DE102018131563A1 - Method for detecting the release of an electromagnetic safety brake - Google Patents
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Abstract
Bei dem Verfahren zur Detektion des Lüftens einer elektromagnetischen Sicherheitsbremse, die eine Spule (L1) aufweist, an welche eine Versorgungsspannung einer Spannungsquelle anlegbar ist, wobei zwischen der Spannungsquelle und der Spule (L1) eine bei angelegter Versorgungsspannung leitende Rückspeiseblockierdiode (D1) geschaltet ist, wird die Spulenspannung (VCOIL) über der Spule (L1) der Sicherheitsbremse analysiert, indem ein Messfenster (MF) definiert wird, das gegenüber dem Zeitpunkt des Beginns des Anlegens der Versorgungsspannung an die Spule (L1) der Sicherheitsbremse nur eine vorgebbare Verzögerungszeitspanne beginnt und eine vorgebbare Länge aufweist, die derart bemessen ist, dass innerhalb des Messfensters (MF) der Abschluss des Vorgangs des Lüftens der elektromagnetischen Sicherheitsbremse erwartet werden kann, und der Zeitverlauf der Spulenspannung (VCOIL) innerhalb des Messfensters (MF) daraufhin untersucht wird, ob die Spulenspannung (VCOIL) für eine definierbare Zeitdauer mit einem definierbaren Maß ansteigt. Wenn diese beiden Bedingungen erfüllt sind, wird ein erfolgreiches Lüften erkannt. Wenn zumindest eine dieser beiden Bedingungen nicht erfüllt ist, wird eine Fehlermeldung ausgegeben.In the method for detecting the release of an electromagnetic safety brake, which has a coil (L1) to which a supply voltage of a voltage source can be applied, a regenerative blocking diode (D1) which is conductive when the supply voltage is applied being connected between the voltage source and the coil (L1), the coil voltage (VCOIL) across the coil (L1) of the safety brake is analyzed by defining a measurement window (MF) which, compared to the time when the supply voltage is applied to the coil (L1) of the safety brake, only begins a predefinable delay period and one Prescribable length, which is dimensioned such that within the measurement window (MF) the completion of the process of releasing the electromagnetic safety brake can be expected, and the time course of the coil voltage (VCOIL) within the measurement window (MF) is examined to determine whether the coil voltage (VCOIL) for a definable time uer increases with a definable measure. If these two conditions are met, successful ventilation is recognized. If at least one of these two conditions is not met, an error message is issued.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion des Lüftens, d.h. des Lösens einer elektromagnetischen Sicherheitsbremse, die sich in ihrem Ruhezustand im Brems- bzw. Feststellmodus befindet.The invention relates to a method for detecting ventilation, i.e. releasing an electromagnetic safety brake that is in its idle state in braking or parking mode.
Elektromagnetische Sicherheitsbremsen werden zur Arretierung automatisch bewegbarer bzw. verfahrbarer Objekte und Körper wie z.B. Roboterarme, Aufzüge, Krane, Stellantriebe o.dgl. eingesetzt. Mit derartigen Sicherheitsbremsen verharren automatisch bewegbare Objekte und Körper bei Nicht-Ansteuerung ihrer Antriebe in einer definierten Position. Darüber hinaus werden elektromagnetische Sicherheitsbremsen auch in der Funktion als Fail Save eingesetzt, um nämlich bei einem Systemausfall oder -fehler das betreffende Objekt automatisch arretieren zu können. Elektromagnetische Sicherheitsbremsen sind bei Ausfall der Ansteuerung ihrer Antriebe, also im stromlosen Zustand, automatisch aktiviert und üben somit ihre Feststellfunktion aus. Das Lösen einer elektromagnetischen Sicherheitsbremse wird auch als „Lüften“ bezeichnet.Electromagnetic safety brakes are used to lock objects and bodies that can be moved or moved automatically, e.g. Robotic arms, elevators, cranes, actuators or the like. used. With such safety brakes, automatically movable objects and bodies remain in a defined position when their drives are not activated. In addition, electromagnetic safety brakes are also used in the function of fail save, in order to be able to automatically lock the object in question in the event of a system failure or error. Electromagnetic safety brakes are automatically activated when the control of their drives fails, i.e. when they are de-energized, and thus perform their locking function. The release of an electromagnetic safety brake is also referred to as "ventilation".
Zur Detektion des Schaltzustandes einer elektromagnetischen Sicherheitsbremse während des Lüft- bzw. Lösevorganges wird nach dem Stand der Technik vornehmlich ein Schalter verbaut, welcher entsprechend der Wegstrecke einer Bremsbacke ein elektrisches Signal ausgibt (siehe z.B.
Bei den elektromagnetischen Sicherheitsbremsen des Stands der Technik wird mindestens ein zusätzliches Sensorelement benötigt. Eine solche zusätzliche Hardware bedeutet für missionskritische Anwendungen, wie z.B. Weltraumanwendungen, zusätzliche Kosten und stellt ein erhöhtes Ausfallrisiko dar. Zudem sind magnetische Sensoransätze in der Nähe von Elektromotoren aufgrund des Magnetfeldes des Elektromotors sehr störanfällig und es können folglich verfälschte Messungen entstehen.The electromagnetic safety brakes of the prior art require at least one additional sensor element. Such additional hardware means for mission-critical applications such as Space applications, additional costs and represents an increased risk of failure. In addition, magnetic sensor approaches in the vicinity of electric motors are very susceptible to faults due to the magnetic field of the electric motor, which can lead to falsified measurements.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Detektion des Lüftens einer elektromagnetischen Sicherheitsbremse hardwaremäßig bzw. hinsichtlich der Reduktion von Hardwarekomponenten zu vereinfachen.The object of the invention is to simplify the detection of the release of an electromagnetic safety brake in terms of hardware or in terms of the reduction of hardware components.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor ein Verfahren zur Detektion des Lüftens einer elektromagnetischen Sicherheitsbremse, die eine Spule aufweist, an welche eine Versorgungsspannung einer Spannungsquelle anlegbar ist, wobei zwischen der Spannungsquelle und der Spule eine bei angelegter Versorgungsspannung leitende Rückspeiseblockierdiode geschaltet ist, wobei bei dem Verfahren
- - die Spulenspannung über der Spule der Sicherheitsbremse analysiert wird, indem
- - ein Messfenster definiert wird, das gegenüber dem Zeitpunkt des Beginns des Anlegens der Versorgungsspannung an die Spule der Sicherheitsbremse nach Ablauf einer vorgebbaren Verzögerungszeitspanne beginnt und eine vorgebbare Länge aufweist, die derart bemessen ist, dass innerhalb des Messfensters der Abschluss des Vorgangs des Lüftens der elektromagnetischen Sicherheitsbremse erwartet werden kann,
- - der Zeitverlauf der Spulenspannung innerhalb des Messfensters daraufhin untersucht wird, ob die Spulenspannung für eine definierte Zeitdauer mit einem definierten Maß ansteigt, und
- - wenn diese beiden Bedingungen erfüllt sind, ein erfolgreiches Lüften erkannt wird und/oder
- - wenn zumindest eine dieser beiden Bedingungen nicht erfüllt ist, eine Fehlermeldung ausgegeben wird.
- - The coil voltage across the coil of the safety brake is analyzed by
- - A measurement window is defined that begins after the start of the application of the supply voltage to the coil of the safety brake after a predeterminable delay period and has a predeterminable length that is dimensioned such that within the measurement window the completion of the process of releasing the electromagnetic Safety brake can be expected
- - The time course of the coil voltage within the measurement window is examined to determine whether the coil voltage increases for a defined period of time with a defined measure, and
- - If these two conditions are met, successful ventilation is recognized and / or
- - If at least one of these two conditions is not met, an error message is issued.
Sinngemäß wird also mit der Erfindung vorgeschlagen, den Zeitverlauf der Spannung über der Spule der Sicherheitsbremse zu untersuchen, und zwar für die Dauer eines Messfensters, dessen Zeitdauer und zeitliche Lage relativ zum Beginn des Lüftungsvorgangs definierbar ist. Wenn sich das Brems- oder Feststellelement der Sicherheitsbremse in der erwarteten Art und Weise sowie in der erwarteten Zeit vorschriftsmäßig über seinen Verstellweg bis zum Freigeben, d.h. Lüften der Sicherheitsbremse bewegt, stellt sich ein bestimmter Zeitverlauf der Spulenspannung ein, der definiert ist durch ein bestimmtes Anstiegsmaß, und zwar für eine bestimmte Zeitdauer. Erfindungsgemäß wird nun der Zeitverlauf der Spulenspannung hinsichtlich dieser beiden Parameter untersucht. Sind beide Parameter gegeben, also beide Bedingungen erfüllt, und zwar innerhalb des mit einem definierten Zeitverzug zum Beginn des Lüftungsvorgangs beginnenden Messfensters, innerhalb dessen der Spulenspannungsverlauf mit den besagten Parametern erwartet wird, was in gewisser Weise auf die Überprüfung eines dritten Parameters (nämlich der erwarteten Zeit) hinausläuft, so hat ein erfolgreiches Lüften der elektromagnetischen Sicherheitsbremse stattgefunden. Andernfalls wird bzw. kann eine Fehlermeldung ausgegeben werden.Accordingly, the invention proposes to examine the time profile of the voltage across the coil of the safety brake, specifically for the duration of a measurement window, the duration and time position of which can be defined relative to the start of the ventilation process. If the braking or locking element of the safety brake moves in the expected manner and in the expected time according to its adjustment path until it is released, i.e. When the safety brake is released, there is a specific time curve for the coil voltage, which is defined by a specific increase, for a specific period of time. According to the invention, the time profile of the coil voltage is now examined with regard to these two parameters. If both parameters are given, i.e. both conditions are met, within the measurement window beginning with a defined time delay at the beginning of the ventilation process, within which the coil voltage curve with the said parameters is expected, which in a way means checking a third parameter (namely the expected one) Time), the electromagnetic safety brake has been successfully released. Otherwise an error message will be issued.
Vorteilhafterweise wird zur Überprüfung des Zeitverlaufs der Spulenspannung dergestalt verfahren, dass innerhalb des Messfensters der Zeitverlauf der Spulenspannung zur Analyse, ob die Spulenspannung mit dem definierbaren Maß ansteigt, durch Differenzierung untersucht wird, und dass der Zeitverlauf der Spulenspannung dann, wenn bei der Differenzierung der Spulenspannung erkannt wird, dass die Spulenspannung mit zumindest dem definierbaren Maß ansteigt, zur Analyse, ob der Anstieg um das definierbare Maß für die definierbare Zeitdauer anhält, durch Integration untersucht wird. To check the time profile of the coil voltage, the procedure is advantageously such that the time profile of the coil voltage is analyzed by differentiation within the measurement window for analysis as to whether the coil voltage increases by the definable measure, and the time profile of the coil voltage is then when the coil voltage is differentiated it is recognized that the coil voltage increases with at least the definable amount, for analysis whether the increase by the definable amount continues for the definable period of time is examined by integration.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei:
-
1 eine schematische Darstellung einer Schaltung zur erfindungsgemäßen Detektion des fehlerfreien bzw. eines fehlerbehafteten Lüftvorgangs einer elektromagnetischen Sicherheitsbremse, -
2 und3 verschiedene Spannungs- und Stromverläufe, anhand derer die ordnungsgemäße bzw. fehlerhafte Funktion der elektromagnetischen Sicherheitsbremse erkannt werden kann, und -
4 und5 zwei Ausführungsbeispiele für Auswerteschaltungsvarianten, wie sie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können.
-
1 1 shows a schematic representation of a circuit for the detection according to the invention of the fault-free or faulty release process of an electromagnetic safety brake, -
2nd and3rd various voltage and current profiles, by means of which the correct or faulty function of the electromagnetic safety brake can be recognized, and -
4th and5 two exemplary embodiments of evaluation circuit variants, as can be used in the method according to the invention.
Um die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, wird bei der Erfindung eine grundsätzlich typische Schaltung zur Ansteuerung von induktiven Lasten verwendet. Bei dieser Schaltung sind keine zusätzlichen Sensorelemente notwendig, welche ein zusätzliches Ausfallrisiko mit sich bringen. Zudem sind die dargestellten Schaltungen aufgrund ihrer rudimentären und diskreten Realisierbarkeit weitestgehend Störimmun. Die nachfolgend verwendete elektromagnetische Sicherheitsbremse ist stromlos bremsend.In order to avoid the disadvantages of the prior art, a basically typical circuit for controlling inductive loads is used in the invention. With this circuit, no additional sensor elements are necessary, which entail an additional risk of failure. In addition, the circuits shown are largely immune to interference due to their rudimentary and discrete feasibility. The electromagnetic safety brake used below is braking when de-energized.
Die in
Während eines erfolgreichen Lüftvorganges der Bremse entsteht eine Kurvenform der Spannung
Der Lüftvorgang ist zum Zeitpunkt
Hierbei bilden der Verstärker
Damit zuverlässig der positive Anstieg von
Der Verstärker
Im letzten Schritt wird das Ausgangssignal des Verstärkers
Neben der analogen Auswertung des Lüftimpulses besteht die Möglichkeit der digitalen Auswertung, wie sie in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- US 3975706 A [0003]US 3975706 A [0003]
- DE 112012005188 B4 [0003]DE 112012005188 B4 [0003]
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