DE102013112160B4

DE102013112160B4 - Bremsansteuer-Regelvorrichtung für ein schnelles Umstellen der Bremse zwischen Löse- und Eingriffstatus

Info

Publication number: DE102013112160B4
Application number: DE102013112160.8A
Authority: DE
Inventors: Yasuyuki Matsumoto; Naoyuki Suzuki
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2023-11-09
Anticipated expiration: 2033-11-06
Also published as: DE102013112160A1; CN103802103B; DE102013112160A8; US20140125149A1; JP2014096894A; CN103802103A; US9224546B2; JP5758864B2

Abstract

Bremsansteuer-Regelvorrichtung, die die Ansteuerung einer Bremse (7, 7') mit elektrischer Energie regelt, die in einer Gleichspannungs-Zwischenkreiseinheit eines Industrieroboters gespeichert ist, wobei der Industrieroboter wenigstens einen Motor (6, 6') aufweist, der über die Gleichspannungs-Zwischenkreiseinheit elektrisch angetrieben ist, und wobei die Gleichspannungs-Zwischenkreiseinheit über einen Gleichrichter (2) an eine Wechselspannungsversorgung (1) angeschlossen ist, damit die Bremse (7, 7`) aus einem gelösten Status in einen Eingreifstatus umgeschaltet wird, und zwar durch das Unterbrechen eines Bremsenansteuerstroms, der durch die Bremse (7, 7`) fließt, die einen angetriebenen Körper abbremst, der von dem Motor (6, 6') in einer Schwerkraftachsenrichtung angetrieben wird, wobei die Bremsansteuer-Regelvorrichtung umfasst:eine erste Umschaltvorrichtung (21), die mit einer Seite der Bremse (7, 7`) verbunden ist, und eine zweite Umschaltvorrichtung (22), die mit der anderen Seite der Bremse (7, 7`) verbunden ist, wobei ein Umschaltbefehl in die erste und zweite Umschaltvorrichtung (21, 22) eingegeben wird, damit der Status der ersten und zweiten Umschaltvorrichtung (21, 22) von einem ausgeschalteten Zustand in einen eingeschalteten Zustand umgeschaltet wird und ein Bremsenansteuerstrom in der Bremse (7, 7') fließt;eine erste Gleichrichtvorrichtung (23), von der eine Seite mit der anderen Seite der Bremse (7, 7`) verbunden ist, und die andere Seite mit einer Seite der Gleichspannungs-Zwischenkreiseinheit verbunden ist; undeine zweite Gleichrichtvorrichtung (24), von der eine Seite mit der anderen Seite der Gleichspannungs-Zwischenkreiseinheit verbunden ist, und die andere Seite mit der einen Seite der Bremse (7, 7`) verbunden ist,eine dritte Gleichrichtvorrichtung (27, 28), die einen Energiefluss zwischen der Bremse (7, 7`) und mindestens einer davon verschiedenen Bremse (7, 7`) verhindert, die parallel zueinander geschaltet sind, wobei der Fluss durch eine Differenz der gegenelektromotorischen Kraft zwischen der Bremse (7, 7`) und der mindestens einen davon verschiedenen Bremse (7, 7`) verursacht wird,wobei, wenn sich die erste Umschaltvorrichtung (21) und die zweite Umschaltvorrichtung (22) im ausgeschalteten Zustand befinden, zumindest entweder die erste Gleichrichtvorrichtung (23) oder die zweite Gleichrichtvorrichtung (24) Energie in die Gleichspannungs-Zwischenkreiseinheit zurückspeist, die in der Bremse (7, 7`) gespeichert wird, wenn sich die erste Umschaltvorrichtung (21) und die zweite Umschaltvorrichtung (22) im eingeschalteten Zustand befinden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Bremsansteuer-Regelvorrichtung und insbesondere eine Bremsansteuer-Regelvorrichtung, die eine Bremse rasch aus einem gelösten Status in einen Eingreifstatus überführt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In Industrierobotern und ähnlichen Geräten, die eine Schwerkraftachse aufweisen, wird eine Bremsansteuer-Regelvorrichtung verwendet, die eine Bremse ansteuert, die einen angetriebenen Körper abbremst, beispielsweise einen Arm, um zu verhindern, dass der angetriebene Körper herunterfällt, wenn der Motor anhält.
Eine derartige herkömmliche Bremsansteuer-Regelvorrichtung steuert den Betrieb der Bremse durch elektrische Energie, die in einer Gleichspannungs(DC)-Zwischenkreiseinheit gespeichert ist, die über einen Gleichrichter an eine Wechselspannungs(AC)-Versorgung angeschlossen ist (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
Patentliteratur 1: JP H07-328966 A
Bei diesen herkömmlichen Bremsansteuer-Regelvorrichtungen tritt jedoch das folgende Problem auf. Die Bremse wird manchmal daran gehindert, rasch aus dem gelösten Status in einen Eingreifstatus überzugehen, weil entweder der Einfluss der in der Bremse gespeicherten Energie oder der Einfluss von Schwankungen in der Spannung der Gleichspannungs-Zwischenkreiseinheit aufgrund einer Beschleunigung, Verzögerung usw. des Motors dies verhindert.
JP H09-272664 A zeigt eine Bremsansteuer-Regelvorrichtung mit ersten und zweiten Umschaltvorrichtungen und ersten und zweiten Gleichrichtvorrichtungen, wobei eine unabhängige Spannungsquelle vorgesehen ist.
DE 2120933 B betrifft eine Schaltungsanordnung für Fernsprechanlagen mit Relais, die durch unterschiedliche Stromrichtungen in unterschiedlicher Weise betätigbar sind. Dabei sind unter anderem Gleichrichtvorrichtungen vorgesehen, die einen Energiefluss zwischen unterschiedlichen, parallel zueinander geschalteten Relaiswicklungen verhindern.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Bremsansteuer-Regelvorrichtung bereitzustellen, die eine Bremse rasch aus dem gelösten Status in einen Eingreifstatus überführen kann. Diese Aufgabe wird durch eine Bremsansteuer-Regelvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Bremsansteuer-Regelvorrichtung einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Bremsansteuer-Regelvorrichtung, die die Ansteuerung einer Bremse mit elektrischer Energie regelt, die in einer Gleichspannungs-Zwischenkreiseinheit gespeichert ist, die über einen Gleichrichter an eine Wechselspannungsversorgung angeschlossen ist, damit die Bremse aus einem gelösten Status in einen Eingreifstatus umgeschaltet wird, und zwar durch das Unterbrechen eines Bremsenansteuerstroms, der durch die Bremse fließt, die einen angetriebenen Körper abbremst, der von dem Motor in einer Schwerkraftachsenrichtung angetrieben wird, wobei die Bremsansteuer-Regelvorrichtung umfasst:

eine erste Umschaltvorrichtung, die mit einer Seite der Bremse verbunden ist, wobei ein Umschaltbefehl in die erste Umschaltvorrichtung eingegeben wird, damit der Status der ersten Umschaltvorrichtung von einem ausgeschalteten Zustand in einen eingeschalteten Zustand umgeschaltet wird und ein Bremsenansteuerstrom in der Bremse fließt;
eine zweite Umschaltvorrichtung, die mit der anderen Seite der Bremse verbunden ist, wobei der Umschaltbefehl in die zweite Umschaltvorrichtung eingegeben wird, damit der Status der zweiten Umschaltvorrichtung von einem ausgeschalteten Zustand in einen eingeschalteten Zustand umgeschaltet wird und ein Bremsenansteuerstrom in der Bremse fließt;
eine erste Gleichrichtervorrichtung, von der eine Seite mit der anderen Seite der Bremse verbunden ist, und die andere Seite mit einer Seite der Gleichspannungs-Zwischenkreiseinheit verbunden ist; und
eine zweite Gleichrichtervorrichtung, von der eine Seite mit der anderen Seite der Gleichspannungs-Zwischenkreiseinheit verbunden ist, und die andere Seite mit der einen Seite der Bremse verbunden ist,
wobei, wenn sich die erste Umschaltvorrichtung und die zweite Umschaltvorrichtung im ausgeschalteten Zustand befinden, zumindest entweder die erste Gleichrichtervorrichtung oder die zweite Gleichrichtervorrichtung Energie in die Gleichspannungs-Zwischenkreiseinheit zurückspeist, die in der Bremse gespeichert wird, wenn sich zumindest entweder die erste Umschaltvorrichtung oder die zweite Umschaltvorrichtung im eingeschalteten Zustand befinden.

Bevorzugt enthält die Bremsansteuer-Regelvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform zudem:

eine Spannungserfassungseinheit, die eine Bremsenspannung erfasst, die an die Bremse angelegt wird; und
eine Spannungsregeleinheit, die die Bremsenspannung so regelt, dass die Bremsenspannung nicht abhängig von der Spannung der Gleichspannungs-Zwischenkreiseinheit schwankt.

Bevorzugt enthält die Bremsansteuer-Regelvorrichtung gemäß noch einer weiteren Ausführungsform ferner:

eine dritte Gleichrichtervorrichtung, die einen Energiefluss zwischen der Bremse und mindestens einer davon verschiedenen Bremse verhindert, die parallel zueinander geschaltet sind, wobei der Fluss durch eine Differenz der gegenelektromotorischen Kraft zwischen der Bremse und der mindestens einen davon verschiedenen Bremse verursacht wird.

Gemäß der Erfindung kann eine Bremsansteuer-Regelvorrichtung bereitgestellt werden, die eine Bremse rasch zwischen einem gelösten Zustand und einem Eingreifzustand umschalten kann.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Merkmale und Vorteile der Erfindung und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher hervor.
Es zeigt:

1 ein Blockdiagramm eines Systems, auf das eine Bremsansteuer-Regelvorrichtung der Erfindung angewendet wird; und
2 die Arbeitsweise einer Spannungsregeleinheit in 1.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Anhand der Zeichnungen wird nun eine Bremsansteuer-Regelvorrichtung einer Ausführungsform beschrieben. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems, auf das die Bremsansteuer-Regelvorrichtung der Erfindung angewendet wird. Das in 1 dargestellte System wird in einem Industrieroboter verwendet und besitzt eine dreiphasige Wechselstromquelle 1 als Wechselstromversorgung, einen Gleichrichter 2, einen Glättungskondensator 3, Wechselrichter 4 und 4', Schwerkraftachsen-Servomotoren 6 und 6', die in dem Industrieroboter 5 enthalten sind, Bremsen 7 und 7', Drehpositionsdetektoren 8 und 8', Wechselrichter-Steuervorrichtungen 9 und 9', die Bremsansteuer-Regelvorrichtung 10 und einen Robotercontroller 11.
Der Gleichrichter 2 besteht beispielsweise aus einer Anzahl (im Fall eines dreiphasigen Wechselstroms sechs) Gleichrichterdioden. Der Gleichrichter 2 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. Der Wechselrichter 4 besteht beispielsweise aus einer Anzahl (im Fall eines dreiphasigen Wechselstroms sechs) Transistoren. Der Wechselrichter 4 schaltet die Transistoren gemäß einem PWM-Signal V_PWM, das später erklärt wird, ein und aus, und formt dadurch die vom Gleichrichter 2 erzeugte Gleichspannung in Wechselspannung um. Der Wechselrichter 4' ist parallel zum Glättungskondensator 3 geschaltet. Der Wechselrichter 4' besteht beispielsweise aus einer Anzahl (im Fall eines dreiphasigen Wechselstroms sechs) Transistoren. Der Wechselrichter 4' schaltet die Transistoren gemäß einem PWM-Signal V_PWM', das später erklärt wird, ein und aus, und formt dadurch die vom Gleichrichter 2 erzeugte Gleichspannung in Wechselspannung um.
Der Industrieroboter 5 weist mehrere Arme auf (in der Zeichnung nicht dargestellt). Der Schwerkraftachsen-Servomotor 6 wird mit der elektrischen Energie betrieben, die im Glättungskondensator 3 gesammelt ist, damit einer der Arme des Industrieroboters 5 in der Schwerkraftachsenrichtung (Z-Achsen-Richtung) betätigt wird. Der Schwerkraftachsen-Servomotor 6' wird mit der elektrischen Energie betrieben, die im Glättungskondensator 3 gesammelt ist, damit ein anderer Arm der Arme des Industrieroboters 5, der nicht der Arm ist, der vom Schwerkraftachsen-Servomotor 6 betätigt wird, in der Schwerkraftachsenrichtung (Z-Achsen-Richtung) betätigt wird.
Die Bremse 7 bewirkt, dass ein Bremsenansteuerstrom fließt, wenn der Schwerkraftachsen-Servomotor 6 angesteuert wird, damit der zugehörige Arm in der Schwerkraftachsenrichtung betätigt wird. Dabei schaltet die Bremse 7 von einem Eingreifzustand in einen gelösten Zustand um. Die Bremse 7 unterbricht den in ihr fließenden Bremsenansteuerstrom, wenn der Schwerkraftachsen-Servomotor 6 angehalten wird, damit der zugehörige Arm abgebremst wird und der Arm nicht herunterfällt. Dabei schaltet die Bremse 7 aus dem gelösten Zustand in den Eingreifzustand um. Zu diesem Zweck weist die Bremse 7 eine Bremsenspule 7a auf, durch die der Bremsenansteuerstrom fließt.
Die Bremse 7' bewirkt, dass ein Bremsenansteuerstrom fließt, wenn der Schwerkraftachsen-Servomotor 6' angesteuert wird, damit der zugehörige Arm in der Schwerkraftachsenrichtung betätigt wird. Dabei schaltet die Bremse 7' von einem Eingreifzustand in einen gelösten Zustand um. Die Bremse 7' unterbricht den in ihr fließenden Bremsenansteuerstrom, wenn der Schwerkraftachsen-Servomotor 6' angehalten wird, damit der zugehörige Arm abgebremst wird und der Arm nicht herunterfällt. Dabei schaltet die Bremse 7' aus dem gelösten Zustand in den Eingreifzustand um. Zu diesem Zweck weist die Bremse 7' eine Bremsenspule 7a' auf, durch die der Bremsenansteuerstrom fließt.
Der Drehpositionsdetektor 8 besteht aus einem rotierenden Geber, der einen Drehwinkel θ des Schwerkraftachsen-Servomotors 6 erfasst, und zwar als Position oder Geschwindigkeit des Motors. Der Drehpositionsdetektor 8' besteht aus einem rotierenden Geber, der einen Drehwinkel θ' des Schwerkraftachsen-Servomotors 6' erfasst, und zwar als Position oder Geschwindigkeit des Motors.
Stromdetektoren 4U, 4V und 4W, die sich in den Ausgabeleitungen des Wechselrichters 4 befinden, erfassen die jeweiligen elektrischen Ströme, d. h. einen U-Phasen-Strom I_u, einen V-Phasen-Strom I_v und einen W-Phasen-Strom I_w der drei Phasen. Zum Steuern des Wechselrichters 4 tastet die Wechselrichter-Steuervorrichtung 9 als Stromwertdaten des Schwerkraftachsen-Servomotors 6 die jeweiligen Stromwerte ab, die die Stromdetektoren 4U, 4V und 4W erfassen. Die Wechselrichter-Steuervorrichtung 9 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, die abgetasteten Positions- oder Geschwindigkeitsdaten und auf Positions- oder Geschwindigkeits-Sollwertdaten des Motors von einer übergeordneten Regelvorrichtung (in der Zeichnung nicht dargestellt).
Stromdetektoren 4U', 4V' und 4W, die sich in den Ausgabeleitungen des Wechselrichters 4' befinden, erfassen die jeweiligen elektrischen Ströme, d. h. einen U-Phasen-Strom I_u', einen V-Phasen-Strom I_v' und einen W-Phasen-Strom I_w' der drei Phasen. Zum Steuern des Wechselrichters 4' tastet die Wechselrichter-Steuervorrichtung 9' als Stromwertdaten des Schwerkraftachsen-Servomotors 6' die jeweiligen Stromwerte ab, die die Stromdetektoren 4U', 4V' und 4W erfassen. Die Wechselrichter-Steuervorrichtung 9' 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, die abgetasteten Positions- oder Geschwindigkeitsdaten und auf Positions- oder Geschwindigkeits-Sollwertdaten des Motors von der übergeordneten Regelvorrichtung.
Die Stromerfassungseinheiten 4U, 4U', 4V, 4V', 4W und 4W bestehen beispielsweise jeweils aus Hallelementen. Die übergeordnete Regelvorrichtung besteht beispielsweise aus einer CNC (numerische Computersteuerung).
Die Bremsansteuer-Regelvorrichtung 10 regelt die Ansteuerung der Bremsen 7 und 7'. Im Einzelnen lässt die Bremsansteuer-Regelvorrichtung 10 Bremsenansteuerströme durch die Bremsenspulen 7a und 7a' fließen, um die Bremsen 7 und 7' aus dem Eingreifzustand in den gelösten Zustand zu überführen. Hierzu umfasst die Bremsansteuer-Regelvorrichtung 10 einen NPN-Transistor 21 als erste Umschaltvorrichtung, einen NPN-Transistor 22 als zweite Umschaltvorrichtung, eine Diode 23 als erste Gleichrichtvorrichtung, eine Diode 24 als zweite Gleichrichtvorrichtung, eine Spannungserfassungseinheit 25, eine Spannungsregeleinheit 26 und Dioden 27 und 28 als dritte Gleichrichtvorrichtung.
Der NPN-Transistor 21 besitzt eine erste Basis, einen ersten Emitter und einen ersten Kollektor. An die erste Basis wird ein Schaltbefehl S, der einen Bremsenansteuerstrom durch die Bremsenspulen 7a und 7a' fließen lässt, von der Robotersteuerung 11 direkt eingegeben. Der erste Kollektor ist an einen Verbindungspunkt A auf einem ersten elektrischen Potential angeschlossen (in diesem Fall die Spannung der Stromversorgung). Der erste Emitter ist an eine Seite der Bremsenspulen 7a und 7a' angeschlossen. Die Eingabe eines Schaltbefehls S an die Basis des NPN-Transistors 21 bewirkt, dass der Zustand des NPN-Transistors 21 vom gesperrten Zustand in den Durchlasszustand umschaltet.
Der NPN-Transistor 22 besitzt eine zweite Basis, einen zweiten Emitter und einen zweiten Kollektor. An die zweite Basis wird ein Schaltbefehl S, der einen Bremsenansteuerstrom durch die Bremsenspulen 7a und 7a' fließen lässt, von der Robotersteuerung 11 über die Spannungsregeleinheit 26 eingegeben. Der zweite Kollektor ist an die andere Seite der Bremsenspulen 7a und 7a' angeschlossen. Der zweite Emitter ist an einen Verbindungspunkt B auf einem zweiten elektrischen Potential angeschlossen (in diesem Fall 0 V) angeschlossen. Die Eingabe eines Schaltbefehls S an die Basis des NPN-Transistors 22 bewirkt also, dass der Zustand des NPN-Transistors 22 vom gesperrten Zustand in den Durchlasszustand umschaltet.
Die Diode 23 enthält eine erste Anode und eine erste Kathode. Die erste Anode ist mit der anderen Seite der Bremsenspulen 7a und 7a' verbunden. Die erste Kathode ist mit einer Seite (positive Seite) des Glättungskondensators 3 verbunden. Die Diode 24 enthält eine zweite Anode und eine zweite Kathode. Die zweite Anode ist mit der anderen Seite (negative Seite) des Glättungskondensators 3 verbunden. Die zweite Kathode ist mit der einen Seite der Bremsenspulen 7a und 7a' verbunden.
Gemäß der Ausführungsform dienen die Dioden 23 und 24 dazu, dass Energie, die in den Bremsenspulen 7a und 7a' gespeichert wird, wenn zumindest entweder der NPN-Transistor 21 oder der NPN-Transistor 22 durchgeschaltet ist, in den Glättungskondensator 3 zurückgespeist wird, wenn die NPN-Transistoren 21 und 22 im Sperrzustand sind. Werden die Bremsen 7 und 7' aus dem gelösten Zustand in den Eingreifzustand umgeschaltet, so wird der Einfluss der in den Bremsenspulen 7a und 7a' gespeicherten Energie verringert, und die Bremsen 7 und 7' können rasch aus dem gelösten Zustand in den Eingreifzustand umgeschaltet werden. Zusätzlich wird die in den Bremsenspulen 7a und 7a' gespeicherte Energie in den Glättungskondensator 3 zurückgespeist, wodurch der Verbrauch an elektrischer Energie verringert werden kann.
Die Spannungserfassungseinheit 25 erfasst die Bremsenspannung, die an die Bremsenspulen 7a und 7a' angelegt wird. Hierzu weist die Spannungserfassungseinheit 25 eine nicht invertierende Eingangseinheit auf, die mit einer Seite der Bremsenspulen 7a und 7a' verbunden ist, eine invertierende Eingangseinheit, die mit der anderen Seite der Bremsenspulen 7a und 7a' verbunden ist, und einen Operationsverstärker 25a, der eine Ausgabeeinheit enthält, die mit der Spannungsregeleinheit 26 verbunden ist.
Die Spannungsregeleinheit 26 regelt die Bremsenspannung so, dass die Bremsenspannung abhängig von Schwankungen der Spannung am Glättungskondensator 3 nicht schwankt. Zu diesem Zweck enthält die Spannungsregeleinheit 26 ein RC-Filter 26a, eine Dreieckskurven-Oszillatoreinheit 26b und einen Komparator 26c.
Das RC-Filter 26a enthält einen Widerstand 26a' und einen Kondensator 26a''. Ein Anschluss des Widerstands 26a' ist mit der Ausgabeeinheit des Operationsverstärkers 25a verbunden. Ein Anschluss des Kondensators 26a'' ist mit dem anderen Anschluss des Widerstands 26a' verbunden. Der andere Anschluss des Kondensators 26a'' ist mit einem elektrischen Bezugspotential verbunden.
Der Dreieckskurven-Oszillator 26b enthält eine Eingabeeinheit, in die ein Schaltbefehl S eingegeben wird, und eine Ausgabeeinheit, die eine Dreieckskurve ausgibt, die als Reaktion auf den Schaltbefehl S erzeugt wird. Der Komparator 26c umfasst eine invertierende Eingabeeinheit, die an die andere Seite des Widerstands 26a' und die eine Seite des Kondensators 26a'' angeschlossen ist, eine nicht invertierende Eingabeeinheit, die an die Ausgabeeinheit des Dreieckskurven-Oszillators 26b angeschlossen ist, und eine Ausgabeeinheit, die mit einem Gate des NPN-Transistors 22 verbunden ist.
2 zeigt die Arbeitsweise der Spannungsregeleinheit in 1. Zum Zeitpunkt t1, zu dem Spannung des Glättungskondensators 3 den Wert V1 hat, gibt die Robotersteuerung 11 den Schaltbefehl S aus. Dadurch wird zum Zeitpunkt t1 das elektrische Potential an der Eingabeeinheit des Dreieckskurven-Oszillators 26b von einem Low-Pegel (L) auf einen High-Pegel (H) umgeschaltet. Die Ausgabeeinheit des Operationsverstärkers 25a erzeugt intermittierend einen Impuls mit einer Breite W1 und einer Amplitude A1, und zwar in der Periode ab dem Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2. In dieser Periode wird die Spannung des Glättungskondensators 3 auf dem Wert V1 gehalten. Die Ausgabeeinheit des Komparators 26c erzeugt intermittierend einen Impuls mit einer Breite W1' und einer Amplitude A1', und zwar in der Periode ab dem Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2.
Während der Robotercontroller 11 den Schaltbefehl S ausgibt, schwankt die Spannung am Glättungskondensator 3 vom Wert V1 auf einen Wert V2, und zwar in der Periode vom Zeitpunkt t2 (t2 > t1) bis zum Zeitpunkt t3 (t3 > t2). Dadurch erzeugt die Ausgabeeinheit des Operationsverstärkers 25a intermittierend einen Impuls mit einer Breite W2 (W2 < W1) und einer Amplitude A2 (A2 > A1). Die Ausgabeeinheit des Komparators 26c erzeugt intermittierend einen Impuls mit einer Breite W2' (W2' < W1') und einer Amplitude A2' (A2' > A1').
Zum Zeitpunkt t3 und danach gibt der Robotercontroller 11 weiterhin den Schaltbefehl S aus, und die Spannung am Glättungskondensator wird auf dem Wert V2 gehalten. In dieser Periode erzeugt die Ausgabeeinheit des Operationsverstärkers 25a intermittierend einen Impuls mit einer Breite W3 (W3 < W2) und einer Amplitude A3 (A3 > A2). Die Ausgabeeinheit des Komparators 26c erzeugt einen Impuls mit einer Breite W3' (W3' < W2') und einer Amplitude A3' (A3' > A2').
Es sei nun angenommen, dass die Bremsansteuer-Regelvorrichtung 10 die Spannungserfassungseinheit 25 und die Spannungsregeleinheit 26 nicht enthält. In diesem Fall schwankt die Spannung (Bremsenspannung) an den beiden Anschlüssen der Bremsenspule 7a bzw. der Bremsenspule 7a' abhängig von der Spannungsschwankung am Glättungskondensator 3. Im Gegensatz dazu enthält die Bremsansteuer-Regelvorrichtung 10 der Ausführungsform die Spannungserfassungseinheit 25 und die Spannungsregeleinheit 26. Daher, siehe 2, ändert sich das elektrische Potential (das der Bremsenspannung entspricht) an der invertierenden Eingabeeinheit des Komparators 26c bei der fallenden Flanke des ersten Impulses und danach linear zwischen einem elektrischen Potential E1 und einem elektrischen Potential E2 (E2 > E1). Diese lineare Änderung des elektrischen Potentials der invertierenden Eingabeeinheit des Komparators 26c bedeutet, dass die Bremsenspannung auch dann nicht schwankt, wenn sich die Spannung des Glättungskondensators 3 vom Wert V1 auf den Wert V2 ändert. Folglich ist es durch die Spannungserfassungseinheit 25 und die Spannungsregeleinheit 26 möglich, die Schwankung der Bremsenspannung zu verringern, die durch die Veränderung der Spannung am Glättungskondensator 3 verursacht wird, wenn die Bremsen 7 und 7' aus dem gelösten Zustand in den Eingreifzustand umgeschaltet werden. Dadurch kann man die Bremsen 7 und 7' sehr schnell aus dem gelösten Zustand in den Eingreifzustand überführen.
Die Dioden 27 und 28 verhindern einen Energiefluss zwischen der Bremsenspule 7a und der Bremsenspule 7a'. Dieser Fluss wird durch eine Differenz in der gegenelektromotorischen Kraft zwischen der Bremsenspule 7a und der Bremsenspule 7a' verursacht. Damit kann auch dann, wenn sich die gegenelektromotorische Kraft der Bremsenspule 7a von der gegenelektromotorischen Kraft der Bremsenspule 7a' unterscheidet, die Energie, die in den Bremsenspulen 7a und 7a' gespeichert wird, wenn mindestens entweder der NPN-Transistor 21 oder der NPN-Transistor 22 durchgeschaltet sind, in den Glättungskondensator 3 zurückgespeist werden, wenn die NPN-Transistoren 21 und 22 im Sperrzustand sind.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform eingeschränkt; eine Anzahl Abwandlungen und Veränderungen sind möglich. Man kann beispielsweise die Bremsansteuer-Regelvorrichtung der Erfindung auf ein System anwenden, in dem ein Schwerkraftachsen-Servomotor usw. verwendet wird, beispielsweise in einer Werkzeugmaschine oder einer ähnlichen Vorrichtung.
In der beschriebenen Ausführungsform wird eine dreiphasige Wechselstromquelle 1 als Wechselstromversorgung verwendet. Man kann auch eine mehrphasige Wechselstromquelle als Wechselstromversorgung 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 elektrische 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 der beschrieben Ausführungsform ist erklärt, dass NPN-Transistoren als erstes Schaltvorrichtung und als zweite Schaltvorrichtung verwendet werden. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf eingeschränkt. Man kann auch PNP-Transistoren, Feldeffekt-Transistoren (FETs), bipolare Transistoren mit isoliertem Gate (IGBTs), Relais usw. für die erste Schaltvorrichtung und die zweite Schaltvorrichtung verwenden.
In der Ausführungsform ist ein Fall beschrieben, bei dem die Spannungserfassungseinheit 25 einen Operationsverstärker 25a aufweist. Man kann die Spannungserfassungseinheit 25 jedoch auch durch einen Optokoppler oder ein ähnliches Bauteil implementieren. In der beschriebenen Ausführungsform kann man die Spannungserfassungseinheit 25 und die Spannungsregeleinheit 26 oder die Dioden 27 und 28 weglassen, oder man kann die Spannungserfassungseinheit 25 und die Spannungsregeleinheit 26 und die Dioden 27 und 28 weglassen. Zudem ist in der beschriebenen Ausführungsform der Fall erklärt, dass die Ansteuerung der beiden Bremsen 7 und 7' geregelt wird. Die Erfindung kann jedoch auch auf den Fall angewendet werden, dass eine Bremse oder drei oder mehr Bremsen geregelt werden.

Claims

Bremsansteuer-Regelvorrichtung, die die Ansteuerung einer Bremse (7, 7') mit elektrischer Energie regelt, die in einer Gleichspannungs-Zwischenkreiseinheit eines Industrieroboters gespeichert ist, wobei der Industrieroboter wenigstens einen Motor (6, 6') aufweist, der über die Gleichspannungs-Zwischenkreiseinheit elektrisch angetrieben ist, und wobei die Gleichspannungs-Zwischenkreiseinheit über einen Gleichrichter (2) an eine Wechselspannungsversorgung (1) angeschlossen ist, damit die Bremse (7, 7`) aus einem gelösten Status in einen Eingreifstatus umgeschaltet wird, und zwar durch das Unterbrechen eines Bremsenansteuerstroms, der durch die Bremse (7, 7`) fließt, die einen angetriebenen Körper abbremst, der von dem Motor (6, 6') in einer Schwerkraftachsenrichtung angetrieben wird, wobei die Bremsansteuer-Regelvorrichtung umfasst: eine erste Umschaltvorrichtung (21), die mit einer Seite der Bremse (7, 7`) verbunden ist, und eine zweite Umschaltvorrichtung (22), die mit der anderen Seite der Bremse (7, 7`) verbunden ist, wobei ein Umschaltbefehl in die erste und zweite Umschaltvorrichtung (21, 22) eingegeben wird, damit der Status der ersten und zweiten Umschaltvorrichtung (21, 22) von einem ausgeschalteten Zustand in einen eingeschalteten Zustand umgeschaltet wird und ein Bremsenansteuerstrom in der Bremse (7, 7') fließt; eine erste Gleichrichtvorrichtung (23), von der eine Seite mit der anderen Seite der Bremse (7, 7`) verbunden ist, und die andere Seite mit einer Seite der Gleichspannungs-Zwischenkreiseinheit verbunden ist; und eine zweite Gleichrichtvorrichtung (24), von der eine Seite mit der anderen Seite der Gleichspannungs-Zwischenkreiseinheit verbunden ist, und die andere Seite mit der einen Seite der Bremse (7, 7`) verbunden ist, eine dritte Gleichrichtvorrichtung (27, 28), die einen Energiefluss zwischen der Bremse (7, 7`) und mindestens einer davon verschiedenen Bremse (7, 7`) verhindert, die parallel zueinander geschaltet sind, wobei der Fluss durch eine Differenz der gegenelektromotorischen Kraft zwischen der Bremse (7, 7`) und der mindestens einen davon verschiedenen Bremse (7, 7`) verursacht wird, wobei, wenn sich die erste Umschaltvorrichtung (21) und die zweite Umschaltvorrichtung (22) im ausgeschalteten Zustand befinden, zumindest entweder die erste Gleichrichtvorrichtung (23) oder die zweite Gleichrichtvorrichtung (24) Energie in die Gleichspannungs-Zwischenkreiseinheit zurückspeist, die in der Bremse (7, 7`) gespeichert wird, wenn sich die erste Umschaltvorrichtung (21) und die zweite Umschaltvorrichtung (22) im eingeschalteten Zustand befinden.
Bremsansteuer-Regelvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Spannungserfassungseinheit (25), die eine Bremsenspannung erfasst, die an die Bremse (7, 7') angelegt wird; und eine Spannungsregeleinheit (26), die die Bremsenspannung so regelt, dass die Bremsenspannung nicht abhängig von der Spannung der Gleichspannungs-Zwischenkreiseinheit schwankt.