JP2017064846A - Robot and control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボット及び制御装置に関するものである。 The present invention relates to a robot and a control device.
サーボモーターなどにおいて使用されている無励磁作動型電磁ブレーキでは、非励磁状態において、ばね力によってアーマチュアがモーター回転軸の側に付勢されてブレーキ力が作用している。励磁すると、アーマチュアが磁気吸引力によってヨークの側に吸引されてモーター回転軸に作用しているブレーキ力が解除される。アーマチュアをヨークに吸引する際には大きな電力が必要であるが、アーマチュアがヨークに吸引した後は、アーマチュアを吸引状態に保持するため必要な電力は少なくてよい。すなわち、ブレーキフリーの状態を保つためのアーマチュアの吸引保持状態を維持するための電力は少なくてよい。 In a non-excitation operation type electromagnetic brake used in a servo motor or the like, in a non-excitation state, the armature is urged toward the motor rotating shaft by the spring force, and the braking force is applied. When excited, the armature is attracted toward the yoke by the magnetic attraction force, and the braking force acting on the motor rotation shaft is released. When the armature is attracted to the yoke, a large amount of electric power is required. However, after the armature has attracted the yoke, less power is required to keep the armature in the attracted state. That is, less power is required to maintain the armature suction holding state for maintaining the brake-free state.
特許文献1においては、図8に示すように、供給電圧(例えば、24V)のデューティー比を切り替えることで電磁ブレーキの過励磁と保持とを切り替えている。
In
しかしながら、特許文献1では、供給電圧を細かい周期で切り替える(例えば、24V→0V→24V)ため、ノイズ発生が大きくなるおそれがある。
However, in
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例に係るロボットは、可動部を制動する電磁ブレーキへの電圧を切り替える切替部を有し、前記切替部は、受動素子を含み、前記受動素子の時定数に基づいて、前記電磁ブレーキに印加される電圧を、第1電圧から前記第1電圧よりも低い第2電圧に切り替えることを特徴とする。 Application Example 1 A robot according to this application example includes a switching unit that switches a voltage to an electromagnetic brake that brakes the movable unit, and the switching unit includes a passive element, based on a time constant of the passive element. The voltage applied to the electromagnetic brake is switched from the first voltage to a second voltage lower than the first voltage.
本適用例によれば、大きな電圧である過励磁電圧(第1電圧)を投入し、一定時間が経過したら保持状態の電圧である過励磁電圧よりも低い保持電圧(第2電圧)に切り替える。これにより、過励磁電圧と保持電圧とを自動で切り替えることができる。その結果、ノイズを少なくすることができる。 According to this application example, an overexcitation voltage (first voltage) that is a large voltage is applied, and when a predetermined time elapses, the voltage is switched to a holding voltage (second voltage) that is lower than the overexcitation voltage that is a holding state voltage. Thereby, an overexcitation voltage and a holding voltage can be switched automatically. As a result, noise can be reduced.
[適用例2]上記適用例に記載のロボットにおいて、前記切替部は、前記第1電圧を印加する第1電圧印加部と前記電磁ブレーキとの間に位置し、前記受動素子の電圧の大きさに基づいて、オンオフされるスイッチング素子を有することが好ましい。 Application Example 2 In the robot according to the application example described above, the switching unit is located between a first voltage application unit that applies the first voltage and the electromagnetic brake, and a magnitude of a voltage of the passive element. Based on the above, it is preferable to have a switching element that is turned on and off.
本適用例によれば、スイッチング素子により第1電圧印加部と電磁ブレーキとの間のオンオフを行うことができる。 According to this application example, the switching element can be turned on and off between the first voltage application unit and the electromagnetic brake.
[適用例3]上記適用例に記載のロボットにおいて、前記切替部は、前記スイッチング素子から前記電磁ブレーキの方向に電流を流す第1ダイオードを有することが好ましい。 Application Example 3 In the robot according to the application example described above, it is preferable that the switching unit includes a first diode that allows a current to flow from the switching element toward the electromagnetic brake.
本適用例によれば、第1電圧と第2電圧との選択ができる。また、電磁ブレーキの誘起電圧が電源電圧よりも高くなった場合に、この高い誘起電圧に起因した電流が電磁ブレーキからスイッチング素子に逆流することを防止できる。 According to this application example, the first voltage and the second voltage can be selected. In addition, when the induced voltage of the electromagnetic brake becomes higher than the power supply voltage, it is possible to prevent the current caused by the high induced voltage from flowing back from the electromagnetic brake to the switching element.
[適用例4]上記適用例に記載のロボットにおいて、前記スイッチング素子は、PMOSトランジスターであることが好ましい。 Application Example 4 In the robot according to the application example described above, the switching element is preferably a PMOS transistor.
本適用例によれば、スイッチング素子としてPMOSトランジスターを利用することにより比較的少ない素子数でスイッチングを行うことができる。 According to this application example, switching can be performed with a relatively small number of elements by using a PMOS transistor as a switching element.
[適用例5]上記適用例に記載のロボットにおいて、前記切替部は、前記第2電圧を生成する第2電圧印加部を有することが好ましい。 Application Example 5 In the robot according to the application example, it is preferable that the switching unit includes a second voltage application unit that generates the second voltage.
本適用例によれば、第2電圧の取り出しを、より確実に行うことができる。 According to this application example, it is possible to more reliably extract the second voltage.
[適用例6]上記適用例に記載のロボットにおいて、前記切替部は、前記第2電圧印加部から前記電磁ブレーキの方向に電流を流す第2ダイオードを有することが好ましい。 Application Example 6 In the robot according to the application example described above, it is preferable that the switching unit includes a second diode that allows a current to flow from the second voltage application unit toward the electromagnetic brake.
本適用例によれば、第1電圧と第2電圧との選択ができる。また、電磁ブレーキの誘起電圧が電源電圧よりも高くなった場合に、この高い誘起電圧に起因した電流が電磁ブレーキから第2電圧印加部に逆流することを防止できる。 According to this application example, the first voltage and the second voltage can be selected. In addition, when the induced voltage of the electromagnetic brake becomes higher than the power supply voltage, it is possible to prevent the current caused by the high induced voltage from flowing backward from the electromagnetic brake to the second voltage application unit.
[適用例7]上記適用例に記載のロボットにおいて、前記第2電圧印加部は、前記第1電圧を前記第2電圧に変圧することが好ましい。 Application Example 7 In the robot according to the application example described above, it is preferable that the second voltage application unit transforms the first voltage into the second voltage.
本適用例によれば、第2電圧の取り出しを、より確実に行うことができる。 According to this application example, it is possible to more reliably extract the second voltage.
[適用例8]上記適用例に記載のロボットにおいて、前記切替部は、前記受動素子から前記第1電圧印加部の方向に電流を流す第3ダイオードを有することが好ましい。 Application Example 8 In the robot according to the application example described above, it is preferable that the switching unit includes a third diode that allows current to flow from the passive element toward the first voltage application unit.
本適用例によれば、受動素子の容量電圧に起因した電流が受動素子から第1電圧印加部に流れるようにできる。 According to this application example, a current due to the capacitance voltage of the passive element can flow from the passive element to the first voltage application unit.
[適用例9]上記適用例に記載のロボットにおいて、前記受動素子は、抵抗とコンデンサーとを含むことが好ましい。 Application Example 9 In the robot according to the application example described above, it is preferable that the passive element includes a resistor and a capacitor.
本適用例によれば、時定数の回路を簡易な構成により実現することができる。 According to this application example, a circuit having a time constant can be realized with a simple configuration.
[適用例10]上記適用例に記載のロボットにおいて、前記抵抗は、2つ以上設けられていることが好ましい。 Application Example 10 In the robot according to the application example described above, it is preferable that two or more resistors are provided.
本適用例によれば、2つ以上の抵抗の組合せによりスイッチング素子にかかる受動素子の電圧を自在に分圧することができる。 According to this application example, the voltage of the passive element applied to the switching element can be freely divided by a combination of two or more resistors.
[適用例11]本適用例に係る制御装置は、可動部を制動する電磁ブレーキへの電圧を切り替える切替部を有し、前記切替部は、受動素子を含み、前記受動素子の時定数に基づいて、前記電磁ブレーキに印加される電圧を、第1電圧から前記第1電圧よりも低い第2電圧に切り替えることを特徴とする。 Application Example 11 A control device according to this application example includes a switching unit that switches a voltage to an electromagnetic brake that brakes the movable unit, and the switching unit includes a passive element and is based on a time constant of the passive element. The voltage applied to the electromagnetic brake is switched from the first voltage to a second voltage lower than the first voltage.
本適用例によれば、大きな電圧である過励磁電圧(第1電圧)を投入し、一定時間が経過したら保持状態の電圧である過励磁電圧よりも低い保持電圧(第2電圧)に切り替える。これにより、過励磁電圧と保持電圧とを自動で切り替えることができる。その結果、ノイズを少なくすることができる。 According to this application example, an overexcitation voltage (first voltage) that is a large voltage is applied, and when a predetermined time elapses, the voltage is switched to a holding voltage (second voltage) that is lower than the overexcitation voltage that is a holding state voltage. Thereby, an overexcitation voltage and a holding voltage can be switched automatically. As a result, noise can be reduced.
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大又は縮小して表示している。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings to be used are appropriately enlarged or reduced so that the part to be described can be recognized.
(第1実施形態)
(モーターユニット)
最初に、モーターユニット1について、図1を参照して説明する。
図1は、実施形態に係るモーターユニット1の構成を示す説明図である。図1に示すように、モーターユニット1は、モーター(駆動部)11と、エンコーダー15と、電磁ブレーキ21と、プーリー31と、モータープレート3とを備えている。モーター11と電磁ブレーキ21とは、モータープレート3に固定されており、モーターユニット1は、モータープレート3をロボット51(図6参照)に固定することによって、ロボット51に取り付けられている。
(First embodiment)
(Motor unit)
First, the
モーター11は、略円柱形状の外形を有し、出力軸12を備えている。出力軸12は、モーター11の略円柱形状の一端から突出している。モータープレート3には、軸孔3aが形成されている。出力軸12が軸孔3aを貫通する状態で、モーター11の端面がモータープレート3に当接しており、図示省略した固定部材によって、モーター11がモータープレート3に固定されている。モーター11のモータープレート3に固定されている端面の反対側の端面には、エンコーダー15が固定されている。
The
モータープレート3におけるモーター11が固定されている反対面には、電磁ブレーキ21が配設されている。電磁ブレーキ21は、電磁ブレーキ21を構成する部材が、モータープレート3又は軸孔3aを貫通して突出した出力軸12に固定されることによって、モータープレート3に固定されている。電磁ブレーキ21の構成の詳細は、後述する。
An
プーリー31は、プーリーハブ33と、プーリー体34とを備えている。プーリーハブ33は、外径が異なる2枚の円板が中心軸を合わせて一体にされ、中心位置に取付け孔が形成された形状を有している。プーリーハブ33は、取付け孔が出力軸12に勘合して、図示省略した固定部材によって、出力軸12に固定されている。プーリー体34は、プーリーディスク34aと、プーリー輪34bとを有している。プーリーディスク34aは、中央に勘合孔が形成された円板形状を有している。プーリー輪34bは、円筒形状を有している。プーリー輪34bの円筒形状の一端がプーリーディスク34aに外嵌して、プーリーディスク34aとプーリー輪34bとが一体にされて、プーリー体34が形成されている。一体にされたプーリーディスク34aとプーリー輪34bとで略円柱形状の空間を形成している。プーリーディスク34aの勘合孔がプーリーハブ33に外嵌した状態で、図示省略した固定部材によって、プーリー輪34bがプーリーハブ33に固定されて、プーリー31が形成されている。
The
プーリー31は、略円柱形状の空間の開口をモータープレート3に向けた状態で、出力軸12に固定されている。プーリー31は、略円柱形状の空間には、電磁ブレーキ21が配設されている。
The
(電磁ブレーキ)
次に、モーターユニット1を構成する電磁ブレーキ21について、図2を参照して説明する。
図2は、実施形態に係る電磁ブレーキ21の構成を示す模式断面図である。図2(A)は制動している(ブレーキを掛けている)状態の電磁ブレーキ21を示す模式断面図であり、図2(B)は制動していない(ブレーキを掛けていない)状態の電磁ブレーキ21を示す模式断面図である。
(Electromagnetic brake)
Next, the
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the
図2に示すように、電磁ブレーキ21は、ブレーキ板22と、可動板26と、電磁石28と、ブレーキばね29とを備えている。固定枠27は、円筒の一端が円板で塞がれて、一方が開口した円柱形状の円柱空間27bが形成された形状を有している。固定枠27における円板部分の、円柱空間27bの臨む面を、固定面27aと表記する。円板の中央には穴が形成されており、固定枠27は、当該穴を出力軸12が貫通し、円筒空間の開口がモータープレート3で塞がれる状態で、モータープレート3に固定されている。固定枠27がモータープレート3に固定された状態で、固定面27aの面方向は、出力軸12の軸方向に略直交する方向である。
As shown in FIG. 2, the
ブレーキ板22は、ブレーキハブ23と、摩擦板24とを有している。ブレーキハブ23は、外径が異なる2枚の円板が中心軸を合わせて一体にされ、中心軸に係合孔が形成された形状を有している。摩擦板24は、中央に勘合孔が形成された円柱形状を有している。摩擦板24は、勘合孔がブレーキハブ23の外径に外嵌して、ブレーキハブ23と一体にされている。ブレーキハブ23は、係合孔を出力軸12が貫通して、出力軸12に係止されている。係合孔と出力軸12とには、図示省略したキー溝が形成されている。両方のキー溝に係合したキーによって、ブレーキハブ23は、出力軸12に対して、出力軸12の軸方向に摺動可能であり、出力軸12の周方向への回動を略禁止されて、出力軸12に係止されている。ブレーキハブ23に固定されている摩擦板24は、板面の面方向が出力軸12の軸方向に略直交する方向である。ブレーキ板22は、モータープレート3に固定された固定枠27の円柱空間27bに位置しており、摩擦板24の一面は、固定枠27の固定面27aに対向している。
The
電磁石28は、円筒形状を有している。電磁石28は、円柱空間27bに位置しており、中央の穴を出力軸12が貫通しており、円筒形状の一端がモータープレート3に当接して、モータープレート3に固定されている。電磁石28におけるモータープレート3に当接した反対側の端は、電磁石28の吸着面である。
The
可動板26は、中央に穴が形成された円板形状を有している。可動板26は、電磁石28と摩擦板24との間に位置しており、円板の両面が、それぞれ電磁石28の吸着面又は摩擦板24に対向している。円柱空間27bの側壁の近くには、複数の案内軸25が固定枠27における円板部分の周辺近くから電磁石28の枠体に差し渡されている。可動板26は、周辺近くに形成された孔が、それぞれ案内軸25に係合して、出力軸12の軸方向に摺動自在に、支持されている。可動板26は、磁性材料で構成されており、電磁石28によって吸着可能である。磁性材料は、例えば、鉄や、鉄系の合金や、磁性を有するステンレス鋼などである。
The
ブレーキばね29は、複数のブレーキばね29が、電磁石28の吸着面の周囲に配設されている。ブレーキばね29は、一端が電磁石28の吸着面の周囲の枠体に形成された凹部に勘合して固定されている。ブレーキばね29のもう一端は、可動板26に当接しており、可動板26を、摩擦板24の方に付勢している。
As for the
図2(A)は電磁ブレーキ21が制動を実施している(ブレーキを掛けている)状態を示している。図2(A)に示すように、ブレーキばね29が、可動板26を摩擦板24の方に付勢している。可動板26及び摩擦板24を有するブレーキ板22は、出力軸12の軸方向に摺動可能である。可動板26が摩擦板24の方に付勢されることにより、可動板26が移動して摩擦板24に当接し、摩擦板24(ブレーキ板22)が、固定枠27における円板部分の固定面27aに当接して、ブレーキばね29の付勢力に応じた力で押し付けられる。固定枠27とモーター11との相対位置は、モータープレート3を介して固定されている。摩擦板24が固定されているブレーキハブ23は、出力軸12に対して、出力軸12の周方向への回動を略禁止されて、出力軸12に係止されている。摩擦板24が、固定枠27の固定面27aに、ブレーキばね29の付勢力に応じて力で押し付けられることで、出力軸12の回動が制動される。
FIG. 2 (A) shows a state in which the
図2(B)は電磁ブレーキ21が制動を実施していない(ブレーキを掛けていない)状態を示している。図2(B)に示すように、電磁石28が、ブレーキばね29の付勢力に抗して、可動板26を吸着している。摩擦板24が固定面27aに、ブレーキばね29の付勢力によって押し付けられる状態が解除されているため、出力軸12の回動が制動される状態が解除されている。
FIG. 2 (B) shows a state in which the
機械系非常停止手段は、機械抵抗、コイルとソレノイドとからなる電磁ブレーキ、ロボットを駆動するモーターの回生電流による回生ブレーキのいずれか又はこれらを組み合わせたものである。 The mechanical emergency stop means is one of mechanical resistance, an electromagnetic brake composed of a coil and a solenoid, a regenerative brake by a regenerative current of a motor that drives the robot, or a combination thereof.
図3は、実施形態に係る切替部35の回路構成を示す接続図である。
本実施形態は、制御装置52(図6参照)は、可動部を制動する電磁ブレーキ21への電圧を切り替える切替部35を備えている。電磁ブレーキ21は、電源(第1電圧印加部)37に対して切替部35を介して接続される。電磁ブレーキ21のオンオフは、電磁ブレーキ21に流れる電流で切り替わる。
FIG. 3 is a connection diagram illustrating a circuit configuration of the switching
In the present embodiment, the control device 52 (see FIG. 6) includes a
切替部35は、第1電圧を印加する第1電圧印加部37と電磁ブレーキ21との間に位置していることが好ましい。これによれば、スイッチング素子36により第1電圧印加部37と電磁ブレーキ21との間のオンオフを行うことができる。なお、本実施形態では、切替部35は制御装置52に備えられているが、電磁ブレーキ21に組み込まれていてもよく、モーター11に内蔵してもよく、モーター11に外付けしてもよい。
The switching
切替部35は、受動素子47と、スイッチング素子36と、保持電圧作成部(第2電圧印加部)38と、電圧選択部49と、を備えている。
The switching
受動素子47は、抵抗42とコンデンサー43とを含むことが好ましい。抵抗42はスイッチング素子36のソース端子S・ゲート端子G間に接続され、コンデンサー43はスイッチング素子36のゲート端子Gとアース間に接続されている。受動素子47は、コンデンサー43と抵抗42とに基づく時定数により変化する電圧をスイッチング素子36のゲート端子Gに与える時定数回路44を構成している。時定数回路44により過励磁時間を設定する。過励磁時間は、抵抗42及びコンデンサー43の時定数によって設定される。これによれば、時定数回路44を簡易な構成により実現することができる。
The
時定数回路44は、電源投入時、コンデンサー43の容量と抵抗42の値とによって決まる時定数でコンデンサー43の充電電圧を漸増させて、充電電圧の急激な上昇を抑え、コンデンサー43の充電電圧がスイッチング素子36のゲート電圧として与えられる。コンデンサー43が充電されると、コンデンサー43の電圧がゲート電圧としてスイッチング素子36のゲート端子Gに作用するため、スイッチング素子36がオフされる。抵抗42の抵抗値は例えば、200kΩである。コンデンサー43の容量値は例えば、2.2μFである。切替部35は、受動素子47の時定数に基づいて、電磁ブレーキ21に印加される電圧を、第1電圧から第1電圧よりも低い第2電圧に切り替える。なお、コンデンサー43の電荷を直接にグランドに放電するものとしたが、抵抗を介して放電するものとしてもよい。
When the power is turned on, the time
スイッチング素子36は、受動素子47の電圧の大きさに基づいて、オンオフされることが好ましい。これによれば、スイッチング素子36により第1電圧印加部37と電磁ブレーキ21との間のオンオフを行うことができる。
The switching
第1電圧印加部37の電圧としては、例えば、直流24Vが適当である。過励磁電圧(Vout)の電圧値は例えば、24Vである。過励磁電流(Iout)の電流値は例えば、300mAである。過励磁時間は例えば、200msである。
As a voltage of the first
スイッチング素子36は、PMOSトランジスター(p型MOSFET)であることが好ましい。これによれば、スイッチング素子36としてPMOSトランジスターを利用することにより比較的少ない素子数でスイッチングを行うことができる。
The switching
保持電圧作成部38は、保持電圧(第2電圧)(Vout)を生成することが好ましい。これによれば、保持電圧(Vout)の取り出しを、より確実に行うことができる。保持電圧(Vout)の電圧値は例えば、8Vである。保持電流(Iout)の電流値は例えば、100mAである。
The holding
保持電圧作成部38は、第1電圧印加部37から供給される第1電圧を第2電圧に変圧することが好ましい。これによれば、保持電圧(Vout)の取り出しを、より確実に行うことができる。なお、保持電圧作成部38は、外部から供給される電圧を第2電圧に変圧してもよい。
The holding
電圧選択部49は、2つの第1及び第2ダイオード39,40から構成されている。電圧選択部49は、第1ダイオード39と第2ダイオード40とにかかる各電圧うち高い方の電圧が電磁ブレーキ21にかかるように選択する。
The
電圧選択部49は、スイッチング素子36と電磁ブレーキ21との間に第1ダイオード39を備えることが好ましい。第1ダイオード39は、スイッチング素子36から電磁ブレーキ21の方向に電流を流す。これによれば、過励磁電圧(Vout)と保持電圧(Vout)とを容易に選択できる。また、電磁ブレーキ21の誘起電圧が電源電圧よりも高くなった場合に、この高い誘起電圧に起因した電流が電磁ブレーキ21からスイッチング素子36に逆流することを防止できる。
The
電圧選択部49は、保持電圧作成部38と電磁ブレーキ21との間に第2ダイオード40を備えることが好ましい。第2ダイオード40は、保持電圧作成部38から電磁ブレーキ21の方向に電流を流す。これによれば、過励磁電圧(Vout)と保持電圧(Vout)とを容易に選択できる。また、電磁ブレーキ21の誘起電圧が電源電圧よりも高くなった場合に、この高い誘起電圧に起因した電流が電磁ブレーキ21から保持電圧作成部38に逆流することを防止できる。
The
第1ダイオード39及び第2ダイオード40を設けることにより、各ダイオードにかかる電圧の高い方の電圧が電磁ブレーキ21にかかる。スイッチング素子36がオンの場合、第1ダイオード39を介して、過励磁電圧(Vout)が電磁ブレーキ21にかかる。スイッチング素子36がオフの場合、第2ダイオード40を介して、保持電圧(Vout)が電磁ブレーキ21にかかる。
By providing the
切替部35は、受動素子47と第1電圧印加部37との間に第3ダイオード41を備えてもよい。第3ダイオード41は、受動素子47から第1電圧印加部37の方向に電流を流す。これによれば、受動素子47の容量電圧に起因した電流を受動素子47から第1電圧印加部37に流れるようにでき、第1電圧印加部37のオンオフを高速で切り替えることができる。
The switching
電磁ブレーキ21は、接地側から電源側へ向かう方向を順方向とするとともにコイルに並列される還流ダイオードとも称されるダイオードを設けて、サージの発生を阻止している。
The
図4は、実施形態に係る電磁ブレーキ21の励磁電流の電圧及び電流波形図である。
切替部35の第1電圧印加部37に第1電圧(過励磁電圧(Vout))が与えられ、これに伴い、コンデンサー43が充電される。コンデンサー43の充電電圧は、時定数回路44の時定数に応じて漸増し、このコンデンサー43がスイッチング素子36のゲート電圧として与えられる。ゲート電圧が徐々に上昇し、スイッチング素子36のゲート閾値電圧を超えると、スイッチング素子36がオフしてドレイン電流が断たれ、これが電磁ブレーキ21の過励磁電流(Iout)として断たれる。過励磁電流(Iout)が断たれることにより、電圧選択部49では、保持電圧作成部38で第1電圧から第2電圧に変圧された保持電圧(Vout)が選択される。選択された保持電圧(Vout)が電磁ブレーキ21にかかり、保持電流(Iout)として流れる。
FIG. 4 is a voltage and current waveform diagram of the excitation current of the
A first voltage (overexcitation voltage (Vout)) is applied to the first
本実施形態によれば、第1電圧印加部37に大きな電圧である過励磁電圧(第1電圧)(Vout)を投入する。受動素子47の時定数に基づいて、一定時間が経過したら保持状態の電圧である保持電圧(第2電圧)(Vout)に切り替える。これにより、過励磁電流(Iout)と保持電流(Iout)とを自動で切り替えることができる。その結果、ノイズを少なくすることができる。
According to this embodiment, an overexcitation voltage (first voltage) (Vout), which is a large voltage, is input to the first
(第2実施形態)
図5は、本実施形態に係る切替部45の回路構成を示す接続図である。
本実施形態に係る受動素子は、2つの抵抗と1つのコンデンサーとから構成される点が、第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態と同じ構成部材には同一符号を付し、ここではそれらの説明を省略又は簡略化する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a connection diagram illustrating a circuit configuration of the switching
The passive element according to the present embodiment is different from the first embodiment in that it is composed of two resistors and one capacitor. Hereinafter, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified here.
本実施形態に係る切替部45は、受動素子48を備えている。受動素子48は、第1抵抗42と、第2抵抗46と、コンデンサー43と、を備えている。これによれば、2つ以上の抵抗の組合せによりスイッチング素子36にかかる受動素子48の電圧を自在に分圧することができる。第1抵抗42の抵抗値は例えば、150kΩである。第2抵抗46の抵抗値は例えば、50kΩである。コンデンサー43の容量値は例えば、2.2μFである。
The switching
(ロボット)
次に、ロボットシステム50を構成するロボット51の構成について、図6及び図7を参照して説明する。
図6は、本実施形態に係るロボットシステム50の全体構成を示す説明図である。図6に示すように、ロボットシステム50は、ロボット51と、制御装置52とを備えている。制御装置52は、予め入力されたプログラムに従ってロボット51を制御して、プログラムで規定された所定の作業を実施させる。
(robot)
Next, the configuration of the
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the overall configuration of the
制御装置52は、可動部を制動する電磁ブレーキ21への電圧を切り替える切替部35(切替部45)を備えている。なお、本実施形態では、切替部35(切替部45)は制御装置52に備えられているが、ロボット51の電磁ブレーキ21に組み込まれていてもよく、ロボット51のモーター11に内蔵してもよく、モーター11に外付けしてもよい。
The
ロボット51は、いわゆる垂直多関節ロボットである。ロボット51は、基台53と、回動基部54と、第1アーム(可動部)55と、アーム揺動基部56と、第2アーム(可動部)57と、先端揺動基部58と、先端アーム(可動部)59とを備えている。
The
ロボット51は、基台53に他の部材が組み上げられて構成されている。基台53を床などに固定することで、ロボット51が当該床などの上に設置される。回動基部54は、基台53に、設置面に略垂直な基部回動軸54aを中心に回動自在に、支持されている。第1アーム55は、一方の端が、回動基部54に支持されている。第1アーム55は、回動基部54に、軸方向が基部回動軸54aの軸方向と略直角な第1揺動軸55aを中心に、揺動可能に支持されている。第1アーム55における第1揺動軸55aを中心に揺動させられる先端側には、アーム揺動基部56が支持されている。アーム揺動基部56は、第1アーム55に、第1揺動軸55aと略平行な第2揺動軸56aを中心に回動可能に支持されている。アーム揺動基部56には、第2アーム57の一端が支持されている。アーム揺動基部56が第2揺動軸56aを中心に回動することで、第2アーム57が第2揺動軸56aを中心に揺動する。第2アーム57は、アーム揺動基部56に、軸方向が第2揺動軸56aの軸方向と略直角な第2回動軸57aを中心に、回動可能に支持されている。第2アーム57の延在方向は、略第2回動軸57aの軸方向である。
The
第2アーム57における第2揺動軸56aを中心に揺動させられる先端側には、先端揺動基部58が支持されている。先端揺動基部58は、第2アーム57に、軸方向が第2回動軸57aの軸方向と略直角な先端揺動軸58aを中心に、回動可能に支持されている。先端揺動基部58には、先端アーム59の一端が支持されている。先端揺動基部58が先端揺動軸58aを中心に回動することで、先端アーム59が先端揺動軸58aを中心に揺動する。先端アーム59は、先端揺動基部58に、軸方向が先端揺動軸58aの軸方向と略直角な先端回動軸59aを中心に回動可能に支持されている。先端アーム59の延在方向は、略先端回動軸59aの軸方向である。先端アーム59の先端には、図示省略した取付け機構が配設されており、当該取付け機構を介して、エンドエフェクターが、ロボット51に取り付けられる。
A
基台53には、基部回動軸54aを中心に回動基部54を回動させるためのモーターユニット(図示省略)が配設されている。第1アーム55には、第1揺動軸55aを中心に第1アーム55を揺動させるためのモーターユニット(図示省略)と、第2揺動軸56aを中心にアーム揺動基部56を回動させて、第2揺動軸56aを中心に第2アーム57を揺動させるためのモーターユニット(図示省略)と、第2回動軸57aを中心に第2アーム57を回動させるためのモーターユニット(図示省略)とが配設されている。それぞれのモーターユニットは、モーターユニット1と、基本的に同様の構成を有している。
The
図7は、本実施形態に係るアーム部分におけるモーターユニット60,70の配置列を示す説明図である。図7に示すように、第2アーム57を構成するアーム枠571には、モーターユニット60と、モーターユニット70とが配設されている。モーターユニット60は、先端揺動軸58aを中心に先端揺動基部58を回動させて、先端揺動軸58aを中心に先端アーム59を揺動させるための揺動ユニット60Aを構成する。モーターユニット70は、先端回動軸59aを中心に先端アーム59を回動させるための回動ユニット70Aを構成する。モーターユニット60及びモーターユニット70は、モーターユニット1と基本的に同様の構成を有している。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an arrangement row of the
揺動ユニット60Aは、モーターユニット60と、揺動体プーリー62と、揺動ベルト65と、揺動基部軸64とを備えている。モーターユニット60は、揺動モーター(駆動部)61と、揺動プーリー63と、図示省略した電磁ブレーキ21とを備えている。モーターユニット60は、モーターユニット60が備える出力軸12の軸方向が先端揺動軸58aの軸方向と略平行になる方向で、アーム枠571に固定されている。揺動体プーリー62は、揺動基部軸64を介して、先端揺動基部58に、先端揺動軸58aを中心に回動する位置に固定されている。揺動体プーリー62とモーターユニット60の揺動プーリー63とは、先端揺動軸58aの軸方向において、略同一の位置に位置している。揺動体プーリー62と揺動プーリー63とには、揺動ベルト65が掛け渡されている。
The
揺動モーター61が稼働すると、揺動プーリー63が回動させられる。揺動プーリー63の回動が揺動ベルト65を介して揺動体プーリー62に伝えられ、揺動プーリー63の回動に同期して揺動体プーリー62が回動させられる。揺動体プーリー62が回動させられることで、揺動体プーリー62が固定された先端揺動基部58が先端揺動軸58aを中心に回動する。先端揺動基部58に支持されている先端アーム59が、先端揺動軸58aを中心に揺動させられる。
When the
回動ユニット70Aは、モーターユニット70と、回動体プーリー72と、回動ベルト75と、回動伝達軸74と、回動伝達歯車76aと、回動伝達歯車76bと、先端アーム軸79とを備えている。モーターユニット70は、回動モーター(駆動部)71と、回動プーリー73とを備えている。モーターユニット70は、モーターユニット70が備える出力軸12の軸方向が先端揺動軸58aの軸方向と略平行になる方向で、アーム枠571に固定されている。モーターユニット70は、モーターユニット60と並べて配設されている。モーターユニット70とモーターユニット60とは、モーターユニット70における回動プーリー73と、モーターユニット60の揺動プーリー63とが、先端揺動軸58aの軸方向において、反対側に位置する方向で配設されている。
The
回動伝達軸74は、先端揺動基部58において、揺動体プーリー62が固定された側と先端揺動軸58aの軸方向における反対側に配設されている。回動伝達軸74は、先端揺動基部58の内部からアーム枠571の先端に掛けて、延在している。回動伝達軸74は、回動中心が先端揺動軸58aと略一致しており、アーム枠571に対して先端揺動基部58を支持する軸とは独立して、回動可能に支持されている。回動体プーリー72は、回動伝達軸74のアーム枠571側の先端に、先端揺動軸58aを中心に回動する位置に固定されている。回動体プーリー72とモーターユニット70の回動プーリー73とは、先端揺動軸58aの軸方向において、略同一の位置に位置している。回動体プーリー72と回動プーリー73とには、回動ベルト75が掛け渡されている。回動伝達歯車76aは、回動伝達軸74における先端揺動基部58の内部側の先端に、固定されている。回動伝達歯車76bは、先端アーム軸79の先端に固定されており、回動伝達歯車76aと噛合っている。先端アーム軸79は、回動伝達歯車76bが固定された反対側の一端が先端アーム59に固定されており、回動中心が先端回動軸59aと略一致している。回動伝達歯車76a及び回動伝達歯車76bは、笠歯車であり、先端アーム軸79の軸と回動伝達軸74の軸とは、略直交している。
The
回動モーター71が稼動すると、回動プーリー73が回動させられる。回動プーリー73の回動が回動ベルト75を介して回動体プーリー72に伝えられ、回動プーリー73の回動に周期して回動体プーリー72が回動させられる。回動体プーリー72が回動させられることで、回動体プーリー72が固定された回動伝達軸74が先端揺動軸58aを中心に回動する。回動伝達軸74が回動することで、回動伝達歯車76a及び回動伝達歯車76bを介して、先端アーム軸79が回動し、先端アーム軸79が固定されている先端アーム59が、先端回動軸59aを中心に回動させられる。先端揺動基部58と先端アーム59とは、被駆動体に相当する。
When the
回動基部54を回動させるためのモーターユニットを備える回動ユニット、及び第2アーム57を回動させるためのモーターユニットを備える回動ユニットは、回動ユニット70Aと同様の構成を備えている。第1アーム55を揺動させるためのモーターユニットを備える揺動ユニット、及びアーム揺動基部56を回動させて第2アーム57を揺動させるためのモーターユニットを備える揺動ユニットは、揺動ユニット60Aと同様の構成を備えている。
A rotation unit including a motor unit for rotating the
本発明のロボットは、垂直多関節ロボットに限らず、水平多関節ロボットやパラレルリンクロボット、双腕ロボットなどでも同様の効果が得られる。また、本発明のロボットは、6軸ロボットに限らず、7軸以上のロボットや5軸以下のロボットでも同様の効果が得られる。また、本発明のロボットは、アームを有していれば、アーム型ロボット(ロボットアーム)に限定されず、他の形式のロボット、例えば、脚式歩行(走行)ロボット等であってもよい。 The robot of the present invention is not limited to a vertical articulated robot, and the same effect can be obtained with a horizontal articulated robot, a parallel link robot, a double-arm robot, or the like. The robot of the present invention is not limited to a 6-axis robot, and the same effect can be obtained with a robot with 7 or more axes or a robot with 5 or less axes. The robot of the present invention is not limited to an arm type robot (robot arm) as long as it has an arm, and may be another type of robot, for example, a legged walking (running) robot.
1…モーターユニット 3…モータープレート 3a…軸孔 11…モーター(駆動部) 12…出力軸 15…エンコーダー 21…電磁ブレーキ 22…ブレーキ板 23…ブレーキハブ 24…摩擦板 25…案内軸 26…可動板 27…固定枠 27a…固定面 27b…円柱空間 28…電磁石 29…ブレーキばね 31…プーリー 33…プーリーハブ 34…プーリー体 34a…プーリーディスク 34b…プーリー輪 35…切替部 36…スイッチング素子 37…第1電圧印加部 38…保持電圧作成部(第2電圧印加部) 39…第1ダイオード 40…第2ダイオード 41…第3ダイオード 42…抵抗(第1抵抗) 43…コンデンサー 44…時定数回路 45…切替部 46…第2抵抗 47,48…受動素子 49…電圧選択部 50…ロボットシステム 51…ロボット 52…制御装置 53…基台 54…回動基部 54a…基部回動軸 55…第1アーム(可動部) 55a…第1揺動軸 56…アーム揺動基部 56a…第2揺動軸 57…第2アーム(可動部) 57a…第2回動軸 58…先端揺動基部 58a…先端揺動軸 59…先端アーム(可動部) 59a…先端回動軸 60…モーターユニット 60A…揺動ユニット 61…揺動モーター(駆動部) 62…揺動体プーリー 63…揺動プーリー 64…揺動基部軸 65…揺動ベルト 70…モーターユニット 70A…回動ユニット 71…回動モーター(駆動部) 72…回動体プーリー 73…回動プーリー 74…回動伝達軸 75…回動ベルト 76a,76b…回動伝達歯車 79…先端アーム軸 571…アーム枠。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記切替部は、受動素子を含み、
前記受動素子の時定数に基づいて、前記電磁ブレーキに印加される電圧を、第1電圧から前記第1電圧よりも低い第2電圧に切り替えることを特徴とするロボット。 It has a switching part that switches the voltage to the electromagnetic brake that brakes the movable part,
The switching unit includes a passive element,
A robot that switches a voltage applied to the electromagnetic brake from a first voltage to a second voltage lower than the first voltage based on a time constant of the passive element.
前記切替部は、前記第1電圧を印加する第1電圧印加部と前記電磁ブレーキとの間に位置し、前記受動素子の電圧の大きさに基づいて、オンオフされるスイッチング素子を有することを特徴とするロボット。 The robot according to claim 1, wherein
The switching unit includes a switching element that is positioned between a first voltage applying unit that applies the first voltage and the electromagnetic brake and that is turned on / off based on a voltage level of the passive element. Robot.
前記切替部は、前記スイッチング素子から前記電磁ブレーキの方向に電流を流す第1ダイオードを有することを特徴とするロボット。 The robot according to claim 2, wherein
The said switching part has a 1st diode which flows an electric current in the direction of the said electromagnetic brake from the said switching element, The robot characterized by the above-mentioned.
前記スイッチング素子は、PMOSトランジスターであることを特徴とするロボット。 The robot according to claim 2 or 3,
The robot according to claim 1, wherein the switching element is a PMOS transistor.
前記切替部は、前記第2電圧を生成する第2電圧印加部を有することを特徴とするロボット。 The robot according to any one of claims 1 to 3,
The switching unit includes a second voltage application unit that generates the second voltage.
前記切替部は、前記第2電圧印加部から前記電磁ブレーキの方向に電流を流す第2ダイオードを有することを特徴とするロボット。 The robot according to claim 5, wherein
The switching unit includes a second diode that allows a current to flow from the second voltage application unit toward the electromagnetic brake.
前記第2電圧印加部は、前記第1電圧を前記第2電圧に変圧することを特徴とするロボット。 The robot according to claim 5, wherein
The robot, wherein the second voltage application unit transforms the first voltage into the second voltage.
前記切替部は、前記受動素子から前記第1電圧印加部の方向に電流を流す第3ダイオードを有することを特徴とするロボット。 The robot according to any one of claims 2 to 6,
The switching unit includes a third diode that allows a current to flow from the passive element toward the first voltage application unit.
前記受動素子は、抵抗とコンデンサーとを含むことを特徴とするロボット。 In the robot according to any one of claims 1 to 7,
The passive device includes a resistor and a capacitor.
前記抵抗は、2つ以上設けられていることを特徴とするロボット。 The robot according to claim 9, wherein
Two or more said resistances are provided, The robot characterized by the above-mentioned.
前記切替部は、受動素子を含み、
前記受動素子の時定数に基づいて、前記電磁ブレーキに印加される電圧を、第1電圧から前記第1電圧よりも低い第2電圧に切り替えることを特徴とする制御装置。 It has a switching part that switches the voltage to the electromagnetic brake that brakes the movable part,
The switching unit includes a passive element,
A control device that switches a voltage applied to the electromagnetic brake from a first voltage to a second voltage lower than the first voltage based on a time constant of the passive element.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015192906A JP2017064846A (en) | 2015-09-30 | 2015-09-30 | Robot and control device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114683275A (en) * | 2020-12-25 | 2022-07-01 | 精工爱普生株式会社 | Regenerative brake control method and robot system |
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2015
- 2015-09-30 JP JP2015192906A patent/JP2017064846A/en active Pending
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