CN112567622A - 制动器电路放电系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供能够迅速且可靠地停止动力源的制动器电路放电系统。本发明所涉及的制动器电路放电系统(100)具备：马达驱动电路(101)，其驱动马达(M)；制动器驱动电路(102)，其驱动使马达(M)的驱动减速停止的制动器(B)，在电力切断时发动所述制动器；控制部(103)，其控制马达驱动电路(101)和制动器驱动电路(102)的动作；电容器(106)，其连接于制动器驱动电路(102)的动力线；放电电阻(108)，其与电容器(106)并联连接于制动器驱动电路(102)的动力线，对电容器(106)中积蓄的电荷进行放电；放电切换开关(109)，其与放电电阻(108)串联连接；以及放电指令生成电路(110)，其连接于放电切换开关(109)，生成切换放电切换开关(109)的开闭的切换指令信号。

Description

制动器电路放电系统

技术领域

本发明涉及一种制动器电路放电系统，更详细地说涉及具备马达等动力源、使该动力源的驱动减速停止的制动器以及对它们的动作进行控制的控制部的制动器电路放电系统。

背景技术

作为以往的动力源的马达或具备马达的机器人等另外准备控制板，通过处于控制板中的驱动器来调整向马达供给的电力，由此控制马达的旋转。可是，近年来，将驱动器内置于马达或者机器人的装置正在面世。

这种内置驱动器马达当从控制板等通过通信来接收命令时，调整向马达的供给电力来控制马达的旋转速度或者发动制动器。特别是，减速停止使用如下等方法：(1)驱动器使制动器的驱动系统动作来发动制动器而停止马达的旋转；(2)驱动器调整向马达的供给电力，以施加与旋转方向相反的力来停止马达的旋转；或者(3)驱动器使向马达的供给电力为0来停止马达的旋转。

例如，在专利文献1中记载了一种具备动力切断功能控制装置，该动力切断功能中，通过在紧急时操作紧急停止开关，来切断伺服马达的驱动系统的动力，并且使制动器的驱动系统进行动作来使多轴机器人的机器人臂停止。由此，能够安全且可靠地停止多轴机器人的驱动马达。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5552564号

发明内容

发明要解决的问题

然而，在内置驱动器马达中，当考虑驱动器发生故障的情况或用于进行通信的通信线断线的情况时，上述(1)的情况存在没有发动制动器而马达持续旋转的可能性。另外，上述(2)的情况存在不能很好地进行调整而以向旋转方向施加力的方式进行电力供给或者施加与旋转方向相反的力而进行不充分的电力供给而使马达处于不能控制的可能性。上述(3)的情况存在不能切断朝向马达的动力而持续电力供给的可能性。其结果是认为处于未发动紧急停止的臂落下的机器人失控等危险状态。

为了解决这种问题，推荐在进行马达的停止时，进行上述的减速停止，并且与专利文献1的动力切断装置同样地切断内置驱动器马达的动力，由此使向马达的电力供给完全为0。可是，即使切断动力，由于与专利文献1的动力切断装置不同地在内置的驱动器内的电容器中残留电荷，因此虽然在短时间内存在但也形成内置驱动器马达内残留电力的状态，不能可靠地停止马达。

本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种能够迅速且可靠地停止动力源的制动器电路放电系统。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明所涉及的制动器电路放电系统具备：马达驱动电路，其驱动马达；制动器驱动电路，其驱动使马达的驱动减速停止的制动器，在电力切断时发动制动器；控制部，其控制马达驱动电路和制动器驱动电路的动作，对制动器驱动电路持续发送制动器释放信号；电容器，其连接于制动器驱动电路的动力线和控制部的动力线中的至少一方的动力线；放电电阻，其连接于连接有电容器的动力线，对电容器中积蓄的电荷进行放电；放电切换开关，其与放电电阻串联连接；以及放电指令生成电路，其连接于放电切换开关，生成切换放电切换开关的开闭的切换指令信号。

发明的效果

根据本发明所涉及的制动器电路放电系统，对驱动制动器的电路中积存的电荷进行放电，能够迅速且可靠地停止动力源。此外，在此记载的效果未必被限定，也可以是在本技术中记载的任一个效果。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施方式所涉及的制动器电路放电系统的结构的框图。

图2是对本发明的第一实施方式所涉及的制动器电路放电系统的紧急停止时的动作进行说明的曲线图。

图3是对本发明的第一实施方式所涉及的制动器电路放电系统的紧急停止时的动作进行说明的曲线图。

图4是示出以往例的制动器电路放电系统的结构的框图。

图5是对以往例的制动器电路放电系统的紧急停止时的动作进行说明的曲线图。

图6是示出本发明的第二实施方式所涉及的制动器电路放电系统的结构的框图。

图7是对本发明的第二实施方式所涉及的制动器电路放电系统的紧急停止时的动作进行说明的曲线图。

图8是示出本发明的第三实施方式所涉及的制动器电路放电系统的结构的框图。

图9是示出本发明的第四实施方式所涉及的制动器电路放电系统的结构的框图。

图10是对本发明的第四实施方式所涉及的制动器电路放电系统的紧急停止时的动作进行说明的曲线图。

图11是示出本发明的第五实施方式所涉及的制动器电路放电系统的结构的框图。

图12是对本发明的第六实施方式所涉及的制动器电路放电系统的紧急停止时的动作进行说明的曲线图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式进行说明。在以下说明的实施方式示出本发明的代表性的实施方式的一例，由此并不狭义地解释本发明的范围。

<第一实施方式>

首先，对本发明的第一实施方式所涉及的制动器电路放电系统100进行说明。图1是示出本实施方式所涉及的制动器电路放电系统100的结构的框图。另外，图1将各框内的电路结构简单化来例示。此外，在图1中，仅图示了与本发明有关的框，省略了其它各系统所需要的框。

如图1所例示那样，制动器电路放电系统100为对象的致动器至少包括：马达驱动电路101，其用于对马达M和马达M的动作进行控制来使它们驱动；制动器驱动电路102，其用于对制动器B和制动器B的动作进行控制；以及控制部103，其用于对马达驱动电路101和制动器驱动电路102的动作进行控制。马达驱动电路101具备将直流转换为交流的逆变器104。此外，将马达驱动电路101、制动器驱动电路102以及控制部103合并称为驱动器部。另外，在马达驱动电路101、制动器驱动电路102、控制部103各个中存在为了将动作稳定化而安装的电容器或电路图案等能够积蓄电荷的静电电容，将各静电电容分别称为马达驱动电路用电容器105、制动器驱动电路用电容器106、控制部用电容器107。马达驱动电路用电容器105、制动器驱动电路用电容器106以及控制部用电容器107分别连接于马达驱动电路101、制动器驱动电路102以及控制部103的各动力线。

相对于这样的致动器，本实施方式所涉及的制动器电路放电系统100具备对积蓄在各电容器105～107中的电荷进行放电的放电电阻108、放电切换开关109以及放电指令生成电路110，与制动器驱动电路用电容器106并联插入。本实施方式的放电电阻108与制动器驱动电路用电容器106并联连接于连接有制动器驱动电路用电容器106的动力线。

另外，在图1中，在本实施方式中虽然不是本发明的本质的要素，但是一般作为致动器所具有的要素而包括以下。本实施方式所涉及的制动器电路放电系统100包括：驱动器，其用于接收用户的指令来如该指令那样控制致动器的动作或控制电力供给；电力切断开关113，其用于进行来自电源112的电力供给的开闭；转换器114、115、116，它们将电源电压转换成与马达驱动电路101、制动器驱动电路102以及控制部103分别符合的适当的电压；以及二极管部117，其用于防止来自马达M的再生电力向转换器114或电源112逆流而造成的电路故障。此外一般来说，在转换器114、115、116连接有用于使输出电压稳定化的电容器和用于使输入电压稳定化的电容器，但是，为了使说明简单，假设该电容器被包括在马达驱动电路用电容器105、制动器驱动电路用电容器106、控制部用电容器107中来处理，根据需要另外进行说明。

接着，在以下对本实施方式所涉及的制动器电路放电系统100的结构要素更详细地进行说明。

马达M将电力转换为机械能，其原理或结构不被特别限定。例如是DC马达或AC马达等被称为旋转型马达的马达、或使用螺线管线圈的被称为直动型马达的马达。

马达驱动电路101只要具有基于控制部103的信号来调整马达M的旋转量或旋转速度等的功能即可，并不被特别限定。另外，马达M的旋转量或旋转速度等的调整方法可以是使向马达M供给的电压或者电流发生变化的方法，也可以是如PWM那样使短脉冲的周期发生变化的方法。进而，特别是在不需要对马达M的旋转量或旋转速度等进行调整的情况下，也可以不使用马达驱动电路101。

制动器B用于向马达M或者连接于马达M的可动部施加负荷来停止马达M的旋转而使马达M的驱动减速停止。其原理或形状不被特别限定。例如，使用电磁制动器那样的利用电磁力的制动器、或盘式制动器或鼓式制动器等利用摩擦力的制动器。

制动器驱动电路102用于基于来自控制部103的信号来操作是否发动制动器B而驱动制动器。作为单纯的驱动电路，也可以是用于对向制动器B的电力供给进行切换的开关。

但是，制动器B和制动器驱动电路102必须在电力切断时发动制动器B而在电力供给时成为制动器释放状态。例如只要是盘式制动器，则在电力切断时通过盘式制动器夹持马达M或者连接于马达M的可动部而为发动制动器B的状态，在电力供给时松开盘式制动器而成为制动器释放状态。

控制部103只要是基于从控制器111接收到的信号而向马达驱动电路101或者制动器驱动电路102发送信号来对马达M或者制动器B进行控制的模块即可，其原理或结构不被特别限定。并且，控制器111可以是包括控制部103的功能的控制器，也可以被分别包括在马达驱动电路101或者制动器驱动电路102中。但是，期望从控制部103向制动器驱动电路102的信号在向控制部103的电力供给截断时发动制动器B。

放电电阻108作为一例与制动器驱动电路用电容器106并联连接在制动器驱动电路用电容器106与转换器115之间。这样的放电电阻108是在电路中经常使用的电阻器，根据被施加的电压来限制电流并且引起电压下降，消耗与该电流和电压下降相应的能量即可，其形状或材质不被特别限定。然而，为了对作为放电电阻108的目的的制动器驱动电路用电容器106中积存的电荷进行放电，也可以是具有尽可能小的电阻值的电阻器，期望为1Ω以上1000Ω以下。具体地说，设计电阻值以使放电电阻108与制动器驱动用电容器106的积为想要放电完成的时间以下即可。例如，当想要放电完成的时间为1毫秒、且使制动器驱动用电容器106的静电电容为10微法(μF)时，放电电阻108的电阻值为10Ω以下。另外，由于在电荷放电时瞬时流动大电流，所以优选具有耐冲击性的电阻。此外，在本说明书中省略详细的记载，但是，放电电阻108并不限于电阻器，是消耗电力而转换为其它能量的元件即可，也可以例如使用LED来将电力转换成光能等。

放电切换开关109串联连接在放电电阻108与接地之间。放电切换开关109用于切换是否通过放电切换开关放电电阻108和制动器驱动电路用电容器106来形成闭合电路即可，其形状或材质、原理不被特别限定。例如，举出晶体管等半导体开关或电磁继电器，但是，为了在必要的时刻尽可能早地将制动器驱动电路用电容器106中积存的电荷放电，期望从接收放电切换指令起到开关切换为止的响应速度快的半导体开关。此外，关于开关切换所需要的驱动电路，虽然未图示但是根据需要被包括在放电切换开关109中。

放电指令生成电路110的输出侧连接于放电切换开关109，放电指令生成电路110生成切换放电切换开关109的开闭的切换指令信号。放电指令生成电路110用于决定放电切换开关109对开闭状态进行切换的时刻，由此来进行切换，其形状或材质、原理不被特别限定。例如，也可以通过使用逻辑IC、二极管的逻辑电路或使用比较器的比较电路、或上述的控制器、控制部、外置微机等所包括的软件处理等实现。放电指令生成电路110的输入侧在当用户想要停止时发出指令(紧急停止或者停止命令)之后连接于反应的部位即可。例如，在图1中，放电指令生成电路110的输入侧能够连接于指令、控制器111、动力切断开关113的输入侧、动力切断开关113的辅助接点、动力切断开关113的输出侧、控制部103或者制动器驱动电路102的输入侧中的任一个。

控制器111用于基于来自用户的指令来对各部进行控制。一般来说，具有开闭电力切断开关113和将来自用户的指令转换为在控制部103的指令值的作用。控制器111与控制部103和电力切断开关113连接。从控制器111对各个部分的控制信号可以使用逻辑信号或通信信号等任何的信号。在本实施方式中，为了说明将虚线设为逻辑信号，将方块箭头设为通信信号。另外，粗线为各动力线。

电力切断开关113用于从控制器接收信号并且根据信号对从电源112向后级供给的电力的接通关断进行切换。一般来说，能够使用断路器、继电器、电磁开闭器或电磁开关等具有机械接点的开关、或FET或IGBT等半导体开关，但是，并不限定于这些，只要能够进行切换，则怎样的开关都可以。此外，电力切断开关113为了便于说明而设为从控制器111接收信号来进行切换的结构，但是，也可以是用户能够直接操作，也可以是通过来自控制部103的信号进行操作。此外，关于开关切换所需要的驱动电路，虽然未图示但设为被包括在电力切断开关113中。另外，期望在电磁开闭器等中存在配合开关的状态而改变开闭状态的被称为辅助接点的部件。

转换器114～116是用于将输入电压转换为任意的输出电压的模块，另外，实现将交流转换为直流等功能。本实施方式的转换器114～116用于将从电源112供给的电压转换为马达驱动电路101、制动器驱动电路102和控制部103各自中存在的电压。此外，转换器114～116分别称为被被串联连接于马达驱动电路101的动力线的马达驱动电路用转换器114、被被串联连接于制动器驱动电路102的动力线的制动器驱动电路用转换器115、被被串联连接于控制部103的动力线的控制部用转换器116。如果电源112的电压符合各部的额定输入电压，则不需要转换器114～116，也可以将马达驱动电路101、制动器驱动电路102以及控制部103中相同的额定输入电压的部件放到一起。并且也可以是使马达驱动电路用转换器114的输出作为制动器驱动电路用转换器115的输入那样的多级连接结构。

二极管部117是用于进行保护以使在马达M停止时或减速时马达M中产生的再生电力不会逆流而破坏电源112或转换器114的整流元件。只要再生电力小到没有问题程度，则二极管部不是特别必须的部件。

接着，以下说明放电切换开关切换开闭状态的时刻。

本发明的目的在于迅速且可靠地使致动器的制动器驱动。为此，放电指令生成电路110需要配合想要使制动器B驱动的时刻向放电切换开关109输出放电指令。在制动器B的驱动中首先存在在平常时进行的控制停止。在本实施方式中，控制器111在从用户接收到发动制动器B的指令之后，向控制部103发送制动器开始指令，以使制动器B驱动。于是，控制部103对制动器驱动电路102进行控制，从而制动器B发动。在这种情况下，将从用户向控制器111的指令、从控制器111向控制部103的指令、从控制部103向制动器驱动电路102的指令中的任一个用作放电指令生成电路110的输入即可。这是因为：由于从想要发动制动器B起到制动器B发动为止向各部发送指令，所以为了知晓想要发动制动器B的时刻，对上述指令进行监视即可。

接着，举出在紧急时进行的紧急停止。紧急停止是在不能控制致动器的情况或有可能对人施加危害的情况下全部优先使致动器停止的动作。基本上与上述的控制停止的动作相同，但是，作为较大的不同在于：控制器111向电力切断开关113发送电力切断指令来切断电源112。此外，也存在根据产品切断电源112并且也同时进行控制停止的动作，但是，对该情况制动器电路放电系统100也是有效的。在本实施方式中，说明了在紧急停止时也进行控制停止的情况。

像这样切断电源112的目的是因为：即使在控制部103或制动器驱动电路102等与制动器操作有关的各要素中的任一个发生故障的情况下，停止向马达M的电力供给而不进行活动并且停止向制动器驱动电路102的电力供给而为不能维持制动器释放状态的状态，由此发动制动器B。

然而，即使是停止电力供给，当如上述那样在制动器驱动电路用电容器106中积存电荷时，在此期间也将在制动器驱动电路用电容器106中积存的电荷供给到制动器驱动电路102，能够维持制动器释放状态。因此，只要立刻闭合放电切换开关109来使制动器驱动电路用电容器106中积存的电荷放电，则使用于制动器驱动电路102进行动作的电力快速消失，能够缩短在制动器B发动之前的时间。

即，除了控制停止的情况之外，作为放电指令生成电路110的输入而使用将从控制器111向电力切断开关113的电力切断指令或电力切断开关113的输出侧的电压下降作为触发的信号即可。然而，由于在转换器114的输入级等所具有的静电电容成分中积蓄了电荷，所以即使在电力切断后，电力切断开关113的输出电压也不会瞬时下降，因此，在将电力切断开关113的输出电压的下降作为触发的情况下，到达判断为电压下降了的阈值电压值之前需要时间。即，存在实际上相对于想要紧急停止的时刻发生延迟等问题，或存在在电力切断开关113发生故障的情况下本来不会引起电压下降等问题，因此，期望利用控制器111的电力切断指令或来自用户的停止指令。

此外，当考虑电力切断开关113发生故障的情况时，即使闭合放电切换开关109，仅通过放电电阻108消耗来自转换器115的供给电力，由此也能够发生对制动器释放供给充分的电力的状态。在这种情况下，期望利用放电指令生成电路110的输出来停止转换器115的动作等，追加与电力切断开关113不同地对向制动器B的电力进行切断的开关来能够进行电力切断。此外，在上述的说明中，虽然作为控制停止与紧急停止的差异而举出电力切断，但是，未必必须进行区别，也可以在控制停止时进行电力切断。

因而，以下将本实施方式中的紧急停止时的动作举出为例子来对制动器电路放电系统进行说明。

首先，在图2中示出在何处都没有故障的正常状态下从产生紧急停止信号起时间t后的各点处的状态。图2是对本实施方式所涉及的制动器电路放电系统100的紧急停止时的动作进行说明的曲线图。但是，通信时间或动作时间造成的延迟量根据所使用的部件或控制方式而发生改变，因此，虽然不会成为如本说明书的说明那样的时刻而多少可能产生偏差，但是，并不会由于该偏差而损坏本实施方式的效果。

首先在时间t0时产生紧急停止信号。于是在时间t1时，接收到紧急停止信号的控制器111分别进行朝向放电指令生成电路110发送放电信号，朝向控制部103发送制动开始命令，朝向电力切断开关113发送电力切断信号。在此时，接收到放电信号的放电指令生成电路110将放电切换开关109闭合而成为电流向放电电阻108流动的状态。于是，制动器驱动电路102的输入电压开始电压下降，但是，由于从制动器驱动电路用转换器供给电力，所以该电压下降缓慢。在此，电力切断信号和放电信号以逻辑信号进行了说明，制动开始命令以通信信号进行了说明，但是，如上述那样不会由于信号的种类而损坏本发明的效果。

接着当为时间t2时，接收到制动开始命令的控制部朝向制动器驱动电路102发送制动信号，以发动制动器B。

进而在为时间t3时，接收到制动信号的制动器驱动电路102在释放制动器时成为发动制动器B的状态，马达M开始减速。

然后当为时间t4时，接收到电力切断信号的电力切断开关113将向各转换器114～116的电力供给切断。于是，来自到此为止提供由放电电阻108消耗的能量的制动器驱动电路用转换器115的电力供给消失，因此，制动器驱动电路用电容器106中积存的电荷被放电电阻108消耗。结果是，制动器驱动电路102的输入电压急剧地电压下降。

此外当为时间t5时，制动器驱动电路102的输入电压进行电压下降到不能保持制动器释放状态，但是，由于已经在时间t3时发动制动器，所以状态不会特别发生变化。

另外当为时间t6时，制动器驱动电路的电容器的电荷消失，制动器驱动电路102的输入电压为0，但是，状态也不会特别发生变化。

最后当为时间t7时，马达M的转速为0，致动器为完全停止的状态。

此外，在此次的例子中，说明了根据制动开始信号来发动制动器B的情况，但是，制动器驱动电路102的输入电压由于制动开始信号到达制动器驱动电路102之前的延迟、制动器驱动电路102的输入电压的电压下降的速度、电力切断开关109的延迟而低于为了释放制动器B而需要的电压，由此，存在发动制动器的情况，但是，在这样的情况下本发明也是有效的。

接着，为了说明本发明的效果，说明本实施方式中的控制部103发生了故障的状态。图3是对本实施方式所涉及的制动器电路放电系统100中的紧急停止时的动作进行说明的曲线图。图3示出了从产生紧急停止信号起时间t后的各点处的状态。

首先在时间t0时产生紧急停止信号。于是在时间t1时，接收到紧急停止信号的控制器111分别进行朝向控制部103发送制动开始命令，朝向电力切断开关113发送电力切断信号，朝向放电指令生成电路110发送放电信号。此时，接收到放电信号的放电指令生成电路110将放电切换开关109闭合而成为电流向放电电阻108流动的状态。于是，制动器驱动电路102的输入电压开始电压下降，但是，由于从制动器驱动电路用转换器115供给电力，所以该电压下降缓慢。

接着当为时间t2时，接收到制动开始命令的控制部103本来应该朝向制动器驱动电路102发送制动信号，以发动制动器B，但是，由于控制部103发生了故障所以未发送制动信号。

即，即使为时间t3，制动器驱动电路102也未接收制动信号，因此，制动器释放的状态持续，制动器B未发动而马达M不减速。

另一方面当为时间t4时，接收到电力切断信号的电力切断开关113将向各转换器114～116的电力供给切断。于是，来自到此为止提供由放电电阻108消耗的能量的制动器驱动电路用转换器115的电力供给消失，因此，制动器驱动电路用电容器106中积存的电荷被放电电阻108消耗。结果是，制动器驱动电路102的输入电压开始急剧地电压下降。

进而当为时间t5时，制动器驱动电路输入电压进行电压下降到不能保持制动器释放状态，由此，制动器释放被解除而制动器B发动，马达M开始减速。

另外当为时间t6时，制动器驱动电路用电容器106的电荷消失，制动器驱动电路102的输入电压为0，但是，在此状态不会特别发生变化。

最后当经过时间t7而为时间t8时，马达的转速为0，致动器为完全停止的状态。

如以上那样，虽然当与正常的状态相比花费时间，但是根据制动器电路放电系统100，能够使致动器完全停止。

<以往例>

为了使本发明的效果更易懂，在以下说明以往例。图4是示出以往例的制动器电路放电系统的结构的框图。此外，在图4中，将各框内的电路结简单化来例示。

制动器电路放电系统400为对象的致动器与第一实施方式的制动器电路放电系统100同样，由马达M、马达驱动电路401、制动器B、制动器驱动电路402以及控制部403构成。马达驱动电路401具备逆变器404。另外，在马达驱动电路401、制动器驱动电路402、控制部403分别安装有马达驱动电路用电容器405、制动器驱动电路用电容器406、控制部用电容器407。

另外，以往例所涉及的制动器电路放电系统400包括：控制器411；电力切断开关413，其用于进行来自电源412的电力供给的开闭；转换器414、415、416，其将电源电压转换为与马达驱动电路401、制动器驱动电路402以及控制部403分别符合的适当的电压；以及二极管部417，用于防止来自马达M的再生电力向转换器414或电源412逆流而造成的电路故障。

即，以往例的制动器电路放电系统400是从第一实施方式的制动器电路放电系统100去除放电电阻108、放电切换开关109以及放电指令生成电路110而得到的系统。

接着，对以往例中的控制部403发生了故障的状态进行说明。图5是对以往例所涉及的制动器电路放电系统400中的紧急停止时的动作进行说明的曲线图。图5示出了从产生紧急停止信号起时间t后的各点处的状态。

首先在时间t0时产生紧急停止信号。于是在时间t1时，接收到紧急停止信号的控制器411分别进行朝向电力切断开关413发送电力切断信号，朝向控制部403发送制动开始命令。在此，以往例的制动器电路放电系统400不具备放电电阻，因此，不会出现由于电流向放电电阻流动而制动器驱动电路402的输入电压进行电压下降这样的现象。

接着当为时间t2时，接收到制动开始命令的控制部403本来应该朝向制动器驱动电路402发送制动信号，以发动制动器，但是，由于控制部403发生了故障所以未发送制动信号。

即，即使为时间t3，制动器驱动电路402也未接收制动信号，因此，制动器释放的状态持续，制动器B未发动而马达M不减速。

然后当为时间t4时，接收到电力切断信号的电力切断开关413将向各转换器414～416的电力供给切断。于是，来自制动器驱动电路用转换器415的电力供给消失，但是制动器驱动电路用电容器406中积存的电荷不会被放电电阻消耗，因此，制动器驱动电路402的输入电压不会急剧地电压下降。但是，虽然第一实施方式中的说明进行了省略，但是存在制动器驱动电路402的消耗电力或电容器406的自然放电，因此制动器驱动电路402的输入电压有时缓慢地进行电压下降。以下对这种情况进行说明。

即使时间就这样从时间t5流逝到时间t8，制动器驱动电路402的输入电压也不会电压下降到不能保持制动器释放状态，因此，制动器释放状态持续，状态不会特别发生变化。此外，由于没有发动制动器B，所以未发现制动器B造成的马达的转速减少，但是，在时间t4时也通过电力切断开关413截断向马达驱动电路402的电力供给，因此，不能维持马达M的转速而进行缓慢的减速。但是，关于这种现象，受到马达驱动电路用电容器405中积存的电荷或马达M的摩擦的影响等，说明变得繁杂，难以理解以往例的效果，因此，设为没有来进行说明。

终于当为时间t9时，制动器驱动电路402的输入电压进行电压下降到不能保持制动器释放状态，由此，制动器释放被解除而发动制动器B，马达M开始减速。

如以上那样，当将第一实施方式与以往例进行比较时，已知第一实施方式的制动器电路放电系统100能够更早地发动制动器B。

<第二实施方式>

图6是示出本发明的第二实施方式所涉及的制动器电路放电系统600的结构的框图。另外，将制动器电路放电系统600的各框内的电路结构简单化来例示。此外，在图6中，仅图示了与本实施方式有关的框，省略了其它各系统所需要的框。

本实施方式与第一实施方式之间的不同点第一在于是作为放电指令生成电路的一例而利用从控制器111向电力切断开关113的信号的结构。第二在于马达驱动电路用转换器114是共享制动器驱动电路用转换器115的结构。以下将马达驱动电路用转换器114和制动器驱动电路用转换器115合并称为驱动电路用转换器114，将马达驱动电路输入电压和制动器驱动电路输入电压合并称为驱动电路输入电压。

本实施方式中的放电指令生成电路是非电路601，非电路601中包括使输入信号的逻辑反转的电路和用于操作放电切换开关109的电路。从控制器111向电力切断开关113连接的信号线也连接于非电路601的输入，非电路601的输出连接于放电切换开关109的信号输入端子。在此，电力切断开关113的输入在高电平时闭合，在低电平时断开。另外，放电切换开关109的输入也在高电平时闭合，在低电平时断开。即，电力切断开关113和放电切换开关109中是相同的逻辑，这是因为实现在致动器动作时进行电力供给而不进行放电，在致动器停止时不进行电力供给而进行放电这样的动作。因而，如果电力切断开关113与放电切换开关109的逻辑自身相反，则不需要非电路601内的使逻辑翻转的电路。另外，在本实施例中，使用从控制器111向电力切断开关113连接的信号线，但是，在电力切断开关是电磁开关的情况下，也可以将非电路601的输入连接于辅助接点。但是在该情况下，在电磁开关故障时存在辅助接点不动作的可能性，因此，更期望如本实施例那样直接利用来自控制器111的信号。

本实施方式中的转换器114向马达M和制动器B分别进行电力供给。这假定了如上述那样马达驱动电路101和制动器驱动电路102的额定输入电压为可容许程度同等的情况。在为这种结构的情况下，作为注意点，需要将放电电阻108和放电切换开关108连接到比二极管部117更靠马达M或制动器B侧。是因为：当将放电电阻108和放电切换开关108连接到比二极管部117更靠转换器114侧时，则根据二极管部117，马达驱动电路用电容器105或制动器驱动电路用电容器106中积存的电荷由于二极管部117的整流作用而不会流入到放电电阻108，不会发生本实施方式的效果。

接着，在本实施方式的控制部103发生了故障的状态下，使用图7来说明从产生紧急停止信号起时间t后的各点处的状态。图7是对本实施方式所涉及的制动器电路放电系统600的紧急停止时的动作进行说明的曲线图。

首先，在时间t0时产生紧急停止信号。于是在时间t1时，接收到紧急停止信号的控制器111分别进行朝向电力切断开关113发送电力切断信号，朝向放电指令生成电路发送放电信号，朝向控制部103发送制动开始命令。此时，接收到放电信号的放电指令生成电路将放电切换开关109闭合而成为电流向放电电阻108流动的状态。于是，马达驱动电路101的输入电压开始电压下降，但是，由于从马达驱动电路用转换器114供给电力，所以该电压下降缓慢。在此，由于马达驱动电路101的输入电压的电压下降，向马达M供给的电力变少而不能维持转速，因此马达M开始减速。

接着当为时间t2时，接收到制动开始命令的控制部103本来应该朝向制动器驱动电路102发送制动信号，以发动制动器B，但是，由于控制部103发生了故障所以未发送制动信号。

即，即使为时间t3，制动器驱动电路102也未接收制动信号，因此，制动器释放的状态持续，制动器B未发动而马达M不减速。

另一方面当为时间t4时，接收到电力切断信号的电力切断开关113将向各转换器114、116的电力供给切断。于是，来自到此为止提供由放电电阻108消耗的能量的驱动电路用转换器114的电力供给消失，因此，马达驱动电路用电容器105和制动器驱动电路用电容器106中积存的电荷被放电电阻108消耗。结果是，驱动电路输入电压急剧地开始电压下降。

进而当为时间t5时，驱动电路输入电压进行电压下降到不能保持制动器释放状态，由此，制动器释放被解除而制动器B发动，马达M进一步减速。

另外当为时间t6时，制动器驱动电路用电容器106的电荷消失，制动器驱动电路输入电压为0，但是状态不会特别发生变化。

最后当为时间t7.5时，马达的转速为0，致动器为完全停止的状态。

如以上那样，当将本实施方式所涉及的制动器电路放电系统600与第一实施方式所涉及的制动器电路放电系统100进行比较时，已知由于能够通过驱动电路输入电压的电压下降来抑制马达M的旋转自身，所以制动器电路放电系统600能够更早地发动制动器B。

<第三实施方式>

图8是示出本发明的第三实施方式所涉及的制动器电路放电系统800的结构的框图。另外，将制动器电路放电系统800的各框内的电路结构简单化来例示。此外，在图8中仅图示了与本实施方式有关的框，省略了其它各系统所需要的框。

本实施方式所涉及的制动器电路放电系统800也与第二实施方式所涉及的制动器电路放电系统600同样地，从自控制器111向电力切断开关113连接的信号线分支而连接非电路801。本实施方式与第二实施方式之间的不同点在于是追加过电压检测电路802，并且追加将过电压检测电路802的输出信号与上述的切换指令信号(放电信号指令)的逻辑或向放电切换开关109输出的或电路803而得到的结构。在此，具备非电路801、过电压检测电路802以及或电路803的部件是本实施例中的放电指令生成电路。此外，过电压检测电路802连接在二极管部117与马达驱动电路101之间。即，过电压检测电路802连接于连接有马达驱动电路用电容器105的马达驱动电路101的动力线与放电电阻108之间。另外，或电路803连接于非电路801的输出和过电压检测电路802的输出。

另外，在本实施方式中，致动器810和包括除了致动器810之外的要素的控制板81分别被容纳于不同的框体，各个信号线或动力线通过框体间电缆连接。致动器810具备马达驱动电路101、制动器驱动电路102、控制部103以及包括各电容器105～107的驱动器811。本实施方式所涉及的制动器电路放电系统800作为一例能够应用于内置致动器810的机器人，该制动器810具备驱动器811。

在此，过电压检测电路802具有在二极管部117与马达驱动电路101之间的连接部的电压超过某个阈值时生成将放电切换开关109闭合那样的输出的功能即可，对其原理或结构并不特别限定。例如，也可以是比较器和使用基准电压的比较电路、或利用齐纳二极管的部件。进而也可以将通过A/D转换器对电压值进行数字转换后的值导入到微机等中而在软件上进行比较。

过电压检测电路802用于检测由在马达M被制动器B减速时或通过外力加速马达M时产生的再生电力引起的过电压。在检测到这样的过电压时，通过将放电切换开关109闭合来使放电电阻108消耗再生电力而抑制过电压状态，由此，能够防止电路的故障。

<第四实施方式>

图9是示出本发明的第四实施方式所涉及的制动器电路放电系统900的结构的框图。另外，将制动器电路放电系统900的各框内的电路结构简单化来例示。此外，在图9中仅图示了与本实施方式有关的框，省略了其它各系统所需要的框。本实施方式与第一实施方式之间的不同点在于：放电电阻108与控制部用电容器107并联连接于控制部用转换器116的输出而不是并联连接于制动器驱动电路用转换器115。

在此，从控制部103向制动器驱动电路102发送信号使得在控制部103由于电力不足而停止时发动制动器B。具体地说，上述信号在高电平时释放制动器B即可，进而优选的是将用于传递上述信号的信号线下拉即可。或者利用通信将控制部103与制动器驱动电路102之间连接，如果在某个周期内发送制动器释放信号，则制动器B发动即可。

根据这种结构，即使在控制部103失控的情况或发生故障的情况下，也通过电力切断开关113截断向控制部用转换器116的电力供给并且通过放电电阻108对控制部用电容器107中积存的电荷进行放电，由此，使控制部103由于电力不足而停止，制动器B发动，因此，结果是能够防止致动器的误工作。

接着，在图10中示出在本实施方式的控制部103发生了故障的状态下从产生紧急停止信号起时间t后的各点处的状态。图10是对本发明的第四实施方式所涉及的制动器电路放电系统的紧急停止时的动作进行说明的曲线图。

首先在时间t0时产生紧急停止信号。于是在时间t1时，接收到紧急停止信号的控制器111分别进行朝向电力切断开关113发送电力切断信号，朝向放电指令生成电路110发送放电信号，朝向控制部103发送制动开始命令。此时，接收到放电信号108的放电指令生成电路110将放电切换开关109闭合而成为电流向放电电阻108流动的状态。于是，控制部输入电压开始电压下降，但是，由于从控制部用转换器116供给电力，所以该电压下降缓慢。

首先在时间t0时产生紧急停止信号。于是在时间t1时，接收到紧急停止信号的控制器111分别进行朝向电力切断开关113发送电力切断信号，朝向放电指令生成电路110发送放电信号，朝向控制部103发送制动开始命令。此时，接收到放电信号的放电指令生成电路110将放电切换开关109闭合而成为电流向放电电阻108流动的状态。于是，控制部输入电压开始电压下降，但是，是对本发明的第四实施方式所涉及的制动器电路放电系统的紧急停止时的动作进行说明的曲线图。由于从控制部用转换器116供给电力，所以该电压下降缓慢。

接着当为时间t2时，接收到制动开始命令的控制部103本来应该朝向制动器驱动电路102发送制动信号，以发动制动器B，但是由于控制部发生了故障，所以未发送制动信号。

即，即使为时间t3，制动器驱动电路102未接收制动信号，因此，制动器释放的状态持续，制动器B未发动而马达M不减速。

另一方面当为时间t4时，接收到电力切断信号的电力切断开关113将向各转换器114～116的电力供给切断。于是，来自至今为止提供由放电电阻108消耗的能量的控制部用转换器116的电力供给消失，因此，控制部用电容器107中积存的电荷被放电电阻108消耗。结果是，控制部103的输入电压开始急剧地电压下降。

但是，即使为时间t5，制动器驱动电路102的输入电压也不电压下降，因此，制动器释放状态被保持。

进而当为时间t6时，控制部用电容器107的电荷消失，控制部103的输入电压为0，控制部103停止。在此，由于控制部103由于电力不足而停止，所以如上述那样从控制部103向制动器驱动电路102发送发动制动器B的命令的信号。

然后当为时间t7时，制动器释放被解除，马达M开始减速。

最后当经过时间t8而为时间t9时，马达M的转速为0，致动器为完全停止的状态。

如以上那样，当将本实施方式所涉及的制动器电路放电系统900与第一实施方式所涉及的制动器电路放电系统100进行比较时，已知由于能够通过驱动电路输入电压的电压下降来抑制马达M的旋转自身，所以制动器电路放电系统900能够更早地发动制动器B。另外，制动器电路放电系统900能够迅速且可靠地停止发生故障而不能控制的控制部103，因此，能够防止控制部103发送错误的信号而造成的误动作。

<第五实施方式>

图11是示出本发明的第五实施方式所涉及的制动器电路放电系统1100的结构的框图。另外，将制动器电路放电系统1100的各框内的电路结构简单化来例示。此外，在图11中仅图示了与本实施方式有关的框，省略了其它各系统所需要的框。本实施方式与第一实施方式之间的不同点在于放电电阻108连接于转换器114～116各自的输入级。

根据本实施方式所涉及的制动器电路放电系统1100的结构，对马达驱动电路101、制动器驱动电路102和控制部10各自的转换器114～116中包括的电容器中积存的电荷同时进行放电，由此能够同时停止致动器的旋转和控制。但是，在转换器114～116之后的电路中包括防逆流电路那样的情况下，由于不能获得马达驱动电路101、制动器驱动电路102和控制部103的各电容器105～107的放电效果，所以需要注意。

<第六实施方式>

接着，关于本发明的第六实施方式，说明放电电阻108的电阻值、各种延迟量的差造成的影响。本实施方式与第一实施方式之间的不同点在于使放电电阻108的电阻值尽可能小。在本实施方式中，使用10Ω的放电电阻108。针对像这样与第一实施方式所涉及的制动器电路放电系统100具备相同的结构的本实施方式所涉及的制动器电路放电系统，使用图12说明何处都没有故障的正常的状态的情况下从产生紧急停止信号起时间t后的各点处的状态。图12是对本实施方式所涉及的制动器电路放电系统的紧急停止时的动作进行说明的曲线图。

首先在时间t0时产生紧急停止信号。于是在时间t1时，接收到紧急停止信号的控制器111分别进行朝向电力切断开关113发送电力切断信号，朝向放电指令生成电路110发送放电信号，朝向控制部103发送制动开始命令。此时，接收到放电信号的放电指令生成电路110将放电切换开关109闭合而成为电流向放电电阻108流动的状态。于是，制动器驱动电路102的输入电压开始电压下降，但是，放电电阻108的电阻值尽可能小，流动接近动力线与GND短路时的电流。因而，虽然从制动器驱动电路用转换器115供给电力，但是供给跟不上而急剧地电压下降。

接着当为时间t1.5时，制动器驱动电路102的输入电压进行电压下降到不能保持制动器释放状态，由此，制动器释放被解除，制动器B发动而马达M开始减速。

在此，根据第一实施方式所涉及的制动器电路放电系统100，控制部103在时间t2时接收制动开始命令，在时间t3时制动器B发动，在本实施方式所涉及的制动器电路放电系统中能够在控制部103接收完制动开始命令之前发动制动器B。

产业上的可利用性

本发明涉及具备制动器驱动电路的制动器电路放电系统，具有产业上的可利用性。

附图标记说明

100、400、600、800、900、1100：制动器电路放电系统；101、401：马达驱动电路；102、402：制动器驱动电路；103、403：控制部；104、404：逆变器；105～107、405～407：电容器；108：放电电阻；109：放电切换开关；110：放电指令生成电路；111、411：控制器；112、412：电源；113、413：电力切断开关；114～116、414～416：转换器；117、417：二极管部；601、801：非电路；802：过电压检测电路；803：或电路；810：致动器；811：驱动器；812：控制板；M：马达；B：制动器。

Claims (8)

1.一种制动器电路放电系统，具备：

马达驱动电路，其驱动马达；

制动器驱动电路，其驱动使所述马达的驱动减速停止的制动器，在电力切断时发动所述制动器；

控制部，其控制所述马达驱动电路和所述制动器驱动电路的动作，对所述制动器驱动电路持续发送制动器释放信号；

电容器，其连接于所述制动器驱动电路的动力线和所述控制部的动力线中的至少一方的动力线；

放电电阻，其连接于连接有所述电容器的动力线，对所述电容器中积蓄的电荷进行放电；

放电切换开关，其与所述放电电阻串联连接；以及

放电指令生成电路，其连接于所述放电切换开关，生成切换所述放电切换开关的开闭的切换指令信号。

2.根据权利要求1所述的制动器电路放电系统，其中，

所述电容器是与所述制动器驱动电路的动力线连接的制动器驱动电路用电容器，

所述放电电阻与所述制动器驱动电路用电容器并联连接于所述制动器驱动电路的动力线。

3.根据权利要求1所述的制动器电路放电系统，其中，

所述电容器是与所述控制部的动力线连接的控制部用电容器，

所述放电电阻与所述控制部用电容器并联连接于所述控制部的动力线。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的制动器电路放电系统，其中，

所述放电指令生成电路是非电路。

5.根据权利要求4所述的制动器电路放电系统，其中，

所述放电指令生成电路具备：过电压检测电路，其连接在连接有所述电容器的动力线与所述放电电阻之间处；以及或电路，其连接于该过电压检测电路和所述非电路，

所述或电路将所述过电压检测电路的输出信号与所述切换指令信号的逻辑或向所述放电切换开关输出。

6.根据权利要求1所述的制动器电路放电系统，其中，

还具备：

马达驱动电路用转换器，其被串联连接于所述马达驱动电路的动力线；

制动器驱动电路用转换器，其被串联连接于所述制动器驱动电路的动力线；以及

控制部用转换器，其被串联连接于所述控制部的动力线，

所述放电电阻连接于所述马达驱动电路用转换器、所述制动器驱动电路用转换器和所述控制部用转换器各自的输入级。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的制动器电路放电系统，其中，

放电电阻的电阻值为1Ω以上且1000Ω以下。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的制动器电路放电系统，其中，

所述马达驱动电路、所述制动器驱动电路、所述控制部以及所述电容器被内置于机器人中。

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