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TORQUE LIMITER

Patent code P180015705
File No. 1912
Posted date Nov 26, 2018
Application number P2017-053823
Publication number P2018-155360A
Date of filing Mar 19, 2017
Date of publication of application Oct 4, 2018
Inventor
  • (In Japanese)シュミッツ アレクサンダー
  • (In Japanese)汪 偉
  • (In Japanese)オルガド アレクシス カルロス
  • (In Japanese)許 ▲晋▼誠
  • (In Japanese)小林 健人
  • (In Japanese)アルバレス ロペス ハビエル
  • (In Japanese)王 語詩
  • (In Japanese)菅野 重樹
Applicant
  • (In Japanese)学校法人早稲田大学
Title TORQUE LIMITER
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a torque limiter that takes safety into consideration in a case of an unexpected power source loss such as blackout by making the torque limit value variable when transmitting the torque on the output side from the input side.
SOLUTION: A torque limiter 10 comprises: an input unit 11 connected to a drive device M on the input side; and an output unit 12 connected to a robot arm A on the output side. The input unit 11 and the output unit 12 include a connection structure for separating and approaching each other so that it is possible to switch between a connection state in which they are mutually connected and a non-connection state in which they are not mutually connected by adjusting the magnetic force therebetween. The connection structure includes an electric magnet 17 that enables adjustment of a magnetic force by adjusting applied voltage in which when the applied voltage is zero, the connection state is established; when the applied voltage is a predetermined value, the non-connection state is established. When the applied voltage is increased from the non-connection state, the connection state is established and the joining force between the input unit 11 and the output unit 12 is increased to raise the torque limit value.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

従来、入力側から出力側に伝達されるトルクが所定値を超える過負荷状態になった場合に、当該トルクの伝達を遮断するトルクリミッタが知られている。このトルクリミッタとしては、例えば、特許文献1に開示されているように、通電による磁力を用いて入力側から出力側にトルクを伝達する電磁クラッチを用いたものがある。

ところで、ロボットと人間とが共生する環境下においては、当該環境に対するロボットの安全対策が重要になる。この安全対策として、ロボットが所望の動作を行っている最中に環境中の人間や物体に不意に衝突した場合等において、当該人間や物体に影響を与えないようにロボットを設計することが重要である。そこで、例えば、ロボットアームと当該ロボットアームを動作させるモータとの間にトルクリミッタを配置し、それらの間に過負荷が生じた際に、モータとロボットアームとのトルクの伝達を遮断する構成を設けることが考えられる。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、トルクリミッタに係り、更に詳しくは、入力側から出力側へ伝達されるトルクの上限値であるトルクリミット値を可変にするとともに、停電時等の不測の電源喪失や緊急停止時の際における安全性を考慮したトルクリミッタに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
入力側の部材から出力側の部材に伝達されるトルクの上限値となるトルクリミット値の大きさを電磁的に調整可能となるようにこれら部材の間に配置されるトルクリミッタにおいて、
前記入力側の部材に繋がる入力部と、前記出力側の部材に繋がる出力部とを備え、
前記入力部及び出力部は、それらの間の磁力の調整によって相互に接続する接続状態と相互に接続していない非接続状態とを切り替え可能に離間接近する連結構造を有し、
前記連結構造は、印加電圧の調整により前記磁力の調整を可能にする電磁石を含み、前記印加電圧がゼロのときに前記接続状態に設定されるとともに、所定の値の前記印加電圧で前記非接続状態とされ、当該非接続状態から前記印加電圧を増大すると、前記接続状態となって前記入力部及び前記出力部の接合力が増大し、前記トルクリミット値を上昇させることを特徴とするトルクリミッタ。

【請求項2】
 
前記連結構造は、前記印加電圧をゼロから前記印加電圧を次第に増大させると、前記トルクリミット値が次第に低下して前記非接続状態になる構造に設けられることを特徴とする請求項1記載のトルクリミッタ。

【請求項3】
 
前記連結構造は、前記印加電圧を所定の負の値にしたときに前記非接続状態となり、当該負の値からゼロに向かって前記印加電圧を変化させると、前記トルクリミット値が次第に上昇する構造に設けられることを特徴とする請求項1記載のトルクリミッタ。

【請求項4】
 
入力側の部材から出力側の部材に伝達されるトルクの上限値となるトルクリミット値の大きさを電磁的に調整可能となるようにこれら部材の間に配置されるトルクリミッタにおいて、
前記入力側の部材に繋がる入力部と、前記出力側の部材に繋がる出力部とを備え、
前記入力部は、印加電圧の大きさに応じて発生する磁力を変化可能な電磁石と、前記出力部との接触摩擦によって当該出力部との接合を可能にする接合部とを備え、
前記接合部は、前記電磁石側に位置する第1の入力プレートと、当該第1の入力プレートよりも前記出力部寄りに配置される第2の入力プレートとを備え、
前記出力部は、前記磁力の変化によって前記第1及び第2の入力プレートの間で移動可能に配置される出力プレートを備え、
前記出力プレートは、前記印加電圧がゼロのときに、前記第2の入力プレートに接触して前記入力部及び前記出力部を相互に接続する接続状態とされ、前記印加電圧をゼロから増大させると、前記第2の入力プレートから離間して前記第1の入力プレート側に吸引され、前記第1の入力プレートにも接触しない非接続状態を経て、前記第1の入力プレートに接触して前記接続状態になるように設けられるとともに、前記第1の入力プレートとの接触時に、前記電磁石への印加電圧を増大させる程、前記第1の入力プレートとの接合力が増大して前記トルクリミット値を上昇させることを特徴とするトルクリミッタ。

【請求項5】
 
前記入力部は、前記第2の入力プレート及び前記出力プレートの接触による前記接続状態での最大のトルクリミット値が、前記第1の入力プレート及び前記出力プレートの接触による前記接続状態よりも小さくなるように設定されることを特徴とする請求項2記載のトルクリミッタ。

【請求項6】
 
入力側の部材から出力側の部材に伝達されるトルクの上限値となるトルクリミット値の大きさを電磁的に調整可能となるようにこれら部材の間に配置されるトルクリミッタにおいて、
前記入力側の部材に繋がる入力部と、前記出力側の部材に繋がる出力部とを備え、
前記入力部は、印加電圧の大きさに応じて発生する磁力を変化可能な電磁石からなる入力プレートを備え、
前記出力部は、前記入力プレートに対して離間接近可能な磁性体からなる出力プレートを備え、
前記入力プレート及び前記出力プレートは、前記印加電圧の極性を変化させることで、相互に反発して離間する方向に移動する状態と、相互に吸引して接近する方向に移動する状態とに変化可能に設けられるとともに、前記印加電圧がゼロのときに相互に接触して前記入力部及び前記出力部を相互に接続する接続状態とされることを特徴とするトルクリミッタ。

【請求項7】
 
前記入力プレート及び前記出力プレートは、前記印加電圧の所定の負の値で相互に非接触となる非接続状態となり、当該非接続状態から正方向に前記印加電圧を変化させると、前記接続状態となってそれらの接合力が次第に増大し、前記トルクリミット値を上昇させることを特徴とする請求項6記載のトルクリミッタ。

【請求項8】
 
前記入力部と前記出力部の間には、前記印加電圧がゼロのときに、前記入力プレートと前記出力プレートとを相互に接触させる押付力を付与する押付手段が設けられていることを特徴とする請求項6又は7記載のトルクリミッタ。

【請求項9】
 
前記印加電圧を前記電磁石に供給する電源が遮断したときに作動する電源バックアップ手段を更に設け、
前記電源バックアップ手段は、前記電源の通電時に充電され、前記電源の遮断時に、前記充電された電力を用い、前記電源に代わって前記電磁石に電力供給を行う制御回路からなることを特徴とする請求項1~8の何れかに記載のトルクリミッタ。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2017053823thum.jpg
State of application right Published
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