ON state of voltage application). According to such a configuration, in the electromagnetic brakes 23b to 26b that are less required to suppress heat generation, the same circuit as that used for applying voltage to the excitation coils 23c to 26c can be used.

10…ロボット、21〜26…モータ(サーボモータ)、21b〜26b…電磁ブレーキ、21c〜26c…励磁コイル、30…CPU、41〜46…パルス発生器(PG)、51〜56…半導体リレー。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Robot, 21-26 ... Motor (servo motor), 21b-26b ... Electromagnetic brake, 21c-26c ... Excitation coil, 30 ... CPU, 41-46 ... Pulse generator (PG), 51-56 ... Semiconductor relay.

Claims (8)

多関節型ロボットの各関節に駆動軸を駆動するサーボモータが設けられ、その各サーボモータが有する非励磁作動型の電磁ブレーキによる前記駆動軸の制動を制御する装置であって、
前記駆動軸の制動を解除する期間において、前記電磁ブレーキの励磁コイルへの電力供給を繰返しON及びOFFするON−OFF制御を実行しつつ、前記駆動軸の制動が解除された状態を維持する制動解除維持手段を備えることを特徴とするロボットの電磁ブレーキ制御装置。
Servo motors that drive the drive shafts are provided at the joints of the multi-joint robot, and control the braking of the drive shafts by the non-excitation operation type electromagnetic brakes of the servo motors,
Brake that maintains the state in which the drive shaft is released while performing ON-OFF control that repeatedly turns ON and OFF the power supply to the excitation coil of the electromagnetic brake during the period in which the drive shaft is released. An electromagnetic brake control device for a robot, comprising release maintaining means.
前記電磁ブレーキとして定格電力の異なる複数の電磁ブレーキを含み、
前記制動解除維持手段は、前記ON−OFF制御においてON期間とOFF期間とを周期的に繰返すものであり、前記ON期間と前記OFF期間との比率が前記電磁ブレーキ毎に予め定められていることを特徴とする請求項1に記載のロボットの電磁ブレーキ制御装置。
Including a plurality of electromagnetic brakes with different rated power as the electromagnetic brake,
The braking release maintaining means periodically repeats an ON period and an OFF period in the ON-OFF control, and a ratio between the ON period and the OFF period is predetermined for each electromagnetic brake. The electromagnetic brake control device for a robot according to claim 1.
前記ON期間とOFF期間との比率は、各駆動軸の制動が解除された状態を維持することが可能な範囲でOFF期間の比率が最大である所定比率に予め定められていることを特徴とする請求項2に記載のロボットの電磁ブレーキ制御装置。   The ratio between the ON period and the OFF period is predetermined as a predetermined ratio that maximizes the ratio of the OFF period within a range in which the braking state of each drive shaft can be maintained. The robot electromagnetic brake control device according to claim 2. 共通の電源から各電磁ブレーキに電力が供給されており、
前記制動解除維持手段は、前記ON−OFF制御においてON期間とOFF期間とを周期的に繰返すものであり、第1電磁ブレーキの励磁コイルと第2電磁ブレーキの励磁コイルとで、電力供給のON期間が互いに重複しないようにずらすことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のロボットの電磁ブレーキ制御装置。
Power is supplied to each electromagnetic brake from a common power source,
The braking release maintaining means periodically repeats an ON period and an OFF period in the ON-OFF control, and the power supply is turned on by the excitation coil of the first electromagnetic brake and the excitation coil of the second electromagnetic brake. 4. The electromagnetic brake control device for a robot according to claim 1, wherein the periods are shifted so as not to overlap each other. 5.
前記第1電磁ブレーキの定格電力は前記第2電磁ブレーキの定格電力よりも大きく、前記第1電磁ブレーキの数は前記第2電磁ブレーキの数よりも少ないことを特徴とする請求項4に記載のロボットの電磁ブレーキ制御装置。   The rated power of the first electromagnetic brake is larger than the rated power of the second electromagnetic brake, and the number of the first electromagnetic brakes is smaller than the number of the second electromagnetic brakes. Robot electromagnetic brake control device. 前記制動解除維持手段は、前記第1電磁ブレーキの励磁コイルと前記第2電磁ブレーキの励磁コイルとで、前記ON−OFF制御を同一の周期で行うことを特徴とする請求項4又は5に記載のロボットの電磁ブレーキ制御装置。   The said braking cancellation | release maintenance means performs the said ON-OFF control with the same period with the exciting coil of a said 1st electromagnetic brake, and the exciting coil of a said 2nd electromagnetic brake, The Claim 4 or 5 characterized by the above-mentioned. Robot electromagnetic brake control device. 前記制動解除維持手段は、定格電力の最も大きい2つの電磁ブレーキを、それぞれ異なるグループの前記第1電磁ブレーキとし、各グループにおいて、第1電磁ブレーキの励磁コイルと第2電磁ブレーキの励磁コイルとで、電力供給のON期間が互いに重複しないようにずらすことを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載のロボットの電磁ブレーキ制御装置。   The brake release maintaining means uses the two electromagnetic brakes having the largest rated power as the first electromagnetic brakes in different groups, and each group includes an excitation coil for the first electromagnetic brake and an excitation coil for the second electromagnetic brake. The electromagnetic brake control device for a robot according to any one of claims 4 to 6, wherein the power supply ON periods are shifted so as not to overlap each other. 共通の電源から各電磁ブレーキに電力が供給されており、
前記電磁ブレーキとして、定格電力の最も大きい第1電磁ブレーキと、定格電力の2番目に大きい第2電磁ブレーキと、その他の第3電磁ブレーキとを含み、
前記制動解除維持手段は、前記ON−OFF制御においてON期間とOFF期間とを周期的に繰返すものであり、前記第1電磁ブレーキの励磁コイルと、前記第2電磁ブレーキ及び前記第3電磁ブレーキの励磁コイルとで、電力供給のON期間が互いに重複しないようにずらすことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のロボットの電磁ブレーキ制御装置。
Power is supplied to each electromagnetic brake from a common power source,
The electromagnetic brake includes a first electromagnetic brake having the highest rated power, a second electromagnetic brake having the second highest rated power, and other third electromagnetic brakes,
The braking release maintaining means periodically repeats an ON period and an OFF period in the ON-OFF control, and includes an excitation coil of the first electromagnetic brake, the second electromagnetic brake, and the third electromagnetic brake. The electromagnetic brake control device for a robot according to any one of claims 1 to 3, wherein an ON period of power supply is shifted so as not to overlap each other with the exciting coil.
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