本發(fā)明涉及一種具備包括制動器的電動機(jī)的機(jī)械。

背景技術(shù)：

工業(yè)用機(jī)器人、機(jī)床等機(jī)械具備用于使構(gòu)件沿規(guī)定的方向移動的驅(qū)動軸。例如，機(jī)器人具有用于驅(qū)動臂的驅(qū)動軸。機(jī)器人的臂彼此之間的關(guān)節(jié)部與驅(qū)動軸對應(yīng)。通過在關(guān)節(jié)部使臂的角度發(fā)生變化來使機(jī)器人的位置和姿勢發(fā)生變化。另外，在機(jī)床中，工件、工具在預(yù)先決定的驅(qū)動軸上移動，由此使工具相對于工件的位置變更。

這種在驅(qū)動軸上移動的構(gòu)件由電動機(jī)來驅(qū)動。在電動機(jī)中，配置有用于阻止電動機(jī)的輸出軸的旋轉(zhuǎn)的制動器。在切斷向電動機(jī)的電力供給的情況下，為了維持機(jī)器人的位置和姿勢、機(jī)床的工具或工作臺的位置和姿勢而使制動器工作。

在日本專利第5444421號公報中，公開了一種用于對配置于機(jī)器人的電動機(jī)的制動器的異常進(jìn)行診斷的制動器異常診斷方法。存在如下情況：在使電動機(jī)勵磁且制動器工作的狀態(tài)下，診斷為制動器存在異常。在該診斷方法中，公開了如下內(nèi)容：在診斷為制動器存在異常的情況下，既不使電動機(jī)的勵磁消失也不解除制動器，而對制動器的異常進(jìn)行通知。

在機(jī)械的驅(qū)動軸中包括重力所作用的驅(qū)動軸。例如，在機(jī)器人的臂的關(guān)節(jié)部的驅(qū)動軸上作用有由于臂的重量而使臂向鉛垂朝下方向移動的力。在此，當(dāng)制動器發(fā)生故障時，制動器的制動力降低。例如，當(dāng)潤滑脂、油等附著物附著于電動機(jī)所具備的制動器的摩擦板時，制動器的制動力降低。而且，存在如下情況：當(dāng)制動器的制動力降低時，在停止了電動機(jī)的勵磁時，重力所作用的驅(qū)動軸動作。

特別是，在發(fā)生使機(jī)器人等緊急地停止的事態(tài)而使機(jī)器人進(jìn)行非正常停止的情況下，使電動機(jī)的勵磁停止。然而，存在如下情況：當(dāng)制動器發(fā)生故障時，無法維持停止時的姿勢，臂的一部分的位置降低。

在上述的日本專利第5444421號公報所公開的方法中，能夠在向電動機(jī)供給電力的狀態(tài)下定期地進(jìn)行異常診斷。然而，存在如下?lián)鷳n：如果緊接在通過定期的診斷沒有檢測出異常之后制動器發(fā)生故障，則由于向電動機(jī)的電力供給被切斷而機(jī)器人的位置和姿勢發(fā)生變化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的機(jī)械具備具有制動器的電動機(jī)，該電動機(jī)使預(yù)先決定的構(gòu)件在驅(qū)動軸上移動。機(jī)械還具備狀態(tài)檢測器和控制裝置，其中，該狀態(tài)檢測器檢測構(gòu)件在驅(qū)動軸上的移動，該控制裝置對制動器和電動機(jī)進(jìn)行控制。在成為應(yīng)該進(jìn)行非正常停止的狀態(tài)時，控制裝置實(shí)施使制動器工作并且停止向電動機(jī)的電力供給來維持構(gòu)件停止的位置的非正常停止控制。在非正常停止控制的期間中，在根據(jù)狀態(tài)檢測器的輸出而檢測出構(gòu)件在驅(qū)動軸上的移動的情況下，控制裝置向電動機(jī)供給電力以阻止構(gòu)件的移動。

在上述發(fā)明中，狀態(tài)檢測器能夠是檢測電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置和旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)位置檢測器?？刂蒲b置能夠基于在非正常停止控制的期間中旋轉(zhuǎn)位置檢測器的輸出，來監(jiān)視構(gòu)件在驅(qū)動軸上的位置是否被維持。

在上述發(fā)明中，控制裝置能夠在向電動機(jī)供給電力以阻止構(gòu)件的移動之后，將構(gòu)件移動至預(yù)先決定的安全的退避位置為止，并監(jiān)視構(gòu)件的位置是否被維持。

附圖說明

圖1是實(shí)施方式中的機(jī)器人系統(tǒng)的概要圖。

圖2是實(shí)施方式中的機(jī)器人系統(tǒng)的框圖。

圖3是說明由重力引起的機(jī)器人的臂的移動的示意圖。

圖4是實(shí)施方式中的機(jī)械的控制的時序圖。

圖5是實(shí)施方式中的機(jī)床的概要圖。

圖6是說明由重力引起的機(jī)床的頭的移動的示意圖。

具體實(shí)施方式

參照圖1至圖6來說明實(shí)施方式中的機(jī)械。本實(shí)施方式的機(jī)械具備用于使預(yù)先決定的構(gòu)件在驅(qū)動軸上移動的電動機(jī)。首先，例示作為具備電動機(jī)的機(jī)械的機(jī)器人系統(tǒng)來進(jìn)行說明。

圖1是本實(shí)施方式中的機(jī)器人系統(tǒng)的概要圖。機(jī)器人系統(tǒng)具備進(jìn)行工件W的輸送的機(jī)器人1和作為對機(jī)器人1進(jìn)行控制的機(jī)器人控制裝置的控制裝置2。本實(shí)施方式的機(jī)器人1是包括臂12和多個關(guān)節(jié)部13的多關(guān)節(jié)機(jī)器人。

機(jī)器人1包括對各個關(guān)節(jié)部13進(jìn)行驅(qū)動的臂驅(qū)動裝置。臂驅(qū)動裝置包括配置于關(guān)節(jié)部13的內(nèi)部的電動機(jī)14。電動機(jī)14進(jìn)行驅(qū)動，由此能夠利用關(guān)節(jié)部13使臂12朝向期望的方向。機(jī)器人1具備用于支承臂12的基部19和相對于基部19旋轉(zhuǎn)的回旋部11。基部19被固定于設(shè)置面20?；匦?1繞沿鉛垂方向延伸的驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)。

手17具有把持或釋放工件W的功能。機(jī)器人1具備使手17閉合或打開的手驅(qū)動裝置。本實(shí)施方式的手驅(qū)動裝置包括用于通過氣壓來對手17進(jìn)行驅(qū)動的手驅(qū)動氣缸18。

機(jī)器人1具備檢測預(yù)先決定的構(gòu)件在驅(qū)動軸上的移動的狀態(tài)檢測器。在圖1所示的機(jī)器人1中，臂12相當(dāng)于預(yù)先決定的構(gòu)件。狀態(tài)檢測器檢測機(jī)器人1的位置和姿勢。本實(shí)施方式中的狀態(tài)檢測器包括安裝于電動機(jī)14的旋轉(zhuǎn)位置檢測器15。旋轉(zhuǎn)位置檢測器15檢測電動機(jī)14進(jìn)行驅(qū)動時的旋轉(zhuǎn)位置。另外，旋轉(zhuǎn)位置檢測器15能夠基于旋轉(zhuǎn)位置來檢測旋轉(zhuǎn)速度。能夠基于各個電動機(jī)14的旋轉(zhuǎn)位置來檢測臂12在關(guān)節(jié)部13處的角度。

在圖2中示出本實(shí)施方式中的機(jī)器人系統(tǒng)的框圖。參照圖1和圖2，電動機(jī)14具備電動機(jī)主體31，該電動機(jī)主體31包括旋轉(zhuǎn)軸、固定于旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)子、以及定子。電動機(jī)14包括對電動機(jī)主體31的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動的制動器32。本實(shí)施方式的制動器32形成為使摩擦板與電動機(jī)主體31的旋轉(zhuǎn)軸接觸來使轉(zhuǎn)速降低。作為制動器32，不限于該方式，能夠采用抑制構(gòu)件在驅(qū)動軸上的移動的任意的機(jī)構(gòu)。

機(jī)器人1基于控制裝置2的動作指令進(jìn)行驅(qū)動。臂驅(qū)動裝置和手驅(qū)動裝置由控制裝置2來控制?？刂蒲b置2包括運(yùn)算處理裝置，該運(yùn)算處理裝置具有經(jīng)由總線相互連接的CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)、RAM(Random Access Memory：隨機(jī)存取存儲器)以及ROM(Read Only Memory：只讀存儲器)等?？刂蒲b置2包括對電動機(jī)14進(jìn)行控制的動作控制部23。本實(shí)施方式中的動作控制部23對電動機(jī)主體31的動作和制動器32的動作進(jìn)行控制。

動作控制部23將移動指令發(fā)送到電動機(jī)驅(qū)動電路26。電動機(jī)驅(qū)動電路26包括用于提供電流的電路。電動機(jī)驅(qū)動電路26將基于移動指令的電流提供到電動機(jī)主體31。另外，動作控制部23將制動指令發(fā)送到制動器驅(qū)動電路27。制動器驅(qū)動電路27包括用于提供電流的電路。制動器驅(qū)動電路27將基于制動指令的電流提供到制動器32。另外，控制裝置2接收從旋轉(zhuǎn)位置檢測器15輸出的與旋轉(zhuǎn)位置有關(guān)的信號。

本實(shí)施方式中的控制裝置2形成為，在檢測出機(jī)器人1的停止信號的情況下使機(jī)器人1停止。機(jī)器人1的停止包含通過動作程序來使機(jī)器人停止的通常停止。另外，機(jī)器人1的停止還包含用于確保作業(yè)人員、機(jī)器人的安全性的非正常停止。

當(dāng)成為應(yīng)該進(jìn)行非正常停止的狀態(tài)時，控制裝置2使機(jī)器人1立即停止。例如，由作業(yè)者按下非正常停止按鈕，由此控制裝置2檢測出非正常停止信號。另外，有時在機(jī)器人1的周圍設(shè)置防護(hù)物以確保機(jī)器人1的作業(yè)區(qū)域。在機(jī)器人1的自動運(yùn)轉(zhuǎn)的期間中防護(hù)物被打開的情況下，控制裝置2檢測出非正常停止信號?；蛘?，在機(jī)器人1檢測出故障的情況下，控制裝置2檢測出非正常停止信號?；蛘撸嬖谌缦虑闆r：在配置有供機(jī)器人1與外部設(shè)備進(jìn)行通信的通信裝置的機(jī)器人系統(tǒng)中，控制裝置2檢測來自外部設(shè)備的非正常停止信號。

控制裝置2在檢測出這樣的非正常停止信號的情況下，實(shí)施非正常停止控制。控制裝置2包括檢測機(jī)械的異常、機(jī)械的周圍環(huán)境的異常的異常檢測部24。異常檢測部24在接收到非正常停止信號的情況下，判別為應(yīng)該進(jìn)行非正常停止的狀態(tài)。另外，異常檢測部24在控制裝置2發(fā)生故障等的情況下，也判別為應(yīng)該進(jìn)行非正常停止的狀態(tài)。異常檢測部24將實(shí)施非正常停止控制的指令發(fā)送到動作控制部23。

在非正常停止控制中，動作控制部23首先輸出零的移動指令。機(jī)器人1以接收到指令的位置和姿勢停止。接著，動作控制部23使電動機(jī)14的制動器32工作。電動機(jī)14的旋轉(zhuǎn)軸被固定。接著，動作控制部23停止向電動機(jī)主體31的電力供給來使電動機(jī)主體31停止。在非正常停止控制中，即使不驅(qū)動電動機(jī)主體31，也能夠通過制動器32的制動力來維持構(gòu)件在驅(qū)動軸上停止的狀態(tài)。這樣，機(jī)器人1維持停止時的位置和姿勢。

然而，在制動器32發(fā)生故障等異常的情況下，制動器32的制動力降低。在機(jī)器人1上始終作用有重力。例如，在臂12、關(guān)節(jié)部13上作用有與重量相應(yīng)的重力。即，在機(jī)器人1上作用有基于自重的重力?；蛘?，在手17把持著工件W的情況下，在機(jī)器人1上作用有與工件W的重量相應(yīng)的重力。

在圖3中示出用于說明制動器的制動力降低時的狀態(tài)的機(jī)器人的示意圖。重力沿箭頭90所示的方向作用。在配置于關(guān)節(jié)部13的驅(qū)動軸上作用有重力。將這種作用有重力的驅(qū)動軸稱為重力軸。當(dāng)制動器32的制動力降低時，由于臂12和關(guān)節(jié)部13等的自重而臂12和手17向下側(cè)移動。特別是，從制動器32的制動力降低了的電動機(jī)14所配置的關(guān)節(jié)部13至手17之間的臂12如箭頭92所示那樣朝向鉛垂方向的下側(cè)移動。

在圖3所示的例子中，配置于關(guān)節(jié)部13a的電動機(jī)14的制動器32發(fā)生了故障。而且，臂12的配置有手17的一側(cè)的位置降低到比關(guān)節(jié)部13a的位置低的位置。當(dāng)制動器32發(fā)生故障時，工件W的位置隨著時間經(jīng)過而降低。在本實(shí)施方式中，實(shí)施用于抑制臂12的位置的降低的控制。

本實(shí)施方式中的控制裝置2在非正常停止控制的期間中，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測器15的輸出來檢測驅(qū)動軸上的移動。然后，控制裝置2的異常檢測部24在檢測出驅(qū)動軸上的移動的情況下，將向電動機(jī)14供給電力的指令發(fā)送到動作控制部23。

動作控制部23再次開始向電動機(jī)主體31的電力供給。此時，動作控制部23向電動機(jī)主體31供給電力以維持臂12在驅(qū)動軸上停止的位置。在圖3所示的例子中，臂12的位置降低，因此向配置于關(guān)節(jié)部13a的電動機(jī)14供給電力以阻止臂12的位置的降低。然后，動作控制部23進(jìn)行控制以維持關(guān)節(jié)部13a的驅(qū)動軸上停止的位置。

在本實(shí)施方式中的控制裝置2中，在成為應(yīng)該進(jìn)行非正常停止的狀態(tài)時，即使制動器32發(fā)生了異常，也能夠維持機(jī)器人1的安全的姿勢。或者，即使制動器32發(fā)生了異常，也能夠使工件W、手17停止在安全的位置。

在圖4中示出本實(shí)施方式中的機(jī)械的控制的時序圖。參照圖2和圖4，機(jī)器人1實(shí)施通常的動作直到時刻t1為止。例如，基于預(yù)先決定的動作程序自動地進(jìn)行驅(qū)動。

在時刻t1，控制裝置2的異常檢測部24檢測出非正常停止信號。動作控制部23實(shí)施非正常停止控制。動作控制部23使機(jī)器人1的臂12的移動停止。通過向電動機(jī)14供給電力，來將機(jī)器人1的位置和姿勢維持在停止的狀態(tài)。在比時刻t1晚的時刻t2，動作控制部23將制動器32從解除狀態(tài)變更為工作狀態(tài)。即，使制動器32工作。然后，在時刻t3，動作控制部23使電動機(jī)14停止。即，停止向電動機(jī)主體31的電力供給。

然而，在時刻t4，由旋轉(zhuǎn)位置檢測器15檢測的位置從正常的位置變化為異常的位置。異常檢測部24檢測出臂12從停止的位置起向降低的方向進(jìn)行了移動。例如，異常檢測部24檢測出電動機(jī)14的旋轉(zhuǎn)角以從停止的位置起的距離超過了預(yù)先決定的判定值的方式發(fā)生了變化。

因此，動作控制部23在時刻t5將電動機(jī)主體31的驅(qū)動狀態(tài)從停止?fàn)顟B(tài)變更為驅(qū)動狀態(tài)。即，動作控制部23再次驅(qū)動電動機(jī)主體31來維持機(jī)器人1的位置和姿勢。

在圖4所示的例子中，在時刻t5以后，動作控制部23對制動器32的制動力降低而臂12稍微移動后的機(jī)器人的位置和姿勢進(jìn)行維持。作為電動機(jī)14的控制，不限于該方式，動作控制部23也可以控制電動機(jī)14使得臂12返回到稍微移動前的位置?；蛘?，動作控制部23還可以控制電動機(jī)14使得構(gòu)件移動至預(yù)先決定的安全的退避位置并維持該構(gòu)件的位置。

這樣，關(guān)于本實(shí)施方式中的機(jī)器人系統(tǒng)，即使制動器發(fā)生了異常，也能夠維持機(jī)器人的安全的位置和姿勢。

另外，本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)位置檢測器15除了檢測電動機(jī)14的旋轉(zhuǎn)位置之外，還能夠檢測電動機(jī)14的旋轉(zhuǎn)速度。旋轉(zhuǎn)位置檢測器15能夠檢測電動機(jī)14的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角、即電動機(jī)14的旋轉(zhuǎn)位置。而且，能夠基于電動機(jī)14的旋轉(zhuǎn)位置來計(jì)算單位時間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角的差分、即旋轉(zhuǎn)速度。

本實(shí)施方式的異常檢測部24在非正常停止控制的期間中，能夠基于根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測器15的輸出而檢測出的電動機(jī)14的旋轉(zhuǎn)位置或電動機(jī)14的旋轉(zhuǎn)速度，來監(jiān)視臂12在驅(qū)動軸上的位置是否被維持。特別是，在時刻t5以后的期間，能夠監(jiān)視臂12在驅(qū)動軸上的位置是否被維持。關(guān)于電動機(jī)14的旋轉(zhuǎn)位置，異常檢測部24監(jiān)視電動機(jī)14的旋轉(zhuǎn)位置是否發(fā)生了移動。另外，關(guān)于電動機(jī)14的旋轉(zhuǎn)速度，異常檢測部24監(jiān)視電動機(jī)14的旋轉(zhuǎn)速度是否為零。

而且，在電動機(jī)14的旋轉(zhuǎn)位置和旋轉(zhuǎn)速度中的至少一方異常的情況下，在時刻t5能夠?qū)嵤┫螂妱訖C(jī)主體31供給電力的控制。另外，在時刻t6，在電動機(jī)14的旋轉(zhuǎn)位置和旋轉(zhuǎn)速度發(fā)生了異常的情況下，例如能夠在控制裝置2的顯示部中顯示警告并且進(jìn)行任意的控制。作為任意的控制，例如是如圖4所示那樣在時刻t7停止向電動機(jī)主體31的電力供給的控制。這樣，在再次開始向電動機(jī)主體31的電力供給之后，也能夠通過監(jiān)視電動機(jī)14的旋轉(zhuǎn)位置和旋轉(zhuǎn)速度來維持安全的位置和姿勢。在電動機(jī)14的旋轉(zhuǎn)位置和旋轉(zhuǎn)速度發(fā)生異常而成為無法維持安全的位置和姿勢的狀態(tài)的情況下，能夠通過顯示警告并且進(jìn)行任意的控制等來轉(zhuǎn)變?yōu)榘踩臓顟B(tài)。

接著，作為具備電動機(jī)的機(jī)械，例示出機(jī)床。圖5是本實(shí)施方式中的機(jī)床的概要圖。在本實(shí)施方式中，例示具有多個驅(qū)動軸的機(jī)床71來進(jìn)行說明。機(jī)床71具備工作臺72和基臺77，工件W1固定于工作臺72。機(jī)床71具備固定于基臺77的支柱73。機(jī)床71具備相對于支柱73沿箭頭93所示的方向移動的頭74。工具T被頭74支承。

本實(shí)施方式的機(jī)床71是數(shù)值控制式的機(jī)床。機(jī)床71包括使工具T相對于工件W1的相對位置和姿勢變化的驅(qū)動裝置。本實(shí)施方式的驅(qū)動裝置使基臺77沿箭頭91所示的X軸的方向移動。驅(qū)動裝置使工作臺72沿箭頭92所示的Y軸的方向移動。驅(qū)動裝置使頭74沿箭頭93所示的Z軸的方向移動。并且，驅(qū)動裝置使工具T如箭頭94所示那樣相對于頭74繞A軸轉(zhuǎn)動。這三個直動軸(X軸、Y軸及Z軸)和一個轉(zhuǎn)動軸(A軸)相當(dāng)于驅(qū)動軸。

驅(qū)動裝置具備用于使預(yù)先決定的構(gòu)件在各個驅(qū)動軸上移動的電動機(jī)。例如，驅(qū)動裝置包括用于驅(qū)動頭74使之相對于支柱73沿Z軸的方向移動的電動機(jī)14。與各個驅(qū)動軸對應(yīng)的電動機(jī)14包括用于對旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動的制動器32。另外，在電動機(jī)14中安裝有作為狀態(tài)檢測器的旋轉(zhuǎn)位置檢測器15。

能夠?qū)κ诡^等構(gòu)件在機(jī)床的驅(qū)動軸上移動的電動機(jī)也實(shí)施本實(shí)施方式的控制。機(jī)床的控制裝置的結(jié)構(gòu)與圖2所示的機(jī)器人系統(tǒng)相同?？刂蒲b置2包括動作控制部23和異常檢測部24。動作控制部23對工具T相對于工件W1的相對位置和姿勢進(jìn)行控制。利用驅(qū)動裝置一邊變更相對位置和姿勢一邊對工件W1進(jìn)行加工。而且，電動機(jī)主體31由動作控制部23經(jīng)由電動機(jī)驅(qū)動電路26來控制。制動器32由動作控制部23經(jīng)由制動器驅(qū)動電路27來控制。

機(jī)床71能夠根據(jù)預(yù)先決定的動作程序來自動地進(jìn)行加工。而且，在成為應(yīng)該進(jìn)行非正常停止的狀態(tài)時，控制裝置2實(shí)施非正常停止控制。此時，存在由于制動器的故障等而導(dǎo)致制動器的制動力降低的情況。

在圖6中示出用于說明制動器的制動力降低時的狀態(tài)的機(jī)床的示意圖。在機(jī)床71上也如箭頭90所示那樣作用有重力。例如，在驅(qū)動頭74使之相對于支柱73沿Z軸的方向移動的驅(qū)動軸上作用有重力。而且，當(dāng)制動器的制動力降低時，在非正常停止控制的期間中，頭74的位置逐漸降低?？刂蒲b置2根據(jù)在Z軸的電動機(jī)14中安裝的旋轉(zhuǎn)位置檢測器15的輸出，來檢測頭74在Z軸上的移動。在該情況下，控制裝置2能夠?qū)嵤┫騔軸的電動機(jī)14供給電力的控制以阻止頭74的移動。

這樣，在機(jī)床中，也能夠進(jìn)行與機(jī)器人系統(tǒng)相同的停止時的控制。其它的結(jié)構(gòu)、作用及效果與前述的機(jī)器人系統(tǒng)相同。

本實(shí)施方式中的狀態(tài)檢測器是安裝于各個電動機(jī)14的旋轉(zhuǎn)位置檢測器，但不限于該方式，狀態(tài)檢測器能夠采用能夠檢測驅(qū)動軸上的移動的任意的檢測器。例如，在驅(qū)動軸為進(jìn)行直線移動的軸的情況下，狀態(tài)檢測器也可以包括線性標(biāo)尺。

在本實(shí)施方式中，作為具備電動機(jī)的機(jī)械，例示多關(guān)節(jié)機(jī)器人和機(jī)床進(jìn)行了說明，但不限于該方式，能夠?qū)⒈景l(fā)明應(yīng)用于具備電動機(jī)的任意的機(jī)械。

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種在非正常停止時停止了向電動機(jī)的電力供給的情況下使由于制動器的異常而引起的構(gòu)件在驅(qū)動軸上的移動停止的機(jī)械。

上述的實(shí)施方式能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行組合。在上述的各個圖中，對相同或等同的部分標(biāo)注了相同的標(biāo)記。此外，上述的實(shí)施方式是例示性的，并非對發(fā)明進(jìn)行限定。另外，在實(shí)施方式中包含權(quán)利要求書中示出的實(shí)施方式的變更。