JP2015100878A - 産業用ロボットの無励磁作動型電磁ブレーキ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ボールねじ軸11に接続されたブレーキ板17と、その両側に位置する固定鉄心18および固定部材36とを備える。固定鉄心18内の励磁コイルと、ブレーキ板17と固定鉄心18との間に位置する可動鉄心41と、ブレーキ板17と固定部材36との間の第1の摩擦材37およびブレーキ板17と可動鉄心41との間の第2の摩擦材42とを備える。可動鉄心41を固定部材36に向けて付勢する圧縮コイルばねを備える。可動鉄心41からなる可動切片を有し、可動鉄心41が圧縮コイルばねのばね力に抗して磁気吸着位置に移動することによりON、OFF動作するスイッチ43を備える。スイッチ43は、励磁コイルが励磁されている状態で可動鉄心41が磁気吸着位置に移動しているか否かを区別する検出回路を閉、あるいは、開するものである。
【選択図】図3
Description
ところで、産業用ロボットより負荷が大きくなる産業用の工作機や搬送機においては、例えば特許文献1に記載されているように、回転軸と一体に回転するブレーキ板に摩擦材をばね部材のばね力で押し付ける構造の無励磁作動型電磁ブレーキが用いられている。
固定部材は、回転軸を中心とする回転および回転軸の軸線方向への移動が規制されている。
可動鉄心は、固定鉄心に回転が規制されるとともに軸線方向へ移動自在に支持されている。固定鉄心は、励磁コイルとばね部材とを備えている。励磁コイルは、磁気吸引力を発生させるためのものである。可動鉄心は、この磁気吸引力によって固定鉄心に吸着される。ばね部材は、可動鉄心を固定部材に向けて付勢する。
したがって、この本発明によれば、製造コストを可及的低く抑えながら、回転軸が制動状態で駆動されることを検出可能な無励磁作動型電磁ブレーキを提供することができる。
第1のアーム3の先端部には、第2のアーム4が回転自在に支持されている。この第2のアーム4は、第1のアーム3に設けられたモータ5による駆動によって、上下方向を軸線方向として回転する。この第2のアーム4の先端部には、出力軸6が上下方向を軸線方向として回転自在かつ上下方向へ移動自在に設けられている。
出力軸6の上下方向の移動は、出力軸6と平行なボールねじ軸11を有する昇降装置12によって行われる。昇降装置12は、第2のアーム4に設けられた昇降用モータ13と、このモータ13にベルト(図示せず)によって接続されたボールねじ軸11と、このボールねじ軸11に螺合したボールねじナット14などによって構成されている。
ボールねじ軸11の下端部は、第2のアーム4から下方に突出している。このボールねじ軸11の下端部には、図2に示すように、本発明に係る無励磁作動型電磁ブレーキ15が設けられている。
この実施の形態による無励磁作動型電磁ブレーキ15は、図3および図4に示すように、上下方向に複数の部品を並べた構造が採られている。これらの複数の部品は、最も下に位置する固定鉄心18に支持されている。
可動鉄心41の外径は、固定鉄心18の外径と略等しい寸法に形成されている。この可動鉄心41の外周部は、上述したガイド34に移動自在に保持されている。すなわち、可動鉄心41は、固定鉄心18とブレーキ板17との間に、ボールねじ軸11を中心とする回転が規制された状態で軸線方向へ移動自在に設けられている。
可動鉄心41が4個の接触端子24〜27に接触した状態においては、第1の検出部32を構成する第1、第2の接触端子24,25と、第2の検出部33を構成する第3、第4の接触端子26,27とが可動鉄心41を介して互いに導通される。すなわち、可動鉄心41と4個の接触端子24〜27は、可動鉄心41を可動切片とするスイッチ43を構成している。このスイッチ43は、可動鉄心41が図3に示すように磁気吸着位置から移動することによりOFF状態になり、可動鉄心41が図4に示すように磁気吸着位置に移動することによってON状態になる。上述した検出回路31は、スイッチ43がON状態であるときに閉成状態になり、スイッチ43がOFF状態であるときに開放状態になる。すなわち、スイッチ43は、可動鉄心41が磁気吸着位置に移動したことで検出回路31を閉じるものである。
導通検出部44は、スイッチ43のON状態、あるいは、OFF状態を検出する機能を有している。この導通検出部44においては、励磁コイル21が励磁状態であるにもかかわらずスイッチ43がOFF状態であることを検出することができる。このような状態が検出されたときは、電源装置23がスカラロボット1を停止させる。また、このときは、通知部47が予め定めた通知動作を行う。
運転形態切替部46は、電源装置23の運転形態を後述する通常運転形態と、猶予運転形態と、予測運転形態とのうちいずれか一つの運転形態に変更するためのものである。この運転形態の変更は、例えば操作子(図示せず)を作業者が操作することによって行うことができる。
電源装置23は、このように電圧が変更された場合、予め定めた時間が経過した後に電圧を変更前の値に戻す。その後、無励磁作動型電磁ブレーキ15が交換され(ステップS6)、正式に運転が再開される(ステップS7)。
電源装置23は、次にステップP2において、第1の電圧Aと第2の電圧Dとの差Eを求め、ステップP3において、この差Eと予め定めた閾値とを比較する。
一方、電圧差Eが閾値以上である場合、すなわち第1、第2の摩擦材37,42の摩耗量が多く、磁気吸引力に余裕が少ない場合は、ステップP5に進む。ステップP5においては、引きずり現象が生じる可能性が高いことを識別可能な通知を通知部47が行う。この通知内容としては、例えば無励磁作動型電磁ブレーキ15の交換を促す内容とすることができる。
このスイッチ43の可動切片は、無励磁作動型電磁ブレーキ15の構成部品である可動鉄心41である。このため、専ら可動切片となる部品を使用する場合と較べて、製造コストを低く抑えることができる。
したがって、この実施の形態によれば、製造コストを可及的低く抑えながら、ボールねじ軸11(回転軸)が制動状態で駆動されることを検出可能な無励磁作動型電磁ブレーキを提供することができる。
したがって、この実施の形態によれば、ボールねじ軸11が制動状態で駆動されることを防ぐことが可能な無励磁作動型電磁ブレーキを提供することができる。
このため、この実施の形態によれば、第1、第2の摩擦材37,42の使用限界に達したときに電源装置23によってその旨の通知が行われるとともに励磁コイル21に印加される電圧が自動で上昇する。したがって、この実施の形態によれば、ボールねじ軸11が制動状態で駆動されることを防ぐにあたって信頼性が高い無励磁作動型電磁ブレーキを提供することができる。
このため、この実施の形態によれば、ボールねじ軸11(回転軸)が制動されることなく駆動される正常な運転状態にあるときに、引きずり現象が生じる可能性が高いことを操作者に通知し、メンテナンスを促すことができる。
接触端子と可動鉄心は、図12〜図14に示すように形成することができる。これらの図において、図1〜図11によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図12に示す無励磁作動型電磁ブレーキ15の接触端子24〜27は、固定鉄心18の外に位置付けられ、固定鉄心18の外周部に固定されている。この実施の形態による接触端子24〜27は、図14に示すように、円環状に形成された固定鉄心18の外周部を周方向に4等分する位置に配置されている。なお、図12および図13は、固定用ボルト19とカラー20とを省略した状態で描いてある。また、図14は、固定部材36と第1の摩擦材37とを省略した状態で描いてある。
このように接触端子24〜27を固定鉄心18の外に設ける場合であっても、第1の実施の形態を採るときと同等の効果が得られる。
接触端子が固定鉄心の外に設けられた無励磁作動型電磁ブレーキは、図15および図16に示すように、産業用ロボットの駆動用モータに取付けることができる。図15および図16において、図1〜図14によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。なお、図15は、固定用ボルト19とカラー20とを省略した状態で描いてある。また、図16は、固定部材36と第1の摩擦材37とを省略した状態で描いてある。
この実施の形態による無励磁作動型電磁ブレーキ15は、固定鉄心18の外側に接触端子24〜27が取付けられているものである。接触端子24〜27は、軸線方向から見て円形を呈する固定鉄心18の外周部を周方向に4等分する位置に配置されている。
無励磁作動型電磁ブレーキ15のブレーキ板17は、ボールねじ軸11(モータ51の出力軸)に設けられた筒状部材16にスプライン16aによって嵌合している。この実施の形態においては、このボールねじ軸11(モータ51の出力軸)によって、本発明でいう「産業用ロボットの回転軸」が構成されている。
この実施の形態による接触端子24〜27は、図16に示すように、モータ51の軸線方向から見てモータ51の内側に配置される。したがって、この実施の形態によれば、接触端子24〜27が固定鉄心18の外側に設けられているにもかかわらず、モータ51に取付けられた状態でコンパクトな無励磁作動型電磁ブレーキを提供することができる。
接触端子は、図17〜図19に示すように構成することができる。図17〜図19において、図1〜図11によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。なお、図17および図18は、固定用ボルト19とカラー20とを省略した状態で描いてある。
図17および図18に示す無励磁作動型電磁ブレーキ15の固定鉄心18は、リード線52が接続されており、実質的に接触端子を構成するものである。また、この実施の形態による可動鉄心41は、リード線53が接続されており、可動切片と接触端子との機能を併せ持つものである。リード線52とリード線53は、図19に示すように、検出回路31の一部を構成する状態で電源装置23に接続されている。
したがって、この実施の形態によれば、検出動作の信頼性が高い無励磁作動型電磁ブレーキを提供することができる。
接触端子7は、図20および図21に示すように、固定部材に設けることができる。図20および図21において、前記図1〜図19によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。なお、図20および図21は、固定用ボルト19とカラー20とを省略した状態で描いてある。
この実施の形態においては、固定部材36に第1〜第4の接触端子24〜27を設けるだけでスイッチ43を実現することができる。したがって、この実施の形態においても、製造コストをそれほど高くすることなく、ボールねじ軸11(回転軸)が制動状態で駆動されることを検出可能な無励磁作動型電磁ブレーキを提供することができる。
図21に示す実施の形態によるスイッチ43は、接触端子どうしが接触するものである。このため、接触端子どうしの間に接触端子とは別体の可動切片が介在する場合と較べると、導通の信頼性が高くなる。
したがって、図21に示す実施の形態によれば、検出動作の信頼性が高い無励磁作動型電磁ブレーキを提供することができる。
Claims (10)
- 産業用ロボットの回転軸に、この回転軸と一体に回転する状態で軸線方向へ移動自在に接続されたブレーキ板と、
前記ブレーキ板より前記軸線方向の一方に配置され、前記回転軸を中心とする回転および前記軸線方向への移動が規制された固定鉄心と、
前記固定鉄心に設けられた励磁コイルと、
前記ブレーキ板と前記固定鉄心との間に前記回転が規制された状態で前記軸線方向へ移動自在に設けられ、前記励磁コイルが励磁されることにより前記固定鉄心に磁気によって吸引される可動鉄心と、
前記ブレーキ板より前記軸線方向の他方に配置され、前記回転および前記軸線方向への移動が規制された固定部材と、
前記ブレーキ板と前記可動鉄心との間および前記ブレーキ板と前記固定部材との間に設けられた摩擦材と、
前記可動鉄心を前記固定部材に向けて付勢するばね部材と、
前記可動鉄心からなる可動切片を有し、前記励磁コイルが励磁されて生じた磁気によって前記可動鉄心が前記ばね部材のばね力に抗して磁気吸着位置に移動することによりON、あるいは、OFF動作するスイッチとを備え、
前記スイッチは、前記励磁コイルが励磁されている状態で前記可動鉄心が前記磁気吸着位置に移動しているか否かを区別する回路を閉、あるいは、開するものである産業用ロボットの無励磁作動型電磁ブレーキ。 - 請求項1記載の産業用ロボットの無励磁作動型電磁ブレーキにおいて、
前記スイッチは、前記可動鉄心が前記磁気吸着位置に移動したことで回路を閉じるものである産業用ロボットの無励磁作動型電磁ブレーキ。 - 請求項1または請求項2記載の産業用ロボットの無励磁作動型電磁ブレーキにおいて、
前記励磁コイルは、この励磁コイルに印加する電圧を増減可能な電源装置に接続されていることを特徴とする産業用ロボットの無励磁作動型電磁ブレーキ。 - 請求項3記載の産業用ロボットの無励磁作動型電磁ブレーキにおいて、
前記電源装置は、通常運転形態と、前記通常運転形態よりも高い電圧を前記励磁コイルに印加する猶予運転形態とを切替可能なものであり、
前記電源装置は、前記通常運転形態において前記励磁コイルが励磁されているにも関わらず前記可動鉄心が前記磁気吸着位置に移動していないことが検出されると、前記摩擦材の使用限界を通知するとともに前記猶予運転形態に切替えることを特徴とする産業用ロボットの無励磁作動型電磁ブレーキ。 - 請求項3または請求項4記載の産業用ロボットの無励磁作動型電磁ブレーキにおいて、
前記電源装置は、通常運転形態と、前記摩擦材の使用限界時期を予測する予測運転形態とを切替可能なものであり、
前記通常運転形態が採られた電源装置は、前記摩擦材が摩耗していない状態で前記可動鉄心が前記ばね部材のばね力に抗して前記磁気吸着位置に移動する最低限の電圧に予め定めた電圧値を加算してなる第1の電圧を前記励磁コイルに印加し、
前記予測運転形態が採られた電源装置は、その時点において前記可動鉄心が前記磁気吸着位置に移動するために最低限必要な第2の電圧を検出し、前記第1の電圧と前記第2の電圧との差が予め定めた閾値より小さくなった場合に予め定めた通知動作を実行することを特徴とする産業用ロボットの無励磁作動型電磁ブレーキ。 - 請求項1ないし請求項5のうちいずれか一つに記載の産業用ロボットの無励磁作動型電磁ブレーキにおいて、
前記スイッチは、前記固定鉄心に設けられた一対の接触端子をさらに備え、
前記励磁コイルが励磁されることにより磁気によって吸引された前記可動鉄心が前記一対の接触端子に接触し、一方の接触端子が前記可動鉄心を介して他方の接触端子に導通されることによって前記回路が閉成され、
前記励磁コイルへの給電が絶たれて前記可動鉄心が前記ばね部材のばね力で前記接触端子から離間することにより前記回路が開くことを特徴とする産業用ロボットの無励磁作動型電磁ブレーキ。 - 請求項1ないし請求項5のうちいずれか一つに記載の産業用ロボットの無励磁作動型電磁ブレーキにおいて、
前記スイッチは、前記可動鉄心からなる接触端子と、前記固定鉄心に設けられた接触端子とを備え、
前記励磁コイルが励磁されることにより磁気によって吸引された前記可動鉄心が固定鉄心側の接触端子に接触することによって前記回路が閉成され、
前記励磁コイルへの給電が絶たれて前記可動鉄心が前記ばね部材のばね力で前記固定鉄心側の接触端子から離間することにより前記回路が開くことを特徴とする産業用ロボットの無励磁作動型電磁ブレーキ。 - 請求項6または請求項7記載の産業用ロボットの無励磁作動型電磁ブレーキにおいて、
前記回転軸は、モータの出力軸であり、
前記モータは、前記軸線方向から見て四角形状に形成され、
前記固定鉄心は、前記軸線方向から見て円形状に形成されて前記モータの端部に取付けられ、
この固定鉄心に設けられた接触端子は、固定鉄心の外周部であって、前記軸線方向から見て前記モータの角部分と対応する部位に位置付けられていることを特徴とする産業用ロボットの無励磁作動型電磁ブレーキ。 - 請求項1ないし請求項5のうちいずれか一つに記載の産業用ロボットの無励磁作動型電磁ブレーキにおいて、
前記スイッチは、前記固定部材に支持された一対の接触端子をさらに備え、
前記ばね部材のばね力で押された前記可動鉄心が前記一対の接触端子に接触し、一方の接触端子が前記可動鉄心を介して他方の接触端子に導通されることによって前記回路が閉成され、
前記励磁コイルが励磁されることにより前記可動鉄心が前記接触端子から離間することによって前記回路が開くことを特徴とする産業用ロボットの無励磁作動型電磁ブレーキ。 - 請求項1ないし請求項5のうちいずれか一つに記載の産業用ロボットの無励磁作動型電磁ブレーキにおいて、
前記スイッチは、前記可動鉄心からなる接触端子と、前記固定部材に設けられた接触端子とを備え、
前記ばね部材のばね力で押された前記可動鉄心が前記固定部材側の接触端子に接触することによって前記回路が閉成され、
前記励磁コイルが励磁されることにより前記可動鉄心が前記固定部材側の接触端子から離間することによって前記回路が開くことを特徴とする産業用ロボットの無励磁作動型電磁ブレーキ。
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