本發(fā)明涉及一種機器手臂，尤其是涉及機器手臂從剎車停止轉(zhuǎn)動中，解除剎車讓機器手臂移動的方法。

背景技術(shù)：

工廠自動化利用機器手臂自動抓取工件，不斷來回移動進行組裝制造，以提高生產(chǎn)的效率。而來回移動的機器手臂，除了需要驅(qū)動模塊提供動力外，尚需依賴穩(wěn)定可靠的剎車，才能將機器手臂停止在預(yù)定的位置，以進行精確的作業(yè)。

請參考圖1，為現(xiàn)有技術(shù)美國專利us8410732的機器手臂的驅(qū)動模塊10。現(xiàn)有技術(shù)的驅(qū)動模塊10，利用馬達11驅(qū)動轉(zhuǎn)軸12轉(zhuǎn)動，經(jīng)由減速裝置13減速后，輸出動力移動機器手臂。驅(qū)動模塊10中設(shè)置剎車裝置，剎車裝置將棘輪14固定在轉(zhuǎn)軸12上，并在棘輪14周邊設(shè)置電磁閥15，電磁閥15通過伸縮的擋銷16離合棘輪14，阻擋或釋放棘輪14轉(zhuǎn)動。驅(qū)動模塊10另在轉(zhuǎn)軸12的一端固定編碼器(encoder)17，偵測馬達11的轉(zhuǎn)動角度，作為監(jiān)視及控制馬達11轉(zhuǎn)動的反饋信號。

當機器手臂需要移動時，控制電磁閥15縮回擋銷16釋放棘輪14，再以信號控制馬達11驅(qū)動轉(zhuǎn)軸12轉(zhuǎn)動，并由編碼器17監(jiān)視馬達11是否依照信號需要的角度轉(zhuǎn)動。當機器手臂需要停止時，驅(qū)動模塊10進行剎車作業(yè)，啟動電磁閥15伸長擋銷16阻擋棘輪14轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生剎車力矩，抵抗機器手臂本身及乘載工件所形成負載的慣性力，以停止棘輪14固定的轉(zhuǎn)軸12轉(zhuǎn)動，進而阻止機器手臂移動，再由編碼器17監(jiān)視馬達11是否依照信號停止在需要的角度。

然而，當電磁閥15的擋銷16停止機器手臂轉(zhuǎn)動后，機器手臂的負載，將經(jīng)由棘輪14作用在電磁閥15伸長的擋銷16上，如乘載工件過大，負載將使棘輪14與擋銷16間形成較大的摩擦力。當機器手臂需要再移動時，控制電磁閥15縮回擋銷16的力量，不足以克服棘輪14與擋銷16間的摩擦力時，擋銷16被棘輪14卡阻，電磁閥15將無法順利縮回擋銷16釋放棘輪14，因而導(dǎo)致驅(qū)動模塊10無法解除剎車。如在無法解除剎車下，一旦驅(qū)動模塊10使用更大力量或轉(zhuǎn)動角度驅(qū)動馬達11轉(zhuǎn)動時，將造成擋銷16或棘輪14彎曲變形，不僅影響機器手臂定位的精準性，甚至造成機器手臂毀損。因此，機器手臂在解除剎車的方法上，仍有問題亟待解決。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種機器手臂解除剎車的方法，通過預(yù)設(shè)馬達較小的轉(zhuǎn)動角度，控制馬達在不同的轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動，讓傳輸負載的棘輪離開擋銷，以縮回擋銷解除剎車。

為了達到前述發(fā)明的目的，本發(fā)明第一實施例機器手臂解除剎車的方法，進行解除剎車時，預(yù)設(shè)控制馬達轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動角度，以預(yù)設(shè)第一轉(zhuǎn)動方向及轉(zhuǎn)動角度轉(zhuǎn)動馬達，并解除剎車將電磁閥的擋銷縮回，成功解除剎車則結(jié)束解除剎車作業(yè)，如解除剎車失敗，以預(yù)設(shè)的第二轉(zhuǎn)動方向及轉(zhuǎn)動角度轉(zhuǎn)動馬達，并解除剎車將電磁閥的擋銷縮回，如解除剎車成功，結(jié)束解除剎車作業(yè)。

本發(fā)明機器手臂的解除剎車是將電磁閥的擋銷縮回，讓擋銷脫離棘輪的轉(zhuǎn)動路徑。而第一轉(zhuǎn)動方向與第二轉(zhuǎn)動方向為相反的轉(zhuǎn)動方向。其中預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)動角度為小角度，讓擋銷與棘輪在安全的彈性變形內(nèi)。另由編碼器監(jiān)視馬達轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的反饋信號，檢查未轉(zhuǎn)動到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)動角度時，為剎車解除失敗，而檢查轉(zhuǎn)動到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)動角度時，為剎車解除成功。

本發(fā)明第二實施例機器手臂解除剎車的方法，在開始進行解除剎車時，設(shè)定馬達轉(zhuǎn)動的第一轉(zhuǎn)動方向、第二轉(zhuǎn)動方向及轉(zhuǎn)動角度，以第一轉(zhuǎn)動方向及轉(zhuǎn)動角度轉(zhuǎn)動馬達，連續(xù)以反向的第二轉(zhuǎn)動方向及轉(zhuǎn)動角度轉(zhuǎn)動馬達，解除剎車持續(xù)預(yù)設(shè)一段時間，最后結(jié)束解除剎車作業(yè)。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)機器手臂的驅(qū)動模塊的側(cè)剖視圖；

圖2為本發(fā)明機器手臂在第一轉(zhuǎn)動方向解除剎車的示意圖；

圖3為本發(fā)明機器手臂在第二轉(zhuǎn)動方向解除剎車的示意圖；

圖4為本發(fā)明第一實施例機器手臂解除剎車的方法的流程圖；

圖5為本發(fā)明機器手臂在二轉(zhuǎn)動方向解除剎車的示意圖；

圖6為本發(fā)明第二實施例機器手臂解除剎車的方法的流程圖。

符號說明

20轉(zhuǎn)軸

21棘輪

22電磁閥

23擋銷

具體實施方式

有關(guān)本發(fā)明為達成上述目的，所采用的技術(shù)手段及其功效，茲舉較佳實施例，并配合附圖加以說明如下。

請同時參閱圖2及圖3，圖2為本發(fā)明機器手臂在第一轉(zhuǎn)動方向解除剎車的示意圖，圖3為本發(fā)明機器手臂在第二轉(zhuǎn)動方向解除剎車的示意圖。本發(fā)明機器手臂的馬達具有一轉(zhuǎn)軸20，剎車裝置將棘輪21設(shè)在轉(zhuǎn)軸20圓周上，棘輪21徑向伸出轉(zhuǎn)軸20的圓周。棘輪21的周邊設(shè)有一電磁閥22，電磁閥22具有伸縮的擋銷23，擋銷23受電磁閥23的磁力作用，擋銷23伸出時進入棘輪21的轉(zhuǎn)動路徑，擋銷23縮回時脫離棘輪21的轉(zhuǎn)動路徑。

當機器手臂剎車時，控制電磁閥22伸出擋銷23，使擋銷23進入棘輪21的轉(zhuǎn)動路徑阻擋棘輪21移動，產(chǎn)生剎車力矩，抵抗機器手臂負載l產(chǎn)生的慣性力，停止棘輪21固定的轉(zhuǎn)軸20轉(zhuǎn)動，進而阻止機器手臂移動。而停止機器手臂轉(zhuǎn)動后，機器手臂的負載l，經(jīng)由棘輪21作用在電磁閥22伸長的擋銷23上。當機器手臂需要再移動時，必須先解除剎車。解除剎車時，控制電磁閥22縮回擋銷23，讓擋銷23脫離棘輪21的轉(zhuǎn)動路徑，不會卡阻棘輪21轉(zhuǎn)動，才能控制馬達自由轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸20。

由于機器手臂的負載l隨抓取工件的大小而變，而負載l作用的方向也隨機器手臂停留的位置改變，因此解除剎車時不僅無法獲知負載l大小及作用方向，且即使控制電磁閥22縮回擋銷23，也無法確保是否能克服摩擦力，成功縮回擋銷23。因此，圖2中，本發(fā)明首先預(yù)設(shè)馬達轉(zhuǎn)動的第一轉(zhuǎn)動方向r1、第二轉(zhuǎn)動方向r2、及轉(zhuǎn)動角度θ。預(yù)設(shè)的第一轉(zhuǎn)動方向r1可為順時鐘轉(zhuǎn)動或逆時鐘轉(zhuǎn)動。第二轉(zhuǎn)動方向r2則與第一轉(zhuǎn)動方向r1為相反的轉(zhuǎn)動方向。而該轉(zhuǎn)動角度θ較小，即使在擋銷23阻檔棘輪21的錯誤轉(zhuǎn)動下，仍使擋銷23與棘輪21在安全的彈性變形內(nèi)。

在進行解除剎車時，本發(fā)明以預(yù)設(shè)第一轉(zhuǎn)動方向r1及轉(zhuǎn)動角度θ轉(zhuǎn)動馬達，本實施例以第一轉(zhuǎn)動方向r1為逆時鐘轉(zhuǎn)動舉例說明，并控制電磁閥22縮回擋銷23。由于預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)動方向錯誤，第一轉(zhuǎn)動方向r1驅(qū)動轉(zhuǎn)軸20帶動棘輪21，受擋銷23阻擋，棘輪21擠壓固定不動的電磁閥22的擋銷23，無法轉(zhuǎn)動到預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)動角度θ，且讓棘輪21與擋銷23產(chǎn)生彈性變形(如虛線所示)。在擠壓下，棘輪21與擋銷23間的摩擦力更大，棘輪21卡阻擋銷23的力量更強，電磁閥22無法順利縮回擋銷23，通過編碼器(請參圖1)監(jiān)視轉(zhuǎn)軸20未轉(zhuǎn)動到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)動角度θ的反饋信號，加以檢查擋銷23未縮回，而判斷剎車解除失敗。

圖3中，在第一轉(zhuǎn)動方向解除剎車失敗下，本發(fā)明緊接著以預(yù)設(shè)第二轉(zhuǎn)動方向r2及轉(zhuǎn)動角度θ轉(zhuǎn)動馬達，本實施例以第二轉(zhuǎn)動方向r2為順時鐘轉(zhuǎn)動舉例說明。并控制電磁閥22縮回擋銷23。由于第二轉(zhuǎn)動方向r2驅(qū)動轉(zhuǎn)軸20帶動棘輪21，未受電磁閥22的擋銷23阻擋，轉(zhuǎn)軸20順利轉(zhuǎn)動到轉(zhuǎn)動角度θ，讓棘輪21離開擋銷23(如虛線所示)。擋銷23未受負載l作用下，棘輪21不會卡阻擋銷23，電磁閥22可順利縮回擋銷23，并通過編碼器監(jiān)視轉(zhuǎn)軸20轉(zhuǎn)動到轉(zhuǎn)動角度θ的反饋信號，加以檢查擋銷23已縮回，判斷成功解除剎車。由于轉(zhuǎn)動方向僅有順時鐘與逆時鐘轉(zhuǎn)動兩方向，在本發(fā)明第一轉(zhuǎn)動方向r1與第二轉(zhuǎn)動方向r2依序兩方向轉(zhuǎn)動下，必定有一轉(zhuǎn)動方向使棘輪21離開擋銷23，而能確保成功解除剎車。

如圖4所示，為本發(fā)明第一實施例機器手臂解除剎車的方法的流程圖。本發(fā)明機器手臂解除剎車的方法的詳細步驟說明如下:步驟s1，開始進行解除剎車；在步驟s2，本發(fā)明設(shè)定馬達轉(zhuǎn)動的第一轉(zhuǎn)動方向、第二轉(zhuǎn)動方向、及轉(zhuǎn)動角度；步驟s3，以第一轉(zhuǎn)動方向為預(yù)設(shè)的馬達轉(zhuǎn)動方向；步驟s4，以預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)動方向及轉(zhuǎn)動角度轉(zhuǎn)動馬達；步驟s5，并解除剎車，以控制電磁閥縮回擋銷；步驟s6，檢查解除剎車是否成功？如解除剎車失敗，即控制電磁閥無法縮回擋銷，則進入步驟s7，改變預(yù)設(shè)第二轉(zhuǎn)動方向為馬達轉(zhuǎn)動方向，回至步驟s4，繼續(xù)以預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)動方向及轉(zhuǎn)動角度轉(zhuǎn)動馬達。步驟s6如果解除剎車成功，即控制電磁閥順利縮回擋銷，則進入步驟s8，結(jié)束解除剎車作業(yè)。

如圖5所示，為本發(fā)明機器手臂在連續(xù)二轉(zhuǎn)動方向解除剎車的示意圖。由前述實施例可知，棘輪21會在第一轉(zhuǎn)動方向或第二轉(zhuǎn)動方向的其中之一離開擋銷23或減少擋銷23的摩擦力，使電磁閥22順利縮回擋銷23解除剎車。因此，本發(fā)明也可利用設(shè)定的轉(zhuǎn)動角度θ及連續(xù)不同轉(zhuǎn)動方向r，控制馬達來回轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸20，讓機器手臂的慣性在機器手臂來回擺動中產(chǎn)生抖動，帶動棘輪21離開擋銷23或減少擋銷23的摩擦力。本發(fā)明并在抖動中控制電磁閥22持續(xù)解除剎車一段時間，讓電磁閥22在抖動中順利縮回擋銷23，以成功解除剎車，進而簡化前述實施例在檢查擋銷23是否縮回的作業(yè)時間。同理，本發(fā)明也可在控制馬達來回轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸20前，控制電磁閥22持續(xù)解除剎車一段時間，以待馬達來回轉(zhuǎn)動機器手臂來回擺動中產(chǎn)生抖動，進行解除剎車。

如圖6所示，為本發(fā)明第二實施例機器手臂解除剎車的方法的流程圖。本發(fā)明第二實施例機器手臂解除剎車的方法的詳細步驟說明如下:步驟t1，開始進行解除剎車；在步驟t2，本發(fā)明設(shè)定馬達轉(zhuǎn)動的第一轉(zhuǎn)動方向、第二轉(zhuǎn)動方向及轉(zhuǎn)動角度；步驟t3，以第一轉(zhuǎn)動方向及轉(zhuǎn)動角度轉(zhuǎn)動馬達；步驟t4，連續(xù)以反向的第二轉(zhuǎn)動方向及轉(zhuǎn)動角度轉(zhuǎn)動馬達；步驟t5，預(yù)設(shè)一段時間持續(xù)解除剎車；進入步驟t6，結(jié)束解除剎車作業(yè)。

因此本發(fā)明機器手臂解除剎車的方法，就可通過設(shè)定較小的轉(zhuǎn)動角度，控制馬達依序或連續(xù)在不同的轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)動角度，在其中的一轉(zhuǎn)動方向或抖動中讓棘輪離開擋銷，并控制電磁閥縮回擋銷，避免棘輪卡阻擋銷，使電磁閥順利縮回擋銷，達到成功解除剎車的目的。

以上所述者，僅為用以方便說明本發(fā)明的較佳實施例，本發(fā)明的范圍不限于該多個較佳實施例，凡依本發(fā)明所做的任何變更，在不脫離本發(fā)明的精神下，皆屬本發(fā)明權(quán)利要求的范圍。