CN104247249A - 电磁制动器控制装置 - Google Patents

电磁制动器控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种所谓的无励磁动作型电磁制动器控制装置,具有:第1制动器控制电路(201),其具有第1运算部(121)以及第1外部开关(141),该第1运算部(121)依据制动指令实施运算处理,该第1外部开关(141)根据基于第1运算部(121)的输出信号生成的制动信号而接通;第2制动器控制电路(202),其具有第2运算部(122)以及第2外部开关(142),该第2运算部(122)依据制动指令实施运算处理,该第2外部开关(142)根据基于第2运算部(122)的输出信号生成的制动信号而接通;电压检测器(152);以及电流检测器(153),在制动器电源(160)与电磁制动器(170)之间串联连接有第1外部开关(141)和第2外部开关(142)。由此,即使一个控制电路发生单一故障时或产生过电压、过电流异常时,仍能迅速地通过另一个控制电路使制动器启动,提高安全性。

Description

电磁制动器控制装置
技术领域
本发明涉及一种电磁制动器控制装置,其具有符合规定的功能安全规格的安全功能,更详细地说,涉及一种在励磁线圈为无励磁状态下使电磁制动器启动的无励磁动作型电磁制动器控制装置。
背景技术
图5示出了具有无励磁动作型电磁制动器的电动机控制电路的现有技术。
图5中,10是电动机驱动部,其具有电动机11和直流电源12。20是电源控制电路,其具有晶体管驱动电路21、晶体管22以及继电器23。23a是由继电器23驱动的控制用接点。
此外,30是电动机驱动控制部,其具有晶体管驱动电路31、晶体管32以及继电器33。33a是由继电器33驱动的驱动用接点。
40是电磁制动器控制部,其具有晶体管驱动电路41、晶体管42、励磁状态检测单元43以及电磁制动器44。该电磁制动器44通过在导通所述控制用接点23a的状态下接通晶体管42,从而使励磁线圈(未图示)产生励磁而解除制动,并且通过断开控制用接点23a来启动,实施制动动作。
并且,51是启动信号产生单元、52是停止信号产生单元。60是行驶控制部,其具有控制指令产生部61、故障判定单元62、以及外部的警报产生单元63。
此处,从控制指令产生部61输出的驱动控制指令S1会输入到晶体管驱动电路31和故障判定单元62。从控制指令产生部61输出的制动控制指令S2会输入到晶体管驱动电路41和故障判定单元62。此外,从故障判定单元62输出的故障判定信号S3会输入到晶体管驱动电路21。
以下,简单说明该现有技术的动作。
故障判定单元62根据由励磁状态检测单元43检测出的电磁制动器44的励磁状态、以及所述驱动控制指令S1和制动控制指令S2的有无,判定电磁制动器控制部40的故障。此处,电磁制动器控制部40的故障是指例如晶体管42的故障或电磁制动器44的励磁线圈的断线等。
检测出电磁制动器控制部40的故障时,从故障判定单元62输出的故障判定信号S3会输入到电源控制电路20,通过晶体管驱动电路21使晶体管22截止,从而使与继电器23联动的控制用接点23a成为断开状态。这样,停止向电动机驱动控制部30和电磁制动器控制部40的供电,使两控制部30、40处于非动作状态,从而使电动机11处于停止状态,使电磁制动器44处于启动状态,防止电动机11出现烧损或失控。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本专利特开平8-182365号公报(段落[0021]~[0036]、图1、图3等)
发明内容
本发明所要解决的技术问题
根据图5的现有技术,在电磁制动器控制部40发生故障时,依据来自故障判定单元62的故障判定信号S3断开控制用接点23a,从而启动电磁制动器44。相对于此,在通常制动时,则根据从控制指令产生部61输出的制动控制指令S2使晶体管42截止,使电磁制动器44启动。
也就是说,在电磁制动器控制部40发生故障时,运行与通常制动时不同的电路,因此可能会产生电磁制动器44启动时间长于通常制动时的问题。因此,想要在发生故障时立即实施制动来停止电动机11时,可能会产生危险。
此外,由于只有输入制动控制指令S2,实际启动电磁制动器44,才能判定电磁制动器控制部40的故障,所以不得不通过手动操作来检查电磁制动器控制部40的动作的正确性。
并且,根据图5的现有技术,当由于直流电源12的异常或设定错误、励磁线圈的故障等而造成过电压、过电流施加或流入励磁线圈或晶体管42时,可能会因过励磁或过热而加剧故障,使晶体管42发生短路故障或无法断开等问题。
因此,本发明的目的在于提供一种电磁制动器控制装置,其无论有无异常都可使制动器启动前的时间恒定,从而提高安全性。
此外,本发明的另一目的在于提供一种电磁制动器控制装置,其通过在启动时对控制电路的动作的正确性进行序列检查(sequence check)来提高安全性。进而,本发明的目的在于提供一种电磁制动器控制装置,其改善了对过电压、过电流的监视功能。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述课题,本发明的电磁制动器控制装置即所谓的无励磁动作型电磁制动器控制装置中,具有:第1制动器控制电路,该第1制动器控制电路具有根据制动指令实施运算处理的第1运算部、以及根据基于该运算输出信号的制动信号而接通的第1开关;以及第2制动器控制电路,该第2制动器控制电路具有相同功能,具有第2运算部以及第2开关。而且,由于在制动器电源与电磁制动器之间串联连接有第1开关和第2开关,所以在第1制动器控制电路和第2制动器控制电路中的至少某一个发生故障等异常时,断开从制动器电源至电磁制动器为止的电源路径,启动电磁制动器。
此处,第1开关和第2开关由例如继电器的主接点构成。
本发明中,优选为,通过将发送至第1开关的制动器信号和第2开关的动作信号反馈到第1运算部,将发送至第2开关的制动器信号和第1开关的动作信号反馈到第2运算部,从而分别监视第1制动器控制电路和第2制动器控制电路的动作的正常或异常。
另外,在检测出第1开关和第2开关的驱动用电源的电压异常或电流异常,并产生这些异常信号时,第1运算部和第2运算部可进行运算处理,以输出使第1开关和第2开关分别断开的制动信号。
此外,为了确认各制动器控制电路的动作,优选在制动器电源通电后,立即将制动器指令依序输入到第1运算部和第2运算部,并且,由第1运算部和第2运算部实施序列检查,以监视分别发送至第1开关和第2开关的制动信号以及这些开关的动作信号。
检测第1开关和第2开关的驱动用电源有无电流异常的电流检测器可以对应任一个开关进行设置,也可构成为,对应各开关单独设置,将来自与第1开关相对应的电流检测器的电流异常信号输入到第1运算部,将来自与第2开关相对应的电流检测器的电流异常信号输入到第2运算部。发明效果
根据本发明,通过使制动器控制电路冗余化来控制电磁制动器,因此当一个制动器控制电路中发生单一故障时,也可通过另一个制动器控制电路来启动制动器,从而能够提高安全性。
此外,按照通常的制动指令进行制动的情况、以及在控制电路发生异常时要进行制动的情况下,制动器控制电路内的运算部以后的动作不发生变化,因此即使发生异常时,也能够以与通常制动时相同的时间启动制动器。因此,能够防止因制动延迟而发生电动机烧损或失控等事故。
并且,由于具有针对外部开关驱动用电源的过电压、过电流的监视功能,并且在制动器电源通电后会立即实施序列检查,所以能够提供安全性高于以往的制动器控制装置。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的框图。
图2是本发明的第1实施方式中的序列检查的时序图。
图3是表示本发明的第2实施方式的框图。
图4是表示本发明的第3实施方式的框图。
图5是表示具有电磁制动器的电动机控制电路的现有技术的框图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施方式。另外,与上述图5同样,以下的实施方式涉及无励磁动作型电磁制动器控制装置。
图1是表示本发明的第1实施方式的电路图。图1中,经由第1外部开关141和第2外部开关142的串联电路,电磁制动器170的励磁线圈(未图示)连接到由直流电源构成的制动器电源160。此处,第1外部开关141、第2外部开关142例如由继电器的主接点构成。
从第1制动器指令部101输出的制动指令a1输入到第1运算部121,从第2制动器指令部102输出的制动指令a2输入到第2运算部122。这些第1运算部121和第2运算部122例如由CPU构成。
此处,制动指令a1、a2是依据从外部发送至第1制动器指令部101和第2制动器指令部102的指令而输出的,并且制动指令a1、a2的接通、断开的逻辑相同。此处,制动指令a1、a2被设定为,接通时解除电磁制动器170,断开时启动电磁制动器170(制动)。
第1运算部121依据制动指令a1、来自第2外部开关142的外部反馈信号d2、来自下述第1内部开关131的内部反馈信号f1、从电压检测器152输出的电压异常信号x、以及从电流检测器153输出的电流异常信号y2,生成运算输出信号b1。
同样地,第2运算部122依据制动指令a2、来自第1外部开关141的外部反馈信号d1、来自下述第2内部开关132的内部反馈信号f2、所述电压异常信号x、以及所述电流异常信号y2,生成运算输出信号b2。
此外,第1运算部121和第2运算部122可相互收发信息。
另外,外部反馈信号d1、d2分别在第1外部开关141、第2外部开关142接通时为“低(Low)”电平,在其断开时为“高(High)”电平。
第1运算部121的运算输出信号b1输入到第1内部开关131,第1内部开关131接通而产生制动信号c1,第1外部开关141由于制动信号c1而接通。第2运算部122的运算输出信号b2输入到第2内部开关132,第2内部开关132接通而产生制动信号c2,第2外部开关142因制动信号c2而接通。
此处,制动信号c1作为上述内部反馈信号f1输入到第1运算部121,制动信号c2作为上述内部反馈信号f2输入到第2运算部122。
第1内部开关131、第2内部开关132例如由半导体开关或继电器的主接点构成。
151是外部开关驱动用电源。从该外部开关驱动用电源151供应至第1外部开关141、第2外部开关142的电源电压经过电压检测器152的检测,当该电压检测值超过阈值时,输出所述电压异常信号x。此外,153是用来检测从外部开关驱动用电源151流至第2外部开关142的电源电流(等同于从外部开关驱动用电源151流至第1外部开关141的电源电流)的电流检测器,当该电流检测值超过阈值时,输出所述电流异常信号y2。
上述结构中,第1制动器指令部101、第1运算部121、第1内部开关131以及第1外部开关141构成第1制动器控制电路201,第2制动器指令部102、第2运算部122、第2内部开关132以及第2外部开关142构成第2制动器控制电路202。
以下,说明该第1实施方式的动作。
首先,说明第1制动器控制电路201和第2制动器控制电路202的各构成要素未出现故障等异常时的通常动作。
首先,在从第1制动器指令部101和第2制动器指令部102输出的制动指令a1、a2为接通时,第1内部开关131根据运算输出信号b1而接通,制动器信号c1使第1外部开关141接通。与此同时,内部反馈信号f1输入到第1运算部121。同样地,第2内部开关132根据运算输出信号b2而接通,并且制动信号c2使第2外部开关142接通。与此同时,内部反馈信号f2输入到第2运算部122。
此外,第1外部开关141和第2外部开关142接通是指,分别根据外部反馈信号d1、d2输入到第2运算部122、第1运算部121。
如上所述,第1制动器控制电路201和第2制动器控制电路202正常动作,并且外部开关驱动用电源151正常,未产生电压异常信号x或者电流异常信号y2,该情况下,串联连接的第1外部开关141和第2外部开关142均成为接通状态。
由此,由于从制动器电源160向电磁制动器170供电,使励磁线圈产生励磁,因此电磁制动器170成为解除(释放)状态。
此外,在从第1制动器指令部101和第2制动器指令部102输出的制动指令a1、a2为断开时,以与制动器指令a1、a2为接通时相反的逻辑,输出各信号b1、b2、c1、c2,最终使第1外部开关141和第2外部开关142均成为断开状态。
由此,不会从制动器电源160向电磁制动器170供电,也不会使励磁线圈产生励磁,因此电磁制动器170成为启动状态。
以下,说明构成第1制动器控制电路201的第1制动器指令部101、第1运算部121、第1内部开关131以及第1外部开关141中的某一个出现故障等异常时的动作、或者构成第2制动器控制电路202的第2制动器指令部102、第2运算部122、第2内部开关132以及第2外部开关142中的某一个出现异常时的动作。
此时,例如即使为了使电磁制动器启动而将制动指令a1、a2设为断开,虽然第1外部开关141或第2外部开关142中的一个外部开关接通,但串联连接的另一个外部开关处于断开状态,因此不会向电磁制动器170供电,电磁制动器170成为启动状态。
另外,产生电压异常信号x或电流异常信号y2时,即使第1制动器控制电路201和第2制动器控制电路202正常,仍根据第1运算部121和第2运算部122的运算输出信号b1、b2来实施动作,以断开后级的第1外部开关141和第2外部开关142,使电磁制动器170启动。
通过以上动作,第1制动器控制电路201或第2制动器控制电路202中的某一个发生异常时、或者关于外部开关驱动用电源151产生了电压异常信号x或电流异常信号y2时,电磁制动器170成为启动状态。
由此,能够排除电磁制动器170的制动对象即电动机等在电磁制动器控制装置发生故障时仍继续运转的危险性。
根据该第1实施方式,利用各制动器控制电路201、202实现冗余化的控制电路,并利用该控制电路控制电磁制动器170的供电。而且,由于从输出制动指令到电磁制动器170实际启动为止的动作在通常的制动动作时、与各制动器控制电路201、202中的某一个发生故障时并无不同,所以在发生故障时不会增加到制动器启动之前的时间,能够提高安全性。
接着,图2是表示用来确认第1实施方式中的动作的正常/异常的序列检查的时序图。
图2中,时刻t1时在接通制动器电源160的同时,将制动指令a1、a2设为启动。另外,从时刻t1至序列检查结束的时刻t2为止的期间内,制动指令a1、a2与电磁制动器170的动作不对应,此期间的制动指令a1、a2是为了依序产生运算输出信号b1、b2而接通的。
如图2所示,在制动指令a1、a2为接通的时刻t1以后,首先从第1制动器控制电路201的第1运算部121产生运算输出信号b1,并依据制动信号c1(内部反馈信号f1)的状态,确认第1内部开关131的正常或异常。此外,第2运算部122依据外部反馈信号d1的状态,确认第1外部开关141的正常或异常。
然后,第2制动器控制电路202也实施同样的动作,确认第2内部开关132和第2外部开关142的正常或异常。
在第1运算部121或第2运算部122检测出异常时,立即将第1外部开关141或第2外部开关142切换为断开状态,使电磁制动器170启动。
在时刻t2序列检查正常完成时,第1运算部121和第2运算部122根据内部反馈信号f1、f2来监视制动信号c1、c2的逻辑是否对应运算输出信号b1、b2。此外,第1外部开关141和第2外部开关142均根据制动信号c1、c2而接通,从而解除电磁制动器170,并且第2运算部122和第1运算部121根据外部反馈信号d1、d2来监视第1外部开关141和第2外部开关142的状态是否对应运算输出信号b1、b2。
在此期间内,若第1运算部121或第2运算部122检测出异常,则将第1外部开关141或第2外部开关142设为断开状态,使电磁制动器170立即启动。
其后,在时刻t3将制动指令a1、a2、运算输出信号b1、b2以及制动信号c1、c2设为断开,并将第1外部开关141和第2外部开关142全都断开,使电磁制动器170在启动状态下待机。
如上所述,通过在电磁制动器控制装置启动时自动实施规定的序列检查,能够确认第1制动器控制电路201和第2制动器控制电路202的动作的正常/异常,通过检测出各电路的故障或配线错误、断线等,从而能进一步提高安全性。
此外,在产生电压异常信号x或者电流异常信号y2时,通过第1运算部121或者第2运算部122进行控制,以使电磁制动器170启动,因此也能够迅速地应对外部开关驱动用电源151的异常。
以下,图3是说明本发明的第2实施方式的框图。
本实施方式使电流检测器冗余化,以能够根据从外部开关驱动用电源151流至第1外部开关141的电流来检测异常。也就是说,与第1实施方式的不同点在于,不仅在第2外部开关142侧设置电流检测器153,而且还在第1外部开关141侧设置电流检测器154,将电流异常信号y1、y2分别单独地输入到第1运算部121、第2运算部122。由于其他结构与第1实施方式相同,所以省略说明。
根据本第2实施方式,能够单独检测第1外部开关141和第2外部开关142的驱动电源的电流,因此具有如下优点:与第1实施方式相比,能够更高精度地检测过电流异常,并进一步提高安全性。
图4是表示本发明的第3实施方式的框图。
图4中,201A是第1制动器控制电路,202A是第2制动器控制电路。本第3实施方式中,当第1实施方式和第2实施方式中的第1内部开关131、第2内部开关132的额定电压高于制动器电源160的电压时,不使用第1外部开关141、第2外部开关142,而是将第1内部开关131、第2内部开关132串联连接在制动器电源160与电磁制动器170之间。
另外,虽然在图4中仅在第2内部开关132侧设置了电流检测器153,但也可以与第2实施方式同样地也在第1内部开关131侧设置电流检测器,分别检测驱动第1内部开关131和第2内部开关132的内部开关驱动用电源151A的电流,并分别输入到各运算部121、122。
根据本第3实施方式,无需上述第1外部开关141和第2外部开关142,并且无需通过外部反馈信号来监视它们的动作的各运算部121、122内的监视电路、运算处理,因此能够降低成本。
标号说明
101:第1制动器指令部
102:第2制动器指令部
121:第1运算部
122:第2运算部
131:第1内部开关
132:第2内部开关
141:第1外部开关
142:第2外部开关
151:外部开关驱动用电源
151A:内部开关驱动用电源
152:电压检测器
153、154:电流检测器
160:制动器电源
170:电磁制动器
201、201A:第1制动器控制电路
202、202A:第2制动器控制电路

Claims (10)

1.一种电磁制动器控制装置,其为在励磁线圈为无励磁状态下使电磁制动器启动的无励磁动作型电磁制动器控制装置,其特征在于,具有:
第1制动器控制电路,该第1制动器控制电路具有根据制动指令实施运算处理的第1运算部、以及根据基于所述第1运算部的输出信号生成的制动信号而接通的第1开关,以及
第2制动器控制电路,该第2制动器控制电路具有根据制动指令实施运算处理的第2运算部、以及根据基于所述第2运算部的输出信号生成的制动信号而接通的第2开关,
在制动器电源与所述电磁制动器之间串联连接有所述第1开关和所述第2开关。
2.根据权利要求1所述的电磁制动器控制装置,其特征在于,
所述第1运算部具有将发送至所述第1开关的制动信号进行反馈并进行监视的功能,所述第2运算部具有将发送至所述第2开关的制动信号进行反馈并进行监视的功能。
3.根据权利要求1或2所述的电磁制动器控制装置,其特征在于,
所述第1运算部具有反馈所述第2开关的动作信号并进行监视的功能,所述第2运算部具有反馈所述第1开关的动作信号并进行监视的功能。
4.根据权利要求1或2所述的电磁制动器控制装置,其特征在于,
具有电压检测器,其检测所述第1开关和所述第2开关的驱动用电源的电压异常,并输出电压异常信号,
所述第1运算部和所述第2运算部在输入有所述电压异常信号时,进行运算处理,以输出分别使所述第1开关和所述第2开关断开的制动信号。
5.根据权利要求1或2所述的电磁制动器控制装置,其特征在于,
具有电流检测器,其检测所述第1开关和所述第2开关的驱动用电源的电流异常,并输出电流异常信号,
所述第1运算部和所述第2运算部在输入有所述电流异常信号时,进行运算处理,以输出分别使所述第1开关和所述第2开关断开的制动信号。
6.根据权利要求3所述的电磁制动器控制装置,其特征在于,
具有电压检测器,其检测所述第1开关和所述第2开关的驱动用电源的电压异常,并输出电压异常信号,
所述第1运算部和所述第2运算部在输入有所述电压异常信号时,进行运算处理,以输出分别使所述第1开关和所述第2开关断开的制动信号。
7.根据权利要求3所述的电磁制动器控制装置,其特征在于,
具有电流检测器,其检测所述第1开关和所述第2开关的驱动用电源的电流异常,并输出电流异常信号,
所述第1运算部和所述第2运算部在输入有所述电流异常信号时,进行运算处理,以输出分别使所述第1开关和所述第2开关断开的制动信号。
8.根据权利要求3所述的电磁制动器控制装置,其特征在于,
在所述制动器电源通电后,立即将制动指令依序输入到所述第1运算部以及所述第2运算部,
所述第1运算部和所述第2运算部实施序列检查,以监视分别传送至所述第1开关和所述第2开关的制动信号、与所述第1开关和所述第2开关的动作信号是否一致。
9.根据权利要求3所述的电磁制动器控制装置,其特征在于,
由继电器的主接点构成所述第1开关和所述第2开关。
10.根据权利要求7所述的电磁制动器控制装置,其特征在于,
对应所述第1开关和所述第2开关,分别设置所述电流检测器,将来自与所述第1开关相对应的电流检测器的电流异常信号输入到所述第1运算部,将来自与所述第2开关相对应的电流检测器的电流异常信号输入到所述第2运算部。
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