JPH0518065Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の技術分野 本考案は、産業用の多関節ロボツトに関し、特
に回転動作部分に、通電により解除されるブレー
キ手段をもつブレーキ解除装置付ロボツトに関す
るものである。

従来技術 一般に、この種の多関節ロボツトは、ロボツト
の基台部分で複数のアームを回動自在に連結状態
で支持し、先端のアームで作業用のヘツドを備え
ている。このヘツドに回転運動が必要とされると
き、アームの先端に回転可能な作業軸が取り付け
られ、それにロボツト側から回転力が与えられ
る。

ところで、現在の多関節ロボツトでは、荷重や
慣性力のかかる関節やスライド部に保持用電磁ブ
レーキを取り付け、電源OFF時にブレーキがか
かつた状態となり、前記関節やスライド部が必要
以上に動作しないようになつている。そして、こ
の保持用電磁ブレーキは、通電しない限りは、そ
のブレーキ状態が解除できない構成となつてい
る。

しかしながら、以上のような構成においては、
保持用電磁ブレーキに通電しない限りは、ブレー
キ状態を解除できないため、例えば、コントロー
ラの異常、停電および給電回路の断線等が起き
て、保持用電磁ブレーキに対して通電不能となつ
た場合にあつては、ブレーキ状態を解除すること
ができなくなるという事態が生じていた。特に、
ロボツトに暴走等、異常が発生したとき、ブレー
キ解除のために通電することは、異常の助長とな
り、危険にもつながつてしまう。

考案の目的 したがつて、本考案の目的は、保持用電磁ブレ
ーキに通電しなくてもブレーキ状態を解除でき、
必要な作業が行えるようにしたブレーキ解除装置
付ロボツトを提供するにある。

考案の概要 そこで、本考案は、回転動作部分に、通電によ
り解除されるブレーキ手段をもつロボツトにおい
て、そのブレーキ手段に手動ブレーキ解除手段を
設けた構成とし、これによつて前記ブレーキ手段
を通電のみではなく、必要に応じて、手動によつ
てもブレーキ手段を解除できるようにしたもので
ある。

実施例の構成 以下、図に示す実施例を用いて本考案の詳細を
説明する。

第１図は、水平多関節型ロボツトによるブレー
キ解除装置付ロボツト１の全体的な構成を示して
いる。また、第２図は、本考案の要部とともに、
内部の構成を示している。

このブレーキ解除装置付ロボツト１は、据え付
け位置に取り付けられる基台２の部分で、第１ア
ーム３を垂直方向の軸線を中心として、回動自在
に支持し、またこの第１アーム３の先端部分で、
第２アーム４の後端部分に連結され、同様に垂直
方向の軸線を中心として回動自在に備えている。

前記基台２は、側面から見てコの字状に組み立
てられており、３つの部材、すなわち台枠７、機
枠８および保持枠９によつて一体的に組み立てら
れている。前記台枠７は、中空体であり、その内
部でハーモニツクドライブ（登録商標）式の減速
機５を収納しており、また前記機枠８は、下向き
の状態で、駆動用のモータ６を保持している。こ
のモータ出力軸１０の回転は、プーリ１１，１２
およびこれらに巻き掛けられたエンドレス状のベ
ルト１３によつて、減速機５の入力軸１４に伝達
される。またこの入力軸１４の回転は、減速機５
のウエーブジエネレータ（図示せず）によつて、
これと台枠７に固定されたサーキユラスプライン
（図示せず）との間の出力側のフレクスプライン
（図示せず）側の第１軸１５に大きな減速比の下
に伝達される。

一方、前記第１アーム３は、その後端の下側部
分で、その回動中心に取り付けられた第１軸１５
によつて、基台２、すなわち台枠７に対し、軸受
け（図示せず）を介し、回動自在に支持されてい
る。この第１軸１５は、前記減速機５の出力側の
フレクスプラインに連結されている。

また、前記保持枠９は、第１軸１５と同じ軸線
上で、作業軸１６を駆動するためのモータ１７、
および、中空軸１８を固定している。この中空軸
１８は、第１アーム３の後端部分の内部に臨み、
軸受け（図示せず）によつて第１アーム３の後端
上方部分の軸受け孔の位置で、第１アーム３を回
動自在に支持している。この結果、この第１アー
ム３は、下方の部分で、第１軸１５により、台枠
７に対し、また上方部分で、同軸上の中空軸１８
によつて、保持枠９に対し、いわゆる両持ちの状
態で回動自在に支持されている。

そして、この中空軸１８は、その内部でハーモ
ニツクドライブ式の減速機１９を収納している。
モータ出力軸２０の回転は、その減速機１９を介
して大減速比の下に出力側の回転軸２１に伝達さ
れる。この回転軸２１は、前記中空軸１８の下方
の部分で回転自在に支持され、その一部を中空軸
１８から突出させ、これの下端部と第１軸１５と
の間にベルト交換可能な空間を形成しながら、そ
の突出部分で、プーリ２２を保持している。

また、前記第２アーム４は、第２図に示すよう
に、その後端部分で、第２軸２３、および中空突
軸２４により、第１アーム３の先端部分に対し、
回動自在に支持されている。すなわち第２軸２３
は、第１アーム３の先端部分下方側に取り付け座
２５によつて固定されており、第２アーム４の後
端の中空孔２８部分に対し、軸受け４ａにより、
回転自在となつている。なお、この第２軸２３
は、その下端部分で中継用の２つのプーリ２６，
２７を回転自在に支持している。また、前記中空
突軸２４は、第２アーム４の中空孔２８の上面側
で、この第２アーム４に対し、固定されており、
第１アーム３側の支持板２９に対し、軸受け３０
によつて回転可能な状態となつており、またその
内部で上下の軸受け３１によつて、回転軸３２を
第２軸２３と同軸上で回転自在に保持している。
前記支持板２９は、取り付けねじなどによつて、
第１アーム３の先端側上面に位置決めピン３３な
どの嵌り合いによつて正確に位置決めされた状態
で取り付けられており、軸受けハウジング３４の
部分で、前記軸受け３０を保持している。また前
記第２アーム４は、その中空孔２８の内部でハー
モニツクドライブ式の減速機３５を収納してい
る。この減速機３５は、回転軸３２を入力軸と
し、入力側のウエーブジエネレータ３６、中空孔
２８に固定された出力側のサーキユラスプライン
３７、および固定側のフレクスプライン３８によ
つて、大きな減速比で、第２アーム４に回転を伝
達する。この第２アーム４の駆動源は、例えば第
１アーム３に取り付けられたモータ３９となつて
いる。そのモータ出力軸４０の回転は、プーリ４
１，４２およびベルト４３によつて、前記回転軸
３２に伝達される。なお、中空突軸２４の上端部
分に位置検出用の円板状の検出板４４が取り付け
られており、これと対応し、支持板２９にセンサ
ー４５が取り付けられている。

次に、第２アーム４には、第３図に示すよう
に、その先端部分に２つのガイドバー４９が平行
な状態で垂直方向に取り付けられており、その上
端部分は支持部材５０によつて相互に連結されて
いる。そして、この支持部材５０および第２アー
ム４は、第２図に示すように、上下の軸受け５１
によつてボールねじによる送りねじ４６を回転自
在に支持している。この送りねじ４６は、ナツト
部材５３と螺合している。このナツト部材５３
は、第３図のように、左右の部分で、ガイドバー
４９に対し摺動自在にはまり合つている。

また、前記第２アーム４と支持部材５０との間
に断面コ字状のカバー兼用の保持板５４が取り付
けられている。この保持板５４の上方には、図示
はしていないがドグと対応する位置で２つの位置
検出スイツチが異なる高さで、しかもドグの段状
の部分に対応し、前後した位置で取り付けられて
いる。なお、この２つの位置検出スイツチのうち
一方は原位置検出のためのものであり、他方はオ
ーバラン検出のものである。

また、前記第２アーム４には、そのほぼ中間部
分に送りねじ４６の上下駆動用のモータ５５が取
り付けられている。このモータ５５のモータ出力
軸５６の回転は、プーリ５９，６０およびベルト
６１によつて送りねじ４６に伝達されるようにな
つている。また前記作業軸１６はスプライン６２
によつて、スプライン筒６３に対し、軸線方向に
移動可能で、回転のみを受ける状態で支持されて
おり、下端部分でエアチヤツクなどの作業部材を
保持するようになつている。そして、前記回転軸
２１（第１図参照）の回転は、プーリ２２，２６
に巻き掛けられたエンドレス状のベルト６４を介
し、さらに第２図に詳細に示すようにプーリ２
７、スプライン筒６３の下端に取り付けられたプ
ーリ６５、それらに巻き掛けられたエンドレス状
のベルト６６によつて、作業軸１６に伝達され
る。ここで、プーリ５９，６０、ベルト６１およ
び送りねじ４６などは、動作部材としての作業軸
１６に対する回転伝達機構を構成している。

また、第２アーム４の内部には通電時解除型で
回転位置保持用の電磁ブレーキ６７が取り付けら
れており、そのハブ６８は、前記モータ５５のモ
ータ出力軸５６に連結されている。今、この電磁
ブレーキ６７の構造を第４図を用いて、詳細に説
明すると、モータ出力軸５６と連結状態にある前
記ハブ６８の下端外周面にはスプライン６９が形
成されており、デイスクプレート７０は、このス
プライン６９によつて前記ハブ６８に対し、上下
方向に移動可能で、回転のみを受ける状態で保持
されている。また、デイスクプレート７０の上下
両端側には固定板７１とアーマチユア７２が配設
されている。この固定板７１はヨーク６７ａの上
面にねじ７３によつて取り付け固定されており、
またアーマチユア７２は、上下動自在となつてお
り、ヨーク６７ａの所定位置に内装されたコイル
スプリング７４によりその下面を支持され、常時
上側（ハブ６８側）へ押圧付勢された構成となつ
ている。そして、電磁ブレーキ６７のコイル６７
ｂに非通電のときにあつては、アーマチユア７２
は、コイルスプリング７４の弾性力によりハブ６
８側へ押し上げられた状態（第４図に示す状態）
となつており、前記固定板７１とによつてデイス
クプレート７０を挟圧保持し、デイスクプレート
７０を固定した状態、つまりブレーキ状態として
いる。このブレーキ状態においては、デイスクプ
レート７０の回転は阻止されており、したがつて
ハブ６８の回転も阻止され、ひいてはこのハブ６
８と連結状態にあるモータ出力軸５６もその回転
を阻止された状態にある。その結果、送りねじ４
６の回転は固定される。このため、送りねじ４６
の回転量、すなわちナツト部材５３の移動量は、
サーボ制御技術に基づいて、正確に設定できる。
また、コイル６７ｂに通電したときにおいては、
コイル６７ｂがアーマチユア７２をコイルスプリ
ング７４の弾性力に抗してコイル６７ｂ側へ吸引
し、ブレーキ状態を解除する。つまり、この状態
においては、デイスクプレート７０、ハブ６８
は、共に自由に回転できるようになつている。な
お、前記固定板７１の下面、およびアーマチユア
７２の上面には、ブレーキパツド７１ａ，７２ａ
が取り付けられており、このブレーキパツド７１
ａ，７２ａを介して、前記デイスクプレート７０
を挟圧保持するようになつている。

一方、前記アーマチユア７２の中央部位置に
は、ひも７５の一端が連結されており、電磁ブレ
ーキ６７のヨーク６７ａより下方で保持板５４の
開口部分より突出したひも７５の他端には解除リ
ング７６が取り付けられている。このひも７５と
解除リング７６とで手動ブレーキ解除手段を構成
しており、この解除リング７６を下方へ引つ張る
ことにより、通電と同じ状態、つまりブレーキ解
除状態と同じになるようになつている。

実施例の作用 次に、ブレーキ解除装置付ロボツト１の作用を
説明する。

このブレーキ解除装置付ロボツト１は、基台２
の部分で作業位置に据え付けられ、第１アーム
３、第２アーム４の旋回運動、および作業軸１６
の上下運動、および回転運動によつて、必要な作
業を行う。すなわち、駆動用のモータ６が回転す
ると、その回転が減速機５によつて、減速され、
第１軸１５に伝達されるため、第１アーム３は、
その第１軸１５に駆動されて、第１軸１５および
中空軸１８の軸線を回転中心として、旋回運動を
行う。また第２アーム４の旋回運動は、モータ３
９によつて与えられる。すなわち、このモータ３
９の回転は、回転軸３２に与えられ、減速機３５
によつて減速され、出力側のサーキユラスプライ
ン３７に伝達されるため、第２アーム４は下方の
第２軸２３、および上方の中空突軸２４を中心と
して、第１アーム３に対し、旋回運動を行う。こ
のような第１アーム３、および第２アーム４の旋
回運動によつて、作業軸１６は、動作範囲内で、
所定の位置に位置決めされる。

一方、この作業軸１６の回転は、モータ１７に
よつて与えられる。すなわち、このモータ１７の
回転は、減速機１９によつて減速され、出力側の
回転軸２１、ベルト６４，６６、さらにスプライ
ン筒６３によつて、作業軸１６に伝達される。ま
たこの作業軸１６の上下運動は、モータ５５によ
つて与えられる。このモータ５５の回転は、ベル
ト６１を介し送りねじ４６に伝達され、その回転
方向に応じて、ナツト部材５３は、送りねじ４６
の方向に沿つて上下方向に移動する。これによつ
て、作業軸１６は上下運動、および回転運動を行
いながら、必要な作業を行うことになる。このよ
うな運動時に、第１アーム３、第２アーム４が上
下の両側部分で、いわゆる両持ち状態で支持され
ているから、それらの回転が安定であり、しかも
円滑に行われ、高い制御の下に位置決めが可能と
なる。

ここで、第１アーム３の旋回運動が出力軸２１
の回転運動から独立しているため、モータ１７が
停止しておれば、第１アーム３が、旋回運動を行
つても、作業軸１６の据え付け位置に対する方向
は変化しない。その理由は、プーリ２２，２６，
２７，６５が同じ大きさであり、これらに対しベ
ルト６４，６６が平行四辺形の状態で、組み合わ
せられており、いわゆる平行運動機構を構成して
いるからである。

ところで、前記モータ５５が回転していると
き、電磁ブレーキ６７は、通電状態にあり、アー
マチユア７２は、コイルスプリング７４の弾性に
抗してコイル６７ｂ側へ吸引され、その結果デイ
スクプレート７０は、自由に回転できる状態、つ
まり非ブレーキ状態となつている。一方、この状
態からモータ５５が停止すると、電磁ブレーキ６
７への通電も自動的に断たれるのでアーマチユア
７２はコイルスプリング７４の弾性力によつて初
期位置に復帰移動させられる。これによつて、ア
ーマチユア７２は、固定板７１とともにデイスク
プレート７０を挟圧保持し、いわゆるブレーキ状
態とし、送りねじ４６の回転を固定する。

このブレーキ状態を解除する場合は、前記電磁
ブレーキ６７へ通電すればよいが、例えばコント
ローラの異常とか停電、給電回路の断線等の事故
が起きたような場合は、前記電磁ブレーキ６７へ
の通電ができなくなる。このような場合にあつて
は、手動により解除リング７６を下方へ引つ張
り、ひも７５を介してアーマチユア７２をコイル
６７ｂ側へ強制的に移動させる。これによつてデ
イスクプレート７０は自由に回転できることにな
り、ブレーキ状態の解除がなされ、再び必要な作
業が行える。

他の実施例 上述した実施例においては、手動ブレーキ解除
手段は、アーマチユア７２に連結されたひも７５
とこのひも７５の先端に取り付けられた解除リン
グ７６とから構成されているが、別にこのような
構造に限定されるものではなく、非通電時アーマ
チユア７２をコイル６７ｂ側へ手動で引つ張れる
手段であればよい。また、電磁ブレーキ６７はロ
ボツトの先端側ではなく、中間関節部に設けた構
造であつてもよい。さらに、電磁ブレーキ６７の
構造も前記実施例は一例であり、種々の構造があ
ることはもちろんである。

考案の効果 以上説明したように本考案に係わるブレーキ解
除装置付ロボツトによれば、手動ブレーキ解除手
段を設けた構成としたので、通電しなくてもブレ
ーキ解除できるようになつた。したがつて、コン
トローラの異常とか停電、さらには給電回路の断
線等の事故が起きて、通電が不能になつたとして
も、ロボツトを動かすことができる。特に、暴走
等、異常が発生し、ロボツトが障害物に当たつ
て、非通電状態で止まつたとしても、通電しない
ままブレーキの解除が手動で行えるので、ロボツ
トの停止位置が危険な停止位置から容易に脱出で
きる。

通電時解除型の電磁ブレーキに設けられた手動
ブレーキ解除手段の手動操作部材（ひもおよび解
除リング）が旋回運動する複数のアームの平面形
状の内側で、しかも第１アーム、第２アーム、作
業軸の回転中心となる軸線と同じ方向に突出し、
水平方向に張り出していないため、水平面上で運
動する多関節型のロボツトにおいて、手動ブレー
キ解除手段（手動操作部材）を設けても、ロボツ
トの旋回運動に支障がなく、ロボツトの必要な運
動機能が所期の運動域内で確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係わるブレーキ解除装置付ロ
ボツトの一実施例を示す正面図、第２図は同ロボ
ツトの要部拡大断面図、第３図はガイドバーと支
持部材との連結部分を示す一部の側面図、第４図
は手動ブレーキ解除手段を備えた電磁ブレーキの
拡大断面図である。 １……ブレーキ解除装置付ロボツト、３……第
１アーム、４……第２アーム、６７……電磁ブレ
ーキ、７５……ひも、７６……解除リング。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 複数のアームを垂直方向の軸線を中心として回
   動自在に支持し、モータの回転駆動力を回転伝達
   機構によりロボツトの動作部材に伝達する水平多
   関節型のロボツトにおいて、 上記回転伝達機構は、通電時解除型の電磁ブレ
   ーキによつて通電時にブレーキ解除方向に移動さ
   せられるアーマチユアを有し、また上記電磁ブレ
   ーキは、上記アーマチユアに連結された手動ブレ
   ーキ解除手段を有し、この手動ブレーキ解除手段
   は、上記アーマチユアに連結された手動操作部材
   を有し、この手動操作部材は、上記アームの平面
   形状の内側で上記アームの回転中心と平行で垂直
   な軸線方向に突出しており、 上記電磁ブレーキの通電不能時に上記手動操作
   部材により上記アーマチユアをブレーキ解除方向
   に移動可能とすることを特徴とするブレーキ解除
   装置付ロボツト。