JPS59196182A - 多軸作動ア−ムユニツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は個々の軸にそれぞれ駆動装置および制動装置が
一つづつ装置されている、任意にプログラミングできる
、多軸作動アームユニット、特に産業用ロボット、に関
する。

公知の産業用ロボットの場合、エネルギー不足蒔の自重
による下降を避けるために、停止ブレーキだけが装置さ
れているに過ぎない。これらのブレーキはその使命に応
じてかなり小さなブレーキモーメントしか示さず、又こ
の様な使命のもとでは精度は求められていないので、こ
のブレーキの場合は遊びのない状態に作る必要ν かない。しかし今日の産業用ロボットにおいてはロボッ
ト腕の全軸を拘束する必要性があり、たとえば工具使用
時に外部からおよぼされる大きな力を吸収するこ−とが
できる様に、ロボットのアームを全体的に強力にインタ
ーロックする必要がある。公知の停止ブレーキは上に述
べた様にこの様な要求を満し得る状況ではない。そこて
本発明は、軸筋点において障害が生じない様な産業川口
ボットを提供することを課題として、出発した。

上記の課題は、作動アームユニットの軸の駆動装置６が
それぞれ流体式無遊隙インターロックブレーキを備え、
このブレーキの作動によってプレー率の作動していない
場合に相関的に動くアーム要素かそれぞれの位置におい
て直接、すなわち中間要素を経ずに、固定されることに
よって、解決される。

本発明は目的に応じて次の様な形態をとることができる
。すなわち作動アームユニットの軸の駆動装置に、イン
ターロックブレーキに加えて補助ＩＪ′シに、流体によ
って解除され、ばねによって作動する停止ブレーキがそ
れぞれ一つづつ取何けられる。

本発明のその他の形態は従属のＷｊ４求の範囲および以
下にｄヒ載されている通りである。

産業用ロボットが目標位置に到達すると（通常全ての軸
がこれに関与する）、インターロックブレーキが作動す
る。そのために、第、２図において、圧・縮絨（１２）
が油圧によってブレーキピストン（３）の後ろに行当て
られる。ブレーキピストン（３）は内端において固定さ
れており、モーターのケーシング上コ）と連結されてい
ると同時に、〇−リング（８）によってこれに密接して
いる。ブレーキピストン（３）の外端には動バンキング
（７）が配置されており、ブレーキピストン（３）の中
央部分が弾力性および耐圧性を示す構造となっているの
で、ブレーキピストン（３）の外端はブレーキ板（４）
に対して軸方向に平行に移行し得る。

ブレーキ板（４）に対する接触面としてブレーキピスト
ン（３）は摩擦面を有する。ブレーキピストン（３）に
伝達されるブレーキモーメントは遊びのない状態でモー
ターのケーシング（１）上において受は取められる。

ブレーキ板（４）は遊びのない状態で直接アーム（０）
に連結されている。アームによって生じる負荷モーメン
トは制動状態においてはブレーキ板（４）の二つの摩擦
面を通してブレ−キピストン（３）およびブレーキサド
ル（２）に伝達され、最終的に遊びのない状態でモータ
ーのケーシング上において受は止められる。制動状態で
ない場合にはＦｉｉｆ面の間に軸方向に少し遊びが生じ
るが、これはＨｊυ動工程においてはブレーキピストン
（３）とブレーキ板（４・）の軸方向のブレーキ行程に
よってなくなるものであり、従って、ブレーキピストン
（３）およびブレーキ板（４）は軸方向に弾力ＶＪに動
き得る。これによフてブレーキモーメントは遊びのな、
い状態で伝達され得る。できるだけ大きなブレーキモー
メントを得るために、ブレーキサドル（２）は周囲全体
を取囲んでいる。又ブレーキ板（４）はその全周におい
て非常に高い血圧を受は止める。その場合にこの血圧は
ブレーキピストン（３）を流体によって作動させること
によって有効に得られる。

軸作動時に調力されたブレーギカが要求される場合、ｗ
ＷＸ面が摩滅しやすい。これを阻止するために、５ｔｉ
ｃｋ−ｓｌｉｐｆｒｅｉ　素材の組合せおよび油中での
ブレーキ運転（湿式運転）が提案される。

油浴域（１３）はブレーキの湿式運転に対して設けられ
ており、これはオイル管路と連結されていて、動バンキ
ング（ア）に対する圧縮域（ロ）を経て油浴域α３）内
においてあふれ出る少量の油はこのオイル管路において
搬出される。

オイル管路は産業用四ボットの軸の固定部分（モーター
のケーシング（１））から共回転部分（モータ軸（５）
およびアーム（６）　）まで通じていなければならない
ので、たわみ管を使用しない場合はへ流体回転継手が必
要である。この回転継手に対して、ブレーキ板が弾力性
構造を有することから、循環溝が有効であり、これは本
発明に従って流体回転継手の環状管路として形成される
。油浴域（１３）は動バッキング０５）および０−　リ
ング（１６）によって外に対して封鎖されている。

制動状態においては、アーム（６）によって生じる半径
方向の力はブレーキ板（４）とブレーキサドルの間、な
いしはブレーキピストン（３）において吸収されるので
、モーターの軸受０４）には負荷されない。

ブレーキの制御は高速開閉流体弁によって、特に圧力サ
ーボ弁によって、行なわれる。これによって圧縮域（１
２）が小ざく維持され、同時にブレーキピストン（３）
のｒｌＩｌ＆行程が４ｘさくなり、それに従って圧力上
昇時間が短くなる。この様にブレーキの接続１桔間が短
いことによって、本来のインターロック以上にインター
ロックブレーキを利用することができる。

動きをよりよくシ、それによって位置確保に要する時＋
１１を短縮化するために、位置確保工程の７７Ｊ−、あ
るいはロボットの送り工程の１ｉｉＶＪ１特に流体式直
接駆動装置の場合に、一般に小さい減衰を最適値にする
ことが望ましい。

５ｔｉｃｋ−ｓｌｉｐｆｒｅｉ　　インターロックブレ
ーキを用いて、このブレーキをロボットの軸の走行速度
に相応して制御することによって、速度に相関した摩擦
減衰をニア、！Ｊることかできる。

目標位１１グにおいて長ｕミＹ曲運転する場合、インタ
ーロックブレーキの接続を衝撃的に行なうことによって
、目１標位置に即時停止させ得る。これは−止めの長時
間停止の場合と同様−インターロックブレーキのブレー
キ作用が非常に高いことによって可能である。

インターロック後、軸受の調整の際に位置確保状態にお
いてもしばしば生じるところの調整振動は排除されてい
る。ロボットはモーターの駆動モーメントの数倍におよ
び非常に高い制動モーメントに応じて、又ブレーキモー
メントが遊びのない状態で伝達されることによって、ロ
ボットの構造体の機械的強度に応じた外力を受ける。そ
の場合に、たとえば継目のない単一部材から成るアーム
であることなどの、価値が発揮される、インターロック
機構を備えたロボットは−１望ましい形態において、軸
部分とアーム部分から構成される。そのために軸部分は
それ自体で機能するものでなければならない、すなわち
完全装備し、次の要素を備えていなければならない；軸
駆動装置および軸受を備゛えたケー′シング、行程計測
、インターロックブレーキ、エネルギー断絶に対する停
止ブレーキ、軸駆動装置およびブレーキ用制御機構（弁
）、軸部接続位置間の定格出力およびエネルギー出力の
管理機構、および安全装置。

軸部は他の軸部ないしはアーム部との連結のために接続
位置を備えている。ロボットに対して部材をいろいろ組
合せることによって、いろんな適用分野に応じて非常に
多様な実施形態がとられる。

特に比較的／Ｉｈさな回転軸用°として、又並進１１４
１＋用として、本発明による別の実施形態（第３図）を
挙げることができる。この場合ブレーキ要素としてそれ
自体公知の流体によって操作される伸縮スリーブ（Ｄｅ
ｈｎｈｊｊｌｓｅ　）　（２０）が用いられる。

この場合伸縮スリーブ（２ｏ）は高油圧によってその内
側の圧縮域の］）を押しつぶす。制御は軸方向に作用す
るブレーキの場合に同様の弁によって行なわれる。伸縮
スリーブは油圧によって圧縮域（２１）に向って伸張す
る一方、その、外側の、原振周面はそれに装置している
、ケーシングに）の摩擦面と接している。従って高いブ
レーキモーメントが遊びのない状態で伝達され得る。こ
の様な圧力作動伸縮スリーブは回転軸の場合と同様、並
進軸の場合にも利用することができる。

最後に第４図に示されている実施形態について述べる。

この場合は回転運転軸ないしは並進たとえばねじ０りに
よって、おたがいに結合されている。高圧下伸縮体（ハ
）の摩擦面と駆動部に）の間の間隙内に油を注入するこ
とによって、伸縮体ｅ５）およへ１の間のブレーキ作用
が打消される。摩擦面の間の一間隙は動バッキングに）
に゛よって密封されている。圧縮構造を高速度で得るた
めに、摩擦面の間にらせん状の油溝（財）が設けられる
。これは＄擦面の約５０％に対して刻まれ、即時に油圧
を受は得るので、摩擦間隙内に油が圧入されるのを長時
間待機する必要がない。この実施形態は特に軸が小さい
場合に非常に翁効である。すなわち筋かい（Ｖｅｒｓｐ
ａｎｎｕｎｇ　）が相応の力で機能し、駆動部Ｑ・が強
度の十分な構造である場合に、ここに記載のブレーキは
圧縮サボ弁によって制御され得る。それによってこのブ
レーキは圧力が欠けている場合にはインターロックブレ
ーキとして、低ないしは中間圧力の場合は減衰ブレーキ
として、高圧の場合には解除ブレーキとして働く。

産業用ロボットの特定分史での使用に対して、たとえば
行路Ｊ！Ｊ　ｆＩＩＪ（ｂａｈｎｇｅｓｔｅｎｃｒｔ　
）　７ライス削りに対して、送り工程中はロボット軸は
拘束されないのに対して、それ以外はインターロックさ
れるので、ロボットによって高い切削力が吸収され得る
という利点が生じる。従ってインターロックブレーキは
軸に関してプログラミングご、 して制動することができる。完全にインターロックされ
たロボット上にかかる外力はだいたいが固有の送りを有
する製造単位、たとえば中ぐり送り単位、二電極実施形
態による間接点溶接用点溶接単位、ＴＪｎｔｅｒｋｕｐ
ｆｅｒに対して一電極を備えている直接点溶接用点溶接
単位、航空機製作用中ぐりないしはリベットオートメー
ト、組立て用圧縮シリンダ（Ｅｉｎｐｒｅｓｓ−Ｚｙｌ
ｉｎｄｅｒ　）　Ｘなど、から生じる。ロボットのイン
ターロックによって始めてこれらは最大に使用すること
ができる。

５軸ロボツトに対する実施形態の場合、得られる１１１
ｉｌ！ｌ直・汀は半径距ｉｆ　（Ｒａｄｉｕｓａｂｓｔ
ａｎｄ）　２６００腸の鉛直力に対して１　ｖｕｒｂ　
１５０００　Ｎである。

【図面の簡単な説明】

第１図はｄＩＩＩｊ　Ｃｔ、　Ｂｌ、　Ｂ２．　Ｂ３．
　Ｃ２，およびＡ＋を備えた産業用ロボットをあられし
ている。 第“２図は無遊隙゛ディスクブレーキの形態で実施され
ているインターロックブレーキの配置を原理的にあられ
している。 第３図は無遊隙弾性要素として伸縮スリーブを備えてい
るインターロックブレーキをあられしている。 第４図は無遊隙弾性要素として伸縮体を備えている停止
ブレーキをあられしている。 （］、）・・・・・・・・・・・−・・ケーシング（２
）−・・・・・・・・・・・・・・ブレーキサドル（ａ
）−・・・・・・・・・・・・・・ブレーキピストン（
４）・・・・・・・・−・・・・・・ブレーキ板（５）
−・・・・・・・・・・・・・・モータ軸（６）・・・
・・・・・・・・−・・７一ム特許出馳１人　　　　　
ブローム　ラント　フォス　アクチェンケセルシャフト
代　　理　　人　　　新　　実　　健　　部外１名 ニｈ１ 二ｈ２ 二ｔｂ〆３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）１固々の軸にそれぞれ駆動装置および制動装置か
   一つづつ配置されている、任意にプログラミングできる
   、多軸作動アームユニット、特に浬業用ロボットにおい
   て１９作作動アームユニット１軸の、Ｉ駆動装置にそれ
   ぞれ一つづつ流体式無遊隙インターロックブレーキが取
   付けられていること、そしてこのブレーキの作動によっ
   て、ブレーキの作動していない場合に相引的に動くアー
   ム安累か１．それぞれの位置において直接、すなわち中
   間要素を経ずに、固定され得ることを特徴とする多軸作
   動アームユニット。 （２）　　作動アームユニットの軸の１駆動装置に、イ
   ンターロックブレーキに加えて補助的に、流体によって
   解除され、ばねによって作動する停止ブレーキがそれぞ
   れ一つづつ取り付けられていることを特徴とする特許請
   求の範暇の第（１）項に記載の多軸作動アームユニット
   。 （３）ばねによって作動する停止ブレーキが重力によっ
   て作動アームユニットの動きを阻止することを特徴とす
   る特許請求の範囲の第（１）項に記載の多軸作動アーム
   ユニット。 （４）　　流体式インターロックブレーキが駆動軸の駆
   ゛動力ないしは駆動モーメントより数倍大きな停止力な
   いしは停止モーメントで作動することを特徴とする特許
   請求の範囲の第（１）項に記載の多軸作動アームユニッ
   ト。 （５）　　回転軸における停止ブレーキが完全に回転す
   る環状のブレーキ面を有するティスフブレーキであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲の第（ｉ）　、’＠−ｉ
   たけ第（２）項に記載の多軸作動アームユニット。 （６）　　回転および並進軸における停止ブレーキが完
   全に回転する円筒状のブレーキ面を有子る伸縮スリーブ
   として形成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   の第（２）項捷たは第（３）項に記載の多軸作動アーム
   ユニット。 （７）停止ブレーキが伸縮体として形成されておりそれ
   が駆動モーターのケーシングを成していることを特徴と
   する特許請求の範囲の第（２）項または第（３）項に記
   載の多軸作動アームユニット。 （８）　　回転軸におけるインターロックブレーキが完
   全に回転するリング状のブレーキ面を４丈るテイスクブ
   レーギであることを特徴とする特許請求の範囲の第（１
   ）項まだは第（４）項に記載の多軸アームユニット。 （９）回転および並進軸におけるインターロックブレー
   キが完全に回転する円筒状のブレーキ面を有する伸縮ス
   リーブとして形成されていることを特徴とする特許請求
   の範囲の第（１）項または第（４）項に記載の多軸アー
   ムユニット。 （１０）二つの軸端を有し、両方に駆動装置を備えた回
   転軸において、ブレーキが両側に対称的に配置されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲の第（１）項または
   第’（２＞項に記載の多軸作動アームユニット。 （ｌ］）　　ブレーキがそれぞれブレーキ板を一つ以上
   、従って摩擦面を二つ以上備えていることを特徴とする
   特許請求の範囲の第（５）項または第（８）項に記載の
   多軸作動アームユニット。 αの　ブレーキピストンが内端（たとえばローター）に
   固定された軸荷重円板として形成されており、これがｂ
   Ｊ　’＋Ｍ面を一つ備えていて、ノ４擦モーメン′１・
   を遊びの彦い状態で、ブレーキの作動していない場合固
   定位置と相対して任意に回転し得る要素に伝達すること
   を特徴とする特許請求の範囲の第（８）項捷たは第（９
   ）項に記載の多軸作動アームユニット。 （１３ブレーキピストンの弾性域は耐圧構造であるが、
   摩擦面の平行変位が可能であることを特徴とする特許請
   、求の範囲の第（８）項に記載の多軸作動アームユニッ
   ト。 ０４）　　ブレーキモーメントを遊びのない状態で伝達
   するだめに、ブレーキ板が軸方向に弾力的に変位し得る
   ことを特徴とする特許請求ｄ範囲δ第（４）項または第
   （８）項に記載の多軸作動アームユニット。 ００　　ブレーキ板がそれを取囲んでいるブレーキサド
   ルと共に、回転ロボット軸の回転部分に同定された、循
   環溝の形態を有する、油用回転伝達槻構が設けられてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲の嬉（８）項または
   第００項または第（旬項に記載の多軸作動アームユニッ
   ト。 ０・　インターロック後ブレーキ板が特に半径方向にお
   ける軸受力を大部分吸収するので、インターロック後軸
   受には半径方向・の大きな力はかからないことを特徴と
   する特許請求の範囲の第（８）項丑たは第（１０項また
   は第０１）項に記載の多軸作動アームユニット。 （１７）　　インターロックブレーキとして作動する場
   合、伸縮スリーブが油圧によって伸張することを特徴と
   する特許請求の範囲の第（９）項に記載の多軸作動アー
   ムユニット。 α８）伸縮体が駆動モーターのケーシングによって形成
   され、無圧力状態においては締めしるによって固定子を
   まわりから拘束し、従ってエネルギー不足の場合には、
   停止ブレーキとして働く一方、固定子とケーシングの間
   のすきまに圧力がかかった場合には伸張され、従ってそ
   の場合は駆動モーターが拘束されないことを特徴とする
   特許請求の範囲の第（７）項に記載の多軸作動アームユ
   ニット。 ０９）油内における湿式運転および摩擦面の適当な′組
   合によって摩擦面がｈ３１］動イ／１用を示すことを特
   徴とする特許請求の範囲の第（４）項または第（８）項
   〜第（功項のいずれか１項に記載の多軸作動アームユニ
   ット。 ・イ）　　アームユニットが軸部とアーム部から構成さ
   れており、そしてその場合に軸部がそれぞれ、軸駆動装
   置および軸受けを備えたケーシング、行程計で１１］系
   、インターロックブレーキ、停止ブレーキ、軸駆動装置
   およびブレーキ制御機構（弁）、軸部の接続部間の定格
   出力およびエネルギー出力の管理機構、および安全装置
   を備えていることを特徴とする特許請求の範囲め第（１
   ）項〜第００項いずれか１項に記載の多軸作動ア−ムユ
   ニソト。 １２１）軸部間を連結する連結アームの長さおよび形、
   さらにアームユニットを構成する軸部の組合せか広い範
   囲に任意に選択できることを特徴とする特許請求の範囲
   の第（’）項〜第（イ）項いずれか１項に記載の多軸作
   動アームユニット。 （ハ）　目標位置に到達した場合に５ｃｈｌｅｉｃＪ汀
   ａｄを断絶するために２．インターロックブレーキの機
   構が、止めの到達と同時にこの工程が働いて、アームの
   機械剛性を、越える振動を阻止できる様になっているこ
   とを特徴とする特許請求の！ｊ九目囲の第（］）項〜第
   １幻）項いずれか１項に記載の多軸作動アームユニット
   。 （２３＋−１標位置に到達する迄の間減衰している摩擦
   を尚める／こめにインターロックブレーキが適当に操作
   されることを特徴とする特許請求の範囲のｆ’（１）項
   〜第（イ）項いずれか１項に記載の多軸作動アームユニ
   ット。 （財）軸駆動装置の作動速度に合わせてブレーキが操作
   されることを特徴とする特許請求の範囲の第００項に記
   載の多軸作動アームユニット。 （ハ）　インターロックブレーキが高速開閉弁によって
   操作でき、ブレーキ圧を生む油の容量を最小限とし得る
   こ′とを特徴とする特許請求の範囲の第Ｑ功項〜第（財
   ）項いずれか１項に記載の多軸作動アームユニット。 （イ）　インターロックブレーキが圧カサ７ボ弁によ゛
   つて操作されることを特徴とする特許請求の範囲の第（
   ２４項〜第例項いずれか１項に記載の多軸作動アームユ
   ニット。 （イ）　アームユニットの一部分だけがプログラミング
   可能にインターロックできる一方、産業ロボットが送り
   行動にある間、全てインターロックされていない軸だけ
   の場合に可能であるよりも大きな力を吸収するだめに、
   残りの軸によって操縦されることを特徴とする特許請求
   の範囲の第（１）項に記載の多軸作動アームユニット。 彌　ブレーキの高速化を目的として、伸縮体を固定子の
   間の摩擦すきまにらせん状の油溝が設けられていて、そ
   れが摩擦面の５０係におよぶことを特徴とする特許請求
   の範囲の第α゛ｈ項または第（１８）項に記載の多軸作
   動アームユニット。