CN106208829B - 电动机控制系统以及制动器异常检测方法 - Google Patents

Abstract

提供一种电动机控制系统以及制动器异常检测方法。本发明的电动机控制系统具备：信号接收部，其接收使机械制动器工作的信号；位置监视部，其使用位置检测器来获取从接收到所述信号起到伺服电动机的旋转停止为止的伺服电动机的旋转位置的历史记录；位移量计算部，其根据所述历史记录来计算从接收到所述信号起到伺服电动机的旋转停止为止的伺服电动机的旋转位移量；以及异常判断部，其在计算出的旋转位移量超过规定的第一阈值的情况下判断为机械制动器存在异常。

Description

电动机控制系统以及制动器异常检测方法

技术领域

本发明涉及一种电动机控制系统，其具备在伺服电动机的励磁消失时对伺服电动机的输出轴进行制动的机械式制动器(以下简称为机械制动器)。特别是，本发明涉及一种具备对这种机械制动器的异常进行检测的功能的电动机控制系统以及制动器异常检测方法。

背景技术

以往以来，已知一种通过利用伺服电动机使滚珠丝杠旋转来使主轴头沿滚珠丝杠移动的机床。在主轴头上安装有立铣刀、钻头等工具，一边使工具旋转一边使主轴头向工件移动，由此进行工件的加工。

并且，在机床中，存在如立式铣床那样通过使滚珠丝杠沿重力方向延伸来使主轴头沿重力方向上下运动的机床。在这种机床中，当在电源关闭时、紧急停止时伺服电动机的励磁消失时，滚珠丝杠变得能够自由地旋转，存在主轴头由于重力的影响而落下的危险性。因而，在主轴头上下运动的机床中安装有机械制动器，该机械制动器在电源关闭时、紧急停止时对伺服电动机的输出轴进行制动。

另外，在产业用机器人中，伺服电动机也被用于对机器人的轴进行驱动，因此当在电源关闭时、紧急停止时伺服电动机的励磁消失时，存在机器人的臂部落下的危险性。因此，在产业用机器人中也搭载有对伺服电动机的输出轴进行制动的机械制动器。

另外，在上述的机械制动器存在异常时，在电源关闭时、紧急停止时也存在机床的主轴头或机器人的臂部落下的危险性。因此，如日本专利第3081258号公报、日本特开平06-284766号公报等所示那样，提出了用于检测上述的机械制动器的异常的方法。

日本专利第3081258号公报公开了一种机械制动器，该机械制动器包括与电动机的输出轴连结的制动盘和被按压于制动盘的制动蹄。而且，在日本专利第3081258号公报所公开的机械制动器的故障检测方法中，在对电动机旋转轴进行制动时，一边逐渐增加向电动机提供的电流一边检测该电动机旋转开始时的电流值。同样地，在不对电动机旋转轴进行制动时也一边逐渐增加向电动机提供的电流一边检测该电动机旋转开始时的电流值。然后，通过将这些检测电流值的差同与制动力矩相当的设定值进行比较，来对机械制动器的故障进行检测。

另外，在日本特开平06-284766号公报所公开的机械制动器的异常检测方法中，在机械制动器的摩擦制动构件的磨损量处于正常范围时，不使机械制动器工作而使电动机运转，预先测定该运转时的电动机负载电流值并存储该电流值。在对机械制动器进行检查的情况下，与摩擦制动构件的磨损量处于正常范围时同样地，不使机械制动器工作而使电动机运转，检测该运转时的电动机负载电流的大小。然后，通过将检测出的电动机负载电流检测值与预先存储的电动机负载电流值进行比较，来对机械制动器的异常进行检测。

如上述的日本专利第3081258号公报和日本特开平06-284766号公报所公开的那样的机械制动器的异常检测方法是另外执行机械制动器的检查程序来对诊断机械制动器是否存在异常的方法。因此，在日本专利第3081258号公报和日本特开平06-284766号公报所公开的机械制动器的异常检测方法中，存在有时在实施机械制动器的检查之前机械制动器已经发生了异常这样的问题。因而，期待的是，即使在不实施机械制动器的检查时也能够检测机械制动器的异常或异常的预兆的方法。

发明内容

本发明提供一种能够提前对作用于伺服电动机或由该伺服电动机驱动的轴的机械制动器的异常进行检测的制动器异常检测方法以及电动机控制系统。

根据本发明的第一方式，提供一种电动机控制系统，具备：伺服电动机；机械式制动器，其作用于伺服电动机或由该伺服电动机驱动的轴；控制装置，其对伺服电动机和机械式制动器进行控制；以及位置检测器，其对伺服电动机的旋转位置或轴的位置进行检测，

其中，控制装置具备：

信号接收部，其接收使机械式制动器工作的信号；

位置监视部，其通过位置检测器来监视伺服电动机的旋转位置，获取从接收到信号起到伺服电动机的旋转停止为止的伺服电动机的旋转位置的历史记录；

位移量计算部，其根据历史记录来计算从接收到信号起到伺服电动机的旋转停止为止的伺服电动机的旋转位移量；以及

异常判断部，其在所计算出的旋转位移量超过规定的第一阈值的情况下判断为机械式制动器存在异常。

根据本发明的第二方式，提供一种根据第一方式的电动机控制系统，其中，位置监视部获取接收到信号时的伺服电动机的旋转速度，异常判断部根据获取到的该旋转速度来变更第一阈值，在由位移量计算部计算出的旋转位移量比变更后的阈值大的情况下判断为机械式制动器存在异常。

根据本发明的第三方式，提供一种根据第一方式的电动机控制系统，其中，位置监视部获取接收到信号时的伺服电动机的旋转速度，位移量计算部将获取到的该旋转速度的平方除以已经计算出的旋转位移量，异常判断部在该除法计算所得到的值比规定的第二阈值小的情况下判断为机械式制动器存在异常。

根据本发明的第四方式，提供一种根据第一方式或第二方式的电动机控制系统，其中，控制装置还具备第一存储部，在每次接收到信号时，该第一存储部逐次存储由位移量计算部计算出的旋转位移量，在每次接收到信号时，异常判断部在由位移量计算部计算出的旋转位移量比之前存储于第一存储部的旋转位移量增加的情况下，判断为机械式制动器存在异常。

根据本发明的第五方式，提供一种根据第三方式的电动机控制系统，其中，控制装置还具备第一存储部，在每次接收到信号时，该第一存储部逐次存储由位移量计算部得到的除法计算所得到的值，在每次接收到信号时，异常判断部在由位移量计算部得到的除法计算所得到的值比之前存储于所述第一存储部的除法计算所得到的值减少的情况下，判断为机械式制动器存在异常。

根据本发明的第六方式，提供一种根据第一方式至第五方式中的任一方式的电动机控制系统，其中，控制装置还具备第二存储部，该第二存储部存储由位置监视部获取到的伺服电动机的旋转位置的历史记录，该控制装置将第二存储部中存储的历史记录输出到控制装置的外部。

根据本发明的第七方式，提供一种电动机控制系统的制动器异常检测方法，该电动机控制系统具备：伺服电动机；机械式制动器，其作用于伺服电动机或由该伺服电动机驱动的轴；以及位置检测器，其对伺服电动机的旋转位置或轴的位置进行检测，该制动器异常检测方法包括：

获取从机械式制动器的工作开始起到伺服电动机的旋转停止为止的伺服电动机的旋转位置的历史记录；

根据历史记录来计算从机械式制动器的工作开始起到伺服电动机的旋转停止为止的伺服电动机的旋转位移量；以及

在计算出的旋转位移量超过规定的第一阈值的情况下判断为机械式制动器存在异常。

根据本发明的第八方式，提供一种根据第七方式的制动器异常检测方法，其中，

获取开始了机械式制动器的工作时的伺服电动机的旋转速度，

根据该获取到的旋转速度来变更第一阈值，在计算出的旋转位移量比变更后的阈值大的情况下判断为机械式制动器存在异常。

根据本发明的第九方式，提供一种根据第七方式的制动器异常检测方法，其中，

获取开始了机械式制动器的工作时的伺服电动机的旋转速度，

将该获取到的旋转速度的平方除以已经计算出的旋转位移量，在该除法计算所得到的值比规定的第二阈值小的情况下判断为机械式制动器存在异常。

根据本发明的第十方式，提供一种根据第七方式或第八方式的制动器异常检测方法，其中，

在每次使机械式制动器工作时，在计算出的旋转位移量增加的情况下，判断为机械式制动器存在异常。

根据本发明的第十一方式，提供一种根据第九方式的制动器异常检测方法，

在每次使机械式制动器工作时，在除法计算所得到的值减少的情况下，判断为机械式制动器存在异常。

根据本发明的第十二方式，提供一种根据第七方式至第十一方式中的任一方式的制动器异常检测方法，其中，

向外部输出从使机械式制动器的工作开始起到伺服电动机的旋转停止为止的伺服电动机的旋转位置的历史记录。

根据附图所示的本发明的典型的实施方式的详细的说明，本发明的这些目的、特征和优点以及其它目的、特征和优点会变得更明确。

附图说明

图1是表示第一实施方式的电动机控制系统的结构的框图。

图2是表示对图1所示的机械制动器的异常进行检测的过程的流程图。

图3是表示在图1所示的电动机控制系统中输入紧急停止信号后的主轴头的落下量的曲线图。

具体实施方式

接着，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在下面的附图中，对相同的部件标注相同的参照标记。为了易于理解，这些附图适当地变更了比例尺。另外，下面以应用于机床的电动机控制系统为例来进行说明，但是本发明不限于此。

(第一实施方式)

图1是表示第一实施方式的电动机控制系统的结构的框图。

如图1所示，第一实施方式的电动机控制系统具备：伺服电动机12，其内置于机床11；机械制动器13，其作用于伺服电动机12或由伺服电动机12驱动的轴；以及控制装置14，其对伺服电动机12和机械制动器13进行控制。

机床11例如是立式加工中心或立式铣床等。机床11具备：作业台15，作为加工对象的工件W被载置于该作业台15；以及主轴头17，其设置于作业台15的上方，安装有对载置于作业台15的工件W进行加工的工具16。主轴头17能够沿着在重力方向上延伸的滚珠丝杠18移动。而且，滚珠丝杠18与伺服电动机12的输出轴连结。

机床11具备对伺服电动机12的输出轴的位置(旋转位置)进行检测的位置检测器19、例如编码器。并且，控制装置14具备：伺服放大器20，其与机床11的伺服电动机12连接并对伺服电动机12进行控制；以及制动器控制部21，其与机械制动器13连接并对机械制动器13进行控制。

在伺服放大器20和制动器控制部21上连接有指令部22。指令部22将伺服电动机12的旋转速度、旋转位置等指令值提供到伺服放大器20。然后，伺服放大器20基于指令部22的指令值和位置检测器19的输出值来对伺服电动机12进行反馈控制。

并且，指令部22当被输入后述的电源关闭信号时，向伺服放大器20输出电力切断信号，并且向制动器控制部21输出制动信号。伺服放大器20根据电力切断信号来停止向伺服电动机12的供电，制动器控制部21根据制动信号来使机械制动器13工作。此外，本实施方式的机床11的主轴头17在重力方向上沿着滚珠丝杠18上下运动。因此，通过在向驱动滚珠丝杠18使之旋转的伺服电动机12的供电停止时使机械制动器13工作，来防止主轴头17由于重力的影响而落下。

在此，说明机械制动器13的一例。机械制动器13例如具备由螺线管(未图示)驱动的摩擦制动构件(未图示)和对摩擦制动构件向伺服电动机12的输出轴或与该输出轴结合的构件施力的弹性体(未图示)。而且，通过对螺线管供电，摩擦制动构件克服弹性体的作用力而从伺服电动机12的输出轴离开。即，机械制动器13被解除。另一方面，通过根据上述的制动信号来停止向螺线管的供电，由此摩擦制动构件被弹性体按压于伺服电动机12的输出轴。即，伺服电动机12的输出轴通过摩擦制动构件而被固定。此外，作为机械制动器13的一例，示出了作用于伺服电动机12的输出轴的机械制动器，但是本发明不限定于此。也就是说，机械制动器13也可以是作用于由伺服电动机12驱动的轴的机械制动器。

另外，如图1所示，控制装置14具备控制电源23。该控制电源23连接于指令部22。控制电源23具备：停电检测电路24，其在停电发生时被输入电源关闭信号；以及电源关闭检测电路26，其在设置于控制装置14的外部的电源开关25被从接通切换到断开时被输入电源关闭信号。此外，电源开关25在机床11运转中被设为接通的状态，在结束由机床11进行的作业时、使机床11紧急停止时被设为断开的状态。另外，除了电源开关25以外，例如还可以设置能够探测人闯入机床11内这样的情况的传感器，将该传感器的探测信号作为电源关闭信号输入到电源关闭检测电路26。

在电源开关25被设为断开的状态时、即电源关闭时，电源关闭检测电路26检测出电源关闭信号并向指令部22输出该电源关闭信号。另外，在停电时，停电检测电路24检测出电源关闭信号并向指令部22输出该电源关闭信号。

指令部22根据来自控制电源23的停电检测电路24或电源关闭检测电路26的电源关闭信号，向伺服放大器20输出电力切断信号并且向制动器控制部21输出制动信号。并且，指令部22也可以将探测机床11的运转程序的异常的信号作为制动信号向制动器控制部21输出。

伺服放大器20当从指令部22接收到电力切断信号时，停止向机床11的伺服电动机12的供电。其结果，伺服电动机12成为非励磁状态。另一方面，制动器控制部21当从指令部22接收到制动信号时，使机床11的机械制动器13工作。由此，主轴头17被制动。特别是，在使主轴头17上下运动的机床11中，在电源关闭时或停电时，主轴头17的位置被机械制动器13保持。

并且，在本申请中，制动器控制部21判断机械制动器13是否存在异常。

在此，“机械制动器的异常”是指由于机械制动器13的摩擦制动构件的表面附着了油、或者摩擦制动构件的表面发生变化而摩擦力下降、或者对摩擦制动构件施力的弹性体损坏、或者摩擦制动构件已显著磨损等因素而无法得到预期的制动力的状态。

更加具体地说，如图1所示，制动器控制部21具有制动信号接收部27、位置监视部28、位移量计算部29、异常判断部30、输出部32、第一存储部31、以及第二存储部33。下面，包括这些部的动作在内，对机械制动器13的异常检测过程进行说明。

图2是表示对图1所示的机械制动器13的异常进行检测的过程的流程图。

同时参照图1和图2，首先，制动器控制部21的制动信号接收部27当从指令部22接收到制动信号时(图2的步骤S11)，使机械制动器13工作(图2的步骤S12)。此时，从指令部22向伺服放大器20发送了电力切断信号，伺服放大器20停止了向伺服电动机12的供电(所谓的伺服断开)。

并且，制动信号接收部27在使机械制动器13的工作的同时，将来自指令部22的制动信号输出到位置监视部28。

接着，制动器控制部21的位置监视部28通过位置检测器19、例如编码器来监视伺服电动机12的输出轴的位置(旋转位置)。特别是，位置监视部28将上述的制动信号作为触发信号来开始对伺服电动机12的旋转位置的检测，获取从该检测开始起到伺服电动机12的旋转停止为止的伺服电动机12的旋转位置的历史记录(图2的步骤S13)。

之后，制动器控制部21的位移量计算部29根据由位置监视部28获取到的伺服电动机12的旋转位置的历史记录，来计算伺服电动机12的旋转位移量(图2的步骤S14)。在该步骤S14中计算出的旋转位移量是在从开始伺服电动机12的输出轴的制动起到伺服电动机12的旋转停止为止的期间内、伺服电动机12的输出轴的位置在旋转方向上变化的量。这样计算出的旋转位移量相当于机械制动器13工作后的主轴头17的落下量。因此，能够判断为由位移量计算部29计算出的旋转位移量越大则机械制动器13的制动力的下降越大。由此，在由位移量计算部29计算出的旋转位移量超过规定的第一阈值的情况下，制动器控制部21的异常判断部30判断为机械制动器13存在异常(图2的步骤S15)。规定的第一阈值是设定能够被变更的值，被预先存储于第一存储部31。

然后，制动器控制部21的输出部32将机械制动器13存在异常这样的意思输出到控制装置14的外部(图2的步骤S16)。作为该输出方法，能够考虑显示器显示、印刷显示、通过光或声音进行的警报等。

图3是表示机械制动器13工作后(例如紧急停止信号输入后)的主轴头17的落下量的曲线图。在该曲线图中，横轴表示时间，纵轴表示主轴头17的位置。另外，曲线图中的实线表示机械制动器13正常时的主轴头17的位置的变化。并且，曲线图中的点划线表示机械制动器13存在异常时的主轴头17的位置的变化。

例如，当紧急停止信号被输入到机床11的控制装置14时，向伺服电动机12的供电停止并且机械制动器13工作，主轴头17被制动。在工作着的机械制动器13正常的情况下，如图3中以实线所示的那样，从紧急停止信号被输入之后伺服电动机12的旋转停止时的主轴头17的位置Xb是从紧急停止信号输入时的主轴头17的位置Xa落下少许距离后的位置。即使机械制动器13正常也存在微少的落下量，这是因为在摩擦制动方式的机械制动器13中存在由于组装精度、齿轮的间隙(back lash)等而引起的制动无效的时间。

但是，当机械制动器13发生异常时，从机械制动器13的制动开始起到伺服电动机12的旋转停止为止的时间比机械制动器13正常的情况下的该时间长。因而，在机械制动器13存在异常的情况下，如图3中以点划线所示的那样，从紧急停止信号被输入之后伺服电动机12的旋转停止时的主轴头17的位置Xc是较制动器正常时的位置Xb而言从紧急停止信号输入时的主轴头17的位置Xa落下更大距离后的位置。

根据以上情况，本申请发明所涉及的控制装置14通过图1所示的位置监视部28来获取如图3所示的从紧急停止信号被输入起到伺服电动机12的旋转停止为止的主轴头17的位置的变化。然后，通过图1所示的位移量计算部29和异常判断部30来计算从紧急停止信号被输入起的主轴头17的落下量(位移量)，根据该计算出的位移量来判断机械制动器13是否存在异常。也就是说，根据本申请发明，在结束由机床11进行的作业时、使机床11紧急停止时可知机械制动器13的效力下降的程度。因此，不用另外执行机械制动器13的检查就能够检测机械制动器13的异常以及异常的预兆。

此外，在上述的第一实施方式中，也可以是，图1所示的第一存储部31具备以下功能：在每次接收到制动信号时、即每次机械制动器13工作时，逐次存储由位移量计算部29计算出的旋转位移量。在具备这种功能的情况下，异常判断部30能够在每次接收到制动信号时对由位移量计算部29计算出的旋转位移量与以前存储在第一存储部31内的旋转位移量进行比较。而且，优选的是，在每次接收到制动信号时，在由位移量计算部29计算出的旋转位移量增加了的情况下，异常判断部30判断为机械制动器13存在效力下降的迹象。

并且，在上述的第一实施方式的电动机控制系统中，也可以是，制动器控制部21还具备如图1所示的第二存储部33。而且，优选的是，第二存储部33存储由位置监视部28获取到的伺服电动机12的旋转位置的历史记录，并将存储的该旋转位置的历史记录输出到控制装置14的外部。在具备这种第二存储部33的情况下，例如能够制作如图3所示的曲线图，由此，在视觉上明确从接收到制动信号起到伺服电动机12的旋转停止为止的伺服电动机12的旋转位移量。另外，由于能够输出从接收到制动信号起到伺服电动机12的旋转停止为止的伺服电动机12的旋转位置的变化，因此机床11的使用者能够容易地将机械制动器13的当前的状态传达给第三者。

(第二实施方式)

接着，对第二实施方式进行说明。但是，在此，对与第一实施方式相同的结构要素使用相同的标记并省略说明。因此，下面仅说明与第一实施方式的结构要素不同的点。

在上述的第一实施方式中，在从机械制动器13工作起到伺服电动机12的旋转停止为止的伺服电动机12的旋转位移量、即主轴头17的落下量超过规定的第一阈值的情况下，异常判断部30判断为机械制动器13存在异常。在此，在根据紧急停止信号的输入使伺服电动机12的旋转突然停止的时间点，伺服电动机12的旋转速度根据指令部22的指令速度而不同。此时的伺服电动机12的旋转速度(初始速度)越快，在摩擦制动方式的机械制动器13中从机械制动器13的制动开始起到伺服电动机12的旋转停止为止需要越长的时间。其结果，即使机械制动器13正常，从紧急停止信号被输入起的主轴头17的落下量(位移量)也根据紧急停止信号被输入的时间点的伺服电动机12的旋转速度而不同。作为第二实施方式，示出将该点考虑在内的结构。

即，第二实施方式的电动机控制系统在图1所示的第一实施方式的电动机控制系统的基础上还具备对伺服电动机12的旋转速度进行检测的速度检测器(未图示)。而且，在第二实施方式中，异常判断部30将用于判断机械制动器13的异常的第一阈值设为能够根据接收到制动信号时的伺服电动机12的旋转速度而变化，该制动信号附随于电源关闭信号、紧急停止信号、警报等。

更加具体地说，参照图1，在制动信号接收部27接收到制动信号时，位置监视部28使用速度检测器(未图示)来获取伺服电动机12的旋转速度。获取到的旋转速度被发送到异常判断部30。并且，异常判断部30根据检测到的旋转速度来变更第一存储部31中存储的第一阈值。然后，异常判断部30对变更后的阈值与由位移量计算部29计算出的旋转位移量进行比较，在旋转位移量比变更后的阈值大的情况下判断为机械制动器13存在异常。

并且，在如上所述地变更第一阈值的情况下，例如对检测出的旋转速度划分等级，根据等级来改变关于第一阈值的系数，由此变更第一阈值。特别是，对更快的旋转速度的等级设定更大的系数。由此，检测出的旋转速度越快，则变更后的阈值越大。

如以上那样，根据接收到制动信号时的伺服电动机12的旋转速度来变更用于判断机械制动器13的异常的第一阈值，由此能够比第一实施方式的电动机控制系统更准确地检测机械制动器13的异常或异常的预兆。

此外，作为图1所示的位置检测器19，使用编码器之类的脉冲编码器，由此不仅能够检测伺服电动机12的旋转位置，还能够检测旋转速度。因此，不另行在电动机控制系统内设置上述的速度检测器也可以。

另外，也可以通过如下方法来获取伺服电动机12的旋转速度。例如，使用图1所示的位置检测器19来获取从接收到制动信号起到经过了微少时间为止的伺服电动机12的旋转位移量。然后，用时间对该旋转位移量进行微分，由此能够获取伺服电动机12的旋转速度。

(第三实施方式)

接着，对第三实施方式进行说明。但是，在此，对与第一实施方式和第二实施方式相同的结构要素使用相同的标记并省略说明。因此，下面仅说明与第一实施方式和第二实施方式的结构要素的不同之处。

在上述的第二实施方式中，根据接收到制动信号时的伺服电动机12的旋转速度来变更用于判断机械制动器13的异常的第一阈值。但是，在第二实施方式中，第一阈值的变更的程度、例如关于第一阈值的系数的选定很大程度上依赖于电动机控制系统的开发者的经验。因此，在第三实施方式中，说明以下结构：在检测机械制动器13的异常时能够更严密地考虑接收到制动信号时的伺服电动机12的旋转速度来设定阈值。

第三实施方式的电动机控制系统也是在图1所示的第一实施方式的电动机控制系统的基础上还具备对伺服电动机12的旋转速度进行检测的速度检测器。在这样的结构中，

将接收到制动信号时的伺服电动机12的旋转速度(初始速度)设为V、

将从接收到制动信号起到伺服电动机12的旋转停止为止的时间设为t、

将从接收到制动信号起到伺服电动机12的旋转停止为止的主轴头17的落下量(即伺服电动机12的旋转位移量)设为L、

将由于机械制动器13工作而产生的减速加速度设为a。

在此，关于时间t，根据V-at＝0，得到t＝V/a。

并且，根据落下量L为1/2·a·t²，得到L＝1/(2·a)×V²。因此，落下量L与初始速度V的平方成比例。

由此，关于减速加速度a，根据L＝1/(2·a)×V²，能够表示为a＝1/2×V²/L。也就是说，减速加速度a与将初始速度V的平方除以落下量L而得到的值成比例。因此，该值(V²/L)越低，则减速加速度a越小，因此机械制动器13的效力下降。

根据以上情况，第三实施方式的电动机控制系统以如下方式检测机械制动器13的异常或异常的预兆。即，参照图1，在制动信号接收部27接收到制动信号时，位置监视部28使用速度检测器(未图示)来获取伺服电动机12的旋转速度(初始速度V)。获取到的旋转速度(初始速度V)被发送到位移量计算部29。

然后，位移量计算部29计算从接收到制动信号起到伺服电动机12的旋转停止为止的伺服电动机12的旋转位移量(落下量L)。并且，位移量计算部29得出将由位置监视部28获取到的旋转速度(初始速度V)的平方除以已经计算出的旋转位移量(落下量L)所得到的值(V²/L)。然后，在这样的除法计算所得到的值(V²/L)比第一存储部31中存储的第二阈值小的情况下，异常判断部30判断为机械制动器13存在异常。

在本实施方式中，在检测机械制动器13的异常时，能够更严密地考虑接收到制动信号时的伺服电动机12的旋转速度来设定第二阈值。因此，第三实施方式的电动机控制系统能够比第二实施方式的电动机控制系统更准确地检测机械制动器13的异常或异常的预兆。

此外，在上述的第三实施方式中，也可以是，图1所示的第一存储部31具备以下功能：在每次接收到制动信号时、即每次机械制动器13工作时，逐次存储由位移量计算部29计算出的除法计算值(V²/L)。在具备这种功能的情况下，异常判断部30能够在每次接收到制动信号时对由位移量计算部29得到的除法计算所得到的值(V²/L)与之前存储在第一存储部31内的除法计算所得到的值(V²/L)进行比较。而且，也可以是，在每次接收到制动信号时，在由位移量计算部29得到的除法计算所得到的值(V²/L)减少了的情况下，异常判断部30判断为机械制动器13存在效力下降的迹象。

(其它实施方式)

并且，上述的各实施方式的电动机控制系统为了获取机械制动器13工作后的主轴头17的落下量(位移量)而利用编码器之类的脉冲编码器来检测伺服电动机12的旋转方向的位置。但是，也可以取代那样的编码器而使用线性标尺来直接地获取机械制动器13工作后的主轴头17的落下量(位移量)。

另外，上述的三个实施方式的电动机控制系统也可以不应用于如图1所示那样的机床11，而是应用于产业用机器人、电动压力机等。例如，在应用于产业用机器人的情况下，伺服电动机12用于对机器人的轴进行驱动，位置检测器19用于对机器人的轴的位移量进行监视。

另外，如图1所示，机械制动器13设置于伺服电动机12的外部，但是也可以是机械制动器13内置于伺服电动机12且二者一体设置。也就是说，机械制动器13只要形成为对伺服电动机12的输出轴或连接于该输出轴的滚珠丝杠18那样的驱动轴进行制动即可。

以上示出了典型的实施方式，但是本发明并不限定于上述的实施方式，能够在不脱离本发明的思想的范围内将上述的实施方式变更为各种形状、构造、材料等。

发明的方式的效果

根据本发明的第一方式和第七方式，使用位置检测器，根据使机械式制动器工作的信号(例如附随于电源关闭信号、紧急停止信号、警报等而输入的信号)的接收来获取从接收到该信号起到伺服电动机的旋转停止为止的伺服电动机的旋转位置的历史记录。通过获取这样的历史记录，能够计算出从使机械式制动器的工作开始起到伺服电动机的旋转停止为止的伺服电动机的旋转位移量。这样计算出的旋转位移量越大，机械性的制动器的制动力的下降越大。因此，通过判断计算出的旋转位移量是否超过规定的第一阈值，能够检测出机械式制动器的异常或异常的预兆。也就是说，根据本申请发明，例如在结束由机床或机器人等进行的作业时、使作业紧急停止时可知机械式制动器的效力下降的程度。因此，不用另外执行机械式制动器的检查就能够检测出机械式制动器的异常和异常的预兆。换言之，能够提供一种提前对导致机床、机器人等的故障的机械式制动器的异常或异常的预兆进行检测来实现高度的预防维护的电动机控制系统。

根据本发明的第二方式和第八方式，获取开始了机械式制动器的工作时的伺服电动机的旋转速度，根据获取到的该旋转速度来变更上述的第一阈值，从而判断机械式制动器是否存在异常。也就是说，关于计算出的旋转位移量，将开始了机械式制动器的工作时的伺服电动机的旋转速度考虑在内地判断机械式制动器的异常。因而，能够更准确地检测机械式制动器的异常或异常的预兆。

根据本发明的第三方式和第九方式，将开始了机械式制动器的工作时的伺服电动机的旋转速度的平方除以计算出的旋转位移量。这样的除法计算所得到的值与由于机械式制动器的工作而产生的减速加速度成比例。也就是说，这样的除法计算所得到的值越低，则减速加速度越小，因此机械式制动器的效力下降。因而，通过判断上述的除法计算所得到的值是否超过规定的第二阈值，能够检测机械式制动器的异常或异常的预兆。另外，通过使用上述的除法计算所得到的值来进行机械式制动器的异常判断，能够更严密地考虑开始了机械式制动器的工作时的伺服电动机的旋转速度来检测机械式制动器的效力下降。

根据本发明的第四方式和第十方式，通过在每次使机械式制动器工作时判断计算出的旋转位移量是否增加，能够检测机械式制动器的效力下降的迹象。

根据本发明的第五方式和第十一方式，通过在每次使机械式制动器工作时判断除法计算所得到的值是否减少，能够检测机械式制动器的效力下降的迹象。

根据本发明的第六方式和第十二方式，能够将从使机械式制动器的工作开始起到伺服电动机的旋转停止为止的伺服电动机的旋转位置的历史记录输出到外部，由此能够在电动机控制系统外利用这样的历史记录。

Claims (6)

1.一种电动机控制系统，具备：

伺服电动机；

机械式制动器，其作用于所述伺服电动机或由所述伺服电动机驱动的轴；

控制装置，其对所述伺服电动机和所述机械式制动器进行控制；以及

位置检测器，其对所述伺服电动机的旋转位置或所述轴的位置进行检测，

其中，所述控制装置具备：

信号接收部，其接收使所述机械式制动器工作的信号；

位置监视部，其通过所述位置检测器来监视所述伺服电动机的旋转位置，获取从接收到所述信号起到所述伺服电动机的旋转停止为止的所述伺服电动机的旋转位置的历史记录；

位移量计算部，其根据所述历史记录来计算从接收到所述信号起到所述伺服电动机的旋转停止为止的所述伺服电动机的旋转位移量；以及

异常判断部，其在所计算出的所述旋转位移量超过规定的第一阈值的情况下判断为所述机械式制动器存在异常，

所述位置监视部获取接收到所述信号时的所述伺服电动机的旋转速度，所述位移量计算部将所获取到的该旋转速度的平方除以已经计算出的所述旋转位移量，所述异常判断部在该除法计算所得到的值比规定的第二阈值小的情况下判断为所述机械式制动器存在异常。

2.根据权利要求1所述的电动机控制系统，其特征在于，

所述控制装置还具备第一存储部，在每次接收到所述信号时，该第一存储部逐次存储由所述位移量计算部得到的所述除法计算所得到的值，

在每次接收到所述信号时，所述异常判断部在由所述位移量计算部得到的所述除法计算所得到的值比之前存储于所述第一存储部的所述除法计算所得到的值减少的情况下，判断为所述机械式制动器存在异常。

3.一种电动机控制系统，具备：

伺服电动机；

机械式制动器，其作用于所述伺服电动机或由所述伺服电动机驱动的轴；

控制装置，其对所述伺服电动机和所述机械式制动器进行控制；以及

位置检测器，其对所述伺服电动机的旋转位置或所述轴的位置进行检测，

其中，所述控制装置具备：

信号接收部，其接收使所述机械式制动器工作的信号；

位置监视部，其通过所述位置检测器来监视所述伺服电动机的旋转位置，获取从接收到所述信号起到所述伺服电动机的旋转停止为止的所述伺服电动机的旋转位置的历史记录；

位移量计算部，其根据所述历史记录来计算从接收到所述信号起到所述伺服电动机的旋转停止为止的所述伺服电动机的旋转位移量；

异常判断部，其在所计算出的所述旋转位移量超过规定的第一阈值的情况下判断为所述机械式制动器存在异常；以及

第一存储部，在每次接收到所述信号时，该第一存储部逐次存储由所述位移量计算部计算出的所述旋转位移量，

在每次接收到所述信号时，所述异常判断部在由所述位移量计算部计算出的所述旋转位移量比之前存储于所述第一存储部的所述旋转位移量增加的情况下，判断为所述机械式制动器存在异常。

4.一种电动机控制系统的制动器异常检测方法，该电动机控制系统具备：伺服电动机；机械式制动器，其作用于所述伺服电动机或由所述伺服电动机驱动的轴；以及位置检测器，其对所述伺服电动机的旋转位置或所述轴的位置进行检测，该制动器异常检测方法包括：

获取从所述机械式制动器的工作开始起到所述伺服电动机的旋转停止为止的所述伺服电动机的旋转位置的历史记录；

根据所述历史记录来计算从所述机械式制动器的工作开始起到所述伺服电动机的旋转停止为止的所述伺服电动机的旋转位移量；

在计算出的所述旋转位移量超过规定的第一阈值的情况下判断为所述机械式制动器存在异常；以及

获取所述机械式制动器的工作开始时的所述伺服电动机的旋转速度，将获取到的该旋转速度的平方除以已经计算出的所述旋转位移量，在该除法计算所得到的值比规定的第二阈值小的情况下判断为所述机械式制动器存在异常。

5.根据权利要求4所述的制动器异常检测方法，其特征在于，

在每次使所述机械式制动器工作时，在所述除法计算所得到的值减少的情况下，判断为所述机械式制动器存在异常。

6.一种电动机控制系统的制动器异常检测方法，该电动机控制系统具备：伺服电动机；机械式制动器，其作用于所述伺服电动机或由所述伺服电动机驱动的轴；以及位置检测器，其对所述伺服电动机的旋转位置或所述轴的位置进行检测，该制动器异常检测方法包括：

获取从所述机械式制动器的工作开始起到所述伺服电动机的旋转停止为止的所述伺服电动机的旋转位置的历史记录；

根据所述历史记录来计算从所述机械式制动器的工作开始起到所述伺服电动机的旋转停止为止的所述伺服电动机的旋转位移量；

在计算出的所述旋转位移量超过规定的第一阈值的情况下判断为所述机械式制动器存在异常；以及

在每次使所述机械式制动器工作时，在所述计算出的所述旋转位移量增加的情况下，判断为所述机械式制动器存在异常。