(57)【要約】【課題】主電源の喪失時にブレーキ制御部によらずにブレーキ機構の状態を適切に遷移させることができるブレーキ装置及びブレーキ装置の切替装置を提供する。【解決手段】ブレーキ装置１は、主電源２からブレーキ制御部４への電力供給が喪失したときに、該電力供給の喪失前に主電源２から供給されて蓄電部５に蓄えられた電力に基づいて、ブレーキ制御部４を介することなく、ブレーキ機構３に対して、ブレーキ機構３を制動状態に遷移させる方向の駆動電流を供給する主電源喪失時電流供給回路６を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電源と、
第１方向に流れる駆動電流が供給された場合に制動状態に遷移して該制動状態を機械的に維持し、該第１方向と反対の第２方向に流れる駆動電流が供給された場合に制動解除状態に遷移して該制動解除状態を機械的に維持するブレーキ機構と、
前記主電源により供給される電力に基づいて前記第１方向又は前記第２方向の向きの駆動電流を供給することにより前記ブレーキ機構の動作を制御するブレーキ制御部と、
前記主電源により供給される電力を蓄える蓄電部と、
前記主電源からブレーキ制御部への電力の供給が喪失したときに、前記蓄電部に蓄えられた電力に基づき、前記ブレーキ制御部を介することなく、前記ブレーキ機構に対して、前記第１方向又は前記第２方向のうちのあらかじめ定められた方向の駆動電流を供給する主電源喪失時電流供給回路とを備えることを特徴とするブレーキ装置。
【請求項２】
主電源と、
第１方向に流れる駆動電流が供給された場合に制動状態に遷移して該制動状態を機械的に維持し、該第１方向と反対の第２方向に流れる駆動電流が供給された場合に制動解除状態に遷移して該制動解除状態を維持するブレーキ機構と、
前記主電源により供給される電力に基づいて前記第１方向又は前記第２方向の向きの駆動電流を供給することにより前記ブレーキ機構の動作を制御するブレーキ制御部とを備えたブレーキ装置において前記主電源による前記ブレーキ制御部への電力の供給が喪失した場合に前記ブレーキ機構への駆動電流の供給路を切り替えるブレーキ装置の切替装置であって、
前記主電源により供給される電力を蓄える蓄電部と、
前記主電源からブレーキ制御部への電力の供給が喪失したときに、前記蓄電部に蓄えられた電力に基づき、前記ブレーキ制御部を介することなく、前記ブレーキ機構に対して、前記第１方向又は前記第２方向のうちのあらかじめ定められた方向の駆動電流を供給する主電源喪失時電流供給回路とを備えることを特徴とするブレーキ装置の切替装置。
【請求項３】
前記主電源喪失時電流供給回路は、
前記蓄電部と前記ブレーキ機構との間を接続する第１ラインと、
前記ブレーキ機構を接地する第２ラインと、
前記第１ライン及び前記第２ライン上にそれぞれ設けられ、前記主電源から前記ブレーキ制御部に電力が供給されている場合に開状態となり、供給されていない場合に閉状態となる第１開閉手段及び第２開閉手段とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１開閉手段及び前記第２開閉手段は、前記主電源から前記ブレーキ制御部に供給される電力により励磁されて開状態となり、該電力の供給が喪失したときに閉状態となる電磁開閉器であることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレーキ機構を制動状態と制動解除状態との間で遷移させるブレーキ装置及びブレーキ装置の切替装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、機械式ブレーキ機構の制動状態と制動解除状態とを切り替えるアクチュエータと、アクチュエータを駆動するブレーキ制御部とを備えたブレーキ装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
このブレーキ装置のブレーキ制御部は、装置の起動時に主電源が供給する電力によりアクチュエータを駆動して機械式ブレーキ機構を制動解除状態に切り替える。また、このブレーキ制御部は、主電源による電力の供給が喪失した場合には、予備電源が供給する電力により機械式ブレーキ機構を制動状態に切り替えるようにアクチュエータを駆動する。予備電源としては、例えば主電源からの電力で充電されるコンデンサが用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１３６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のブレーキ装置によれば、主電源による電力の供給が喪失した場合には、予備電源が供給する電力により、ブレーキ制御部が、機械式ブレーキ機構を制動状態に切り替えるので、ブレーキ制御部自体の故障に起因して主電源による電力供給の喪失が生じている場合には、機械式ブレーキ機構の状態を切り替えることができない。
【０００６】
本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑み、主電源の喪失時にブレーキ制御部によらずにブレーキ機構の状態を適切に遷移させることができるブレーキ装置及びブレーキ装置の切替装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明に係るブレーキ装置は、
主電源と、
第１方向に流れる駆動電流が供給された場合に制動状態に遷移して該制動状態を機械的に維持し、該第１方向と反対の第２方向に流れる駆動電流が供給された場合に制動解除状態に遷移して該制動解除状態を機械的に維持するブレーキ機構と、
前記主電源により供給される電力に基づいて前記第１方向又は前記第２方向の向きの駆動電流を供給することにより前記ブレーキ機構の動作を制御するブレーキ制御部と、
前記主電源により供給される電力を蓄える蓄電部と、
前記主電源からブレーキ制御部への電力の供給が喪失したときに、前記蓄電部に蓄えられた電力に基づき、前記ブレーキ制御部を介することなく、前記ブレーキ機構に対して、前記第１方向又は前記第２方向のうちのあらかじめ定められた方向の駆動電流を供給する主電源喪失時電流供給回路とを備えることを特徴とする。
【０００８】
第１発明によれば、主電源が正常である間に主電源からの電力が蓄電部に蓄えられる。そして、主電源からブレーキ制御部への電力の供給が喪失した場合には、蓄電部に蓄えられた電力に基づき、ブレーキ制御部を介することなく、主電源喪失時電流供給回路により直接的にブレーキ機構に駆動電流が供給され、ブレーキ機構は制動状態又は制動解除状態に設定される。したがって、主電源からの電力の供給が喪失したときには、ブレーキ制御部が故障している場合でも、ブレーキ機構を確実に制動状態又は制動解除状態に設定することができる。
【０００９】
また、主電源喪失時電流供給回路は、主電源からの電力の供給が喪失したときに、蓄電部に蓄積された電力に基づき、あらかじめ定められた方向の駆動電流を供給する機能を有していれば足りるので、簡易な回路構成で構成することができる。このため、主電源喪失時電流供給回路は、ブレーキ機構に対する駆動電流の供給を、ブレーキ制御部が行う場合に比べて、少ない電力で行うことができる。したがって、蓄電部の小型化とコスト削減を図ることができる。
【００１０】
さらに、従来、制動解除状態を維持するために励磁状態を保つ必要がある無励磁式ブレーキを採用することによって、主電源からの電力供給が喪失した場合に自動的に制動状態に遷移するブレーキ装置が知られている。
【００１１】
これに比較して、第１発明のブレーキ装置では、ブレーキ機構が、供給される駆動電流の向きに応じて制動状態と制動解除状態とに遷移し、遷移後の状態を機械的に維持するものであるとともに、上記の主電源喪失時電流供給回路を採用したので、ブレーキ装置の消費電力を大幅に減少させながら、上記従来のブレーキ装置と同じ機能を実現することができる。
【００１２】
第２発明に係るブレーキ装置の切替装置は、
主電源と、
第１方向に流れる駆動電流が供給された場合に制動状態に遷移して該制動状態を機械的に維持し、該第１方向と反対の第２方向に流れる駆動電流が供給された場合に制動解除状態に遷移して該制動解除状態を維持するブレーキ機構と、
前記主電源により供給される電力に基づいて前記第１方向又は前記第２方向の向きの駆動電流を供給することにより前記ブレーキ機構の動作を制御するブレーキ制御部とを備えたブレーキ装置において前記主電源による前記ブレーキ制御部への電力の供給が喪失した場合に前記ブレーキ機構への駆動電流の供給路を切り替えるブレーキ装置の切替装置であって、
前記主電源により供給される電力を蓄える蓄電部と、
前記主電源からブレーキ制御部への電力の供給が喪失したときに、前記蓄電部に蓄えられた電力に基づき、前記ブレーキ制御部を介することなく、前記ブレーキ機構に対して、前記第１方向又は前記第２方向のうちのあらかじめ定められた方向の駆動電流を供給する主電源喪失時電流供給回路とを備えることを特徴とする。
【００１３】
第２発明によれば、第１発明の場合と同様に、主電源からの電力の供給が喪失したときには、ブレーキ制御部が故障している場合でも、ブレーキ機構を確実に制動状態又は制動解除状態に設定することができる。また、蓄電部の小型化とコスト削減を図ることができる。さらに、装置全体としての消費電力を大幅に減少させながら、従来の無励磁式ブレーキを用いたブレーキ装置と同じ機能を行うことができる。
【００１４】
第３発明に係る装置は、第１発明のブレーキ装置又は第２発明のブレーキ装置の切替装置において、
前記主電源喪失時電流供給回路は、
前記蓄電部と前記ブレーキ機構との間を接続する第１ラインと、
前記ブレーキ機構を接地する第２ラインと、
前記第１ライン及び前記第２ライン上にそれぞれ設けられ、前記主電源から前記ブレーキ制御部に電力が供給されている場合に開状態となり、供給されていない場合に閉状態となる第１開閉手段及び第２開閉手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
第３発明によれば、主電源が正常である場合には、第１開閉手段及び第２開閉手段は開状態であり、ブレーキ機構にはブレーキ制御部から駆動電流が供給される。この間、第１開閉手段及び第２開閉手段は、主電源からブレーキ制御部に供給される電力に基づいて開状態を維持する。
【００１６】
一方、主電源からブレーキ制御部への電力供給が喪失すると、第１開閉手段及び第２開閉手段は閉状態となる。これにより、第１ライン及び第２ラインを介して駆動電流をブレーキ機構に供給し、ブレーキ機構を、制動状態又は制動解除状態のいずれかに遷移させることができる。
【００１７】
第４発明に係る装置は、第３発明の装置において、前記第１開閉手段及び前記第２開閉手段は、前記主電源から前記ブレーキ制御部に供給される電力により励磁されて開状態となり、該電力の供給が喪失したときに閉状態となる電磁開閉器であることを特徴とする。
【００１８】
第４発明によれば、主電源からブレーキ制御部への電力供給が喪失した場合には、第１開閉手段及び第２開閉手段としての電磁開閉器は、励磁電力が喪失して閉状態となる。これにより、ブレーキ機構への駆動電流の供給を主電源喪失時電流供給回路により行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るブレーキ装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１に示すように、実施形態のブレーキ装置１は、主電源２と、制動状態及び制動解除状態に遷移させることが可能なブレーキ機構３と、主電源２から供給される電力に基づいてブレーキ機構３の動作を制御するブレーキ制御部４とを備える。
【００２１】
ブレーキ機構３は、第１方向Ｄ１に流れる駆動電流が供給された場合に制動状態に遷移して該状態を機械的に維持し、第１方向Ｄ１と反対の第２方向Ｄ２に流れる駆動電流が供給された場合に制動解除状態に遷移して該状態を機械的に維持する機能を有する。駆動電流の供給は、状態が遷移した後は機械的に遷移後の状態が維持されるので、状態が遷移している間だけ行えば足りる。
【００２２】
ブレーキ装置１は、例えば、把持及び把持解除を繰り返し行うロボットハンドにおいて好ましく用いることができる。この場合、ブレーキ機構３を制動状態に遷移させてロボットハンドの把持状態又は把持解除状態を維持するとともに、制動解除状態に遷移させてロボットハンドが把持状態及び把持解除状態の間で遷移するのを許容するために用いることができる。
【００２３】
ブレーキ制御部４は、主電源２により供給される電力に基づいて第１方向Ｄ１又は第２方向Ｄ２の駆動電流を供給することによってブレーキ機構３の動作を制御する機能を有する。
【００２４】
また、ブレーキ装置１は、主電源２からブレーキ制御部４への電力の供給が喪失したときの安全対策として、該電力の供給の喪失が生じた場合にブレーキ機構３への駆動電流の供給路を切り替える切替装置を備える。この切替装置は、主電源２により供給される電力を蓄える蓄電部５と、蓄電部５に蓄えられた電力に基づき、ブレーキ機構３に駆動電流を供給する主電源喪失時電流供給回路６とで構成される。
【００２５】
蓄電部５は、例えば、コンデンサＣで構成される。コンデンサＣは、主電源２からコンデンサＣの方向にのみ電流が流れるように、ダイオードＤを介して主電源２に接続される。
【００２６】
主電源喪失時電流供給回路６は、主電源２からブレーキ制御部４への電力の供給が喪失したときに、蓄電部５に蓄えられた電力に基づき、ブレーキ制御部４を介することなく、ブレーキ機構３に対して、第１方向Ｄ１又は第２方向Ｄ２のうちのあらかじめ定められた方向の駆動電流を供給する機能を有する。本実施形態では、ブレーキ機構３を制動状態に遷移させる第１方向Ｄ１の駆動電流が供給される。
【００２７】
本実施形態では、主電源喪失時電流供給回路６は、蓄電部５とブレーキ機構３との間を接続する第１ライン７と、ブレーキ機構３を接地する第２ライン８と、第１ライン７及び第２ライン８上にそれぞれ設けられた第１開閉手段９及び第２開閉手段１０とで構成される。
【００２８】
第１開閉手段９及び第２開閉手段１０は、いずれも、主電源２からブレーキ制御部４に電力が供給されている場合に開状態となり、供給されていない場合に閉状態となる機能を有する。ブレーキ制御部４は、ブレーキ機構３に対し、第１開閉手段９及び第２開閉手段１０よりもブレーキ機構３側において接続される。
【００２９】
このような第１開閉手段９及び第２開閉手段１０は、例えば、主電源２からブレーキ制御部４に供給される電力により励磁されて開状態となり、該電力の供給が喪失したときに励磁が失われて閉状態となる電磁開閉器、すなわちノーマルクローズスイッチ（ｂ接点）により構成することができる。
【００３０】
本実施形態では、主電源喪失時電流供給回路６は、あらかじめ定められた方向の駆動電流として、第１方向Ｄ１に流れる駆動電流を供給するように設計されている。この場合、上述のロボットハンドの例では、主電源２からブレーキ制御部４への電力供給が喪失した場合には、ロボットハンドはそのときの状態に固定される。なお、第２方向Ｄ２に流れる駆動電流を供給するように設計されている場合には、ロボットハンドの状態は固定されない。
【００３１】
この構成において、主電源２が正常である場合には、ブレーキ制御部４は、主電源２から供給される電力に基づき、ブレーキ機構３に対し、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２のいずれか一方の向きの駆動電流を供給することにより、ブレーキ機構３の動作を制御する。
【００３２】
この制御に際し、各向きの駆動電流の供給は、例えば、上述のロボットハンドの例では、その制御システムからの指示に基づき、ロボットハンドの把持状態への移行、又は把持解除状態への移行に同期して行われる。
【００３３】
すなわち、ロボットハンドの把持状態又は把持解除状態への移行が完了したとき、ロボットハンドの制御システムからの指示に基づいて、ブレーキ制御部４は第１方向Ｄ１の方向の駆動電流をブレーキ機構３に供給し、ブレーキ機構３を制動状態に遷移させる。これにより、移行完了後のロボットハンドの把持状態又は把持解除状態が、ブレーキ機構３の制動力により固定され、維持される。
【００３４】
このとき、ブレーキ機構３の制動状態への遷移後は、制動状態が機械的に維持されるので、ロボットハンドの移行後の把持状態又は把持解除状態は、電力を消費することなく維持される。
【００３５】
一方、ロボットハンドの把持状態又は把持解除状態への移行が行われている間は、ロボットハンドの制御システムからの指示に基づき、ブレーキ制御部４は、第２方向Ｄ２の向きの駆動電流をブレーキ機構３に供給する。これにより、ブレーキ機構３が制動解除状態に遷移し、ロボットハンドは、支障なく把持状態と把持解除状態との間の移行を行うことができる。
【００３６】
このようにして、ブレーキ制御部４は、ロボットハンドの制御システムからの指示に基づいて、第１方向Ｄ１又は第２方向Ｄ２の駆動電流をブレーキ機構３に供給し、ブレーキ機構３の動作を制御する。また、この間に、主電源２からの電力が蓄電部５に蓄えられる。
【００３７】
この間に、主電源２からのブレーキ制御部４への電力供給が、供給ラインの断線やブレーキ制御部４の故障によって喪失した場合には、ブレーキ装置１は次のように動作する。
【００３８】
すなわち、主電源２からのブレーキ制御部４への電力供給が喪失すると、蓄電部５に蓄えられた電力に基づき、主電源喪失時電流供給回路６により、ブレーキ制御部４を介することなく、ブレーキ機構３に対して、第１方向Ｄ１の駆動電流が供給される。
【００３９】
すなわち、電力供給の喪失により、第１開閉手段９及び第２開閉手段１０を開状態に維持する励磁力が失われるので、第１開閉手段９及び第２開閉手段１０は、閉状態に切り替わる。これにより、第１ライン７及び第２ライン８が導通するので、蓄電部５に蓄積されている電力に基づいて、ブレーキ機構３に第１方向Ｄ１の駆動電流が流れる。
【００４０】
これにより、ブレーキ機構３は、制動状態に遷移するとともに、その制動状態を機械的に維持する。これにより、ロボットハンドは、そのときの把持状態、把持解除状態、又は両状態の間の状態に維持される。
【００４１】
以上のように、本実施形態によれば、主電源２からの電力の供給が喪失した場合には、ブレーキ制御部４が故障している場合でも、ブレーキ機構３を確実に制動状態に遷移させ、その制動状態を維持することができる。これにより、ロボットハンドの状態を固定し、保安等の面で支障が生じないようにすることができる。
【００４２】
また、主電源喪失時電流供給回路６を第１ライン７、第２ライン８、第１開閉手段９、及び第２開閉手段１０により簡単に構成できる。このため、ブレーキ制御部４よりも主電源喪失時電流供給回路6の方が部品点数が少ないので、主電源喪失時電流供給回路６は、ブレーキ機構３に対する駆動電流の供給を、ブレーキ制御部４が行う場合に比べて、少ない電力で行うことができる。したがって、蓄電部５の小型化とコスト削減を図ることができる。
【００４３】
さらに、ブレーキ機構３は、遷移後の状態が機械的に維持されるので、主電源２からの電力供給が喪失した場合の対策を、無励磁式ブレーキを採用することによって行う場合に比べて、ブレーキ装置１が消費する電力を１／１０〜１／２０程度に抑えることができる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、主電源喪失時電流供給回路６がブレーキ機構３に供給する駆動電流の向きは、ブレーキ機構３を制動解除状態に遷移させる向き（第２方向Ｄ２）であってもよい。
【００４５】
また、本発明のブレーキ装置１は、ロボットハンドに限らず、ブレーキ機構３を制動状態と制動解除状態との間で遷移させて用いる場合がある種々の用途について適用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１…ブレーキ装置、２…主電源、３…ブレーキ機構、４…ブレーキ制御部、５…蓄電部、６…主電源喪失時電流供給回路、７…第１ライン、８…第２ライン、９…第１開閉手段、１０…第２開閉手段、Ｃ…コンデンサ、Ｄ…ダイオード。
【図１】
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