机器手臂解除剎车的方法与流程

本发明涉及一种机器手臂，尤其是涉及机器手臂从剎车停止转动中，解除剎车让机器手臂移动的方法。

背景技术：

工厂自动化利用机器手臂自动抓取工件，不断来回移动进行组装制造，以提高生产的效率。而来回移动的机器手臂，除了需要驱动模块提供动力外，尚需依赖稳定可靠的剎车，才能将机器手臂停止在预定的位置，以进行精确的作业。

请参考图1，为现有技术美国专利us8410732的机器手臂的驱动模块10。现有技术的驱动模块10，利用马达11驱动转轴12转动，经由减速装置13减速后，输出动力移动机器手臂。驱动模块10中设置剎车装置，剎车装置将棘轮14固定在转轴12上，并在棘轮14周边设置电磁阀15，电磁阀15通过伸缩的挡销16离合棘轮14，阻挡或释放棘轮14转动。驱动模块10另在转轴12的一端固定编码器(encoder)17，侦测马达11的转动角度，作为监视及控制马达11转动的反馈信号。

当机器手臂需要移动时，控制电磁阀15缩回挡销16释放棘轮14，再以信号控制马达11驱动转轴12转动，并由编码器17监视马达11是否依照信号需要的角度转动。当机器手臂需要停止时，驱动模块10进行剎车作业，启动电磁阀15伸长挡销16阻挡棘轮14转动，产生剎车力矩，抵抗机器手臂本身及乘载工件所形成负载的惯性力，以停止棘轮14固定的转轴12转动，进而阻止机器手臂移动，再由编码器17监视马达11是否依照信号停止在需要的角度。

然而，当电磁阀15的挡销16停止机器手臂转动后，机器手臂的负载，将经由棘轮14作用在电磁阀15伸长的挡销16上，如乘载工件过大，负载将使棘轮14与挡销16间形成较大的摩擦力。当机器手臂需要再移动时，控制电磁阀15缩回挡销16的力量，不足以克服棘轮14与挡销16间的摩擦力时，挡销16被棘轮14卡阻，电磁阀15将无法顺利缩回挡销16释放棘轮14，因而导致驱动模块10无法解除剎车。如在无法解除剎车下，一旦驱动模块10使用更大力量或转动角度驱动马达11转动时，将造成挡销16或棘轮14弯曲变形，不仅影响机器手臂定位的精准性，甚至造成机器手臂毁损。因此，机器手臂在解除剎车的方法上，仍有问题亟待解决。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种机器手臂解除剎车的方法，通过预设马达较小的转动角度，控制马达在不同的转动方向转动，让传输负载的棘轮离开挡销，以缩回挡销解除剎车。

为了达到前述发明的目的，本发明第一实施例机器手臂解除剎车的方法，进行解除剎车时，预设控制马达转动的转动角度，以预设第一转动方向及转动角度转动马达，并解除剎车将电磁阀的挡销缩回，成功解除剎车则结束解除剎车作业，如解除剎车失败，以预设的第二转动方向及转动角度转动马达，并解除剎车将电磁阀的挡销缩回，如解除剎车成功，结束解除剎车作业。

本发明机器手臂的解除剎车是将电磁阀的挡销缩回，让挡销脱离棘轮的转动路径。而第一转动方向与第二转动方向为相反的转动方向。其中预设的转动角度为小角度，让挡销与棘轮在安全的弹性变形内。另由编码器监视马达转轴转动的反馈信号，检查未转动到预设转动角度时，为剎车解除失败，而检查转动到预设转动角度时，为剎车解除成功。

本发明第二实施例机器手臂解除剎车的方法，在开始进行解除剎车时，设定马达转动的第一转动方向、第二转动方向及转动角度，以第一转动方向及转动角度转动马达，连续以反向的第二转动方向及转动角度转动马达，解除剎车持续预设一段时间，最后结束解除剎车作业。

附图说明

图1为现有技术机器手臂的驱动模块的侧剖视图；

图2为本发明机器手臂在第一转动方向解除剎车的示意图；

图3为本发明机器手臂在第二转动方向解除剎车的示意图；

图4为本发明第一实施例机器手臂解除剎车的方法的流程图；

图5为本发明机器手臂在二转动方向解除剎车的示意图；

图6为本发明第二实施例机器手臂解除剎车的方法的流程图。

符号说明

20转轴

21棘轮

22电磁阀

23挡销

具体实施方式

有关本发明为达成上述目的，所采用的技术手段及其功效，兹举较佳实施例，并配合附图加以说明如下。

请同时参阅图2及图3，图2为本发明机器手臂在第一转动方向解除剎车的示意图，图3为本发明机器手臂在第二转动方向解除剎车的示意图。本发明机器手臂的马达具有一转轴20，剎车装置将棘轮21设在转轴20圆周上，棘轮21径向伸出转轴20的圆周。棘轮21的周边设有一电磁阀22，电磁阀22具有伸缩的挡销23，挡销23受电磁阀23的磁力作用，挡销23伸出时进入棘轮21的转动路径，挡销23缩回时脱离棘轮21的转动路径。

当机器手臂剎车时，控制电磁阀22伸出挡销23，使挡销23进入棘轮21的转动路径阻挡棘轮21移动，产生剎车力矩，抵抗机器手臂负载l产生的惯性力，停止棘轮21固定的转轴20转动，进而阻止机器手臂移动。而停止机器手臂转动后，机器手臂的负载l，经由棘轮21作用在电磁阀22伸长的挡销23上。当机器手臂需要再移动时，必须先解除剎车。解除剎车时，控制电磁阀22缩回挡销23，让挡销23脱离棘轮21的转动路径，不会卡阻棘轮21转动，才能控制马达自由转动转轴20。

由于机器手臂的负载l随抓取工件的大小而变，而负载l作用的方向也随机器手臂停留的位置改变，因此解除剎车时不仅无法获知负载l大小及作用方向，且即使控制电磁阀22缩回挡销23，也无法确保是否能克服摩擦力，成功缩回挡销23。因此，图2中，本发明首先预设马达转动的第一转动方向r1、第二转动方向r2、及转动角度θ。预设的第一转动方向r1可为顺时钟转动或逆时钟转动。第二转动方向r2则与第一转动方向r1为相反的转动方向。而该转动角度θ较小，即使在挡销23阻档棘轮21的错误转动下，仍使挡销23与棘轮21在安全的弹性变形内。

在进行解除剎车时，本发明以预设第一转动方向r1及转动角度θ转动马达，本实施例以第一转动方向r1为逆时钟转动举例说明，并控制电磁阀22缩回挡销23。由于预设的转动方向错误，第一转动方向r1驱动转轴20带动棘轮21，受挡销23阻挡，棘轮21挤压固定不动的电磁阀22的挡销23，无法转动到预设的转动角度θ，且让棘轮21与挡销23产生弹性变形(如虚线所示)。在挤压下，棘轮21与挡销23间的摩擦力更大，棘轮21卡阻挡销23的力量更强，电磁阀22无法顺利缩回挡销23，通过编码器(请参图1)监视转轴20未转动到预设转动角度θ的反馈信号，加以检查挡销23未缩回，而判断剎车解除失败。

图3中，在第一转动方向解除剎车失败下，本发明紧接着以预设第二转动方向r2及转动角度θ转动马达，本实施例以第二转动方向r2为顺时钟转动举例说明。并控制电磁阀22缩回挡销23。由于第二转动方向r2驱动转轴20带动棘轮21，未受电磁阀22的挡销23阻挡，转轴20顺利转动到转动角度θ，让棘轮21离开挡销23(如虚线所示)。挡销23未受负载l作用下，棘轮21不会卡阻挡销23，电磁阀22可顺利缩回挡销23，并通过编码器监视转轴20转动到转动角度θ的反馈信号，加以检查挡销23已缩回，判断成功解除剎车。由于转动方向仅有顺时钟与逆时钟转动两方向，在本发明第一转动方向r1与第二转动方向r2依序两方向转动下，必定有一转动方向使棘轮21离开挡销23，而能确保成功解除剎车。

如图4所示，为本发明第一实施例机器手臂解除剎车的方法的流程图。本发明机器手臂解除剎车的方法的详细步骤说明如下:步骤s1，开始进行解除剎车；在步骤s2，本发明设定马达转动的第一转动方向、第二转动方向、及转动角度；步骤s3，以第一转动方向为预设的马达转动方向；步骤s4，以预设转动方向及转动角度转动马达；步骤s5，并解除剎车，以控制电磁阀缩回挡销；步骤s6，检查解除剎车是否成功？如解除剎车失败，即控制电磁阀无法缩回挡销，则进入步骤s7，改变预设第二转动方向为马达转动方向，回至步骤s4，继续以预设的转动方向及转动角度转动马达。步骤s6如果解除剎车成功，即控制电磁阀顺利缩回挡销，则进入步骤s8，结束解除剎车作业。

如图5所示，为本发明机器手臂在连续二转动方向解除剎车的示意图。由前述实施例可知，棘轮21会在第一转动方向或第二转动方向的其中之一离开挡销23或减少挡销23的摩擦力，使电磁阀22顺利缩回挡销23解除剎车。因此，本发明也可利用设定的转动角度θ及连续不同转动方向r，控制马达来回转动转轴20，让机器手臂的惯性在机器手臂来回摆动中产生抖动，带动棘轮21离开挡销23或减少挡销23的摩擦力。本发明并在抖动中控制电磁阀22持续解除剎车一段时间，让电磁阀22在抖动中顺利缩回挡销23，以成功解除剎车，进而简化前述实施例在检查挡销23是否缩回的作业时间。同理，本发明也可在控制马达来回转动转轴20前，控制电磁阀22持续解除剎车一段时间，以待马达来回转动机器手臂来回摆动中产生抖动，进行解除剎车。

如图6所示，为本发明第二实施例机器手臂解除剎车的方法的流程图。本发明第二实施例机器手臂解除剎车的方法的详细步骤说明如下:步骤t1，开始进行解除剎车；在步骤t2，本发明设定马达转动的第一转动方向、第二转动方向及转动角度；步骤t3，以第一转动方向及转动角度转动马达；步骤t4，连续以反向的第二转动方向及转动角度转动马达；步骤t5，预设一段时间持续解除剎车；进入步骤t6，结束解除剎车作业。

因此本发明机器手臂解除剎车的方法，就可通过设定较小的转动角度，控制马达依序或连续在不同的转动方向转动预设的转动角度，在其中的一转动方向或抖动中让棘轮离开挡销，并控制电磁阀缩回挡销，避免棘轮卡阻挡销，使电磁阀顺利缩回挡销，达到成功解除剎车的目的。

以上所述者，仅为用以方便说明本发明的较佳实施例，本发明的范围不限于该多个较佳实施例，凡依本发明所做的任何变更，在不脱离本发明的精神下，皆属本发明权利要求的范围。