制动装置、驱动系统以及机器人的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种制动装置、驱动系统以及机器人，其能够提高对臂等的保持的可靠性。实施方式的制动装置具备制动盘、多个电枢、移动机构、多个被卡定部以及多个卡定部。制动盘随着旋转电机所具有的轴的旋转而旋转。多个电枢与制动盘对置地配置。移动机构使多个电枢相对于制动盘相对移动。多个被卡定部在制动盘的电枢侧的板面以预定的间距设置。多个卡定部在多个电枢的制动盘侧的板面以能够与被卡定部卡合的间距设置。并且，在多个电枢中的至少一个电枢形成的卡定部的相位与在其他电枢形成的卡定部的相位不同。
【专利说明】制动装置、驱动系统以及机器人
【技术领域】
[0001]公开的实施方式涉及制动装置、驱动系统以及机器人。
【背景技术】
[0002]以往，具备马达的机器人在生产现场等被广泛应用。在驱动机器人的臂等可动部的马达，有时设置有利用摩擦力使马达的旋转停止的制动装置，利用该制动装置来保持臂等可动部的位置。
[0003]专利文献1:日本特开2008-307618号公报
[0004]在上述的制动装置中存在这样的情况:例如由于制动靴的磨损等所引起的随时间老化或油脂的混入等而导致制动力降低，从而使得保持臂等可动部变得困难。
[0005]因此，当前，定期实施例如制动装置的维修，在制动力降低前根据需要实施更换作业等，但是希望更加可靠地进行对臂等可动部的保持。
【发明内容】
[0006]实施方式的一个形态是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够提高对臂等的保持的可靠性的制动装置、驱动系统以及机器人。
[0007]实施方式的一个形态的制动装置具备制动盘、多个电枢、移动机构、多个被卡定部以及多个卡定部。制动盘随着旋转电机所具有的轴的旋转而旋转。多个电枢与制动盘对置地配置。移动机构使多个电枢相对于制动盘相对移动。多个被卡定部在制动盘的电枢侧的板面以预定的间距设置。多个卡定部在多个电枢的制动盘侧的板面以能够与被卡定部卡合的间距设置。并且，在多个电枢中的至少一个电枢形成的卡定部的相位与在其他电枢形成的卡定部的相位不同。
[0008]另外，实施方式的一个形态的驱动系统具备旋转电机、和用于限制旋转电机的轴的旋转的制动装置。制动装置具备制动盘、多个电枢、移动机构、多个被卡定部以及多个卡定部。制动盘随着旋转电机所具有的轴的旋转而旋转。多个电枢与制动盘对置地配置。移动机构使多个电枢相对于制动盘相对移动。多个被卡定部在制动盘的电枢侧的板面以预定的间距设置。多个卡定部在多个电枢的制动盘侧的板面以能够与被卡定部卡合的间距设置。并且，在多个电枢中的至少一个电枢形成的卡定部的相位与在其他电枢形成的卡定部的相位不同。
[0009]另外，实施方式的一个形态的机器人具备实施方式的一个形态的驱动系统，并利用该驱动系统来变更或保持姿势。
[0010]根据实施方式的一个形态，能够提高对臂等的保持的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是第I实施方式的机器人的示意性的立体图。
[0012]图2是机器人的示意性的侧视图。[0013]图3是示出马达、减速器以及外部制动器的结构的示意性的剖视图。
[0014]图4是示出制动盘的结构的示意性的主视图。
[0015]图5是示出第I电枢和第2电枢的结构的示意性的主视图。
[0016]图6是用于说明卡定部的相位偏移的图。
[0017]图7A是第I啮合部和第2啮合部的卡合动作的说明图。
[0018]图7B是第I啮合部和第2啮合部的卡合动作的说明图。
[0019]图8是示出第I电枢和第2电枢的动作时刻的图。
[0020]图9是示出向第I线圈供电的电源供给线的一个示例的图。
[0021]图10是示出第2实施方式的外部制动器的结构的示意性的剖视图。
[0022]图1lA是示出第I电枢和第2电枢的另一个配置例的图。
[0023]图1lB是示出第I电枢和第2电枢的另一个配置例的图。
[0024]图12是示出第4实施方式的外部制动器所具备的第I电枢的结构的图。
[0025]图13是第5实施方式的机器人的示意性的立体图。
[0026]标号说明
[0027]1:机器人；
[0028]41a:马达；
[0029]42a:减速器；
[0030]43a:内部制动器；
[0031]44a:外部制动器；
[0032]71:制动盘；
[0033]72:侧板；
[0034]73A、73B:第 I 电枢；
[0035]74A、74B:第 I 弹簧；
[0036]75:第 I 线圈;
[0037]76:第I引导件；
[0038]77:第 2 电枢；
[0039]78:第 2 弹簧；
[0040]79:第 2 线圈；
[0041]80:第2引导件;
[0042]112:切 口部；
[0043]113、114:第 2 啮合部；
[0044]113a、114a:卡定部；
[0045]131:制动靴；
[0046]132:第I啮合部；
[0047]132a:被卡定部；
[0048]133:第3啮合部；
[0049]141:切 口部；
[0050]142:第4啮合部；【具体实施方式】
[0051]以下，参照附图对本申请公开的制动装置、驱动系统以及机器人的实施方式详细地进行说明。并且，本发明并不受以下所示的实施方式限定。
[0052](第I实施方式)
[0053]首先，利用图1对第I实施方式的机器人的结构进行说明。图1是第I实施方式的机器人的示意性的立体图。在以下内容中，为了便于说明，使机器人I的回转位置处于图1所示的状态，对机器人I中的各部位的位置关系进行说明。另外，在以下内容中，以Z轴方向为铅直方向。
[0054]另外，在此，对机器人I为具备两个手部的搬送机器人的情况的例子进行说明，但手部的数量并不限于此。例如，也能够应用于手部为一个的搬送机器人。另外，在此，作为由手部搬送的被搬送物，列举液晶用的玻璃基板或太阳光发电用的基板等薄板状的工件为例子进行说明，但被搬送物并不限于此。
[0055]如图1所示，机器人I具备回转机构10、升降机构20以及水平臂单元30。
[0056]回转机构10具备基座11和回转座12。基座11设置于例如地面等。在基座11的上部，以能够以回转轴线O为中心回转的方式安装有回转座12。回转座12以作为铅直轴线的回转轴线O为中心进行回转。通过该回转座12回转，升降机构20和水平臂单元30以回转轴线O为中心回转。
[0057]升降机构20具备支柱21和腿部单元22。支柱21是从回转座12的末端部沿铅直方向立起设置的部件。腿部单元22是这样的部件:其基端部被支承于支柱21的末端部，且在该腿部单元22的末端部支承水平臂单元30。升降机构20通过使腿部单元22的姿势变化来使水平臂单元30沿着与回转轴线O平行的轴线在上下方向升降。
[0058]腿部单元22具备第I升降用臂24和第2升降用臂26。第I升降用臂24的基端部经由第I关节部23与支柱21的末端部连结。由此，第I升降用臂24以作为水平轴线的第I关节部23的关节轴线为中心能够旋转地被支承于支柱21的末端部。
[0059]第2升降用臂26的基端部经由第2关节部25与第I升降用臂24的末端部连结。由此，第2升降用臂26以作为水平轴线的第2关节部25的关节轴线为中心能够旋转地被支承于第I升降用臂24的末端部。
[0060]水平臂单元30经由第3关节部27与第2升降用臂26的末端部连结。由此，水平臂单元30以作为水平轴线的第3关节部27的关节轴线为中心能够旋转地被支承于第2升降用臂26的末端部。
[0061]这样，第I实施方式的机器人I采用一个腿部单元22来支承水平臂单元30。由此，与通过两个以上的升降臂单元来支承水平臂单元30的情况相比，能够使结构简单化。
[0062]水平臂单元30具备下侧臂单元31a和上侧臂单元31b。下侧臂单元31a具备手部33a、臂部32a以及下侧支承部件34a。手部33a用于载置作为被搬送对象物的薄板状的工件W。臂部32a的基端部被支承于下侧支承部件34a，在臂部32a的末端部支承手部33a。下侧支承部件34a以第3关节部27的关节轴线为中心能够旋转地支承于第2升降用臂26的末端部。上侧支承部件34b的基端部固定于下侧支承部件34a，且臂部32a的基端部能够旋转地支承于下侧支承部件34a。
[0063]上侧臂单元31b具备手部33b、臂部32b以及上侧支承部件34b。手部33b用于载置作为被搬送对象物的薄板状的工件W (未图示)。臂部32b的基端部以能够旋转的方式支承于上侧支承部件34b，在臂部32b的末端部支承手部33b。上侧支承部件34b的基端部与下侧支承部件34a的基端部连结，从而被支承成能够以第3关节部27的关节轴线为中心旋转。
[0064]水平臂单元30通过使臂部32a、32b伸缩来使手部33a、33b向预定的方向移动。例如，在机器人I处于图1所示的回转位置的情况下，臂部32a、32b使手部33a、33b向X方向的正方向或负方向直线移动。
[0065]第I实施方式的机器人I例如如下述那样将保管于未图示的储料器的工件W从储料器取出，并向未图示的搬送位置进行搬送。并且，在此，对利用手部33a将工件W抄起进行搬送的情况进行说明，但基于手部33b进行的搬送也相同。
[0066]首先，机器人I通过升降机构20使水平臂单元30上升或下降，由此使手部33a位于比保管在储料器内且成为取出对象的工件W的高度稍低的高度。并且，在储料器内，例如，在从设置机器人I的工厂的天花板附近的高度至地面附近的高度之间，以固定的间隔层叠工件W进行保管。
[0067]接着，机器人I驱动臂部32a而使手部33a沿水平方向直线移动，从而使手部33a进入保管工件W的储料器内，然后，通过升降机构20使水平臂单元30上升。由此，将工件W载置于手部33a上。
[0068]接着，机器人I通过使臂部32a收缩来使载置有工件W的手部33a从储料器内沿水平方向直线退出。然后，机器人I通过回转机构10使水平臂单元30和升降机构20回转，以使手部33a的末端部朝向工件W的搬送位置的方向。
[0069]接下来，机器人I通过使臂部32a再次伸展来使手部33a沿水平方向直线移动，从而使手部33a进入搬送位置的上方。接下来，机器人I通过升降机构20使水平臂单元30下降。由此，手部33a的位置下降，将工件W载置于搬送位置。
[0070]这样，机器人I通过基于臂部32a、32b的伸缩实现的手部33a、33b的移动、基于升降机构20实现的水平臂单元30的升降以及基于回转机构10实现的水平臂单元30的回转来进行工件W的搬送。
[0071]这样的机器人I的动作根据来自控制装置5的指示来进行，该控制装置5经由通信网络与机器人I连接。
[0072]控制装置5是进行机器人I的驱动控制的控制装置。具体来说，在机器人I的各关节部23、25、27设有马达，控制装置5对这些马达的驱动进行指示。机器人I根据来自控制装置5的指示，分别使各个马达旋转任意角度的量，由此驱动回转机构10、升降机构20以及水平臂单元30。作为连接机器人I和控制装置5的通信网络，可以使用例如有线LAN(Local Area Network:局域网)或无线LAN这样的一般的网络。并且,虽然在此省略了图示，但在回转座12和臂部32a、32b也设置有同样的马达，控制装置5也进行对这些马达的驱动指示。
[0073]在此，在马达中内置有用于在例如驱动电源切断时限制马达的旋转的制动装置(以下，记载为“内部制动器”)。另外，在马达的外部也设置有用于限制马达的旋转的制动装置(以下，记载为“外部制动器”)。
[0074]在第I实施方式中，采用无励磁动作式电磁制动器作为内部制动器和外部制动器。无励磁动作式电磁制动器是具有下述结构的制动装置:在电源供给时利用电磁力解除制动力，在电源切断时通过弹簧等的机械作用使制动力起作用。通过这些制动装置来保持机器人I的姿势，防止升降机构20或水平臂单元30的位置偏移。
[0075]一般来说，制动装置利用摩擦力使马达的旋转停止。因此，存在这样的情况:例如由于制动靴的磨损等引起的随时间老化或油脂的混入等而导致制动力降低。以往，例如通过定期进行维修并根据需要进行更换作业来防止因制动器的制动力降低所引起的升降机构20等的位置偏移于未然。可是，希望更加可靠地防止升降机构20等的位置偏移。
[0076]特别是，如图1所示，第I实施方式的机器人I是通过一个腿部单元22来支承水平臂单元30的类型的机器人。因此，与通过两个以上的腿部单元来支承水平臂单元的类型的机器人相比，虽然能够使结构简单化，但在制动器的制动力降低的情况下容易发生升降机构等的位置偏移。另外，关于如第I实施方式的机器人I那样搬送液晶用玻璃基板或太阳光发电用基板的机器人，随着基板大型化，臂也变得大型化。因此，变重的臂更容易发生位置偏移。
[0077]因此，在第I实施方式的机器人I中，通过在外部制动器中采用不仅利用摩擦力还利用剪切力使马达停止的制动装置，提高了对升降机构20等的保持的可靠性。
[0078]在以下内容中，对第I实施方式的机器人I所具备的内部制动器的结构和动作具体进行说明。并且，在以下内容中，对内部制动器和外部制动器是无励磁动作式电磁制动器的情况下的例子进行说明，但内部制动器和外部制动器并不限定于无励磁动作式电磁制动器。
[0079]图2是机器人I的示意性的侧视图。如图2所示，机器人I具备第I关节部23、第2关节部25以及第3关节部27。第I关节部23是连接第I升降用臂24的基端部和支柱21的末端部的关节部。第2关节部25是连接第2升降用臂26的基端部和第I升降用臂24的末端部的关节部。第3关节部27是连接水平臂单元30和第2升降用臂26的末端部的关节部。
[0080]在第I关节部23设有马达41a、减速器42a以及外部制动器44a。在第2关节部25设有马达41b、减速器42b以及外部制动器44b。在第3关节部27设有马达41c、减速器42c以及外部制动器44c。并且，各马达41a?41c内置有内部制动器43a?43c。
[0081]驱动系统构成为包括这些马达41a?41c、外部制动器44a?44c、内部制动器43a?43c以及减速器42a?42c。并且,驱动系统只要至少包括马达41a?41c中的任意一个和与此相对应的一个外部制动器44a?44c即可。另外，马达41a?41c是旋转电机的一个示例。
[0082]在第I关节部23中，通过减速器42a将马达41a的旋转减速后输出，由此第I升降用臂24旋转，第I升降用臂24相对于支柱21的姿势变化。另外，在第I关节部23中，当电源供给切断时，内部制动器43a和外部制动器44a进行动作，由此保持第I升降用臂24相对于支柱21的姿势。
[0083]在第2关节部25中，通过减速器42b将马达41b的旋转减速后输出，由此第2升降用臂26旋转，第2升降用臂26相对于第I升降用臂24的姿势变化。另外，在第2关节部25中，当电源供给切断时，内部制动器43b和外部制动器44b进行动作，由此保持第2升降用臂26相对于第I升降用臂24的姿势。[0084]在第3关节部27中，通过减速器42c将马达41c的旋转减速后输出，由此水平臂单元30旋转，水平臂单元30相对于第2升降用臂26的姿势变化。另外，在第3关节部27中，当电源供给切断时，内部制动器43c和外部制动器44c进行动作，由此保持水平臂单元30相对于第2升降用臂26的姿势。
[0085]并且，虽然在此省略了图示，但在连结基座11和回转座12的关节部也设置有与第I关节部23?第3关节部27相同的驱动系统。回转座12通过该驱动系统以回转轴线O为中心回转，通过使回转座12回转，升降机构20和水平臂单元30以回转轴线O为中心回转。这样，基座11和回转座12是利用驱动系统使升降机构20回转的回转机构的一个示例。
[0086]接下来，对马达41a?41c、减速器42a?42c以及外部制动器44a?44c的具体结构进行说明。在此，作为一个例子，对于设置于第I关节部23的马达41a、减速器42a以及外部制动器44a的结构，利用图3进行说明。图3是示出马达41a、减速器42a以及外部制动器44a的结构的示意性的剖视图。
[0087]如图3所示，在第I关节部23中，马达41a被固定于支柱21，减速器42a被固定于第I升降用臂24。另外，外部制动器44a隔着减速器42a与马达41a对置地配置，并且外部制动器44a固定于减速器42a的减速器主体部421。
[0088]马达41a具备轴51、壳体52、定子53、转子54以及内部制动器43a。轴51经由轴承56旋转自如地支承于壳体52。
[0089]在壳体52的内周固定安装有定子53。定子53具备定子铁芯53a和定子绕组53b。另外，在定子53的内周侧，隔着空隙对置地配置有转子54。转子54具备在轴51的外周面设置的圆筒状的转子铁芯54a和在转子铁芯54a的外周侧配置的多个永久磁铁54b,转子54与轴51同轴地旋转。
[0090]在这样构成的马达41a中，通过在定子53的定子绕组53b流过电流，从而在定子53的内侧产生旋转磁场。并且，通过该旋转磁场与转子54的永久磁铁54b所产生的磁场之间的相互作用，转子54旋转，轴51随着该转子54的旋转而旋转。
[0091]内部制动器43a设在轴51的负载相反侧。该内部制动器43a是一般的无励磁动作式电磁制动器，其具备制动盘61、制动靴62 (相当于摩擦部件)、电枢63、侧板64、弹簧65以及线圈66。
[0092]在该内部制动器43a中，如果对线圈66施加电压,则电枢63克服弹簧65被电磁吸引，从而电枢63和制动靴62之间拉开间隔。由此，轴51被解除制动力而旋转自如。另一方面，如果电源被切断而成为无励磁状态，则电枢63借助于弹簧65的力向制动靴62侧移动，制动靴62被电枢63和侧板64按压而产生制动力。由此，轴51成为旋转被限制的状态。
[0093]减速器42a与轴51的负载侧连接。该减速器42a是例如行星齿轮型的减速器，输入轴422、太阳齿轮423、行星齿轮424和输出轴425配设在减速器主体部421内。输入轴422与轴51连接，并与轴51 —体且同轴地旋转。太阳齿轮423固定于输入轴422，且使太阳齿轮423的中心轴线与轴51的中心轴线相同。行星齿轮424旋转自如地配置在减速器主体部421的内周面与太阳齿轮423的外周面之间。输出轴425的基端部连接于行星齿轮424的旋转中心位置，输出轴425的末端部固定于支柱21。
[0094]在这样构成的减速器42a中，当输入轴422与轴51 —体地旋转时，太阳齿轮423随着该输入轴422的旋转而旋转，行星齿轮424随着太阳齿轮423的旋转而一边自转一边以太阳齿轮423为中心公转。并且，输出轴425随着该行星齿轮424的公转而旋转，由此使第I升降用臂24相对于支柱21的姿势发生变化。
[0095]并且，减速器42a只要能够将轴51的旋转减速后输出即可，其结构并不限于图3所示的结构。
[0096]接下来，对外部制动器44a的结构进行说明。外部制动器44a配置在隔着减速器42a与马达41a对置的位置，是通过限制减速器42a的输入轴422的旋转来限制轴51的旋转的制动装置。如上述那样，第I实施方式的外部制动器44a不仅利用摩擦力还利用剪切力来限制马达的旋转。
[0097]外部制动器44a具备制动盘71、侧板72、两个第I电枢73A、73B、两个第I弹簧74A、74B (相当于施力部件)、第I线圈75 (相当于电磁线圈)以及第I引导件76。另外，夕卜部制动器44a具备第2电枢77、第2弹簧78 (相当于第2施力部件)、第2线圈79 (相当于第2电磁线圈)以及第2引导件80。
[0098]制动盘71是内周面形成为内齿轮状的环状的部件。该制动盘71的内周面与在减速器42a的输入轴422上形成的花键部422a啮合，由此该制动盘71与输入轴422 —体地旋转，并且，该制动盘71能够沿输入轴422的延伸方向移动。
[0099]另外，在制动盘71的板面设有制动靴131和第I啮合部132。利用图4对它们的结构进行说明。图4是示出制动盘71的结构的示意性的主视图。
[0100]制动靴131是由例如橡胶等摩擦阻力较高的材料形成的部件，如图4所示，制动靴131在制动盘71的外周部附近沿周向设置为环状。该制动靴131设在制动盘71的两个面上(参照图3)，在制动时，通过使该制动靴131与侧板72和第2电枢77抵接来产生摩擦力。
[0101]第I啮合部132是在制动盘71的配置第I电枢73A、73B和第2电枢77的一侧的板面上设置的部件，第I啮合部132设在比制动靴131靠内周侧的位置。
[0102]第I啮合部132具有多个被卡定部132a。被卡定部132a是相对于制动盘71的板面大致垂直地(在此，向X轴负方向)突出的部位，被卡定部132a沿制动盘71的径向延伸。另外，被卡定部132a沿制动盘71的旋转方向呈放射状地以预定的间距设置。在此，使被卡定部132a的形状为梯形，但被卡定部132a的形状也可以为例如渐开线形状等。
[0103]返回图3，对侧板72进行说明。侧板72是与制动盘71对置地配置的部件，且固定于例如减速器42a的减速器主体部421。
[0104]第I电枢73A、73B和第2电枢77是在配置侧板72的一侧的相反侧与制动盘71对置地配置的部件。第I电枢73A、73B配置在与制动盘71的下侧半部分(Z轴负方向侧)对置的位置，第2电枢77配置在与制动盘71的上侧半部分(Z轴正方向侧)对置的位置。
[0105]在第I电枢73A、73B的制动盘71侧的板面设有贯穿插入孔111、切口部112以及第2啮合部113、114。另外，在第2电枢77的制动盘71侧的板面设有贯穿插入孔121。
[0106]在此，利用图5对于第I电枢73A、73B和第2电枢77的结构具体地进行说明。图5是示出第I电枢73A、73B和第2电枢77的结构的示意性的主视图。
[0107]如图5所示，第2电枢77具有将圆环分割成一半而得到的形状。在该第2电枢77的外周部附近，沿周向形成有多个(在此，为3个)贯穿插入孔121。在各贯穿插入孔121中分别贯穿插入有沿X轴方向延伸的第2引导件80 (参照图3)。第2电枢77被该第2引导件80支承成能够在第2线圈79与侧板72之间移动。
[0108]并且，第2电枢77的内周侧开口得比第1电枢73A、73B大，以免与制动盘71的第1啮合部132抵接。
[0109]另一方面，第1电枢73A、73B分别具有将圆环分割成1/4而得到的形状。在第1电枢73A、73B的外周部附近，分别沿周向形成有多个(在此，为两个)贯穿插入孔111。在各贯穿插入孔111中分别贯穿插入有沿X轴方向延伸的第1引导件76 (参照图3)。第1电枢73A、73B被该第1引导件76支承成能够在第1线圈75与侧板72之间移动。
[0110]另外，在第1电枢73A、73B的比贯穿插入孔111靠内周侧的位置形成有切口部112。具体来说，切口部112形成在制动盘71侧的板面的与制动靴131对置的位置。通过设置该切口部112，能够防止下述情况：第1电枢73A、73B与制动靴131抵接从而妨碍后述的第1啮合部132与第2啮合部113、114的卡合动作。
[0111]在比切口部112更靠内周侧的位置分别设有第2啮合部113、114。这些第2啮合部113、114形成在制动盘71侧的板面的与第1啮合部132对置的位置。
[0112]第2啮合部113、114分别具有多个卡定部113a、114a。卡定部113a、114a是与制动盘71的第1啮合部132所具有的被卡定部132a相同的形状，且卡定部113a、114a以能够与被卡定部132a卡合的间距、例如相同的间距或者整数倍或整数分之一倍的间距设置。各卡定部113a、114a沿第I电枢73A、73B (制动盘71)的径向延伸，并且，相对于第1电枢73A、73B的板面沿制动盘71的旋转方向呈放射状配置。
[0113]并且，在第1实施方式的外部制动器44a中，在一个第1电枢73A以预定的间距设置的卡定部113a的相位和在另一个第I电枢73B以预定的间距设置的卡定部114a的相位不同。关于这一点，利用图6进行说明。图6是用于说明卡定部113a、114a的相位偏移的图。
[0114]并且，在图6中，为了容易理解，示出了将沿周向L (参照图5)排列配置的卡定部113a、114a在直线上展开的情况下的图。
[0115]如图6所示，第2啮合部113所具有的多个卡定部113a和第2啮合部114所具有的多个卡定部114a虽然间距相同，但相位互不相同。并且，在图6中，示出了使多个卡定部114a的相位相对于多个卡定部113a的相位错开半个周期进行设置的情况下的例子。
[0116]返回图3，对外部制动器44a的其它结构进行说明。第1弹簧74A、74B是分别对第1电枢73A、73B向接近制动盘71的方向施力的施力部件。另外，第1线圈75是在通电时克服第1弹簧74A、74B的作用力对第1电枢73A、73B进行电磁吸引的电磁线圈。
[0117]另外，第2弹簧78是分别对第2电枢77向接近制动盘71的方向施力的施力部件。另外，第2线圈79是在通电时克服第2弹簧78的作用力对第2电枢77进行电磁吸引的电磁线圈。
[0118]对第1线圈75和第2线圈79通电时，外部制动器44a成为励磁状态。并且，第1电枢73A、73B和第2电枢77分别克服第I弹簧74A、74B和第2弹簧78的作用力被第1线圈75和第2线圈79磁性吸引。由此，对制动盘71的按压力被释放，从而使轴51能够旋转。 [0119]另一方面，当驱动电源被切断而成为无励磁状态时，在外部制动器44a中，第2电枢77由于第2弹簧78的作用力而被向制动盘71按压。由此，制动盘71与第2电枢77 —起向侧板72侧移动，从而利用制动靴131的摩擦力限制制动盘71的旋转。其结果是，轴51的旋转被限制。
[0120]这样，外部制动器44a利用第2电枢77将制动盘71向侧板72按压，由此能够利用制动靴131的摩擦力来限制轴51的旋转。
[0121]进而，在第I实施方式的外部制动器44a中，当驱动电源被切断而成为无励磁状态时，第I电枢73A、73B由于第I弹簧74A、74B的作用力而被向侧板72侧按压。由此，第I电枢73A、73B的第2啮合部113、114与制动盘71的第I啮合部132卡合，利用由此产生的剪切力来限制制动盘71的旋转，从而限制轴51的旋转。
[0122]如上述那样，第2啮合部113所具有的多个卡定部113a和第2啮合部114所具有的多个卡定部114a的相位错开。由此，即使一个第2啮合部113、114无法与第I啮合部132啮合，也能使另一个第2啮合部113、114与第I啮合部132啮合。对于这一点，利用图7A和图7B进行说明。图7A和图7B是第I啮合部132与第2啮合部113、114的卡合动作的说明图。
[0123]如图7A所示，根据制动盘71的旋转位置，存在第I啮合部132所具有的被卡定部132a和第2啮合部113所具有的卡定部113a碰撞、即第I啮合部132和第2啮合部113的峰部彼此抵接的可能性。在这样的情况下，第2啮合部113无法与第I啮合部132卡合。
[0124]可是，由于第2啮合部114所具有的多个卡定部114a和第2啮合部113所具有的多个卡定部113a的相位不同，因此，即使在如上述那样第2啮合部113没有与第I啮合部132啮合的情况下，也能够使第2啮合部114与第I啮合部132卡合。
[0125]另外，如图7B所示，还存在第I啮合部132和第2啮合部114的峰部彼此抵接而导致第I啮合部132与第2啮合部114无法卡合的情况。可是，在该情况下，通过第2啮合部113与第I啮合部132卡合，能够限制轴51的旋转。
[0126]这样,关于第I实施方式的外部制动器44a,在制动盘71设置第I哨合部132,并且在第I电枢73A、73B设置第2啮合部113、114，使第I啮合部132与第2啮合部113、114卡合。即，由于利用剪切力来限制制动盘71的旋转，因此，与利用摩擦力来限制轴51的旋转的情况相比，不容易产生因制动靴131的随时间老化等而引起的制动力降低，从而能够更可靠地进行对第I升降用臂24等可动部的保持。
[0127]而且,第I实施方式的外部制动器44a具备两个第I电枢73A、73B,使设在一个第I电枢73A、73B的卡定部113a、114a的相位与设在另一个第I电枢73A、73B的卡定部113a、114a的相位不同。由此，能够更可靠地使第I啮合部132和第2啮合部113、114卡合。
[0128]接下来，利用图8对第I电枢73A、73B和第2电枢77的动作时刻进行说明。图8是示出第I电枢73A、73B和第2电枢77的动作时刻的图。
[0129]如图8所示，在第I实施方式的机器人I中，使第I电枢73A、73B的动作时刻比第2电枢77延迟。具体来说，当切断电源供给时(参照图8的(1))，首先，第2电枢77进行动作(参照图8的(2))，利用制动靴131的摩擦力来限制轴51的旋转。
[0130]并且，在自第2电枢77进行动作起经过预定时间t后，第I电枢73A、73B进行动作(参照图8的(3))。该预定时间t是比从第2电枢77进行动作至轴51停止为止的时间要长的时间。即，第I电枢73A、73B在轴51停止的状态下进行动作。
[0131]这样，在第I实施方式的机器人I中，使第I电枢73A、73B的动作时刻比第2电枢77延迟。换而言之，使第I线圈75的通电切断时刻比第2线圈79延迟。[0132]由此，与使第I电枢73A、73B和第2电枢77同时进行动作的情况相比，能够降低马达41a或减速器42a受到的冲击。另外，由于在轴51停止的状态下使第I电枢73A、73B进行动作，因此容易使第I啮合部132和第2啮合部113、114卡合，也使得被卡定部132a或卡定部113a、114a的破损难以发生。
[0133]另外，在第I实施方式的机器人I中，通过对向第I线圈75供电的电源供给线设置作为延迟电路的一种的续流二极管，来使第I电枢73A、73B比第2电枢77延迟进行动作。图9是示出向第I线圈75供电的电源供给线的一个示例的图。
[0134]如图9所示，续流二极管45以与第I线圈75反向并联的方式连接于对第I线圈75供电的电源供给线。通过这样设置续流二极管45，例如在开关46断开的情况或来自DC(Direct Current)电源47的电源供给被切断的情况下，电流沿着路径h流动。由此,使得第I电枢73A、73B的动作时刻比第2电枢77延迟。
[0135]这样，在对第I线圈75供电的电源供给线上设置作为延迟电路的一种的续流二极管45，利用该续流二极管45使第I线圈75的通电切断时刻比第2线圈79延迟。S卩，利用续流二极管45那样的延迟电路实现第I电枢73A、73B的动作时刻的延迟，由此，与利用控制装置5控制第I电枢73A、73B的动作时刻的情况不同，即使在由于停电等而导致机器人I和控制装置5停止工作(down)的情况下，也能够使第I电枢73A、73B的动作时刻错开。
[0136]并且，在此，采用续流二极管45作为延迟电路的一种进行了说明，但并不限于此，也可以将例如电容器等作为延迟电路来使用。另外，在此，示出了利用延迟电路来使第I电枢73A、73B的动作时刻错开的情况的例子，但也可以如上述那样通过控制装置5控制第I电枢73A、73B和第2电枢77的动作时刻来使第I电枢73A、73B的动作时刻错开。
[0137]第I弹簧74A、74B和第I线圈75是使第I电枢73A、73B相对于制动盘71相对移动的移动机构的一个不例。同样，第2弹簧78和第2线圈79是使第2电枢77相对于制动盘71相对移动的第2移动机构的一个示例。在此，示出了具备一个第I线圈75的情况的例子，但也可以针对每个第I电枢73A、73B设置第I线圈75。
[0138]如上所述，第I实施方式的外部制动器44a具备:制动盘71 ;多个第I电枢73A、73B ;第I弹簧74A、74B及第I线圈75 ;多个被卡定部132a ;以及多个卡定部113a、114a。
[0139]制动盘71随着马达41a所具有的轴51的旋转而旋转。多个第I电枢73A、73B与制动盘71对置地配置。第I弹簧74A、74B和第I线圈75使多个第I电枢73A、73B相对于制动盘71相对移动。多个被卡定部132a在制动盘71的第I电枢73A、73B侧的板面以预定的间距设置。多个卡定部113a、114a在多个第I电枢73A、73B的制动盘71侧的板面以能够与被卡定部132a卡合的间距设置。并且，在多个第I电枢73A、73B中的至少一个电枢形成的卡定部113a、114a的相位与在其它的第I电枢73A、73B形成的卡定部113a、114a的相位不同。
[0140]因此，根据第I实施方式的外部制动器44a，能够提高对臂等的保持的可靠性。
[0141]另外，在第I实施方式的驱动系统中，马达41a还具备内置于马达41a以限制轴51的旋转的内部制动器43a，外部制动器44a与马达41a分体设置。
[0142]这样，由于对一个马达41a具备内部制动器43a和外部制动器44a这两个制动装置，因此，与仅利用内部制动器43a来限制马达41a的旋转的情况相比，能够提高制动力。另夕卜，即使在内部制动器43a和外部制动器44a中的一方的制动力由于随时间老化等而变得不充分的情况下，也能够利用另一方的制动装置来限制马达41a的旋转，因此，能够更可靠地防止臂等的位置偏移。
[0143]另外，第I实施方式的驱动系统还具备将轴51的旋转减速后输出的减速器42a，外部制动器44a通过限制减速器42a的输入轴422的旋转来限制轴51的旋转。
[0144]由此，即使在以比较宽的间距形成被卡定部132a或卡定部113a、114a的情况下，也能够恰当地防止臂等的位置偏移，从而能够使被卡定部132a或卡定部113a、114a的加工
容易化。
[0145]S卩，在以较宽的间隔形成被卡定部132a或卡定部113a、114a的情况下,至被卡定部132a与卡定部113a、114a啮合为止，制动盘71偏移的量变多。可是，由于制动盘71的偏移量即轴51的偏移量被减速器42a减小后传递至第I升降用臂24，因此，与制动盘71的偏移量相比较，第I升降用臂24的偏移量非常小。
[0146]这样，即使制动盘71比较大幅度地发生了偏移，第I升降用臂24也只会发生很小的偏移，因此，即使在被卡定部132a或卡定部113a、114a以比较宽的间距形成的情况下，也能够恰当地防止臂等的位置偏移。因此，被卡定部132a或卡定部113a、114a的加工变得容易。
[0147](第2实施方式)
[0148]外部制动器并不限定于在第I实施方式中示出的结构。因此，在以下内容中，利用图10对外部制动器的另一个结构进行说明。图10是示出第2实施方式的外部制动器的结构的示意性的剖视图。并且，在以下的说明中，对于与已经进行了说明的部分相同的部分，标记与已经进行了说明的部分相同的标号，并省略重复的说明。
[0149]如图10所示，第2实施方式的外部制动器44a_l具备制动盘71_1和侧板72_1，以代替第I实施方式的外部制动器44a所具备的制动盘71和侧板72。
[0150]制动盘71_1在侧板72_1侧的板面具备第3啮合部133。第3啮合部133是与第I啮合部132相同的部件，第3啮合部133具有多个被卡定部(相当于第2被卡定部)。另夕卜，侧板72_1在制动盘71_1侧的板面上的与第3啮合部133对置的位置具备第4啮合部142。第4啮合部142是与第2啮合部113、114相同的部件，第4啮合部142具备多个卡定部(相当于第2卡定部)。
[0151]当驱动电源被切断而成为无励磁状态时，在外部制动器44a_l中，第2电枢77由于第2弹簧78的作用力而被向制动盘71_1按压，从而制动盘71_1与第2电枢77 —起向侧板72_1侧移动。由此，制动盘71_1的第3啮合部133与侧板72_1的第4啮合部142卡合，利用由此产生的剪切力来限制制动盘71_1的旋转，从而限制轴51的旋转。
[0152]并且，在侧板72_1的制动盘71_1侧的板面的与第3啮合部133对置的位置形成有切口部141，并且在该切口部141形成第4啮合部142，以免妨碍利用制动靴131的摩擦力所实现的旋转限制。
[0153]这样，第2实施方式的外部制动器44a_l不仅在制动盘71_1与第I电枢73A、73B之间还在制动盘71_1与侧板72_1之间进行利用剪切力实现的旋转限制。因此，能够进一步提高对第I升降用臂24等可动部的保持的可靠性。
[0154](第3实施方式)
[0155]另外，关于第I电枢和第2电枢的配置，并不限定于上述的各实施方式。因此，在以下内容中，利用图1lA和图1lB对第I电枢和第2电枢的另一个配置例进行说明。图1lA和图1lB是示出第I电枢和第2电枢的另一个配置例的图。
[0156]例如，如图1lA所示，外部制动器可以是在圆环状的第2电枢77_1的内周侧具备第I电枢73A_1、73B_1的结构。这种情况下的第I电枢73A_1、73B_1分别具有将圆环分割成一半而得到的形状。
[0157]另外，第I电枢73A_1、73B_1在外周部附近具备多个贯穿插入孔111_1，在比该贯穿插入孔111_1靠内周侧的位置具备第2啮合部113_1、114_1。第2啮合部113_1、114_1与前述的第2啮合部113、114相同地分别具备多个卡定部113a、114a，这些卡定部113a、114a的相位错开。并且，第2电枢77_1在外周部附近具备多个贯穿插入孔121_1。
[0158]这样，第I电枢73A_1、73B_1也可以配置在形成为圆环状的第2电枢77_1的内周侧。
[0159]另外，与此相反，也可以将第I电枢配置在第2电枢的外周侦彳。即，如图1lB所示，外部制动器也可以是在圆环状的第2电枢77_2的外周侧具备第I电枢73A_2、73B_2的结构。这种情况下的第I电枢73A_2、73B_2也分别具有将圆环分割成一半而得到的形状。
[0160]第I电枢73A_2、73B_2在外周部附近具备多个贯穿插入孔111_2，在比该贯穿插入孔111_2靠内周侧的位置具备第2啮合部113_2、114_2。第2啮合部113_2、114_2与前述的第2啮合部113、114相同地分别具备多个卡定部113a、114a，这些卡定部113a、114a的相位错开。并且，第2电枢77_2在外周部附近具备多个贯穿插入孔121_2。
[0161](第4实施方式)
[0162]可是，在上述的各实施方式中，示出了外部制动器具备第I电枢和第2电枢的情况的例子，但外部制动器不一定要具备第2电枢。关于这一点，利用图12进行说明。图12是示出第4实施方式的外部制动器所具备的第I电枢的结构的图。
[0163]如图12所示，第4实施方式的外部制动器仅具备第I电枢73A_3、73B_3，而不具备第2电枢。第I电枢73A_3、73B_3分别具有将圆环分割成一半而得到的形状。另外，第I电枢73A_3、73B_3在外周部附近具备多个贯穿插入孔111_3，在比该贯穿插入孔111_3靠内周侧的位置具备第2啮合部113_3、114_3。第2啮合部113_3、114_3与前述的第2啮合部113、114相同地分别具备多个卡定部113a、114a，这些卡定部113a、114a的相位错开。
[0164]这样，外部制动器也可以是仅进行利用剪切力实现的旋转限制的结构。
[0165](第5实施方式)
[0166]在上述的各实施方式中，对机器人是利用一个腿部单元支承水平臂单元的类型的机器人的情况的例子进行了说明，但机器人的类型并不限于此。
[0167]例如，机器人也可以是通过两个以上的腿部单元支承水平臂单元的类型的机器人。在以下内容中，利用图13对该机器人的示例进行说明。图13是第5实施方式的机器人的示意性的立体图。
[0168]如图13所示，第5实施方式的机器人Ia具备基座310、升降机构320以及水平臂单元330。另外，升降机构320具备:回转部321，其相对于基座310安装成能够旋转；和支柱部322、323，它们分别立起设置于回转部321的两端。另外，升降机构320具备:支承基座部324，其将水平臂单元330支承成能够旋转；和两个腿部单元325、326，它们的基端部分别被支承于支柱部322、323，并且这两个腿部单元325、326以末端部支承支承基座部324。[0169]另外，腿部单元325具备--第I腿部325a，其基端部相对于支柱部322被支承成能够旋转；和第2腿部325b，其基端部以能够旋转的方式被支承于第I腿部325a的末端部，并且该第2腿部325b以末端部支承支承基座部324。同样，腿部单元326具备--第I腿部326a，其基端部相对于支柱部323被支承成能够旋转；和第2腿部326b，其基端部以能够旋转的方式被支承于第I腿部326a的末端部，并且该第2腿部326b以末端部支承支承基座部 324。
[0170]水平臂单元330具备用于载置工件的手部331a、331b和分别以末端支承手部331a、331b的臂部332a、332b。水平臂单元330与第I实施方式的水平臂单元30相同地通过臂部332a、332b的伸缩使手部331a、331b向预定方向移动。
[0171]在该升降机构320中，通过使两个腿部单元325、326的姿势变化来使水平臂单元330沿上下方向移动。并且，由于升降机构320利用两个腿部单元325、326支承水平臂单元330，因此，与第I实施方式 的升降机构20相比较，能够更加可靠地保持水平臂单元330。
[0172]并且，在升降机构320的各关节部、即在将第I腿部325a、326a的基端部以能够旋转的方式连结于支柱部322、323的末端部的第I关节部和将第2腿部325b、326b的基端部以能够旋转的方式连结于第I腿部325a、326a的末端部的第2关节部，分别设置内置有内部制动器的马达、减速器以及外部制动器。所述马达、减速器、内部制动器以及外部制动器的结构与上述的各实施方式的马达、减速器、内部制动器以及外部制动器相同。
[0173]这样，机器人也可以是通过两个腿部单元来支承水平臂单元的类型的机器人。并且，作为该机器人，能够应用例如在日本特许第4466785号、日本特许第4822085号、日本特开2011-125947号公报等中公开的机器人。在图13中，示出了具备两个腿部单元的机器人，但腿部单元的数量也可以是两个以上。
[0174]另外，机器人也可以是例如直线动作型的搬送机器人。作为这样的机器人，能够应用例如在日本特许第4221733号、日本特许第4911371号、日本特开2010-274413号公报等中公开的机器人。
[0175]另外，机器人也可以是具有行走轴的类型的机器人。作为这样的机器人，能够应用例如在日本特许第4501103号、日本特开2000-084877号公报等中公开的机器人。并且，行走轴可以是单轴，也可以是互相正交的两轴。
[0176]并且，在上述的各实施方式中，说明了对外部制动器应用本申请公开的制动装置的情况的例子，但也能够对内置于旋转电机的内部制动器应用本申请公开的制动装置。
[0177]另外，在上述的各实施方式中，对外部制动器和内部制动器为无励磁动作式电磁制动器的情况的例子进行了说明，外部制动器和内部制动器也可以是无励磁动作式以外的制动装置。另外，使电枢相对于制动盘相对移动的移动机构也可以是在各实施方式中进行了说明的具备施力部件和电磁线圈的移动机构以外的移动机构。
[0178]对本领域技术人员来说，能够容易地导出进一步的效果或变形例。因此，本发明的更大范围的方式并不限定于如以上那样表示并记述的特定的详细内容和代表性的实施方式。因此，只要不脱离由附上的权利要求的范围和其等同物所定义的总的发明的概念的精神或范围，能够进行各种变更。
【权利要求】
1.一种制动装置，其特征在于， 所述制动装置具备: 制动盘，其随着旋转电机所具有的轴的旋转而旋转； 多个电枢，其与所述制动盘对置地配置； 移动机构，其使所述多个电枢相对于所述制动盘相对移动； 多个被卡定部，其在所述制动盘的所述电枢侧的板面以预定的间距设置；以及多个卡定部，其在所述多个电枢的所述制动盘侧的板面以能够与所述被卡定部卡合的间距设置， 使在所述多个电枢中的至少一个电枢形成的所述卡定部的相位与在其他的所述电枢形成的所述卡定部的相位不同。
2.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于， 所述制动装置还具备: 摩擦部件，其设置于所述制动盘的板面； 第2电枢，其与所述制动盘对置地配置；以及 第2移动机构，其使所述第2电枢相对于所述制动盘相对移动。
3.根据权利要求2所述的制动装置，其特征在于， 所述移动机构具备: 施力部件，其对所述多个电枢向接近所述制动盘的方向施力；和 电磁线圈，其在通电时克服所述施力部件的作用力对所述多个电枢进行电磁吸引， 所述第2移动机构具备: 第2施力部件，其通过对所述第2电枢向接近所述制动盘的方向施力来使所述第2电枢与所述摩擦部件抵接；和 第2电磁线圈，其在通电时克服所述第2施力部件的作用力对所述第2电枢进行电磁吸引。
4.根据权利要求3所述的制动装置，其特征在于， 使所述电磁线圈的通电切断时刻比所述第2电磁线圈的通电切断时刻延迟。
5.根据权利要求4所述的制动装置，其特征在于， 所述制动装置还具备延迟电路，该延迟电路设置于对所述电磁线圈供电的电源供给线， 利用所述延迟电路使所述电磁线圈的通电切断时刻比所述第2电磁线圈的通电切断时刻延迟。
6.根据权利要求2~5中的任意一项所述的制动装置，其特征在于， 所述多个电枢在所述制动盘侧的板面的与所述摩擦部件对置的位置具备切口部。
7.根据权利要求1~5中的任意一项所述的制动装置，其特征在于， 所述制动装置还具备: 侧板，其在与配置所述多个电枢的一侧相反的一侧与所述制动盘对置地配置； 多个第2被卡定部，其在所述制动盘的所述侧板侧的板面以预定的间距设置；以及多个第2卡定部，其在所述侧板的所述制动盘侧的板面以能够与所述第2被卡定部卡合的间距设置。
8.根据权利要求6所述的制动装置，其特征在于， 所述制动装置还具备: 侧板，其在与配置所述多个电枢的一侧相反的一侧与所述制动盘对置地配置； 多个第2被卡定部，其在所述制动盘的所述侧板侧的板面以预定的间距设置；以及多个第2卡定部，其在所述侧板的所述制动盘侧的板面以能够与所述第2被卡定部卡合的间距设置。
9.根据权利要求7所述的制动装置，其特征在于， 所述侧板在所述制动盘侧的板面的与所述第2被卡定部对置的位置具备切口部， 所述多个第2卡定部形成于所述切口部。
10.根据权利要求8所述的制动装置，其特征在于， 所述侧板在所述制动盘侧的板面的与所述第2被卡定部对置的位置具备切口部， 所述多个第2卡定部形成于所述切口部。
11.一种驱动系统，其特征在于， 所述驱动系统具备: 旋转电机；和 制动装置，其用于限制所述旋转电机的轴的旋转， 所述制动装置具备:` 制动盘，其随着旋转电机所具有的轴的旋转而旋转； 多个电枢，其与所述制动盘对置地配置； 移动机构，其使所述多个电枢相对于所述制动盘相对移动； 多个被卡定部，其在所述制动盘的所述电枢侧的板面以预定的间距设置；以及多个卡定部，其在所述多个电枢的所述制动盘侧的板面以能够与所述被卡定部卡合的间距设置， 使在所述多个电枢中的至少一个电枢形成的所述卡定部的相位与在其他的所述电枢形成的所述卡定部的相位不同。
12.根据权利要求11所述的驱动系统，其特征在于， 所述旋转电机还具备内置于该旋转电机以限制所述轴的旋转的内部制动装置， 所述制动装置与所述旋转电机分体设置。
13.根据权利要求11或12所述的驱动系统，其特征在于， 所述驱动系统还具备将所述轴的旋转减速后输出的减速器， 所述制动装置通过限制所述减速器的输入轴的旋转来限制所述轴的旋转。
14.一种机器人,其特征在于， 所述机器人具备权利要求11至13中的任意一项所述的驱动系统，并利用该驱动系统来变更或保持姿势。
15.根据权利要求14所述的机器人，其特征在于， 所述机器人是具备下述部分的机器人: 臂单元，其具备末端执行器和使该末端执行器移动的臂部；和 升降机构，其利用所述驱动系统使所述臂单元升降。
16.根据权利要求15所述的机器人，其特征在于，所述机器人还具备 利用所述驱动系统使所述升降机构回转的回转机构。
【文档编号】B25J19/00GK103580550SQ201310303640
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月18日 优先权日:2012年7月20日
【发明者】末吉智 申请人:株式会社安川电机