KR20220030965A - Solenoid type brake release device, motor having same and break release method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 솔레노이드 방식의 브레이크 장치를 구비한 모터에서, 브레이크의 동작 해제를 용이하게 하기 위한 솔레노이드 방식의 브레이크 장치, 이를 구비한 모터 및 브레이크 해제 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a motor, and more particularly, to a solenoid type brake device for facilitating release of a brake operation in a motor having a solenoid type brake device, a motor having the same, and a brake releasing method.
근래 들어, 산업용 로봇 및 서비스용 로봇 등이 개발되어 여러 분야에서 용도에 맞게 사용되고 있다. 로봇은 단순 작업뿐만 아니라 고도의 작업까지도 정확하면서도 신속하게 수행할 수 있어 사용이 점점 증가하고 있다.In recent years, industrial robots and service robots have been developed and used for various purposes. Robots are increasingly used because they can perform not only simple tasks but also high-level tasks accurately and quickly.
한편, 산업용 로봇의 관절 모듈은 모터와, 모터를 안정적으로 구동하기 위한 토크센서와, 브레이크 장치 등을 구비한다.On the other hand, the joint module of the industrial robot is provided with a motor, a torque sensor for stably driving the motor, a brake device, and the like.
여기서 브레이크 장치는 이동하는 물체의 가감속을 제어하거나, 작동 정지시 로봇암의 위치를 유지하기 위해 기계식 브레이크가 필수적으로 사용되고 있다.Here, as the brake device, a mechanical brake is essentially used to control the acceleration/deceleration of a moving object or to maintain the position of the robot arm when the operation is stopped.
이러한 대부분의 브레이크 장치는 마찰 방식의 브레이크 패드를 이용하여 물체에 대한 브레이킹 동작을 수행한다. 즉 브레이킹 동작이 필요한 물체에 브레이크 패드를 기계적으로 접촉시키고, 이때 발생하는 마찰력을 이용하여 물체에 대한 브레이킹 동작을 수행한다.Most of these brake devices perform a braking operation on an object using a friction-type brake pad. That is, the brake pad is brought into mechanical contact with an object requiring a braking operation, and the braking operation is performed on the object by using the frictional force generated at this time.
그런데 마찰 방식의 브레이크 장치는 브레이킹을 수행하는 과정에서 미끄러지는 슬립 현상이 발생하기 때문에 비교적 정확하게 정지력 조절이 필요한 부분, 예컨대 로봇의 관절 등에 사용하기에는 한계가 있다. 이로 인해 기존의 마찰 방식의 브레이크 장치로는 비교적 정확하게 정지력 조절이 필요한 상황에서 사용할 수 없는 문제점이 있다.However, the friction-type brake device has a limitation in using it for parts that require relatively accurate stopping power control, for example, joints of robots, etc., because slipping occurs during braking. For this reason, there is a problem in that the conventional friction brake device cannot be used in a situation where a relatively accurate stopping force control is required.
한편 한국공개특허 제2015-0111253호에는 상술한 마찰 방식의 브레이크 장치의 문제점을 극복할 수 있는 "로봇 관절 모듈용 브레이크 장치" 에 관하여 개시하고 있다.Meanwhile, Korean Patent Application Laid-Open No. 2015-0111253 discloses a "brake device for a robot joint module" that can overcome the problems of the friction-type brake device described above.
개시된 로봇 관절 모듈용 브레이크 장치는 일정 크기 이하로 소형화된 로봇의 관절 모듈 내부에서 감속기 및 엔코더와 함께 모터의 구동축에 축결합되는 것으로, 구동축의 회전을 정지 또는 재구동시키는 로봇 관절용 브레이크 장치에 있어서, 구동축에 축결합하며, 방사상으로 돌출된 복수개의 걸림편이 형성된 플레이트, 플레이트와 일정 간격을 두고 로봇의 관절 내부에 고정되는 고정체, 고정체 내부에 매립되며, 정방향 또는 역방향 전류를 인가함에 따라 어느 적어도 어느 한 방향의 자속을 배가 또는 감쇄시키는 래치타입 솔레노이드 및 적어도 일부분이 플레이트 방향으로 돌출되도록 고정체 내부에 수용되며, 래치타입 솔레노이드의 자속 변화에 의해 이동하여 플레이트의 걸림편을 걸림 또는 걸림해제시키는 걸림돌기를 포함하는 내용을 개시하고 있다.The disclosed brake device for a robot joint module is shaft-coupled to the drive shaft of the motor together with a reducer and an encoder inside the joint module of a robot downsized to a certain size or less, in a brake device for a robot joint that stops or re-drives the rotation of the drive shaft , axially coupled to the drive shaft, a plate having a plurality of radially protruding engaging pieces, a fixed body fixed inside the joint of the robot at a predetermined distance from the plate, embedded in the fixed body, which A latch-type solenoid that doubles or attenuates the magnetic flux in at least one direction and at least a portion of the solenoid is accommodated in the fixture so as to protrude in the direction of the plate, and moves by the magnetic flux change of the latch-type solenoid to lock or release the engaging piece of the plate. Disclosed are the contents including the stumbling block.
개시된 로봇 관절 모듈용 브레이크 장치는 솔레노이드 방식을 체용하여 로봇 관절 내에서 차지하는 부피 및 무게를 최소화할 수 있고, 제조 단가를 낮출 수 있다.The disclosed brake device for a robot joint module can minimize the volume and weight occupied in the robot joint by using a solenoid method, and can lower the manufacturing cost.
그러나 이와 같은 솔레노이드 방식의 브레이크는 브레이크가 작동하는 과정에서 걸림돌기가 걸림편에 걸림 결합되게 되는데, 다시 브레이크를 해제하는 과정에서 로봇의 자중에 의해 걸림돌기가 걸림편에서 빠지지 않는 문제점이 발생될 수 있다.However, in such a solenoid type brake, the locking protrusion is caught and coupled to the locking piece while the brake is operating, and in the process of releasing the brake again, a problem may occur that the locking projection does not come off from the locking piece due to the weight of the robot.
따라서 본 발명의 목적은 솔레노이드 방식의 브레이크 장치를 구비한 모터에서, 로봇의 자중에 영향을 받지 않고, 브레이크의 동작 해제를 용이하게 하기 위한 솔레노이드 방식의 브레이크 장치, 이를 구비한 모터 및 브레이크 해제 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a solenoid type brake device for facilitating release of the brake operation without being affected by the robot's own weight in a motor having a solenoid type brake device, a motor having the same, and a brake release method is to provide
본 발명에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 해제 방법은 제어부가 모터의 브레이크 동작 상태에서 상기 구동축과 결합되는 방사상으로 돌출된 복수의 걸림편이 형성된 디스크를 제1 방향으로 회전시키는 단계, 상기 제어부가 상기 걸림편과 브레이크 핀의 충돌을 검출하는 단계, 상기 제어부가 상기 디스크와 상기 브레이크 핀의 충돌이 검출되면 상기 디스크를 정지시키는 단계, 상기 제어부가 상기 디스크를 일정 거리 만큼 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 회전시키는 단계, 상기 제어부가 솔레노이드를 통해 상기 브레이크 핀을 해제시켜 브레이크 동작 상태를 해제시키는 단계를 포함한다.The solenoid type brake release method according to the present invention comprises the steps of, by a control unit, rotating a disk having a plurality of radially protruding engaging pieces coupled to the drive shaft in a first direction in a brake operation state of the motor, wherein the control unit includes the engaging pieces and detecting, by the controller, a collision of the brake pins, stopping the disk when a collision between the disk and the brake pins is detected, wherein the control unit moves the disk by a predetermined distance in a second direction opposite to the first direction and releasing the brake operation state by the control unit releasing the brake pin through a solenoid.
본 발명에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 해제 방법에 있어서, 상기 제1 방향으로 회전시키는 단계에서, 상기 제어부는 인접한 상기 디스크 사이에서 상기 브레이크 핀의 최대 이동 거리 만큼 상기 디스크를 제1 방향으로 회전시키는 것을 특징으로 한다.In the solenoid type brake release method according to the present invention, in the step of rotating in the first direction, the control unit rotates the disk in the first direction by the maximum movement distance of the brake pin between the adjacent disks. do it with
본 발명에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 해제 방법에 있어서, 상기 충돌을 검출하는 단계에서, 상기 제어부는 하이-패스 필터(high-pass filter)를 통해 상기 걸림편과 상기 브레이크 핀의 충돌에 따른 속도 오차를 이용하여 충돌을 검출하는 것을 특징으로 한다.In the solenoid type brake release method according to the present invention, in detecting the collision, the control unit detects a speed error due to the collision between the engaging piece and the brake pin through a high-pass filter. It is characterized in that it is used to detect collisions.
본 발명에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 해제 방법에 있어서, 상기 제2 방향으로 회전시키는 단계에서, 상기 제어부는 상기 브레이크 핀의 최대 이동 거리보다 짧은 거리로 상기 디스크를 제2 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.In the solenoid type brake release method according to the present invention, in the step of rotating in the second direction, the control unit moves the disk in the second direction by a distance shorter than the maximum movement distance of the brake pin .
본 발명에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 장치는 모터의 구동축에 결합되며, 방사상으로 돌출된 복수의 걸림편이 형성된 디스크, 상기 디스크와 수직하게 형성되어 상기 복수의 걸림편 중 하나와 걸림 또는 걸림 해제되는 브레이크 핀, 상기 브레이크 핀을 상기 디스크 방향으로 이동시키거나 해제시키는 솔레노이드, 상기 솔레노이드를 통해 상기 브레이크 핀을 이동시켜 브레이크를 동작시키고, 브레이크 동작 상태에서 상기 디스크를 제1 방향으로 회전시키고, 상기 걸림편과 상기 브레이크 핀의 충돌을 검출하며, 상기 디스크와 상기 브레이크 핀의 충돌이 검출되면 상기 디스크를 정지시키고, 상기 디스크를 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 일정 거리만큼 회전시킨 후 상기 솔레노이드를 통해 상기 브레이크 핀을 해제시켜 브레이크 동작 상태를 해제시키는 제어부를 포함한다.The brake device of the solenoid type according to the present invention is coupled to a drive shaft of a motor, a disk having a plurality of radially protruding locking pieces formed thereon, and a brake pin formed perpendicular to the disk to engage or release one of the plurality of locking pieces. , a solenoid that moves or releases the brake pin in the direction of the disk, operates the brake by moving the brake pin through the solenoid, rotates the disk in the first direction in the brake operation state, the engaging piece and the Detects collision of brake pins, stops the disk when collision between the disk and the brake pins is detected, rotates the disk by a predetermined distance in a second direction opposite to the first direction, and then passes through the solenoid and a control unit for releasing the brake pin to release the brake operation state.
본 발명에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 장치에 있어서, 상기 제어부는 인접한 상기 디스크 사이에서 상기 브레이크 핀의 최대 이동 거리 만큼 상기 디스크를 제1 방향으로 회전시키는 것을 특징으로 한다.In the solenoid type brake device according to the present invention, the control unit rotates the disk in the first direction by the maximum movement distance of the brake pin between the adjacent disks.
본 발명에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 장치에 있어서, 상기 걸림편과 상기 브레이크 핀의 충돌에 따른 속도 오차를 검출하는 하이-패스 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the solenoid type brake device according to the present invention, it characterized in that it further comprises a high-pass filter for detecting a speed error according to the collision between the locking piece and the brake pin.
본 발명에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 장치에 있어서, 상기 제어부는 하이-패스 필터(high-pass filter)를 통해 상기 걸림편과 상기 브레이크 핀의 충돌에 따른 속도 오차를 이용하여 충돌을 검출하는 것을 특징으로 한다.In the solenoid type brake device according to the present invention, the control unit detects a collision using a speed error according to the collision between the engaging piece and the brake pin through a high-pass filter. do.
본 발명에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 브레이크 핀의 최대 이동 거리의 반 만큼 상기 디스크를 제2 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.In the solenoid type brake device according to the present invention, the control unit moves the disk in the second direction by half the maximum moving distance of the brake pin.
본 발명에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 장치를 구비한 모터는 지면과 수평한 구동축을 구비하는 모터, 상기 모터의 상기 구동축에 결합되며, 방사상으로 돌출된 복수의 걸림편이 형성된 디스크, 상기 디스크와 수직하게 형성되어 상기 복수의 걸림편 중 하나와 걸림 또는 걸림 해제되는 브레이크 핀, 상기 브레이크 핀을 상기 디스크 방향으로 이동시키거나 해제시키는 솔레노이드, 상기 솔레노이드를 통해 상기 브레이크 핀을 이동시켜 브레이크를 동작시키고, 브레이크 동작 상태에서 상기 디스크를 제1 방향으로 회전시키고, 상기 디스크와 상기 브레이크 핀의 충돌을 검출하며, 상기 디스크와 상기 브레이크 핀의 충돌이 검출되면 상기 디스크를 정지시키고, 상기 디스크를 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 일정 거리만큼 회전시킨 후 상기 솔레노이드를 통해 상기 브레이크 핀을 해제시켜 브레이크 동작 상태를 해제시키는 제어부를 구비하는 브레이크 장치를 포함한다.A motor having a solenoid type brake device according to the present invention includes a motor having a drive shaft horizontal to the ground, a disk coupled to the drive shaft of the motor, and provided with a plurality of radially protruding engaging pieces, formed perpendicular to the disk a brake pin to be caught or released from one of the plurality of locking pieces, a solenoid for moving or releasing the brake pin in the direction of the disk, and a brake by moving the brake pin through the solenoid to operate the brake, brake operation state rotates the disk in a first direction, detects a collision between the disk and the brake pin, stops the disk when a collision between the disk and the brake pin is detected, and rotates the disk in a direction opposite to the first direction and a brake device including a control unit configured to release the brake operation state by releasing the brake pin through the solenoid after rotating by a predetermined distance in the second direction.
본 발명에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 장치를 구비한 모터에 있어서, 상기 모터는 로봇의 관절을 구동시키는 것을 특징으로 한다.In the motor provided with the solenoid type brake device according to the present invention, the motor is characterized in that it drives the joints of the robot.
본 발명에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 장치는 디스크를 제1 방향으로 회전시켜 걸림편과 브레이크 핀의 충돌을 검출하고, 충돌이 검출되면 디스크를 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 일정 거리 만큼 회전시킨 후 브레이크 핀을 해제시킴으로써, 로봇의 자중에 영향을 받지 않고 브레이크의 동작 해제를 용이하게 할 수 있다.The solenoid type brake device according to the present invention detects a collision between a locking piece and a brake pin by rotating a disk in a first direction, and when a collision is detected, rotates the disk by a predetermined distance in a second direction opposite to the first direction By releasing the brake pin after setting the brake, it is possible to easily release the brake operation without being affected by the robot's own weight.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 장치를 구비한 모터를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 장치의 브레이크 해제 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 장치의 브레이크 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 장치의 브레이크 해제 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 해제 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a view showing a motor having a solenoid type brake device according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a brake release state of the solenoid type brake device according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a brake operation state of a solenoid type brake device according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are diagrams for explaining a brake releasing process of the solenoid type brake device according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a solenoid type brake release method according to an embodiment of the present invention.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.It should be noted that, in the following description, only parts necessary for understanding the embodiments of the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms or words used in the present specification and claims described below should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors have appropriate concepts of terms to describe their invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined in Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention, so various equivalents that can be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be variations and variations.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 장치를 구비한 모터를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 장치의 브레이크 해제 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 장치의 브레이크 동작 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 장치의 브레이크 해제 과정을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view showing a motor having a solenoid type brake device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view for explaining a brake release state of the solenoid type brake device according to an embodiment of the present invention, 3 is a view for explaining a brake operation state of a solenoid type brake device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4 and 5 describe a brake release process of a solenoid type brake device according to an embodiment of the present invention It is a drawing for
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 장치를 구비한 모터(300)는 모터(100) 및 브레이크 장치(200)를 포함한다.1 to 5 , a
한편 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 장치를 구비한 모터(300)는 로봇의 관절, 산업용 기기 등 모터가 필요한 다양한 분야에 적용될 수 있으나, 하기의 설명에서는 로봇의 관절을 구동하기 위한 것으로 설명하도록 한다.On the other hand, the
브레이크 장치(200)는 디스크(10), 브레이크 핀(20), 솔레노이드(30) 및 제어부(미도시)를 포함한다.The
디스크(10)는 모터(100)의 구동축(110)에 축결합되어 구동축(110)이 회전하는 방향을 따라 회전한다. 여기서 디스크(10)는 C형 스냅릭(40)에 의해 구동축(110)에 체결될 수 있다.The
이러한 디스크(10)는 구동축(110)을 중심으로 방사상으로 돌출된 복수의 걸림편(11)이 형성된다. 여기서 복수의 걸림편(11)은 후술할 브레이크 핀(20)과 함께 구동축(110)의 회전을 멈추게 하는 브레이크 동작을 수행한다. 즉 디스크(10)는 모터(100)의 구동축(110)과 함께 회전하고, 브레이크 핀(20)이 복수의 걸림편(11) 중 하나에 걸림 결합됨으로써 회전이 정지되고, 고정된 구동축(110) 또한 브레이크 상태로 돌입한다. 예컨데 걸림편(11)의 단부는 화살표 형상으로 형성될 수 있으며, 브레이크 핀(20)이 걸림편(11)에 걸림시 걸림편(11)의 단부의 경사진 모서리 부분이 브레이크 핀(20)과 맞닿아 브레이크 동작을 수행할 수 있다.The
브레이크 핀(20)은 디스크(10)와 수직하게 배치되어, 디스크(10)의 복수의 걸림편 중 하나와 걸림 또는 걸림 해제된다. 바람직하게 브레이크 핀(20)은 디스크(10)의 외측부, 즉 걸림편(11)의 단부와 맞닿도록 배치될 수 있다. 여기서 브레이크 핀(20)은 압축 스프링(31)에 의해 걸림편(11)과 맞물려 브레이크를 동작시키거나, 솔레노이드(30)가 동작하면서 디스크(10)와 이격되어 브레이크를 해제시킬 수 있다.The
솔레노이드(30)는 제어부의 제어에 의해 모터(100)의 구동 및 제동 동작과 연동하여 작동하게 된다. 이러한 솔레노이드(30)는 정방향 또는 역방향 전류를 인가함에 따라 적어도 어느 한 방향의 자속을 배가 또는 감쇄시킨다. 즉 솔레노이드(30)는 내부에 구비되는 영구자석과 코일의 배치에 따라 어느 한 방향으로 형성되는 자속을 배가시키거나 다른 한 방향으로 형성되는 자석은 감쇄시켜 브레이크 핀(20)을 이동시킨다. 이러한 솔레노이드(30)는 모터(100)가 구동되거나 제동될 때 한번의 전류 인가만으로 자속의 변화가 유지되기 때문에 지속적인 전류 인가가 필요치 않아 전원 공급이 제한적인 시스템에도 적용 가능하다.The
제어부는 모터(100)를 동작시키고, 브레이크 장치(200)를 제어하여 브레이크 장치(200)가 브레이크 해제 상태 및 브레이크 동작 상태로 구동하도록 제어할 수 있다.The controller may operate the
한편 브레이크 해제 상태는 도 2에 도시된 바와 같이, 제어부가 솔레노이드(30)를 동작시켜 디스크(10)와 수직하게 배치된 브레이크 핀(20)의 디스크(10)와 이격된 상태를 의미한다. 여기서 디스크(10)는 브레이크 핀(20)과 접촉하지 않기 때문에 모터(100)의 구동축(110)과 함께 회전할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 2 , the brake release state means a state in which the control unit operates the
또한 브레이크 동작 상태는 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부가 솔레노이드(30)의 동작을 해제시켜 디스크(10)와 수직하게 배치된 브레이크 핀(20)이 스프링(31)에 의해 디스크(10) 방향으로 돌출된 상태를 의미한다. 즉 디스크(10)가 모터(100)의 구동축(110)과 함께 회전하고 있는 상태에서 브레이크 핀(20)이 디스크(10) 방향으로 돌출되게 되면, 디스크(10)의 걸림편(11)과 브레이크 핀(20)이 맞닿음으로써 디스크(10)의 회전이 멈추게 되고, 디스크(10)와 함께 회전하고 있는 구동축(110) 또한 정지하게 된다.In addition, the brake operation state is as shown in FIG. 3 , the control unit releases the operation of the
여기서 브레이크 동작 상태에서 브레이크 해제 상태로 다시 전환하기 위해서 제어부는 솔레노이드(30)를 동작시켜 브레이크 핀(20)을 다시 디스크(10)와 이격되도록 제어하여야 한다. 그러나 로봇이 지면과 수평하게 제어될 경우에는 문제가 없으나, 지면과 수평하게 제어될 경우에는 디스크(10)의 걸림편(11)이 맞닿아 있는 상태에서 추가적으로 로봇의 자중에 의한 부하 토크가 적용된다. 이에 따라 솔레노이드(30)의 추력 만으로는 걸림편(11)과 맞닿아 있는 브레이크 핀(20)의 해제가 힘들다. 따라서 제어부는 다음과 같은 동작을 수행한다.Here, in order to switch back from the brake operation state to the brake release state, the controller must operate the
제어부는 브레이크 동작 상태에서 브레이크 해제 상태로 전환하기 위하여, 브레이크 동작 상태에서 구동축(110)과 결합되는 방사상으로 돌출된 복수의 걸림편(11)이 형성된 디스크(10)를 제1 방향으로 회전시킨다.The control unit rotates the
그리고 제어부는 디스크(10)의 걸림편(11)과 브레이크 핀(20)의 충돌을 검출한다. 여기서 제어부는 인접한 디스크(10)의 걸림편(11) 사이에서 브레이크 핀(20)의 최대 이동 거리(Dmax) 만큼 디스크(10)를 제1 방향으로 회전시킬 수 있다. 여기서 제1 방향은 로봇 자중에 의한 부하 토크 방향과 반대 방향이 될 수 있다. 즉 제어부는 디스크(10)를 인위적으로 제1 방향으로 회전시킨다.Then, the control unit detects a collision between the engaging
또한 제어부는 디스크(10)의 걸림편(11)과 브레이크 핀(20)의 충돌을 검출한다. 여기서 도 4에 도시된 바와 같이, 로봇 자중에 의한 부하 토크 방향과 제1 방향이 동일할 경우, 브레이크 핀(20)과 걸림편(11)이 접촉해 있는 상태이기 때문에 충돌 검출이 이루어 지지 않는다. 반대로 도 5에 도시된 바와 같이, 로봇 자중에 의한 부하 토크 방향과 제1 방향이 반대 방향일 경우, 디스크(10)가 인접한 걸리편(11) 사이에서 최대 이동 거리만큼 회전하기 때문에 회전하는 과정에서 걸림편(11)과 브레이크 핀(20)은 서로 충돌 하게 된다.In addition, the control unit detects a collision between the engaging
여기서 제어부는 디스크(10)의 걸림편(11)과 브레이크 핀의 충돌이 검출되면, 디스크(10)를 정지시킨다. 바람직하게 제어부는 충돌이 검출되는 순간 디스크(10)를 감속시킨 후 정지시킨다.Here, the controller stops the
또한 제어부는 디스크(10)를 정지시킨 후에 디스크(10)를 일정 거리 만큼 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 회전시킨다. 여기서 제어부는 브레이크 핀(20)의 최대 이동 거리보다 짧은 거리로 디스크(10)를 제2 방향으로 이동시킬 수 있다. 바람직하게 제어부는 브레이크 핀(20)의 최대 이동 거리의 반 만큼 디스크(10)를 제2 방향으로 이동시킬 수 있다. 즉 제어부는 걸림편(11)과 브레이크 핀(20)이 맞닿아 있는 상태에서 로봇의 자중이 적용되지 않도록 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 최대 이동 거리의 반 만큼 디스크(10)를 회전시키게 된다.Also, after stopping the
그리고 제어부는 걸림편(11)과 브레이크 핀(20)이 서로 맞닿아 있지 않은 상태에서 솔레노이드(30)를 제어하여 브레이크 핀(20)을 해제시킴으로써, 로봇의 자중을 받지 않는 상태에서 용이하게 솔레노이드(30)의 추력만으로 브레이크 해제 상태로 전환할 수 있다.And the control unit controls the
한편 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 장치(200)는 걸림편(11)과 브레이크 핀(20)의 충돌에 따른 속도 오차를 검출하는 하이-패스 필터를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the solenoid
한편 로봇 자체의 중량과 모터 성능의 한계로 인해서 로봇은 주로 저주파 영역에서 동작하므로, 로봇의 정상 동작 중에 나타나는 속도 오차 역시 저주파수 영역에서 나타난다. 그러나 충돌에 의한 속도 오차는 급격하게 변동하므로 고주파수 성분을 포함하게 된다.On the other hand, due to the weight of the robot itself and limitations in motor performance, the robot mainly operates in the low-frequency region, so the speed error during normal operation of the robot also appears in the low-frequency region. However, since the speed error due to collision fluctuates rapidly, it includes a high-frequency component.
따라서 하이-패스 필터는 고주파수 영역을 감지하여 충돌에 의한 속도 오차만을 효과적으로 감지할 수 있다. 그러나 느린 충돌이나 정적 충돌에는 이러한 하이-패스 필터로 대처할 수 없다.Therefore, the high-pass filter can detect a high-frequency region and effectively detect only a speed error due to a collision. However, this high-pass filter cannot cope with slow collisions or static collisions.
이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 장치(100)는 복수의 걸림편(11)이 형성된 디스크(10)를 제1 방향으로 인위적으로 회전시키기 때문에 하이-패스 필터를 통해 걸림편(11)과 브레이크 핀(20)의 충돌을 정확히 검출할 수 있다.Accordingly, since the
이하 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 해제 방법에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a method for releasing a solenoid type brake according to an embodiment of the present invention will be described.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 해제 방법을 나타낸 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a solenoid type brake release method according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 먼저 S10 단계에서 제어부는 브레이크 동작 상태에서 브레이크 해제 상태로 전환하기 위하여, 브레이크 동작 상태에서 디스크를 제1 방향으로 회전시킨다. 여기서 제어부는 인접한 디스크의 인접한 걸림편 사이에서 브레이크 핀의 최대 이동 거리 만큼 디스크를 제1 방향으로 회전시킬 수 있다.Referring to FIG. 6 , in step S10 , the controller rotates the disk in the first direction in the brake operation state in order to switch from the brake operation state to the brake release state. Here, the control unit may rotate the disk in the first direction by the maximum movement distance of the brake pin between the adjacent locking pieces of the adjacent disk.
다음으로 S20 단계에서 제어부는 디스크의 걸림편과 브레이크 핀의 충돌을 검출한다.Next, in step S20, the control unit detects a collision between the engaging piece of the disk and the brake pin.
다음으로 S30 단계에서 제어부는 걸림편과 브레이크 핀의 충돌이 검출되면, S40 단계에서 디스크를 정지시킨다.Next, when the collision between the locking piece and the brake pin is detected in step S30, the controller stops the disk in step S40.
S30 단계에서 제어부는 걸림편과 브레이크 핀의 충돌이 검출되지 않으면 S50 단계를 바로 수행한다.In step S30, if the collision between the locking piece and the brake pin is not detected, the controller directly performs step S50.
다음으로 S50 단계에서 제어부는 제어부는 브레이크 핀의 최대 이동 거리의 반 만큼 디스크를 제2 방향으로 이동시킬 수 있다. 즉 제어부는 걸림편과 브레이크 핀이 맞닿아 있는 상태에서 로봇의 자중이 적용되지 않도록 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 최대 이동 거리의 반 만큼 디스크를 회전시키게 된다.Next, in step S50, the controller may move the disk in the second direction by half the maximum moving distance of the brake pin. That is, the control unit rotates the disk by half the maximum movement distance in the second direction opposite to the first direction so that the robot's own weight is not applied while the locking piece and the brake pin are in contact.
그리고 S60 단계에서 제어부는 걸림편과 브레이크 핀이 서로 맞닿아 있지 않은 상태에서 솔레노이드를 제어하여 브레이크 핀을 해제시킴으로써, 로봇의 자중을 받지 않는 상태에서 용이하게 솔레노이드의 추력만으로 브레이크 해제 상태로 전환할 수 있다.And in step S60, the control unit releases the brake pin by controlling the solenoid in a state where the engaging piece and the brake pin are not in contact with each other. there is.
이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 방식의 브레이크 해제 방법은 디스크를 제1 방향으로 회전시켜 걸림편과 브레이크 핀의 충돌을 검출하고, 충돌이 검출되면 디스크를 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 일정 거리 만큼 회전시킨 후 브레이크 핀을 해제시킴으로써, 로봇의 자중에 영향을 받지 않고 브레이크의 동작 해제를 용이하게 할 수 있다.Accordingly, the solenoid type brake release method according to the embodiment of the present invention detects a collision between a locking piece and a brake pin by rotating the disk in a first direction, and when the collision is detected, rotates the disk in a second direction opposite to the first direction. By releasing the brake pin after rotating it by a certain distance in the direction, it is possible to easily release the brake without being affected by the robot's own weight.
한편, 본 도면에 개시된 실시예는 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments disclosed in the drawings are merely presented as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains that other modifications based on the technical spirit of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.
10 : 디스크
11 : 걸림편
20 : 브레이크 핀
30 : 솔레노이드
31 : 스프링
100 : 모터
110 : 구동축
200 : 브레이크 장치10: disk 11: jammed piece
20: brake pin 30: solenoid
31: spring 100: motor
110: drive shaft 200: brake device
Claims (11)
상기 제어부가 상기 걸림편과 브레이크 핀의 충돌을 검출하는 단계;
상기 제어부가 상기 걸림편과 상기 브레이크 핀의 충돌이 검출되면 상기 디스크를 정지시키는 단계;
상기 제어부가 상기 디스크를 일정 거리 만큼 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 회전시키는 단계;
상기 제어부가 솔레노이드를 통해 상기 브레이크 핀을 해제시켜 브레이크 동작 상태를 해제시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 방식의 브레이크 해제 방법.
rotating, by the control unit, a disk having a plurality of radially protruding engaging pieces coupled to the driving shaft in a first direction in a brake operation state in which rotation of the driving shaft of the motor is stopped;
detecting, by the control unit, a collision between the locking piece and the brake pin;
stopping, by the control unit, the disc when a collision between the engaging piece and the brake pin is detected;
rotating, by the control unit, the disk in a second direction opposite to the first direction by a predetermined distance;
releasing, by the controller, the brake pin through a solenoid to release the brake operation state;
Solenoid type brake release method comprising a.
상기 제1 방향으로 회전시키는 단계에서,
상기 제어부는 인접한 상기 걸림편 사이에서 상기 브레이크 핀의 최대 이동 거리 만큼 상기 디스크를 제1 방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 방식의 브레이크 해제 방법.
According to claim 1,
In the step of rotating in the first direction,
The control unit rotates the disk in the first direction by the maximum movement distance of the brake pin between the adjacent locking pieces.
상기 충돌을 검출하는 단계에서,
상기 제어부는 하이-패스 필터(high-pass filter)를 통해 상기 걸림편과 상기 브레이크 핀의 충돌에 따른 속도 오차를 이용하여 충돌을 검출하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 방식의 브레이크 해제 방법.
3. The method of claim 2,
In the step of detecting the collision,
The solenoid type brake release method, characterized in that the control unit detects the collision using a speed error according to the collision between the engaging piece and the brake pin through a high-pass filter.
상기 제2 방향으로 회전시키는 단계에서,
상기 제어부는 상기 브레이크 핀의 최대 이동 거리보다 짧은 거리로 상기 디스크를 제2 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 방식의 브레이크 해제 방법.
4. The method of claim 3,
In the step of rotating in the second direction,
The control unit moves the disc in the second direction by a distance shorter than the maximum moving distance of the brake pin.
상기 디스크와 수직하게 배치되어 상기 복수의 걸림편 중 하나와 걸림 또는 걸림 해제되는 브레이크 핀;
상기 브레이크 핀을 상기 디스크 방향으로 이동시키거나 해제시키는 솔레노이드;
상기 솔레노이드를 통해 상기 브레이크 핀을 이동시켜 브레이크를 동작시키고, 구동축의 회전이 정지된 브레이크 동작 상태에서 상기 디스크를 제1 방향으로 회전시키고, 상기 걸림편과 상기 브레이크 핀의 충돌을 검출하며, 상기 걸림편과 상기 브레이크 핀의 충돌이 검출되면 상기 디스크를 정지시키고, 상기 디스크를 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 일정 거리만큼 회전시킨 후 상기 솔레노이드를 통해 상기 브레이크 핀을 해제시켜 브레이크 동작 상태를 해제시키는 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 방식의 브레이크 장치.
a disk coupled to the drive shaft of the motor and having a plurality of radially protruding locking pieces formed thereon;
a brake pin disposed perpendicular to the disk to be caught or released from one of the plurality of locking pieces;
a solenoid for moving or releasing the brake pin in the direction of the disk;
The brake is operated by moving the brake pin through the solenoid, the disk is rotated in the first direction in the brake operation state in which the rotation of the drive shaft is stopped, the collision between the locking piece and the brake pin is detected, and the locking When a collision between one side and the brake pin is detected, the disk is stopped, the disk is rotated by a predetermined distance in a second direction opposite to the first direction, and then the brake pin is released through the solenoid to obtain a brake operation state a control unit for releasing;
Solenoid type brake device comprising a.
상기 제어부는 인접한 상기 걸림편 사이에서 상기 브레이크 핀의 최대 이동 거리 만큼 상기 디스크를 제1 방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 방식의 브레이크 장치.
6. The method of claim 5,
The control unit rotates the disk in the first direction by the maximum movement distance of the brake pin between the adjacent locking pieces.
상기 걸림편과 상기 브레이크 핀의 충돌에 따른 속도 오차를 검출하는 하이-패스 필터;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 방식의 브레이크 장치.
7. The method of claim 6,
a high-pass filter for detecting a speed error due to the collision between the locking piece and the brake pin;
Solenoid type brake device, characterized in that it further comprises.
상기 제어부는 하이-패스 필터(high-pass filter)를 통해 상기 걸림편과 상기 브레이크 핀의 충돌에 따른 속도 오차를 이용하여 충돌을 검출하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 방식의 브레이크 장치.
8. The method of claim 7,
The control unit is a solenoid type brake device, characterized in that the collision is detected by using a speed error according to the collision between the locking piece and the brake pin through a high-pass filter.
상기 제어부는 상기 브레이크 핀의 최대 이동 거리 보다 짧은 거리로 상기 디스크를 제2 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 방식의 브레이크 장치.
9. The method of claim 8,
The control unit is a solenoid type brake device, characterized in that it moves the disc in the second direction by a distance shorter than the maximum moving distance of the brake pin.
상기 모터의 상기 구동축에 결합되며, 방사상으로 돌출된 복수의 걸림편이 형성된 디스크, 상기 디스크와 수직하게 배치되어 상기 복수의 걸림편 중 하나와 걸림 또는 걸림 해제되는 브레이크 핀, 상기 브레이크 핀을 상기 디스크 방향으로 이동시키거나 해제시키는 솔레노이드, 상기 솔레노이드를 통해 상기 브레이크 핀을 이동시켜 브레이크를 동작시키고, 구동축의 회전이 정지된 브레이크 동작 상태에서 상기 디스크를 제1 방향으로 회전시키고, 상기 디스크와 상기 브레이크 핀의 충돌을 검출하며, 상기 걸림편과 상기 브레이크 핀의 충돌이 검출되면 상기 디스크를 정지시키고, 상기 디스크를 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 일정 거리만큼 회전시킨 후 상기 솔레노이드를 통해 상기 브레이크 핀을 해제시켜 브레이크 동작 상태를 해제시키는 제어부를 구비하는 브레이크 장치;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 방식의 브레이크 장치를 구비한 모터.
a motor having a drive shaft parallel to the ground;
A disk coupled to the drive shaft of the motor and provided with a plurality of radially protruding locking pieces, a brake pin disposed perpendicular to the disk to engage or release one of the plurality of locking pieces, and the brake pin in the direction of the disk a solenoid that moves or releases the solenoid, operates the brake by moving the brake pin through the solenoid, and rotates the disk in the first direction in the brake operation state in which the rotation of the drive shaft is stopped, and between the disk and the brake pin A collision is detected, and when a collision between the engaging piece and the brake pin is detected, the disk is stopped, the disk is rotated by a predetermined distance in a second direction opposite to the first direction, and then the brake is passed through the solenoid. a brake device including a control unit for releasing a pin to release a brake operation state;
A motor having a solenoid type brake device, characterized in that it comprises a.
상기 모터는 로봇의 관절을 구동시키는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 방식의 브레이크 장치를 구비한 모터.
11. The method of claim 10,
The motor is provided with a solenoid type brake device, characterized in that for driving the joints of the robot.
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