(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機を備えるロボットであって、
前記回転電機の回転を規制するブレーキを備え、
前記ブレーキは、
前記回転電機のシャフトと一体的に回転するブレーキ板と、
前記ブレーキ板へ向けて移動可能な複数の押圧部材と、
前記押圧部材を前記ブレーキ板へ向けて付勢する付勢部材と、
通電時において前記押圧部材を前記付勢部材の付勢力に抗して電磁吸引する電磁コイルと
を備え、
前記複数の押圧部材は、環状の押圧部材をそれぞれ異なる中心角度となるように分割した形状を有し、
前記付勢部材は、前記複数の押圧部材のうちの少なくとも２つの押圧部材を異なる付勢力で付勢することを特徴とするロボット。
【請求項２】
前記付勢部材は、ばね部材を含み、
前記ばね部材を用いて前記複数の押圧部材のうちの少なくとも２つの押圧部材に対する付勢力を異ならせることによって、前記複数の押圧部材のうちの少なくとも２つの押圧部材の押圧力を異ならせることを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記ばね部材は、同一のばね定数を有し、
前記複数の押圧部材の異なる押圧面積に応じて異なる個数ずつ設けられることを特徴とする請求項２に記載のロボット。
【請求項４】
被搬送物を載置するハンド部および当該ハンド部を所定方向へ移動させるアーム部を備える水平アームユニットと、
前記回転電機を用いて前記水平アームユニットを上下方向へ移動させる昇降機構と
を備えたロボットであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機を備えるロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ等の回転電機を備えたロボットが、生産現場等において多用されている。ロボットのモータには、電源が遮断された場合に、アーム等の部位が重力によって位置ずれすることを防ぐために、たとえば無励磁作動式電磁ブレーキ等のブレーキが設けられる場合がある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
なお、無励磁作動式電磁ブレーキは、電源供給時には電磁力によって制動力が解除され、電源遮断時にはバネ等の機械的作用で制動力が作用する仕組みを持ったブレーキである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０７６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなブレーキは、たとえばブレーキシューの摩耗等による経年劣化あるいは油脂の混入等によって制動力が低下する場合がある。ブレーキの制動力が低下すると、モータの回転が規制された状態を維持することが困難となり、アーム等の部位を保持することが困難となる可能性がある。
【０００６】
このため、現在では、たとえばブレーキのメンテナンスを定期的に実施し、制動力が低下する前に必要に応じて交換作業等を行うことで未然に防いでいる。しかし、アーム等の部位の保持は、より確実に行われることが望ましい。
【０００７】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、アーム等の部位の位置ずれをより確実に防ぐことができるロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の開示するロボットは、回転電機を備えるロボットであって、前記回転電機の回転を規制するブレーキを備え、前記ブレーキは、前記回転電機のシャフトと一体的に回転するブレーキ板と、前記ブレーキ板へ向けて移動可能な複数の押圧部材と、前記押圧部材を前記ブレーキ板へ向けて付勢する付勢部材と、通電時において前記押圧部材を前記付勢部材の付勢力に抗して電磁吸引する電磁コイルとを備え、前記複数の押圧部材は、環状の押圧部材をそれぞれ異なる中心角度となるように分割した形状を有し、前記付勢部材は、前記複数の押圧部材のうちの少なくとも２つの前記押圧部材を異なる押圧力で付勢する。
【発明の効果】
【０００９】
本願の開示するロボットの一つの態様によれば、アーム等の部位の位置ずれをより確実に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例１に係るロボットの模式斜視図である。
【図２】図２は、ロボットの模式側面図である。
【図３】図３は、サーボモータの模式断面図である。
【図４】図４は、内部ブレーキの拡大断面図である。
【図５】図５は、実施例１に係る押圧部材の正面図である。
【図６】図６は、第３関節部周辺の拡大断面図である。
【図７】図７は、制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図８】図８は、診断処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、異常対応処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、実施例２に係る押圧部材の正面図である。
【図１１】図１１は、外部ブレーキの取り付け位置の他の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施例４に係るロボットの模式斜視図である。
【図１３】図１３は、実施例５に係るロボットの一部を拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、本願の開示するロボットおよびロボットシステムのいくつかの実施例を詳細に説明する。ただし、これらの実施例における例示で本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１２】
まず、実施例１に係るロボットの構成について図１を用いて説明する。図１は、実施例１に係るロボットの模式斜視図である。なお、以下では、図１に示すＹ方向を上方向として説明する。
【００１３】
また、ここでは、ロボットが、２つのハンド部を備えた搬送ロボットである場合の例について説明するが、ハンド部の数はこれに限られない。たとえば、ハンド部が１つの搬送ロボットにも適用することができる。また、ここでは、ハンド部が搬送する被搬送物として、液晶用のガラス基板や太陽光発電用の基板等の薄板状のワークを例に挙げて説明するが、被搬送物はこれに限られない。
【００１４】
図１に示すように、実施例１に係るロボット１は、旋回機構１０と、昇降機構２０と、水平アームユニット３０とを備える。旋回機構１０は、鉛直な旋回軸Ｏを中心として昇降機構２０および水平アームユニット３０を旋回させる。
【００１５】
昇降機構２０は、基台２１と、基台２１に立設された支柱部２２と、基端部が支柱部２２によって支持され、先端部で水平アームユニット３０を支持する脚部ユニット２３とを備える。また、脚部ユニット２３は、基台２１の一端部に立設された支柱部２２に対して基端部が回転可能に支持された第１脚部２３ａと、第１脚部２３ａの先端部に回転可能に基端部が支持され、かつ水平アームユニット３０を回転可能に先端部で支持する第２脚部２３ｂとを備える。
【００１６】
かかる昇降機構２０では、脚部ユニット２３の姿勢を変化させることによって水平アームユニット３０を上下方向に移動させる。なお、基台２１には、昇降機構２０が最下位置まで下降した場合に水平アームユニット３０と当接するストッパ２１ａが設けられている。水平アームユニット３０と当接可能なストッパ２１ａが設けられている。
【００１７】
水平アームユニット３０は、被搬送物であるワークＷを載置するためのハンド部３３ａ，３３ｂと、ハンド部３３ａ，３３ｂをそれぞれ先端で支持するアーム部３２ａ，３２ｂとを備える。水平アームユニット３０は、アーム部３２ａ，３２ｂの伸縮によってハンド部３３ａ，３３ｂを所定方向へ移動させる。例えば、ロボット１が図１に示す旋回位置にある場合、アーム部３２ａ，３２ｂはＺ方向に沿ってハンド部３３ａ，３３ｂを直線的に移動させる。
【００１８】
実施例１に係るロボット１は、たとえば、図示しないストッカに保管されたワークＷをストッカから取り出し、図示しない作業エリアへ搬送する。なお、ここでは、ハンド部３３ａによる搬送について説明するが、ハンド部３３ｂによる搬送も同様である。
【００１９】
まず、ロボット１は、昇降機構２０を用いて水平アームユニット３０を上昇又は下降させることによって、ストッカ内に保管されて取り出し対象となるワークＷの高さよりも少し低い高さにハンド部３３ａを位置させる。
【００２０】
つづいて、ロボット１は、アーム部３２ａを駆動することによってハンド部３３ａを水平方向に直線的に移動させて、ワークＷを保管するストッカ内にハンド部３３ａを進入させ、その後、昇降機構２０によって水平アームユニット３０を上昇させる。これにより、ハンド部３３ａ上にワークＷが載置される。
【００２１】
つづいて、ロボット１は、アーム部３２ａを縮ませることによってワークＷを載置したハンド部３３ａをストッカ内から水平方向に直線的に退出させる。その後、ロボット１は、ハンド部３３ａの先端が作業エリアの方向へ向くように水平アームユニット３０および昇降機構２０を旋回機構１０によって旋回させる。
【００２２】
つづいて、ロボット１は、アーム部３２ａを再び伸ばすことによって、ハンド部３３ａを水平方向に直線的に移動させ、ハンド部３３ａを作業エリアに進入させる。そして、ロボット１は、昇降機構２０によって水平アームユニット３０を下降させる。これにより、ハンド部３３ａの位置が下降し、ワークＷが作業エリアに載置される。
【００２３】
このように、ロボット１は、アーム部３２ａ，３２ｂの伸縮によるハンド部３３ａ，３３ｂの移動、昇降機構２０による水平アームユニット３０の昇降および旋回機構１０による水平アームユニット３０の旋回によって、ワークＷの搬送を行うようにしている。
【００２４】
こうしたロボット１の動作は、通信ネットワークを介してロボット１と接続された制御装置５からの指示によって行われる。
【００２５】
制御装置５は、ロボット１の駆動制御を行う制御装置である。具体的には、ロボット１の各関節部には、サーボモータが設けられており、制御装置５は、これらサーボモータの駆動を制御する。ロボット１は、制御装置５からの指示に従って各サーボモータを個別に任意の角度だけ回転させることで、旋回機構１０、昇降機構２０および水平アームユニット３０を駆動させる。
【００２６】
なお、ロボット１と制御装置５とを接続する通信ネットワークとしては、たとえば有線ＬＡＮ（Local  Area  Network）や無線ＬＡＮといった一般的なネットワークを用いることができる。
【００２７】
ロボット１の各サーボモータには、駆動電源遮断時においてサーボモータの回転を規制するブレーキが内蔵されている。具体的には、かかるブレーキは、サーボモータのシャフトと一体的に回転するブレーキ板、ブレーキ板へ向けて移動可能な押圧部材、押圧部材をブレーキ板へ向けて付勢する付勢部材、通電時において押圧部材を付勢部材の付勢力に抗して電磁吸引する電磁コイル等を備える。
【００２８】
かかるブレーキは、通電が遮断されて無励磁状態となると、押圧部材が付勢部材からの付勢力によってブレーキ板を押圧し、ブレーキ板の回転を規制する。そして、ブレーキ板の回転が規制されることによって、ブレーキ板と一体的に回転するシャフトの回転が規制されることとなる。これにより、ロボット１の姿勢が保持され、昇降機構２０や水平アームユニット３０の位置ずれが防止される。
【００２９】
ここで、上記のようなブレーキは、たとえば押圧部材やブレーキシューの摩耗等による経年劣化あるいは油脂の混入等によって制動力が低下する場合がある。従来では、たとえばメンテナンスを定期的に行い、必要に応じて交換作業を行うことでブレーキの制動力低下による昇降機構２０等の位置ずれを未然に防ぐこととしている。しかし、昇降機構２０等の位置ずれは、より確実に防止することが望ましい。
【００３０】
特に、実施例１に係るロボット１は、図１に示すように、１つの脚部ユニット２３で水平アームユニット３０を支持するタイプのロボットである。このため、２以上の脚部ユニットで水平アームユニット３０を支持するタイプのロボットと比べて、構成を簡素化することができるものの、ブレーキの制動力が低下した場合に昇降機構２０等の位置ずれが発生し易い。また、実施例１に係るロボット１のように、液晶用ガラス基板や太陽光発電用基板を搬送するロボットは、基板が大型化していっていることに伴い、アームも大型化していっている。従って、重量化したアームは、より位置ずれが発生しやすくなってきている。
【００３１】
そこで、実施例１に係るロボット１は、ブレーキ板を押圧する押圧部材を複数設けることで、何れかの押圧部材が経年劣化や故障等によって機能しなくなった場合であっても、残りの押圧部材を作動させることによって昇降機構２０等の重力による位置ずれを防ぐこととした。
【００３２】
また、実施例１に係るロボット１は、サーボモータの回転を規制するためのブレーキを、サーボモータの内部だけでなく、サーボモータの外部にも設けることで、ブレーキの制動力を高めることとした。これによっても、昇降機構２０等の重力による位置ずれをより確実に防ぐことができる。
【００３３】
以下では、実施例１に係るロボット１が備えるブレーキの構成や動作等について具体的に説明する。以下では、サーボモータに内蔵されたブレーキ（第１のブレーキ）を「内部ブレーキ」と呼び、サーボモータの外部に設けられたブレーキ（第２のブレーキ）を「外部ブレーキ」と呼ぶこととする。
【００３４】
なお、以下では、内部ブレーキおよび外部ブレーキが、無励磁作動式電磁ブレーキである場合の例について説明するが、内部ブレーキおよび外部ブレーキは無励磁作動式電磁ブレーキ以外の電磁ブレーキであってもよい。
【００３５】
図２は、ロボット１の模式側面図である。図２に示すように、ロボット１は、第１関節部２５と、第２関節部２６と、第３関節部２７とを備える。
【００３６】
第１関節部２５は、第１脚部２３ａの基端部が支柱部２２の先端部においてＺ方向に平行な回転軸を中心として回転可能に連結された関節部である。また、第２関節部２６は、第２脚部２３ｂの基端部が第１脚部２３ａの先端部においてＺ方向に平行な回転軸を中心として回転可能に連結された関節部である。また、第３関節部２７は、水平アームユニット３０が第２脚部２３ｂの先端部にＺ方向に平行な回転軸を中心として回転可能に連結された関節部である。
【００３７】
これら第１関節部２５〜第３関節部２７には、図２に示すように、サーボモータ４１ａ〜４１ｃ、減速機４２ａ〜４２ｃおよび外部ブレーキ４４ａ〜４４ｃが設けられている。また、各サーボモータ４１ａ〜４１ｃは、内部ブレーキ４３ａ〜４３ｃをそれぞれ内蔵している。なお、サーボモータ４１ａ〜４１ｃは、「回転電機」の一例である。
【００３８】
第１関節部２５では、サーボモータ４１ａの回転が減速機４２ａによって減速されて出力されることによって第１脚部２３ａが回転し、支柱部２２に対する第１脚部２３ａの姿勢が変化する。また、第１関節部２５では、電源供給遮断時には、内部ブレーキ４３ａおよび外部ブレーキ４４ａが作動することによって、支柱部２２に対する第１脚部２３ａの姿勢が保持される。
【００３９】
第２関節部２６では、サーボモータ４１ｂの回転が減速機４２ｂによって減速されて出力されることによって第２脚部２３ｂが回転し、第１脚部２３ａに対する第２脚部２３ｂの姿勢が変化する。また、第２関節部２６では、電源供給遮断時には、内部ブレーキ４３ｂおよび外部ブレーキ４４ｂが作動することによって、第１脚部２３ａに対する第２脚部２３ｂの姿勢が保持される。
【００４０】
第３関節部２７では、サーボモータ４１ｃの回転が減速機４２ｃによって減速されて出力されることによって水平アームユニット３０が回転し、第２脚部２３ｂに対する水平アームユニット３０の姿勢が変化する。また、第３関節部２７では、電源供給遮断時には、内部ブレーキ４３ｃおよび外部ブレーキ４４ｃが作動することによって、第２脚部２３ｂに対する水平アームユニット３０の姿勢が保持される。
【００４１】
なお、図２に示すように、支柱部２２、脚部ユニット２３および水平アームユニット３０は、Ｘ方向から見て、水平アームユニット３０と支柱部２２との間に、脚部ユニット２３が位置するように連結される。すなわち、Ｚ方向に沿って、水平アームユニット３０、第２脚部２３ｂ、第１脚部２３ａ、支柱部２２が順に配置され、互いに隣接する部材が回転可能に連結される。
【００４２】
次に、サーボモータ４１ａ〜４１ｃの内部構成について説明する。ここでは、一例として第３関節部２７に設けられたサーボモータ４１ｃの内部構成について説明することとする。図３は、サーボモータ４１ｃの模式断面図である。また、図４は、内部ブレーキ４３ｃの拡大断面図である。なお、図４には、制動解除状態における内部ブレーキ４３ｃの拡大断面図を示している。
【００４３】
図３に示すように、サーボモータ４１ｃは、モータ本体部６０と内部ブレーキ４３ｃとを備える。モータ本体部６０は、Ｚ方向に延在するシャフト６１と、シャフト６１に固定され、シャフト６１の中心を回転軸として回転するロータ６２と、Ｚ方向に沿ってロータ６２を挟むように配置され、シャフト６１を回転自在に支持する２つの軸受６３を備える。また、モータ本体部６０は、ロータ６２および軸受６３を覆うように設けられたブラケット６４と、ブラケット６４内においてロータ６２と対向する位置に設けられたステータ６５とを備える。
【００４４】
かかるモータ本体部６０では、ステータ６５のコイルに所定の電圧が印加されることによってステータ６５に回転磁界が発生する。そして、この回転磁界とロータ６２の永久磁石が発生する磁界との相互作用によってロータ６２が回転し、このロータ６２の回転に伴ってシャフト６１が回転する。
【００４５】
また、シャフト６１のＺ方向負側（内部ブレーキ４３ｃ側）の先端部には、Ｚ方向に沿ってスプライン部６１ａが形成されている。すなわち、シャフト６１の先端部は、外周面が外歯車状に形成されている。なお、かかるスプライン部６１ａが、後述するブレーキ板７２の内周面に形成された内歯車と噛み合うことによって、ブレーキ板７２がシャフト６１と一体的に回転することとなる。
【００４６】
内部ブレーキ４３ｃは、ブレーキシュー７１と、ブレーキ板７２と、押圧部材７３と、ボルト７４と、ガイド７５と、フィールドコア７６とを備える。
【００４７】
ブレーキシュー７１は、たとえばゴム等の摩擦抵抗の高い材料で形成された部材であり、ブレーキ板７２の表面および裏面（Ｚ方向の正側および負側）にそれぞれ取り付けられる。これらのブレーキシュー７１は、制動時において、それぞれブラケット６４および押圧部材７３に当接することとなる。
【００４８】
ブレーキ板７２は、内周面が内歯車状に形成された環状の部材である。かかるブレーキ板７２は、内周面がシャフト６１のスプライン部６１ａと噛み合うことで、シャフト６１と一体的に回転する。なお、ブレーキ板７２は、ブラケット６４と押圧部材７３との間をＺ方向に沿って移動可能に設けられている。
【００４９】
押圧部材７３は、フィールドコア７６とブレーキ板７２との間に配設された部材であり、ガイド７５によってフィールドコア７６およびブレーキ板７２間を移動可能に支持されている。なお、押圧部材７３は、フィールドコア７６に設けられた圧縮コイルばね７８ａ，７８ｂによってブレーキ板７２へ向けて付勢された状態となっている。
【００５０】
フィールドコア７６は、軟磁性材料を含んで形成された環状の部材であり、ボルト７４によってブラケット６４に固定される。かかるフィールドコア７６には、電磁コイル７７と、圧縮コイルばね７８ａ，７８ｂとが設けられている。
【００５１】
電磁コイル７７は、通電時において圧縮コイルばね７８ａ，７８ｂの付勢力に抗して押圧部材７３を電磁吸引する部材である。また、圧縮コイルばね７８ａ，７８ｂは、押圧部材７３をブレーキ板７２へ向けて付勢する部材である。なお、圧縮コイルばね７８ａ，７８ｂは、「付勢部材」および「ばね部材」の一例である。
【００５２】
電磁コイル７７に通電すると、内部ブレーキ４３ｃは励磁状態となり、図４に示すように、押圧部材７３が圧縮コイルばね７８ａ，７８ｂの付勢力に抗してフィールドコア７６に磁気吸引される。これにより、ブレーキ板７２に対する押し付け力が開放され、シャフト６１が回転可能となる。
【００５３】
一方、駆動電源が遮断されて無励磁状態となると、内部ブレーキ４３ｃは、圧縮コイルばね７８ａ，７８ｂの付勢力によって押圧部材７３がブラケット６４側へ押し付けられる。これにより、ブレーキ板７２の回転が、押圧部材７３とブレーキシュー７１との間の摩擦力およびブラケット６４とブレーキシュー７１との間の摩擦力によって規制され、これに伴い、シャフト６１の回転が規制されることとなる。
【００５４】
本実施例１では、ブレーキ板７２を押圧する押圧部材７３が、２つの押圧部材７３ａ，７３ｂから構成されている。ここで、押圧部材７３の具体的な構成について図５を用いて説明する。図５は、実施例１に係る押圧部材７３の正面図である。
【００５５】
図５に示すように、２つの押圧部材７３ａ，７３ｂは、正面（Ｚ方向）から見て、１つの環状の押圧部材７３を径方向に沿って分割した形状を有するとともに、環状に配置されている。すなわち、これら２つの押圧部材７３ａ，７３ｂによって１つの環状の押圧部材７３が形成されている。
【００５６】
これら２つの押圧部材７３ａ，７３ｂは、それぞれ異なる中心角度を有している。すなわち、押圧部材７３ａ，７３ｂは、押圧部材７３の周方向に沿って異なる中心角度を有するように分割されている。具体的には、押圧部材７３ａの中心角度は、約１５０度であり、押圧部材７３ｂの中心角度は、約２１０度である。
【００５７】
このように分割することで、押圧部材７３ａの押圧面積（表面積）と押圧部材７３ｂの押圧面積（表面積）とを異ならせることができる。ここでは、押圧部材７３ｂの押圧面積（表面積）が押圧部材７３ａの押圧面積（表面積）よりも大きくなる。
【００５８】
なお、ここでは、押圧部材７３ａの中心角度を約１５０度とし、押圧部材７３ｂの中心角度を約２１０度としたが、これに限ったものではなく、２つの押圧部材７３ａ，７３ｂの中心角度が異なっていれば、上記以外の角度であってもよい。
【００５９】
また、ここでは、押圧部材７３ｂの押圧面積（表面積）が押圧部材７３ａの押圧面積（表面積）よりも大きくなるように分割することしたが、これとは逆に、押圧部材７３ａの押圧面積（表面積）が押圧部材７３ｂの押圧面積（表面積）よりも大きくなるように分割してもよい。かかる場合には、押圧部材７３ａの中心角度が押圧部材７３ｂの中心角度よりも大きくなるように押圧部材７３を分割すればよい。
【００６０】
押圧部材７３ａ，７３ｂは、同一のばね定数を有する圧縮コイルばね７８ａ，７８ｂからの付勢力をそれぞれ受けてブレーキ板７２を押圧する。
【００６１】
ここで、押圧部材７３ａ，７３ｂには、それぞれの押圧面積（表面積）の大きさに応じて、圧縮コイルばね７８ａ，７８ｂがそれぞれ異なる個数ずつ設けられている。具体的には、押圧部材７３ａを付勢する圧縮コイルばね７８ａは、押圧部材７３ａのブレーキ板７２と対向する面（押圧部材７３ａの中心側の部分）に４つ設けられている。また、押圧部材７３ｂを付勢する圧縮コイルばね７８ｂは、押圧部材７３ｂのブレーキ板７２と対向する面（押圧部材７３ｂの中心側の部分）に６つ設けられている。
【００６２】
このように、同一のばね定数を有する圧縮コイルばね７８ａ，７８ｂを、２つの押圧部材７３ａ，７３ｂの各々の面積の大きさに応じて異なる個数ずつ設けることで、各押圧部材７３ａ，７３ｂの押圧力を各々の面積の大きさに応じた押圧力とすることができる。
【００６３】
このように押圧力を異ならせることで、押圧部材７３ａ，７３ｂは、それぞれ異なる押圧力でブレーキ板７２を押圧することとなる。図５に示す場合には、押圧部材７３ｂの押圧力が、押圧部材７３ａの押圧力よりも大きくなる。
【００６４】
なお、ここでは、同一のばね定数を有する圧縮コイルばね７８ａ，７８ｂを用いて２つの押圧部材７３ａ，７３ｂの押圧力を異ならせることとしたため、異なるばね定数を有する圧縮コイルばねを用いる場合と異なり、内部ブレーキ４３ｃを構成する部品の種類を少なくすることができる。また、異なるばね定数を有する圧縮コイルばねを用いる場合と比較して、２つの押圧部材７３ａ，７３ｂの押圧力を容易に異ならせることができる。
【００６５】
なお、図５に示すように、押圧部材７３ａのブレーキ板７２と対向しない面（圧縮コイルばね７８ａが配置される円状領域よりも外側の円状領域）には、３つのガイド７５が設けられる。また、押圧部材７３ｂのブレーキ板７２と対向しない面（圧縮コイルばね７８ｂが配置される円状領域よりも外側の円状領域）には、４つのガイド７５が設けられる。
【００６６】
図５を用いて説明した押圧部材７３ａ，７３ｂの構成を踏まえたうえで、ブレーキ板７２の制動時および制動解除時の動作を具体的に説明する。
【００６７】
図３に示すように、内部ブレーキ４３ｃは、ブレーキ板７２の制動を行う場合、すなわち、電磁コイル７７に所定の電圧が印加されていない状態では、圧縮コイルばね７８ａ，７８ｂの付勢力によって２つの押圧部材７３ａ，７３ｂが略同時にブレーキ板７２を押圧する。なお、上述したように、押圧部材７３ｂの押圧力は、押圧部材７３ａによる押圧力よりも大きい。
【００６８】
押圧部材７３ａ，７３ｂから押圧力を受けることで、ブレーキ板７２は、ブラケット６４に押し付けられる。これにより、押圧部材７３ａ，７３ｂ側に設けられたブレーキシュー７１が押圧部材７３ａ，７３ｂに当接するとともに、ブラケット６４側に設けられたブレーキシュー７１がブラケット６４に当接する。
【００６９】
この結果、ブレーキシュー７１と押圧部材７３ａ，７３ｂとの間の摩擦およびブレーキシュー７１とブラケット６４との間の摩擦によってブレーキ板７２の回転が規制され、これに伴ってシャフト６１の回転が規制される。
【００７０】
一方、ブレーキ板７２の制動を解除する際には、電磁コイル７７に所定の電圧を印加することにより、電磁コイル７７から電磁力を発生させる。これにより、押圧部材７３ａ，７３ｂは、図４に示すように、圧縮コイルばね７８ａ，７８ｂの付勢力に抗して電磁コイル７７に電磁吸引される。
【００７１】
このとき、押圧部材７３ａ，７３ｂのうち押圧力の小さい方（ここでは、押圧部材７３ａ）が、他方（ここでは、押圧部材７３ｂ）よりも先に電磁コイル７７に電磁吸引されることとなる。すなわち、押圧部材７３ａによるブレーキ板７２の制動が解除されるタイミングと、押圧部材７３ｂによるブレーキ板７２の制動が解除されるタイミングとの間に、タイムラグが生じることとなる。
【００７２】
そして、押圧部材７３ａ，７３ｂが共にブレーキ板７２から離れることで、押圧部材７３とブレーキシュー７１との間の摩擦力が解除され、さらに、ブラケット６４とブレーキシュー７１との間の摩擦力も解除される。この結果、ブレーキ板７２がシャフト６１の回転に従って回転可能となる、すなわち、内部ブレーキ４３ｃによるシャフト６１の回転の規制が解除されることとなる。
【００７３】
このように、実施例１では、ブレーキ板７２を押圧する押圧部材として、２つの押圧部材７３ａ，７３ｂを備えることとした。
【００７４】
これにより、押圧部材が１つだけ設けられる場合と異なり、たとえば押圧部材７３ａまたは押圧部材７３ｂのうちの一方が故障した場合でも、故障していない押圧部材を作動させることができるため、昇降機構２０等の部位の位置ずれをより確実に防ぐことができる。
【００７５】
また、押圧部材７３ａおよび押圧部材７３ｂの押圧力の大きさを異ならせることとしたため、各押圧部材７３ａ，７３ｂの磨耗などに起因する故障の発生タイミングをずらすことができる。したがって、２つの押圧部材７３ａ，７３ｂが同時に故障する事態を抑制することができる。
【００７６】
また、同一のばね定数を有する圧縮コイルばね７８ａ，７８ｂを、環状に配置された２つの押圧部材７３ａ，７３ｂの異なる押圧面積に応じて異なる個数ずつ設けることとしたため、各押圧部材７３ａ，７３ｂの押圧力を、各押圧部材７３ａ，７３ｂの押圧面積に応じて異ならせることができる。
【００７７】
なお、２つの押圧部材７３ａ，７３ｂの押圧力が異なるという条件を維持しつつ、圧縮コイルばね７８ａ，７８ｂのばね定数や個数、または押圧部材７３ａ，７３ｂの質量などを適宜調整することにより、押圧部材７３ａ，７３ｂがブレーキ板７２（ブレーキシュー７１）に当接するタイミングを調整することができる。
【００７８】
このような調整の結果、押圧部材７３ａと押圧部材７３ｂが略同時にブレーキ板７２（ブレーキシュー７１）に当接するようにした場合には、ブレーキ板７２の回転の制動時間をより短縮できる。
【００７９】
また、押圧部材７３ａと押圧部材７３ｂが異なるタイミングでブレーキ板７２（ブレーキシュー７１）に当接するようにした場合には、ブレーキの制動力を段階的に（ここでは２段階）発生させることができる。このため、ブレーキ板７２の回転の制動がより円滑になり、制動時の衝撃やブレーキ音をより緩和することができる。
【００８０】
なお、このような調整の際には、圧縮コイルばね７８ａおよび圧縮コイルばね７８ｂのばね定数を互いに異ならせることもある。このように、圧縮コイルばね７８ａ，７８ｂは、必ずしも同一のばね定数を有するものである必要はない。
【００８１】
ここでは、１つの押圧部材７３を２分割する場合の例について説明したが、押圧部材の分割数は、これに限ったものではない。押圧部材を３つ以上の押圧部材に分割する場合、少なくとも２つの押圧部材の押圧力が異なるように圧縮コイルばねを設ければよい。また、ここでは、サーボモータ４１ｃを例に挙げて説明したが、他のサーボモータ４１ａ，４１ｂもサーボモータ４１ｃと同様の構成を備える。
【００８２】
また、ここでは、１つの押圧部材７３を異なる中心角度で分割することで、分割後の押圧部材７３ａ，７３ｂの押圧面積を異ならせることとしたが、これに限ったものではない。たとえば、中心角度が共に１８０度であり、かつ、半径の異なる２つの押圧部材を組み合わせて１つの押圧部材７３を形成するようにしてもよい。かかる場合であっても、２つの押圧部材の押圧面積を異ならせることができる。
【００８３】
また、ここでは、２つの押圧部材７３ａ，７３ｂに対して、同一のばね定数を有する圧縮コイルばねをそれぞれ異なる本数ずつ設けることで、２つの押圧部材７３ａ，７３ｂの押圧力を異ならせることとしたが、これに限ったものではない。たとえば、２つの押圧部材７３ａ，７３ｂに対して、異なるばね定数を有する圧縮コイルばねをそれぞれ同じ本数ずつ設けることで、２つの押圧部材７３ａ，７３ｂの押圧力を異ならせることとしてもよい。
【００８４】
次に、減速機４２ａ〜４２ｃおよび外部ブレーキ４４ａ〜４４ｃの具体的な構成について説明する。ここでは、一例として第３関節部２７に設けられた減速機４２ｃおよび外部ブレーキ４４ｃの具体的な構成について図６を用いて説明する。図６は、第３関節部２７周辺の拡大断面図である。
【００８５】
図６に示すように、第３関節部２７では、水平アームユニット３０側のケーシング１００内にサーボモータ４１ｃが固定され、第２脚部２３ｂ側のケーシング２００内に減速機４２ｃおよび外部ブレーキ４４ｃが固定される。
【００８６】
減速機４２ｃは、筒状に形成された減速機本体部４２１と、かかる減速機本体部４２１を貫通するように設けられた入力軸４２２と、出力軸４２３とを備える。かかる減速機４２ｃは、たとえば遊星ローラ型の減速機であり、減速機本体部４２１には、太陽ローラや遊星ローラ等が配設されている。
【００８７】
入力軸４２２は、基端部がサーボモータ４１ｃのシャフト６１と連結されており、シャフト６１の回転を減速機本体部４２１の太陽ローラへ伝達する。また、出力軸４２３は、基端部が減速機本体部４２１の遊星ローラに固定され、先端部がケーシング１００に固定されている。
【００８８】
かかる減速機４２ｃでは、入力軸４２２の回転に伴って太陽ローラが回転するとともに、太陽ローラの回転に伴って遊星ローラが自転しつつ太陽ローラを中心として公転する。そして、かかる遊星ローラの公転に伴って出力軸４２３が回転することによって、出力軸４２３の先端部に固定された水平アームユニット３０が回転し、第２脚部２３ｂに対する水平アームユニット３０の姿勢が変化することとなる。
【００８９】
なお、減速機４２ｃは、遊星ローラ型に限ったものではなく、たとえば遊星歯車型の減速機等であってもよい。また、実施例１では、ロボット１が減速機４２ｃを備える場合の例について示すが、ロボット１は、必ずしも減速機４２ｃを備えていなくてもよい。
【００９０】
外部ブレーキ４４ｃは、ブレーキシャフト４４１と、ブレーキ本体部４４２とを備える。ブレーキシャフト４４１は、基端部において入力軸４２２の先端部と連結され、かつ、その中心軸を入力軸４２２の中心軸と同一としている。
【００９１】
具体的には、ブレーキシャフト４４１の基端部は、内周面が内歯車状に形成され、入力軸４２２の先端部は、外周面が外歯車状に形成されている。そして、入力軸４２２の先端部とブレーキシャフト４４１の基端部とが噛み合うことによって、入力軸４２２とブレーキシャフト４４１とが一体化し、ブレーキシャフト４４１が、入力軸４２２の回転に伴って回転することとなる。
【００９２】
なお、ケーシング２００には、軸受け２０１が固定されており、かかる軸受け２０１によってブレーキシャフト４４１が回転可能に支持される。
【００９３】
ブレーキ本体部４４２は、図３等を用いて説明した内部ブレーキ４３ｃと同様の構成を有する無励磁作動式電磁ブレーキである。すなわち、ブレーキ本体部４４２は、ブレーキシャフト４４１と一体的に回転するブレーキ板、ボルト等を介してケーシング２００に固定されたフィールドコア、フィールドコアとブレーキ板との間に配設された押圧部材、押圧部材をブレーキ板へ向けて付勢する圧縮コイルばね等を備える。
【００９４】
そして、外部ブレーキ４４ｃの押圧部材は、内部ブレーキ４３ｃの押圧部材７３と同様に２分割されている。これにより、たとえば一方の押圧部材が故障した場合でも、故障していない押圧部材を作動させることができるため、昇降機構２０等の部位の位置ずれをより確実に防ぐことができる。
【００９５】
なお、ここでは、ブレーキ本体部４４２の押圧部材の構成と内部ブレーキ４３ｃの押圧部材の構成とが同一であるものとするが、これに限ったものではない。たとえば、ブレーキ本体部４４２の押圧部材の分割数や分割角度は、内部ブレーキ４３ｃの押圧部材７３の分割数や分割角度と異なっていてもよい。また、ブレーキ本体部４４２の押圧部材に設けられる圧縮コイルばねの本数等も、内部ブレーキ４３ｃの押圧部材７３と同一である必要はない。また、ブレーキ本体部４４２の押圧部材は、分割されていなくてもよい。
【００９６】
このように、本実施例１に係るロボット１は、１つのサーボモータ４１ｃに対して内部ブレーキ４３ｃおよび外部ブレーキ４４ｃの２つのブレーキを備える。このため、サーボモータ４１ｃの回転を内部ブレーキ４３ｃのみで規制する場合と比較して制動力を高めることができる。
【００９７】
また、内部ブレーキ４３ｃまたは外部ブレーキ４４ｃのうちの一方の制動力が経年劣化等によって不十分となった場合であっても、他方のブレーキによってサーボモータ４１ｃの回転を規制することができるため、水平アームユニット３０の重力による位置ずれをより確実に防ぐことができる。
【００９８】
なお、図６に示すように、外部ブレーキ４４ｃは、出力軸４２３ではなく入力軸４２２の回転を規制することとしている。これは、出力軸４２３と比較して入力軸４２２のトルクが小さいためであり、かかる入力軸４２２の回転を規制することで、出力軸４２３の回転を規制する場合と比較して外部ブレーキを小型化することができる。
【００９９】
第１関節部２５および第２関節部２６にそれぞれ設けられたサーボモータ４１ａ，４１ｂ、減速機４２ａ，４２ｂおよび外部ブレーキ４４ａ，４４ｂの構成も、第３関節部２７に設けられたサーボモータ４１ｃ、減速機４２ｃおよび外部ブレーキ４４ｃと同様である。
【０１００】
次に、制御装置５によるロボット１の動作制御について図７〜９を用いて説明する。本実施例１に係る制御装置５は、サーボモータ４１の駆動制御の他、内部ブレーキ４３や外部ブレーキ４４が正常に機能しているか否かを診断する診断処理や、内部ブレーキ４３または外部ブレーキ４４が正常に機能していないと診断した場合にロボット１に対して退避姿勢を取らせる異常対応処理といった処理を実行する。
【０１０１】
まず、制御装置５の構成について図７を用いて説明する。図７は、制御装置５の構成の一例を示すブロック図である。なお、図７では、制御装置５の特徴を説明するために必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。
【０１０２】
図７に示すように、制御装置５は、コンバータ部５１と、サーボアンプ５２と、ＤＣ電源５３と、スイッチ５４ａ，５４ｂと、制御部５５とを備える。
【０１０３】
また、図７に示すように、ロボット１は、エンコーダ４６をさらに備える。エンコーダ４６は、サーボモータ４１の回転位置を検出する位置検出部であり、各サーボモータ４１に対応して設けられる。かかるエンコーダ４６によって検出されたサーボモータ４１の回転位置（エンコーダ値）は、制御部５５へ出力される。
【０１０４】
なお、ここでは、エンコーダ４６が絶対値エンコーダであるものとするが、これに限ったものではなく、エンコーダ４６は、インクリメンタルエンコーダであってもよい。また、エンコーダ４６に代えて、レゾルバ等を位置検出部として用いてもよい。
【０１０５】
コンバータ部５１は、ＡＣ（Alternating  Current）主電源２から供給される交流電力を用いてサーボモータ４１の駆動電力を生成する装置である。コンバータ部５１によって生成された駆動電力は、サーボアンプ５２へ入力される。サーボアンプ５２は、制御部５５からの指令に従ってＰＷＭ制御を行い、サーボモータ４１に対して駆動電力を供給する処理部である。
【０１０６】
ＤＣ電源５３は、ＡＣ主電源２から供給される交流電力から直流電力を生成する。ＤＣ電源５３によって生成された直流電力は、内部ブレーキ４３および外部ブレーキ４４へ供給される。なお、図示していないが、ＤＣ電源５３によって生成された直流電力は、制御部５５等にも供給される。
【０１０７】
スイッチ５４ａは、内部ブレーキ４３の電源スイッチであり、内部ブレーキ４３に対するＤＣ電源５３からの直流電力の供給および遮断を切り替える。また、スイッチ５４ｂは、外部ブレーキ４４の電源スイッチであり、外部ブレーキ４４に対するＤＣ電源５３からの直流電力の供給および遮断を切り替える。
【０１０８】
これらスイッチ５４ａ，５４ｂの切り替えは、制御部５５によって行われる。なお、内部ブレーキ４３および外部ブレーキ４４は、スイッチ５４ａ，５４ｂがオフされることによって、すなわち、電源供給が遮断されることによって作動してサーボモータ４１の回転を規制することとなる。
【０１０９】
制御部５５は、ペンダント等の操作部あるいはＰＣ（Personal  Computer）等の上位コントローラからの指令データと、エンコーダ４６から取得したエンコーダ値とに基づいてサーボモータ４１の制御に必要な演算処理を行い、ＰＷＭ波形を生成してサーボアンプ５２へ出力する。なお、サーボアンプ５２では、かかるＰＷＭ波形に従ってＰＷＭ制御が行われることとなる。
【０１１０】
また、制御部５５は、操作部あるいは上位コントローラからの指令に基づき、内部ブレーキ４３および外部ブレーキ４４の診断処理を実行する。ここで、診断処理とは、内部ブレーキ４３または外部ブレーキ４４を作動させた状態でサーボモータ４１を駆動させた場合にエンコーダ４６から取得されるエンコーダ値に基づいて、内部ブレーキ４３または外部ブレーキ４４が正常か否かを判定する処理である。かかる診断処理の具体的な処理手順については、図８を用いて後述することとする。
【０１１１】
また、制御部５５は、上記の診断処理において内部ブレーキ４３または外部ブレーキ４４が異常であると判定した場合には、異常対応処理を実行する。ここで、異常対応処理とは、万一、昇降機構２０または水平アームユニット３０が重力によって位置ずれした場合であっても、かかる位置ずれに対する安全性を確保するために、昇降機構２０を最下位置まで下降させたうえで、サーボモータ４１への電源供給を遮断する処理である。かかる異常対応処理の具体的な処理手順については、図９を用いて後述することとする。
【０１１２】
なお、制御部５５は、スイッチ５４ａ，５４ｂのオンオフを制御することで、内部ブレーキ４３および外部ブレーキ４４を異なるタイミングで作動させることができる。また、ここでは図示を省略しているが、制御部５５は、サーボモータ４１からサーボモータ４１のトルク値を取得する機能も備えている。すなわち、制御部５５は、サーボモータ４１のトルク値を取得するトルク値取得部としても機能する。
【０１１３】
次に、制御装置５が実行する内部ブレーキ４３および外部ブレーキ４４の診断処理の処理手順について図８を用いて説明する。図８は、診断処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【０１１４】
なお、図８では、内部ブレーキ４３についての診断処理の処理手順のみを示しているが、制御装置５は、図８に示した処理手順と同様の処理手順を外部ブレーキ４４についても行う。また、診断処理の開始前においては、スイッチ５４ａ，５４ｂが共にオンされた状態、すなわち、内部ブレーキ４３および外部ブレーキ４４が共に解除された状態であるものとする。
【０１１５】
図８に示すように、制御装置５の制御部５５は、診断処理を開始すると、エンコーダ４６から現在のエンコーダ値を基準値として取得する（ステップＳ１０１）。ここで取得されるエンコーダ値をエンコーダ値Ａとする。なお、制御部５５は、取得したエンコーダ値ＡをＲＡＭ（Random  Access  Memory）等の図示しない記憶部に記憶する。
【０１１６】
つづいて、制御部５５は、スイッチ５４ａをオフすることによって内部ブレーキ４３を作動させたうえで（ステップＳ１０２）、サーボモータ４１を駆動させる（ステップＳ１０３）。そして、制御部５５は、エンコーダ値（エンコーダ値Ｂとする）を再度取得し（ステップＳ１０４）、取得したエンコーダ値Ｂと基準値であるエンコーダ値Ａとの差の絶対値が所定の閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１０５）。
【０１１７】
かかる処理において、エンコーダ値Ａとエンコーダ値Ｂとの差の絶対値が所定の閾値を超えていない場合（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、制御部５５は、内部ブレーキ４３が正常であると判定する（ステップＳ１０６）。
【０１１８】
すなわち、サーボモータ４１を駆動させたにもかかわらずエンコーダ値に変化が見られない場合には、サーボモータ４１の回転が内部ブレーキ４３によって適切に規制された（すなわち、内部ブレーキ４３が正常に作動した）と判定することができる。なお、制御部５５は、ステップＳ１０６における判定結果を上位コントローラ等へ通知することとしてもよい。
【０１１９】
一方、エンコーダ値Ａとエンコーダ値Ｂとの差の絶対値が所定の閾値を超えた場合（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、制御部５５は、内部ブレーキ４３が異常であると判定し（ステップＳ１０７）、異常対応処理を実行する（ステップＳ１０８）。制御部５５は、ステップＳ１０６またはステップＳ１０８の処理を終えると、内部ブレーキ４３についての診断処理を終了する。
【０１２０】
このように、制御装置５は、内部ブレーキ４３または外部ブレーキ４４を作動させた状態でサーボモータ４１を駆動させた場合のエンコーダ値に基づき、内部ブレーキ４３または外部ブレーキ４４が正常か否かを判定することとした。このため、内部ブレーキ４３や外部ブレーキ４４が正常に機能しているか否かを容易に診断することができる。
【０１２１】
なお、ここでは、制御装置５が操作部または上位コントローラからの指令を受けた場合に診断処理を開始するものとするが、制御装置５は、診断処理を定期的に実行してもよい。
【０１２２】
つづいて、ステップＳ１０８における異常対応処理の処理手順について図９を用いて説明する。図９は、異常対応処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【０１２３】
図９に示すように、制御部５５は、異常対応処理を開始すると、サーボモータ４１を駆動させてロボット１の昇降機構２０を所定位置まで下降させる（ステップＳ２０１）。かかる所定位置とは、たとえば制御装置５が昇降機構２０を昇降させる範囲としてソフトウェア的に設定された範囲の下限位置である。かかる所定位置まで昇降機構２０を下降させても、水平アームユニット３０は、基台２１に設けられたストッパ２１ａには当接しない。
【０１２４】
つづいて、制御部５５は、昇降機構２０をさらに下降させるようにサーボモータ４１を駆動させる（ステップＳ２０２）。これにより、水平アームユニット３０は、ストッパ２１ａへ向けてさらに下降することとなる。
【０１２５】
つづいて、制御部５５は、サーボモータ４１からトルク値を取得し（ステップＳ２０３）、取得したトルク値が所定の閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ２０４）。かかる処理において、取得したトルク値が所定の閾値を超えていない場合には（ステップＳ２０４，Ｎｏ）、取得したトルク値が所定の閾値を超えるまでステップＳ２０２〜Ｓ２０４の処理を繰り返す。
【０１２６】
ここで、水平アームユニット３０がストッパ２１ａに当接してそれ以上下降することができない状態となると、サーボモータ４１のトルク値が上昇することとなる。そこで、制御部５５は、取得したトルク値が所定の閾値を超えた場合には（ステップＳ２０４，Ｙｅｓ）、水平アームユニット３０が最下位置まで下降したと判定し、サーボモータ４１への電源供給を遮断して（ステップＳ２０５）、処理を終える。
【０１２７】
なお、ブレーキ異常に関する情報を上位コントローラ等へ通知する処理を行ってもよい。たとえば、内部ブレーキ４３または外部ブレーキ４４のどちらに異常が発生したかを通知することで、作業者等は、交換作業等を効率的に行うことができる。
【０１２８】
また、ここでは、内部ブレーキ４３または外部ブレーキ４４の何れか一方において異常が検出された場合に異常対応処理を行うこととしたが、これに限ったものではなく、内部ブレーキ４３または外部ブレーキ４４の双方において異常が検出された場合に異常対応処理を行うこととしてもよい。
【０１２９】
かかる場合において、内部ブレーキ４３または外部ブレーキ４４の何れか一方にのみ異常が検出された場合には、たとえば、異常が検出されたことを上位コントローラ等へ通知する処理のみを行うこととしてもよい。
【０１３０】
このように、制御装置５が、内部ブレーキ４３または外部ブレーキ４４が正常ではないと判定した場合に、サーボモータ４１を駆動させることによって昇降機構２０を最下位置まで移動させることとした。このため、万一、昇降機構２０または水平アームユニット３０が重力によって位置ずれした場合であっても、これら昇降機構２０や水平アームユニット３０の位置ずれに対する安全性を確保することができる。
【０１３１】
しかも、制御装置５は、昇降機構２０を所定位置まで移動させた後にサーボモータ４１をさらに駆動させ、サーボモータ４１から取得したトルク値が所定値を超えた場合に、昇降機構２０が最下位置まで移動したと判定することとした。したがって、昇降機構２０をより確実に最下位置まで移動させることができる。
【０１３２】
また、制御装置５は、昇降機構２０を最下位置まで移動させた後に、サーボモータ４１への電源供給を遮断することとしたため、たとえばブレーキの交換作業等を行う作業者の安全性を高めることができる。
【０１３３】
上述してきたように、実施例１では、ロボットが、サーボモータの回転を規制する内部ブレーキ（または外部ブレーキ）を備え、内部ブレーキ（または外部ブレーキ）が、サーボモータのシャフトと一体的に回転するブレーキ板と、ブレーキ板へ向けて移動可能な複数の押圧部材と、押圧部材をブレーキ板へ向けて付勢する圧縮コイルばねと、通電時において押圧部材を圧縮コイルばねの付勢力に抗して電磁吸引する電磁コイルとを備え、圧縮コイルばねが、２つの押圧部材を異なる付勢力で付勢することとした。したがって、昇降機構等の部位の位置ずれをより確実に防ぐことができる。
【０１３４】
また、実施例１では、ロボットが、内部ブレーキと外部ブレーキとを備えることとした。したがって、サーボモータの回転を規制するブレーキの制動力を高めることができ、昇降機構等の部位の位置ずれをより確実に防ぐことができる。
【０１３５】
なお、上述した実施例１では、１つのサーボモータ４１に対して内部ブレーキ４３および外部ブレーキ４４をそれぞれ１つずつ設ける場合の例について説明したが、これに限ったものではなく、１つのサーボモータ４１に対して複数の内部ブレーキ４３あるいは複数の外部ブレーキ４４を設けることとしてもよい。
【実施例２】
【０１３６】
ところで、上述した実施例１では、図５に示すように、２つの押圧部材７３ａ，７３ｂが環状に配置される場合の例について説明したが、押圧部材の配置は、これに限ったものではない。以下では、押圧部材の他の構成に関する実施例２について図１０を用いて説明する。図１０は、実施例２に係る押圧部材の正面図である。
【０１３７】
なお、以下の説明では、すでに説明した部分と同様の部分については、既に説明した部分と同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【０１３８】
図１０に示すように、押圧部材７３’は、半径の大きさがそれぞれ異なる２つの押圧部材７３ａ’および押圧部材７３ｂ’から構成されている。これら２つの押圧部材７３ａ’，７３ｂ’は、正面（Ｚ方向）から見て、環状に形成されており、かつ、中心が略一致するように同心円状に配置されている。なお、押圧部材７３ａ’の半径は押圧部材７３ｂ’の半径よりも小さく、押圧部材７３ａ’の押圧面積は押圧部材７３ｂ’の押圧面積よりも小さいものとする。
【０１３９】
押圧部材７３ａ’，７３ｂ’のうち、同心円の中心側に位置する押圧部材７３ａ’には、押圧部材７３ａ’を付勢する８個の圧縮コイルばね７８ａ’が、押圧部材７３ａ’の略全周にわたって設けられている。また、押圧部材７３ａ’よりも同心円の外側に位置する押圧部材７３ｂ’には、押圧部材７３ｂ’を付勢する１２個の圧縮コイルばね７８ｂ’が、押圧部材７３ｂ’の略全周にわたって設けられている。圧縮コイルばね７８ａ’，７８ｂ’は、「付勢部材」および「ばね部材」の一例である。
【０１４０】
このように、圧縮コイルばね７８ａ’および圧縮コイルばね７８ｂ’は、それぞれ、押圧部材７３ａ’の押圧面積の大きさおよび押圧部材７３ｂ’の押圧面積の大きさに応じて、異なる個数ずつ設けられている。なお、圧縮コイルばね７８ａ’と圧縮コイルばね７８ｂ’とは、同一のばね定数を有するものとする。
【０１４１】
なお、押圧部材７３ａ’には、９０度間隔で４つのガイド７５が設けられている。また、押圧部材７３ｂ’には、９０度間隔で４つのガイド７５が設けられている。
【０１４２】
上述したように、実施例２では、実施例１とは異なり、異なる大きさの半径を有する複数の押圧部材が同心円状に配置され、同心円状に配置された複数の環状の押圧部材のうち外側に配置された押圧部材と内側に配置された押圧部材とが、圧縮コイルばねによってそれぞれ異なる押圧力で付勢されることとした。
【０１４３】
押圧部材をこのように構成した場合も、実施例１と同様の効果を得ることができる。すなわち、押圧部材が１つだけ設けられる場合と異なり、たとえば押圧部材７３ａ’または押圧部材７３ｂ’のうちの一方が故障した場合でも、故障していない押圧部材を作動させることができるため、昇降機構２０等の部位の位置ずれをより確実に防ぐことができる。なお、実施例２のその他の効果は、上述した実施例１と同様である。
【実施例３】
【０１４４】
ところで、上述してきた各実施例では、図６に示すように、減速機本体部４２１を介してサーボモータ４１ｃと対向する位置に外部ブレーキ４４ｃを配置することとした。しかし、外部ブレーキの取り付け位置は、これに限ったものではない。
【０１４５】
以下では、外部ブレーキの他の取り付け位置に関する実施例３について図１１を用いて説明する。図１１は、外部ブレーキの取り付け位置の他の一例を示す図である。
【０１４６】
図１１に示すように、外部ブレーキ４４’は、たとえばサーボモータ４１’と減速機４２’との間に設けることとしてもよい。図１１では、外部ブレーキ４４’が、サーボモータ４１’に対して固定される場合の例を示しているが、外部ブレーキ４４’は、減速機４２’に対して固定されてもよい。
【０１４７】
このように、外部ブレーキは、実施例１に係る外部ブレーキ４４のように、減速機本体部４２１を介してサーボモータ４１と対向する位置に設けてもよいし、実施例３に係る外部ブレーキ４４’のように、サーボモータ４１’と減速機４２’との間に設けてもよい。
【０１４８】
なお、サーボモータ４１’は、実施例１および実施例２と同様に、内部ブレーキ４３’を備えるものとする。かかる内部ブレーキ４３’の押圧部材の構成は、実施例１に係る押圧部材７３と同一であってもよいし、実施例２に係る押圧部材７３’と同一であってもよい。
【実施例４】
【０１４９】
上述してきた各実施例では、ロボットが、１つの脚部ユニットで水平アームユニットを支持するタイプのロボットである場合の例について説明したが、ロボットのタイプは、これに限ったものではない。
【０１５０】
たとえば、ロボットは、２以上の脚部ユニットで水平アームユニットを支持するタイプのロボットであってもよい。以下では、かかる場合の実施例４について図１２を用いて説明する。図１２は、実施例４に係るロボットの模式斜視図である。
【０１５１】
図１２に示すように、実施例４に係るロボット１ａは、基台３１０と、昇降機構３２０と、水平アームユニット３３０とを備える。また、昇降機構３２０は、基台３１０に対して回転可能に取り付けられた旋回部３２１と、旋回部３２１の両端にそれぞれ立設された支柱部３２２，３２３と、水平アームユニット３３０を回転可能に支持する支持ベース部３２４と、基端部が支柱部３２２，３２３にそれぞれ支持され、先端部で支持ベース部３２４を支持する２つの脚部ユニット３２５，３２６とを備える。
【０１５２】
また、脚部ユニット３２５は、支柱部３２２に対して基端部が回転可能に支持された第１脚部３２５ａと、第１脚部３２５ａの先端部に回転可能に基端部が支持され、かつ支持ベース部３２４を先端部で支持する第２脚部３２５ｂとを備える。同様に、脚部ユニット３２６は、支柱部３２３に対して基端部が回転可能に支持された第１脚部３２６ａと、第１脚部３２６ａの先端部に回転可能に基端部が支持され、かつ支持ベース部３２４を先端部で支持する第２脚部３２６ｂとを備える。
【０１５３】
水平アームユニット３３０は、ワークを載置するためのハンド部３３１ａ，３３１ｂと、ハンド部３３１ａ，３３１ｂをそれぞれ先端で支持するアーム部３３２ａ，３３２ｂとを備える。水平アームユニット３３０は、実施例１に係る水平アームユニット３０と同様、アーム部３３２ａ，３３２ｂの伸縮によってハンド部３３１ａ，３３１ｂを所定方向へ移動させる。
【０１５４】
かかる昇降機構３２０では、２つの脚部ユニット３２５，３２６の姿勢を変化させることによって水平アームユニット３３０を上下方向に移動させる。なお、昇降機構３２０は、２つの脚部ユニット３２５，３２６を用いて水平アームユニット３３０を支持するため、実施例１に係る昇降機構２０と比較して水平アームユニット３３０をより確実に保持することができる。
【０１５５】
そして、昇降機構３２０の各関節部、すなわち、第１脚部３２５ａ，３２６ａの基端部が支柱部３２２，３２３の先端部において回転可能に連結される第１関節部および第２脚部３２５ｂ，３２６ｂの基端部が第１脚部３２５ａ，３２６ａの先端部において回転可能に連結される第２関節部には、内部ブレーキを内蔵したサーボモータ、減速機および外部ブレーキがそれぞれ設けられる。これらサーボモータ、減速機、内部ブレーキおよび外部ブレーキの構成は、実施例１に係るサーボモータ４１、減速機４２、内部ブレーキ４３および外部ブレーキ４４または実施例３に係るサーボモータ４１’、減速機４２’、内部ブレーキ４３’および外部ブレーキ４４’と同様である。
【０１５６】
このように、ロボットは、２つの脚部ユニットによって水平アームユニットを支持するタイプのロボットであってもよい。なお、図１２では、２つの脚部ユニットを備えるロボットを示したが、脚部ユニットの数は２以上であってもよい。
【実施例５】
【０１５７】
また、ロボットは、たとえば直動型の搬送ロボットであってもよい。以下では、かかる場合の実施例５について図１３を用いて説明する。図１３は、実施例５に係るロボットの一部を拡大した図である。なお、以下では、図１３に示すＹ方向を上下方向として説明する。
【０１５８】
図１３に示すように、実施例５に係るロボット１ｂは、回転力を直線の動きに変換することによって上下方向への移動を行うラックアンドピニオン型のロボットである。具体的には、ロボット１ｂは、上下方向に延在するラック部５１０と、ラック部５１０に対して上下方向に移動可能に保持された直動体５２０と、直動体５２０上に搭載されたモータユニット部５３０とを備える。
【０１５９】
また、モータユニット部５３０は、直動体５２０に立設された支持部５３１と、支持部５３１に固定されたサーボモータ５３２と、サーボモータ５３２の回転を減速して出力する減速機５３３と、サーボモータ５３２の回転を規制する外部ブレーキ５３４と、減速機５３３の出力軸５３３ａの先端に取り付けられたピニオンギア５３５とを備える。
【０１６０】
また、サーボモータ５３２は、上述してきた各実施例に係るサーボモータと同様に内部ブレーキ５３６を内蔵する。かかる内部ブレーキ５３６の押圧部材の構成は、実施例１に係る押圧部材７３と同一であってもよいし、実施例２に係る押圧部材７３’と同一であってもよい。
【０１６１】
かかるロボット１ｂでは、サーボモータ５３２の駆動によってピニオンギア５３５がラック部５１０と噛み合いながら回転することで、直動体５２０が上下方向に移動することとなる。
【０１６２】
そして、実施例５に係るロボット１ｂでは、上述してきた各実施例と同様に、１つのサーボモータ５３２に対して内部ブレーキ５３６および外部ブレーキ５３４を設けることとしたため、サーボモータ５３２の回転を内部ブレーキ５３６のみで規制する場合と比較して制動力を高めることができ、直動体５２０の重力による位置ずれをより確実に防ぐことができる。このように、ロボットは、図１３に示すような直動型のロボットであってもよい。
【０１６３】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施の形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【０１６４】
たとえば、上述してきた各実施例では、１つのサーボモータに対して内部ブレーキおよび外部ブレーキの２つのブレーキを設けることとしたが、これに限ったものではなく、１つのサーボモータに対して内部ブレーキあるいは外部ブレーキのいずれか一方のみを設けることとしてもよい。
【符号の説明】
【０１６５】
１  ロボット
２  ＡＣ主電源
５  制御装置
１０  旋回機構
２０  昇降機構
２１  基台
２１ａ  ストッパ
２２  支柱部
２３  脚部ユニット
２３ａ  第１脚部
２３ｂ  第２脚部
２５  第１関節部
２６  第２関節部
２７  第３関節部
３０  水平アームユニット
３２ａ，３２ｂ  アーム部
３３ａ，３３ｂ  ハンド部
４１ａ〜４１ｃ  サーボモータ
４２ａ〜４２ｃ  減速機
４３ａ〜４３ｃ  内部ブレーキ
４４ａ〜４４ｃ  外部ブレーキ
４５  フライホイールダイオード
４６  エンコーダ
５１  コンバータ部
５２  サーボアンプ
５３  ＤＣ電源
５４ａ，５４ｂ  スイッチ
５５  制御部
６１  シャフト
６２  ロータ
６３  軸受
６４  ブラケット
６５  ステータ
７１  ブレーキシュー
７２  ブレーキ板
７３（７３ａ，７３ｂ）  押圧部材
７４  ボルト
７５  ガイド
７６  フィールドコア
７７  電磁コイル
７８ａ，７８ｂ  圧縮コイルばね
１００，２００  ケーシング
２０１  軸受け
４２１  減速機本体部
４２２  入力軸
４２３  出力軸
４４１  ブレーキシャフト
４４２  ブレーキ本体部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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