DE102016114165A1

DE102016114165A1 - Mit funktion zum detektieren eines anormalen bremsen versehenes motorsteuerungssystem

Info

Publication number: DE102016114165A1
Application number: DE102016114165.8A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Ikai; Tomoyuki Aizawa
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-08-07
Filing date: 2016-08-01
Publication date: 2017-02-09
Anticipated expiration: 2036-08-02
Also published as: US20170038768A1; US9772622B2; DE102016114165B4; JP2017038438A; JP6200467B2; CN106452264B; CN106452264A

Abstract

Ein Motorsteuerungssystem der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Servoelektrizitätszufuhreinheit, die einem Servomotor Elektrizität zuführt, und eine Steuerung, die den Servomotor, eine mechanische Bremse und die Servoelektrizitätszufuhreinheit steuert. Die Steuerung steuert die Servoelektrizitätszufuhreinheit, um die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor zu stoppen, wenn eine Signalempfangseinheit ein Signal zum Betätigen der mechanischen Bremse empfängt, und die Zufuhr der Elektrizität zu dem Servomotor wiederaufzunehmen, wenn eine Anormalitätsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Anormalität in der mechanischen Bremse vorliegt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Motorsteuerungssystem, das mit einer mechanischen Bremse versehen ist, welche eine Ausgangsachse eines Servomotors anhält, nachdem die Anregung des Servomotors freigegeben wird, und bezieht sich insbesondere auf ein Motorsteuerungssystem, das mit einer Funktion zum Detektieren von Anormalitäten in einer solchen mechanischen Bremse versehen ist.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Eine Werkzeugmaschine, welche einen Hauptspindelkopf entlang einer Kugelrollspindel durch Drehen der Kugelrollspindel durch einen Servomotor bewegt, ist herkömmlich bekannt. Ein Werkzeug, wie zum Beispiel ein Endfräser oder Bohrer, ist an dem Hauptspindelkopf befestigt, und ein Werkstück wird durch Bewegen des Hauptspindelkopfs zu dem Werkstück hin bearbeitet, während das Werkzeug gedreht wird.
Ferner ist eine Werkzeugmaschine vorhanden, wie zum Beispiel eine vertikale Fräsmaschine, wobei sich eine Kugelrollspindel in der Schwerkraftrichtung erstreckt, so dass der Hauptspindelkopf auf und ab in der Schwerkraftrichtung bewegt wird. In einer solchen Werkzeugmaschine, wenn die Anregung des Servomotors freigegeben wird, wenn der Strom ausgeschaltet ist, oder während eines Notstopps, kann sich die Kugelrollspindel frei drehen und besteht eine Gefahr, dass der Hauptspindelkopf aufgrund der Schwerkraft herunterfallen kann. Daher ist in einer Werkzeugmaschine, wo sich der Hauptspindelkopf auf und ab bewegt, eine mechanische Bremse zum Anhalten der Ausgangsachse des Servomotors befestigt, wenn der Strom ausgeschaltet ist oder während eines Notstopps.
Ferner wird bei einem industriellen Roboter ein Servomotor verwendet, um eine Achse des Roboters anzutreiben, und daher besteht auch eine Gefahr, dass der Arm des Roboters herunterfallen wird, wenn die Anregung des Servomotors freigegeben wird, wenn der Strom ausgeschaltet ist oder während eines Notstopps. Daher ist bei industriellen Robotern eine mechanische Bremse zum Anhalten der Ausgangsachse des Servomotors montiert.
Ferner kann der Hauptspindelkopf der Werkzeugmaschine oder der Roboterarm herunterfallen, wenn eine Anormalität in der zuvor genannten mechanischen Bremse vorliegt, wenn der Strom ausgeschaltet ist oder während eines Notstopps. Dementsprechend ist ein Verfahren zum Detektieren von Anormalitäten in der zuvor genannten mechanischen Bremse vorgeschlagen worden, wie in dem japanischen Patent Nr. 3081258 oder in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. H06-284766 oder dergleichen dargestellt ist.
Das japanische Patent Nr. 3081258 offenbart eine mechanische Bremse einschließlich einer Bremsscheibe, die mit einer Ausgangsachse eines Motors verbunden ist, und einen Bremsschuh, der gegen die Bremsscheibe gedrückt wird. Ferner wird in einem Verfahren zum Detektieren eines Defekts der mechanischen Bremse, das in dem Japanischen Patent Nr. 3081258 offenbart ist, beim Bremsen einer Drehachse des Motors der Stromwert beim Start des Motors, der sich dreht, detektiert, während der Strom, der dem Motor zugeführt wird, schrittweise erhöht wird. Ähnlich wird der Stromwert beim Start des Motors, der sich dreht, detektiert, während der Strom, der dem Motor zugeführt wird, schrittweise erhöht wird, wenn die Drehachse des Motors nicht gebremst wird. Ferner wird durch Vergleichen des Unterschieds zwischen den detektierten Stromwerten und einem festgelegten Wert entsprechend dem Bremsmoment ein Defekt der mechanischen Bremse detektiert.
Ferner wird in dem Verfahren zum Detektieren einer Anormalität in einer mechanischen Bremse, das in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. H06-284766 offenbart ist, wenn das Maß an Verschleiß eines Reibbremselements einer mechanischen Bremse innerhalb eines normalen Bereichs liegt, der Motor ohne Betätigen der mechanischen Bremse betätigt, und der Motorlaststromwert zu dem Zeitpunkt, wenn der Motor angetrieben wird, vorab gemessen und gespeichert. Für den Fall, das die mechanische Bremse inspiziert wird, wenn das Maß an Verschleiß des Reibbremselements innerhalb eines normalen Bereichs liegt, wird der Motor angetrieben, ohne die mechanische Bremse zu betätigen, und wird die Stärke des Motorlaststroms, während der Motor angetrieben wird, detektiert. Ferner wird eine Anormalität der mechanischen Bremse durch Vergleichen des detektierten Motorlaststromwerts mit dem zuvor gespeicherten Motorlaststromwert detektiert.
Ferner gibt eine beliebige Anormalität, die in der zuvor genannten mechanischen Bremse detektiert wird, eine deutliche Verringerung der Kraft zum Anhalten der Ausgangsachse des Servomotors an. Somit besteht eine Gefahr, dass der Hauptspindelkopf der Werkzeugmaschine oder der Roboterarm herunterfallen können, es sei denn, die Inspektion oder Reparatur der mechanischen Bremse ist abgeschlossen. Um dies zu lösen, ist erwünscht, dass der Mangel an Bremskraft für die Ausgangsachse des Servomotors durch eine Art von Verfahren unmittelbar nach der Detektion der Anormalität der mechanischen Bremse kompensiert wird. Um ein solches Verfahren beispielhaft darzustellen, offenbart die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2013-032825 eine Stromübertragungssteuerung eines Fahrzeugs, wobei im Falle einer Anormalität in einer Bremse eine neue Bremskraft zusätzlich zu einer Reibbremskraft erzeugt wird, um eine ausreichende Bremskraft sicherzustellen.
Diese Verfahren zur Detektion einer Anormalität einer mechanischen Bremse, die in dem zuvor genannten Japanischen Patent Nr. 3081258 und der zuvor genannten offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. H06-284766 offenbart sind, sind Verfahren, in welchen die Diagnose des Vorhandenseins einer Anormalität der mechanischen Bremse durch getrenntes Ausführen eines Inspektionsprogramms einer mechanischen Bremse durchgeführt wird. Dementsprechend besteht bei dem Anormalitätsdetektionsverfahren für eine mechanische Bremse, das in dem Japanischen Patent Nr. 3081258 und in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. H06-284766 offenbart ist, das Problem, dass Fälle vorhanden sind, wenn eine Anormalität in der mechanischen Bremse aufgetreten ist, bevor die Inspektion der mechanischen Bremse durchgeführt wird. Daher ist es erwünscht, über ein Verfahren zum Detektieren einer Anormalität einer mechanischen Bremse oder Anzeichen diesbezüglich zu verfügen, selbst wenn eine Inspektion der mechanischen Bremse nicht durchgeführt wird.
Ferner besteht das Problem, dass die Stromübertragungssteuerung eines Fahrzeugs, die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-032825 offenbart ist, in welcher mehrere Kupplungen in einem Mechanismus verwendet werden, der den Mangel an einer Reibbremskraft kompensiert, eine zu komplizierte Struktur für die Anwendung auf der Ausgangsachse des Servomotors aufweist.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein Motorsteuerungssystem bereit, welches in einer frühen Phase eine Anormalität einer mechanischen Bremse detektieren kann, die für einen Servomotor ausgestattet ist, und welches den Mangel an einer Bremskraft unmittelbar nach der Detektion der Anormalität kompensieren kann.
Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Motorsteuerungssystem bereitgestellt, das folgendes umfasst: einen Servomotor; eine mechanische Bremse, welche konfiguriert ist, um auf den Servomotor oder eine Achse, die von dem Servomotor angetrieben wird, einzuwirken; eine Servoelektrizitätszufuhreinheit, welche dem Servomotor Elektrizität zuführt; eine Steuerung, welche den Servomotor, die mechanische Bremse und die Servoelektrizitätszufuhreinheit steuert; und einen Positionsdetektor, welcher eine Drehposition des Servomotors oder eine Position der Achse detektiert,
wobei die Steuerung folgendes umfasst:
eine Signalempfangseinheit, welche ein Signal zum Betätigen der mechanischen Bremse empfängt;
eine Positionsüberwachungseinheit, welche die Drehposition des Servomotors durch den Positionsdetektor überwacht und einen Verlauf der Drehpositionen des Servomotors von dem Zeitpunkt an, wenn das Signal von der Signalempfangseinheit empfangen wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn der Servomotor aufhört, sich zu drehen, erhält;
eine Verschiebungsmaßberechnungseinheit, welche anhand des Verlaufs ein Drehverschiebungsmaß des Servomotors von dem Zeitpunkt an, wenn das Signal von der Signalempfangseinheit empfangen wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn der Servomotor aufhört sich zu drehen, berechnet; und
eine Anormalitätsbestimmungseinheit, welche bestimmt, dass eine Anormalität in der mechanischen Bremse vorliegt, wenn das berechnete Drehverschiebungsmaß einen vorbestimmten ersten Schwellenwert überschreitet, und
wenn die Signalempfangseinheit das Signal empfängt, die Steuerung die Servoelektrizitätszufuhreinheit steuert, um die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor zu stoppen, und
wenn die Anormalitätsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Anormalität in der mechanischen Bremse vorliegt, die Steuerung die Servoelektrizitätszufuhreinheit steuert, um die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor wiederaufzunehmen.
Gemäß eines zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Motorsteuerungssystem des ersten Aspekts bereitgestellt, wobei die Steuerung ferner eine Speichereinheit beinhaltet, welche, wenn die Signalempfangseinheit das Signal empfängt, eine Drehposition des Servomotors speichert und hält, wenn das Signal empfangen wird, und wenn die Anormalitätsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Anormalität in der mechanischen Bremse vorliegt, nachdem die Signalempfangseinheit das Signal empfängt, die Steuerung die Servoelektrizitätszufuhreinheit steuert, um die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor wiederaufzunehmen und die Drehposition des Servomotors in die Drehposition des Servomotors zu verschieben, die in der Speichereinheit gespeichert und gehalten wird.
Gemäß eines dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird das Motorsteuerungssystem des ersten Aspekts bereitgestellt, wobei die Steuerung ferner eine Speichereinheit beinhaltet, welche vorab eine vorbestimmte Position bezüglich der Drehposition des Servomotors speichert, und wenn die Anormalitätsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Anormalität in der mechanischen Bremse vorliegt, nachdem die Signalempfangseinheit das Signal empfängt, steuert die Steuerung die Servoelektrizitätszufuhreinheit, um die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor wiederaufzunehmen und die Drehposition des Servomotors in die vorbestimmte Position zu verschieben, die vorab in der Speichereinheit gespeichert wird.
Gemäß eines vierten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird das Motorsteuerungssystem des dritten Aspekts bereitgestellt, wobei, nachdem die Drehposition des Servomotors in die vorbestimmte Position verschoben wird, die vorab in der Speichereinheit gespeichert wird, die Steuerung die Servoelektrizitätszufuhreinheit steuert, um die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor zu stoppen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die zuvor genannten Gegenstände, Merkmale und Vorteile und sonstige Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung deutlicher, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, in welchen:
1 ein Blockdiagramm ist, das die Konfiguration des Motorsteuerungssystems einer ersten Ausführungsform darstellt;
2 ein Flussdiagramm ist, das den Betrieb des Motorsteuerungssystems der ersten Ausführungsform darstellt, wenn eine Anormalität der mechanischen Bremse detektiert wird;
3 eine Grafik ist, die das Maß darstellt, in dem der Hauptspindelkopf nach der Eingabe eines Notstoppsignals in das Motorsteuerungssystem, das in 1 dargestellt ist, herunterfällt;
4 ein Flussdiagramm ist, das den Betrieb des Motorsteuerungssystems einer zweiten Ausführungsform, wenn eine Anormalität der mechanischen Bremse detektiert wird, darstellt; und
5 ein Flussdiagramm ist, das den Betrieb des Motorsteuerungssystems einer dritten Ausführungsform zeigt, wenn eine Anormalität der mechanischen Bremse detektiert wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezüglich der Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden dieselben Bezugszeichen für dieselben Zusammensetzungselemente verwendet. Die Skala der Zeichnungen ist geeignet eingestellt worden, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern. Ferner ist die folgende Erläuterung des Motorsteuerungssystems durch die Anwendung desselbigen auf eine Werkzeugmaschine beispielhaft dargestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
(Erste Ausführungsform)
1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Motorsteuerungssystems der ersten Ausführungsform darstellt.
Das Motorsteuerungssystem der ersten Ausführungsform, wie in 1 dargestellt, umfasst einen Servomotor 12, der in eine Werkzeugmaschine 11 eingebaut ist, eine mechanische Bremse 13, welche auf den Servomotor 12 oder eine Achse, die von dem Servomotor 12 angetrieben wird, einwirkt, und eine Steuerung 14, welche den Servomotor 12 und die mechanische Bremse 13 steuert.
Die Werkzeugmaschine 11 ist zum Beispiel ein vertikales Bearbeitungszentrum oder eine vertikale Fräsmaschine oder dergleichen. Die Werkzeugmaschine 11 beinhaltet einen Arbeitstisch 15, auf welchem ein zu bearbeitendes Werkstück W montiert ist, und einen Hauptspindelkopf 17, welche oberhalb des Arbeitstisches 15 vorgesehen ist, und mit welchem ein Werkzeug 16 zum Bearbeiten des Werkstücks W, das an dem Arbeitstisch 15 montiert ist, befestigt ist. Der Hauptspindelkopf 17 kann entlang einer Kugelrollspindel 18 bewegt werden, die sich in der Schwerkraftrichtung erstreckt. Die Kugelrollspindel 18 ist mit der Ausgangsachse des Servomotors 12 verbunden.
Die Werkzeugmaschine 11 umfasst einen Positionsdetektor 19, zum Beispiel einen Kodierer, welcher die Position (Drehposition) der Ausgangsachse des Servomotors 12 detektiert. Die Steuerung 14 umfasst einen Servoverstärker 20, welcher mit dem Servomotor 12 der Werkzeugmaschine 11 verbunden ist und diesen steuert, und eine Bremssteuerungseinheit 21, welche mit der mechanischen Bremse 13 verbunden ist und diese steuert.
Eine Befehlseinheit 22 ist mit dem Servoverstärker 20 und der Bremssteuerungseinheit 21 verbunden. Die Befehlseinheit 22 stellt Befehlswerte, wie zum Beispiel die Drehgeschwindigkeit oder die Drehposition des Servomotors 12, dem Servoverstärker 20 zur Verfügung. Ferner regelt der Servoverstärker 20 den Servomotor 12 basierend auf dem Befehlswert der Befehlseinheit 22 und dem Ausgabewert des Positionsdetektors 19.
Ferner umfasst die Steuerung 14 eine Servoelektrizitätszufuhreinheit 35, welche Elektrizität von einer gemeinsamen Stromversorgung 36 dem Servomotor 12 in Reaktion auf einen Befehl von der Befehlseinheit 22 zuführt und trennt. Insbesondere, wie in 1 dargestellt, führt die Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 in der vorliegenden Ausführungsform Elektrizität von der gemeinsamen Stromversorgung 36 dem Servoverstärker 20 zu oder stoppt diese, wodurch die Elektrizität dem Servomotor 12 zugeführt oder gestoppt wird. Ferner ist die gemeinsame Stromversorgung 36, welche Elektrizität zum Betreiben jeder Komponente der Steuerung 14 zuführt, zum Beispiel eine permanente Stromversorgung. Es ist darauf hinzuweisen, dass elektrische Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Komponenten, die sich von der Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 und der gemeinsamen Stromversorgung 36 unterscheiden, in 1 ausgelassen sind, um das Verständnis der Zeichnungen zu erleichtern.
Ferner kann die Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 ein elektromagnetisches Schütz (nicht dargestellt) beinhalten, das an der Stromzufuhrleitung zum Zuführen von Elektrizität von der gemeinsamen Stromversorgung 36 zu dem Servomotor 12 bereitgestellt ist. Es ist bevorzugt, dass die Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 zwischen einer offenen und geschlossen Stellung des Kontakts des elektromagnetischen Schützes in Reaktion auf ein Signal von der Befehlseinheit 22 schaltet, wodurch die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor 12 ein- und ausgeschaltet wird. Ferner wird nach dem Zuführen von Elektrizität von dem Servoverstärker 20 zu dem Servomotor 12 eine Gleichstromspannung, zum Beispiel eine Bus-Spannung, von der Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 in eine Wechselstromspannung gewandelt, die eine von einer Umrichterschaltung (nicht dargestellt) in dem Servoverstärker 20 vorbestimmte Frequenz aufweist, und wird die Wechselstromspannung dem Servomotor 12 zugeführt.
Ferner gibt die Befehlseinheit 22 ein Stromtrennsignal zu der Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 aus, wenn ein Stromausschaltsignal, welches im Folgenden beschrieben wird, empfangen wird, und gibt ein Bremssignal zu der Bremssteuerungseinheit 21 aus. Die Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 öffnet den Kontakt des elektromagnetischen Schützes (nicht dargestellt), wenn das Stromtrennsignal von der Befehlseinheit 22 empfangen wird, und stoppt die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor 12. Andererseits betätigt die Bremssteuerungseinheit 21 die mechanische Bremse 13 durch das Bremssignal. Ferner schließt die Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 den Kontakt des elektromagnetischen Schützes (nicht dargestellt), wenn ein Elektrizitätszufuhrwiederaufnahmesignal, welches später beschrieben wird, von der Befehlseinheit 22 empfangen wird, und nimmt die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor 12 wieder auf.
Es ist darauf hinzuweisen, dass sich in der vorliegenden Ausführungsform der Hauptspindelkopf 17 der Werkzeugmaschine 11 auf und ab in der Schwerkraftrichtung entlang der Kugelrollspindel 18 bewegt. Dementsprechend kann das Herunterfallen des Hauptspindelkopfs 17 aufgrund des Einflusses der Schwerkraft verhindert werden, indem die mechanische Bremse 13 betätigt wird, wenn die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor 12, welcher die Kugelrollspindel 18 drehend antreibt, gestoppt wird.
Es wird ein Beispiel der mechanischen Bremse 13 beschrieben. Die mechanische Bremse 13 beinhaltet zum Beispiel ein Reibbremselement (nicht dargestellt), das von einem Solenoid (nicht dargestellt) angetrieben wird, und ein elastisches Element (nicht dargestellt), welches das Reibbremselement gegen die Ausgangsachse des Servomotors 12 oder ein damit verbundenes Element vorspannt. Ferner löst sich das Reibbremselement von der Ausgangsachse des Servomotors 12 gegen die Vorspannkraft des elastischen Elements, indem dem Solenoid Elektrizität zugeführt wird.
Mit anderen Worten wird die mechanische Bremse 13 freigegeben. Andererseits wird durch Stoppen der Zufuhr von Elektrizität zu dem Solenoid gemäß des zuvor beschriebenen Bremssignals das Reibbremselement durch das elastische Element gegen die Ausgangsachse des Servomotors 12 gedrückt. Mit anderen Worten sichert das Reibbremselement die Ausgangsachse des Servomotors 12. Es ist darauf hinzuweisen, dass die mechanische Bremse 13 in der dargestellten Ausführungsform auf die Ausgangsachse des Servomotors 12 beispielhaft einwirkt, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die mechanische Bremse 13 kann nämlich auf eine Achse einwirken, die von dem Servomotor 12 angetrieben wird, d. h. eine Achse, die zusammen mit der Drehung der Ausgangsachse des Motors angetrieben wird.
Ferner, wie in 1 dargestellt, umfasst die Steuerung 14 ferner eine Steuerungsstromzufuhrquelle 23. Die Steuerungsstromzufuhrquelle 23 ist mit der Befehlseinheit 22 verbunden. Die Steuerungsstromzufuhrquelle 23 beinhaltet eine Stromausfalldetektionsschaltung 24, in welche ein Stromausschaltsignal eingegeben wird, wenn ein Stromausfall auftritt, und eine Stromausschaltdetektionsschaltung 26, in welche ein Stromausschaltsignal eingegeben wird, wenn ein Netzschalter 25, welcher außerhalb der Steuerung 14 bereitgestellt wird, von EIN auf AUS geschaltet wird. Der Netzschalter 25 wird eingeschaltet, während die Werkzeugmaschine 11 in Betrieb ist, und wird ausgeschaltet, nachdem der Betrieb durch die Werkzeugmaschine 11 beendet worden ist oder nach einem Notstopp der Werkzeugmaschine 11. Ferner kann neben dem Netzschalter 25 zum Beispiel ein Bereichssensor, welcher das Eindringen einer Person in die Werkzeugmaschine 11 detektieren kann, bereitgestellt werden, um das Detektionssignal des Bereichssensors in die Stromausschaltdetektionsschaltung 26 als ein Stromausschaltsignal einzugeben. Ferner kann ein Signal, welches Geräusche oder Licht erzeugt, wenn die äußere Umgebung über das Auftreten eines Defekts in der Werkzeugmaschine benachrichtigt wird, d. h. ein Alarmsignal, in die Stromausschaltdetektionsschaltung 26 als ein Stromausschaltsignal eingegeben werden.
Wenn der Netzschalter 25 ausgeschaltet ist, d. h. während der Strom ausgeschaltet ist, detektiert die Stromausschaltdetektionsschaltung 26 ein Stromausschaltsignal und gibt ein Signal zu der Befehlseinheit 22 aus. Ferner detektiert während eines Stromausfalls die Stromausfalldetektionsschaltung 24 das Stromausschaltsignal und gibt ein Signal zu der Befehlseinheit 22 aus.
Die Befehlseinheit 22 gibt ein Stromtrennsignal zu der Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 aus und gibt ein Bremssignal zu der Bremssteuerungseinheit 21 gemäß des Stromausschaltsignals von der Stromausfalldetektionsschaltung 24 oder der Stromausschaltdetektionsschaltung 26 für die Steuerungsstromzufuhrquelle 23 aus. Ferner gibt die Befehlseinheit 22 das zuvor genannte Elektrizitätszufuhrwiederaufnahmesignal zu der Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 aus, wenn die Befehlseinheit 22, welche ein Bremssignal ausgegeben hat, ein Anormalitätsdetektionssignal von einer Ausgangseinheit 32 empfängt, wie im Folgenden beschrieben wird. Mit anderen Worten stellt die Befehlseinheit 22 der Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 einen Befehl zum Wiederaufnehmen der Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor 12 bereit, wenn eine Anormalitätsbestimmungseinheit 30 bestimmt, dass eine Anormalität in der mechanischen Bremse 13 vorliegt. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Befehlseinheit 22 ein Signal, das eine Anormalität detektiert, mit dem Betriebsprogramm der Werkzeugmaschine 11 als das zuvor genannte Bremssignal zu der Bremssteuerungseinheit 21 ausgeben kann.
Wenn die Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 ein Stromtrennsignal von der Befehlseinheit 22 empfängt, wird die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor 12 der Werkzeugmaschine 11 gestoppt, was dazu führt, dass sich der Servomotor 12 in einem nicht angeregten Zustand befindet. Andererseits, wenn die Bremssteuerungseinheit 21 ein Bremssignal von der Befehlseinheit 22 empfängt, wird die mechanische Bremse 13 der Werkzeugmaschine 11 betätigt. Dementsprechend wird der Hauptspindelkopf 17 gebremst. Insbesondere kann bei der Werkzeugmaschine 11, welche den Hauptspindelkopf 17 auf und ab bewegt, die Position des Hauptspindelkopfs 17 durch die mechanische Bremse 13 beibehalten werden, während der Strom ausgeschaltet ist oder während Stromausfällen.
Ferner bestimmt in der vorliegenden Anmeldung die Bremssteuerungseinheit 21, ob eine Anormalität in der mechanischen Bremse 13 vorliegt oder nicht.
Eine ”Anormalität in der mechanischen Bremse”, wie sie hierin verwendet wird, beinhaltet einen Zustand, in welchem die beabsichtigte Bremskraft aus Gründen, wie zum Beispiel den folgenden, nicht erhalten werden kann: Öl hat an der Oberfläche des Reibbremselements der mechanischen Bremse 13 angehaftet, die Oberfläche des Reibbremselements hat sich derart verändert, dass die Reibkraft verringert wird, das elastische Element, welches das Reibbremselement vorspannt, ist beschädigt worden oder das Reibbremselement hat sich deutlich verschlissen.
Genauer weist die Bremssteuerungseinheit 21, wie in 1 dargestellt, eine Bremssignalempfangseinheit 27, eine Positionsüberwachungseinheit 28, eine Verschiebungsmaßberechnungseinheit 29, die Anormalitätsbestimmungseinheit 30, die Ausgangseinheit 32, eine erste Speichereinheit 31 und eine zweite Speichereinheit 33 auf. Im Folgenden wird der Betrieb des Motorsteuerungssystems der ersten Ausführungsform beschrieben, wenn eine Anormalität der mechanischen Bremse 13 unter Verwendung dieser Einheiten detektiert wird.
2 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Motorsteuerungssystems der ersten Ausführungsform darstellt, wenn eine Anormalität der mechanischen Bremse 13 detektiert wird.
Bezüglich 2 zusammen mit 1 empfängt zunächst die Bremssignalempfangseinheit 27 der Bremssteuerungseinheit 21 ein Bremssignal von der Befehlseinheit 22 (2, Schritt S11). Zusammen mit dem Empfang betätigt die Bremssignalempfangseinheit 27 die mechanische Bremse 13, und stoppt die Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor 12 (2, Schritt S12). Zum Beispiel gibt die Bremssignalempfangseinheit 27 ein Bremssignal zu einer Bremsschaltung (nicht dargestellt) der mechanischen Bremse 13 aus. In Reaktion auf die Eingabe des Bremssignals stoppt die Bremsschaltung die Zufuhr von Elektrizität zu dem Solenoid der mechanischen Bremse 13. Dies bringt das elastische Element dazu, das Reibbremselement der mechanischen Bremse 13 gegen die Ausgangsachse des Servomotors 12 zu drücken. Die mechanische Bremse 13 wird nämlich betätigt. Zu diesem Zeitpunkt, da ein Stromtrennsignal von der Befehlseinheit 22 zu der Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 gesendet wird, stoppt die Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor 12. Mit anderen Worten wird die Anregung des Servomotors 12 freigegeben.
Ferner gibt die Bremssignalempfangseinheit 27 das Bremssignal von der Befehlseinheit 22 zu der Positionsüberwachungseinheit 28 zur selben Zeit wie die Betätigung der mechanischen Bremse 13 aus.
Danach überwacht die Positionsüberwachungseinheit 28 der Bremssteuerungseinheit 21 die Position (Drehposition) der Ausgangsachse des Servomotors 12 durch den Positionsdetektor 19, zum Beispiel einen Kodierer. Insbesondere startet die Positionsüberwachungseinheit 28 die Detektion der Drehposition des Servomotors 12 mit dem zuvor genannten Bremssignal als ein Auslösesignal und erhält einen Verlauf der Drehpositionen des Servomotors 12 von dem Zeitpunkt des Starts der Detektion bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Drehung des Servomotors 12 aufhört (2, Schritt S13).
Danach berechnet die Verschiebungsmaßberechnungseinheit 29 der Bremssteuerungseinheit 21 anhand des Verlaufs der Drehpositionen des Servomotors 12, der durch die Positionsüberwachungseinheit 28 erhalten wird, das Drehverschiebungsmaß des Servomotors 12 (2, Schritt S14). Das Drehverschiebungsmaß, das in Schritt S14 berechnet wird, ist das Maß, in dem sich die Position der Ausgangsachse des Servomotors 12 in der Drehrichtung geändert hat von dem Zeitpunkt des Starts des Bremsens der Ausgangsachse des Servomotors 12 an bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Drehung des Servomotors 12 aufgehört hat. Das berechnete Drehverschiebungsmaß entspricht einem heruntergefallenen Maß des Hauptspindelkopfs 17 nach dem Anwenden der mechanischen Bremse 13. Dementsprechend wird geschätzt, dass je größer das Drehverschiebungsmaß ist, das von der Verschiebungsmaßberechnungseinheit 29 berechnet wird, umso geringer die Bremskraft der mechanischen Bremse 13 ist. Dementsprechend bestimmt die Anormalitätsbestimmungseinheit 30 der Bremssteuerungseinheit 21, dass, wenn das Drehverschiebungsmaß, das von der Verschiebungsmaßberechnungseinheit 29 berechnet wird, einen vorbestimmten ersten Schwellenwert überschreitet, eine Anormalität in der mechanischen Bremse 13 vorliegt (2, Schritt S15). Der vorbestimmte erste Schwellenwert kann verändert werden und wird vorab in der ersten Speichereinheit 31 gespeichert.
Ferner überträgt die Ausgangseinheit 32 der Bremssteuerungseinheit 21 ein Anormalitätsdetektionssignal, das anzeigt, dass eine Anormalität in der mechanischen Bremse 13 vorliegt, zu der Befehlseinheit 22 (2, Schritt S16). Es ist darauf hinzuweisen, dass, wenngleich ein Anormalitätsdetektionssignal in der in 1 dargestellten Konfiguration von der Ausgangseinheit 32 durch die zweite Speichereinheit 33 zu der Befehlseinheit 22 übertragen wird, die vorliegende Erfindung nicht auf die Konfiguration beschränkt ist. Ein Anormalitätsdetektionssignal kann nämlich von der Ausgangseinheit 32 direkt zu der Befehlseinheit 22 übertragen werden. Ferner ist bevorzugt, dass die Ausgangseinheit 32 zu der äußeren Umgebung der Steuerung 14 ausgibt, dass eine Anormalität in der mechanischen Bremse 13 vorliegt. Als ein Verfahren zum Ausgeben können ein Anzeigen auf einem Bildschirm, ein Drucken, ein Licht- oder Geräuschalarm in Betracht gezogen werden.
Danach gibt die Befehlseinheit 22 ein Elektrizitätszufuhrwiederaufnahmesignal zu der Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 aus, wenn die Befehlseinheit 22 ein Anormalitätsdetektionssignal von der Ausgangseinheit 32 empfängt. Dementsprechend schließt die Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 den Kontakt des elektromagnetischen Schützes (nicht dargestellt), um die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor 12 wiederaufzunehmen (2, Schritt S17).
Es kann nämlich in Betracht gezogen werden, dass eine beliebige Anormalität, die in der mechanischen Bremse 13 detektiert wird, eine deutliche Verringerung der Kraft zum Anhalten der Ausgangsachse des Servomotors 12 angibt. Somit wird in der vorliegenden Anmeldung die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor 12 wiederaufgenommen, um den Servomotor 12 wieder anzuregen nach der Detektion einer Anormalität der mechanischen Bremse 13, wodurch es möglich ist, einen Rotor und einen Drehachsenabschnitt des Servomotors 12 zu sichern. Diese Anregung des Servomotors 12 kann nämlich den Mangel an der Bremskraft für die Ausgangsachse des Servomotors 12 unmittelbar nach der Detektion einer Anormalität der mechanischen Bremse 13 kompensieren. Ferner beseitigt dies umgehend die Gefahr eines Herunterfallens des Hauptspindelkopfs 17 nach der Detektion einer Anormalität der mechanischen Bremse 13.
Es wird das Prinzip für die zuvor genannte Detektion einer Anormalität der mechanischen Bremse 13 beschrieben.
3 ist eine Grafik, die das Maß darstellt, in dem der Hauptspindelkopf 17 herunterfällt, nachdem die mechanische Bremse 13 betätigt worden ist (zum Beispiel nach der Eingabe eines Notstoppsignals). In der Grafik stellt die horizontale Achse die Zeit dar und stellt die vertikale Achse die Position des Hauptspindelkopfs 17 dar. Ferner stellt die durchgezogene Linie in der Grafik die Veränderung der Position des Hauptspindelkopfs 17 dar, wenn die mechanische Bremse 13 normal funktioniert. Ferner stellt die lang und kurz gestrichelte Linie die Veränderung der Position des Hauptspindelkopfs 17 dar, wenn eine Anormalität in der mechanischen Bremse 13 vorliegt.
Wenn zum Beispiel die Steuerung 14 der Werkzeugmaschine 11 ein Notstoppsignal empfängt, das in diese eingegeben wird, wird die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor 12 gestoppt und wird die mechanische Bremse 13 betätigt und der Hauptspindelkopf 17 gebremst. Wenn die mechanische Bremse 13 normal funktioniert, wie mit der durchgezogenen Linie in 3 dargestellt, ist die Position Xb des Hauptspindelkopfs 17, wenn der Servomotor 12 aufhört, sich zu drehen in Reaktion auf das Notstoppsignal, nur leicht von der Position Xa des Hauptspindelkopfs 17 abgefallen, wenn das Notstoppsignal eingegeben wurde. Der Grund, weshalb ein kleiner Abfall selbst während des normalen Betriebs der mechanischen Bremse 13 auftritt, ist, dass bei einer mechanischen Bremse 13, die ein Reibbremssystem verwendet, aufgrund der Genauigkeit des Zusammenbaus oder eines Spiels eines Getriebes oder dergleichen ein Zeitraum vorhanden ist, in dem das Bremsen nicht auftritt.
Wenn jedoch eine Anormalität der mechanischen Bremse 13 auftritt, erhöht sich der zuvor beschriebene Zeitraum von dem Zeitpunkt an, wenn das Bremsen durch die mechanische Bremse 13 beginnt, bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Drehung des Servomotors 12 aufhört. Wenn daher eine Anormalität in der mechanischen Bremse 13 vorliegt, wie durch die lang und kurz gestrichelte Linie in 3 dargestellt, entspricht die Position Xc des Hauptspindelkopfs 17, wenn der Servomotor 12 aufhört, sich zu drehen in Reaktion auf das Notstoppsignal, einer Position, welche weiter von der Position Xa des Hauptspindelkopfs 17 bei der Eingabe des Notstoppsignals gefallen ist als die Position Xb, wenn die Bremse normal funktioniert.
Anhand des vorherigen erhält die Steuerung 14 der vorliegenden Erfindung die Positionsverschiebung des Hauptspindelkopfs 17 von dem Zeitpunkt an, wenn das Notstoppsignal eingegeben wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Drehung des Servomotors 12 aufhört, wie in 3 dargestellt, von der Positionsüberwachungseinheit 28, die in 1 dargestellt ist. Ferner berechnen die Verschiebungsmaßberechnungseinheit 29 und die Anormalitätsbestimmungseinheit 30, die in 1 dargestellt sind, das gefallene Maß (Verschiebungsmaß) des Hauptspindelkopfs 17 von dem Zeitpunkt an, wenn das Notstoppsignal eingegeben wird, und bestimmen, ob eine Anormalität in der mechanischen Bremse 13 vorliegt oder nicht basierend jeweils auf dem berechneten Verschiebungsmaß. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann nämlich der Grad des Abfalls der Effektivität der mechanischen Bremse 13 beim Beenden einer Arbeit mit der Werkzeugmaschine 11 oder bei einem Notstopp der Werkzeugmaschine 11 verstanden werden. Dementsprechend können die Anormalität der mechanischen Bremse 13 oder Angaben diesbezüglich detektiert werden, ohne getrennt eine Inspektion der mechanischen Bremse 13 durchzuführen.
In der zuvor genannten ersten Ausführungsform kann die erste Speichereinheit 31, die in 1 dargestellt ist, mit einer Funktion zum sequentiellen Speichern des Drehverschiebungsmaßes, das von der Verschiebungsmaßberechnungseinheit 29 berechnet wird, versehen werden, jedes Mal, wenn ein Bremssignal empfangen wird, d. h. jedes Mal, wenn die mechanische Bremse 13 betätigt wird. Für den Fall, dass eine solche Funktion bereitgestellt wird, kann die Anormalitätsbestimmungseinheit 30 das Drehverschiebungsmaß, das von der Verschiebungsmaßberechnungseinheit 29 berechnet wird, und das zuvor in der ersten Speichereinheit 31 gespeicherte Drehverschiebungsmaß vergleichen, jedes Mal, wenn ein Bremssignal empfangen wird. Ferner ist bevorzugt, jedes Mal, wenn ein Bremssignal empfangen wird, wenn sich das Drehverschiebungsmaß, das von der Verschiebungsmaßberechnungseinheit 29 berechnet wird, erhöht, dass die Anormalitätsbestimmungseinheit 30 bestimmt, dass dies ein Zeichen für die Verringerung der Effektivität der mechanischen Bremse 13 ist.
(Zweite Ausführungsform)
Als Nächstes wird die zweite Ausführungsform beschrieben. Dieselben Bezugszeichen werden für dieselben Zusammensetzungselemente wie die erste Ausführungsform verwendet, und eine Erläuterung diesbezüglich wird ausgelassen. Dementsprechend werden die Zusammensetzungselemente nur bezüglich der Unterschiede zu der ersten Ausführungsform beschrieben.
In der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform, wenn die Anormalitätsbestimmungseinheit 30 bestimmt, dass eine Anormalität in der mechanischen Bremse 13 vorliegt, wird die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor 12 wiederaufgenommen, um den Drehachsenabschnitt des Servomotors 12 unbeweglich zu machen. Somit fällt die Position des Hauptspindelkopfs 17, wo der Drehachsenabschnitt des Servomotors 12 nach der Detektion einer Anormalität in der mechanischen Bremse 13 unbeweglich gemacht wird, auf eine Position ab, welche weiter unten die Position in dem normalen Betrieb der Bremse ist. Bezüglich 3 steht nämlich der Hauptspindelkopf 17 in der Position Xc still, welche weiter unter die Position Xb bei dem normalen Betrieb der Bremse von der Position Xa des Hauptspindelkopfs 17 zum Zeitpunkt der Eingabe des Notstoppsignals abgefallen ist. Zu diesem Zeitpunkt bringt eine beliebige Störung bezüglich des Werkstücks W von dem Werkzeug 16, das an dem Hauptspindelkopf 17 befestigt ist, eine große Last nicht nur auf das Werkzeug 16 und das Werkstück W, sondern auch auf einen Drehmechanismusabschnitt, wie zum Beispiel die Kugelrollspindel 18 und den Servomotor 12, auf. Eine solche Last schreitet fort, es sei denn, das Werkzeug 16 wird von dem Werkstück W gelöst. Ferner gilt, dass je länger die Lastzeit ist, desto größer die Beschädigung ist, die bezüglich der Werkzeugmaschine 11 erwartet wird. Es ist somit erwünscht, dass eine solche Last umgehend entfernt wird.
Zu diesem Zweck wird gemäß der zweiten Ausführungsform nach der Detektion einer Anormalität in der mechanischen Bremse 13 die Drehposition des Servomotors 12 in die Drehposition des Servomotors 12 zum Zeitpunkt des Empfangs eines Bremssignals verschoben. Der Grund dafür ist, dass ein Bremssignal bei einer Beendigung einer Arbeit mit der Werkzeugmaschine 11 oder bei einem Notstopp der Werkzeugmaschine 11 ausgegeben wird. Dies liegt nämlich daran, dass die Drehposition des Servomotors 12 zum Zeitpunkt des Empfangs eines solchen Bremssignals in der Regel einer Position entspricht, bevor die Störung des Werkstücks W von dem Werkzeug 16 hervorgerufen wurde.
Dann umfasst das Motorsteuerungssystem der zweiten Ausführungsform ferner die zweite Speichereinheit 33, wie in 1 dargestellt, des Motorsteuerungssystems der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform. Die zweite Speichereinheit 33 speichert und hält die Drehposition des Servomotors 12 zum Zeitpunkt des Empfangs des zuvor genannten Bremssignals durch die Bremssignalempfangseinheit 27. Ferner stellt die Befehlseinheit 22 dem Servoverstärker 20 einen Positionsbefehlswert entsprechend der Drehposition des Servomotors 12 zum Zeitpunkt des Empfangs des Bremssignals bereit.
Der Betrieb des Motorsteuerungssystems der zweiten Ausführungsform, wenn eine Anormalität der mechanischen Bremse 13 detektiert wird, wird im Folgenden ausführlich beschrieben.
4 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Motorsteuerungssystems der zweiten Ausführungsform darstellt, wenn eine Anormalität der mechanischen Bremse 13 detektiert wird.
Bezüglich 4 zusammen mit 1 empfängt zunächst die Bremssignalempfangseinheit 27 der Bremssteuerungseinheit 21 ein Bremssignal von der Befehlseinheit 22 (4, Schritt S21). Zu diesem Zeitpunkt sendet die Befehlseinheit 22 ein Stromtrennsignal zu der Servoelektrizitätszufuhreinheit 35. Dementsprechend betätigt die Bremssignalempfangseinheit 27 die mechanische Bremse 13, und die Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 stoppt die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor 12 (4, Schritt S22). Es ist darauf hinzuweisen, dass die Schritte S21 und S22 jeweils den zuvor bezüglich 2 beschriebenen Schritten S11 und S12 entsprechen.
Ferner gibt die Bremssignalempfangseinheit 27 das Bremssignal von der Befehlseinheit 22 zu der Positionsüberwachungseinheit 28 zum selben Zeitpunkt wie die Betätigung der mechanischen Bremse 13 aus.
Danach überwacht die Positionsüberwachungseinheit 28 der Bremssteuerungseinheit 21 die Position (Drehposition) der Ausgangsachse des Servomotors 12 durch den Positionsdetektor 19, zum Beispiel einen Kodierer. Insbesondere beginnt die Positionsüberwachungseinheit 28 die Detektion der Drehposition des Servomotors 12 mit dem zuvor genannten Bremssignal als ein Auslösesignal und erhält einen Verlauf der Drehpositionen des Servomotors 12 von dem Beginn der Detektion an bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Drehung des Servomotors 12 aufhört (4, Schritt S23). Der Schritt S23 entspricht dem zuvor bezüglich 2 beschriebenen Schritt S13.
Ferner erhält die Positionsüberwachungseinheit 28 die Drehposition des Servomotors 12 unter Verwendung des Positionsdetektors 19 und gibt Daten der Drehposition zu der zweiten Speichereinheit 33 aus, wenn die Bremssignalempfangseinheit 27 das Bremssignal empfängt. Die zweite Speichereinheit 33 speichert und hält somit die Drehposition des Servomotors 12 zum Zeitpunkt des Empfangs des Bremssignals durch die Bremssignalempfangseinheit 27 (4, Schritt S24).
Danach berechnet die Verschiebungsmaßberechnungseinheit 29 der Bremssteuerungseinheit 21 das Drehverschiebungsmaß des Servomotors 12 anhand des Verlaufs der Drehpositionen des Servomotors 12, der von der Positionsüberwachungseinheit 28 erhalten wird (4, Schritt S25). Der Schritt S25 entspricht dem zuvor bezüglich 2 beschriebenen Schritt S14.
Dann bestimmt die Anormalitätsbestimmungseinheit 30 der Bremssteuerungseinheit 21, dass eine Anormalität in der mechanischen Bremse 13 vorliegt, wenn das von der Verschiebungsmaßberechnungseinheit 29 berechnete Drehverschiebungsmaß einen vorbestimmten ersten Schwellenwert überschreitet (4, Schritt S26). Der Schritt S26 entspricht dem zuvor bezüglich 2 beschriebenen Schritt S15. Es ist darauf hinzuweisen, dass der vorbestimmte erste Schwellenwert verändert werden kann und vorab in der ersten Speichereinheit 31 gespeichert wird.
Ferner überträgt die Ausgangseinheit 32 der Bremssteuerungseinheit 21 ein Anormalitätsdetektionssignal, das anzeigt, dass eine Anormalität in der mechanischen Bremse 13 vorliegt, zu der zweiten Speichereinheit 33 (4, Schritt S27).
Nach dem Empfang des Anormalitätsdetektionssignals überträgt die zweite Speichereinheit 33 das Anormalitätsdetektionssignal und die Drehposition des Servomotors 12 zum Zeitpunkt des Empfangs des Bremssignals zu der Befehlseinheit 22 (4, Schritt S28).
Danach gibt nach dem Empfang des Anormalitätsdetektionssignals von der zweiten Speichereinheit 33 die Befehlseinheit 22 ein Elektrizitätszufuhrwiederaufnahmesignal zu der Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 aus. Dementsprechend schließt die Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 den Kontakt des elektromagnetischen Schützes (nicht dargestellt), um die Zufuhr der Elektrizität zu dem Servomotor 12 wiederaufzunehmen (4, Schritt S29). Der Schritt S29 entspricht dem zuvor bezüglich 2 beschriebenen Schritt S17.
Ferner stellt die Befehlseinheit 22 dem Servoverstärker 20 die Drehposition des Servomotors 12 zum Zeitpunkt des Empfangs des Bremssignals als einen Positionsbefehlswert zur Verfügung. Dementsprechend verschiebt der Servoverstärker 20 die Drehposition des Servomotors 12 in die Drehposition des Servomotors 12 zum Zeitpunkt des Empfangs des Bremssignals (4, Schritt S30). Es ist darauf hinzuweisen, dass die Anregung des Servomotors 12 selbst nach dem Verschieben nicht freigegeben wird.
Gemäß der zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsform, wenn ein Bremssignal empfangen wird und eine Anormalität in der mechanischen Bremse 13 detektiert wird, wird die Drehposition des Servomotors 12 in die Drehposition des Servomotors 12 zum Zeitpunkt des Empfangs des Bremssignals verschoben. Diese Verschiebung beseitigt umgehend eine beliebige Störung zwischen dem Werkstück W und dem Werkzeug 16, welches an dem Hauptspindelkopf 17 befestigt ist, nach der Detektion einer Anormalität der mechanischen Bremse 13.
(Dritte Ausführungsform)
Als Nächstes wird die dritte Ausführungsform beschrieben. Es werden dieselben Bezugszeichen für dieselben Zusammensetzungselemente wie die erste und zweite Ausführungsform verwendet, und eine Erläuterung diesbezüglich wird ausgelassen. Dementsprechend werden die Zusammensetzungselemente nur bezüglich der Unterschiede zu der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben.
In der zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsform, wenn ein Bremssignal empfangen wird und eine Anormalität in der mechanischen Bremse 13 detektiert wird, wird die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor 12 wiederaufgenommen und wird die Drehposition des Servomotors 12 in die Drehposition des Servomotors 12 zum Zeitpunkt des Empfangs des Bremssignals verschoben. In der vorliegenden Erfindung ist jedoch die Position, in welche die Drehposition des Servomotors 12 verschoben wird nach der Detektion einer Anormalität in der mechanischen Bremse 13 nicht auf die Drehposition des Servomotors 12 zum Zeitpunkt des Empfangs des Bremssignals beschränkt. In der vorliegenden Erfindung kann nämlich die Drehposition des Servomotors 12 in eine beliebige Position verschoben werden, welche die Gefahr aufgrund eines Herunterfallens des Hauptspindelkopfs 17 nach der Detektion einer Anormalität in der mechanischen Bremse 13 verringert. Die dritte Ausführungsform ist ein Beispiel, das diesen Punkt wiedergibt.
Der Betrieb des Motorsteuerungssystems der dritten Ausführungsform, wenn eine Anormalität der mechanischen Bremse 13 detektiert wird, wird im Folgenden ausführlich beschrieben.
5 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Motorsteuerungssystems der dritten Ausführungsform, wenn eine Anormalität der mechanischen Bremse 13 detektiert wird, darstellt.
Bezüglich 5 zusammen mit 1 empfängt zunächst die Bremssignalempfangseinheit 27 der Bremssteuerungseinheit 21 ein Bremssignal von der Befehlseinheit 22 (5, Schritt S31). Zu diesem Zeitpunkt sendet die Befehlseinheit 22 ein Stromtrennsignal zu der Servoelektrizitätszufuhreinheit 35. Dementsprechend betätigt die Bremssignalempfangseinheit 27 die mechanische Bremse 13, und die Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 stoppt die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor 12 (5, Schritt S32). Es ist darauf hinzuweisen, dass die Schritte S31 und S32 jeweils den zuvor bezüglich 2 beschriebenen Schritten S11 und S12 entsprechen.
Ferner gibt die Bremssignalempfangseinheit 27 das Bremssignal von der Befehlseinheit 22 zu der Positionsüberwachungseinheit 28 zu dem selben Zeitpunkt wie die Betätigung der mechanischen Bremse 13 aus.
Danach überwacht die Positionsüberwachungseinheit 28 der Bremssteuerungseinheit 21 die Position (Drehposition) der Ausgangsachse des Servomotors 12 durch den Positionsdetektor 19, zum Beispiel einen Kodierer. Insbesondere beginnt die Positionsüberwachungseinheit 28 die Detektion der Drehposition des Servomotors 12 mit dem zuvor genannten Bremssignal als ein Auslösesignal und erhält einen Verlauf der Drehpositionen des Servomotors 12 von dem Beginn der Detektion an bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Drehung des Servomotors 12 aufhört (5, Schritt S33). Der Schritt S33 entspricht dem zuvor bezüglich 2 beschriebenen Schritt S13.
Danach berechnet die Verschiebungsmaßberechnungseinheit 29 der Bremssteuerungseinheit 21 anhand des Verlaufs der Drehpositionen des Servomotors 12, der durch die Positionsüberwachungseinheit 28 erhalten wird, das Drehverschiebungsmaß des Servomotors 12 (5, Schritt S34). Der Schritt S34 entspricht dem zuvor bezüglich 2 beschriebenen Schritt S14.
Dann bestimmt die Anormalitätsbestimmungseinheit 30 der Bremssteuerungseinheit 21, dass eine Anormalität in der mechanischen Bremse 13 vorliegt, wenn das Drehverschiebungsmaß, das durch die Verschiebungsmaßberechnungseinheit 29 berechnet wird, einen vorbestimmten ersten Schwellenwert überschreitet (5, Schritt S35). Der Schritt S35 entspricht dem zuvor bezüglich 2 beschriebenen Schritt S15. Es ist darauf hinzuweisen, dass der vorbestimmte erste Schwellenwert verändert werden kann und vorab in der ersten Speichereinheit 31 gespeichert wird.
Ferner überträgt die Ausgangseinheit 32 der Bremssteuerungseinheit 21 ein Anormalitätsdetektionssignal, das anzeigt, dass eine Anormalität in der mechanischen Bremse 13 vorliegt, zu der zweiten Speichereinheit 33 (5, Schritt S36).
Nach dem Empfang des Anormalitätsdetektionssignals überträgt die zweite Speichereinheit 33 das Anormalitätsdetektionssignal und die Drehposition des Servomotors 12, die vorab in der zweiten Speichereinheit 33 gespeichert wird, zu der Befehlseinheit 22 (5, Schritt S37). Die Drehposition des Servomotors 12, die vorab in der zweiten Speichereinheit 33 gespeichert wird, ist vorzugsweise eine Position, welche keine Störung bezüglich des Werkstücks W von dem Werkzeug 16, das an dem Hauptspindelkopf 17 befestigt ist, verursacht. Zum Beispiel speichert die zweite Speichereinheit 33 vorab eine willkürliche Position mit Ausnahme eines Raums oberhalb des Werkstücks W, das an dem Arbeitstisch 15 gesichert ist, wie in 1 dargestellt. Ein Beispiel für solche Positionen, die in der zweiten Speichereinheit 33 gespeichert werden, beinhaltet eine Werkzeugwechselposition eines automatischen Werkzeugwechslers (nicht dargestellt), der in der Werkzeugmaschine angeordnet ist.
Es existiert nämlich eine Form der Werkzeugmaschine, welche eine Werkzeugaufnahmeeinheit (nicht dargestellt), wie zum Beispiel ein Revolver oder ein Magazin, zum Aufnehmen mehrerer Werkzeuge 16, die an dem Hauptspindelkopf 17 befestigt werden können, und einen automatischen Werkzeugwechsler (nicht dargestellt) zum Wechseln des Werkzeugs 16, das an dem Hauptspindelkopf 17 befestigt ist, durch ein anderes der Werkzeuge 16, die in der Werkzeugaufnahmeeinheit aufgenommen sind, beinhaltet. In einer solchen Form der Werkzeugmaschine, nach dem Wechseln der Werkzeuge 16, wird das Werkzeug 16, das an dem Hauptspindelkopf 17 befestigt ist, in die Werkzeugwechselposition verschoben, die vorab in dem automatischen Werkzeugwechsler eingestellt wird. Der Hauptspindelkopf 17 kann konfiguriert sein, um sich natürlich in einer horizontalen Richtung sowie in einer Schwerkraftrichtung zu verschieben. Eine solche Werkzeugwechselposition ist eine Position, welche keine Störung bezüglich des Werkstücks W von dem Werkzeug 16, das an dem Hauptspindelkopf 17 befestigt ist, verursacht. Ferner verringert das Entfernen des Werkzeugs 16, das an dem Hauptspindelkopf 17 befestigt ist, durch den automatischen Werkzeugwechsler den Grad einer Gefahr aufgrund eines Herunterfallens des Hauptspindelkopfs 17. Somit ist in der vorliegenden Ausführungsform bevorzugt, dass die zweite Speichereinheit 33 vorab die Werkzeugwechselposition des automatischen Werkzeugwechslers speichert, und dass die zweite Speichereinheit 33 die Werkzeugwechselposition zu der Befehlseinheit 22 nach der Detektion einer beliebigen Anormalität in der mechanischen Bremse 13 überträgt.
Nach dem zuvor beschriebenen Schritt S37 nach dem Empfang des Anormalitätsdetektionssignals von der zweiten Speichereinheit 33 gibt die Befehlseinheit 22 ein Elektrizitätszufuhrwiederaufnahmesignal zu der Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 aus. Dementsprechend schließt die Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 den Kontakt des elektromagnetischen Schützes (nicht dargestellt), um die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor 12 wiederaufzunehmen (5, Schritt S38). Der Schritt S38 entspricht dem zuvor bezüglich 2 beschriebenen Schritt S17.
Ferner gibt die Befehlseinheit 22 einen Befehl bezüglich der Drehposition des Servomotors 12, die vorab in der zweiten Speichereinheit 33 gespeichert wird, zu dem Servoverstärker 20 aus. Dementsprechend verschiebt der Servoverstärker 20 die Drehposition des Servomotors 12 in die Drehposition des Servomotors 12, die durch die Befehlseinheit 22 angewiesen wurde (5, Schritt S39). Zu diesem Zeitpunkt wird zum Beispiel der Hauptspindelkopf 17, an welchem das Werkzeug 16 befestigt ist, in die Werkzeugwechselposition des automatischen Werkzeugwechslers der Werkzeugmaschine verschoben, wie zuvor beschrieben wurde.
Danach, wenn die Drehposition des Servomotors 12, die von dem Positionsdetektor 19 detektiert wird, die Drehposition des Servomotors 12 wird, die in Schritt S39 angewiesen wurde, zum Beispiel die Werkzeugwechselposition, gibt die Befehlseinheit 22 ein Befehl zum Stoppen der Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor 12 an die Servoelektrizitätszufuhreinheit 35 aus. Dementsprechend stoppt der Servoverstärker 20 die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor 12 (5, Schritt S40). Ferner gibt der Schritt S40 die Anregung des Servomotors 12 zum Bewegen des Hauptspindelkopfs 17 frei. Dies erleichtert die Inspektion oder Reparatur der mechanischen Bremse 13.
Es ist darauf hinzuweisen, dass in Schritt S40 bevorzugt ist, dass die Befehlseinheit 22 die Drehposition des Servomotors 12, die von dem Positionsdetektor 19 detektiert wird, über die Positionsüberwachungseinheit 28 der Bremssteuerungseinheit 21 erhält.
Gemäß der zuvor beschriebenen dritten Ausführungsform speichert die zweite Speichereinheit 33 vorab eine solche sichere Position, die keine übermäßige Last auf den Servomotor 12 und die dadurch angetriebene Achse auferlegt, wenn eine beliebige Anormalität in der mechanischen Bremse 13 vorliegt. Mit anderen Worten speichert die zweite Speichereinheit 33 vorab eine Position, zum Beispiel die Werkzeugwechselposition des automatischen Werkzeugwechslers, welche keine Störung zwischen dem Werkstück W und dem Werkzeug 16, das an dem Hauptspindelkopf 17 befestigt ist, verursacht, wenn der Hauptspindelkopf 17 herunterfällt aufgrund einer Anormalität in der mechanischen Bremse 13. Dies ermöglicht es, dass der Hauptspindelkopf 17 in die Werkzeugwechselposition des automatischen Werkzeugwechslers verschoben wird, wenn ein Bremssignal empfangen wird und eine Anormalität in der mechanischen Bremse 13 detektiert wird. Es ist nämlich möglich, den Grad der Gefahr aufgrund eines Herunterfallens des Hauptspindelkopfs 17 zum Zeitpunkt der Detektion einer Anormalität in der mechanischen Bremse 13 zu verringern.
(Andere Ausführungsformen)
Ferner detektiert das Motorsteuerungssystem jeder der zuvor genannten Ausführungsformen die Position des Servomotors 12 in der Drehrichtung durch einen Pulskodierer, wie zum Beispiel einen Kodierer, um das Fallmaß (Drehverschiebungsmaß) des Hauptspindelkopfs 17 nach der Betätigung der mechanischen Bremse 13 zu erhalten. Anstelle der Verwendung eines solchen Kodierers kann jedoch das Fallmaß (Drehverschiebungsmaß) des Hauptspindelkopfs 17 nach der Betätigung der mechanischen Bremse 13 direkt durch Verwenden einer linearen Skala erhalten werden.
Ferner kann das Motorsteuerungssystem jeder der zuvor genannten drei Ausführungsformen nicht nur bei der Werkzeugmaschine 11, wie in 1 dargestellt, sondern auch bei einem industriellen Roboter oder einer durch einen Motor angetriebenen Pressmaschine etc. angewendet werden. Wenn es zum Beispiel bei einem industriellen Roboter angewendet wird, wird der Servomotor 12 verwendet, um eine Achse des Roboters anzutreiben, und wird der Positionsdetektor 19 verwendet, um das Verschiebungsmaß der Achse des Roboters zu überwachen.
Ferner wird die mechanische Bremse 13 außerhalb des Servomotors 12 bereitgestellt, wie in 1 dargestellt ist. Jedoch kann die mechanische Bremse 13 derart in den Servomotor 12 eingebaut werden, dass diese integriert sind. Die mechanische Bremse 13 ist nämlich vorgesehen, um die Ausgangsachse des Servomotors 12 oder eine Antriebsachse wie die Kugelrollspindel 18, die mit der Ausgangsachse verbunden ist, zu bremsen.
Die zuvor genannten Ausführungsformen sind typisch. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt, und die Form, Konfiguration und Materialien können innerhalb eines Bereichs verändert werden, der sich nicht vom Wesen der vorliegenden Erfindung entfernt.
DIE AUSWIRKUNGEN DER ASPEKTE DER ERFINDUNG
Gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird die Verschiebung der Drehposition des Servomotors von dem Zeitpunkt an, wenn das Signal zum Betätigen der mechanischen Bremse empfangen wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Drehung des Servomotors aufhört, berechnet. Durch das Bestimmen, ob das berechnete Drehverschiebungsmaß den vorbestimmten ersten Schwellenwert überschreitet, kann eine Anormalität der mechanischen Bremse oder eine Angabe diesbezüglich detektiert werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann nämlich der Grad der Verringerung der Effektivität der mechanischen Bremse zum Beispiel verstanden werden, wenn eine Werkzeugmaschine oder ein Roboter etc. eine Arbeit beendet oder während eines Notstopps. Daher kann eine Anormalität der mechanischen Bremse oder eine Angabe diesbezüglich detektiert werden, ohne getrennt eine Inspektion der mechanischen Bremse durchzuführen. Mit anderen Worten kann ein Motorsteuerungssystem bereitgestellt werden, welches ein hohes Niveau an präventiver Wartung durch die frühe Detektion von Anormalitäten der mechanischen Bremse oder einer Angabe diesbezüglich, welche zu dem Ausfall der Werkzeugmaschine oder des Roboters führen würden, durchführt.
Ferner wird gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor wiederaufgenommen nach der Detektion einer Anormalität der mechanischen Bremse, wodurch es möglich ist, einen Rotor und einen Drehachsenabschnitt des Servomotors durch die Anregung des Servomotors zu sichern. Diese Anregung des Servomotors kann nämlich den Mangel an der Bremskraft für die Ausgangsachse des Servomotors unmittelbar nach der Detektion einer Anormalität der mechanischen Bremse kompensieren. Ferner beseitigt dies umgehend die Gefahr des Herunterfallens des Hauptspindelkopfs nach der Detektion einer Anormalität der mechanischen Bremse.
Ferner kann gemäß des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung nach der Detektion einer Anormalität der mechanischen Bremse die Drehposition des Servomotors in die Position zum Zeitpunkt des Empfangs des Bremssignals verschoben werden. Diese Verschiebung beseitigt umgehend eine beliebige Störung zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug, das an dem Hauptspindelkopf befestigt ist, nach der Detektion einer Anormalität der mechanischen Bremse.
Gemäß des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung kann die Speichereinheit vorab eine solche sichere Position speichern, die keine übermäßige Last auf den Servomotor und die dadurch angetriebene Achse auferlegt, wenn eine beliebige Anormalität in der mechanischen Bremse vorliegt. Somit kann nach der Detektion einer Anormalität der mechanischen Bremse die Drehposition des Servomotors in eine sichere Position verschoben werden, die vorab in der Speichereinheit gespeichert wird.
Gemäß des vierten Aspekts der vorliegenden Erfindung nach dem Verschieben der Drehposition des Servomotors in eine sichere Position, die vorab in der Speichereinheit gespeichert wird, wird die Anregung des Servomotors freigegeben. Dies erleichtert die Inspektion oder Reparatur der mechanischen Bremse.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 3081258 [0005, 0006, 0006, 0009, 0009]
JP 06-284766 [0005, 0007, 0009, 0009]
JP 2013-032825 [0008, 0010]

Claims

Motorsteuerungssystem umfassend: einen Servomotor (12); eine mechanische Bremse (13), welche konfiguriert ist, um auf den Servomotor (12) oder eine durch den Servomotor (12) angetriebene Achse einzuwirken; eine Servoelektrizitätszufuhreinheit (35), welche dem Servomotor (12) Elektrizität zuführt; eine Steuerung (14), welche den Servomotor (12), die mechanische Bremse (13) und die Servoelektrizitätszufuhreinheit (35) steuert; und einen Positionsdetektor (19), welcher eine Drehposition des Servomotors (12) oder eine Position der Achse detektiert, wobei die Steuerung (14) Folgendes umfasst: eine Signalempfangseinheit (27), welche ein Signal zum Betätigen der mechanischen Bremse (13) empfängt; eine Positionsüberwachungseinheit (28), welche die Drehposition des Servomotors (12) durch den Positionsdetektor (19) überwacht und einen Verlauf der Drehpositionen des Servomotors (12) von dem Zeitpunkt an, wenn das Signal von der Signalempfangseinheit (27) empfangen wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn der Servomotor (12) aufhört, sich zu drehen, erhält; eine Verschiebungsmaßberechnungseinheit (29), welche anhand des Verlaufs ein Drehverschiebungsmaß des Servomotors (12) von dem Zeitpunkt an, wenn das Signal von der Signalempfangseinheit (27) empfangen wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn der Servomotor (12) aufhört, sich zu drehen, berechnet; und eine Anormalitätsbestimmungseinheit (30), welche bestimmt, dass eine Anormalität in der mechanischen Bremse (13) vorliegt, wenn das berechnete Drehverschiebungsmaß einen vorbestimmten ersten Schwellenwert überschreitet, und wenn die Signalempfangseinheit (27) das Signal empfängt, die Steuerung (14) die Servoelektrizitätszufuhreinheit (35) steuert, um die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor (12) zu stoppen, und wenn die Anormalitätsbestimmungseinheit (30) bestimmt, dass eine Anormalität in der mechanischen Bremse (13) vorliegt, die Steuerung (14) die Servoelektrizitätszufuhreinheit (35) steuert, um die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor (12) wiederaufzunehmen.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (14) ferner eine Speichereinheit (33) umfasst, welche, wenn die Signalempfangseinheit (27) das Signal empfängt, eine Drehposition des Servomotors (12) speichert und hält, wenn das Signal empfangen wird, und wenn die Anormalitätsbestimmungseinheit (30) bestimmt, dass eine Anormalität in der mechanischen Bremse (13) vorliegt, nachdem die Signalempfangseinheit (27) das Signal empfängt, die Steuerung (14) die Servoelektrizitätszufuhreinheit (35) steuert, um die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor (12) wiederaufzunehmen und die Drehposition des Servomotors (12) in die Drehposition des Servomotors (12), die in der Speichereinheit (33) gespeichert und gehalten wird, zu verschieben.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (14) ferner eine Speichereinheit (33) umfasst, welche vorab eine vorbestimmte Position bezüglich der Drehposition des Servomotors (12) speichert, und wenn die Anormalitätsbestimmungseinheit (30) bestimmt, dass eine Anormalität in der mechanischen Bremse (13) vorliegt, nachdem die Signalempfangseinheit (27) das Signal empfängt, die Steuerung (14) die Servoelektrizitätszufuhreinheit (35) steuert, um die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor (12) wiederaufzunehmen und die Drehposition des Servomotors (12) in die vorbestimmte Position, die vorab in der Speichereinheit (33) gespeichert wird, zu verschieben.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 3, wobei, nachdem die Drehposition des Servomotors (12) in die vorbestimmte Position verschoben wird, die vorab in der Speichereinheit (33) gespeichert wird, die Steuerung (14) die Servoelektrizitätszufuhreinheit (35) steuert, um die Zufuhr von Elektrizität zu dem Servomotor (12) zu stoppen.