旋回関節機構及びその制御方法
【課題】ベルト破断時の出力軸の落下を防止することができる旋回関節機構を提供する。
【解決手段】本発明に係る旋回関節機構の一態様は、出力軸１２と、モータ１の動力を出力軸１２に伝達する伝達部材（例えば、ベルト２）と、作動状態において出力軸１２を保持するブレーキ５と、伝達部材の破断を検出し、検出信号Ｓｄを出力するセンサ６と、センサ６から出力された検出信号Ｓに基づきブレーキに対して当該ブレーキを作動状態に設定する制御信号を出力するブレーキ駆動装置と、を備える。
【解決手段】本発明に係る旋回関節機構の一態様は、出力軸１２と、モータ１の動力を出力軸１２に伝達する伝達部材（例えば、ベルト２）と、作動状態において出力軸１２を保持するブレーキ５と、伝達部材の破断を検出し、検出信号Ｓｄを出力するセンサ６と、センサ６から出力された検出信号Ｓに基づきブレーキに対して当該ブレーキを作動状態に設定する制御信号を出力するブレーキ駆動装置と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット等に設けられる旋回関節機構及びその制御方法に関し、特に旋回関節機構における出力軸の落下を防止する機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ロボット等に設けられる旋回関節機構においては、軸ユニットの小型化を図るため、モータと出力軸をオフセット配置し、ベルトによってモータの動力を出力軸に伝達する技術が知られている（特許文献１）。また、このような関節機構において、出力軸に動力を伝達するベルトの破断を検出し、ベルトが破断した際には、警報を発する技術が知られている（特許文献２）。
【０００３】
また、このような技術は、特許文献３乃至５にも開示されている。
【特許文献１】特開平０５−２３７７８９号公報
【特許文献２】特開平０５−８８８９５号公報
【特許文献３】特開平１１−７７５６０号公報
【特許文献４】特開平０６−２８５７８５号公報
【特許文献５】特開平１０−２４９７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、ベルトが破断した際に、ベルトによって保持されていた出力軸が落下するという問題がある。また、これを防止するためにベルトの代わりに、破断しにくいギア等の動力伝達手段を用いると、装置が大きくなるという問題がある。特許文献２も同様に、ベルトが破断した際に出力軸の落下を防止する構成については、何ら開示されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る旋回関節機構の一態様は、出力軸と、モータの動力を前記出力軸に伝達する伝達部材と、作動状態において前記出力軸を保持するブレーキと、前記伝達部材の破断を検出し、検出信号を出力するセンサと、前記センサから出力された検出信号に基づき前記ブレーキに対して当該ブレーキを前記作動状態に設定する制御信号を出力するブレーキ駆動装置と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る旋回関節機構の一態様によれば、モータと出力軸がオフセット配置された関節機構において、出力軸を保持するブレーキを設け、伝達部材の破断を検出した際にブレーキを作動させることで、伝達部材の破断時にブレーキによって出力軸を保持することで、出力軸の落下を防止することができる。
【０００７】
また、本発明に係る旋回関節機構の制御方法の一態様は、モータの動力を出力軸に伝達する伝達部材の破断を検出し、前記伝達部材の破断が検出されたことに基づいて、ブレーキを作動させて前記出力軸を保持することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る旋回関節機構の制御方法の一態様によれば、伝達部材の破断に基づいて、出力軸を保持するブレーキを作動させることで、伝達部材の破断時における出力軸の落下を防ぐことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る旋回関節機構の一態様によれば、伝達部材の破断時において出力軸の落下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付した図面を参照して本発明の最良な実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態に係る旋回関節機構１００の全体構成例を示す縦断面図である。この旋回関節機構１００は、出力軸１２と、モータ１の動力を出力軸１２に伝達する伝達部材と、作動状態において出力軸１２を保持するブレーキ５と、伝達部材の破断を検出し、検出信号Ｓｄを出力するセンサ６と、センサ６から出力された検出信号Ｓｄに基づきブレーキ５に対して当該ブレーキ５を作動状態に設定する制御信号Ｓｃを出力するブレーキ駆動装置８と、を備えている。なお、説明では、伝達部材をベルト２として説明を行う。また、説明では、紙面左側を入力側とし、紙面右側を出力側として説明を行う。
【００１２】
モータ１の出力軸及び旋回関節機構１００の出力軸１２は、同軸でなく、かつ、平行に配されている。モータ１の出力軸には、入力側プーリ１０が設けられている。また、出力軸１２の入力側には、出力側プーリ１１が設けられている。入力側プーリ１０及び出力側プーリ１１は、紙面上下方向の対応する位置に配され、入力側プーリ１０及び出力側プーリ１１に係合するベルト２によって連結されている。なお、モータ１の動力を出力軸１２に伝達する伝達部材としては、ベルト２の代わりにワイヤ等を用いることもできる。このように、本発明の実施の形態では、モータ１の出力軸と、旋回関節機構１００の出力軸１２をベルト２によって連結することで、モータ１と旋回関節機構１００をオフセット配置としている。
【００１３】
出力軸１２は、同軸上に配された中間出力軸７及び最終出力軸４を備えている。中間出力軸７の入力側には、減速機３を介して最終出力軸４が連結されている。減速機３は、出力軸１２（中間出力軸７及び最終出力軸４）と同軸である円筒形状を有しており、内部に円筒形状に切り抜かれた孔３ａが形成されている。減速機３は、出力側プーリ１１を介して伝達されたトルクを、所定の減速比で減速し、最終出力軸４に伝達する。通常の動作時においては、出力軸１２（中間出力軸７）の入力側端部は、ベルト２によって保持されている。
【００１４】
中間出力軸７の出力側端部には、ブレーキ５が設けられている。ブレーキ５は、中間出力軸７と同軸である円筒形状を有している。
【００１５】
ベルト２の一部には、所定の隙間を介してベルト２の破断を検出するセンサ６が設置されている。センサ６としては、例えば、光ファイバセンサ等を用いることができる。なお、センサ６は、ベルト２と対向していればどのような位置に設けられていてもよい。
【００１６】
次に、このように構成された旋回関節機構１００の動作について説明する。センサ６は、ベルト２の破断を検出すると、ブレーキ駆動装置８に対して検出信号Ｓｄを出力する。ブレーキ駆動装置８は、センサ６から検出信号Ｓｄが入力されると、ブレーキ５に対して制御信号Ｓｃを出力する。ブレーキ５においてブレーキ駆動装置８から制御信号Ｓｃが入力されると、ブレーキ５が作動する。これにより、ベルト２の破断時においては、出力軸１２（中間出力軸７）の出力側端部がブレーキ５によって保持される。
【００１７】
このように、本発明の実施の形態によれば、ベルト２の破断をセンサ６によって検出し、ベルト２の破断時には、ブレーキ５によって出力軸１２を保持することにより、ベルト２等の簡易な動力伝達機構を採用しつつ、ベルト２の破断によって生じる出力軸１２の落下を防止することができる。このように、本発明の実施の形態によれば、ベルト２等の簡易な動力伝達機構を使用することができ、モータ１の出力軸や出力軸１２等からなる軸ユニットの小型化を図ることができる。
【００１８】
また、モータ１の動力をベルト２によって出力軸１２に伝達することで、簡易な構成で大きな減速比を得ることができる。また、モータ１の出力軸と出力軸１２をオフセット配置することができるため、複数のモータ１を繰り返し配置することもできる。
【００１９】
また、減速機３に孔３ａを形成し、減速機３の内部を中空とすることで、出力軸１２の軽量化を図ることができる。これにより、ベルト２に負荷される荷重を削減し、ベルト２を破断しにくくすることができる。
【００２０】
この旋回関節機構１００は、直動動作だけでなく、旋回動作が可能であり、例えば、垂直多関節ロボットに採用することができる。なお、本発明は、上記の実施形態に限られず、種々の設計変更を実施することができるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係る旋回関節機構１００の全体構成例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１ モータ
２ ベルト
３ 減速機
３ａ 孔
４ 最終出力軸
５ ブレーキ
６ センサ
７ 中間出力軸
８ ブレーキ駆動装置
１０ 入力側プーリ
１１ 出力側プーリ
１２ 出力軸
１００ 旋回関節機構
Ｓｃ 制御信号
Ｓｄ 検出信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット等に設けられる旋回関節機構及びその制御方法に関し、特に旋回関節機構における出力軸の落下を防止する機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ロボット等に設けられる旋回関節機構においては、軸ユニットの小型化を図るため、モータと出力軸をオフセット配置し、ベルトによってモータの動力を出力軸に伝達する技術が知られている（特許文献１）。また、このような関節機構において、出力軸に動力を伝達するベルトの破断を検出し、ベルトが破断した際には、警報を発する技術が知られている（特許文献２）。
【０００３】
また、このような技術は、特許文献３乃至５にも開示されている。
【特許文献１】特開平０５−２３７７８９号公報
【特許文献２】特開平０５−８８８９５号公報
【特許文献３】特開平１１−７７５６０号公報
【特許文献４】特開平０６−２８５７８５号公報
【特許文献５】特開平１０−２４９７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、ベルトが破断した際に、ベルトによって保持されていた出力軸が落下するという問題がある。また、これを防止するためにベルトの代わりに、破断しにくいギア等の動力伝達手段を用いると、装置が大きくなるという問題がある。特許文献２も同様に、ベルトが破断した際に出力軸の落下を防止する構成については、何ら開示されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る旋回関節機構の一態様は、出力軸と、モータの動力を前記出力軸に伝達する伝達部材と、作動状態において前記出力軸を保持するブレーキと、前記伝達部材の破断を検出し、検出信号を出力するセンサと、前記センサから出力された検出信号に基づき前記ブレーキに対して当該ブレーキを前記作動状態に設定する制御信号を出力するブレーキ駆動装置と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る旋回関節機構の一態様によれば、モータと出力軸がオフセット配置された関節機構において、出力軸を保持するブレーキを設け、伝達部材の破断を検出した際にブレーキを作動させることで、伝達部材の破断時にブレーキによって出力軸を保持することで、出力軸の落下を防止することができる。
【０００７】
また、本発明に係る旋回関節機構の制御方法の一態様は、モータの動力を出力軸に伝達する伝達部材の破断を検出し、前記伝達部材の破断が検出されたことに基づいて、ブレーキを作動させて前記出力軸を保持することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る旋回関節機構の制御方法の一態様によれば、伝達部材の破断に基づいて、出力軸を保持するブレーキを作動させることで、伝達部材の破断時における出力軸の落下を防ぐことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る旋回関節機構の一態様によれば、伝達部材の破断時において出力軸の落下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付した図面を参照して本発明の最良な実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態に係る旋回関節機構１００の全体構成例を示す縦断面図である。この旋回関節機構１００は、出力軸１２と、モータ１の動力を出力軸１２に伝達する伝達部材と、作動状態において出力軸１２を保持するブレーキ５と、伝達部材の破断を検出し、検出信号Ｓｄを出力するセンサ６と、センサ６から出力された検出信号Ｓｄに基づきブレーキ５に対して当該ブレーキ５を作動状態に設定する制御信号Ｓｃを出力するブレーキ駆動装置８と、を備えている。なお、説明では、伝達部材をベルト２として説明を行う。また、説明では、紙面左側を入力側とし、紙面右側を出力側として説明を行う。
【００１２】
モータ１の出力軸及び旋回関節機構１００の出力軸１２は、同軸でなく、かつ、平行に配されている。モータ１の出力軸には、入力側プーリ１０が設けられている。また、出力軸１２の入力側には、出力側プーリ１１が設けられている。入力側プーリ１０及び出力側プーリ１１は、紙面上下方向の対応する位置に配され、入力側プーリ１０及び出力側プーリ１１に係合するベルト２によって連結されている。なお、モータ１の動力を出力軸１２に伝達する伝達部材としては、ベルト２の代わりにワイヤ等を用いることもできる。このように、本発明の実施の形態では、モータ１の出力軸と、旋回関節機構１００の出力軸１２をベルト２によって連結することで、モータ１と旋回関節機構１００をオフセット配置としている。
【００１３】
出力軸１２は、同軸上に配された中間出力軸７及び最終出力軸４を備えている。中間出力軸７の入力側には、減速機３を介して最終出力軸４が連結されている。減速機３は、出力軸１２（中間出力軸７及び最終出力軸４）と同軸である円筒形状を有しており、内部に円筒形状に切り抜かれた孔３ａが形成されている。減速機３は、出力側プーリ１１を介して伝達されたトルクを、所定の減速比で減速し、最終出力軸４に伝達する。通常の動作時においては、出力軸１２（中間出力軸７）の入力側端部は、ベルト２によって保持されている。
【００１４】
中間出力軸７の出力側端部には、ブレーキ５が設けられている。ブレーキ５は、中間出力軸７と同軸である円筒形状を有している。
【００１５】
ベルト２の一部には、所定の隙間を介してベルト２の破断を検出するセンサ６が設置されている。センサ６としては、例えば、光ファイバセンサ等を用いることができる。なお、センサ６は、ベルト２と対向していればどのような位置に設けられていてもよい。
【００１６】
次に、このように構成された旋回関節機構１００の動作について説明する。センサ６は、ベルト２の破断を検出すると、ブレーキ駆動装置８に対して検出信号Ｓｄを出力する。ブレーキ駆動装置８は、センサ６から検出信号Ｓｄが入力されると、ブレーキ５に対して制御信号Ｓｃを出力する。ブレーキ５においてブレーキ駆動装置８から制御信号Ｓｃが入力されると、ブレーキ５が作動する。これにより、ベルト２の破断時においては、出力軸１２（中間出力軸７）の出力側端部がブレーキ５によって保持される。
【００１７】
このように、本発明の実施の形態によれば、ベルト２の破断をセンサ６によって検出し、ベルト２の破断時には、ブレーキ５によって出力軸１２を保持することにより、ベルト２等の簡易な動力伝達機構を採用しつつ、ベルト２の破断によって生じる出力軸１２の落下を防止することができる。このように、本発明の実施の形態によれば、ベルト２等の簡易な動力伝達機構を使用することができ、モータ１の出力軸や出力軸１２等からなる軸ユニットの小型化を図ることができる。
【００１８】
また、モータ１の動力をベルト２によって出力軸１２に伝達することで、簡易な構成で大きな減速比を得ることができる。また、モータ１の出力軸と出力軸１２をオフセット配置することができるため、複数のモータ１を繰り返し配置することもできる。
【００１９】
また、減速機３に孔３ａを形成し、減速機３の内部を中空とすることで、出力軸１２の軽量化を図ることができる。これにより、ベルト２に負荷される荷重を削減し、ベルト２を破断しにくくすることができる。
【００２０】
この旋回関節機構１００は、直動動作だけでなく、旋回動作が可能であり、例えば、垂直多関節ロボットに採用することができる。なお、本発明は、上記の実施形態に限られず、種々の設計変更を実施することができるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係る旋回関節機構１００の全体構成例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１ モータ
２ ベルト
３ 減速機
３ａ 孔
４ 最終出力軸
５ ブレーキ
６ センサ
７ 中間出力軸
８ ブレーキ駆動装置
１０ 入力側プーリ
１１ 出力側プーリ
１２ 出力軸
１００ 旋回関節機構
Ｓｃ 制御信号
Ｓｄ 検出信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力軸と、
モータの動力を前記出力軸に伝達する伝達部材と、
作動状態において前記出力軸を保持するブレーキと、
前記伝達部材の破断を検出し、検出信号を出力するセンサと、
前記センサから出力された検出信号に基づき前記ブレーキに対して当該ブレーキを前記作動状態に設定する制御信号を出力するブレーキ駆動装置と、
を備える旋回関節機構。
【請求項２】
モータの動力を出力軸に伝達する伝達部材の破断を検出し、
前記伝達部材の破断が検出されたことに基づいて、ブレーキを作動させて前記出力軸を保持する
旋回関節機構の制御方法。
【請求項１】
出力軸と、
モータの動力を前記出力軸に伝達する伝達部材と、
作動状態において前記出力軸を保持するブレーキと、
前記伝達部材の破断を検出し、検出信号を出力するセンサと、
前記センサから出力された検出信号に基づき前記ブレーキに対して当該ブレーキを前記作動状態に設定する制御信号を出力するブレーキ駆動装置と、
を備える旋回関節機構。
【請求項２】
モータの動力を出力軸に伝達する伝達部材の破断を検出し、
前記伝達部材の破断が検出されたことに基づいて、ブレーキを作動させて前記出力軸を保持する
旋回関節機構の制御方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−１４２８９５（Ｐ２０１０−１４２８９５Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２１８２８（Ｐ２００８−３２１８２８）
【出願日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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