JPH02203030A - Brake device - Google Patents
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- JPH02203030A JPH02203030A JP1022432A JP2243289A JPH02203030A JP H02203030 A JPH02203030 A JP H02203030A JP 1022432 A JP1022432 A JP 1022432A JP 2243289 A JP2243289 A JP 2243289A JP H02203030 A JPH02203030 A JP H02203030A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、移動体の制動を適切にコントロールし、速度
制御１位置制御等を可能にする制動装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a braking device that appropriately controls braking of a moving body and enables speed control, position control, etc.
（従来の技術）
直線ａ動や回転運動する容動体１例えば工作機成の送り
軸や主軸の制動装置としては摩擦ブレーキが従来より使
用されている。この摩擦ブレーキには例えば油圧を利用
してｒｆＪ擦部を駆動する油圧ブレーキや電磁力を利用
して摩擦部を型動する電磁ブレーキ等がある。(Prior Art) Friction brakes have been conventionally used as braking devices for linearly or rotatably moving bodies 1, such as feed shafts and main shafts of machine tools. This friction brake includes, for example, a hydraulic brake that uses oil pressure to drive the rfj friction part, an electromagnetic brake that uses electromagnetic force to move the friction part, and the like.
（発明が解決しようとする課題）
上述した油圧ブレーキや電６ｉ１ブレーキは、制動時の
摩擦圧力が常に一定のため、摩擦面の温度。(Problem to be Solved by the Invention) In the above-mentioned hydraulic brakes and electric 6i1 brakes, the friction pressure during braking is always constant, so the temperature of the friction surface changes.
湿度、相対速度等の変化により摩擦係数が変化した場合
、制動力も変化してしまう。このような制動力の変化又
は負荷イナーシャの変化により、制動時間や制動距離の
再現性は得られなかった。また、油圧ブレーキや電磁ブ
レーキは一般に高価であり、大型であるという欠点があ
フた。If the coefficient of friction changes due to changes in humidity, relative speed, etc., the braking force will also change. Due to such changes in braking force or load inertia, reproducibility of braking time and braking distance could not be obtained. Additionally, hydraulic brakes and electromagnetic brakes generally have the disadvantages of being expensive and large.
本発明は上述のような事情から成されたものであり、本
発明の目的は、移動体の制動を適切にコントロールする
ことができ、かつ小型、安価な制動装置を提供すること
にある。The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a small and inexpensive braking device that can appropriately control the braking of a moving body.
（課題を解決するための手段）
本発明は、移動体の制動を適切にコントロールし、速度
制御９位置ｆｆ１ｌＪ御等を可能にする制動装置に関す
るものであり、本発明の上記目的は、Ｉｇ擦力による制
動力を発生する９ＩＭ部と、当該摩擦部を駆動する微動
手段と、当該微動手段のオン／オフを繰返すと共にその
オン／オフのデユーティを可変する制御部とを具備する
ことによフて達成される。(Means for Solving the Problems) The present invention relates to a braking device that appropriately controls the braking of a moving body and enables speed control, 9-position ff1lJ control, etc. The 9IM part that generates braking force by force, the fine movement means that drives the friction part, and the control part that repeats on/off of the fine movement means and varies the on/off duty. achieved.
（作用）
本発明の制動装置は、摩擦部の駆動を任意に断続させる
ことにより、！ｂｌＪｉＪｌ力をコントロールしている
ので、任意の位置での停止や加減速のコントロールを容
易に行なうことができるものである。(Function) The braking device of the present invention has the following advantages: By arbitrarily intermittent driving of the friction part,! Since the blJiJl force is controlled, stopping at any position and acceleration/deceleration can be easily controlled.
（実施例）
第１図は本発明の制動装置の一例を示すブロック図であ
り、出力軸２を図示矢印方向に駆動させる主アクチユエ
ータｌには微動アクチュエータ８の一端が固定されてい
る。微動アクチュエータ８の他端（固定されていない自
由端）には摩擦部７が固着されており、＠勤アクチュエ
ータ８の伸縮動作により摩擦部７が出力ｉｐＨ１２に圧
接又は出力軸２から分離するようになっている。入力指
令に従って制御回路１０で作成されたオン／オフ信号は
パワー増幅器１１で電圧。電流増幅されて微動アクチエ
エータ８に人力され、微動アクチュエータ８の伸縮動作
を制御するようになっている。(Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing an example of a braking device of the present invention, in which one end of a fine movement actuator 8 is fixed to a main actuator l that drives an output shaft 2 in the direction of the arrow shown in the figure. A friction part 7 is fixed to the other end (free end that is not fixed) of the fine movement actuator 8, and the friction part 7 is pressed against the output ipH 12 or separated from the output shaft 2 by the expansion and contraction movement of the actuator 8. It has become. The on/off signal created by the control circuit 10 according to the input command is converted to a voltage by the power amplifier 11. The current is amplified and manually applied to the fine movement actuator 8 to control the expansion and contraction operations of the fine movement actuator 8.
第２図は上述した制動装置を油圧システムに適用した場
合の一例を示す図である。この油圧システムは、油圧源
４の油圧を油圧開閉弁５及び油圧方向切換器６を介し”
Ｃシリンダ２０内のピストン３に図示矢印ａ方向にかけ
ることにより、出力ｉｈｋ ２を図示矢印す方向に駆動
させるようになっている。出力１ｄ ２を逆方向に駆動
させる場合は、油圧方向切換器６により油圧のかかる方
向を逆向きにする。この油圧システムのシリンダ２０に
は第１図で説明した摩擦部７を有１゛る機動アクチュエ
ータ８が固定されている。この＠動アクチュエータ８が
収縮した状態（第３図（＾））ではＩｇ擦部７は出力軸
２から分離しているので、出力Ｉｌ！ｌ１１２を自由に
駆動させることができる。そして５徹勅アクヂユエータ
８が伸長した状態（第３図（Ｂ））では摩擦部７は出力
軸２に圧接しているので、出力軸２を摩擦制動すること
ができる。従って、微動アクチュエータ８の伸縮動作を
高速で繰返すと共に収縮状態のトータル時間と伸長状態
のトータル時間との比を可変することにより、出力軸２
への制動力を制御することが可能となる。FIG. 2 is a diagram showing an example in which the above-described braking device is applied to a hydraulic system. This hydraulic system uses hydraulic pressure from a hydraulic source 4 through a hydraulic on-off valve 5 and a hydraulic directional switch 6.
By applying power to the piston 3 in the C cylinder 20 in the direction of the arrow a in the figure, the output ihk 2 is driven in the direction of the arrow in the figure. When the output 1d2 is to be driven in the opposite direction, the direction in which the hydraulic pressure is applied is reversed by the hydraulic direction switch 6. A mobile actuator 8 having the friction section 7 described in FIG. 1 is fixed to the cylinder 20 of this hydraulic system. When the @-dynamic actuator 8 is in the contracted state (Fig. 3 (^)), the Ig friction portion 7 is separated from the output shaft 2, so the output Il! 1112 can be freely driven. When the five-stroke actuator 8 is in the extended state (FIG. 3(B)), the friction portion 7 is in pressure contact with the output shaft 2, so that the output shaft 2 can be braked by friction. Therefore, the output shaft 2
It becomes possible to control the braking force.
第４図は上述した制動装置の制御回路ｉｏの動作例を説
明するタイムチャー１−である。制御回路ＩＯはＰＷＭ
（ｒ’ｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）
方式と呼ばれる回路であり、基準三角波電圧２１と人力
指令電圧２２とを比較し、人力指令電圧２２が基準三角
波電圧２１より大の場合、出力電圧２３がハイレベルと
なるようになっている。従って、入力指令電圧２２の大
ぎさによって出力軸２には断続的なＩｇ擦擦動動力かか
ることとなる。例えば時点し１〜＋２の間は出力軸２は
フリーとなり、時点ｔ２〜ｔ５間は出力軸２に制動がか
かり、時点ｔ、〜Ｌ４の間は出力軸２は保持される。基
準三角波電圧２１の周波数は一般にキャリア周波数と呼
ばれ、このキャリア周波数を高くすることにより断続的
な制動は滑らかになる。例えば応答速度１００μｓｅｃ
の圧電素子による微動アクチュエータを使用した場合、
キャリア周波数をｌに１１８程度まで高めることができ
る。FIG. 4 is a time chart 1 for explaining an example of the operation of the control circuit io of the above-mentioned braking device. Control circuit IO is PWM
(r'ulse Width Modulation)
This circuit compares a reference triangular wave voltage 21 and a manual command voltage 22, and when the manual command voltage 22 is greater than the reference triangular wave voltage 21, the output voltage 23 becomes a high level. Therefore, depending on the magnitude of the input command voltage 22, intermittent Ig friction force is applied to the output shaft 2. For example, the output shaft 2 is free between time points 1 and +2, braking is applied to the output shaft 2 between time points t2 and t5, and output shaft 2 is held between time points t and -L4. The frequency of the reference triangular wave voltage 21 is generally called a carrier frequency, and by increasing this carrier frequency, intermittent braking becomes smoother. For example, response speed is 100μsec
When using a fine movement actuator using a piezoelectric element,
The carrier frequency can be increased to about 118 times.
第５図は本発明の制動装置の別の一例を第１図に対応さ
せて示すブロック図であり、同−構成箇所は同符号を付
して説明を省略する。この制動装置は、速度センサ９を
構成する速度センサスケール９＾が主アクチユエータ１
に、速度センサピックアップ９Ｂが出力軸２にそれぞれ
装着されている。FIG. 5 is a block diagram showing another example of the braking device of the present invention corresponding to FIG. 1, and the same components are given the same reference numerals and the explanation thereof will be omitted. In this braking device, the speed sensor scale 9^ constituting the speed sensor 9 is connected to the main actuator 1.
A speed sensor pickup 9B is attached to the output shaft 2, respectively.
速度センサ９による出力軸２の検出速度と速度指令との
差が減算器１２で算出され、増幅器１３で増幅されて制
御回路１０に入力される。そして、検出速度と速度指令
とを一致させる制御が制御回路１０で行なわれるように
なっている。The difference between the detected speed of the output shaft 2 by the speed sensor 9 and the speed command is calculated by the subtracter 12, amplified by the amplifier 13, and input to the control circuit 10. The control circuit 10 performs control to match the detected speed and the speed command.
第６図は上述した制動装置の制御回路１０の動作例を説
明するタイムチャートであり、速度指令２４が上昇する
時（時点ｔ１〜１１）は、主アクチユエータ１の駆動力
２５により出力軸２の速度２８を加速させる。このとき
制御回路ｌＯは、出力軸２の速度２８が速度指令２４に
追従するように微動アクチュエータ８を駆動させ、出力
軸２に制動力２７を加える。速度指令２４が一定値の時
（時点し、〜ｔ３）は、制動力２７のデユーティが上が
り、出力軸２の速度２８を速度指令２４に追従させる。FIG. 6 is a time chart illustrating an example of the operation of the control circuit 10 of the braking device described above. When the speed command 24 increases (times t1 to 11), the driving force 25 of the main actuator 1 causes Accelerate speed 28. At this time, the control circuit IO drives the fine movement actuator 8 so that the speed 28 of the output shaft 2 follows the speed command 24, and applies a braking force 27 to the output shaft 2. When the speed command 24 is at a constant value (up to t3), the duty of the braking force 27 increases, causing the speed 28 of the output shaft 2 to follow the speed command 24.
速度指令２４が下降する時（時点ｔ３〜ｔ４）は、制動
力２７のデユーティはさらに上がり、出力軸２の速度２
８を減速させる。速度指令２４が零の時（時点ｔ４以降
）は、ｆｆｔｌＪ勅力２７のデユーティは１００％とな
り、出力軸２を停止させ保持する。When the speed command 24 decreases (time t3 to t4), the duty of the braking force 27 further increases, and the speed 2 of the output shaft 2 increases.
8 to slow down. When the speed command 24 is zero (after time t4), the duty of the fftlJ force 27 is 100%, and the output shaft 2 is stopped and held.
第７図は本発明の制動装置のさらに別の一例を第２図及
び第５図に対応させて示すブロック図であり、同一構成
箇所は同符号を付して説明を省略する。この制動装置は
、位置センサ１９を構成する位置センサスケール１９Ａ
がシリンダ２０に、位置センサピックアップ１９［１が
出力Ｍ２にそれぞれ装着されている０位置センサ１９に
よる出力軸２の検出位置と位置指令との差が減算器１４
で算出され、増幅器１５で増幅されて速度指令となる。FIG. 7 is a block diagram showing still another example of the braking device of the present invention, corresponding to FIGS. 2 and 5, and the same components are given the same reference numerals and the description thereof will be omitted. This braking device has a position sensor scale 19A that constitutes the position sensor 19.
is attached to the cylinder 20, and the position sensor pickup 19 [1 is attached to the output M2.
It is calculated by the amplifier 15 and becomes a speed command.
また、微分器６で微分された検出位置は検出速度となり
、検出速度と指令速度との差が減算器１２で算出され、
増幅器＋３で増幅されてトルク指令となり、比較器１７
及び符号判別器１８に入力、される、そして、比較器１
７により油圧開閉弁５が制御され、符号判別器１８によ
り油圧方向切換器６が制御されることで出力軸２が制御
される。また、上記トルク指令は制御回路１０．パワー
増幅器１１を通して微動アクヂュエータ８を駆動し、検
出速度と速度指令とを一致させる制御が制御回路ｌＯで
行なわれるようになっている。Further, the detected position differentiated by the differentiator 6 becomes the detected speed, and the difference between the detected speed and the commanded speed is calculated by the subtracter 12,
It is amplified by amplifier +3 and becomes a torque command, which is sent to comparator 17.
and input to the sign discriminator 18, and the comparator 1
7 controls the hydraulic on-off valve 5, and the sign discriminator 18 controls the hydraulic direction switch 6, thereby controlling the output shaft 2. Further, the above torque command is sent to the control circuit 10. The control circuit 10 controls the fine movement actuator 8 to be driven through the power amplifier 11 to match the detected speed with the speed command.
なお、上述した各実施例においては、直線運動する移動
体の制動、速度制御９位置■］御の装置について説明し
たが、回転運動する移動体の制動。In each of the above-mentioned embodiments, a device for braking and speed control of a movable body moving linearly and controlling the speed has been described, but the braking of a movable body moving rotationally.
速度制御１位置制御の装置についても同様である。The same applies to speed control and position control devices.
（発明の効果）
以上のように本発明の制動装置によれば、移動体の制動
時間や制動距離を再現性良く制御することができるので
、精度が要求される工作機械等に適用することが可能に
なると共に、構成が簡単なため小型、安価となり適用範
囲を拡大することができる。(Effects of the Invention) As described above, the braking device of the present invention can control the braking time and braking distance of a moving object with good reproducibility, so it can be applied to machine tools etc. that require precision. In addition, since the structure is simple, it is small and inexpensive, and the range of application can be expanded.
第１図は本発明の制動装置の一例を示すブロック図、第
２図は本発明の制動装置を通用した具体例を示す図、第
３図（Ａ）及び（ｒ３）はそれぞれ本発明の制動装置の
主要部の動作例を示す図、箆４図は第１図に示すｆｌ、
ＩＪ勅装置の制御回路の動作例を説明するタイムチャー
ト、第５図は本発明の制動装置の別の一例を示すブロッ
ク図、第６図は第５図に示す制動装置の制御回路の動作
例を説明するタイムチャート、第７図は本発明の制動装
置のさらに別の一例を示すブロック図であり、
１・・・主アクチユエータ、２・・・出力軸、３・・・
ピストン、４・・・油圧源、５・・・油圧開閉弁、６・
・・油圧方向切換弁、７・・・・摩擦部、８・・・′６
！Ｉ動ア′クチュエータ、９・・・速度センサ、９＾川
用度センザスケール、９Ｂ・・・速度センサピックアッ
プ、ｌＯ・・・制御回路、！１・・・パワー増幅器、１
２．１４・・・減′Ｓ器、１３．１５・・・増幅器、１
６・・・微分器、１７・・・比較器、１８・・・符号判
別器、１ト・・位置センサ、１９Ａ・・・位置センサス
ケール、１９１＋・・・位置センサピックアップ、２０
・・・シリンダ。
第
図FIG. 1 is a block diagram showing an example of the braking device of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a specific example using the braking device of the present invention, and FIGS. A diagram showing an example of the operation of the main parts of the device, Figure 4 is the fl shown in Figure 1,
A time chart illustrating an example of the operation of the control circuit of the IJ control device, FIG. 5 is a block diagram showing another example of the braking device of the present invention, and FIG. 6 is an example of the operation of the control circuit of the braking device shown in FIG. FIG. 7 is a block diagram showing yet another example of the braking device of the present invention, in which: 1... Main actuator, 2... Output shaft, 3...
Piston, 4... Hydraulic source, 5... Hydraulic opening/closing valve, 6.
...Hydraulic directional valve, 7...Friction part, 8...'6
! I actuator, 9... Speed sensor, 9^ River power sensor scale, 9B... Speed sensor pickup, lO... Control circuit, ! 1...Power amplifier, 1
2.14...Sensor, 13.15...Amplifier, 1
6... Differentiator, 17... Comparator, 18... Sign discriminator, 1... Position sensor, 19A... Position sensor scale, 191+... Position sensor pickup, 20
···Cylinder. Diagram
Claims (1)
部を駆動する微動手段と、当該微動手段のオン／オフを
繰返すと共にそのオン／オフのデューティを可変する制
御部とでなることを特徴とする制動装置。 ２、前記制御部におけるオン／オフのデューティが、入
力指令に応じて任意に可変されるようにした請求項１に
記載の制動装置。 ３、制御対象の制動時に速度制御を行なうため、当該制
御対象の速度指令と当該制御対象の速度とから必要な制
動力を演算する速度制御部を備えた請求項１に記載の制
動装置。 ４、制御対象の制動時に位置制御を行なうため、当該制
御対象の位置指令と当該制御対象の位置とから速度指令
又は必要な制動力を演算する位置制御部を備えた請求項
１に記載の制動装置。 ５、制御対象を正方向もしくは逆方向へ駆動する駆動装
置を有し、当該制御対象の位置指令と当該制御対象の位
置とから前記駆動装置を制御する駆動制御部を備えた請
求項１に記載の制動装置。[Scope of Claims] 1. A friction part that generates a braking force by frictional force, a fine movement means that drives the friction part, and a control that repeats turning on and off of the fine movement means and varying the on/off duty. A braking device characterized by consisting of a part and a part. 2. The braking device according to claim 1, wherein the on/off duty in the control section is arbitrarily varied according to an input command. 3. The braking device according to claim 1, further comprising a speed control unit that calculates a necessary braking force from a speed command of the controlled object and a speed of the controlled object in order to perform speed control when braking the controlled object. 4. Braking according to claim 1, further comprising a position control unit that calculates a speed command or a necessary braking force from a position command of the controlled object and a position of the controlled object in order to perform position control when braking the controlled object. Device. 5. Claim 1, further comprising a drive device that drives a controlled object in a forward direction or a reverse direction, and a drive control unit that controls the drive device based on a position command of the controlled object and a position of the controlled object. Braking device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1022432A JPH02203030A (en) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | Brake device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1022432A JPH02203030A (en) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | Brake device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02203030A true JPH02203030A (en) | 1990-08-13 |
Family
ID=12082534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1022432A Pending JPH02203030A (en) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | Brake device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02203030A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1989
- 1989-01-31 JP JP1022432A patent/JPH02203030A/en active Pending
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