[發明專利]機器人控制裝置以及具備該控制裝置的機器人

有效

• 申請號: 201780021134.3
• 申請日: 2017-04-06
• 公開（公告）號: CN109070361B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 大山泰范
• 申請（專利權）人: 川崎重工業株式會社
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00;F16D66/00;F16D55/06
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 張世俊

本發明提供一種機器人控制裝置，具有由具備無激磁動作型電磁制動器的伺服發動機驅動的驅動軸，電磁制動器的構成為，在激磁線圈未通電時，通過彈簧的作用力將電樞壓抵在摩擦板而進行制動器動作，在激磁線圈通電時，抵抗彈簧的作用力將電樞吸引到激磁線圈側而從摩擦板分開，以此解除制動器動作，該機器人控制裝置取得流經激磁線圈的線圈電流，根據所取得的線圈電流的時間變化的特性而控制機器人。本發明可提供能夠通過相對簡單的構成縮短周期時間，進行電磁制動器的壽命評估、異常診斷等的機器人控制裝置。

技術領域

本發明涉及一種用以控制具備附帶無激磁動作型電磁制動器的伺服發動機的機器人的機器人控制裝置、以及具備該控制裝置的機器人。

背景技術

機器人、尤其是工業用機器人的臂的驅動軸等所使用的伺服發動機除了要確保停止時的位置等之外，為了防止動作中的電源喪失等時的失控等，一般具備無激磁動作型電磁制動器。

但是，以往，在將附帶無激磁動作型電磁制動器的伺服發動機用于驅動軸的機器人中，存在如下問題。

第一，存在無激磁動作型電磁制動器的動作特性上的問題。即，無激磁動作型電磁制動器將激磁線圈、彈簧、電樞以及摩擦板按此順序配設成一排，在激磁線圈未通電時，通過彈簧的作用力將電樞壓抵在摩擦板而進行制動器動作，在激磁線圈通電時，抵抗彈簧的作用力將電樞吸引到激磁制動器側而從摩擦板分開，以此解除制動器動作。

在將激磁線圈的電感設為L、且電阻設為R時，對此種無激磁動作型電磁制動器(以下，有時簡稱為“制動器”)的激磁線圈施加固定的直流電壓時流經激磁線圈的電流根據下式表示的時間常數T而變化，因此，激磁線圈對電樞的吸引力也根據時間常數T而增大。此外，時間常數T例如是從施加電壓起直到電流成為恒定電流值Is的63.2％為止的時間(圖1)。

T＝L/R(式1)

像這樣，電樞的吸引力根據時間常數T而逐漸增大，所以在對激磁線圈施加直流電壓的同時并未實質上有效地解除制動器動作，因此難以確定實質上有效地解除制動器動作的時間點。

因此，具備定時器，在機器人的控制中，在用于臂動作的伺服發動機的控制與用于制動器動作的控制之間，設定特定的時間差(以下稱為“定時器時間”)。

此處，時間常數T或吸引力等根據制動器的構造、形狀上的個體差異或使用材料的物性等(尺寸誤差等、包含經時變化的電氣特性的不同等)而不同，因此對于定時器時間，在安全方面應確保容限而設定為較長。

另外，相反在解除直流電壓的施加而進行制動器動作的情況下，基本上電流以及吸引力根據由所述式1算出的時間常數T而減少，電樞的吸引被解除且通過彈簧將電樞壓抵在摩擦板。然而，就電路而言，如果強行開放流經激磁線圈的電流，那么欲維持流經線圈的電流而使存儲在線圈中的能量成為激磁電流的數十倍的相反方向的電壓(反向浪涌或逆電壓)而呈現，使控制電路內的半導體元件破損，或導致線圈的絕緣劣化。因此，為了降低逆電壓，通常在外部具備放電電路，一般而言，越降低逆電壓，那么電樞釋放時間越長。

因此，如果也考慮釋放電樞而進行制動器動作，那么需要將定時器時間設定為比制動器動作解除的情況更長。

然而，近年來，尤其在工業機器人中，包含動作的高速化等、周期時間的縮短化成為較大的要求，因此，設定較長的定時器時間與這些要求相悖。

作為第二問題，存在摩擦板磨耗量的推斷以及取決于摩擦的制動器壽命的檢測的問題。即，在通過電樞與摩擦板的摩擦力而使制動器動作的電磁制動器中，因使用而推進摩擦板的磨耗，當成為特定的磨耗量時達到使用極限(壽命)而必須進行更換。

此處，關于壽命或更換的檢測，以往，是通過定期分解電磁制動器，通過目測或測定而把握摩擦板的磨耗狀況，或通過停止生產線而以電磁制動器的吸引電壓的手動測定等進行，從而有運轉率降低，或檢測作業復雜的問題。