机器手臂解除刹车的方法技术

本发明专利技术公开一种机器手臂解除刹车的方法，由力矩感测器获得机器手臂的负载力矩及负载方向，控制马达以相反负载方向输出负载力矩，控制马达的电磁阀缩回挡销进行解除刹车，以电磁阀状态检查解除刹车，解除刹车不成功则增加设定增量加大负载力矩，继续控制马达解除刹车，以确保成功解除刹车。

【技术实现步骤摘要】
机器手臂解除刹车的方法
本专利技术涉及一种机器手臂，尤其是涉及机器手臂从刹车停止转动中，解除刹车让机器手臂移动的方法。
技术介绍
工厂自动化利用机器手臂自动抓取工件，不断来回移动进行组装制造，以提高生产的效率。而来回移动的机器手臂，除了需要驱动模块提供动力外，尚需依赖稳定可靠的刹车，才能将机器手臂停止在预定的位置，以进行精确的作业。请参考图1，为现有技术美国专利US8410732的机器手臂的驱动模块10。现有技术的驱动模块10，利用马达11驱动转轴12转动，经由减速装置13减速后，输出动力移动机器手臂。驱动模块10中设置刹车装置，刹车装置将棘轮14固定在转轴12上，并在棘轮14周边设置电磁阀15，电磁阀15通过伸缩的挡销16离合棘轮14，阻挡或释放棘轮14转动。驱动模块10另在转轴12的一端固定编码器(Encoder)17，检测马达11的转动角度，作为监视及控制马达11转动的回馈信号。当机器手臂需要移动时，控制电磁阀15缩回挡销16释放棘轮14，再以信号控制马达11驱动转轴12转动，并由编码器17监视马达11是否依照信号需要的角度转动。当机器手臂需要停止时，驱动模块10进行刹车作业，启动电磁阀15伸长挡销16阻挡棘轮14转动，产生刹车力矩，抵抗机器手臂本身及乘载工件所形成负载的惯性力，以停止棘轮14固定的转轴12转动，进而阻止机器手臂移动，再由编码器17监视马达11是否依照信号停止在需要的角度。然而，当电磁阀15的挡销16停止机器手臂转动后，机器手臂的负载，将经由棘轮14作用在电磁阀15伸长的挡销16上，如乘载工件过大，负载将使棘轮14与挡销16间形成较大的摩擦力。当机器手臂需要再移动时，控制电磁阀15缩回挡销16的力量，不足以克服棘轮14与挡销16间的摩擦力时，挡柱16被棘轮14卡阻，电磁阀15将无法顺利缩回挡柱16释放棘轮14，因而导致驱动模块10无法解除刹车。如在无法解除刹车下，一旦驱动模块10使用更大力量或转动角度驱动马达11转动时，将造成挡销16或棘轮14弯曲变形，不仅影响机器手臂定位的精确性，甚至造成机器手臂毁损。因此，机器手臂在解除刹车的方法上，仍有问题亟待解决。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种机器手臂解除刹车的方法，通过力矩感测器检测机器手臂的负载力矩及其负载方向，以反负载方向的负载力矩控制马达转动，以解除刹车。本专利技术的另一目的在于提供一种机器手臂解除刹车的方法，利用检测电磁阀的电流，并设定电流阀值，检查电磁阀缩回挡销的状态，以确保解除刹车。本专利技术的另一目的在于提供一种机器手臂解除刹车的方法，反向的负载力矩控制马达转动解除刹车失败时，逐次增量反向的负载力矩，直到成功解除刹车，以避免损坏机器手臂。为了达到前述专利技术的目的，由力矩感测器获得机器手臂的负载力矩及负载方向，控制马达以相反负载方向输出负载力矩，进行解除刹车，控制马达的电磁阀缩回挡销，以电磁阀状态检查解除刹车，成功解除刹车则结束解除刹车作业。解除刹车不成功则增加设定增量加大负载力矩，继续控制马达解除刹车。本专利技术在检查解除刹车检查电磁阀状态时，预设阀值介于成功解除刹车电流与失败解除刹车电流之间，对电磁阀施加固定电压缩回挡销，在设定时间后检测电磁阀的电流，检查电磁阀的电流大于预设的阀值；判断电磁阀在伸出挡销状态，即解除刹车失败。检查电磁阀的电流不大于预设的阀值，判断电磁阀在缩回挡销状态，即解除刹车成功。附图说明图1为现有技术机器手臂的驱动模块的侧剖视图；图2为本专利技术机器手臂的驱动模块的侧剖视图；图3为本专利技术机器手臂刹车装置承受负载的示意图；图4为本专利技术控制电磁阀的电压图；图5为本专利技术控制电磁阀的电流图；图6为本专利技术检查电磁阀状态的流程图；图7为本专利技术机器手臂解除刹车的方法的流程图。符号说明20驱动模块21马达22转轴23减速装置24力矩感测器25棘轮26电磁阀27挡销28弹簧具体实施方式有关本专利技术为达成上述目的，所采用的技术手段及其功效，现举优选实施例，并配合附图加以说明如下。请参阅图2、图3、图4及图5，图2为本专利技术机器手臂的驱动模块的侧剖视图，图3为本专利技术机器手臂刹车装置承受负载的示意图，图4为本专利技术控制电磁阀的电压图，图5为本专利技术控制电磁阀的电流图。图2中，本专利技术的驱动模块20，利用马达21驱动转轴22转动，经由减速装置23减速后，减速装置23连接力矩感测器24输出动力移动机器手臂(图未示)。驱动模块20中设置刹车装置，刹车装置将棘轮25固定在转轴22上。图3中，棘轮25径向伸出转轴22的圆周，并在棘轮25周边设置电磁阀26，电磁阀26具有伸缩的挡销27，挡销27受电磁阀26的磁力作用，在电磁阀26关状态(OFF)时，电磁阀26无磁力作用在挡销27，弹簧28顶出挡销27进入棘轮25的转动路径，使驱动模块20处于刹车状态。在电磁阀26开状态(ON)时，电磁阀26磁力作用在挡销27压挤弹簧28，缩回挡销27脱离棘轮25的转动路径，使驱动模块20处于释放刹车状态。当机器手臂刹车时，控制电磁阀26关状态(OFF)，由弹簧28顶出挡销27，使挡销27进入棘轮25的转动路径阻挡棘轮25转动，产生刹车力矩，抵抗机器手臂负载产生的惯性力，停止转轴22转动，连带停止减速装置23与力矩感测器24转动，使输出动力停止而阻止机器手臂移动。当刹车装置停止机器手臂转动后，机器手臂的负载，由力矩感测器24经减速装置23与转轴22，传输至棘轮25作用在电磁阀26伸长的挡销27上。当机器手臂需要再移动前，必须先解除刹车，克服棘轮25卡阻挡销27的摩擦力，控制电磁阀26开状态(ON)缩回挡销27，让挡销27脱离棘轮25的转动路径，不会卡阻棘轮25转动，才能控制马达21自由转动转轴22输出动力。虽然机器手臂的负载随抓取工件的大小而改变，而负载作用的方向也随机器手臂停留的位置改变，但是机器手臂的负载，直接作用在力矩感测器24，再由力矩感测器24经减速装置23、转轴22传输至棘轮25。刹车时，停止的力矩感测器24承受机器手臂的负载，使力矩感测器24形成比例的形变，而可检测到机器手臂负载所造成的负载力矩T及其作用方向。如果利用力矩感测器24检测到的机器手臂负载力矩T，并以其相反方向，控制马达21转动，虽可抵消机器手臂负载，但因驱动模块20具有内部阻力，无法确保可将棘轮25推离挡销27，并不能保证让小动力的电磁阀26克服棘轮25卡阻挡销27的摩擦力，顺利缩回挡销27成功解除刹车。虽然直接利用较大的力矩可一次成功解除刹车，但容易造成机器手臂过度摆动。因此本专利技术先以力矩感测器24检测到机器手臂的负载力矩T及其相反方向，尝试控制马达21转动，进行解除刹车。如检查解除刹车失败，本专利技术采用逐次增加设定增量加大力矩，及逐次检查解除刹车的方法，直到成功解除刹车。由于驱动模块20具有内部阻力相对较小，让本专利技术机器手臂仅多2至3次的增量尝试，通常就可成功解除刹车，且较小的增量顶多使机器手臂出现些微的抖动，不仅不会延长太多解除刹车的时间，且可避免过度增大力矩，使机器手臂突然反向摆动而危及作业或机器手臂的安全。为了确认是否成功解除刹车，即检查电磁阀26在开状态(ON)，处于缩回挡销27的状态，图4中，在开状态(ON)时，对电磁阀26施加固定电压，控制电磁阀26缩回挡销27。经检查电磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器手臂解除刹车的方法，其步骤包含：由力矩感测器获得机器手臂的负载力矩及负载方向；控制马达以相反该负载方向输出该负载力矩；进行解除刹车；检查解除刹车；成功解除刹车则结束解除刹车作业。

【技术特征摘要】
1.一种机器手臂解除刹车的方法，其步骤包含：由力矩感测器获得机器手臂的负载力矩及负载方向；控制马达以相反该负载方向输出该负载力矩；进行解除刹车；检查解除刹车；成功解除刹车则结束解除刹车作业。2.如权利要求1所述的机器手臂解除刹车的方法，其中解除刹车是控制电磁阀至开状态以缩回挡销。3.如权利要求1所述的机器手臂解除刹车的方法，其中检查解除刹车不成功则增加设定增量加大负载力矩，继续控制马达解除刹车。4.如权利要求1所述的机器手臂解除刹车的方法，其中检查解除刹车，即检查电磁阀的电流。5.如权利要求4所述的机器手臂解除刹车的方法，其中检查电磁阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏怡宾，夏绍基，
申请(专利权)人：广明光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71