KR20070094462A

KR20070094462A - 브레이크 부착 모터와 이를 구비한 로보트 장치

Info

Publication number: KR20070094462A
Application number: KR1020070013467A
Authority: KR
Inventors: 토루 나카코; 코우지 츠쿠다; 토시오 오마타
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2007-09-20
Also published as: TW200803120A; JP4798543B2; CN100566081C; TWI326151B; CN101051775A; JP2007252111A; KR100869435B1

Abstract

브레이크 개방시에 브레이크판이 라이닝에 접촉하는 일이 없는 브레이크 부착 모터와 이를 이용한 로보트 장치를 제공한다. 회전축(2)의 일방 단측에 브레이크부(3)를 설치하고, 브레이크부(3)가 제1의 라이닝(6)을 가지고 고정부에 설치된 제동부(5)와, 회전축(2)에 축 방향으로만 슬라이딩이 자유롭게 장착된 브레이크판(7)과, 브레이크판(7)을 제2의 라이닝(9)을 가지는 아머추어(8)를 개재하여 제동부(5)의 제1의 라이닝(6)에 누르는 브레이크 스프링(10)과, 브레이크판(7)을 흡인하여 제동을 해제하는 전자기 장치(11)를 구비한 브레이크 부착 모터에 있어서, 회전축(2)의 단부에 브레이크판(7)을 사이에 두고 한 쌍의 스프링 받이(12, 13)를 설치함과 아울러, 브레이크판(7)과 각각의 스프링 받이(12, 13) 사이에 지지 스프링(14, 15)을 배치한다.

브레이크, 브레이크판, 라이닝, 로보트, 스프링 받이, 지지 스프링

Description

브레이크 부착 모터와 이를 구비한 로보트 장치{BRAKE-ATTACHED MOTOR AND ROBOT APPARATUS HAVING THE SAME}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 있어서의 브레이크(brake) 부착 모터(motor)의 주요부를 나타내는 측단면도이다.

　　 도 2는 본 발명의 제2실시예에 있어서의 브레이크 부착 모터의 주요부를 나타내는 측단면도이다.

　　 도 3은 종래 기술 및 본 발명에서 사용되는 로보트 장치를 나타내는 측면도이다.

　　 도 4는 종래 기술에 있어서의 브레이크 부착 모터를 나타내는 측단면도이다.

도 5는 종래 기술에 있어서의 브레이크 부착 모터의 주요부를 나타내는 측단면도이다.

<부호의 설명>

A　　로보트(robot) 장치

B　　고정 베이스(base)

C　　선회 베이스

D　　수직 암(arm)

E　　수평 암

F　　손목부

1　　브레이크(brake) 부착 모터(motor)

2　　회전축

3　　브레이크부

4　　스플라인(spline)

5　　제동부

6　　제1의 라이닝(lining)

7　　브레이크판

8　　아머추어

9　　제2의 라이닝

10　 브레이크 스프링

11　 전자기 장치

12　 스프링 받이(제동부측)

13　 스프링 받이(전자기 장치측)

14　 지지 스프링(제동부측)

15　 지지 스프링(전자기 장치측)

16　 제1의 영구 자석

17　 제2의 영구 자석

18　 제3의 영구 자석

19　 제4의 영구 자석

특허문헌 1: 일본 특허공개 2004－223689호 공보

본 발명은 브레이크(brake) 부착 모터(motor)와 이를 구비한 로보트(robot) 장치에 관한 것이다.　

　 예를 들면 산업용 로보트에는 고정 베이스(base)에 대한 선회 베이스의 구동용 모터로서, 혹은 선회 베이스에 대한 암(arm)의 구동 모터로서, 또 지지 암에 대한 작동 암의 구동 모터로서 브레이크 부착 모터가 이용되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

　 도 3은 종래 기술(본 발명에서도 사용)에 있어서의 산업용 로보트(robot) 등의 로보트 장치(A)를 나타내는 것으로, 고정 베이스(B)에 선회 베이스(C)가 회동 가능하게 지지되어 있고, 상기 선회 베이스(C)에는 수직 암(D)이 회동 가능하게 지지되어 있다. 또, 상기 수직 암(D)에는 수평 암(E)이 회동 가능하게 지지되고, 상기 수평 암(E)의 선단부에는 손목부(F)가 회동 가능하게 지지되어 있다. 각각의 회동 부재에는 구동 모터로서 브레이크 부착 모터가 사용되고 있다.

　 상기 브레이크 부착 모터는 도 4에 나타내듯이, 브레이크 부착 모터(1)의 회전축(2)의 일방 단측, 예를 들면 반(反)부하측에 브레이크부(3)를 설치하고 있다. 회전축측에 스플라인(spline)(4)을 형성하고, 브레이크부측에 스플라인 홈(도시하 지 않음)을 형성하고 있다. 상기 브레이크부(3)는 제1의 라이닝(lining)(6)을 가지는 제동부(5)와, 상기 회전축(2)에 축 방향으로만 슬라이딩(sliding)이 자유롭게 장착된 브레이크판(7)과, 상기 브레이크판(7)을 제2의 라이닝(9)을 가지는 아머추어(armature)(8)를 개재하여 상기 제동부(5)의 제1의 라이닝(6)에 누르는 브레이크 스프링(brake spring)(10)과, 상기 브레이크판(7)을 자기적으로 흡인하여 제동을 해제하는 전자기 장치(11)를 구비하고 있다. 상기 전자기 장치(11)는 내부에 도시하지 않은 코일을 가지고, 모터의 반(反)부하측 브래킷(bracket)(12)에 고정되어 있다. 또, 상기 제동부(5)는 고정부로서의 전자기 장치(11)(혹은 브래킷 등의 바깥 테두리)에 설치되어 있다.

　 이러한 구성에 있어서, 로보트 장치(A)는 브레이크 부착 모터(1)를 구동하여, 선회 베이스(C)나 수직 암(D)이나 수평 암(E) 혹은 손목부(F) 등을 움직이고, 혹은 움직임을 정지시킨다.

　 예를 들면 선회 베이스(C)의 구동용으로서 브레이크 부착 모터(1)를 이용할 때에는, 브레이크 부착 모터(1)는 도 4에 나타내듯이 세로 위치로 하여 선회 베이스(C)에 장착한다. 선회 베이스(C)를 구동할 때에는 전자기 장치(11)에 전원을 넣어 아머추어(armature)(8)를 브레이크 스프링(10)에 저항하여 자기적으로 흡인하고, 전자기 장치(11)의 단면(端面)에 흡착시킨다. 이에 의해 브레이크판(7)이 제1의 라이닝(6) 및 제2의 라이닝(9)의 끼움으로부터 개방되고, 브레이크 부착 모터(1)는 구동을 시작하고 선회 베이스(C)를 선회시킨다.

　 선회 베이스(C)의 선회를 정지시킬 때에는 전자기 장치(11)의 전원을 끄고, 거기까지 전자기 장치(11)의 단면에 자기적으로 흡착시키고 있던 아머추어(8)를 브레이크 스프링(10)의 힘으로 순간적으로 브레이크판(7)측으로 밀어내고, 제2의 라이닝(9)을 브레이크판(7)에 댄다. 그리고, 그대로 브레이크 스프링(10)의 힘에 의해 브레이크판(7)을 축 방향으로 이동시켜 제동부(5)의 제1의 라이닝(6)에 브레이크판(7)을 꽉 누른다. 이에 의해 브레이크판(7)이 제1의 라이닝(6) 및 제2의 라이닝(9)에 강하게 끼워지고, 브레이크 부착 모터(1)는 구동을 정지하고 선회 베이스(C)의 선회를 정지시킨다.

브레이크 부착 모터(1)를 수직 및 수평 암(D, E)이나 손목부(F)의 구동용으로서 사용하는 경우에도 마찬가지의 작용을 한다.

그렇지만, 이러한 종래 기술에 있어서는 다음과 같은 문제가 있었다.

(1) 브레이크 부착 모터를 선회 베이스에 세로 위치로 하여 사용하는 경우는, 브레이크판은 스플라인(spline)과 스플라인 홈의 마찰력에 의해 지탱하고 있으므로 중력에 의해 하방으로 이동할 가능성이 있다. 이 경우는 브레이크판이 아머추어(armature)의 제2의 라이닝(lining)에 접촉하여 제2의 라이닝이 마모된다. 라이닝이 이상(異常) 마모되면 라이닝의 수명이 짧아질 뿐만 아니라, 제동 불능으로 로보트 장치가 폭주(暴走)하고, 작업자나 주위의 구조물을 손상시키거나 또 로보트 장치 자신을 손상시키거나 한다.

(2) 브레이크 부착 모터를 암(arm)에 장착, 암의 구동용으로 사용하는 경우는 암의 빠른 움직임에 의해 브레이크판이 모터의 축 방향으로의 급가속에 의한 가 속도로 축 방향으로 이동할 가능성이 있다. 이 경우에도 브레이크판이 아머추어의 제2의 라이닝이나 제동부의 제1의 라이닝에 접촉하여, 제1 혹은 제2의 라이닝이 마모되고 상기 (1)과 마찬가지의 문제가 발생한다.

　 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 브레이크 개방시에 브레이크판이 라이닝에 접촉하는 일이 없는 브레이크 부착 모터와 이를 구비한 로보트 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 다음과 같이 구성한 것이다.

　 청구항 1에 기재된 브레이크 부착 모터의 발명은 회전축의 일방 단측에 브레이크부를 설치하고, 상기 브레이크부가 제1의 라이닝을 가지고 고정부에 설치된 제동부와, 상기 회전축에 축 방향으로만 슬라이딩이 자유롭게 장착된 브레이크판과, 상기 브레이크판을 제2의 라이닝을 가지는 아머추어를 개재하여 상기 제동부의 제1의 라이닝에 누르는 브레이크 스프링과, 브레이크판을 흡인하여 제동을 해제하는 전자기 장치를 구비한 브레이크 부착 모터에 있어서, 상기 회전축의 단부에 상기 브레이크판을 사이에 두고 한 쌍의 스프링 받이를 설치함과 아울러, 제동부측의 스프링 받이는 상기 제1의 라이닝의 면보다도 제동부측에 배치되고, 또한 전자기 장치측의 스프링 받이는 상기 제2의 라이닝의 면보다도 전자기 장치측에 배치되고, 상기 브레이크판과 각각의 스프링 받이 사이에 지지 스프링을 배치한 것을 특징으로 하는 것이다.

　 청구항 2에 기재된 발명은 회전축의 일방 단측에 브레이크부를 설치하고, 상 기 브레이크부가 제1의 라이닝을 가지고 고정부에 설치된 제동부와, 상기 회전축에 축 방향으로만 슬라이딩이 자유롭게 장착된 브레이크판과, 상기 브레이크판을 제2의 라이닝을 가지는 아머추어를 개재하여 상기 제동부의 제1의 라이닝에 누르는 브레이크 스프링과, 브레이크판을 흡인하여 제동을 해제하는 전자기 장치를 구비한 브레이크 부착 모터에 있어서, 상기 제동부와 브레이크판의 서로 대향하는 각각의 부위에, 대향하는 면이, 다른 극의 제1 및 제2의 영구 자석을 장착함과 아울러, 상기 브레이크판과 아머추어의 서로 대향하는 각각의 부위에, 대향하는 면이, 다른 극의 제3 및 제4의 영구 자석을 장착하고, 상기 제1, 제2의 영구 자석의 직경 방향의 위치가 상기 제1의 라이닝과 회전축 사이이고, 상기 제3, 제4의 영구 자석의 직경 방향의 위치가 상기 제2의 라이닝과 회전축 사이인 것을 특징으로 하는 것이다.

　 청구항 3에 기재된 로보트 장치의 발명은 청구항 1 또는 2에 기재된 브레이크 부착 모터를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

　 청구항 4에 기재된 발명은 상기 브레이크 부착 모터를 로보트 장치의 선회 베이스 구동용 모터로 한 것을 특징으로 하는 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도에 근거하여 설명한다.

실시예 1

　 도 1은 본 발명의 제1실시예에 있어서의 브레이크 부착 모터의 주요부를 나타내는 측단면도이다.

　 본 발명은 브레이크 부착 모터(1)를 어떠한 사용법으로 사용하더라도, 브레이크 개방시에는 브레이크판(7)을 제1의 라이닝(6)과 제2의 라이닝(9) 사이에 위치 시키고, 브레이크판(7)과 제1의 라이닝(6) 및 제2의 라이닝(9)이 접촉하는 일이 없는 구성으로 하고 있다.

　 제1의 실시예에서는 지지 스프링을 이용한 구성예를 나타내고 있다.

　 도 1에 나타내듯이, 브레이크 부착 모터(1)의 브레이크부(3)는 회전축(2)의 단부에 브레이크판(7)을 사이에 두고 한 쌍의 스프링 받이(12, 13)를 설치하고 있다.

　 제동부(5)측의 스프링 받이(12)는 상기 제1의 라이닝(6)의 면보다도 제동부(5)측에 배치되어 있고, 전자기 장치(11)측의 스프링 받이(13)는 상기 제2의 라이닝(9)의 면보다도 전자기 장치(11)측에 배치되어 있다. 상기 브레이크판(7)과 각각의 스프링 받이(12, 13) 사이에는 한 쌍의 지지 스프링(14, 15)을 배치하고 있다. 상기 지지 스프링(14, 15)은 각각 브레이크판(7)을 누르고 있고, 이에 의해 브레이크판(7)은 2개의 스프링 받이(12, 13)의 중간에 위치하고 있다.

　 이에 의해, 브레이크 개방시에 있어서는 브레이크판(7)은 한 쌍의 지지 스프링(14, 15)에 의해 항상 제1의 라이닝(6)과 제2의 라이닝(9) 사이에 위치할 수가 있고, 제1의 라이닝(6) 혹은 제2의 라이닝(9)과 접촉하는 일이 없다. 제동시에는 지지 스프링(14, 15)은 압축되므로 제동의 지장으로 되는 것은 아니다.

　 이와 같이 함으로써, 수명이 길어져 유지 보수의 비용이 낮고, 또한 제동을 확실히 할 수 있는 안전한 브레이크 부착 모터를 제공할 수가 있다.

　 또, 이 브레이크 부착 모터를 로보트 장치의 선회 베이스, 수직 암, 수평 암, 및 손목부 등의 구동 모터로서 사용함으로써, 로보트 장치는 제동을 확실히 할 수 있고, 안전하고 또한 유지 보수의 비용을 낮게 할 수가 있다.

　 또한, 2개의 지지 스프링(14, 15)은 브레이크 부착 모터(1)의 사용 자세에 의해 스프링압을 다르게 하도록 해도 좋다.

　 예를 들면, 브레이크 모터(1)를 도 3에 나타내듯이 부하측을 아래로 하여 설치하는 경우는, 부하측, 즉 전자기 장치(11)측의 지지 스프링(15)의 스프링압을 제동부(5)측의 지지 스프링(14)의 스프링압보다 강하게 하여 중력에 대한 지탱을 늘리도록 해도 좋다.

실시예 2

　 이 제2의 실시예에서는 영구 자석을 이용한 구성예를 나타내고 있다.

　 도 2에 나타내듯이, 브레이크 부착 모터(1)의 브레이크부(3)는 상기 제동부(5)와 브레이크판(3)의 서로 대향하는 각각의 부위에, 대향하는 면이, 다른 극의 제1의 영구 자석(16) 및 제2의 영구 자석(17)을 장착함과 아울러, 상기 브레이크판(7)과 아머추어(8)의 서로 대향하는 각각의 부위에, 대향하는 면이, 다른 극의 제3의 영구 자석(18) 및 제4의 영구 자석(19)를 장착하고 있다.

　 상기 제1의 영구 자석(16) 및 제2의 영구 자석(17)의 직경 방향의 위치는 상기 제1의 라이닝(6)과 회전축(2) 사이이고, 상기 제3의 영구 자석(18) 및 제4의 영구 자석(19)의 직경 방향의 위치는 상기 제2의 라이닝(9)과 회전축(2) 사이이다.

　 이에 의해, 브레이크 개방시에 있어서는 브레이크판(7)은 서로 끌어당기는 제1의 영구 자석(16)과 제2의 영구 자석(17)에 의해 제동부측으로 끌어당겨짐과 동시에, 서로 끌어당기는 제3의 영구 자석(18)과 제4의 영구 자석(19)에 의해 전자기 장치(11)측으로 끌어당겨진다. 이 때문에, 브레이크판(7)은 항상 제1의 라이닝(6)과 제2의 라이닝(9) 사이에 위치할 수가 있고, 제1의 라이닝(6) 및 제2의 라이닝(9)과 접촉하는 일이 없다.

　 이 제2의 실시예의 경우는, 제동시에 제1의 영구 자석(16)과 제2의 영구 자석(17)의 서로 끌어당기는 힘이 브레이크판(7)을 제1의 라이닝(6)에 밀어붙이는 힘에 플러스(plus)로 작용하고, 또 제3의 영구 자석(18)과 제4의 영구 자석(19)이 서로 끌어당기는 힘이 제2의 라이닝(9)을 브레이크판(7)에 밀어붙이는 힘에 플러스로 작용하므로, 제1의 실시예의 경우보다 제동력은 커진다.

　 이와 같이 함으로써, 제1의 실시예와 마찬가지로 수명이 길어져 유지 보수의 비용이 낮고, 또한 제동을 확실히 할 수 있는 안전한 브레이크 부착 모터를 제공할 수가 있다.

　 또, 이 브레이크 부착 모터를 로보트 장치의 선회 베이스, 수직 암, 수평 암, 및 손목부 등의 구동 모터로서 사용함으로써, 로보트 장치는 제동을 확실히 할 수 있고, 안전하고, 또한 유지 보수의 비용을 낮게 할 수가 있다.

　 또한, 브레이크 스프링(10)의 힘이 큰 경우에는 제1의 영구 자석(16)과 제2의 영구 자석(17), 또 제3의 영구 자석(18)과 제4의 영구 자석(19)은 대향하는 면을 동일한 극으로 하여, 브레이크 개방시에 자석의 반발력으로 브레이크판(7)을 제1의 라이닝(6)과 제2의 라이닝(9) 사이에 위치시키도록 해도 좋다.

또, 제1의 실시예 및 제2의 실시예도 브레이크판에는 라이닝을 장착하고 있지 않지만, 브레이크판에 라이닝을 장착하도록 해도 좋다.

본 발명에 의하면, 브레이크판이 축 방향의 중력이나 모터의 축 방향으로의 급가속에 의한 가속도로 축 방향으로 이동하는 방향으로 사용되어도, 브레이크판을 스프링이나 영구 자석으로 축 방향으로 유지할 수가 있으므로, 브레이크 개방시에 브레이크판이 라이닝에 접촉하는 일이 없고, 안전하고, 또한 라이닝의 수명을 크게 늘릴 수가 있다. 따라서, 안전하고, 또한 유지 보수 비용이 낮은 로보트 장치를 제공할 수가 있다.

Claims

회전축의 일방 단측에 브레이크부를 설치하고,

　 상기 브레이크부가 제1의 라이닝을 가지고 고정부에 설치된 제동부와, 상기 회전축에 축 방향으로만 슬라이딩이 자유롭게 장착된 브레이크판과, 상기 브레이크판을 제2의 라이닝을 가지는 아머추어를 개재하여 상기 제동부의 제1의 라이닝에 누르는 브레이크 스프링과, 브레이크판을 흡인하여 제동을 해제하는 전자기 장치를 구비한 브레이크 부착 모터에 있어서,

　 상기 회전축의 단부에 상기 브레이크판을 사이에 두고 한 쌍의 스프링 받이를 설치함과 아울러, 제동부측의 스프링 받이는 상기 제1의 라이닝의 면보다도 제동부측에 배치되고, 또한 전자기 장치측의 스프링 받이는 상기 제2의 라이닝의 면보다도 전자기 장치측에 배치되고, 상기 브레이크판과 각각의 스프링 받이 사이에 지지 스프링을 배치한 것을 특징으로 하는 브레이크 부착 모터.
　 회전축의 일방 단측에 브레이크부를 설치하고,

　 상기 브레이크부가 제1의 라이닝을 가지고 고정부에 설치된 제동부와, 상기 회전축에 축 방향으로만 슬라이딩이 자유롭게 장착된 브레이크판과, 상기 브레이크판을 제2의 라이닝을 가지는 아머추어를 개재하여 상기 제동부의 제1의 라이닝에 누르는 브레이크 스프링과, 브레이크판을 흡인하여 제동을 해제하는 전자기 장치를 구비한 브레이크 부착 모터에 있어서,

　 상기 제동부와 브레이크판의 서로 대향하는 각각의 부위에, 대향하는 면이, 다른 극의 제1 및 제2의 영구 자석을 장착함과 아울러, 상기 브레이크판과 아머추어의 서로 대향하는 각각의 부위에, 대향하는 면이, 다른 극의 제3 및 제4의 영구 자석을 장착하고, 상기 제1, 제2의 영구 자석의 직경 방향의 위치가 상기 제1의 라이닝과 회전축 사이이고, 상기 제3, 제4의 영구 자석의 직경 방향의 위치가 상기 제2의 라이닝과 회전축 사이인 것을 특징으로 하는 브레이크 부착 모터.
　 제1항 또는 제2항에 기재된 브레이크 부착 모터를 구비한 것을 특징으로 하는 로보트 장치.
　 제3항에 있어서,

상기 브레이크 부착 모터를 선회 베이스의 구동용 모터로 한 것을 특징으로 하는 로보트 장치.