TWI805741B

TWI805741B - 電動缸系統

Info

Publication number: TWI805741B
Application number: TW108113840A
Authority: TW
Inventors: 古川恭治; 白井陽一郎
Original assignee: 日商新東工業股份有限公司
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2019-04-19
Publication date: 2023-06-21
Also published as: JP7272358B2; WO2019239704A1; JPWO2019239704A1; TW202001262A; CN112272918A

Abstract

本發明之目的，在於提供制動在確實地解除之狀態下開始運作之電動缸系統，該電動缸系統(100)具備有：電動缸(10)，其具備有缸體部(1)及驅動該缸體部之伺服馬達(3)；以及伺服馬達控制裝置(4)，其控制該伺服馬達；其中，伺服馬達(3)具備有開閉由制動器開閉器(50)所控制之制動器，於制動器開閉器(50)與制動器之間設有電流感測器(5)，伺服馬達控制裝置(4)具備有：伺服缸控制器，其根據操作資訊來輸出旋轉指令；及電流感測器放大器，其於電流感測器(5)所檢測出之檢測值在設定範圍內之情形時，將接點閉合，而於電流感測器(5)所檢測出之檢測值不在設定範圍內之情形時將接點斷開；伺服缸控制器於接點斷開之情形時不對伺服馬達(3)輸出旋轉指令。

Description

電動缸系統

本發明係關於電動缸系統。

過去以來，已知有一種具備有缸體之電動缸，該缸體具備有伺服馬達及滾珠螺桿，並藉由滾珠螺桿將伺服馬達之旋轉轉換為直線運動，而可進行往復運動。

於作為習知技術之一例之專利文獻1，揭示有旋轉-直線運動轉換部、伺服馬達、軸制動器、及編碼器被作為一體而加以顯示之裝置。該軸制動器藉由若主電源關閉便自制動電路被輸出之制動保持信號來運作，而使伺服馬達之旋轉強制停止。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2007-192785號公報

然而，在上述之專利文獻1所揭示之技術中，並未考慮到伺服馬達之旋轉開始時制動之解除。因此，存在有如下之問題：於來自制動電路之制動解除信號未被傳遞至制動器之情形時，伺服馬達會在制動未解除之狀態下欲開始進行旋轉，而導致伺服馬達之故障。

本發明係鑑於上述情形所完成者，其目的在於提供在伺服馬達之制動已被確實地解除之狀態下開始運作之電動缸系統。

解決上述課題而達成目的之本發明係一種電動缸系統，其具備有：電動缸，其具備有缸體部及驅動該缸體部之伺服馬達；以及伺服馬達控制裝置，其控制該伺服馬達；其特徵在於，上述伺服馬達具備有開閉由制動器開閉器所控制之制動器，於上述制動器開閉器與上述制動器之間設有電流感測器，上述伺服馬達控制裝置具備有：伺服缸控制器，其根據操作資訊來輸出旋轉指令；及接點輸出型之電流感測器放大器，其於上述電流感測器所檢測出之檢測值在設定範圍內之情形時將接點閉合，而於上述電流感測器所檢測出之檢測值不在設定範圍內之情形時將接點斷開；上述伺服缸控制器於上述接點斷開之情形時，以不對上述伺服馬達輸出旋轉指令之方式運作。

上述電動缸系統較佳係具備有於上述接點斷開之情形時將異常通報使用者之異常通報功能。

根據本發明，可發揮可提供在伺服馬達之制動已被確實地解除之狀態下開始運作之電動缸系統之效果。

1‧‧‧缸體部

2‧‧‧旋轉傳遞機構

3‧‧‧伺服馬達

4‧‧‧伺服馬達控制裝置

5‧‧‧電流感測器

6‧‧‧直流電源

10‧‧‧電動缸

31‧‧‧制動器用連接器

32‧‧‧編碼器用連接器

33‧‧‧動力用連接器

40‧‧‧電流感測器連接端子

41‧‧‧制動器開閉指令端子

42‧‧‧編碼器纜線端子

43‧‧‧動力纜線端子

44‧‧‧伺服缸控制器

45‧‧‧伺服馬達放大器

46‧‧‧電流感測器放大器

47‧‧‧PLC連接端子

48‧‧‧伺服缸教導盒連接端子

50‧‧‧制動器開閉器

51‧‧‧PLC

52‧‧‧伺服缸教導盒

60‧‧‧電流感測器連接纜線

61‧‧‧制動器開閉指令纜線

62‧‧‧編碼器纜線

63‧‧‧動力纜線

64‧‧‧制動器纜線

100‧‧‧電動缸系統

圖1係顯示實施形態之電動缸系統之構成的圖。

圖2係顯示圖1所示之伺服馬達控制裝置之構成的圖。

圖3係顯示實施形態之電動缸系統之啟動時之動作之流程圖。

對本發明之實施形態，參照圖式於以下進行說明。然而，本發明並非由以下之實施形態之記載所限定而解釋者。

<實施形態>

圖1係顯示本實施形態之電動缸系統100之構成的圖。圖1所示之電動缸系統100具備有電動缸10、伺服馬達控制裝置4、電流感測器5。又，電動缸10具備有缸體部1、旋轉傳遞機構2、伺服馬達3。

缸體部1具備有滾珠螺桿，經由旋轉傳遞機構2所傳遞之伺服馬達3之旋轉藉由該滾珠螺桿而被轉換為直線運動，藉此使缸體部1內之桿進行往復運動。

旋轉傳遞機構2將伺服馬達3之旋轉傳遞至缸體部1。旋轉傳遞機構2例如可藉由被連接於缸體部1及伺服馬達3之各者之2個時規皮帶輪、以及於該等時規皮帶輪間進行動力之傳遞之時規皮帶來實現。然而，本發明並非被限定於此者，旋轉傳遞機構2亦可具備有齒輪，且伺服馬達3之旋轉藉由該齒輪而被傳遞至缸體部1。再者，在伺服馬達3之旋轉軸被直接或串聯地連接於缸體部1之旋轉軸之情形時，電動缸系統100亦可不具備如上述般之旋轉傳遞機構2。

驅動缸體部1之伺服馬達3具備有制動器用連接器31、編碼器用連接器32及動力用連接器33，且編碼器用連接器32及動力用連接器33被連接於伺服馬達控制裝置4。此外，伺服馬達 3具有未圖示之制動器，而該制動器係於通電時被解除而可進行伺服馬達3之旋轉且於未通電時停止伺服馬達3之旋轉者。再者，於該伺服馬達3之制動器連接有制動器用連接器31，並且如後述般經由制動器纜線64而連接有制動器開閉器50，而於該制動器與制動器開閉器50之間設有電流感測器5。制動器纜線64係連接制動器用連接器31與制動器開閉器50而供直流電流流動之纜線。

伺服馬達3之制動器例如可由激磁線圈、電樞、制動襯、板及彈簧等零件來實現。在激磁線圈未被施加電壓之狀態下，電樞被釋放，制動器襯藉由彈簧而壓抵板，使馬達軸被固定，從而施以制動。然後，若激磁線圈被施加電壓，電樞便被激磁線圈吸引而抵抗彈簧，使馬達軸開放而解除制動。此時，若伺服馬達3在制動未被解除之狀態下開始旋轉，構成制動器之零件便會損傷或被破壞。因此，應於伺服馬達3開始進行旋轉前確實地解除制動。

伺服馬達控制裝置4被連接於伺服馬達3，藉由對伺服馬達3輸出指令來控制伺服馬達3之動作。又，伺服馬達控制裝置4具備有電流感測器連接端子40、制動器開閉指令端子41、編碼器纜線端子42、及動力纜線端子43，且電流感測器連接端子40藉由電流感測器連接纜線60而與電流感測器5連接，制動器開閉指令端子41藉由制動器開閉指令纜線61而與制動器開閉器50連接，編碼器纜線端子42藉由編碼器纜線62而與編碼器用連接器32連接，動力纜線端子43藉由動力纜線63而與動力用連接器33連接。制動器開閉指令纜線61係連接制動器開閉指令端子41與制動器開閉器50而發送自伺服馬達控制裝置4朝向制動器開閉器50之通電或不通電之信號的纜線。

再者，制動器開閉指令端子41、編碼器纜線端子42及動力纜線端子43係用以說明與伺服馬達3、制動器開閉器50及伺服馬達控制裝置4內之構成之連接關係而顯示者，且於伺服馬達3、制動器開閉器50及伺服馬達控制裝置4內之構成為直接連接之情形時亦可不加以設置。

圖2係顯示圖1所示之伺服馬達控制裝置4之構成的圖。圖2所示之伺服馬達控制裝置4具備有伺服缸控制器44、伺服馬達放大器45、電流感測器放大器46、連接有PLC(Programmable Logic Controller；可程式邏輯控制器)51之PLC連接端子47、及連接有伺服缸教導盒52之伺服缸教導盒連接端子48。又，編碼器纜線端子42及動力纜線端子43被連接於伺服馬達放大器45，制動器開閉指令端子41被連接於制動器開閉器50，而於伺服缸教導盒連接端子48連接有伺服缸教導盒52，於PLC連接端子47連接有PLC 51。

伺服缸教導盒52或PLC 51被連接於伺服缸控制器44，並根據伺服缸之操作資訊之輸入及來自伺服缸控制器44之輸出資料而進行動作狀態等之顯示。

伺服缸控制器44根據自伺服缸教導盒52或PLC 51所輸入之操作資訊，來對伺服馬達放大器45輸出旋轉指令。又，伺服缸控制器44其操作資訊自經由PLC連接端子47所連接之PLC 51被輸入，而對經由制動器開閉指令端子41所連接之制動器開閉器50輸出制動器開閉指令。

伺服馬達放大器45被配設於伺服缸控制器44、與編碼器纜線端子42及動力纜線端子43之間，將對應於來自伺服缸控制器44之旋轉指令之動力輸出至動力纜線端子43。

電流感測器5以可檢測制動器開閉器50與伺服馬達3之間之制動器纜線64之電流之方式位於制動器用連接器31與制動器開閉器50之間，藉此對伺服馬達3之制動之開閉狀態進行檢測。例如，於制動器開閉器50與伺服馬達3之間發生斷線之情形時，電流感測器5之檢測值會成為極小之值，而成為與未發生斷線之情形時之檢測值不同之值。

電流感測器放大器46係於電流感測器5之檢測值在設定範圍內之情形時將接點閉合，而於電流感測器5之檢測值不在設定之範圍內之情形時將接點斷開之接點輸出型。

PLC 51將反映出使用者之操作之操作資訊加以輸出。該操作資訊經由PLC連接端子47而被輸入至伺服缸控制器44。伺服缸控制器44根據該操作資訊來生成旋轉指令。再者，雖未圖示，但亦可於PLC 51連接或搭載有顯示器。又，於即便不連接PLC 51仍可藉由伺服缸教導盒52來輸入操作資訊之情形時，亦可不連接PLC 51。

制動器開閉器50被連接於制動器用之直流電源6，經由制動器纜線64及制動器用連接器31而設伺服馬達3之制動器設為通電或不通電。又，制動器開閉指令自伺服缸控制器44經由制動器開閉指令纜線61及制動器開閉指令端子41而被輸出至制動器開閉器50。於制動器開閉器50藉由直流電源6而對伺服馬達3之制動器通電之情形時，伺服馬達3之制動被解除，而使伺服馬達3成為可旋轉。於制動器開閉器50未對伺服馬達3之制動器通電之情形時，對伺服馬達3施以制動，而使伺服馬達3被制止。

再者，此處雖已對PLC 51及制動器開閉器50被連接於伺服馬達控制裝置4之形態進行說明，但本發明並非被限定於此者，PLC 51及制動器開閉器50亦可被搭載於伺服馬達控制裝置4。

圖3係顯示本實施形態之電動缸系統100之啟動時之動作之流程圖。若電動缸系統100之電源被開啟，伺服缸控制器44便對制動器開閉器50輸出制動器開閉指令而開始進行處理。若開始進行處理，首先，制動器開閉器50會藉由制動器用之直流電源6而對伺服馬達3之制動器通電(S1)。

其次，若電流感測器5對制動器纜線64之電流值進行檢測，並將該檢測值發送至電流感測器放大器46，電流感測器放大器46便對電流感測器5之檢測值是否在設定範圍內(S2)進行判定。此處，電流感測器放大器46於電流感測器5之檢測值在設定範圍內之情形時將接點閉合，而於不在設定之範圍內之情形時將接點斷開。表示根據電流感測器5之檢測值而被開閉之電流感測器放大器46之接點輸出之開閉狀態之信號，被輸入至伺服缸控制器44。伺服缸控制器44若電流感測器放大器46之接點為斷開狀態便判定電流檢測值為異常，若電流感測器放大器46之接點為閉合狀態便判定電流檢測值為正常。於電流檢測值在設定範圍內之情形時、即電流檢測值正常之情形時(S2：Y)，伺服缸控制器44根據來自伺服缸教導盒52或PLC 51之操作資訊而對是否使伺服馬達3旋轉進行判定(S3)。於使伺服馬達3旋轉之情形時(S3：Y)，伺服缸控制器44對伺服馬達3輸出旋轉指令(S4)，並結束處理。

或者，於電流檢測值雖正常(S2：Y)但不使伺服馬達3旋轉而使其停止之情形時(S3：N)，伺服缸控制器44對伺服馬達3 輸出現在位置停止指令(S5)，並結束處理。

然而，於在S2中電流檢測值不在設定範圍內之情形時、即判定為不正常之情形時(S2：N)，由於存在有未自制動器開閉器50對伺服馬達3之制動器通電之可能性，因此伺服缸控制器44不對伺服馬達3輸出旋轉指令，而對被連接或搭載於伺服缸教導盒52或PLC 51之顯示器發送異常信號(S6)，使被連接或搭載於伺服缸教導盒52或PLC 51之顯示器顯示異常訊息(S7)，並結束處理。

如此進行運作之電動缸系統100由於可藉由電流感測器5來檢測伺服馬達3與制動器開閉器50間之斷線等通電之異常，因此可不解除伺服馬達3之制動便防止伺服馬達3旋轉之情形。

再者，於本實施形態中，制動器開閉器50之開閉狀態雖藉由電流感測器5所檢測，但本發明並不限定於此，只要為可檢測制動器開閉器50之通電狀態，即可並非被限定為特定之構成者。

再者，本實施形態之電動缸系統100較佳係具備有異常通報功能，該異常通報功能於電流感測器放大器46之接點為斷開狀態之情形時、即為異常之情形時，將異常對使用者進行通報。該異常通報功能可藉由如下方式來實現：於伺服缸控制器44判定為異常時，信號自伺服缸控制器44對PLC 51或伺服缸教導盒52被發送，為異常之內容便被顯示於接收到該信號之PLC 51或伺服缸教導盒52。然而，本發明並非被限定於此者，只要可將異常對使用者進行通報，便可並非被限定為特定之構成者。例如亦可為藉由被搭載於伺服馬達3或伺服馬達控制裝置4之蜂鳴器鳴叫震動，而將異常對使用者進行通報之構成。