DE102013109597A1

DE102013109597A1 - Bremsansteuer- und Regelsystem zum Erkennen von Kurzschlussfehlern eines Schaltelements

Info

Publication number: DE102013109597A1
Application number: DE102013109597.6A
Authority: DE
Inventors: Yasuyuki Matsumoto; Tsutomu SHIKAGAWA
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2012-09-06
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2014-03-06
Anticipated expiration: 2033-09-04
Also published as: CN103671649A; DE102013109597B4; JP5653977B2; US9050961B2; CN103671649B; US20140060982A1; JP2014050912A

Abstract

Ein erstes Schaltelement ist mit einer Seite einer Bremse verbunden und schaltet aus dem Sperrzustand in den Durchlasszustand, wenn ein Schaltbefehl eingegeben wird, damit ein Bremsenansteuerstrom durch die Bremse fließt. Ein zweites Schaltelement ist mit der anderen Seite der Bremse verbunden und schaltet aus dem Sperrzustand in den Durchlasszustand, wenn der Schaltbefehl eingegeben wird, damit ein Bremsenansteuerstrom durch die Bremse fließt. Eine Spannungserfassungseinheit erfasst eine Bremsenspannung, die an der Bremse anliegt. Eine Schaltbefehl-Verzögerungseinheit verzögert den Schaltbefehl, der in das erste Schaltelement eingegeben wird. Eine Kurzschlussfehler-Erfassungseinheit stellt fest, ob ein Kurzschlussfehler im ersten Schaltelement aufgetreten ist, und zwar abhängig von der Bremsenspannung und dem Schaltbefehl, den die Schaltbefehl-Verzögerungseinheit verzögert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Bremsansteuer- und Regelsystem zum Ansteuern und Regeln einer Bremse, damit der Status der Bremse aus einem gelösten Status in einen Eingreifstatus überführt wird, indem ein Bremsenansteuerstrom unterbrochen wird, der durch die Bremse fließt, die ein angetriebenes Objekt abbremst, das von einem Motor in der Schwerkraftachsenrichtung angetrieben wird.
2. BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
In Industrierobotern und ähnlichen Geräten, die eine Schwerkraftachse aufweisen, wird eine Bremsansteuer- und Regelvorrichtung zum Ansteuern und Regeln einer Bremse verwendet, die das angetriebene Objekt abbremst, um zu verhindern, dass ein angetriebenes Objekt, beispielsweise ein Arm, herunterfällt, wenn der Motor anhält.
Für derartige Bremsansteuer- und Regelvorrichtungen wird auch eine Bremsansteuer- und Regelvorrichtung vorgeschlagen, bei der ein Schaltelement an eine Seite der Bremse angeschlossen ist und ein weiteres Schaltelement an die andere Seite der Bremse angeschlossen ist, siehe beispielsweise das japanische Patent Nr. 4734581 ( JP4734581B ). Setzt man eine Bremsansteuer- und Regelvorrichtung mit zwei Schaltelementen wie beschrieben ein, so ist es auch bei einem Kurzschlussfehler eines Schaltelements möglich, den Bremsenansteuerstrom zu unterbrechen, der durch die Bremse fließt, indem man das andere Schaltelement in den Sperrzustand versetzt. Folglich kann damit auch im Fall eines Kurzschlussfehlers eines der Schaltelemente der Status der Bremse aus dem gelösten Status in den Eingreifstatus überführt werden, und man kann verhindern, dass das angetriebene Objekt herunterfällt, wenn der Motor anhält.
Wird geprüft, ob ein Kurzschlussfehler eines Schaltelements in der Bremsansteuer- und Regelvorrichtung mit zwei Schaltelementen wie beschrieben vorliegt, so ist ein Vorgang nötig, bei dem eines der Schaltelemente eingeschaltet wird und das andere Schaltelement ausgeschaltet wird, und ein Vorgang nötig, bei dem das eine Schaltelement ausgeschaltet wird und das andere Schaltelement eingeschaltet wird. D. h., bei der beschriebenen Bremsansteuer- und Regelvorrichtung mit zwei Schaltelementen muss der Vorgang zum Ein- und Ausschalten der Schaltelemente zwei Mal ausgeführt werden, um festzustellen, ob ein Kurzschlussfehler eines Schaltelements vorliegt. Dies ist nachteilig, da mehr Zeit benötigt wird, um festzustellen, ob ein Kurzschluss eines Schaltelements aufgetreten ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt stellt die Erfindung eine Bremsansteuer- und Regelvorrichtung bereit, die die Zeit verkürzen kann, die dafür nötig ist, festzustellen, ob ein Kurzschlussfehler eines Schaltelements vorliegt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Bremsansteuer- und Regelvorrichtung zum Ansteuern und Regeln einer Bremse, damit der Status der Bremse aus einem gelösten Zustand in einen Eingreifzustand überführt wird, und zwar durch das Unterbrechen eines Bremsenansteuerstroms, der durch die Bremse fließt, die ein angetriebenes Objekt abbremst, das von einem Motor in der Schwerkraftachsenrichtung angetrieben wird:
ein erstes Schaltelement, das mit einer Seite der Bremse verbunden ist und dafür ausgelegt ist, aus dem Sperrzustand in den Durchlasszustand zu schalten, wenn ein Schaltbefehl eingegeben wird, damit ein Bremsenansteuerstrom durch die Bremse fließt;
ein zweites Schaltelement, das mit der anderen Seite der Bremse verbunden ist und dafür ausgelegt ist, aus dem Sperrzustand in den Durchlasszustand zu schalten, wenn ein Schaltbefehl eingegeben wird, damit ein Bremsenansteuerstrom durch die Bremse fließt;
eine Spannungserfassungseinheit, die dafür ausgelegt ist, eine Bremsenspannung zu erfassen, die an der Bremse anliegt;
eine Schaltbefehl-Verzögerungseinheit, die dafür ausgelegt ist, den Schaltbefehl zu verzögern, der in das erste Schaltelement eingegeben wird; und
eine Kurzschlussfehler-Erfassungseinheit, die dafür ausgelegt ist, festzustellen, ob ein Kurzschlussfehler im ersten Schaltelement aufgetreten ist, und zwar abhängig von der Bremsenspannung und dem Schaltbefehl, den die Schaltbefehl-Verzögerungseinheit verzögert.
Bevorzugt enthält die Schaltbefehl-Verzögerungseinheit: einen Komparator, der einen invertierenden Eingang hat, in den ein Schaltbefehl eingegeben wird, einen nicht invertierenden Eingang, der an ein Referenzpotential angeschlossen ist, und einen Ausgang; und ein NICHT-Gatter, von dem ein Eingang an den Ausgang des Komparators angeschlossen ist und ein Ausgang an das erste Schaltelement, und die Kurzschlussfehler-Erfassungseinheit weist auf: eine Logikprodukt-Operationseinheit, von der ein erster Eingang mit dem Ausgang des Komparators verbunden ist, und in deren zweiten Eingang die Bremsenspannung von der Spannungserfassungseinheit eingegeben wird, und einen Ausgang, der dafür ausgelegt ist, das Ergebnis der Logikproduktoperation aus einem invertierten Pegel des vom Komparator ausgegebenen Schaltbefehls und einem Pegel der Bremsenspannung auszugeben.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Zeit verkürzt werden, die dafür nötig ist, festzustellen, ob ein Kurzschlussfehler eines Schaltelements vorliegt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung der folgenden Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.
Es zeigt:
1 ein Blockdiagramm eines Systems, auf das eine Bremsansteuer- und Regelvorrichtung der Erfindung angewendet wird;
2A eine Skizze zum Erklären eines Ablaufs, bei dem kein Kurzschlussfehler in einem der Transistoren der Bremsansteuer- und Regelvorrichtung in 1 auftritt;
2B eine Skizze zum Erklären eines Ablaufs, bei dem ein Kurzschlussfehler in einem der Transistoren der Bremsansteuer- und Regelvorrichtung in 1 auftritt;
3A eine Skizze zum Erklären eines Ablaufs, bei dem kein Kurzschlussfehler in dem anderen Transistor der Bremsansteuer- und Regelvorrichtung in 1 auftritt; und
3B eine Skizze zum Erklären eines Ablaufs, bei dem ein Kurzschlussfehler in dem anderen Transistor der Bremsansteuer- und Regelvorrichtung in 1 auftritt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Anhand der Zeichnungen werden nun Ausführungsformen der Bremsansteuer- und Regelvorrichtung der Erfindung erklärt.
Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems, auf das eine Bremsansteuer- und Regelvorrichtung der Erfindung angewendet wird. Das in 1 dargestellte System wird in einem Industrieroboter verwendet und besitzt eine dreiphasige Wechselstromquelle 1 als Wechselstromquelle, einen Gleichrichter 2, einen Glättungskondensator 3 als Gleichspannungs-Zwischenkreis, einen Wechselrichter 4, einen Schwerkraftachsen-Servomotor 6, der in dem Industrieroboter 5 enthalten ist, eine Bremse 7, eine Drehpositions-Erfassungseinheit 8, eine Wechselrichter-Steuervorrichtung 9, eine Bremsansteuer- und Regelvorrichtung 10, eine Robotersteuerung 11 und einen Monitor 12.
Der Gleichrichter 2 besteht beispielsweise aus einer Anzahl (im Fall eines dreiphasigen Wechselstroms sechs) Gleichrichterdioden und setzt von der dreiphasigen Wechselstromquelle 1 gelieferten Wechselstrom in Gleichstrom um. Der Glättungskondensator 3 ist parallel zum Gleichrichter 2 geschaltet und glättet die Spannung, die die Gleichrichterdioden im Gleichrichter 2 gleichrichten. Der Wechselrichter 4 ist parallel zum Glättungskondensator 3 geschaltet und besteht aus einer Anzahl (im Fall eines dreiphasigen Wechselstroms sechs) Transistoren und setzt den vom Gleichrichter 2 erzeugten Gleichstrom im Wechselstrom um, indem er die Transistoren gemäß einen PWM-Signal V_PWM ein- und ausschaltet, das später erklärt wird.
Der Industrieroboter 5 weist mehrere Arme auf, die zur Vereinfachung nicht dargestellt sind. Der Schwerkraftachsen-Servomotor 6 wird mit der Energie betrieben, die im Glättungskondensator 3 gesammelt ist, damit einer der Arme des Industrieroboters 5 in der Schwerkraftachsenrichtung (Z-Achsen-Richtung) betätigt wird.
Der Status der Bremse 7 geht vom Eingreifzustand in den gelösten Zustand über, wenn man einen Bremsenansteuerstrom durch die Bremse 7 fließen lässt, damit der zugehörige Arm in Schwerkraftachsenrichtung betätigt wird, wenn der Schwerkraftachse-Servomotor 6 angesteuert wird. Der Status der Bremse 7 geht vom gelösten Zustand in den Eingreifzustand über, wenn man den Bremsenansteuerstrom unterbricht, der durch die Bremse 7 fließt, um zu verhindern, dass der zugehörige Arm herunterfällt, indem der zugehörige Arm abgebremst wird, wenn der Schwerkraftachsen-Servomotor 6 angehalten wird. Zu diesem Zweck weist die Bremse 7 eine Bremsenspule 7a auf, durch die der Bremsenansteuerstrom fließt.
Die Drehpositions-Erfassungseinheit 8 besteht aus einem rotierenden Geber, der dafür ausgelegt ist, einen Drehwinkel θ des Schwerkraftachsen-Servomotors 6 zu erfassen, und zwar als Position oder Geschwindigkeit des Motors.
Zum Steuern des Wechselrichters 4 tastet die Wechselrichter-Steuervorrichtung 9 Stromwerte der drei Phasen eines U-Phasen-Stroms I_u, eines V-Phasen-Stroms I_v und eines W-Phasen-Stroms I_w ab, die mit Stromerfassungseinheiten 4u, 4v und 4w erfasst werden, die sich in den Ausgabeleitungen des Wechselrichters 4 befinden, und zwar als Stromwertdaten des Schwerkraftachsen-Servomotors 6, und sie tastet den Drehwinkel θ als Positions- oder Geschwindigkeitsdaten des Motors ab.
Die Wechselrichter-Steuervorrichtung 9 erzeugt das PWM-Signal P_PWM zum Ansteuern des Schwerkraftachsen-Servomotors 6 gestützt auf die abgetasteten Stromwertdaten und die Positions- oder Geschwindigkeitsdaten des Motors und auf Positions- oder Geschwindigkeits-Sollwertdaten des Motors von einer übergeordneten Regelvorrichtung, die zur Vereinfachung nicht dargestellt ist.
Die Stromerfassungseinheiten 4u, 4v und 4w bestehen beispielsweise jeweils aus Hallelementen, und die übergeordnete Regelvorrichtung (nicht dargestellt) besteht beispielsweise aus einer CNC (numerische Computersteuerung).
Die Bremsansteuer- und Regelvorrichtung 10 regelt die Bremse 7 und steuert sie an, um den Status der Bremse 7 aus dem Eingreifzustand in den gelösten Zustand zu überführen, indem ein Bremsenansteuerstrom in die Bremsenspule 7a eingespeist wird, oder um den Status der Bremse 7 aus dem gelösten Zustand in den Eingreifzustand zu überführen, indem der Bremsenansteuerstrom, der durch die Bremsenspule 7a fließt, unterbrochen wird. Hierzu umfasst die Bremsansteuer- und Regelvorrichtung 10 einen NPN-Transistor 21 als erstes Schaltelement, einen NPN-Transistor 22 als zweites Schaltelement, eine Spannungserfassungseinheit 23, eine Schaltbefehl-Verzögerungseinheit 24 und eine Kurzschlussfehler-Erfassungseinheit 25.
Der NPN-Transistor 21 besitzt: eine Basis, in die ein Schaltbefehl S, der einen Bremsenansteuerstrom durch die Bremsenspule 7a fließen lässt, von der Robotersteuerung 11 über die Schaltbefehl-Verzögerungseinheit 24 eingegeben wird; einen Kollektor, der an einen Verbindungspunkt A auf einem ersten Potential angeschlossen ist (in diesem Fall die Spannung der Stromversorgung); und einen Emitter, der an eine Seite der Bremsenspule 7a angeschlossen ist. Der NPN-Transistor 21 schaltet aus dem Sperrzustand in den Durchlasszustand, wenn der Schaltbefehl S an die Basis des NPN-Transistors 21 angelegt wird. Zudem wird an die Basis des NPN-Transistors 21 ein Schaltbefehl S' zum Feststellen, ob in dem NPN-Transistor 21 ein Kurzschluss aufgetreten ist, direkt von der Robotersteuerung 11 angelegt, d. h. unter Umgehung der Schaltbefehl-Verzögerungseinheit 24. Folglich schaltet der NPN-Transistor 21 aus dem Sperrzustand in den Durchlasszustand, wenn der Schaltbefehl S' an die Basis des NPN-Transistors 21 angelegt wird.
Der NPN-Transistor 22 besitzt: eine Basis, in die ein Schaltbefehl S, der einen Bremsenansteuerstrom durch die Bremsenspule 7a fließen lässt, direkt eingegeben wird; einen Kollektor, der an die andere Seite der Bremsenspule 7a angeschlossen ist; und einen Emitter, der an einen Verbindungspunkt B auf einem zweiten Potential angeschlossen ist (in diesem Fall 0 V). Der NPN-Transistor 22 schaltet aus dem Sperrzustand in den Durchlasszustand, wenn der Schaltbefehl S an die Basis des NPN-Transistors 22 angelegt wird.
Die Spannungserfassungseinheit 23 erfasst die Bremsenspannung, die an der Bremsenspule 7a anliegt. Hierzu weist die Spannungserfassungseinheit 23 einen nicht invertierenden Eingang auf, der mit einer Seite der Bremsenspule 7a verbunden ist, einen invertierenden Eingang, der mit der anderen Seite der Bremsenspule 7a verbunden ist, und einen Ausgang, der an die Kurzschlussfehler-Erfassungseinheit 25 angeschlossen ist.
Die Schaltbefehl-Verzögerungseinheit 24 verzögert den Schaltbefehl S, der in den NPN-Transistor 21 eingegeben wird, um eine Zeitspanne T. Hierzu besitzt die Schaltbefehl-Verzögerungseinheit 24 einen Komparator 24a, der eine RC-Schaltung enthält, und ein NICHT-Gatter 24b. Der Komparator 24a hat einen invertierenden Eingang, an den der Schaltbefehl S angelegt wird, einen nicht invertierenden Eingang, der mit einem Referenzpotential verbunden ist, und einen Ausgang, der mit dem Eingang des NICHT-Gatters 24b und der Kurzschlussfehler-Erfassungseinheit 25 verbunden ist. Das NICHT-Gatter 24b umfasst einen Eingang, der mit dem Ausgang des Komparators 24a verbunden ist, und einen Ausgang, der an die Basis des NPN-Transistors 21 angeschlossen ist.
Die Kurzschlussfehler-Erfassungseinheit 25 stellt fest, ob in dem NPN-Transistor 21 ein Kurzschluss aufgetreten ist, und zwar abhängig von dem Pegel der Bremsenspannung, der dem Potential des Ausgangs eines Operationsverstärkers 23a zugeordnet ist, und dem Pegel des Schaltbefehls S, den die Schaltbefehl-Verzögerungseinheit 24 verzögert. Hierzu weist die Kurzschlussfehler-Erfassungseinheit 25 eine Logikprodukt-Operationseinheit 25a auf. Die Logikprodukt-Operationseinheit 25a hat einen ersten Eingang, der mit dem Ausgang des Komparators 24a verbunden ist, einen zweiten Eingang, in den der Operationsverstärker 23a die Bremsenspannung eingibt, und einen Ausgang, der dafür ausgelegt ist, ein Ergebnis (Pegel eines Potentials) der Logikprodukt-Operation eines invertierten Pegels des Schaltbefehls S, den der Ausgang des Komparators 24a ausgibt, und eines Pegels der Bremsenspannung auszugeben.
Die Logikprodukt-Operationseinheit 25a gibt das Ergebnis der Logikprodukt-Operation in den Monitor 12 ein. Der Monitor 12 zeigt das Ergebnis der Logikprodukt-Operation (Pegel des Potentials des Ausgangs der Logikprodukt-Operationseinheit 25a) an, damit man feststellen kann, ob ein Kurzschluss in dem NPN-Transistor 21 aufgetreten ist.
2A zeigt eine Skizze zum Erklären eines Ablaufs, bei dem kein Kurzschlussfehler im NPN-Transistor 21 der Bremsansteuer- und Regelvorrichtung 10 in 1 auftritt. Tritt in dem NPN-Transistor 21 kein Kurzschlussfehler auf, und gibt die Robotersteuerung 11 zum Zeitpunkt t1 den Schaltbefehl S aus, so geht das Potential des Eingangs der Schaltbefehl-Verzögerungseinheit 24 zum Zeitpunkt t1 von einem Low-Pegel (L) auf einen High-Pegel (H) über. Das Potential des Ausgangs des Komparators 24a geht zum Zeitpunkt t2 vom High-Pegel auf dem Low-Pegel über, nachdem ab dem Zeitpunkt t1 die Zeitspanne T verstrichen ist. Das Potential des Operationsverstärkers 23a geht zum Zeitpunkt t2 vom Low-Pegel auf den High-Pegel über. Vor dem Zeitpunkt t2 ist das Potential des Komparators 24a und das Potential des Operationsverstärkers 23a der High-Pegel bzw. der Low-Pegel. Das Potential des Komparators 24a schaltet zum Zeitpunkt t2 vom High-Pegel auf Low-Pegel um, und gleichzeitig schaltet das Potential des Operationsverstärkers 23a vom Low-Pegel auf High-Pegel um. Nach dem Zeitpunkt t2 ist das Potential des Komparators 24a und das Potential des Operationsverstärkers 23a auf Low-Pegel bzw. High-Pegel. Folglich führt der Ausgang der Logikprodukt-Operationseinheit 25a ständig Low-Pegel. Zeigt man das Ausgangspotential der Logikprodukt-Operationseinheit 25a, das ständig der Low-Pegel ist, auf dem Monitor 12 an, wenn die Robotersteuerung 11 den Schaltbefehl S ausgibt, so weiß man, dass bei dem NPN-Transistor 21 kein Kurzschluss aufgetreten ist.
2B zeigt eine Skizze zum Erklären eines Ablaufs, bei dem ein Kurzschlussfehler im NPN-Transistor 21 der Bremsansteuer- und Regelvorrichtung 10 in 1 auftritt. Liegt in dem NPN-Transistor 21 ein Kurzschlussfehler vor, und gibt die Robotersteuerung 11 zum Zeitpunkt t1 den Schaltbefehl S aus, so geht das Potential des Eingangs der Schaltbefehl-Verzögerungseinheit 24 zum Zeitpunkt t1 von einem Low-Pegel auf einen High-Pegel über. Das Potential des Ausgangs des Komparators 24a geht zum Zeitpunkt t2 vom High-Pegel auf dem Low-Pegel über. Ist in dem NPN-Transistor 21 ein Kurzschluss aufgetreten, so geht zu einem Zeitpunkt t3 nach dem Verstreichen einer Zeitspanne T ab der Ausgabe des Schaltbefehls S durch die Robotersteuerung 11 das Potential des Operationsverstärkers 23a zum Zeitpunkt t3 vom Low-Pegel auf den High-Pegel über, da ein Strom durch die Bremsenspule 7a fließt, wenn der NPN-Transistor 22 in den Durchlasszustand geht. Vor dem Zeitpunkt t3 ist das Potential des Komparators 24a und das Potential des Operationsverstärkers 23a auf High-Pegel bzw. Low-Pegel. Das Potential des Operationsverstärkers 23a schaltet zum Zeitpunkt t3 von Low-Pegel auf High-Pegel um, und der Pegel des Komparators 24a schaltet zum Zeitpunkt t2 von High-Pegel auf Low-Pegel um. Nach dem Zeitpunkt t2 ist das Potential des Komparators 24a und das Potential des Operationsverstärkers 23a auf Low-Pegel bzw. auf High-Pegel. Folglich ist vor dem Zeitpunkt t3 und nach den Zeitpunkt t2 das Potential des Ausgangs der Logikprodukt-Operationseinheit 25a auf Low-Pegel. Zwischen dem Zeitpunkt t3 und dem Zeitpunkt t2 ist das Potential des Ausgangs der Logikprodukt-Operationseinheit 25a auf High-Pegel. Wird das Ausgangspotential der Logikprodukt-Operationseinheit 25a, die zwischen dem Zeitpunkt t3 und dem Zeitpunkt t2 High-Pegel führt, auf dem Monitor 12 dargestellt, wenn die Robotersteuerung 11 den Schaltbefehl S ausgibt, so weiß man, dass in dem NPN-Transistor 21 ein Kurzschluss aufgetreten ist.
3A zeigt eine Skizze zum Erklären eines Ablaufs, bei dem kein Kurzschlussfehler in dem NPN-Transistor 22 der Bremsansteuer- und Regelvorrichtung 10 auftritt. Tritt in dem NPN-Transistor 22 kein Kurzschlussfehler auf, und gibt die Robotersteuerung 11 zum Zeitpunkt t1 den Schaltbefehl S' aus, so geht das Potential des Eingangs der Schaltbefehl-Verzögerungseinheit 24 zum Zeitpunkt t1 von einem Low-Pegel auf einen High-Pegel über. Liegt in dem NPN-Transistor 22 kein Kurzschluss vor, so bleibt der NPN-Transistor 22 auch dann im Sperrzustand, wenn der NPN-Transistor 21 in den Durchlasszustand geht, und daher fließt kein Strom durch die Bremsenspule 7a. Folglich ist das Ausgangspotential des Komparators 24a permanent auf High-Pegel, das Potential des Operationsverstärkers 23a ist permanent auf Low-Pegel, und das Ausgangspotential der Logikprodukt-Operationseinheit 25a bleibt auf Low-Pegel. Wird das Ausgangspotential der Logikprodukt-Operationseinheit 25a, das permanent auf Low-Pegel ist, auf dem Monitor 12 dargestellt, wenn die Robotersteuerung 11 den Schaltbefehl S' ausgibt, so weiß man, dass in dem NPN-Transistor 22 kein Kurzschlussfehler aufgetreten ist.
3B zeigt eine Skizze zum Erklären eines Ablaufs, bei dem ein Kurzschlussfehler in dem NPN-Transistor 22 der Bremsansteuer- und Regelvorrichtung 10 auftritt. Tritt in dem NPN-Transistor 22 ein Kurzschlussfehler auf, und gibt die Robotersteuerung 11 zum Zeitpunkt t1 den Schaltbefehl S' aus, so geht das Potential des Eingangs der Schaltbefehl-Verzögerungseinheit 24 zum Zeitpunkt t1 von einem Low-Pegel auf einen High-Pegel über. Das Potential des Ausgangs des Komparators 24a ist dauerhaft auf High-Pegel. Ist in dem NPN-Transistor 22 ein Kurzschluss aufgetreten, so geht zu einem Zeitpunkt t3 nach dem Verstreichen einer Zeitspanne T' ab der Ausgabe des Schaltbefehls S' durch die Robotersteuerung 11 das Potential des Operationsverstärkers 23a zum Zeitpunkt t3 vom Low-Pegel auf den High-Pegel über, da ein Strom durch die Bremsenspule 7a fließt, wenn der NPN-Transistor 21 in den Durchlasszustand geht. Vor dem Zeitpunkt t3 ist das Potential des Komparators 24a und das Potential des Operationsverstärkers 23a auf High-Pegel bzw. Low-Pegel. Das Potential des Operationsverstärkers 23a schaltet zum Zeitpunkt t3 von Low-Pegel auf High-Pegel um. Folglich ist nach dem Zeitpunkt t3 das Potential des Ausgangs der Logikprodukt-Operationseinheit 25a auf High-Pegel. Wird das Ausgangspotential der Logikprodukt-Operationseinheit 25a, die nach dem Zeitpunkt t3 High-Pegel führt, auf dem Monitor 12 dargestellt, wenn die Robotersteuerung 11 den Schaltbefehl S' ausgibt, so weiß man, dass in dem NPN-Transistor 22 ein Kurzschluss aufgetreten ist.
Gemäß der Erfindung kann man feststellen, ob ein Kurzschluss des NPN-Transistors 21 aufgetreten ist, wenn ein Bremsenansteuerstrom in die Bremsenspule 7a eingespeist wird, und es ist daher nicht mehr erforderlich, den NPN-Transistor 21 ein- und auszuschalten, um festzustellen, ob ein Kurzschluss des NPN-Transistors 21 aufgetreten ist. Folglich kann man die Zeit verringern, die für die Feststellung erforderlich ist, ob ein Kurzschlussfehler der NPN-Transistoren 21 und 22 vorliegt.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt; eine Anzahl Abwandlungen und Veränderungen sind möglich. Man kann beispielsweise die Bremsansteuer- und Regelvorrichtung der Erfindung auf ein System anwenden, in dem ein Schwerkraftachsen-Servomotor usw. verwendet wird, beispielsweise in einer Werkzeugmaschine.
In den beschriebenen Ausführungsformen wird eine dreiphasige Wechselstromquelle 1 als Wechselstromquelle verwendet. Man kann auch eine mehrphasige Wechselstromquelle als Wechselstromquelle verwenden, die keine dreiphasige Wechselstromquelle ist. Zudem kann man die Drehpositions-Erfassungseinheit 8 durch eine Komponente implementieren (beispielsweise ein Hallelement oder einen Koordinatenwandler) die kein Winkelgeber ist. Man kann auch nur zwei Stromphasen (beispielsweise den U-Phasen-Strom und den V-Phasen-Strom) des U-Phasen-Stroms, des V-Phasen-Stroms und des W-Phasen-Stroms erfassen, anstatt alle Ströme des U-Phasen-Stroms, des V-Phasen-Stroms und des W-Phasen-Stroms zu erfassen.
In den Ausführungsformen ist erklärt, dass NPN-Transistoren als erstes Schaltelement und als zweites Schaltelement verwendet werden. Man kann jedoch auch PNP-Transistoren, Feldeffekt-Transistoren (FET), bipolare Transistoren mit isoliertem Gate (IGBT), Relais usw. für das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement verwenden.
In den Ausführungsformen ist ein Fall beschrieben, bei dem die Spannungserfassungseinheit 23 einen Operationsverstärker 23a aufweist. Man kann die Spannungserfassungseinheit 23 jedoch auch durch einen Optokoppler oder ein ähnliches Bauteil implementieren. In den Ausführungsformen ist zudem der Fall beschrieben, dass die Schaltbefehl-Verzögerungseinheit 24 einen Komparator 24a und ein NICHT-Gatter 24b aufweist. Die Schaltbefehl-Verzögerungseinheit 24 kann jedoch auch eine ungerade Anzahl (drei oder mehr) Komparatoren und ein NICHT-Gatter enthalten.
Zudem ist der Fall erklärt, dass der Schaltbefehl S, der an die Basis des NPN-Transistors 21 angelegt wird, verzögert wird. Man kann jedoch auch den Schaltbefehl S verzögern, der an die Basis des NPN-Transistors 22 angelegt wird. In diesen Fall entspricht der NPN-Transistor 22 dem ersten Schaltelement, und der NPN-Transistor 21 entspricht dem zweiten Schaltelement.
Die Erfindung wurde mit Hilfe der bevorzugten Ausführungsformen erklärt. Fachleuten ist klar, dass verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, der in den Ansprüchen offenbart ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 4734581 B [0003]

Claims

Bremsansteuer- und Regelvorrichtung (10) zum Ansteuern und Regeln einer Bremse (7), damit der Status der Bremse aus einem gelösten Zustand in einen Eingreifzustand überführt wird, und zwar durch das Unterbrechen eines Bremsenansteuerstroms, der durch die Bremse fließt, die ein angetriebenes Objekt abbremst, das von einem Motor (6) in der Schwerkraftachsenrichtung angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das die Bremsansteuer- und Regelvorrichtung umfasst: ein erstes Schaltelement (21), das mit einer Seite der Bremse verbunden ist und dafür ausgelegt ist, aus dem Sperrzustand in den Durchlasszustand zu schalten, wenn ein Schaltbefehl eingegeben wird, damit ein Bremsenansteuerstrom durch die Bremse fließt; ein zweites Schaltelement (22), das mit der anderen Seite der Bremse verbunden ist und dafür ausgelegt ist, aus dem Sperrzustand in den Durchlasszustand zu schalten, wenn ein Schaltbefehl eingegeben wird, damit ein Bremsenansteuerstrom durch die Bremse fließt; eine Spannungserfassungseinheit (23), die dafür ausgelegt ist, eine Bremsenspannung zu erfassen, die an der Bremse anliegt; eine Schaltbefehl-Verzögerungseinheit (24), die dafür ausgelegt ist, den Schaltbefehl zu verzögern, der in das erste Schaltelement eingegeben wird; und eine Kurzschlussfehler-Erfassungseinheit (25), die dafür ausgelegt ist, festzustellen, ob ein Kurzschlussfehler im ersten Schaltelement aufgetreten ist, und zwar abhängig von der Bremsenspannung und dem Schaltbefehl, den die Schaltbefehl-Verzögerungseinheit verzögert.
Bremsansteuer- und Regelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Schaltbefehl-Verzögerungseinheit einen Komparator (24a) enthält, der einen invertierenden Eingang hat, in den ein Schaltbefehl eingegeben wird, einen nicht invertierenden Eingang, der an ein Referenzpotential angeschlossen ist, und einen Ausgang, und ein NICHT-Gatter (24b), von dem ein Eingang an den Ausgang des Komparators angeschlossen ist und ein Ausgang an das erste Schaltelement, und die Kurzschlussfehler-Erfassungseinheit eine Logikprodukt-Operationseinheit (25a) aufweist, von der ein erster Eingang mit dem Ausgang des Komparators verbunden ist, und in deren zweiten Eingang die Bremsenspannung von der Spannungserfassungseinheit eingegeben wird, und einen Ausgang, der dafür ausgelegt ist, das Ergebnis der Logikproduktoperation aus einem invertierten Pegel des vom Komparator ausgegebenen Schaltbefehls und einem Pegel der Bremsenspannung auszugeben.