DE102016113622B4

DE102016113622B4 - Bremsvorrichtung mit einer Funktion zum Detektieren von Bremsbetätigungs- und Bremslösefehlern

Info

Publication number: DE102016113622B4
Application number: DE102016113622.0A
Authority: DE
Inventors: Katsuya Ono; Takeshi Tamaki
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2016-07-25
Publication date: 2024-06-06
Anticipated expiration: 2036-07-26
Also published as: US20170033714A1; JP2017034856A; US10027259B2; DE102016113622A1; JP6423765B2; CN106411182B; CN106411182A

Abstract

Bremsvorrichtung zum Verwenden in einem Elektromotor, umfassend:eine Bremseinheit (1) zum Halten einer Position des Elektromotors,eine Spannungsdetektionseinheit (2) zum Detektieren einer an die Bremseinheit angelegten Spannung, undeine Beobachtungseinheit (3) zum Erkennen eines Änderungsmusters der Spannung und, auf der Grundlage des Änderungsmusters der Spannung, Beobachten eines gelösten und eines betätigten Zustands der Bremseinheit, dadurch gekennzeichnet, dasswenn ein Fehler beim Lösen oder Betätigen der Bremseinheit detektiert wird, die Beobachtungseinheit (3) eine Fehlerstelle auf der Grundlage des Änderungsmusters der Spannung lokalisiert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung und insbesondere eine Bremsvorrichtung, die eine Funktion des Detektierens von Bremsbetätigungs- und Bremslösefehlern aufweist.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Eine Motorbremsvorrichtung löst ein Bremsen durch Anlegen einer Spannung. Aufgrund eines Fehlers, wie z.B. eines Kabelbruchs oder eines Bremsspulenbruchs oder eines Relaisbruchs, ist es jedoch möglicherweise nicht möglich, die Bremse zu lösen, auch wenn eine Spannung angelegt wird. Wenn andererseits Relaiskontakte geschmolzen sind, kann die Bremse in einem gelösten Zustand verbleiben, was zu einer Situation führen kann, in der eine durch den Motor angetriebene Achse herunterfällt, wodurch Schäden an einem Werkzeug oder einem Werkstück verursacht werden. Um dies anzugehen, wurden Bremsfehler-Detektionsverfahren entwickelt (siehe zum Beispiel JP 2014 - 50 912 A und JP 2014 - 10 546 A , die nachstehend jeweils als „Patentdokument 1“ bzw. „Patentdokument 2“ bezeichnet werden).
Eine in Patentdokument 1 offenbarte Bremsantriebssteuervorrichtung umfasst eine Spannungsdetektionseinheit, die eine an eine Bremse angelegte Bremsspannung detektiert, eine Schaltbefehlsverzögerungseinheit, die einen Schaltbefehl verzögert, und eine Kurzschlussfehlerbestimmungseinheit, die auf der Grundlage des verzögerten Schaltbefehls bestimmt, ob ein Kurzschlussfehler in einer Schaltvorrichtung aufgetreten ist.
Eine in Patentdokument 2 offenbarte Bremsfehlerdiagnosevorrichtung umfasst eine Fehlerdiagnoseeinheit, die eine Diagnose durchführt, um zu bestimmen, ob ein Bremsfehler vorliegt oder nicht, wenn ein Motor versorgt wird und die Bremse sich in einem betätigten Zustand befindet, und eine Ausgabeeinheit, die, wenn ein Bremsfehler detektiert wird, ein Bremsfehlersignal ausgibt, ohne den Motor außer Strom zu setzen und ohne die Bremse zu lösen.
Ferner ist der Druckschrift DE 102012005862 A1 eine Bremsvorrichtung gemäß der Präambel des Anspruches 1 entnehmbar.
1 ist ein Diagramm, das die Ausgestaltung einer Bremsvorrichtung 1000 nach der herkömmlichen Technik darstellt. Eine von einer DC-Versorgung 1002 gelieferte Spannung (zum Beispiel 24 [V]) wird über ein Kabel 1003, einen Schalter 1004, einen Funkenkiller 1005 und einen Überspannungsschutz 1006 an die Anschlüsse 1008 und 1009 einer Bremse 1007 angelegt. Die Bremse 1007 ist mit einer Bremsspule 1001 versehen.
Die Struktur einer Bremse, die in einem Motor (nachstehend auch als ein „Elektromotor“ bezeichnet) verwendet wird, wird beschrieben werden. 2 zeigt eine Querschnittsansicht einer Bremse nach der herkömmlichen Technik. Eine Reibungsplatte 1012 ist an einer Motorwelle 1010 über eine Nabe 1011 befestigt. Eine Endplatte 1013 ist auf einer Fläche der Reibungsplatte 1012 bereitgestellt und ein Anker 1014 ist auf der anderen Fläche vorgesehen. Die Endplatte 1013 ist an einem Kern 1017 mit einem Bolzen 1016 angebracht, indem ein Abstandshalter 1015 dazwischen eingefügt ist. Der Anker 1014 ist derart montiert, dass er entlang der Längsrichtung des Bolzens 1016 verschiebbar ist.
Der Kern 1017 ist mit einer Bremsspule 1001 versehen. Wenn die an die Bremsspule 1001 angelegte Spannung 0 [v] beträgt, wird der Anker 1014 an die Reibungsplatte 1012 durch eine Feder 1018a gedrückt, wie in dem linken Teil von 2 dargestellt. Folglich wird ein erstes Reibungsteil 1019 zwischen der Reibungsplatte 1012 und der Endplatte 1013 ausgebildet, und ein zweites Reibungsteil 1020 wird zwischen der Reibungsplatte 1012 und dem Anker 1014 ausgebildet. Bei dieser Reibung wird die Bremse betätigt und der Motor wird in einer gegebenen Position arretiert, wodurch die Bremse in einen verriegelten Zustand versetzt wird.
Wenn die an die Bremsspule 1001 angelegte Spannung eine Bremslösespannung ist (zum Beispiel 24 [V]), wird andererseits aufgrund eines magnetischen Flusses Φ eine magnetische Anziehungskraft M, die größer ist als die Druckkraft der Feder 1018b, ausgeübt und die Feder 1018b wird zusammengedrückt, wodurch der Anker 1014 von der Reibungsplatte 1012 außer Eingriff gebracht wird. Folglich sind das zwischen der Reibungsplatte 1012 und der Endplatte 1013 ausgebildete erste Reibungsteil 1019 und das zwischen der Reibungsplatte 1012 und dem Anker 1014 ausgebildete zweite Reibungsteil 1020 nicht mehr vorhanden. Infolgedessen wird die Bremse gelöst, wodurch die Bremse in einen gelösten Zustand versetzt wird.
Ein möglicher Grund für einen Fehler, der in der Bremsvorrichtung auftreten kann, kann ein Bruch in der Bremsspule 1001 sein. Andere mögliche Gründe umfassen einen Bruch im Kabel 1003 und ein Schmelzen des Schalters 1004.
Bei der Bremsvorrichtung nach der herkömmlichen Technik war es jedoch nicht leicht, den tatsächlichen gelösten Zustand der Bremse zu überprüfen und einen Grund für einen Bremslösefehler zu identifizieren. Insbesondere war es nicht möglich zu überprüfen, ob die Bremse tatsächlich gelöst wurde, wenn eine Spannung an die Bremse angelegt wurde. Falls der Motor angetrieben wird, wenn die Bremse nicht wirklich gelöst ist, kann die Bremse folglich gezogen werden, was zu Schäden an den Bremsreibungsteilen führt oder Schäden (wie z.B. Isolationsfehler oder Wicklungswiderstandsfehler) an dem Motor aufgrund der Reibungswärme der Bremse verursacht. Wenn andererseits die Spannung an der Bremse ausgeschaltet wird, um die Bremse anzuwenden, kann, falls die Bremse weiterhin gelöst ist, die durch den Motor angetriebene Achse herunterfallen, wodurch Schäden an einem Werkzeug oder einem Werkstück verursacht werden.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, den Fehler, dass die Bremse nicht gelöst wird, auch wenn eine Spannung an die Bremsvorrichtung angelegt wird, und den Fehler, dass die Bremse gelöst bleibt, auch wenn die Spannung an der Bremse ausgeschaltet wird, zu detektieren. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Fehlerstelle, die den Bremsbetätigungs- oder Bremslösefehler verursacht, zu lokalisieren.
Eine Bremsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Bremsvorrichtung zum Verwenden in einem Elektromotor und umfasst eine Bremseinheit zum Halten einer Position des Elektromotors, eine Spannungsdetektionseinheit zum Detektieren einer an die Bremseinheit angelegten Spannung, und eine Beobachtungseinheit zum Erkennen eines Spannungsänderungsmusters und, auf der Grundlage des Spannungsänderungsmusters, Beobachten des gelösten und des betätigten Zustands der Bremseinheit, wobei wenn ein Fehler beim Lösen oder Betätigen der Bremseinheit detektiert wird, die Beobachtungseinheit eine Fehlerstelle auf der Grundlage des Änderungsmusters der Spannung lokalisiert .
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, die nachstehend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen dargelegt sind, offensichtlicher werden. Es zeigen:

1 ein Diagramm, das die Ausgestaltung einer Bremsvorrichtung nach der herkömmlichen Technik darstellt;
2 eine Querschnittsansicht einer Bremse nach der herkömmlichen Technik;
3 ein Diagramm, das die Ausgestaltung einer Bremsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 ein Diagramm, das Graphen darstellt, welche die zeitliche Änderung einer an eine Bremse angelegten Spannung, die durch die Bremsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detektiert wird, im Normalbetrieb zum Vergleich mit dem Fall eines gebrochenen Drahts, wenn die Spannung an der Bremse ein- und ausgeschaltet wird, veranschaulichen.
5 eine Tabelle, die Beziehungen zusammenfasst, die Spannungsänderungsmuster, welche durch die Bremsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detektiert wurden, mit Fehlerstellen und dem Evaluierungsergebnis, das die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Fehlers anzeigt, assoziieren.
6 ein Diagramm, die die Ausgestaltung einer Bremsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
7 eine Tabelle, die Beziehungen zusammenfasst, die Spannungsänderungsmuster, welche durch die Bremsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detektiert wurden, mit Fehlerstellen und dem Evaluierungsergebnis, das die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Fehlers anzeigt, assoziieren.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Bremsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
Zunächst wird eine Bremsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 3 zeigt ein Diagramm, das die Ausgestaltung der Bremsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Bremsvorrichtung 101 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Bremsvorrichtung zum Verwenden in einem Elektromotor, und umfasst eine Bremseinheit 1 zum Halten einer Position des Elektromotors (Motors) 10, eine Spannungsdetektionseinheit 2 zum Detektieren einer an die Bremseinheit 1 angelegten Spannung, und eine Beobachtungseinheit 3 zum Erkennen eines Spannungsänderungsmusters und, auf der Grundlage des Spannungsänderungsmusters, Beobachten des gelösten und des betätigten Zustands der Bremseinheit 1.
Die Bremseinheit 1 ist in den Motor 10 eingebaut, und der Löse- und Betätigungsvorgang der Bremse in Bezug auf den Motor 10 werden durch Steuern der an die Bremseinheit 1 angelegten Spannung gesteuert. Eine DC-Versorgung 4 zum Anlegen einer Gleichspannung von zum Beispiel 24 [V] ist mit der Bremseinheit 1 über einen Schalter 5 verbunden. Der Schalter 5 wird verwendet, um das Anlegen der Gleichspannung an die Bremseinheit 1 zu steuern. Wenn der Schalter 5 geschlossen ist, wird die Gleichspannung von 24 [V] an die Bremseinheit 1 angelegt, und wenn der Schalter 5 geöffnet ist, werden 0 [V] an die Bremseinheit 1 angelegt. Wenn zum Beispiel die Gleichspannung von 24 [V] an die Bremseinheit 1 angelegt wird, wird die Bremse gelöst, und wenn keine Spannung an die Bremseinheit 1 angelegt wird (d.h. wenn 0 [V] angelegt werden), wird die Bremse betätigt.
Der Motor 10 ist mit Eingangsanschlüssen 8 und 9 zum Anlegen der Spannung an die Bremseinheit 1 versehen, und die Gleichspannung wird zwischen den Anschlüssen 8 und 9 angelegt. In der vorliegenden Erfindung wird die Spannungsdetektionseinheit 2 bereitgestellt, um die zwischen den Anschlüssen 8 und 9 angelegte Spannung (Anschlussspannung) zu detektieren. Ein Funkenkiller 6 und ein Überspannungsschutz 7 können parallel mit der Spannungsdetektionseinheit 2 bereitgestellt werden.
Das Ergebnis der Detektion der Anschlussspannung, die an die Bremseinheit 1 angelegt und durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektiert wird, wird an die Beobachtungseinheit 3 geliefert. Die Beobachtungseinheit 3 erkennt das Spannungsänderungsmuster auf der Grundlage des Ergebnisses der Detektion der an die Bremseinheit 1 angelegten Anschlussspannung. Dann beobachtet die Beobachtungseinheit 3 auf der Grundlage des Spannungsänderungsmusters den gelösten und den betätigten Zustand der in der Bremseinheit 1 bereitgestellten Bremse.
Als Nächstes wird eine Beschreibung dessen präsentiert, wie der betätigte/gelöste Zustand der Bremse auf der Grundlage des durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektieren Spannungsänderungsmusters evaluiert wird. 4 veranschaulicht die zeitliche Änderung der an die Bremse angelegten Spannung (das Spannungsänderungsmuster), die durch die Bremsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detektiert wird, im Normalbetrieb zum Vergleich mit dem Fall eines gebrochenen Drahts, wenn die Spannung an der Bremse ein- und ausgeschaltet wird. Wie durch den Graphen oben links in 4 dargestellt, wird angenommen, dass die Spannung von 24 [V] zwischen den Anschlüssen der Bremseinheit 1 zum Zeitpunkt t₁ angelegt wird. Wenn die Spannung zwischen den Anschlüssen der Bremseinheit 1 angelegt ist, wird der Anker an den Kern angezogen, wodurch ein Spalt zwischen dem Anker und der Reibungsplatte erzeugt wird und die Bremse daher gelöst wird. Beim Normalbetrieb verbleibt die Anschlussspannung nach dem Zeitpunkt t₁ konstant bei 24 [V].
Wenn als Nächstes das Anlegen der Spannung zwischen den Anschlüssen der Bremseinheit 1 durch Öffnen des Schalters 5 zum Zeitpunkt t₂ unterbrochen wird, verschwindet, wie durch den Graphen oben rechts in 4 dargestellt, die magnetische Anziehungskraft, wodurch ermöglicht wird, dass der Anker an die Reibungsplatte durch eine Federkraft gedrückt wird, und daher die Bremse in einen verriegelten Zustand versetzt wird (die Bremse betätigt wird). Im Normalbetrieb fällt die Spannung auf ungefähr -95 [V] nach dem Zeitpunkt t₂, und kehrt danach allmählich auf 0 [V] zurück. Dies ist darauf zurückzuführen, dass aufgrund der Selbstinduktivitätswirkung der Bremsspule eine gegenelektromotorische Kraft in einer Richtung erzeugt wird, die den zum Zeitpunkt des Spannungsanlegens gebildeten magnetischen Fluss nicht zum Verschwinden bringt.
Als Nächstes wird eine Beschreibung des Spannungsänderungsmusters gegeben, wenn ein Bruch in der Verdrahtung zwischen der Spannungsdetektionseinheit 2 und der Bremseinheit 1 vorliegt. Wie durch den Graphen unter links in 4 dargestellt, wird angenommen, dass die Spannung von 24 [V] zwischen den Anschlüssen der Bremseinheit 1 zum Zeitpunkt t₃ angelegt wird. In dem dargestellten Beispiel ist ein Bruch in der Verdrahtung zwischen der Spannungsdetektionseinheit 2 und der Bremseinheit 1 vorhanden, aber kein Bruch in der Verdrahtung liegt zwischen der DC-Versorgung 4 und der Spannungsdetektionseinheit 2 vor; daher ist die Änderung der Spannung im Laufe der Zeit jener gleich, die im Normalbetrieb detektiert wird.
Andererseits wird, wie durch den Graphen unten rechts in 4 dargestellt, das Anlegen der Spannung zwischen den Anschlüssen der Bremseinheit 1 durch Öffnen des Schalters 5 zum Zeitpunkt t₄ unterbrochen. Falls zu diesem Zeitpunkt das Spannungsänderungsmuster allmählich auf 0 [V] fällt, ohne schnell in den negativen Bereich nach dem Zeitpunkt t₄ zu fallen, ist das detektierte Spannungsänderungsmuster eindeutig von jenem verschieden, das im Normalbetrieb detektiert wird; daher kann ersichtlich sein, dass ein Bruch in der Verdrahtung zwischen der Spannungsdetektionseinheit 2 und der Bremseinheit 1 vorliegt.
Zusätzlich zu den zwei vorstehend beschriebenen Spannungsänderungsmustern bestehen andere Spannungsänderungsmuster, d.h. Spannungsänderungsmuster, die auftreten können, wenn ein Bruch in der Verdrahtung zwischen der Spannungsdetektionseinheit 2 und der DC-Versorgung 4 vorliegt, und Spannungsänderungsmuster, die auftreten können, wenn der Schalter (Relais) 5 geschmolzen ist. Wenn ein Fehler bei der Bremslöse- oder Bremsbetätigungsoperation der Bremseinheit 1 detektiert wird, kann die Beobachtungseinheit 3 die Fehlerstelle auf der Grundlage des Spannungsänderungsmusters lokalisieren. 5 zeigt die Beziehung zwischen insgesamt sechs Spannungsänderungsmustern und entsprechenden Fehlerstellen.
Das erste Spannungsänderungsmuster (nachstehend das „Spannungsänderungsmuster (1)“ genannt) veranschaulicht den Fall, in dem die Bremsvorrichtung normal arbeitet. Dieses Spannungsänderungsmuster sieht aus, wie durch den oberen linken und oberen rechten Graphen in 4 dargestellt. Zunächst wird, wenn der Bremsbefehl ein Lösebefehl (Lösen der Bremse) ist, die Spannung von 24 [V] von der DC-Versorgung 4 an die Bremseinheit 1 durch Schließen des Schalters 5 angelegt. Da sich die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung zu diesem Zeitpunkt von 0 [V] auf 24 [V] ändert, wird diese Spannungsänderung durch „0 → +“ repräsentiert. Wenn sich andererseits der Bremsbefehl auf eine Betätigung (Bremsverriegelung) ändert, wird das Anlegen der Spannung von der DC-Versorgung 4 an die Bremseinheit 1 durch Öffnen des Schalters 5 unterbrochen. Da sich die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung zu diesem Zeitpunkt von 24 [V] auf -95 [V] ändert, wird diese Spannungsänderung durch „+ → -„repräsentiert. Die Beobachtungseinheit 3 speichert das Spannungsänderungsmuster, das den Normalbetriebszustand der Bremsvorrichtung repräsentiert, in einer Speichereinheit (nicht dargestellt), und vergleicht das detektierte Spannungsänderungsmuster mit dem gespeicherten Spannungsänderungsmuster, um die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Fehlers in der Bremsvorrichtung zu bestimmen und eine Fehlerstelle zu identifizieren, falls ein Fehler detektiert wurde.
Das zweite Spannungsänderungsmuster (Spannungsänderungsmuster (2)) veranschaulicht den Fall, in dem ein Bruch in der Verdrahtung zwischen der Spannungsdetektionseinheit 2, d.h. dem Spannungsmesspunkt, und der Bremse vorliegt. Dieses Spannungsänderungsmuster sieht aus, wie durch den unteren linken und unteren rechten Graphen in 4 dargestellt. Zunächst wird, wenn der Bremsbefehl ein Lösebefehl (Lösen der Bremse) ist, die Spannung von 24 [V] von der DC-Versorgung 4 an die Bremseinheit 1 durch Schließen des Schalters 5 angelegt. Da sich die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung zu diesem Zeitpunkt von 0 [V] auf 24 [V] ändert, wird diese Spannungsänderung durch „0 → +“ repräsentiert. Wenn sich andererseits der Bremsbefehl auf eine Betätigung (Bremsverriegelung) ändert, wird das Anlegen der Spannung von der DC-Versorgung 4 an die Bremseinheit 1 durch Öffnen des Schalters 5 unterbrochen. Da sich die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung zu diesem Zeitpunkt von 24 [V] auf 0 [V] ändert, wird diese Spannungsänderung durch „+ → 0“ repräsentiert. Wenn dieses Spannungsänderungsmuster mit dem Spannungsänderungsmuster (1), das den normalen Betriebszustand repräsentiert, verglichen wird, ist ersichtlich, dass die Spannungsänderung „+ → 0“ beträgt, auch wenn sie normalerweise „+ → -“ sein sollte, wenn der Bremsbefehl eine Bremsverriegelung ist; daher kann bestimmt werden, dass ein Bruch in der Verdrahtung „zwischen dem Spannungsmesspunkt und der Bremse“ vorliegt.
Das dritte Spannungsänderungsmuster (Spannungsänderungsmuster (3)) veranschaulicht den Fall, in dem kein Bruch in der Verdrahtung vorliegt, bevor die Bremse gelöst wird, in dem aber ein Bruch in der Verdrahtung zwischen der Spannungsdetektionseinheit 2, d.h. dem Spannungsmesspunkt, und der Versorgung auftritt, nachdem die Bremse gelöst wurde. Zunächst wird, wenn der Bremsbefehl ein Lösebefehl (Lösen der Bremse) ist, die Spannung von 24 [V] von der DC-Versorgung 4 an die Bremseinheit 1 durch Schließen des Schalters 5 angelegt. Da zu diesem Zeitpunkt kein Bruch in der Verdrahtung zwischen der Spannungsdetektionseinheit 2 und der DC-Versorgung 4 vorliegt, wird die Spannung an die Bremseinheit 1 angelegt und die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung ändert sich auf 24 [V]. Diese Spannungsänderung wird durch „0 →+“ repräsentiert. Danach tritt ein Bruch in der Verdrahtung zwischen der Spannungsdetektionseinheit 2 und der Versorgung auf. Wenn sich der Bremsbefehl danach auf eine Betätigung (Bremsverriegelung) ändert, wird das Anlegen der Spannung von der DC-Versorgung 4 an die Bremseinheit 1 durch Öffnen des Schalters 5 unterbrochen. Da zu diesem Zeitpunkt ein Bruch in der Verdrahtung zwischen der Spannungsdetektionseinheit 2 und der DC-Versorgung 4 vorliegt, wird keine Spannung an die Bremseinheit 1 angelegt und die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung verbleibt bei 0 [V]. Diese Spannungsänderung wird durch „0 → 0“ repräsentiert. Wenn dieses Spannungsänderungsmuster mit dem Spannungsänderungsmuster (1), das den normalen Betriebszustand repräsentiert, verglichen wird, ist ersichtlich, dass die Spannungsänderung „0 → 0“ beträgt, auch wenn sie normalerweise „+ → -“ sein sollte, wenn der Bremsbefehl eine Bremsverriegelung ist; daher kann bestimmt werden, dass ein Bruch in der Verdrahtung „zwischen dem Spannungsmesspunkt und der Versorgung“ vorliegt.
Das vierte Spannungsänderungsmuster (Spannungsänderungsmuster (4)) veranschaulicht den Fall, in dem ein Bruch in der Verdrahtung zwischen der Spannungsdetektionseinheit 2, d.h. dem Spannungsmesspunkt, und der Versorgung vorliegt. Wenn der Bremsbefehl zunächst ein Lösen (Lösen der Bremse) ist, wird der Schalter 5 geschlossen. Da in diesem Fall ein Bruch in der Verdrahtung zwischen der Spannungsdetektionseinheit 2 und der DC-Versorgung 4 vorliegt, wird keine Spannung an die Bremseinheit 1 angelegt und die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung verbleibt bei 0 [V]. Diese Spannungsänderung wird durch „0 → 0“ repräsentiert. Wenn sich andererseits der Bremsbefehl auf eine Betätigung (Bremsverriegelung) ändert, wird das Anlegen der Spannung von der DC-Versorgung 4 an die Bremseinheit 1 durch Öffnen des Schalters 5 unterbrochen. Da ein Bruch in der Verdrahtung zwischen der Spannungsdetektionseinheit 2 und der DC-Versorgung 4 vorliegt, wird zu diesem Zeitpunkt keine Spannung an die Bremseinheit 1 angelegt und die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung verbleibt bei 0 [V]. Diese Spannungsänderung wird durch „0 → 0“ repräsentiert. Wenn dieses Spannungsänderungsmuster mit dem Spannungsänderungsmuster (1), das den normalen Betriebszustand repräsentiert, verglichen wird, ist ersichtlich, dass die Spannungsänderung „0 → 0“ beträgt, auch wenn sie normalerweise „0 → +“ sein sollte, wenn der Bremsbefehl ein Lösen der Bremse ist; daher kann bestimmt werden, dass ein Bruch in der Verdrahtung „zwischen dem Spannungsmesspunkt und der Versorgung“ vorliegt.
Das fünfte Spannungsänderungsmuster (Spannungsänderungsmuster (5)) veranschaulicht den Fall, in dem kein Verschmelzen vorliegt, bevor die Bremse gelöst wird, in dem aber ein Verschmelzen in dem Schalter (Relais) 5 auftritt, nachdem die Bremse gelöst wurde. Zunächst wird, wenn der Bremsbefehl ein Lösebefehl (Lösen der Bremse) ist, die Spannung von 24 [V] von der DC-Versorgung 4 an die Bremseinheit 1 durch Schließen des Schalters 5 angelegt. Da kein Verschmelzen in dem Schalter (Relais) 5 zu diesem Zeitpunkt vorliegt, wird die Spannung von 24 [V] an die Bremseinheit 1 angelegt und die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung ändert sich auf 24 [V]. Diese Spannungsänderung wird durch „0 →+“ repräsentiert. Danach tritt ein Verschmelzen in dem Schalter auf. Wenn sich der Bremsbefehl danach auf eine Betätigung (Bremsverriegelung) ändert, wird das Anlegen der Spannung von der DC-Versorgung 4 an die Bremseinheit 1 durch Öffnen des Schalters 5 unterbrochen. Da jedoch ein Verschmelzen in dem Schalter (Relais) 5 bereits vor diesem Zeitpunkt aufgetreten ist, wird weiterhin die Spannung von 24 [V] an die Bremseinheit 1 angelegt, und die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung verbleibt bei 24 [V]. Diese Spannungsänderung wird durch „+ → +“ repräsentiert. Wenn dieses Spannungsänderungsmuster mit dem Spannungsänderungsmuster (1), das den normalen Betriebszustand repräsentiert, verglichen wird, ist ersichtlich, dass die Spannungsänderung „+ → +“ beträgt, auch wenn sie normalerweise „+ → -“ sein sollte, wenn der Bremsbefehl eine Bremsverriegelung ist; daher kann bestimmt werden, dass das Relais verschmolzen ist.
Das sechste Spannungsänderungsmuster (Spannungsänderungsmuster (6)) veranschaulicht den Fall, in dem ein Verschmelzen in dem Schalter (Relais) 5 vorliegt. Zunächst wird, wenn der Bremsbefehl ein Lösebefehl (Lösen der Bremse) ist, die Spannung von 24 [V] von der DC-Versorgung 4 an die Bremseinheit 1 durch Schließen des Schalters 5 angelegt. Da der Schalter (das Relais) 5 verschmolzen ist, wird die ganze Zeit die Spannung von 24 [V] an die Bremseinheit 1 angelegt, und die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung verbleibt bei 24 [V]. Diese Spannungsänderung wird durch „+ → +“ repräsentiert. Wenn sich andererseits der Bremsbefehl auf eine Betätigung (Bremsverriegelung) ändert, wird das Anlegen der Spannung von der DC-Versorgung 4 an die Bremseinheit 1 durch Öffnen des Schalters 5 unterbrochen. Da jedoch der Schalter (das Relais) 5 verschmolzen ist, wird weiterhin die Spannung von 24 [V] an die Bremseinheit 1 angelegt, und die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung verbleibt bei 24 [V]. Diese Spannungsänderung wird durch „+ → +“ repräsentiert. Wenn dieses Spannungsänderungsmuster mit dem Spannungsänderungsmuster (1), das den normalen Betriebszustand repräsentiert, verglichen wird, ist ersichtlich, dass die Spannungsänderung „+ → +“ beträgt, auch wenn sie normalerweise „0 → +“ sein sollte, wenn der Bremsbefehl ein Lösen der Bremse ist; daher kann bestimmt werden, dass das Relais verschmolzen ist.
Wenn, wie vorstehend beschrieben wurde, das detektierte Spannungsänderungsmuster einem der Muster (2) bis (4) entspricht, d.h. wenn ein Bruch an einem beliebigen Punkt in der Bremsverdrahtung detektiert wird, kann gemäß der Bremsvorrichtung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verhindert werden, dass der Motor angetrieben wird, wodurch Schäden an der Bremse, dem Motor, dem Werkzeug, dem Werkstück usw. vermieden werden.
Wenn andererseits das detektierte Spannungsänderungsmuster dem Muster (5) oder (6) entspricht, d.h. wenn ein Verschmelzen im Relais detektiert wird, kann der Motor versorgt werden, wodurch Schäden an der Bremse, dem Motor, dem Werkzeug, dem Werkstück usw. vermieden werden.
[Zweite Ausführungsform]
Eine Bremsvorrichtung wird gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 6 zeigt ein Diagramm, das die Ausgestaltung der Bremsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Bremsvorrichtung 102 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Bremsvorrichtung 101 gemäß der ersten Ausführungsform darin, dass die Spannungsdetektionseinheit 2 die Spannung in ein detektierbares Signal umwandelt. Ansonsten ist die Bremsvorrichtung 102 gemäß der zweiten Ausführungsform hinsichtlich der Ausgestaltung mit der Bremsvorrichtung 101 gemäß der ersten Ausführungsform identisch, und daher wird hier eine ausführliche Beschreibung der Ausgestaltung nicht wiederholt.
Zum Zeitpunkt der Bremsbetätigung kann eine Stoßspannung auftreten, die Schäden an der Spannungsdetektionseinheit 2 verursachen kann. Angesichts dessen ist die Spannungsdetektionseinheit 2 gemäß der zweiten Ausführungsform derart ausgebildet, dass sie in der Lage ist, die Spannung ungefährdet zu detektieren. Die Spannungsdetektionseinheit 2 gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst Spannungsteilerwiderstände 21 und 22, eine Diode 23, ein Photo-MOS-Relais 24 und eine Spannungsausgabeeinheit 27. Das Photo-MOS-Relais 24 umfasst eine LED 25 und einen MOS-Transistor 26. Die Spannungsausgabeeinheit 27 umfasst einen Widerstand 28 und einen NOT-Gatter 29.
Die in 6 dargestellte Spannungsdetektionseinheit 2 wandelt die Ausgangsspannung von 24 [V] in ein Signal A um.
Wenn die Anschlussspannung der Bremsspule 1 so groß wie -95 [V] ist, kann eine Spannungsdetektionseinheit 30 verwendet werden, die in der Lage ist, eine elektromotorische Gegenspannung von 50 [V] und höher zu detektieren, wie in dem unteren Teil von 6 dargestellt. Die Spannungsdetektionseinheit 30 gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst Spannungsteilerwiderstände 31 und 32, eine Diode 33, ein Photo-MOS-Relais 34 und eine Spannungsausgabeeinheit 37. Das Photo-MOS-Relais 34 umfasst eine LED 35 und einen MOS-Transistor 36. Die Spannungsausgabeeinheit 37 umfasst einen Widerstand 38 und einen NOT-Gatter 39.
Die in 6 dargestellte Spannungsdetektionseinheit 30 wandelt zum Beispiel eine Ausgangsspannung von -95 [V] in ein Signal B um.
Nachstehend wird eine Beschreibung dessen gegeben, wie die Fehlerstelle auf der Grundlage des Spannungsänderungsmusters durch Verwenden der Bremsvorrichtung der zweiten Ausführungsform lokalisiert werden kann. 7 zeigt die Beziehung zwischen sechs Spannungsänderungsmustern und entsprechenden Fehlerstellen.
Das erste Spannungsänderungsmuster (nachstehend das „Spannungsänderungsmuster (1)“ genannt) veranschaulicht den Fall, in dem die Bremsvorrichtung normal arbeitet. Zunächst wird, wenn der Bremsbefehl ein Lösebefehl (Lösen der Bremse) ist, die Spannung von 24 [V] von der DC-Versorgung 4 an die Bremseinheit 1 durch Schließen des Schalters 5 angelegt. Da sich die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung zu diesem Zeitpunkt von 0 [V] auf 24 [V] ändert, wird diese Spannungsänderung durch „0 → A“ repräsentiert. Wenn sich andererseits der Bremsbefehl auf eine Betätigung (Bremsverriegelung) ändert, wird das Anlegen der Spannung von der DC-Versorgung 4 an die Bremseinheit 1 durch Öffnen des Schalters 5 unterbrochen. Da sich die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung zu diesem Zeitpunkt von 24 [V] auf -95 [V] ändert, wird diese Spannungsänderung durch „A → B“ repräsentiert. Die Beobachtungseinheit 3 (siehe 3) speichert das Spannungsänderungsmuster, das den Normalbetriebszustand der Bremsvorrichtung repräsentiert, in einer Speichereinheit (nicht dargestellt), und vergleicht das detektierte Spannungsänderungsmuster mit dem gespeicherten Spannungsänderungsmuster, um die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Fehlers in der Bremsvorrichtung zu bestimmen und eine Fehlerstelle zu identifizieren, falls ein Fehler detektiert wurde.
Das zweite Spannungsänderungsmuster (Spannungsänderungsmuster (2)) veranschaulicht den Fall, in dem ein Bruch in der Verdrahtung zwischen der Spannungsdetektionseinheit 2, d.h. dem Spannungsmesspunkt, und der Bremse vorliegt. Zunächst wird, wenn der Bremsbefehl ein Lösebefehl (Lösen der Bremse) ist, die Spannung von 24 [V] von der DC-Versorgung 4 an die Bremseinheit 1 durch Schließen des Schalters 5 angelegt. Da sich die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung zu diesem Zeitpunkt von 0 [V] auf 24 [V] ändert, wird diese Spannungsänderung durch „0 → A“ repräsentiert. Wenn sich andererseits der Bremsbefehl auf eine Betätigung (Bremsverriegelung) ändert, wird das Anlegen der Spannung von der DC-Versorgung 4 an die Bremseinheit 1 durch Öffnen des Schalters 5 unterbrochen. Da sich die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung zu diesem Zeitpunkt von 24 [V] auf 0 [V] ändert, wird diese Spannungsänderung durch „A → 0“ repräsentiert. Wenn dieses Spannungsänderungsmuster mit dem Spannungsänderungsmuster (1), das den normalen Betriebszustand repräsentiert, verglichen wird, ist ersichtlich, dass die Spannungsänderung „A → 0“ beträgt, auch wenn sie normalerweise „A → B“ sein sollte, wenn der Bremsbefehl eine Bremsverriegelung ist; daher kann bestimmt werden, dass ein Bruch in der Verdrahtung „zwischen dem Spannungsmesspunkt und der Bremse“ vorliegt.
Das dritte Spannungsänderungsmuster (Spannungsänderungsmuster (3)) veranschaulicht den Fall, in dem kein Bruch in der Verdrahtung vorliegt, bevor die Bremse gelöst wird, in dem aber ein Bruch in der Verdrahtung zwischen der Spannungsdetektionseinheit 2, d.h. dem Spannungsmesspunkt, und der Versorgung auftritt, nachdem die Bremse gelöst wurde. Zunächst wird, wenn der Bremsbefehl ein Lösebefehl (Lösen der Bremse) ist, die Spannung von 24 [V] von der DC-Versorgung 4 an die Bremseinheit 1 durch Schließen des Schalters 5 angelegt. Da zu diesem Zeitpunkt kein Bruch in der Verdrahtung zwischen der Spannungsdetektionseinheit 2 und der DC-Versorgung 4 vorliegt, wird die Spannung an die Bremseinheit 1 angelegt und die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung beträgt 24 [V]. Diese Spannungsänderung wird durch „0 → A“ repräsentiert. Danach tritt ein Bruch in der Verdrahtung zwischen der Spannungsdetektionseinheit 2 und der Versorgung auf. Wenn sich der Bremsbefehl danach auf eine Betätigung (Bremsverriegelung) ändert, wird das Anlegen der Spannung von der DC-Versorgung 4 an die Bremseinheit 1 durch Öffnen des Schalters 5 unterbrochen. Da zu diesem Zeitpunkt ein Bruch in der Verdrahtung zwischen der Spannungsdetektionseinheit 2 und der DC-Versorgung 4 vorliegt, wird keine Spannung an die Bremseinheit 1 angelegt und die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung verbleibt bei 0 [V]. Diese Spannungsänderung wird durch „0 → 0“ repräsentiert. Wenn dieses Spannungsänderungsmuster mit dem Spannungsänderungsmuster (1), das den normalen Betriebszustand repräsentiert, verglichen wird, ist ersichtlich, dass die Spannungsänderung „0 → 0“ beträgt, auch wenn sie normalerweise „A → B“ sein sollte, wenn der Bremsbefehl eine Bremsverriegelung ist; daher kann bestimmt werden, dass ein Bruch in der Verdrahtung „zwischen dem Spannungsmesspunkt und der Versorgung“ vorliegt.
Das vierte Spannungsänderungsmuster (Spannungsänderungsmuster (4)) veranschaulicht den Fall, in dem ein Bruch in der Verdrahtung zwischen der Spannungsdetektionseinheit 2, d.h. dem Spannungsmesspunkt, und der Versorgung vorliegt. Wenn der Bremsbefehl zunächst ein Lösen (Lösen der Bremse) ist, wird der Schalter 5 geschlossen. Da in diesem Fall ein Bruch in der Verdrahtung zwischen der Spannungsdetektionseinheit 2 und der DC-Versorgung 4 vorliegt, wird keine Spannung an die Bremseinheit 1 angelegt und die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung verbleibt bei 0 [V]. Diese Spannungsänderung wird durch „0 → 0“ repräsentiert. Wenn sich andererseits der Bremsbefehl auf eine Betätigung (Bremsverriegelung) ändert, wird das Anlegen der Spannung von der DC-Versorgung 4 an die Bremseinheit 1 durch Öffnen des Schalters 5 unterbrochen. Da ein Bruch in der Verdrahtung zwischen der Spannungsdetektionseinheit 2 und der DC-Versorgung 4 vorliegt, wird zu diesem Zeitpunkt keine Spannung an die Bremseinheit 1 angelegt und die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung verbleibt bei 0 [V]. Diese Spannungsänderung wird durch „0 → 0“ repräsentiert. Wenn dieses Spannungsänderungsmuster mit dem Spannungsänderungsmuster (1), das den normalen Betriebszustand repräsentiert, verglichen wird, ist ersichtlich, dass die Spannungsänderung „0 → 0“ beträgt, auch wenn sie normalerweise „0 → A“ sein sollte, wenn der Bremsbefehl ein Lösen der Bremse ist; daher kann bestimmt werden, dass ein Bruch in der Verdrahtung „zwischen dem Spannungsmesspunkt und der Versorgung“ vorliegt.
Das fünfte Spannungsänderungsmuster (Spannungsänderungsmuster (5)) veranschaulicht den Fall, in dem kein Verschmelzen vorliegt, bevor die Bremse gelöst wird, in dem aber ein Verschmelzen in dem Schalter (Relais) 5 auftritt, nachdem die Bremse gelöst wurde. Zunächst wird, wenn der Bremsbefehl ein Lösebefehl (Lösen der Bremse) ist, die Spannung von 24 [V] von der DC-Versorgung 4 an die Bremseinheit 1 durch Schließen des Schalters 5 angelegt. Da kein Verschmelzen in dem Schalter (Relais) 5 vorliegt, wird zu diesem Zeitpunkt die Spannung von 24 [V] an die Bremseinheit 1 angelegt und die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung beträgt 24 [V]. Diese Spannungsänderung wird durch „0 → A“ repräsentiert. Danach tritt ein Verschmelzen im Schalter auf. Wenn sich der Bremsbefehl danach auf eine Betätigung (Bremsverriegelung) ändert, wird das Anlegen der Spannung von der DC-Versorgung 4 an die Bremseinheit 1 durch Öffnen des Schalters 5 unterbrochen. Da ein Verschmelzen in dem Schalter (Relais) 5 bereits vor diesem Zeitpunkt aufgetreten ist, wird weiterhin die Spannung von 24 [V] an die Bremseinheit 1 angelegt, und die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung verbleibt bei 24 [V]. Diese Spannungsänderung wird durch „A → A“ repräsentiert. Wenn dieses Spannungsänderungsmuster mit dem Spannungsänderungsmuster (1), das den normalen Betriebszustand repräsentiert, verglichen wird, ist ersichtlich, dass die Spannungsänderung „A → A“ beträgt, auch wenn sie normalerweise „A → B“ sein sollte, wenn der Bremsbefehl eine Bremsverriegelung ist; daher kann bestimmt werden, dass „das Relais verschmolzen ist“.
Das sechste Spannungsänderungsmuster (Spannungsänderungsmuster (6)) veranschaulicht den Fall, in dem ein Verschmelzen in dem Schalter (Relais) 5 vorliegt. Zunächst wird, wenn der Bremsbefehl ein Lösebefehl (Lösen der Bremse) ist, die Spannung von 24 [V] von der DC-Versorgung 4 an die Bremseinheit 1 durch Schließen des Schalters 5 angelegt. Da der Schalter (das Relais) 5 verschmolzen ist, wird die ganze Zeit die Spannung von 24 [V] an die Bremseinheit 1 angelegt, und die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung verbleibt bei 24 [V]. Diese Spannungsänderung wird durch „A → A“ repräsentiert. Wenn sich andererseits der Bremsbefehl auf eine Betätigung (Bremsverriegelung) ändert, wird das Anlegen der Spannung von der DC-Versorgung 4 an die Bremseinheit 1 durch Öffnen des Schalters 5 unterbrochen. Da der Schalter (das Relais) 5 verschmolzen ist, wird weiterhin die Spannung von 24 [V] an die Bremseinheit 1 angelegt, und die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Spannung verbleibt bei 24 [V]. Diese Spannungsänderung wird durch „A → A“ repräsentiert. Wenn dieses Spannungsänderungsmuster mit dem Spannungsänderungsmuster (1), das den normalen Betriebszustand repräsentiert, verglichen wird, ist ersichtlich, dass die Spannungsänderung „A → A“ beträgt, auch wenn sie normalerweise „0 → A“ sein sollte, wenn der Bremsbefehl ein Lösen der Bremse ist; daher kann bestimmt werden, dass „das Relais verschmolzen ist“.
Obwohl es vorstehend beschrieben wurde, dass die Spannung, die zum Lösen der Bremse angelegt wird, 24 [V] beträgt und dass die gegenelektromotorische Kraft -95 [V] beträgt, ist es zu erkennen, dass dies lediglich Beispiele sind und nicht auf bestimmte Werte beschränkt werden müssen.
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann gemäß der Bremsvorrichtung in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Spannung ungefährdet detektiert werden, ohne dass aufgrund einer Stoßspannung, die zum Zeitpunkt einer Bremsbetätigung auftreten kann, Schäden an der Spannungsdetektionseinheit verursacht werden, und der Bremslösezustand kann aus dem Spannungsänderungsmuster, das detektiert wird, wenn die Spannung an die Bremseinheit angelegt ist, identifiziert werden.
Gemäß der Bremsvorrichtung in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird es möglich, den Fehler, dass die Bremse nicht gelöst wird, auch wenn eine Spannung an die Bremsvorrichtung angelegt wird, und den Fehler, dass die Bremse gelöst bleibt, auch wenn die Spannung an der Bremse ausgeschaltet wird, zu detektieren.

Claims

Bremsvorrichtung zum Verwenden in einem Elektromotor, umfassend: eine Bremseinheit (1) zum Halten einer Position des Elektromotors, eine Spannungsdetektionseinheit (2) zum Detektieren einer an die Bremseinheit angelegten Spannung, und eine Beobachtungseinheit (3) zum Erkennen eines Änderungsmusters der Spannung und, auf der Grundlage des Änderungsmusters der Spannung, Beobachten eines gelösten und eines betätigten Zustands der Bremseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass wenn ein Fehler beim Lösen oder Betätigen der Bremseinheit detektiert wird, die Beobachtungseinheit (3) eine Fehlerstelle auf der Grundlage des Änderungsmusters der Spannung lokalisiert.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spannungsdetektionseinheit (2) die Spannung in ein detektierbares Signal umwandelt.