CN110300645A - 机器人控制装置以及包括该控制装置的机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明的机器人的控制装置(2)具有由包括无励磁工作型电磁制动器(1)的伺服电动机所驱动的驱动轴，且构成为：在无励磁工作型电磁制动器(1)的制动器解除状态下，使对无励磁工作型电磁制动器(1)的励磁线圈的通电导通与通电断开交替地重复，此时，多个励磁线圈之间至少通电导通的时机错开。能够抑制机器人的无励磁工作型电磁制动器中的噪声的产生，且实现抑制发热、节能。

Description

机器人控制装置以及包括该控制装置的机器人
技术领域
本发明涉及一种用于对机器人进行控制的机器人控制装置以及包括该控制装置的机器人，所述机器人包括附无励磁工作型电磁制动器的伺服电动机。
背景技术
机器人、特别是工业机器人的臂的驱动轴等中所使用的伺服电动机除了在停止时保持位置的可靠性等之外，为了防止动作期间的断电等时的失控等，通常包括无励磁工作型电磁制动器(以下有时简称为“制动器”)。
无励磁工作型电磁制动器中，将励磁线圈、弹簧、电枢及摩擦板依次配设成一列，当励磁线圈未通电时，利用弹簧的施压力将电枢压抵到摩擦板而进行制动器动作，当励磁线圈通电时，通过对抗弹簧的施压力而吸引电枢并将其从摩擦板拉离以解除制动器工作状态。
顺便说一下，在无励磁工作型电磁制动器中，可知在制动器工作状态下开始对励磁线圈通电，且在将电枢从摩擦板拉离而设为制动器解除位置后，没有必要一直维持对励磁线圈的通电状态。
也就是，在对励磁线圈的通电开始并将电枢从摩擦板拉离而设为制动器解除位置后，即便在短时间内停止对励磁线圈的通电，也能够维持制动器解除状态。另外，能够维持制动器解除状态的可停止通电时间根据该制动器的规格而不同。
利用无励磁工作型电磁制动器的所述特性，专利文献1中提出如下技术：对制动器解除状态下的对励磁线圈的电力供给进行导通-断开(ON-OFF)控制，以抑制制动器解除状态下的对励磁线圈的通电所引起的发热。
[背景技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本专利特开2013-67009号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
顺便说一下，当开始对励磁线圈通电时(通电导通)及阻断对励磁线圈的通电时(通电断开)会产生噪声，因而必须极力地减小该噪声对***设备的影响。附带说，通常，通电导通时产生的噪声比通电断开时产生的噪声大。
关于该噪声问题，专利文献1的技术中，因在所有驱动轴的制动器中同时进行制动器解除状态下的对励磁线圈的通电导通及通电断开，所以在所有制动器中同时产生噪声，从而对***设备的不良影响增大。
也就是，专利文献1的技术中，虽能够通过进行制动器解除状态下对励磁线圈通电的导通/断开控制而期待抑制发热、节能的效果，但会产生导通/断开控制时产生的噪声对***设备造成不良影响这样的新的问题。
本发明鉴于所述现有技术的问题而完成，其目的在于提供一种能够抑制机器人的无励磁工作型电磁制动器中的噪声的产生且实现抑制发热、节能的机器人控制装置以及包括该控制装置的机器人。
[解决问题的技术方案]
为了解决所述问题，本发明的第1形态是机器人的控制装置，其特征在于，具有由包括无励磁工作型电磁制动器的伺服电动机所驱动的驱动轴，且构成为：在所述无励磁工作型电磁制动器的制动器解除状态下，使对所述无励磁工作型电磁制动器的励磁线圈的通电导通与通电断开交替地重复，此时，多个所述励磁线圈之间至少所述通电导通的时机错开。
本发明的第2形态根据第1形态，其特征在于，构成为所述通电导通的时机及所述通电断开的时机的双方在多个所述励磁线圈之间错开。
本发明的第3形态根据第1或第2形态，其特征在于，构成为调制所述通电导通及所述通电断开的导通/断开比率。
本发明的第4形态根据第3形态，其特征在于，构成为随机地进行所述导通/断开比率的调制。
本发明的第5形态根据第1至第4中的任一形态，其特征在于，构成为调制所述通电导通及所述通电断开的开关频率。
本发明的第6形态根据第5形态，其特征在于，构成为随机地进行所述开关频率的调制。
本发明的第7形态是机器人，包括：第1至第6中的任一形态的机器人控制装置，及由所述机器人控制装置控制的驱动轴。
[发明的效果]
根据本发明，能够提供能够抑制机器人的无励磁工作型电磁制动器中的噪声的产生且实现抑制发热、节能的机器人控制装置以及包括该控制装置的机器人。
附图说明
图1是示意性地表示包括本发明的一实施方式的机器人控制装置的机器人中的制动器***的图。
图2是用于说明图1所示的制动器***中施加到励磁线圈的电压信号的图。
图3是表示图1所示的制动器***中施加到励磁线圈的电压信号的一例的图。
图4是表示图1所示的制动器***中施加到励磁线圈的电压信号的另一例的图。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边对本发明的一实施方式的机器人控制装置以及包括该控制装置的机器人进行说明。
如图1所示，本实施方式的机器人中的制动器***包括装入到伺服电动机中的无励磁工作型电磁制动器1。该制动器***构成为，从机器人控制装置2对被供给特定电压(本例中为24V)的开关元件供给时机控制信号来进行切换操作，由此切换对制动器1的励磁线圈的通电导通状态与通电断开状态。
另外，本实施方式中，能够根据电动机的特性(吸引时间、释放时间等)，任意地设定图1所示的吸引时间ts(ms)、吸引后的电压施加DUTY(％)、频率。
本实施方式中的无励磁工作型电磁制动器1与现有技术栏中所说明的同样，将励磁线圈、弹簧、电枢及摩擦板依次配设成一列，当励磁线圈未通电时，利用弹簧的施压力将电枢压抵到摩擦板而进行制动器动作，当励磁线圈通电时，通过对抗弹簧的施压力而将电枢吸引到励磁制动器侧并将其从摩擦板拉离以解除制动器动作。另外，无励磁工作型电磁制动器1设置于机器人的多个驱动轴的各个中。
在将处于制动器工作状态的无励磁工作型电磁制动器1切换为制动器解除状态时，通过来自机器人控制装置2的时机控制信号使开关元件成为导通状态，如图2所示，将特定电压(本例中为24V)施加到制动器1的励磁线圈以吸引电枢并将其从摩擦板拉离，从而解除制动器工作状态。
如已述那样，无励磁工作型电磁制动器1中，在将电枢从摩擦板拉离而设为制动器解除位置后，没有必要一直维持对励磁线圈的通电状态。
因此，本实施方式中，为了抑制制动器解除状态下对励磁线圈通电所引起的能量消耗及发热，一旦实现制动器解除状态，如图2所示，便对励磁线圈的通电进行导通-断开控制。这样，通过在制动器解除状态下交替地重复对励磁线圈的通电导通与通电断开，与一直设为通电导通的情况相比，能够抑制能量消耗，获得节能效果，并且能够抑制机器人臂内部的温度上升。
例如，当在DUTY(导通/断开比率)50％的情况下施加12V，将电流设为0.33A时，为12V×0.33A×0.5＝1.98(w)，比起一直施加24V的情况下的(24V×0.33A＝7.92W)，获得更大的节能效果。
进而，本实施方式中，采取以下措施来抑制由对励磁线圈通电的导通/断开控制产生的噪声对***设备的不良影响。
也就是，本实施方式中，构成为当在无励磁工作型电磁制动器1的制动器解除状态下，使对制动器1的励磁线圈的通电导通与通电断开交替地重复时，在设置于多个驱动轴的多个励磁线圈之间，通电导通的时机及通电断开的时机错开。优选通电导通的时机及通电断开的时机在所有时机下在多个励磁线圈间错开。
图3是表示图1所示的制动器***中，在制动器解除状态下施加到励磁线圈的电压信号的一例的图。本例中，如图3所示，在机器人的三个驱动轴(Jt1、Jt2、Jt3)的三个励磁线圈之间，通电导通及通电断开的时机全部错开。
本实施方式中，通过包括所述构成，制动器解除状态下的对多个励磁线圈的通电导通及通电断开的时机针对每个励磁线圈而不同，因而导通/断开操作时的噪声的产生时机针对每个励磁线圈而不同，能够避免噪声同时产生且抑制噪声对***设备的不良影响。
进而，图3所示的例中，将周期设为固定，随机地调制通电导通及通电断开的导通/断开比率(DUTY)。由此，能够期待谐波噪声的光谱扩散效应增大。
作为制动器解除状态下施加到励磁线圈的电压信号的另一例，如图4所示，可随机地调制通电导通及通电断开的开关频率。
本例中，制动器解除状态下的对多个励磁线圈的通电导通及通电断开的时机也针对每个励磁线圈而不同，因而导通/断开操作时的噪声的产生时机也针对每个励磁线圈而不同，能够避免噪声同时产生且抑制噪声对***设备的不良影响。
另外，图4所示的例中，将导通/断开比率设为固定，但作为变化例，可随机地调制通电导通及通电断开的开关频率，并且，也可随机地调制导通/断开比率。由此，能够期待谐波噪声的光谱扩散效应增大。
如所述那样，根据所述实施方式的机器人控制装置以及包括该控制装置的机器人，能够抑制制动器解除状态下的励磁线圈中的能量消耗、发热，并且能够抑制伴随导通/断开操作产生的噪声对***设备的不良影响。
[符号的说明]
1 制动器
2 机器人控制装置

Claims (7)

1.一种机器人控制装置，具有由包括无励磁工作型电磁制动器的伺服电动机所驱动的驱动轴，且
构成为：在所述无励磁工作型电磁制动器的制动器解除状态下，使对所述无励磁工作型电磁制动器的励磁线圈的通电导通与通电断开交替地重复，此时，多个所述励磁线圈之间至少所述通电导通的时机错开。
2.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其构成为所述通电导通的时机及所述通电断开的时机的双方在多个所述励磁线圈之间错开。
3.根据权利要求1或2所述的机器人控制装置，其构成为调制所述通电导通及所述通电断开的导通/断开比率。
4.根据权利要求3所述的机器人控制装置，其构成为随机地进行所述导通/断开比率的调制。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人控制装置，其构成为调制所述通电导通及所述通电断开的开关频率。
6.根据权利要求5所述的机器人控制装置，其构成为随机地进行所述开关频率的调制。
7.一种机器人，包括：
根据权利要求1至6中任一项所述的机器人控制装置；及
驱动轴，由所述机器人控制装置控制。
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