WO2019181849A1 - 短絡装置及びそれを備えるロボットシステム - Google Patents

短絡装置及びそれを備えるロボットシステム Download PDF

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motor
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治彦 丹
雅彦 住友
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川崎重工業株式会社
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    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/18—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
    • H02P3/22—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor by short-circuit or resistive braking

Definitions

  • the present invention relates to a short-circuit device and a robot system including the same.
  • Patent Document 1 Conventionally, a robot control device as described in Patent Document 1 is known.
  • the robot control device when the main power source is not connected to the third connection unit and the maintenance power source is connected to the fourth connection unit, a voltage is supplied from the maintenance power source to the brake drive circuit. It is described that the brake of the robot arm is unlocked because it is supplied.
  • the power supply for maintenance of patent document 1 is in the state released from the state which act
  • Patent Document 1 when the brake is released, there is a problem that a danger arises because the posture of the robot suddenly changes (for example, the robot arm suddenly drops due to its own weight).
  • the robot arm 100 is suspended in advance with a crane 110 or the like to prevent the sudden drop or the like.
  • a conventional method has a problem that it takes time and effort.
  • an object of the present invention is to provide a short-circuit device and a robot system including the same that can easily stabilize the posture of the robot.
  • a short-circuit device is electrically connected to a robot including a robot arm having at least one joint axis and a motor provided on each joint axis, and the robot And a short circuit for operating a dynamic brake on each of the motors.
  • the posture of the robot can be prevented from changing by short-circuiting the motor electrode by the short circuit.
  • the short-circuit device according to the present invention can easily stabilize the posture of the robot.
  • the robot further includes a non-excitation operation type electromagnetic brake provided in each of the motors, and further includes an auxiliary power source for supplying power to the non-excitation operation type electromagnetic brake not supplied with power from the main power supply of the robot. Also good.
  • the dynamic brake can be applied to each motor by the short circuit while releasing the non-excitation operation type electromagnetic brake by the auxiliary power source. As a result, it is possible to change the robot to a desired posture while preventing the robot posture from changing suddenly.
  • An auxiliary power switch for switching whether or not to supply power to the non-excitation operation type electromagnetic brake by the auxiliary power may be further provided.
  • the non-excitation operation type electromagnetic brake can be released at a desired timing.
  • the motor may be a three-phase motor, and the short circuit may be configured to short-circuit two or three of the three electrodes of the three-phase motor.
  • the motor electrode may be short-circuited by the short circuit simultaneously with being attached to the robot.
  • the dynamic brake can be surely applied before the non-excitation operation type electromagnetic brake is released.
  • a short-circuit switch for switching whether or not the motor electrode is short-circuited by the short-circuit may be further provided.
  • the dynamic brake can be released at a desired timing.
  • a robot system includes a robot arm having at least one joint axis, a robot provided on each of the joint axes, and the short-circuit device according to any one of the above. .
  • the posture of the robot can be prevented from changing by short-circuiting the motor electrode by the short circuit.
  • the robot system according to the present invention can easily stabilize the posture of the robot.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration when a robot control device is attached to a robot in a robot system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a simplified circuit diagram showing an electrical connection relationship when a robot controller is attached to the robot.
  • the robot system 10 includes a robot 20 having a robot arm 30, a robot control device 80 that controls the robot 20 and includes a main power supply 81. And a short-circuit device 90 (see FIGS. 4 to 6) according to the present invention to be described later.
  • the robot 20 includes a robot arm 30, a motor 50 provided on each of the six joint axes JT1 to JT6 of the robot arm 30, and a non-excitation operation type electromagnetic brake 60 provided on each of the motors 50. Further, the robot 20 according to the present embodiment includes a base 21 connected to the base end of the robot arm 30, an end effector (not shown) attached to the tip of the robot arm 30, and the robot control device 80 or the short-circuit device 90. And a to-be-attached portion 22 to which is attached.
  • the robot arm 30 is a multi-joint arm having six joint axes JT1 to JT6 and six links 40a to 40f sequentially connected by these joint axes.
  • the first arm portion 31 is constituted by a link and joint shaft connecting body including the first joint axis JT1, the first link 40a, the second joint axis JT2, the second link 40b, the third joint axis JT3, and the third link 40c. Composed.
  • the first joint shaft JT1 connects the base 21 and the base end portion of the first link 40a so as to be rotatable about an axis extending in the vertical direction.
  • the second joint axis JT2 connects the distal end portion of the first link 40a and the proximal end portion of the second link 40b so as to be rotatable about an axis extending in the horizontal direction.
  • the third joint axis JT3 connects the distal end portion of the second link 40b and the proximal end portion of the third link 40c so as to be rotatable about an axis extending in the horizontal direction.
  • the second arm portion 32 is formed by a link of the fourth joint axis JT4, the fourth link 40d, the fifth joint axis JT5, the fifth link 40e, the sixth joint axis JT6, and the sixth link 40f and the joint axis connection body. Composed. Specifically, the fourth joint shaft JT4 connects the distal end portion of the third link 40c and the proximal end portion of the fourth link 40d so as to be rotatable about an axis extending in the longitudinal direction of the third link 40c.
  • the fifth joint axis JT5 connects the distal end portion of the fourth link 40d and the proximal end portion of the fifth link 40e so as to be rotatable about an axis extending in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the fourth link 40d.
  • the sixth joint axis JT6 connects the distal end portion of the fifth link 40e and the proximal end portion of the sixth link 40f so as to be twisted and rotatable.
  • An end effector (not shown) is attached to the tip of the sixth link 40f.
  • the motor 50 is provided on each of the six joint axes JT1 to JT6 of the robot arm 30. Although only one motor 50 is illustrated in FIG. 2, the other five motors 50 have the same configuration, and thus the illustration and description thereof will not be repeated here. As shown in FIG. 2, the motor 50 according to this embodiment is a three-phase motor including a U phase, a V phase, and a W phase.
  • the motor 50 is, for example, a servo motor that is servo-controlled by the robot controller 80. Each motor 50 is provided with a position detector 70 for detecting the rotational position.
  • the position detector 70 is an encoder, for example.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a motor, a non-excitation operation type electromagnetic brake, and a position detector.
  • the “load side” is the direction in which the load is attached to the motor 50, that is, the direction in which the shaft 52 protrudes (lower side in FIG. 3) in this example, and the “anti-load side” is the load This is the opposite direction (upper side in FIG. 3).
  • the motor 50 includes a shaft 52, a frame 51, a load side bracket 53 provided at the load side end portion of the frame 51, and an antiload provided at the antiload side end portion of the frame 51.
  • the load side bracket 53 and the anti-load side bracket (plate) 54 are respectively provided with a load-side bearing and an anti-load side bearing (not shown), and the shaft 52 is rotatably supported via these bearings.
  • the motor 50 includes a rotor 55 provided on the shaft 52 and a stator 56 provided on the inner peripheral surface of the frame 51.
  • the rotor 55 is provided with a plurality of permanent magnets (not shown), for example.
  • the stator 56 includes a stator core (not shown) arranged in an annular shape and a plurality of armature windings (not shown) wound around a plurality of teeth portions of the stator core.
  • Non-excitation electromagnetic brake 60 Each motor 50 is provided with a non-excitation operation type electromagnetic brake 60. Each of the non-excitation actuating electromagnetic brakes 60 is configured to operate so that the robot 20 maintains the same posture when power is not supplied, and is released when power is supplied.
  • the non-excitation operation type electromagnetic brake 60 is disposed on the non-load side of the motor 50, and stops and holds or brakes the shaft 52.
  • the non-excitation operation type electromagnetic brake 60 may be arranged on the load side of the motor 50.
  • the non-excitation operation type electromagnetic brake 60 is covered with a brake cover (not shown).
  • the non-excitation actuating electromagnetic brake 60 includes a cylindrical field core 67, an annular armature 68 disposed opposite to the load side of the field core 67, and an armature 68 and a plate (anti-load side bracket) 54. And a brake disc 69 arranged.
  • the field core 67 is fixed to the plate (anti-load side bracket) 54 with bolts 61.
  • the field core 67 is provided with a plurality of braking springs 62.
  • the brake spring 62 presses the armature 68 and biases it toward the load side.
  • the field core 67 is provided with a coil 63.
  • the coil 63 generates a magnetic attractive force when energized, and attracts the armature 68 to the anti-load side against the urging force of the braking spring 62.
  • the armature 68 is made of a magnetic material (such as a steel plate).
  • the brake disc 69 is fixed to the shaft 52 via the hub 64.
  • An annular friction plate 65 is attached to both the load side and the anti-load side of the brake disc 69.
  • the brake disc 69 is configured to be slidable in the axial direction of the shaft 52.
  • the armature 68 is pressed toward the plate 54 (load side) by the urging force of the brake spring 62 when the coil 63 is not energized (non-excitation state).
  • the brake disc 69 and the friction plate 65 are sandwiched between the armature 68 and the plate 54.
  • a gap G is generated between the field core 67 and the armature 68.
  • the stop holding or rotation of the shaft 52 is braked when the power is shut off.
  • This state is a state in which the non-excitation operation type electromagnetic brake 60 is acting.
  • the position detector 70 is disposed on the non-load side of the non-excitation operation type electromagnetic brake 60 and is connected to the shaft 52.
  • the position detector 70 may be disposed at other positions, for example, between the motor 50 and the non-excitation operation type electromagnetic brake 60. Then, the position detector 70 detects the rotation position (rotation angle or the like) of the shaft 52, thereby detecting the rotation position of the motor 50 and outputting the detected position data.
  • the position detector 70 detects at least one of the speed (rotational speed, angular speed, etc.) of the motor 50 and the acceleration (rotational acceleration, angular acceleration, etc.) of the motor 50 in addition to or instead of the rotational position of the motor 50. May be.
  • the robot control device 80 is electrically connected to the robot 20 by attaching the attachment portion 88 to the attached portion 22 of the robot 20.
  • the robot controller 80 includes a main power 81 of the robot 20, a main power switch 82 for switching whether or not the main power 81 supplies power to the robot 20, and the U phase, V phase, and W phase of the motor 50.
  • a servo amplifier 84 electrically connected to the motor 50 and a switch 86 provided between the motor 50 and the servo amplifier 84 for switching whether the U phase and V phase of the motor 50 are short-circuited.
  • the specific configuration for controlling the operation of the robot 20 with respect to the robot controller 80 is not particularly limited.
  • a known processor CPU or the like
  • operates according to a program stored in a storage unit memory or the like. It may be a configuration realized by.
  • the robot controller 80 may include a power converter (not shown) that controls the rotation operation of the motor 50 while controlling the power supply to each motor 50.
  • the power converter is a device that converts DC power supplied from the main power supply 81 into AC power, and may be, for example, a three-phase bridge inverter circuit having six semiconductor switching elements.
  • the six semiconductor switching elements may be composed of six IGBTs in which freewheeling diodes are connected in antiparallel.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an overall configuration when a short-circuit device is attached to the robot in the robot system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a simplified circuit diagram showing an electrical connection relationship when a short-circuit device is attached to the robot.
  • the short-circuit device 90 according to the present embodiment is attached to the robot 20 when the robot control device 80 is not attached to the robot 20.
  • the short-circuit device 90 is electrically connected to the robot 20 by attaching the attachment portion 98 to the attachment portion 22 provided in the robot 20, as with the attachment portion 88 of the robot control device 80. Is done.
  • the short-circuit device 90 includes an auxiliary power source 91 for supplying power to the non-excitation operation type electromagnetic brake 60 that is not supplied with power from the main power supply 81, and a short-circuit circuit that applies a dynamic brake to each of the motors 50. 95.
  • the short-circuit device 90 according to the present embodiment further includes an auxiliary power switch 92 for switching whether to supply power to the motor 50 by the auxiliary power source 91.
  • the auxiliary power supply 91 is in a state in which the non-excitation operation type electromagnetic brake 60 is released by supplying power to the non-excitation operation type electromagnetic brake 60 not supplied with power from the main power supply 81.
  • the auxiliary power supply 91 is intended to supply power to the non-excitation actuated electromagnetic brake 60, and does not have a motor power supply (main power supply 81 or the like) unlike the robot control device 80.
  • the short circuit 95 is configured to short-circuit all three electrodes (U phase, V phase, and W phase) of the motor 50.
  • the short circuit 95 may be configured to short-circuit two electrodes (U phase and V phase, U phase and W phase, or V phase and W phase) of the three electrodes of the motor 50.
  • the short-circuit device 90 when the short-circuit device 90 is electrically connected to the robot 20 (when the attachment portion 98 is attached to the attachment portion 22), the short-circuit 95 shorts all three electrodes of the motor 50 to each other. Configured to do. That is, the short-circuit device 90 according to the present embodiment is configured to short-circuit the electrodes of the motor 50 by the short-circuit circuit 95 at the same time as being attached to the robot 20.
  • the short-circuit device 90 according to the present embodiment can suppress the posture of the robot 20 from changing by short-circuiting the electrodes of the motor 50 by the short-circuit 95. As a result, the short-circuit device 90 according to the present invention can easily stabilize the posture of the robot 20.
  • the short-circuit device 90 includes an auxiliary power supply 91 for supplying power to the non-excitation operation type electromagnetic brake 60 that is not supplied with power from the main power supply 81, so that the auxiliary power supply 91 allows the non-excitation operation type electromagnetic.
  • a dynamic brake can be applied to each motor 50 by the short circuit 95 while releasing the brake 60. As a result, it is possible to change the robot 20 to a desired posture while preventing the posture of the robot 20 from changing suddenly. Thereby, for example, it is possible to appropriately perform maintenance work and the like.
  • the short-circuit device 90 further includes an auxiliary power switch 92 for switching whether to supply power to the non-excitation operation type electromagnetic brake 60 by the auxiliary power source 91.
  • an auxiliary power switch 92 for switching whether to supply power to the non-excitation operation type electromagnetic brake 60 by the auxiliary power source 91.
  • the short-circuit device 90 is attached to the robot 20, for example, when power is supplied from the auxiliary power supply 91 by supplying power from the auxiliary power supply 91 to the non-excitation operation type electromagnetic brake 60 after ensuring safety. It is possible to prevent the risk of obtaining.
  • the motor 50 is a three-phase motor
  • the short circuit 95 is configured to short-circuit the three electrodes of the three-phase motor.
  • the short-circuit device 90 is configured to short-circuit the electrodes of the motor 50 by the short-circuit circuit 95 at the same time as being attached to the robot 20. Accordingly, since the dynamic brake can be surely applied before the non-excitation operation type electromagnetic brake 60 is released, for example, a short circuit switch for switching whether or not the electrode of the motor 50 is short-circuited by the short circuit 95 It is possible to prevent an erroneous operation (for example, a state where both the non-excitation actuated electromagnetic brake 60 and the dynamic brake are not acting) that may occur in the case of having the above.
  • the robot system 10 includes a robot 20 including a robot arm 30 having six joint axes JT1 to JT6, a motor 50 provided on each of the joint axes JT1 to JT6, and the short-circuit device 90 described above. It becomes possible to stabilize the posture of the robot 20 easily.
  • FIG. 6 is a simplified circuit diagram showing an electrical connection relationship when a short-circuit device is attached to a robot in a robot system according to a modification of the present invention.
  • a dynamic brake is applied to the motor 50 by attaching the short-circuit device 90 according to this modification shown in FIG.
  • the posture of the robot may be difficult to change. Thereby, for example, when the packing jig is removed when the packaging is opened and the robot is installed, the posture of the robot can be prevented from changing suddenly.
  • a conventional so-called horizontal articulated robot generally does not have a non-excitation operation type electromagnetic brake in the motor 50. Therefore, the short-circuit device 90 according to the modification can be used particularly effectively for such a horizontal articulated robot.
  • a dynamic brake is applied to the motor 50 as required by a short circuit provided in the robot control device.
  • the robot control device 80 is detachable from the robot 20
  • the present invention is not limited to this.
  • the robot controller 80 may be attached to the robot 20 in a state where it cannot be removed, for example, built in the robot 20.
  • the short-circuit device 90 according to the present invention may be attached after the robot control device 80 is turned off.
  • the motor 50 is configured as a three-phase motor.
  • the present invention is not limited to this.
  • the motor 50 may be configured as a single phase motor.
  • the short-circuit device 90 has been described as being configured to short-circuit all three electrodes of the motor 50 by the short-circuit 95 at the same time as being attached to the robot 20, it is not limited to this. That is, the short-circuit device 90 may further include a short-circuit switch for switching whether or not to short-circuit the electrode of the motor 50 with a short-circuit.
  • the dynamic brake can be released at a desired timing. As a result, for example, when power is supplied from the auxiliary power supply 91 and the non-excitation operation type electromagnetic brake 60 is released, the dynamic brake is also released after securing the safety so that the posture of the robot 20 is changed. Since it becomes easy to change, maintenance work and the like can be performed more easily.
  • the robot arm 30 is a multi-joint arm having six joint axes, but is not limited thereto. That is, the robot arm 30 may be an arm having at least one joint axis. The robot arm 30 may be an arm having a linear motion axis.

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Abstract

本発明に係る短絡装置は、少なくとも１つの関節軸を有するロボットアームと、前記関節軸それぞれに設けられるモータとを備えるロボットに対して電気的に接続され、前記ロボットを制御するためのロボット制御装置とは別個に設けられ、且つ、前記モータそれぞれにダイナミックブレーキを作用させる短絡回路を備える。

Description

短絡装置及びそれを備えるロボットシステム
　本発明は、短絡装置及びそれを備えるロボットシステムに関する。
　従来から、特許文献１に記載されたようなロボット制御装置が知られている。特許文献１には、ロボット制御装置において、第３接続部に主電源が接続されておらず、第４接続部にメンテナンス用電源が接続された場合に、メンテナンス用電源からブレーキ駆動回路に電圧が供給されるので、ロボットアームに備えられるブレーキのロックが解除されることが記載されている。
特開２０１７－１１２０号公報
　ところで、特許文献１のメンテナンス用電源は、主電源から電力供給されていないブレーキ（いわゆる無励磁作動型電磁ブレーキ）に電力供給することで、当該ブレーキを作用している状態から解除された状態に切り替える。これにより、主電源から電力供給されていない場合でもロボットの姿勢が変更可能となるため、メンテナンス作業などを行うことができる。
　しかし、特許文献１では、上記ブレーキが解除されたとき、ロボットの姿勢が急に変わることで（例えば、ロボットアームが自重で急落してしまうことで）危険が生じてしまうという問題があった。このような問題を解決するために、例えば、図７に示すようにクレーン１１０などで予めロボットアーム１００を吊り下げておき、当該急落などを防止することが行われていた。しかし、このような従来の手法では、手間や時間がかかってしまうという問題があった。
　そこで、本発明は、ロボットの姿勢を容易に安定させることが可能な、短絡装置及びそれを備えるロボットシステムを提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明に係る短絡装置は、少なくとも１つの関節軸を有するロボットアームと、前記関節軸それぞれに設けられるモータとを備えるロボットに対して電気的に接続され、前記ロボットを制御するためのロボット制御装置とは別個に設けられ、且つ、前記モータそれぞれにダイナミックブレーキを作用させる短絡回路を備える。
　上記構成によれば、短絡回路によってモータの電極を短絡することで、ロボットの姿勢が変わることを抑制することができる。その結果、本発明に係る短絡装置は、ロボットの姿勢を容易に安定させることが可能となる。
　前記ロボットは、前記モータそれぞれに設けられる無励磁作動型電磁ブレーキをさらに備え、前記ロボットの主電源から電力供給されていない前記無励磁作動型電磁ブレーキに電力供給するための補助電源をさらに備えてもよい。
　上記構成によれば、補助電源によって無励磁作動型電磁ブレーキを解除しつつ、短絡回路によってモータそれぞれにダイナミックブレーキを作用させることができる。その結果、ロボットの姿勢が急に変わることを防止しつつ、ロボットを所望の姿勢に変更可能な状態とすることができる。
　前記補助電源によって前記無励磁作動型電磁ブレーキに電力供給するか否かを切り替えるための補助電源スイッチをさらに備えてもよい。
　上記構成によれば、所望するタイミングで無励磁作動型電磁ブレーキを解除することが可能となる。
　前記モータは三相モータであり、前記短絡回路は前記三相モータの３つの電極のうち２つ又は３つの電極を短絡するように構成されていてもよい。
　上記構成によれば、例えば、モータが単相モータである場合と比較して、特別な工夫無しで回転磁界を得ることができ、且つ大きな出力を得ることが可能となる。
　前記ロボットに取り付けられると同時に前記短絡回路によって前記モータの電極を短絡するように構成されていてもよい。
　上記構成によれば、無励磁作動型電磁ブレーキが解除される前にダイナミックブレーキを確実に作用させることができる。
　前記短絡回路によって前記モータの電極を短絡するか否かを切り替えるための短絡スイッチをさらに備えてもよい。
　上記構成によれば、所望するタイミングでダイナミックブレーキを解除することが可能となる。
　前記課題を解決するために、本発明に係るロボットシステムは、少なくとも１つの関節軸を有するロボットアームと、前記関節軸それぞれに設けられるモータとを備えるロボットと、上記いずれかに記載の短絡装置と、を備える。
　上記構成によれば、短絡回路によってモータの電極を短絡することで、ロボットの姿勢が変わることを抑制することができる。その結果、本発明に係るロボットシステムは、ロボットの姿勢を容易に安定させることが可能となる。
　本発明によれば、ロボットの姿勢を容易に安定させることが可能な、短絡装置及びそれを備えるロボットシステムを提供することができる。
本発明の実施形態に係るロボットシステムにおいてロボットにロボット制御装置を取り付けたときの全体構成を示す概略図である。 本発明の実施形態に係るロボットシステムにおいてロボットにロボット制御装置を取り付けたときの電気的な接続関係を示す簡略化した回路図である。 本発明の実施形態に係るモータ、無励磁作動型電磁ブレーキ及び位置検出器の構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るロボットシステムにおいてロボットに短絡装置を取り付けたときの全体構成を示す概略図である。 本発明の実施形態に係るロボットシステムにおいてロボットに短絡装置を取り付けたときの電気的な接続関係を示す簡略化した回路図である。 本発明の変形例に係るロボットシステムにおいてロボットに短絡装置を取り付けたときの電気的な接続関係を示す簡略化した回路図である。 従来のロボットシステムにおいてロボットアームが自重で急落することを防止するために当該ロボットアームをクレーンなどで吊り下げた状態を示す概略図である。
（全体構成）
　以下、本発明の実施形態に係る短絡装置及びそれを備えるロボットシステムについて図面を参照して説明する。なお、本実施形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下では、全ての図を通じて、同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
（ロボットシステム１０）
　図１は、本発明の実施形態に係るロボットシステムにおいてロボットにロボット制御装置を取り付けたときの全体構成を示す概略図である。図２は、同ロボットにロボット制御装置を取り付けたときの電気的な接続関係を示す簡略化した回路図である。
　図１及び図２に示すように、本実施形態に係るロボットシステム１０は、ロボットアーム３０を有するロボット２０と、当該ロボット２０を制御し、且つ、主電源８１が内蔵されるロボット制御装置８０と、後述する本発明に係る短絡装置９０（図４～６参照）と、を備える。
（ロボット２０）
　ロボット２０は、ロボットアーム３０と、ロボットアーム３０の６つの関節軸ＪＴ１～ＪＴ６それぞれに設けられるモータ５０と、モータ５０それぞれに設けられる無励磁作動型電磁ブレーキ６０と、を備える。また、本実施形態に係るロボット２０は、ロボットアーム３０の基端部に連結される基台２１と、ロボットアーム３０の先端部に取り付けられる図示しないエンドエフェクタと、ロボット制御装置８０又は短絡装置９０が取り付けられる被取付け部２２と、をさらに備える。
（ロボットアーム３０）
　図１に示すように、ロボットアーム３０は、６つの関節軸ＪＴ１～ＪＴ６と、これらの関節軸によって順次連結される６つのリンク４０ａ～４０ｆと、を有する多関節アームである。
　第１関節軸ＪＴ１、第１リンク４０ａ、第２関節軸ＪＴ２、第２リンク４０ｂ、第３関節軸ＪＴ３、及び第３リンク４０ｃから成るリンク及び関節軸の連結体によって、第１アーム部３１が構成される。具体的には、第１関節軸ＪＴ１は、基台２１と第１リンク４０ａの基端部とを鉛直方向に延びる軸回りに回転可能に連結する。第２関節軸ＪＴ２は、第１リンク４０ａの先端部と第２リンク４０ｂの基端部とを水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結する。第３関節軸ＪＴ３は、第２リンク４０ｂの先端部と第３リンク４０ｃの基端部とを水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結する。
　第４関節軸ＪＴ４、第４リンク４０ｄ、第５関節軸ＪＴ５、第５リンク４０ｅ、第６関節軸ＪＴ６、及び第６リンク４０ｆから成るリンク及び関節軸の連結体によって、第２アーム部３２が構成される。具体的には、第４関節軸ＪＴ４は、第３リンク４０ｃの先端部と第４リンク４０ｄの基端部とを第３リンク４０ｃの長手方向に延びる軸回りに回転可能に連結する。第５関節軸ＪＴ５は、第４リンク４０ｄの先端部と第５リンク４０ｅの基端部とを第４リンク４０ｄの長手方向と直交する方向に延びる軸回りに回転可能に連結する。第６関節軸ＪＴ６は、第５リンク４０ｅの先端部と第６リンク４０ｆの基端部とを捻れ回転可能に連結する。そして、第６リンク４０ｆの先端部には図示しないエンドエフェクタが取り付けられる。
（モータ５０）
　モータ５０は、ロボットアーム３０の６つの関節軸ＪＴ１～ＪＴ６それぞれに設けられる。図２では１つのモータ５０のみ図示してあるが、他の５つのモータ５０についても同様の構成であるため、ここではその図示及び説明を繰り返さない。図２に示すように、本実施形態に係るモータ５０は、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相を含む三相モータである。
　モータ５０は、例えば、ロボット制御装置８０によってサーボ制御されるサーボモータである。モータ５０には、それぞれ、回転位置を検出するための位置検出器７０が設けられている。位置検出器７０は、例えば、エンコーダである。
　図３は、モータ、無励磁作動型電磁ブレーキ及び位置検出器の構成の一例を示す図である。なお、以下において「負荷側」とはモータ５０に対して負荷が取り付けられる方向、すなわち、この一例ではシャフト５２が突出する方向（図３の下側）であり、「反負荷側」とは負荷側の反対方向（図３の上側）である。
　図３に示すように、モータ５０は、シャフト５２と、フレーム５１と、フレーム５１の負荷側端部に設けられた負荷側ブラケット５３と、フレーム５１の反負荷側端部に設けられた反負荷側ブラケット（以下、プレートともいう）５４とを備える。負荷側ブラケット５３及び反負荷側ブラケット（プレート）５４には、それぞれ、図示しない負荷側軸受及び反負荷側軸受が設けられ、シャフト５２はこれら軸受を介して回転自在に支持される。
　モータ５０は、シャフト５２に設けられる回転子５５と、フレーム５１の内周面に設けられる固定子５６とを有する。回転子５５には、例えば、図示しない複数の永久磁石が設けられる。固定子５６は、環状に配置される図示しない固定子鉄心と、当該固定子鉄心の複数のティース部に巻回される図示しない複数の電機子巻線と、を備える。
（無励磁作動型電磁ブレーキ６０）
　モータ５０には、それぞれ、無励磁作動型電磁ブレーキ６０が設けられる。無励磁作動型電磁ブレーキ６０は、それぞれ、電力供給されないことでロボット２０が同じ姿勢を維持するように作用し、且つ、電力供給されることで解除されるように構成されている。
　図３に示すように、無励磁作動型電磁ブレーキ６０は、モータ５０の反負荷側に配置されており、シャフト５２の停止保持又は制動を行う。なお、無励磁作動型電磁ブレーキ６０をモータ５０の負荷側に配置してもよい。無励磁作動型電磁ブレーキ６０は、図示しないブレーキカバーによって覆われている。無励磁作動型電磁ブレーキ６０は、円筒状のフィールドコア６７と、フィールドコア６７の負荷側に対向配置された円環状のアーマチュア６８と、アーマチュア６８とプレート（反負荷側ブラケット）５４との間に配置されたブレーキディスク６９と、を有する。
　フィールドコア６７は、ボルト６１によりプレート（反負荷側ブラケット）５４に固定される。フィールドコア６７には、複数の制動ばね６２が設けられる。制動ばね６２は、アーマチュア６８を押圧して負荷側へ付勢する。またフィールドコア６７には、コイル６３が設けられる。コイル６３は通電時に磁気吸引力を発生し、制動ばね６２の付勢力に抗してアーマチュア６８を反負荷側へ吸引する。アーマチュア６８は、磁性体（鋼板等）で構成される。
　ブレーキディスク６９は、ハブ６４を介してシャフト５２に固定される。ブレーキディスク６９の負荷側及び反負荷側の両面には、環状の摩擦板６５が取り付けられる。ブレーキディスク６９は、シャフト５２の軸方向にスライド可能に構成される。
　無励磁作動型電磁ブレーキ６０は、コイル６３が通電されていない状態（非励磁状態）では、アーマチュア６８が制動ばね６２の付勢力によりプレート５４方向（負荷側）へ押圧される。アーマチュア６８とプレート５４によりブレーキディスク６９及び摩擦板６５が挟み込まれる。このときフィールドコア６７とアーマチュア６８との間にはギャップＧが生じる。その結果、電源遮断時にシャフト５２の停止保持又は回転が制動される。この状態が、無励磁作動型電磁ブレーキ６０が作用している状態である。
　一方、コイル６３が通電されている状態（励磁状態）では、コイル６３による磁気吸引力によりアーマチュア６８がコイル６３側（反負荷側）へ移動する。アーマチュア６８とプレート５４との間にギャップＧ分の隙間が生じ、ブレーキディスク６９及び摩擦板６５がフリーになる。この結果、モータ５０の可動時にブレーキディスク６９は上記制動から開放されて、シャフト５２が回転可能となる。この状態が、無励磁作動型電磁ブレーキ６０の解除状態である。
　位置検出器７０は、無励磁作動型電磁ブレーキ６０の反負荷側に配置され、シャフト５２に連結される。なお、位置検出器７０をこれ以外の位置、例えばモータ５０と無励磁作動型電磁ブレーキ６０との間に配置してもよい。そして、位置検出器７０は、シャフト５２の回転位置（回転角度等）を検出することにより、モータ５０の回転位置を検出し、検出位置のデータを出力する。なお、位置検出器７０は、モータ５０の回転位置に加えて又は代えて、モータ５０の速度（回転速度、角速度等）及びモータ５０の加速度（回転加速度、角加速度等）の少なくとも一方を検出してもよい。
（ロボット制御装置８０）
　図１及び図２に示すように、ロボット制御装置８０は、その取付け部８８がロボット２０の被取付け部２２に取り付けられることでロボット２０に対して電気的に接続される。ロボット制御装置８０には、ロボット２０の主電源８１と、当該主電源８１によってロボット２０に電力供給するか否かを切り替えるための主電源スイッチ８２と、モータ５０のＵ相、Ｖ相及びＷ相に電気的に接続されるサーボアンプ８４と、モータ５０とサーボアンプ８４との間に設けられ、モータ５０のＵ相とＶ相を短絡するか否かを切り替えるためのスイッチ８６と、が内蔵される。
　ロボット制御装置８０ついて、ロボット２０の動作を制御するための具体的な構成は特に限定されないが、例えば、公知のプロセッサ（ＣＰＵ等）が記憶部（メモリ等）に格納されるプログラムに従って動作することで実現される構成であってもよい。
　ロボット制御装置８０は、モータ５０それぞれに対する電力供給を制御しつつ当該モータ５０の回転動作を制御する図示しない電力変換器を有してもよい。当該電力変換器は、主電源８１から供給される直流電力を交流電力に変換する機器であって、例えば、６つの半導体スイッチング素子を有する三相ブリッジインバータ回路であってもよい。例えば、当該６つの半導体スイッチング素子は、還流ダイオードが逆並列接続された６つのＩＧＢＴで構成されてもよい。
（短絡装置９０）
　図４は、本発明の実施形態に係るロボットシステムにおいてロボットに短絡装置を取り付けたときの全体構成を示す概略図である。図５は、同ロボットに短絡装置を取り付けたときの電気的な接続関係を示す簡略化した回路図である。図４に示すように、本実施形態に係る短絡装置９０は、ロボット制御装置８０がロボット２０に取り付けられていない場合に当該ロボット２０に取り付けられる。具体的には、短絡装置９０は、上記ロボット制御装置８０の取付け部８８と同じく、その取付け部９８がロボット２０に設けられる被取付け部２２に取り付けられることでロボット２０に対して電気的に接続される。
　図５に示すように、短絡装置９０は、主電源８１から電力供給されていない無励磁作動型電磁ブレーキ６０に電力供給するための補助電源９１と、モータ５０それぞれにダイナミックブレーキを作用させる短絡回路９５と、を備える。また、本実施形態に係る短絡装置９０は、補助電源９１によってモータ５０に電力供給するか否かを切り替えるための補助電源スイッチ９２をさらに備える。
（補助電源９１）
　補助電源９１は、主電源８１から電力供給されていない無励磁作動型電磁ブレーキ６０に電力供給することで当該無励磁作動型電磁ブレーキ６０が解除された状態とする。なお、補助電源９１は、無励磁作動型電磁ブレーキ６０に電力供給することを目的としたものであり、上記ロボット制御装置８０のようにモータ用電源装置（主電源８１等）を有しない。
（短絡回路９５）
　短絡回路９５は、モータ５０の３つの電極（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）全てを互いに短絡するように構成される。なお、短絡回路９５は、モータ５０の３つの電極のうち２つの電極（Ｕ相とＶ相、Ｕ相とＷ相、又はＶ相とＷ相）を短絡するように構成されてもよい。図５に示すように、短絡装置９０がロボット２０に電気的に接続されると（取付け部９８が被取付け部２２に取り付けられると）、短絡回路９５がモータ５０の３つの電極全てを互いに短絡するように構成される。すなわち、本実施形態に係る短絡装置９０は、ロボット２０に取り付けられると同時に短絡回路９５によってモータ５０の電極を短絡するように構成されている。
（効果）
　本実施形態に係る短絡装置９０は、短絡回路９５によってモータ５０の電極を互いに短絡することで、ロボット２０の姿勢が変わることを抑制することができる。その結果、本発明に係る短絡装置９０は、ロボット２０の姿勢を容易に安定させることが可能となる。
　本実施形態に係る短絡装置９０は、主電源８１から電力供給されていない無励磁作動型電磁ブレーキ６０に電力供給するための補助電源９１を備えることで、当該補助電源９１によって無励磁作動型電磁ブレーキ６０を解除しつつ、短絡回路９５によってモータ５０それぞれにダイナミックブレーキを作用させることができる。その結果、ロボット２０の姿勢が急に変わることを防止しつつ、ロボット２０を所望の姿勢に変更可能な状態とすることができる。これにより、例えば、メンテナンス作業などを適切に行うことが可能となる。
　さらに、本実施形態に係る短絡装置９０は、補助電源９１によって無励磁作動型電磁ブレーキ６０に電力供給するか否かを切り替えるための補助電源スイッチ９２をさらに備える。これにより、所望するタイミングで無励磁作動型電磁ブレーキ６０を解除することが可能となる。したがって、短絡装置９０がロボット２０に取り付けられたあとで、例えば、安全を確保したうえで補助電源９１から無励磁作動型電磁ブレーキ６０に電力供給することで、補助電源９１から電力供給したとき生じ得る危険を防止することが可能となる。
　また、本実施形態では、モータ５０は三相モータであり、短絡回路９５は三相モータの３つの電極を互いに短絡するように構成されている。これにより、例えば、モータ５０が単相モータである場合と比較して、特別な工夫無しで回転磁界を得ることができ、且つ大きな出力を得ることが可能となる。
　さらに、本実施形態に係る短絡装置９０は、ロボット２０に取り付けられると同時に短絡回路９５によってモータ５０の電極を短絡するように構成されている。これにより、無励磁作動型電磁ブレーキ６０が解除される前にダイナミックブレーキを確実に作用させることができるため、例えば、短絡回路９５によってモータ５０の電極を短絡するか否かを切り替えるための短絡スイッチを備えるような場合に生じ得る誤操作（例えば、無励磁作動型電磁ブレーキ６０とダイナミックブレーキとの両方が作用していない状態となること）を防止することができる。
　なお、本実施形態に係るロボットシステム１０は、６つの関節軸ＪＴ１～ＪＴ６を有するロボットアーム３０と、関節軸ＪＴ１～ＪＴ６それぞれに設けられるモータ５０とを備えるロボット２０と、上記した短絡装置９０とを備えることで、ロボット２０の姿勢を容易に安定させることが可能となる。
（変形例）
　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
　上記実施形態に係る短絡装置９０は、無励磁作動型電磁ブレーキ６０に電力供給するための補助電源９１を備える場合について説明したが、これに限定されない。すなわち、本発明に係る短絡装置９０は、図６に示すように補助電源９１を備えなくてもよい。図６は、本発明の変形例に係るロボットシステムにおいてロボットに短絡装置を取り付けたときの電気的な接続関係を示す簡略化した回路図である。
　例えば、いわゆる固め治具を用いてロボットを所望の姿勢に維持しつつ梱包するような場合、図６に示した本変形例に係る短絡装置９０を取り付けることでモータ５０にダイナミックブレーキを作用させ、当該ロボットの姿勢が変わり難くなるようにしてもよい。これにより、例えば、上記梱包を開封してロボットを据え付ける際に固め治具を取り外したとき、ロボットの姿勢が急に変わることを防止することができる。
　ここで、従来からあるいわゆる水平多関節型ロボットには、一般に、モータ５０に無励磁作動型電磁ブレーキが設けられていない。したがって、上記変形例に係る短絡装置９０は、例えば、このような水平多関節型ロボットに対して特に有効に用いることが可能である。なお、このような水平多関節型ロボットでは、一般に、ロボット制御装置に備えられた短絡回路で必要に応じてモータ５０にダイナミックブレーキを作用させている。
　上記実施形態では、ロボット制御装置８０がロボット２０に対して着脱可能である場合について説明したが、これに限定されない。ロボット制御装置８０は、例えばロボット２０に内蔵されるなど、取り外しできない状態でロボット２０に取り付けられてもよい。このような場合、例えば、ロボット制御装置８０がオフされた後で本発明に係る短絡装置９０が取り付けられてもよい。
　上記実施形態では、モータ５０は三相モータとして構成される場合について説明したが、これに限定されない。例えば、モータ５０は単相モータとして構成されてもよい。
　上記実施形態に係る短絡装置９０は、ロボット２０に取り付けられると同時に短絡回路９５によってモータ５０の３つの電極全てを短絡するように構成される場合について説明したが、これに限定されない。すなわち、短絡装置９０は、短絡回路によってモータ５０の電極を短絡するか否かを切り替えるための短絡スイッチをさらに備えてもよい。これにより、所望するタイミングでダイナミックブレーキを解除することが可能となる。その結果、例えば、補助電源９１から電力供給されることで無励磁作動型電磁ブレーキ６０が解除されている状態のとき、安全を確保してからダイナミックブレーキも解除することで、ロボット２０の姿勢を変更し易くなるため、メンテナンス作業などを一層容易に行うことが可能となる。
　上記実施形態では、ロボットアーム３０は、６つの関節軸を有する多関節アームである場合について説明したが、これに限定されない。すなわち、ロボットアーム３０は、少なくとも１つの関節軸を有するアームであればよい。また、ロボットアーム３０は、直動軸を有するアームであってもよい。
　１０　ロボットシステム
　２０　ロボット
　２１　基台
　２２　被取付け部
　３０　ロボットアーム
　３１　第１アーム部
　３２　第２アーム部
　４０　リンク
　５０　モータ
　５１　フレーム
　５２　シャフト
　５３　負荷側ブラケット
　５４　反負荷側ブラケット
　５５　回転子
　５６　固定子
　６０　無励磁作動型電磁ブレーキ
　６１　ボルト
　６２　制動ばね
　６３　コイル
　６４　ハブ
　６５　摩擦板
　６７　フィールドコア
　６８　アーマチュア
　６９　ブレーキディスク
　７０　位置検出器
　８０　ロボット制御装置
　８１　主電源
　８２　主電源スイッチ
　８４　サーボアンプ
　８６　スイッチ
　８８　取付け部
　９０　短絡装置
　９１　補助電源
　９２　補助電源スイッチ
　９５　短絡回路
　９８　取付け部
　１００　従来のロボットアーム
　１１０　クレーン
　ＪＴ　関節軸

Claims (7)

  1. 　少なくとも１つの関節軸を有するロボットアームと、前記関節軸それぞれに設けられるモータとを備えるロボットに対して電気的に接続され、
    　前記ロボットを制御するためのロボット制御装置とは別個に設けられ、且つ、
    　前記モータそれぞれにダイナミックブレーキを作用させる短絡回路を備える、短絡装置。
  2. 　前記ロボットは、前記モータそれぞれに設けられる無励磁作動型電磁ブレーキをさらに備え、
    　前記ロボットの主電源から電力供給されていない前記無励磁作動型電磁ブレーキに電力供給するための補助電源をさらに備える、請求項１に記載の短絡装置。
  3. 　前記補助電源によって前記無励磁作動型電磁ブレーキに電力供給するか否かを切り替えるための補助電源スイッチをさらに備える、請求項２に記載の短絡装置。
  4. 　前記モータは三相モータであり、前記短絡回路は前記三相モータの３つの電極のうち２つ又は３つの電極を短絡するように構成されている、請求項１乃至３のいずれかに記載の短絡装置。
  5. 　前記ロボットに取り付けられると同時に前記短絡回路によって前記モータの電極を短絡するように構成されている、請求項１乃至４のいずれかに記載の短絡装置。
  6. 　前記短絡回路によって前記モータの電極を短絡するか否かを切り替えるための短絡スイッチをさらに備える、請求項１乃至４のいずれかに記載の短絡装置。
  7. 　少なくとも１つの関節軸を有するロボットアームと、前記関節軸それぞれに設けられるモータとを備えるロボットと、
    　請求項１乃至６のいずれかに記載の短絡装置と、
    　を備えるロボットシステム。
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