JP3774143B2 - 工作機械用ブレーキ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の主軸を重力軸方向に駆動させるモータに対する励磁が停止している期間において、重力の影響により前記主軸が落下することを防止するために作用するブレーキ機構を備えた工作機械用ブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、工作機械及びそのブレーキ装置の一構成例を示すものである。主軸１は、主軸用モータ２によって駆動され、主軸１の先端部に取り付けられた工具３を回転させるようになっている。また、主軸１及び主軸用モータ２は、重力軸用サーボモータ４によってボールネジ５ａ，ナット５ｂなどからなる送りネジ機構５を介して重力軸（Ｚ軸）方向に駆動される。
【０００３】
重力軸用サーボモータ４の回転軸に直結されているボールネジ５ａには、ブレーキ機構６が配設されている。このブレーキ機構６は、工作機械の運転を停止する場合に動力の供給が遮断され、重力軸用サーボモータ４が励磁されなくなった場合に、主軸１及び主軸用モータ２が重力に引かれて下方側に落下することを防止するものである。
テーブル７は、ワーク８が取り付けられるものであり、Ｘ軸サーボモータ９により送りネジ機構１０を介して水平方向（Ｘ軸方向）に駆動されるようになっている。
【０００４】
整流回路１１は、単相交流電源（ＡＣ１００Ｖ）を整流して直流電源に変換出力し、その直流電源はスイッチ１２を介してブレーキ機構６に供給されている。また、整流回路１１からの直流電源は、制御電源供給回路１３を介して電圧が適宜調整され、主軸モータ制御回路１４並びにサーボモータ制御回路１５及び１６に制御電源を供給するようになっている。
【０００５】
これらの制御回路１４乃至１６は、数値制御装置（ＣＮＣ）１７からの速度指令や移動指令を受けて速度や位置のフィードバック制御、更には電流のフィードバック制御を行い、インバータで構成される主軸１用の主軸アンプ１８，サーボモータ４及び９用のサーボアンプ１９及び２０に駆動制御信号を出力するようになっている。そして、これらのアンプ１８乃至２０には、三相交流電源を整流して直流電源を供給するパワーサプライ２１から動力用電源が供給されるようになっている。また、数値制御装置１７は、モータ４を非常停止させる場合にスイッチ１２を開いてブレーキ機構６に対する電源供給を遮断することで、ブレーキＯＮの状態になるように制御する。
【０００６】
ここで、図５は、サーボモータ４及びブレーキ機構６の動作状態を示すタイミングチャートである。（ａ）は、数値制御装置１７がサーボモータ制御回路１５に出力するサーボモータ４の駆動制御信号であり、（ｂ）はブレーキ機構６の動作状態，（ｃ）は駆動制御信号に基づくサーボモータ４の励磁状態を示すものである。
【０００７】
即ち、サーボモータ４の励磁が開始される前の状態でブレーキ機構６はブレーキＯＮの状態にある。そして、駆動制御信号のレベルがロウからハイに切り替わるとサーボモータ４の励磁が開始されるが、駆動制御信号の立上がりからサーボモータ４の励磁が実際に開始されるまでには若干の時間差ｔａ（例えば、２０ｍｓ〜５０ｍｓ程度）がある。また、ブレーキ機構６も、駆動制御信号が立上がるとブレーキＯＮからＯＦＦに切り替わるが、その切り替わりにも時間ｔｂ（例えば１００ｍｓ〜２００ｍｓ程度）を要する。
【０００８】
ブレーキ機構６は、サーボモータ４の励磁が開始されると同時にブレーキＯＦＦになることが望ましい。即ち、ブレーキＯＦＦが早すぎると主軸１が落下することになり、逆にブレーキＯＦＦが遅すぎると、サーボモータ４が励磁されているにもかかわらずボールネジ５ａを拘束することになり、サーボモータ４の巻線に過電流が流れることになる（オーバーカレントアラームが発生する）。そこで、ブレーキＯＦＦのタイミングが適切となるように、駆動制御信号の立上がりからブレーキＯＦＦ開始まで、若しくはブレーキＯＦＦ開始タイミングを固定してサーボモータ４の励磁を開始させるまでにＯＦＦ遅延時間ｔoff を与えるようにしている。
【０００９】
また、工作機械の運転が停止され、サーボモータ４の励磁が停止される場合には、ブレーキ機構６をブレーキＯＦＦからＯＮの状態に切り換える必要がある。この場合にも、駆動制御信号のレベルがハイからロウに切り替わる立ち下がりからサーボモータ４の励磁が実際に停止されるまでにも時間差ｔｃがあり、ブレーキ機構６も、ブレーキＯＦＦからＯＮに切り替わるのに時間ｔｄを要する。そこで、ブレーキＯＮのタイミングが適切となるように、駆動制御信号の立下がりからブレーキＯＮ開始までにＯＮ遅延時間ｔonを与えるようにしている。
【００１０】
そして、ブレーキ機構６は、各機構毎の調整状態が夫々異なることや、実際の使用によってブレーキシューのような部品が摩耗するなどの経時変化が生じることから、夫々について動作確認をしながら遅延時間の調整を行う必要がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来のブレーキ装置では、ＯＮ遅延時間ｔon及びＯＦＦ遅延時間ｔoff を与えるためこれら２つの遅延時間を独立に設定する構成となっていた。そのため、設定ミスが生じる可能性が高く、また、ブレーキＯＮ，ＯＦＦ夫々のケースについて動作確認を行う必要があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ブレーキ機構の動作に関連して付与される遅延時間の設定をより容易に行うことができる工作機械用ブレーキ装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の工作機械用ブレーキ装置は、工作機械の主軸を重力軸方向に駆動させるモータに対する励磁が停止している期間において、前記主軸が落下することを防止するために作用するブレーキ機構と、
外部より与えられる前記モータの停止信号に応じて前記ブレーキ機構のオンオフを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記停止信号によって与えられる前記モータの停止指令タイミングから前記ブレーキ機構のオンを開始させるまでのオン遅延時間と、前記停止信号によって与えられる前記ブレーキ機構のオフタイミングから前記モータの起動指令を出力させるまでのオフ遅延時間とを、１つの遅延時間付与手段によって同時に設定付与するように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
斯様に構成すれば、オン遅延時間とオフ遅延時間とは１つの遅延時間付与手段によって常に同じ値に設定される。即ち、安全性を考慮すると、一般に、主軸の落下を防止するためブレーキ機構をオンさせる場合のオン遅延時間を如何に決定するかがより重要であるから、そのオン遅延時間の決定に基づいてオフ遅延時間を同一に設定しても特に問題はない。
【００１４】
従って、従来とは異なり、オン遅延時間とオフ遅延時間とを夫々独立に設定する必要がなく設定が容易となり、設定ミスを減少させることができる。また、ブレーキ機構のオフ時の動作とオン時の動作について、遅延時間の付与状態を別個に確認する必要もない。そして、遅延時間付与手段を１つだけ配置すれば良いので装置の構成が簡単になる。
【００１５】
この場合、請求項２に記載したように、前記制御手段に、前記ブレーキ機構の電源供給経路を開閉するためのリレー接点を複数備えると共に、前記遅延時間付与手段をも複数備えて、前記複数のリレー接点を開閉するために出力される信号に、前記複数の遅延時間付与手段によって遅延時間を夫々独立に付与するように構成すると良い。
【００１６】
斯様に構成すれば、ブレーキ機構のオンオフ制御を多重化して行うことになる。例えば、複数のリレー接点が電源供給経路に対して直列に配置されており、ブレーキ機構に対する電源供給を遮断するとブレーキオンとなるように構成されている場合は、リレー接点の内何れか１つが溶着するなどして開路が不能であるとしても、その他のリレー接点が開けばブレーキをオンさせることが可能となる。従って、安全性がより向上するようになる。
【００１７】
この場合、請求項３に記載したように、前記制御手段に多段構成の可変抵抗素子を備えて、前記複数の遅延時間付与手段を、前記多段構成の可変抵抗素子において設定される抵抗値に応じて遅延時間が夫々独立に設定されるように構成すると良い。斯様に構成すれば、多段構成の可変抵抗素子の内何れかの素子が故障した場合でも、その他の可変抵抗素子素子によって、多重化されている他の開閉制御系統には所期の遅延時間を設定することができる。
【００１８】
また、この場合、請求項４に記載したように、前記制御手段を、何れか１つの遅延時間付与手段の信号出力が前記ブレーキ機構をオンさせる状態になると、当該信号出力によってその他の遅延時間付与手段の信号出力を同様の状態にセットするように構成するのが好ましい。斯様に構成すれば、前記１つの遅延時間付与手段に対応するリレー接点の開閉状態が、何らかの原因によってブレーキ機構をオンさせる状態にならなかったとしても、その他のリレー接点が健全であればそちらによってブレーキ機構を確実にオンさせることが可能となる。
【００１９】
更に、請求項５に記載したように、前記遅延時間付与手段を、前記リレー接点の開閉状態をモニタすることで信号を出力した際に前記リレー接点が前記ブレーキ機構をオンさせる状態にならないと判断すると、その他の遅延時間付与手段の信号出力を前記ブレーキ機構をオンさせる状態にセットする構成とするのが好適である。斯様に構成すれば、実際に、リレー接点がブレーキ機構をオンさせる状態にならなかった場合でも、その他のリレー接点が健全であればそちらによってブレーキ機構を確実にオンさせることが可能となる。
【００２０】
以上の場合において、請求項６に記載したように、前記制御手段が、前記ブレーキ機構のオン制御を開始した時点から所定時間が経過した時点で、前記遅延時間付与手段における信号の出力が所期の状態に変化しなかった場合に、前記モータの励磁を停止させるように構成される制御監視手段を備えると良い。
【００２１】
即ち、遅延時間付与手段はモータの起動指令を出力する機構に関連を有する構成であるため、その機能に異常が発生すると、最悪の場合には所望の期間にモータを停止させることができなくなることも想定される。そこで、制御監視手段が遅延時間付与手段の信号出力状態を監視することで動作が明らかに異常であると判定できる場合は、モータの励磁を停止させることでその回転を確実に停止させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について図１乃至図３を参照して説明する。尚、図４と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。図１は、本発明の要旨に係る部分の構成を示しており、図４における重力軸用サーボモータ４，ブレーキ機構６部分を中心として、ＣＮＣ１７等を含むＮＣユニット３１及びタイマユニット（制御手段）３２を加えたものである。
【００２３】
ＮＣユニット３１には、三相２００Ｖの交流電源がリレー３３の接点３３ａを介して供給されている。モータ４には、ＮＣユニット３１を介して三相交流電源が供給される。タイマユニット３２には、リレー等の駆動用及び制御用電源として直流２４Ｖの電源が供給されていると共に（制御用は内部で降圧される）、ブレーキ機構６の駆動用電源として交流１００Ｖ電源が供給されている。また、タイマユニット３２には、運転上のトラブルが発生した場合に作業者がモータ４を非常停止させるために操作するスイッチ３４の操作信号が与えられると共に、ブレーキ機構６を駆動する場合の遅延時間を設定するためのボリューム素子（可変抵抗素子）３５が設けられている（図１では、ボリューム素子３５のつまみ３５Ｔのみを図示している）。
【００２４】
タイマユニット３２より出力される交流電源は、ダイオードブリッジよりなる整流回路３６を介して直流電源に整流され、ブレーキ機構６に供給される。また、タイマユニット３２は、常閉型の非常停止スイッチ３４がＯＮ操作された場合にモータ４の励磁を停止させるため、ＮＣユニット３１に対して非常停止出力を発生させる。また、タイマユニット３２は、その他動作状態に関する情報を、ＮＣユニット３１及びその内部に配置されているＩ／Ｏユニットなどに、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）を介して伝達するようになっている。
【００２５】
リレー３３のマグネット（コイル）３３ｍは、ＮＣユニット３１の通常動作状態では、その内部に配置されているリレー接点５０ａが閉じていることで通電が行われており、リレー３３の接点３３ａを閉路させることでＮＣユニット３１にＡＣ２００Ｖを供給している。そして、タイマユニット３２は、非常停止スイッチ３４のＯＮ／ＯＦＦをトリガとしてブレーキ機構６のＯＮ／ＯＦＦ動作に関連するタイミングを制御するようになっている。また、タイマユニット３２は、リレー３３のｂ接点３３ｂの開閉状態をフィードバックしてモニタするようになっている。尚、リレー３３の駆動用電源には、交流１００Ｖ又は直流２４Ｖの何れかが用いられる。
【００２６】
図２は、タイマユニット３２の内部構成を示すものである。タイマユニット３２は、２段構成のボリューム素子（可変抵抗素子）３５，２つのタイマ（遅延時間付与手段）３７Ａ及び３７Ｂ，監視タイマ（制御監視手段）３８，２つのリレー３９Ａ及び３９Ｂ，リレー駆動用のトランジスタ４０Ａ及び４０Ｂ等で構成されている。
【００２７】
タイマ３７Ａ及び３７Ｂは、上述した非常停止スイッチ３４の操作信号を契機として発生する非常停止信号をトリガとして動作し、ブレーキ機構６のＯＮ動作の開始を遅延させる遅延時間と、ブレーキ機構６のＯＦＦ動作時においてモータ４の励磁開始を遅延させる遅延時間とを与えるタイマであり、両者は全く同一の動作を行うＩＣ(Integrated Circuit)である。そして、タイマ３７Ａ，３７Ｂは、ボリューム素子３５の各素子３５Ａ，３５Ｂに設定される抵抗値に基づいて内部のクロック周波数を変化させることで、遅延時間ｔdl々設定するように構成されている。
【００２８】
即ち、非常停止スイッチ３４がＯＮ操作されたことに基づいて非常停止信号がハイレベルになると、タイマ３７Ａ，３７Ｂは、遅延時間ｔdl（オン遅延時間）の経過後にロウアクティブの出力端子ＯＵＴをロウレベルにドライブする。また、非常停止スイッチ３４がＯＦＦ操作されたことに基づいて非常停止信号がロウレベルになった場合は、そのタイミングと同時に出力端子ＯＵＴをハイレベルに切り換えると共に、その時点から遅延時間ｔdl（オフ遅延時間）の経過後にモータ４の励磁をＯＮにする（マグネット３３ｍの通電を停止する）。
【００２９】
従って、ユーザたる作業者は、ボリューム素子３５のつまみ３５Ｔを回転操作することでブレーキ機構６のオン動作時における遅延時間とそのオフ動作時における遅延時間とを同時に設定すると共に、２系統に並列化されているタイマ３７Ａ，３７Ｂに同じ遅延時間ｔdlを設定することになる。
【００３０】
以下、タイマ３７Ａ，３７Ｂ周辺の接続構成は同一であるから、特に区別する必要がない限りは符号“Ａ，Ｂ”を省略する。タイマ３７の出力端子ＯＵＴは、ＮＰＮ型のトランジスタ４０のベースに接続されていると共に、監視タイマ３８の入力端子に接続されている。トランジスタ４０のコレクタは、リレー３９のマグネット３９ｍを介して駆動用電源に接続されており、エミッタはグランドに接続されている。
【００３１】
リレー３９は、常開型のａ接点３９ａ及び常閉型のｂ接点３９ｂを有しており、２つのリレー３９Ａ及び３９Ｂのａ接点３９Ａａ及び３９Ｂｂは、整流回路３６の交流入力側に直列に接続されている。そして、工作機械が動作している期間は、タイマ３７の出力端子ＯＵＴのレベルは“Ｈ”となっており、トランジスタ４０をＯＮ状態にしてリレー３９のマグネット３９ｍに通電を行い、ａ接点３９ａを閉じることでブレーキ機構６に駆動用電源を供給し、ブレーキＯＦＦの状態にしている。マグネット３９ｍに対する通電を停止すると、ａ接点３９ａが開いてブレーキ機構６に対する電源供給が断たれブレーキＯＮの状態となる（図２は、この状態を示している）。
【００３２】
また、タイマ３７は、リレー３９のｂ接点３９ｂの開閉状態をモニタしており、出力端子ＯＵＴのレベルがアクティブとなった場合にｂ接点３９ｂが閉路しなければ、セット信号出力端子Ｓ＿ＯＵＴをアクティブにするように内部の論理回路が構成されている。セット信号は、ワンショットのロウレベルパルスとして出力されるものであり、タイマ３７Ａが出力するセット信号は、タイマ３７Ｂのセット信号端子（ロウアクティブ）に与えられており、タイマ３７Ｂが出力するセット信号は、タイマ３７Ａのセット信号端子に与えられている。
【００３３】
監視タイマ３８は、トリガ信号が与えられてから、予め定められた所定時間が経過した時点で、タイマ３７Ａ，３７Ｂの出力端子ＯＵＴの信号レベルが初期の状態に変化しなかった場合には、これらのタイマ３７Ａ，３７Ｂの機能が異常であると判定されることから、マグネット３３ｍに対する通電を遮断することでモータ４の励磁を停止させ、その回転を停止させるように構成されている。
【００３４】
次に、本実施例の作用について図３をも参照して説明する。以下は、工作機械の動作期間中に作業者によって非常停止スイッチ３４がＯＮ操作され、所定時間の経過後にＯＦＦ操作（非常停止解除）が行われる場合について各部の動作を述べる。図３は、各信号の状態を示すタイミングチャートである。
【００３５】
非常停止のシーケンスは、以下のようになっている。非常停止スイッチ３４がＯＮ操作されると、タイマユニット３２はＮＣユニット３１に対して非常停止出力を発生させる。すると、ＮＣユニット３１は、シャットダウンシーケンスを開始してリレー接点５０ａを開く。すると、リレー３３のマグネット３３ｍの通電が断たれ、リレー接点３３ａが開いてモータ４を停止させると共に、タイマユニット３２の内部では非常停止信号がハイレベル“Ｈ”になる。
【００３６】
以下は、タイマユニット３２内部の動作を中心として述べる。非常停止信号がハイレベル“Ｈ”になると（図３（ａ），▲１▼→▲２▼，停止指令タイミング）、モータ４の励磁が停止（ＯＦＦ）される（図３（ｇ））。そして、タイマ３７Ａ，３７Ｂは、その時点から設定された遅延時間ｔdlの経過後に出力端子ＯＵＴの信号レベルをハイからロウ“Ｌ”にドライブする（図３（ｂ），（ｃ），▲３▼）。すると、リレー接点３９Ａａ及び３９Ｂａが共に開いて、ブレーキ機構６はＯＮ動作を開始する（図３（ｆ），▲４▼）。
【００３７】
また、この時、例えば断線などによって何れか一方のタイマ３７にトリガ信号が入力されず、時点▲３▼で出力端子ＯＵＴを“Ｌ”にドライブできない状態にあったとしても、他方のタイマ３７の出力端子ＯＵＴが“Ｌ”にドライブされれば、それによって一方のタイマ３７にセット信号が出力され、その出力端子ＯＵＴは“Ｌ”にセットされる（図３（ｂ），（ｃ），▲５▼）。
【００３８】
更に、タイマ３７は、対応するリレー３９のｂ接点３９ｂが閉路しなければ、図３（ｄ）に破線で示すように、出力端子Ｓ＿ＯＵＴをアクティブにしてもう一方のタイマ３７にセット信号を出力する（▲６▼）。即ち、リレー３９のａ接点３９ａが溶着するなどして開路不能な状態にある場合は、もう一方のａ接点３９ａを確実に開路させるためである。
【００３９】
そして、ブレーキ機構６は、停止指令タイミング▲２▼から遅延時間ｔdlの経過後においてモータ４の励磁が実際に停止される以前にＯＮ動作を開始し、モータ４の励磁が停止された後、完全にＯＮ状態となる（▲７▼）。従って、工作機械の主軸１は、非常停止によってモータ４の励磁が突然停止された場合でも、下方に落下することが防止される。
【００４０】
ここで、遅延時間ｔdlは、上記のタイミング条件に加えて、モータ４が励磁されている状態においてブレーキ機構６のＯＮ動作が行われる期間ｔola が５００ｍｓ以内となるように設定する。即ち、モータ４の回転中にブレーキ機構６がその回転を抑制するように作用するとモータ４の巻線に過大な電流が流れる。そのような状態が長く継続するとＮＣユニット３１はオーバーカレントアラームを発生させるように構成されているので、その発生を回避するためである。
【００４１】
その後時間が経過し、非常停止状態が解除されることで非常停止スイッチ３４がＯＦＦ操作されると、ＮＣユニット３１はリレー接点５０ａをＯＮさせる。そして、非常停止信号はロウレベルになり（図３（ａ），▲８▼）、タイマ３７Ａ，３７Ｂは、出力端子ＯＵＴの信号レベルをロウからハイにする（図３（ｂ），（ｃ））。すると、リレー接点３９Ａａ及び３９Ｂａが共に閉じて、ブレーキ機構６はＯＦＦ動作を開始する（図３（ｆ））。また、モータ４の励磁は、時点▲８▼から遅延時間ｔdlの経過後に開始（ＯＮ）される（図３（ｇ），▲９▼）。
【００４２】
そして、ブレーキ機構６は、モータ４の励磁が開始される以前にＯＦＦ動作を開始し、モータ４の励磁が開始された後、完全にＯＦＦ状態となる(10)。この場合も、モータ４が励磁されている状態においてブレーキ機構６のＯＦＦ動作が行われる途中の期間ｔolb が５００ｍｓ以内となるように設定する。
【００４３】
また、監視タイマ３８は、上述のようにタイマ３７Ａ，３７Ｂの信号出力状態をモニタしており、非常停止状態の期間内において出力端子ＯＵＴのレベルがロウに変化しなかった場合は、時点(11)において出力信号のレベルをロウにすることでマグネット３３ｍの通電を停止させ、モータ４の励磁を断ってその回転を停止させるようにする。即ち、この場合は、タイマ３７Ａ，３７Ｂの機能に異常が発生していると推定することができるので、モータ４の回転を停止させることができない可能性があるためである。
【００４４】
以上のように本実施例によれば、工作機械の主軸１の落下を防止するブレーキ機構６のオン動作タイミングを規定する遅延時間と、ブレーキ機構６のオフ動作時におけるモータ４の励磁開始タイミングを規定する遅延時間とを、タイマユニット３２において、ボリューム素子３５の抵抗値に応じて１つのタイマ３７により同じ値に設定するようにした。即ち、安全性を考慮すると、一般にブレーキ機構６をＯＮさせる場合のオン遅延時間を如何に決定するかがより重要であるから、そのＯＮ遅延時間の決定に基づいてオフ遅延時間を同一に設定しても特に問題はない。
【００４５】
そして、従来とは異なり、オン遅延時間とオフ遅延時間とを夫々独立に設定する必要がなく、設定ミスを減少させることができる。また、ブレーキ機構６のＯＮ時の動作とＯＦＦ時の動作について遅延時間の付与状態を別個に確認する必要もない。そして、タイマ３７を１つだけ配置すれば良いのでブレーキ装置の構成を簡単にすることができる。
【００４６】
また、タイマユニット３２に、ブレーキ機構６の電源供給経路を開閉するために２つのリレー接点３９Ａａ，３９Ｂａを直列に配置すると共に２つのタイマ３７Ａ，３７Ｂを備え、リレー接点３９Ａａ，３９Ｂａの開閉制御信号にタイマ３７Ａ，３７Ｂによって遅延時間ｔdlを夫々独立に付与するようにした。即ち、ブレーキ機構６のオンオフに関する制御を二重化したので、２つのリレー接点３９Ａａ，３９Ｂａの内何れか一方が溶着するなどして開路が不能であるとしても、他方のリレー接点が開けばブレーキ機構６をＯＮさせることができる。従って、安全性をより向上させることができる。
【００４７】
そして、タイマユニット３２に２段構成のボリューム素子３５を備えて、２つのタイマ３７を、ボリューム素子３５の各素子３５Ａ，３５Ｂにおいて設定される抵抗値に応じて遅延時間ｔdlを夫々独立に設定するようにした。従って、ボリューム素子３５の素子３５Ａ，３５Ｂの内何れかの素子が故障した場合でも、他方の素子によって、二重化されている他の開閉制御系統には所期の遅延時間ｔdlを設定することができる。
【００４８】
また、本実施例によれば、タイマユニット３２を、一方のタイマ３７の信号出力がブレーキ機構６をＯＮさせる状態になると、その信号出力により他方のタイマ３７にセット信号を出力して、その信号出力を同様の状態にセットするようにした。従って、一方のタイマ３７に対応するリレー接点３９ａが何らかの原因によって開路せず、ブレーキ機構６をＯＮさせる状態にならなかったとしても、その他のリレー接点３９ａが健全であればそちらによってブレーキ機構６を確実にＯＮさせることができる。
【００４９】
更に、タイマ３７を、リレー接点３９ｂの開閉状態をモニタすることで信号を出力した際にリレー接点３９ｂが閉路しない場合は、他方のタイマ３７にセット信号を出力してブレーキ機構６をＯＮさせる状態にセットするようにした。従って、一方のリレー接点３９ａが開路しなかった場合でも、他方のリレー接点３９ａが健全であればそちらによってブレーキ機構６を確実にＯＮさせることが可能となる。
【００５０】
加えて、監視タイマ３８を備えて、タイマユニット３２がブレーキ機構６のＯＮ制御を開始した時点から所定時間経過した場合に、タイマ３７の信号の出力が所期の状態に変化しなかった場合には、モータ４の励磁を停止させてその回転を停止させるようにした。従って、タイマ３７Ａ，３７Ｂの動作に何れも異常をきたした場合であっても、モータ４の回転を確実に停止させることができる。
【００５１】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
ＮＣユニット３１の外部に別途プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）が配置されている場合は、遅延時間を設定する際に、タイマユニット３２→ＰＬＣ→ＮＣユニット３１の経路における通信に要する時間を加味すれば良い。
監視タイマ３８は、必要に応じて設ければ良い。
ｂ接点３９ｂの開閉状態をモニタすることに代えて、例えば、ａ接点３９ａの接点間の電圧変化に基づいてａ接点３９ａの開閉状態を直接モニタしても良い。また、これらをモニタすることで、他方のタイマ３７にセット信号を出力する構成も必要に応じて設ければ良い。
【００５２】
また、タイマ３７の出力信号によって他方のタイマ３７をセットする構成も、必要に応じて設ければ良い。
２つのタイマ３７Ａ，３７Ｂに、１素子構成のボリューム素子によって同じ遅延時間を設定するように構成しても良い。また、タイマ３７を１個だけ配置しても良い。
可変抵抗素子は、スライド型であっても良い。
ブレーキ機構は、電源を投入するとブレーキＯＮとなる構成であっても良い。安全性を更に高める必要がある場合は、リレー接点及び遅延時間付与手段を３つ以上配置しても良い。
【００５３】
【発明の効果】
本発明は以上説明した通りであり、以下の効果を奏する。
請求項１記載の工作機械用ブレーキ装置によれば、オン遅延時間とオフ遅延時間とを１つの遅延時間付与手段によって常に同じ値に設定するので、従来とは異なり、オン遅延時間とオフ遅延時間とを夫々独立に設定する必要がなく設定が容易となり、設定ミスを減少させることができる。また、ブレーキ機構のオフ時の動作とオン時の動作について、遅延時間の付与状態を別個に確認する必要もない。そして、遅延時間付与手段を１つだけ配置すれば良いので装置の構成を簡単にすることができる。
【００５４】
請求項２記載の工作機械用ブレーキ装置によれば、制御手段に、ブレーキ機構の電源供給経路を開閉するためのリレー接点を複数備えると共に遅延時間付与手段をも複数備えて、各リレー接点を開閉するために出力される信号に、複数の遅延時間付与手段によって遅延時間を夫々独立に付与するようにした。従って、ブレーキ機構のオンオフ制御を多重化して行うことで、複数のリレー接点の内何れかが溶着するなどして開路が不能であるとしても、他方のリレー接点が開けばブレーキ機構をオンさせることが可能となり、安全性をより向上させることができる。
【００５５】
請求項３記載の工作機械用ブレーキ装置によれば、制御手段に多段構成の可変抵抗素子を備えて、複数の遅延時間付与手段を、多段構成の可変抵抗素子において設定される抵抗値に応じて遅延時間を夫々独立に設定するようにした。従って、可変抵抗素子の内何れかの素子が故障した場合でも、その他の可変抵抗素子素子によって、他の開閉制御系統には所期の遅延時間を設定することができる。
【００５６】
請求項４記載の工作機械用ブレーキ装置によれば、制御手段を、何れか１つの遅延時間付与手段の信号出力がブレーキ機構をオンさせる状態になると、当該信号出力によってその他の遅延時間付与手段の信号出力を同様の状態にセットするようにした。従って、何れかの遅延時間付与手段に対応するリレー接点の開閉状態が、何らかの原因によってブレーキ機構をオンさせる状態にならなかったとしても、その他のリレー接点が健全であればそちらによってブレーキ機構を確実にオンさせることが可能となる。
【００５７】
請求項５記載の工作機械用ブレーキ装置によれば、遅延時間付与手段を、リレー接点の開閉状態をモニタすることで、信号を出力した際にリレー接点がブレーキ機構をオンさせる状態にならないと判断すると、その他の遅延時間付与手段の信号出力を、ブレーキ機構をオンさせる状態にセットするようにした。従って、実際に、リレー接点がブレーキ機構をオンさせる状態にならなかった場合でも、その他のリレー接点が健全であればそちらによってブレーキ機構を確実にオンさせることができる。
【００５８】
請求項６記載の工作機械用ブレーキ装置によれば、制御監視手段を備えて、制御手段が、ブレーキ機構のオン制御を開始した時点から所定時間が経過した時点で、遅延時間付与手段における信号の出力が所期の状態に変化しなかった場合に、モータの励磁を停止させるようにしたので、遅延時間付与手段の動作が明らかに異常であると判定できる場合にモータの回転を確実に停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であり、工作機械用ブレーキ装置の構成を示す図
【図２】タイマユニットの内部構成を示す図
【図３】各信号の状態を示すタイミングチャート
【図４】従来の工作機械及びそのブレーキ装置の一構成例を示す図
【図５】サーボモータ及びブレーキ機構の動作状態を示すタイミングチャート
【符号の説明】
１は主軸、４は重力軸用サーボモータ、６はブレーキ機構、３２はタイマユニット（制御手段）、３５はボリューム素子（可変抵抗素子）、３７Ａ及び３７Ｂはタイマ（遅延時間付与手段）、３８は監視タイマ（制御監視手段）、３９Ａａ接点３９Ｂａはリレー接点を示す。
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の主軸を重力軸方向に駆動させるモータに対する励磁が停止している期間において、重力の影響により前記主軸が落下することを防止するために作用するブレーキ機構を備えた工作機械用ブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、工作機械及びそのブレーキ装置の一構成例を示すものである。主軸１は、主軸用モータ２によって駆動され、主軸１の先端部に取り付けられた工具３を回転させるようになっている。また、主軸１及び主軸用モータ２は、重力軸用サーボモータ４によってボールネジ５ａ，ナット５ｂなどからなる送りネジ機構５を介して重力軸（Ｚ軸）方向に駆動される。
【０００３】
重力軸用サーボモータ４の回転軸に直結されているボールネジ５ａには、ブレーキ機構６が配設されている。このブレーキ機構６は、工作機械の運転を停止する場合に動力の供給が遮断され、重力軸用サーボモータ４が励磁されなくなった場合に、主軸１及び主軸用モータ２が重力に引かれて下方側に落下することを防止するものである。
テーブル７は、ワーク８が取り付けられるものであり、Ｘ軸サーボモータ９により送りネジ機構１０を介して水平方向（Ｘ軸方向）に駆動されるようになっている。
【０００４】
整流回路１１は、単相交流電源（ＡＣ１００Ｖ）を整流して直流電源に変換出力し、その直流電源はスイッチ１２を介してブレーキ機構６に供給されている。また、整流回路１１からの直流電源は、制御電源供給回路１３を介して電圧が適宜調整され、主軸モータ制御回路１４並びにサーボモータ制御回路１５及び１６に制御電源を供給するようになっている。
【０００５】
これらの制御回路１４乃至１６は、数値制御装置（ＣＮＣ）１７からの速度指令や移動指令を受けて速度や位置のフィードバック制御、更には電流のフィードバック制御を行い、インバータで構成される主軸１用の主軸アンプ１８，サーボモータ４及び９用のサーボアンプ１９及び２０に駆動制御信号を出力するようになっている。そして、これらのアンプ１８乃至２０には、三相交流電源を整流して直流電源を供給するパワーサプライ２１から動力用電源が供給されるようになっている。また、数値制御装置１７は、モータ４を非常停止させる場合にスイッチ１２を開いてブレーキ機構６に対する電源供給を遮断することで、ブレーキＯＮの状態になるように制御する。
【０００６】
ここで、図５は、サーボモータ４及びブレーキ機構６の動作状態を示すタイミングチャートである。（ａ）は、数値制御装置１７がサーボモータ制御回路１５に出力するサーボモータ４の駆動制御信号であり、（ｂ）はブレーキ機構６の動作状態，（ｃ）は駆動制御信号に基づくサーボモータ４の励磁状態を示すものである。
【０００７】
即ち、サーボモータ４の励磁が開始される前の状態でブレーキ機構６はブレーキＯＮの状態にある。そして、駆動制御信号のレベルがロウからハイに切り替わるとサーボモータ４の励磁が開始されるが、駆動制御信号の立上がりからサーボモータ４の励磁が実際に開始されるまでには若干の時間差ｔａ（例えば、２０ｍｓ〜５０ｍｓ程度）がある。また、ブレーキ機構６も、駆動制御信号が立上がるとブレーキＯＮからＯＦＦに切り替わるが、その切り替わりにも時間ｔｂ（例えば１００ｍｓ〜２００ｍｓ程度）を要する。
【０００８】
ブレーキ機構６は、サーボモータ４の励磁が開始されると同時にブレーキＯＦＦになることが望ましい。即ち、ブレーキＯＦＦが早すぎると主軸１が落下することになり、逆にブレーキＯＦＦが遅すぎると、サーボモータ４が励磁されているにもかかわらずボールネジ５ａを拘束することになり、サーボモータ４の巻線に過電流が流れることになる（オーバーカレントアラームが発生する）。そこで、ブレーキＯＦＦのタイミングが適切となるように、駆動制御信号の立上がりからブレーキＯＦＦ開始まで、若しくはブレーキＯＦＦ開始タイミングを固定してサーボモータ４の励磁を開始させるまでにＯＦＦ遅延時間ｔoff を与えるようにしている。
【０００９】
また、工作機械の運転が停止され、サーボモータ４の励磁が停止される場合には、ブレーキ機構６をブレーキＯＦＦからＯＮの状態に切り換える必要がある。この場合にも、駆動制御信号のレベルがハイからロウに切り替わる立ち下がりからサーボモータ４の励磁が実際に停止されるまでにも時間差ｔｃがあり、ブレーキ機構６も、ブレーキＯＦＦからＯＮに切り替わるのに時間ｔｄを要する。そこで、ブレーキＯＮのタイミングが適切となるように、駆動制御信号の立下がりからブレーキＯＮ開始までにＯＮ遅延時間ｔonを与えるようにしている。
【００１０】
そして、ブレーキ機構６は、各機構毎の調整状態が夫々異なることや、実際の使用によってブレーキシューのような部品が摩耗するなどの経時変化が生じることから、夫々について動作確認をしながら遅延時間の調整を行う必要がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来のブレーキ装置では、ＯＮ遅延時間ｔon及びＯＦＦ遅延時間ｔoff を与えるためこれら２つの遅延時間を独立に設定する構成となっていた。そのため、設定ミスが生じる可能性が高く、また、ブレーキＯＮ，ＯＦＦ夫々のケースについて動作確認を行う必要があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ブレーキ機構の動作に関連して付与される遅延時間の設定をより容易に行うことができる工作機械用ブレーキ装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の工作機械用ブレーキ装置は、工作機械の主軸を重力軸方向に駆動させるモータに対する励磁が停止している期間において、前記主軸が落下することを防止するために作用するブレーキ機構と、
外部より与えられる前記モータの停止信号に応じて前記ブレーキ機構のオンオフを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記停止信号によって与えられる前記モータの停止指令タイミングから前記ブレーキ機構のオンを開始させるまでのオン遅延時間と、前記停止信号によって与えられる前記ブレーキ機構のオフタイミングから前記モータの起動指令を出力させるまでのオフ遅延時間とを、１つの遅延時間付与手段によって同時に設定付与するように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
斯様に構成すれば、オン遅延時間とオフ遅延時間とは１つの遅延時間付与手段によって常に同じ値に設定される。即ち、安全性を考慮すると、一般に、主軸の落下を防止するためブレーキ機構をオンさせる場合のオン遅延時間を如何に決定するかがより重要であるから、そのオン遅延時間の決定に基づいてオフ遅延時間を同一に設定しても特に問題はない。
【００１４】
従って、従来とは異なり、オン遅延時間とオフ遅延時間とを夫々独立に設定する必要がなく設定が容易となり、設定ミスを減少させることができる。また、ブレーキ機構のオフ時の動作とオン時の動作について、遅延時間の付与状態を別個に確認する必要もない。そして、遅延時間付与手段を１つだけ配置すれば良いので装置の構成が簡単になる。
【００１５】
この場合、請求項２に記載したように、前記制御手段に、前記ブレーキ機構の電源供給経路を開閉するためのリレー接点を複数備えると共に、前記遅延時間付与手段をも複数備えて、前記複数のリレー接点を開閉するために出力される信号に、前記複数の遅延時間付与手段によって遅延時間を夫々独立に付与するように構成すると良い。
【００１６】
斯様に構成すれば、ブレーキ機構のオンオフ制御を多重化して行うことになる。例えば、複数のリレー接点が電源供給経路に対して直列に配置されており、ブレーキ機構に対する電源供給を遮断するとブレーキオンとなるように構成されている場合は、リレー接点の内何れか１つが溶着するなどして開路が不能であるとしても、その他のリレー接点が開けばブレーキをオンさせることが可能となる。従って、安全性がより向上するようになる。
【００１７】
この場合、請求項３に記載したように、前記制御手段に多段構成の可変抵抗素子を備えて、前記複数の遅延時間付与手段を、前記多段構成の可変抵抗素子において設定される抵抗値に応じて遅延時間が夫々独立に設定されるように構成すると良い。斯様に構成すれば、多段構成の可変抵抗素子の内何れかの素子が故障した場合でも、その他の可変抵抗素子素子によって、多重化されている他の開閉制御系統には所期の遅延時間を設定することができる。
【００１８】
また、この場合、請求項４に記載したように、前記制御手段を、何れか１つの遅延時間付与手段の信号出力が前記ブレーキ機構をオンさせる状態になると、当該信号出力によってその他の遅延時間付与手段の信号出力を同様の状態にセットするように構成するのが好ましい。斯様に構成すれば、前記１つの遅延時間付与手段に対応するリレー接点の開閉状態が、何らかの原因によってブレーキ機構をオンさせる状態にならなかったとしても、その他のリレー接点が健全であればそちらによってブレーキ機構を確実にオンさせることが可能となる。
【００１９】
更に、請求項５に記載したように、前記遅延時間付与手段を、前記リレー接点の開閉状態をモニタすることで信号を出力した際に前記リレー接点が前記ブレーキ機構をオンさせる状態にならないと判断すると、その他の遅延時間付与手段の信号出力を前記ブレーキ機構をオンさせる状態にセットする構成とするのが好適である。斯様に構成すれば、実際に、リレー接点がブレーキ機構をオンさせる状態にならなかった場合でも、その他のリレー接点が健全であればそちらによってブレーキ機構を確実にオンさせることが可能となる。
【００２０】
以上の場合において、請求項６に記載したように、前記制御手段が、前記ブレーキ機構のオン制御を開始した時点から所定時間が経過した時点で、前記遅延時間付与手段における信号の出力が所期の状態に変化しなかった場合に、前記モータの励磁を停止させるように構成される制御監視手段を備えると良い。
【００２１】
即ち、遅延時間付与手段はモータの起動指令を出力する機構に関連を有する構成であるため、その機能に異常が発生すると、最悪の場合には所望の期間にモータを停止させることができなくなることも想定される。そこで、制御監視手段が遅延時間付与手段の信号出力状態を監視することで動作が明らかに異常であると判定できる場合は、モータの励磁を停止させることでその回転を確実に停止させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について図１乃至図３を参照して説明する。尚、図４と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。図１は、本発明の要旨に係る部分の構成を示しており、図４における重力軸用サーボモータ４，ブレーキ機構６部分を中心として、ＣＮＣ１７等を含むＮＣユニット３１及びタイマユニット（制御手段）３２を加えたものである。
【００２３】
ＮＣユニット３１には、三相２００Ｖの交流電源がリレー３３の接点３３ａを介して供給されている。モータ４には、ＮＣユニット３１を介して三相交流電源が供給される。タイマユニット３２には、リレー等の駆動用及び制御用電源として直流２４Ｖの電源が供給されていると共に（制御用は内部で降圧される）、ブレーキ機構６の駆動用電源として交流１００Ｖ電源が供給されている。また、タイマユニット３２には、運転上のトラブルが発生した場合に作業者がモータ４を非常停止させるために操作するスイッチ３４の操作信号が与えられると共に、ブレーキ機構６を駆動する場合の遅延時間を設定するためのボリューム素子（可変抵抗素子）３５が設けられている（図１では、ボリューム素子３５のつまみ３５Ｔのみを図示している）。
【００２４】
タイマユニット３２より出力される交流電源は、ダイオードブリッジよりなる整流回路３６を介して直流電源に整流され、ブレーキ機構６に供給される。また、タイマユニット３２は、常閉型の非常停止スイッチ３４がＯＮ操作された場合にモータ４の励磁を停止させるため、ＮＣユニット３１に対して非常停止出力を発生させる。また、タイマユニット３２は、その他動作状態に関する情報を、ＮＣユニット３１及びその内部に配置されているＩ／Ｏユニットなどに、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）を介して伝達するようになっている。
【００２５】
リレー３３のマグネット（コイル）３３ｍは、ＮＣユニット３１の通常動作状態では、その内部に配置されているリレー接点５０ａが閉じていることで通電が行われており、リレー３３の接点３３ａを閉路させることでＮＣユニット３１にＡＣ２００Ｖを供給している。そして、タイマユニット３２は、非常停止スイッチ３４のＯＮ／ＯＦＦをトリガとしてブレーキ機構６のＯＮ／ＯＦＦ動作に関連するタイミングを制御するようになっている。また、タイマユニット３２は、リレー３３のｂ接点３３ｂの開閉状態をフィードバックしてモニタするようになっている。尚、リレー３３の駆動用電源には、交流１００Ｖ又は直流２４Ｖの何れかが用いられる。
【００２６】
図２は、タイマユニット３２の内部構成を示すものである。タイマユニット３２は、２段構成のボリューム素子（可変抵抗素子）３５，２つのタイマ（遅延時間付与手段）３７Ａ及び３７Ｂ，監視タイマ（制御監視手段）３８，２つのリレー３９Ａ及び３９Ｂ，リレー駆動用のトランジスタ４０Ａ及び４０Ｂ等で構成されている。
【００２７】
タイマ３７Ａ及び３７Ｂは、上述した非常停止スイッチ３４の操作信号を契機として発生する非常停止信号をトリガとして動作し、ブレーキ機構６のＯＮ動作の開始を遅延させる遅延時間と、ブレーキ機構６のＯＦＦ動作時においてモータ４の励磁開始を遅延させる遅延時間とを与えるタイマであり、両者は全く同一の動作を行うＩＣ(Integrated Circuit)である。そして、タイマ３７Ａ，３７Ｂは、ボリューム素子３５の各素子３５Ａ，３５Ｂに設定される抵抗値に基づいて内部のクロック周波数を変化させることで、遅延時間ｔdl々設定するように構成されている。
【００２８】
即ち、非常停止スイッチ３４がＯＮ操作されたことに基づいて非常停止信号がハイレベルになると、タイマ３７Ａ，３７Ｂは、遅延時間ｔdl（オン遅延時間）の経過後にロウアクティブの出力端子ＯＵＴをロウレベルにドライブする。また、非常停止スイッチ３４がＯＦＦ操作されたことに基づいて非常停止信号がロウレベルになった場合は、そのタイミングと同時に出力端子ＯＵＴをハイレベルに切り換えると共に、その時点から遅延時間ｔdl（オフ遅延時間）の経過後にモータ４の励磁をＯＮにする（マグネット３３ｍの通電を停止する）。
【００２９】
従って、ユーザたる作業者は、ボリューム素子３５のつまみ３５Ｔを回転操作することでブレーキ機構６のオン動作時における遅延時間とそのオフ動作時における遅延時間とを同時に設定すると共に、２系統に並列化されているタイマ３７Ａ，３７Ｂに同じ遅延時間ｔdlを設定することになる。
【００３０】
以下、タイマ３７Ａ，３７Ｂ周辺の接続構成は同一であるから、特に区別する必要がない限りは符号“Ａ，Ｂ”を省略する。タイマ３７の出力端子ＯＵＴは、ＮＰＮ型のトランジスタ４０のベースに接続されていると共に、監視タイマ３８の入力端子に接続されている。トランジスタ４０のコレクタは、リレー３９のマグネット３９ｍを介して駆動用電源に接続されており、エミッタはグランドに接続されている。
【００３１】
リレー３９は、常開型のａ接点３９ａ及び常閉型のｂ接点３９ｂを有しており、２つのリレー３９Ａ及び３９Ｂのａ接点３９Ａａ及び３９Ｂｂは、整流回路３６の交流入力側に直列に接続されている。そして、工作機械が動作している期間は、タイマ３７の出力端子ＯＵＴのレベルは“Ｈ”となっており、トランジスタ４０をＯＮ状態にしてリレー３９のマグネット３９ｍに通電を行い、ａ接点３９ａを閉じることでブレーキ機構６に駆動用電源を供給し、ブレーキＯＦＦの状態にしている。マグネット３９ｍに対する通電を停止すると、ａ接点３９ａが開いてブレーキ機構６に対する電源供給が断たれブレーキＯＮの状態となる（図２は、この状態を示している）。
【００３２】
また、タイマ３７は、リレー３９のｂ接点３９ｂの開閉状態をモニタしており、出力端子ＯＵＴのレベルがアクティブとなった場合にｂ接点３９ｂが閉路しなければ、セット信号出力端子Ｓ＿ＯＵＴをアクティブにするように内部の論理回路が構成されている。セット信号は、ワンショットのロウレベルパルスとして出力されるものであり、タイマ３７Ａが出力するセット信号は、タイマ３７Ｂのセット信号端子（ロウアクティブ）に与えられており、タイマ３７Ｂが出力するセット信号は、タイマ３７Ａのセット信号端子に与えられている。
【００３３】
監視タイマ３８は、トリガ信号が与えられてから、予め定められた所定時間が経過した時点で、タイマ３７Ａ，３７Ｂの出力端子ＯＵＴの信号レベルが初期の状態に変化しなかった場合には、これらのタイマ３７Ａ，３７Ｂの機能が異常であると判定されることから、マグネット３３ｍに対する通電を遮断することでモータ４の励磁を停止させ、その回転を停止させるように構成されている。
【００３４】
次に、本実施例の作用について図３をも参照して説明する。以下は、工作機械の動作期間中に作業者によって非常停止スイッチ３４がＯＮ操作され、所定時間の経過後にＯＦＦ操作（非常停止解除）が行われる場合について各部の動作を述べる。図３は、各信号の状態を示すタイミングチャートである。
【００３５】
非常停止のシーケンスは、以下のようになっている。非常停止スイッチ３４がＯＮ操作されると、タイマユニット３２はＮＣユニット３１に対して非常停止出力を発生させる。すると、ＮＣユニット３１は、シャットダウンシーケンスを開始してリレー接点５０ａを開く。すると、リレー３３のマグネット３３ｍの通電が断たれ、リレー接点３３ａが開いてモータ４を停止させると共に、タイマユニット３２の内部では非常停止信号がハイレベル“Ｈ”になる。
【００３６】
以下は、タイマユニット３２内部の動作を中心として述べる。非常停止信号がハイレベル“Ｈ”になると（図３（ａ），▲１▼→▲２▼，停止指令タイミング）、モータ４の励磁が停止（ＯＦＦ）される（図３（ｇ））。そして、タイマ３７Ａ，３７Ｂは、その時点から設定された遅延時間ｔdlの経過後に出力端子ＯＵＴの信号レベルをハイからロウ“Ｌ”にドライブする（図３（ｂ），（ｃ），▲３▼）。すると、リレー接点３９Ａａ及び３９Ｂａが共に開いて、ブレーキ機構６はＯＮ動作を開始する（図３（ｆ），▲４▼）。
【００３７】
また、この時、例えば断線などによって何れか一方のタイマ３７にトリガ信号が入力されず、時点▲３▼で出力端子ＯＵＴを“Ｌ”にドライブできない状態にあったとしても、他方のタイマ３７の出力端子ＯＵＴが“Ｌ”にドライブされれば、それによって一方のタイマ３７にセット信号が出力され、その出力端子ＯＵＴは“Ｌ”にセットされる（図３（ｂ），（ｃ），▲５▼）。
【００３８】
更に、タイマ３７は、対応するリレー３９のｂ接点３９ｂが閉路しなければ、図３（ｄ）に破線で示すように、出力端子Ｓ＿ＯＵＴをアクティブにしてもう一方のタイマ３７にセット信号を出力する（▲６▼）。即ち、リレー３９のａ接点３９ａが溶着するなどして開路不能な状態にある場合は、もう一方のａ接点３９ａを確実に開路させるためである。
【００３９】
そして、ブレーキ機構６は、停止指令タイミング▲２▼から遅延時間ｔdlの経過後においてモータ４の励磁が実際に停止される以前にＯＮ動作を開始し、モータ４の励磁が停止された後、完全にＯＮ状態となる（▲７▼）。従って、工作機械の主軸１は、非常停止によってモータ４の励磁が突然停止された場合でも、下方に落下することが防止される。
【００４０】
ここで、遅延時間ｔdlは、上記のタイミング条件に加えて、モータ４が励磁されている状態においてブレーキ機構６のＯＮ動作が行われる期間ｔola が５００ｍｓ以内となるように設定する。即ち、モータ４の回転中にブレーキ機構６がその回転を抑制するように作用するとモータ４の巻線に過大な電流が流れる。そのような状態が長く継続するとＮＣユニット３１はオーバーカレントアラームを発生させるように構成されているので、その発生を回避するためである。
【００４１】
その後時間が経過し、非常停止状態が解除されることで非常停止スイッチ３４がＯＦＦ操作されると、ＮＣユニット３１はリレー接点５０ａをＯＮさせる。そして、非常停止信号はロウレベルになり（図３（ａ），▲８▼）、タイマ３７Ａ，３７Ｂは、出力端子ＯＵＴの信号レベルをロウからハイにする（図３（ｂ），（ｃ））。すると、リレー接点３９Ａａ及び３９Ｂａが共に閉じて、ブレーキ機構６はＯＦＦ動作を開始する（図３（ｆ））。また、モータ４の励磁は、時点▲８▼から遅延時間ｔdlの経過後に開始（ＯＮ）される（図３（ｇ），▲９▼）。
【００４２】
そして、ブレーキ機構６は、モータ４の励磁が開始される以前にＯＦＦ動作を開始し、モータ４の励磁が開始された後、完全にＯＦＦ状態となる(10)。この場合も、モータ４が励磁されている状態においてブレーキ機構６のＯＦＦ動作が行われる途中の期間ｔolb が５００ｍｓ以内となるように設定する。
【００４３】
また、監視タイマ３８は、上述のようにタイマ３７Ａ，３７Ｂの信号出力状態をモニタしており、非常停止状態の期間内において出力端子ＯＵＴのレベルがロウに変化しなかった場合は、時点(11)において出力信号のレベルをロウにすることでマグネット３３ｍの通電を停止させ、モータ４の励磁を断ってその回転を停止させるようにする。即ち、この場合は、タイマ３７Ａ，３７Ｂの機能に異常が発生していると推定することができるので、モータ４の回転を停止させることができない可能性があるためである。
【００４４】
以上のように本実施例によれば、工作機械の主軸１の落下を防止するブレーキ機構６のオン動作タイミングを規定する遅延時間と、ブレーキ機構６のオフ動作時におけるモータ４の励磁開始タイミングを規定する遅延時間とを、タイマユニット３２において、ボリューム素子３５の抵抗値に応じて１つのタイマ３７により同じ値に設定するようにした。即ち、安全性を考慮すると、一般にブレーキ機構６をＯＮさせる場合のオン遅延時間を如何に決定するかがより重要であるから、そのＯＮ遅延時間の決定に基づいてオフ遅延時間を同一に設定しても特に問題はない。
【００４５】
そして、従来とは異なり、オン遅延時間とオフ遅延時間とを夫々独立に設定する必要がなく、設定ミスを減少させることができる。また、ブレーキ機構６のＯＮ時の動作とＯＦＦ時の動作について遅延時間の付与状態を別個に確認する必要もない。そして、タイマ３７を１つだけ配置すれば良いのでブレーキ装置の構成を簡単にすることができる。
【００４６】
また、タイマユニット３２に、ブレーキ機構６の電源供給経路を開閉するために２つのリレー接点３９Ａａ，３９Ｂａを直列に配置すると共に２つのタイマ３７Ａ，３７Ｂを備え、リレー接点３９Ａａ，３９Ｂａの開閉制御信号にタイマ３７Ａ，３７Ｂによって遅延時間ｔdlを夫々独立に付与するようにした。即ち、ブレーキ機構６のオンオフに関する制御を二重化したので、２つのリレー接点３９Ａａ，３９Ｂａの内何れか一方が溶着するなどして開路が不能であるとしても、他方のリレー接点が開けばブレーキ機構６をＯＮさせることができる。従って、安全性をより向上させることができる。
【００４７】
そして、タイマユニット３２に２段構成のボリューム素子３５を備えて、２つのタイマ３７を、ボリューム素子３５の各素子３５Ａ，３５Ｂにおいて設定される抵抗値に応じて遅延時間ｔdlを夫々独立に設定するようにした。従って、ボリューム素子３５の素子３５Ａ，３５Ｂの内何れかの素子が故障した場合でも、他方の素子によって、二重化されている他の開閉制御系統には所期の遅延時間ｔdlを設定することができる。
【００４８】
また、本実施例によれば、タイマユニット３２を、一方のタイマ３７の信号出力がブレーキ機構６をＯＮさせる状態になると、その信号出力により他方のタイマ３７にセット信号を出力して、その信号出力を同様の状態にセットするようにした。従って、一方のタイマ３７に対応するリレー接点３９ａが何らかの原因によって開路せず、ブレーキ機構６をＯＮさせる状態にならなかったとしても、その他のリレー接点３９ａが健全であればそちらによってブレーキ機構６を確実にＯＮさせることができる。
【００４９】
更に、タイマ３７を、リレー接点３９ｂの開閉状態をモニタすることで信号を出力した際にリレー接点３９ｂが閉路しない場合は、他方のタイマ３７にセット信号を出力してブレーキ機構６をＯＮさせる状態にセットするようにした。従って、一方のリレー接点３９ａが開路しなかった場合でも、他方のリレー接点３９ａが健全であればそちらによってブレーキ機構６を確実にＯＮさせることが可能となる。
【００５０】
加えて、監視タイマ３８を備えて、タイマユニット３２がブレーキ機構６のＯＮ制御を開始した時点から所定時間経過した場合に、タイマ３７の信号の出力が所期の状態に変化しなかった場合には、モータ４の励磁を停止させてその回転を停止させるようにした。従って、タイマ３７Ａ，３７Ｂの動作に何れも異常をきたした場合であっても、モータ４の回転を確実に停止させることができる。
【００５１】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
ＮＣユニット３１の外部に別途プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）が配置されている場合は、遅延時間を設定する際に、タイマユニット３２→ＰＬＣ→ＮＣユニット３１の経路における通信に要する時間を加味すれば良い。
監視タイマ３８は、必要に応じて設ければ良い。
ｂ接点３９ｂの開閉状態をモニタすることに代えて、例えば、ａ接点３９ａの接点間の電圧変化に基づいてａ接点３９ａの開閉状態を直接モニタしても良い。また、これらをモニタすることで、他方のタイマ３７にセット信号を出力する構成も必要に応じて設ければ良い。
【００５２】
また、タイマ３７の出力信号によって他方のタイマ３７をセットする構成も、必要に応じて設ければ良い。
２つのタイマ３７Ａ，３７Ｂに、１素子構成のボリューム素子によって同じ遅延時間を設定するように構成しても良い。また、タイマ３７を１個だけ配置しても良い。
可変抵抗素子は、スライド型であっても良い。
ブレーキ機構は、電源を投入するとブレーキＯＮとなる構成であっても良い。安全性を更に高める必要がある場合は、リレー接点及び遅延時間付与手段を３つ以上配置しても良い。
【００５３】
【発明の効果】
本発明は以上説明した通りであり、以下の効果を奏する。
請求項１記載の工作機械用ブレーキ装置によれば、オン遅延時間とオフ遅延時間とを１つの遅延時間付与手段によって常に同じ値に設定するので、従来とは異なり、オン遅延時間とオフ遅延時間とを夫々独立に設定する必要がなく設定が容易となり、設定ミスを減少させることができる。また、ブレーキ機構のオフ時の動作とオン時の動作について、遅延時間の付与状態を別個に確認する必要もない。そして、遅延時間付与手段を１つだけ配置すれば良いので装置の構成を簡単にすることができる。
【００５４】
請求項２記載の工作機械用ブレーキ装置によれば、制御手段に、ブレーキ機構の電源供給経路を開閉するためのリレー接点を複数備えると共に遅延時間付与手段をも複数備えて、各リレー接点を開閉するために出力される信号に、複数の遅延時間付与手段によって遅延時間を夫々独立に付与するようにした。従って、ブレーキ機構のオンオフ制御を多重化して行うことで、複数のリレー接点の内何れかが溶着するなどして開路が不能であるとしても、他方のリレー接点が開けばブレーキ機構をオンさせることが可能となり、安全性をより向上させることができる。
【００５５】
請求項３記載の工作機械用ブレーキ装置によれば、制御手段に多段構成の可変抵抗素子を備えて、複数の遅延時間付与手段を、多段構成の可変抵抗素子において設定される抵抗値に応じて遅延時間を夫々独立に設定するようにした。従って、可変抵抗素子の内何れかの素子が故障した場合でも、その他の可変抵抗素子素子によって、他の開閉制御系統には所期の遅延時間を設定することができる。
【００５６】
請求項４記載の工作機械用ブレーキ装置によれば、制御手段を、何れか１つの遅延時間付与手段の信号出力がブレーキ機構をオンさせる状態になると、当該信号出力によってその他の遅延時間付与手段の信号出力を同様の状態にセットするようにした。従って、何れかの遅延時間付与手段に対応するリレー接点の開閉状態が、何らかの原因によってブレーキ機構をオンさせる状態にならなかったとしても、その他のリレー接点が健全であればそちらによってブレーキ機構を確実にオンさせることが可能となる。
【００５７】
請求項５記載の工作機械用ブレーキ装置によれば、遅延時間付与手段を、リレー接点の開閉状態をモニタすることで、信号を出力した際にリレー接点がブレーキ機構をオンさせる状態にならないと判断すると、その他の遅延時間付与手段の信号出力を、ブレーキ機構をオンさせる状態にセットするようにした。従って、実際に、リレー接点がブレーキ機構をオンさせる状態にならなかった場合でも、その他のリレー接点が健全であればそちらによってブレーキ機構を確実にオンさせることができる。
【００５８】
請求項６記載の工作機械用ブレーキ装置によれば、制御監視手段を備えて、制御手段が、ブレーキ機構のオン制御を開始した時点から所定時間が経過した時点で、遅延時間付与手段における信号の出力が所期の状態に変化しなかった場合に、モータの励磁を停止させるようにしたので、遅延時間付与手段の動作が明らかに異常であると判定できる場合にモータの回転を確実に停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であり、工作機械用ブレーキ装置の構成を示す図
【図２】タイマユニットの内部構成を示す図
【図３】各信号の状態を示すタイミングチャート
【図４】従来の工作機械及びそのブレーキ装置の一構成例を示す図
【図５】サーボモータ及びブレーキ機構の動作状態を示すタイミングチャート
【符号の説明】
１は主軸、４は重力軸用サーボモータ、６はブレーキ機構、３２はタイマユニット（制御手段）、３５はボリューム素子（可変抵抗素子）、３７Ａ及び３７Ｂはタイマ（遅延時間付与手段）、３８は監視タイマ（制御監視手段）、３９Ａａ接点３９Ｂａはリレー接点を示す。
Claims (6)
- 工作機械の主軸を重力軸方向に駆動させるモータに対する励磁が停止している期間において、前記主軸が落下することを防止するために作用するブレーキ機構と、
外部より与えられる前記モータの停止信号に応じて前記ブレーキ機構のオンオフを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記停止信号によって与えられる前記モータの停止指令タイミングから前記ブレーキ機構のオンを開始させるまでのオン遅延時間と、前記停止信号によって与えられる前記ブレーキ機構のオフタイミングから前記モータの起動指令を出力するまでのオフ遅延時間とを、１つの遅延時間付与手段によって同時に設定付与するように構成されていることを特徴とする工作機械用ブレーキ装置。 - 前記制御手段は、前記ブレーキ機構の電源供給経路を開閉するためのリレー接点を複数備えると共に、前記遅延時間付与手段をも複数有し、前記複数のリレー接点を開閉するために出力される信号に、前記複数の遅延時間付与手段によって遅延時間を夫々独立に付与するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の工作機械用ブレーキ装置。
- 前記制御手段は、多段構成の可変抵抗素子を備え、
前記複数の遅延時間付与手段は、前記多段構成の可変抵抗素子において設定される抵抗値に応じて、遅延時間が夫々独立に設定されるように構成されていることを特徴とする請求項２記載の工作機械用ブレーキ装置。 - 前記制御手段は、何れか１つの遅延時間付与手段の信号出力が前記ブレーキ機構をオンさせる状態になると、当該信号出力によってその他の遅延時間付与手段の信号出力を同様の状態にセットするように構成されていることを特徴とする請求項３記載の工作機械用ブレーキ装置。
- 前記遅延時間付与手段は、前記リレー接点の開閉状態をモニタしており、信号を出力した際に前記リレー接点が前記ブレーキ機構をオンさせる状態にならないと判断すると、その他の遅延時間付与手段の信号出力を前記ブレーキ機構をオンさせる状態にセットするように構成されていることを特徴とする請求項３または４記載の工作機械用ブレーキ装置。
- 前記制御手段が前記ブレーキ機構のオン制御を開始した時点から所定時間が経過した時点で、前記遅延時間付与手段における信号の出力が所期の状態に変化しなかった場合に、前記モータの励磁を停止させるように構成される制御監視手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の工作機械用ブレーキ装置。
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