JP5885005B2 - 電磁ブレーキ制御装置 - Google Patents
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Description
図5において、10はモータ駆動部であり、モータ11及び直流電源12を備えている。20は電源制御回路であり、トランジスタ駆動回路21、トランジスタ22及びリレー23を備えている。23aは、リレー23により駆動される制御用接点である。
また、30はモータ駆動制御部であり、トランジスタ駆動回路31、トランジスタ32及びリレー33を備えている。33aは、リレー33により駆動される駆動用接点である。
ここで、制御指令発生部61から出力される駆動制御指令S1は、トランジスタ駆動回路31及び故障判定手段62に入力されている。制御指令発生部61から出力される制動制御指令S2は、トランジスタ駆動回路41及び故障判定手段62に入力されている。また、故障判定手段62から出力される故障判定信号S3はトランジスタ駆動回路21に入力されている。
励磁状態検出手段43により検出した電磁ブレーキ44の励磁状態と、前記駆動制御指令S1及び制動制御指令S2の有無に基づいて、故障判定手段62が電磁ブレーキ制御部40の故障を判定する。ここで、電磁ブレーキ制御部40の故障とは、例えばトランジスタ42の故障や電磁ブレーキ44の励磁コイルの断線等である。
すなわち、電磁ブレーキ制御部40の故障発生時には、通常の制動時とは異なる回路を動作させることになるため、電磁ブレーキ44が投入されるまでの時間が通常制動時に比べて長くなるおそれがある。このため、故障発生時に直ちに制動してモータ11を停止させたい場合には、危険を伴う可能性がある。
更に、図5の従来技術では、直流電源12の異常や設定ミス、励磁コイルの故障等によって過電圧、過電流が励磁コイルやトランジスタ42に印加または通流されると、過励磁や過熱により故障が助長されてトランジスタ42が短絡故障したり遮断不能になる、等のおそれがあった。
また、本発明の他の目的は、制御回路の動作の妥当性を起動時にシーケンスチェックすることにより安全性を向上させた電磁ブレーキ制御装置を提供することにある。
更に、本発明の目的は、過電圧、過電流に対する監視機能を高めた電磁ブレーキ制御装置を提供することにある。
ここで、第1スイッチ及び第2スイッチは、例えばリレーの主接点により構成される。
加えて、第1スイッチ及び第2スイッチの駆動用電源の電圧異常や電流異常を検出し、これらの異常信号が発生した場合には、第1演算部及び第2演算部が、第1スイッチ及び第2スイッチをそれぞれオフさせるブレーキ信号を出力させるように演算処理を行うとよい。
また、各ブレーキ制御回路の動作を確認するため、ブレーキ電源の投入直後に、第1演算部及び第2演算部にブレーキ指令を順次入力し、第1演算部及び第2演算部は、第1スイッチ及び第2スイッチにそれぞれ与えられるブレーキ信号とこれらのスイッチの動作信号とを監視するシーケンスチェックを実行することが望ましい。
第1スイッチ及び第2スイッチの駆動用電源の電流異常を検出する電流検出器は、何れか一方のスイッチに対応させて設けても良いし、各スイッチに対応させて個別に設置し、第1スイッチに対応する電流検出器からの電流異常信号を第1演算部に入力し、第2スイッチに対応する電流検出器からの電流異常信号を第2演算部に入力するように構成しても良い。
また、通常のブレーキ指令に従って制動する場合、及び、制御回路の異常発生時に制動する場合の何れも、ブレーキ制御回路内の演算部以降の動作は変わらないため、異常発生時にも通常制動時と同じ時間でブレーキを投入することができる。これにより、制動遅れによってモータの焼損や暴走等の事故を防ぐことができる。
更に、外部スイッチ駆動用電源の過電圧、過電流に対する監視機能を備えると共に、ブレーキ電源投入直後にシーケンスチェックを実行することにより、従来よりも安全性を向上させたブレーキ制御装置を提供することができる。
図1は、本発明の第1実施形態を示す回路図である。図1において、直流電源からなるブレーキ電源160には、第1外部スイッチ141と第2外部スイッチ142との直列回路を介して電磁ブレーキ170の励磁コイル(図示せず)が接続されている。ここで、第1外部スイッチ141、第2外部スイッチ142は、例えばリレーの主接点によって構成されている。
ここで、ブレーキ指令a1,a2は、外部から第1ブレーキ指令部101及び第2ブレーキ指令部102に与えられる指令に基づいて出力されるものであり、ブレーキ指令a1,a2のオン・オフの論理は同一である。ここでは、ブレーキ指令a1,a2のオン時に電磁ブレーキ170を解除、ブレーキ指令a1,a2のオフ時に電磁ブレーキ170を投入(制動)するように設定されている。
同様に、第2演算部122は、ブレーキ指令a2と、第1外部スイッチ141からの外部フィードバック信号d1と、後述する第2内部スイッチ132からの内部フィードバック信号f2と、前記電圧異常信号xと、前記電流異常信号y2とに基づいて、演算出力信号b2を生成する。
また、第1演算部121と第2演算部122とは、相互に情報を送受信可能である。
なお、外部フィードバック信号d1,d2は、それぞれ第1外部スイッチ141,第2外部スイッチ142のオン時に「Low」レベル、オフ時に「High」レベルとなる。
ここで、ブレーキ信号c1は前述の内部フィードバック信号f1として第1演算部121に入力され、ブレーキ信号c2は前述の内部フィードバック信号f2として第2演算部122に入力されている。
第1内部スイッチ131、第2内部スイッチ132は、例えば半導体スイッチやリレーの主接点によって構成されている。
始めに、第1ブレーキ制御回路201及び第2ブレーキ制御回路202の各構成要素に故障等の異常がない場合の通常の動作を説明する。
まず、第1ブレーキ指令部101及び第2ブレーキ指令部102から出力されるブレーキ指令a1,a2がオンの場合、演算出力信号b1により第1内部スイッチ131がオンし、ブレーキ信号c1が第1外部スイッチ141をオンさせる。これと同時に、内部フィードバック信号f1が第1演算部121に入力される。同様に、演算出力信号b2により第2内部スイッチ132がオンし、ブレーキ信号c2が第2外部スイッチ142をオンさせる。これと同時に、内部フィードバック信号f2が第2演算部122に入力される。
また、第1外部スイッチ141及び第2外部スイッチ142がオンしたことは、それぞれ外部フィードバック信号d1,d2により第2演算部122,第1演算部121に入力される。
これにより、電磁ブレーキ170にはブレーキ電源160から電源が供給され、励磁コイルが励磁されるため、電磁ブレーキ170は解除(釈放)状態となる。
これにより、電磁ブレーキ170にはブレーキ電源160から電源が供給されず、励磁コイルが励磁されないため電磁ブレーキ170は投入状態となる。
この場合には、例えば、電磁ブレーキを投入するためにブレーキ指令a1,a2をオフにしても、第1外部スイッチ141または第2外部スイッチ142の一方の外部スイッチがオンすることになるが、直列に接続されている他方の外部スイッチはオフしているため、電磁ブレーキ170には電源が供給されず、電磁ブレーキ170は投入状態となる。
これにより、電磁ブレーキ170の制動対象であるモータ等が、電磁ブレーキ制御装置の故障時に継続的に運転される危険性を排除することができる。
図2において、時刻t1でブレーキ電源160を投入すると同時に、ブレーキ指令a1,a2をオンする。なお、時刻t1からシーケンスチェックが終了する時刻t2までの間は、ブレーキ指令a1,a2と電磁ブレーキ170の動作とは対応せず、この間のブレーキ指令a1,a2は、演算出力信号b1,b2を順次発生させるためにオンされるものである。
その後、同様の動作を第2ブレーキ制御回路202についても実行し、第2内部スイッチ132及び第2外部スイッチ142の正常・異常を確認する。
第1演算部121または第2演算部122が異常を検出した場合には、第1外部スイッチ141または第2外部スイッチ142を直ちにオフ状態として電磁ブレーキ170を投入する。
この期間において、第1演算部121または第2演算部122が異常を検出したら、第1外部スイッチ141または第2外部スイッチ142をオフ状態として電磁ブレーキ170を直ちに投入する。
その後、時刻t3でブレーキ指令a1,a2、演算出力信号b1,b2及びブレーキ信号c1,c2をオフし、第1外部スイッチ141及び第2外部スイッチ142を何れもオフさせて電磁ブレーキ170を投入状態で待機させる。
また、電圧異常信号xまたは電流異常信号y2が発生した場合には、第1演算部121または第2演算部122により電磁ブレーキ170を投入するように制御するため、外部スイッチ駆動用電源151の異常に対しても迅速に対応可能である。
この実施形態は、外部スイッチ駆動用電源151により第1外部スイッチ141に流れる電流に基づいて異常を検出できるように、電流検出器を冗長化したものである。すなわち、第1実施形態との相違点は、第2外部スイッチ142側の電流検出器153だけでなく第1外部スイッチ141側にも電流検出器154を設け、電流異常信号y1,y2をそれぞれ個別に第1演算部121,第2演算部122に入力した点である。他の構成は第1実施形態と同一であるため、説明を省略する。
この第2実施形態によれば、第1外部スイッチ141及び第2外部スイッチ142の駆動電源の電流を個別に検出可能であるため、第1実施形態より一層、高精度に過電流異常を検出することができ、安全性が更に向上するという利点がある。
図4において、201Aは第1ブレーキ制御回路、202Aは第2ブレーキ制御回路である。この第3実施形態は、第1実施形態及び第2実施形態における第1内部スイッチ131,第2内部スイッチ132の定格電圧がブレーキ電源160の電圧よりも高い場合に、第1外部スイッチ141,第2外部スイッチ142を用いずに、第1内部スイッチ131,第2内部スイッチ132をブレーキ電源160と電磁ブレーキ170との間に直列に接続するものである。
なお、図4では、第2内部スイッチ132側にのみ電流検出器153が設置されているが、第2実施形態と同様に第1内部スイッチ131側にも電流検出器を設置し、第1内部スイッチ131及び第2内部スイッチ132を駆動する内部スイッチ駆動用電源151Aの電流を個別に検出して各第1及び第2演算部121,122にそれぞれ入力してもよい。
102:第2ブレーキ指令部
121:第1演算部
122:第2演算部
131:第1内部スイッチ
132:第2内部スイッチ
141:第1外部スイッチ
142:第2外部スイッチ
151:外部スイッチ駆動用電源
151A:内部スイッチ駆動用電源
152:電圧検出器
153,154:電流検出器
160:ブレーキ電源
170:電磁ブレーキ
201,201A:第1ブレーキ制御回路
202,202A:第2ブレーキ制御回路
Claims (7)
- 励磁コイルの無励磁状態で電磁ブレーキが投入される無励磁作動型の電磁ブレーキ制御装置において、
ブレーキ指令に従って演算処理を行う第1演算部、及び、前記第1演算部の出力信号に基づいて生成されるブレーキ信号によりオンする第1スイッチ、を有する第1ブレーキ制御回路と、
ブレーキ指令に従って演算処理を行う第2演算部、及び、前記第2演算部の出力信号に基づいて生成されるブレーキ信号によりオンする第2スイッチ、を有する第2ブレーキ制御回路と、を備え、
ブレーキ電源と前記電磁ブレーキとの間に、前記第1スイッチと前記第2スイッチとを直列に接続すると共に、
前記第1演算部は、前記第2スイッチの動作信号をフィードバックして監視する機能を備え、前記第2演算部は、前記第1スイッチの動作信号をフィードバックして監視する機能を備えたことを特徴とする電磁ブレーキ制御装置。 - 請求項1に記載した電磁ブレーキ制御装置において、
前記第1演算部は、前記第1スイッチに与えられるブレーキ信号をフィードバックして監視する機能を備え、前記第2演算部は、前記第2スイッチに与えられるブレーキ信号をフィードバックして監視する機能を備えたことを特徴とする電磁ブレーキ制御装置。 - 請求項1または2に記載した電磁ブレーキ制御装置において、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチの駆動用電源の電圧異常を検出して電圧異常信号を出力する電圧検出器を備え、
前記第1演算部及び前記第2演算部は、前記電圧異常信号が入力された時に、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをそれぞれオフさせるブレーキ信号を出力させるように演算処理を行うことを特徴とする電磁ブレーキ制御装置。 - 請求項1〜3の何れか1項に記載した電磁ブレーキ制御装置において、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチの駆動用電源の電流異常を検出して電流異常信号を出力する電流検出器を備え、
前記第1演算部及び前記第2演算部は、前記電流異常信号が入力された時に、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをそれぞれオフさせるブレーキ信号を出力させるように演算処理を行うことを特徴とする電磁ブレーキ制御装置。 - 請求項1〜4の何れか1項に記載した電磁ブレーキ制御装置において、
前記ブレーキ電源の投入直後に、前記第1演算部及び前記第2演算部にブレーキ指令を順次入力し、
前記第1演算部及び前記第2演算部は、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチにそれぞれ与えられるブレーキ信号と、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチの動作信号と、の一致不一致を監視するシーケンスチェックを実行することを特徴とする電磁ブレーキ制御装置。 - 請求項1〜5の何れか1項に記載した電磁ブレーキ制御装置において、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを、リレーの主接点により構成したことを特徴とする電磁ブレーキ制御装置。 - 請求項4に記載した電磁ブレーキ制御装置において、
前記電流検出器を、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチに対応させて個別に設置し、前記第1スイッチに対応する電流検出器からの電流異常信号を前記第1演算部に入力し、前記第2スイッチに対応する電流検出器からの電流異常信号を前記第2演算部に入力することを特徴とする電磁ブレーキ制御装置。
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