本發明涉及一種電動機控制系統,其具備在伺服電動機的勵磁消失時對伺服電動機的輸出軸進行制動的機械式制動器(以下簡稱為機械制動器)。特別是,本發明涉及一種具備對這種機械制動器的異常進行檢測的功能的電動機控制系統以及制動器異常檢測方法。
背景技術:
以往以來,已知一種通過利用伺服電動機使滾珠絲杠旋轉來使主軸頭沿滾珠絲杠移動的機床。在主軸頭上安裝有立銑刀、鉆頭等工具,一邊使工具旋轉一邊使主軸頭向工件移動,由此進行工件的加工。
并且,在機床中,存在如立式銑床那樣通過使滾珠絲杠沿重力方向延伸來使主軸頭沿重力方向上下運動的機床。在這種機床中,當在電源關閉時、緊急停止時伺服電動機的勵磁消失時,滾珠絲杠變得能夠自由地旋轉,存在主軸頭由于重力的影響而落下的危險性。因而,在主軸頭上下運動的機床中安裝有機械制動器,該機械制動器在電源關閉時、緊急停止時對伺服電動機的輸出軸進行制動。
另外,在產業用機器人中,伺服電動機也被用于對機器人的軸進行驅動,因此當在電源關閉時、緊急停止時伺服電動機的勵磁消失時,存在機器人的臂部落下的危險性。因此,在產業用機器人中也搭載有對伺服電動機的輸出軸進行制動的機械制動器。
另外,在上述的機械制動器存在異常時,在電源關閉時、緊急停止時也存在機床的主軸頭或機器人的臂部落下的危險性。因此,如日本專利第3081258號公報、日本特開平06-284766號公報等所示那樣,提出了用于檢測上述的機械制動器的異常的方法。
日本專利第3081258號公報公開了一種機械制動器,該機械制動器包括與電動機的輸出軸連結的制動盤和被按壓于制動盤的制動蹄。而且,在日本專利第3081258號公報所公開的機械制動器的故障檢測方法中,在對電動機旋轉軸進行制動時,一邊逐漸增加向電動機提供的電流一邊檢測該電動機旋轉開始時的電流值。同樣地,在不對電動機旋轉軸進行制動時也一邊逐漸增加向電動機提供的電流一邊檢測該電動機旋轉開始時的電流值。然后,通過將這些檢測電流值的差同與制動力矩相當的設定值進行比較,來對機械制動器的故障進行檢測。
另外,在日本特開平06-284766號公報所公開的機械制動器的異常檢測方法中,在機械制動器的摩擦制動構件的磨損量處于正常范圍時,不使機械制動器工作而使電動機運轉,預先測定該運轉時的電動機負載電流值并存儲該電流值。在對機械制動器進行檢查的情況下,與摩擦制動構件的磨損量處于正常范圍時同樣地,不使機械制動器工作而使電動機運轉,檢測該運轉時的電動機負載電流的大小。然后,通過將檢測出的電動機負載電流檢測值與預先存儲的電動機負載電流值進行比較,來對機械制動器的異常進行檢測。
如上述的日本專利第3081258號公報和日本特開平06-284766號公報所公開的那樣的機械制動器的異常檢測方法是另外執行機械制動器的檢查程序來對診斷機械制動器是否存在異常的方法。因此,在日本專利第3081258號公報和日本特開平06-284766號公報所公開的機械制動器的異常檢測方法中,存在有時在實施機械制動器的檢查之前機械制動器已經發生了異常這樣的問題。因而,期待的是,即使在不實施機械制動器的檢查時也能夠檢測機械制動器的異?;虍惓5念A兆的方法。
技術實現要素:
本發明提供一種能夠提前對作用于伺服電動機或由該伺服電動機驅動的軸的機械制動器的異常進行檢測的制動器異常檢測方法以及電動機控制系統。
根據本發明的第一方式,提供一種電動機控制系統,具備:伺服電動機;機械式制動器,其作用于伺服電動機或由該伺服電動機驅動的軸;控制裝置,其對伺服電動機和機械式制動器進行控制;以及位置檢測器,其對伺服電動機的旋轉位置或軸的位置進行檢測,
其中,控制裝置具備:
信號接收部,其接收使機械式制動器工作的信號;
位置監視部,其通過位置檢測器來監視伺服電動機的旋轉位置,獲取從接收到信號起到伺服電動機的旋轉停止為止的伺服電動機的旋轉位置的歷史記錄;
位移量計算部,其根據歷史記錄來計算從接收到信號起到伺服電動機的旋轉停止為止的伺服電動機的旋轉位移量;以及
異常判斷部,其在所計算出的旋轉位移量超過規定的第一閾值的情況下判斷為機械式制動器存在異常。
根據本發明的第二方式,提供一種根據第一方式的電動機控制系統,其中,位置監視部獲取接收到信號時的伺服電動機的旋轉速度,異常判斷部根據獲取到的該旋轉速度來變更第一閾值,在由位移量計算部計算出的旋轉位移量比變更后的閾值大的情況下判斷為機械式制動器存在異常。
根據本發明的第三方式,提供一種根據第一方式的電動機控制系統,其中,位置監視部獲取接收到信號時的伺服電動機的旋轉速度,位移量計算部將獲取到的該旋轉速度的平方除以已經計算出的旋轉位移量,異常判斷部在該除法計算所得到的值比規定的第二閾值小的情況下判斷為機械式制動器存在異常。
根據本發明的第四方式,提供一種根據第一方式或第二方式的電動機控制系統,其中,控制裝置還具備第一存儲部,在每次接收到信號時,該第一存儲部逐次存儲由位移量計算部計算出的旋轉位移量,在每次接收到信號時,異常判斷部在由位移量計算部計算出的旋轉位移量比之前存儲于第一存儲部的旋轉位移量增加的情況下,判斷為機械式制動器存在異常。
根據本發明的第五方式,提供一種根據第三方式的電動機控制系統,其中,控制裝置還具備第一存儲部,在每次接收到信號時,該第一存儲部逐次存儲由位移量計算部得到的除法計算所得到的值,在每次接收到信號時,異常判斷部在由位移量計算部得到的除法計算所得到的值比之前存儲于所述第一存儲部的除法計算所得到的值減少的情況下,判斷為機械式制動器存在異常。
根據本發明的第六方式,提供一種根據第一方式至第五方式中的任一方式的電動機控制系統,其中,控制裝置還具備第二存儲部,該第二存儲部存儲由位置監視部獲取到的伺服電動機的旋轉位置的歷史記錄,該控制裝置將第二存儲部中存儲的歷史記錄輸出到控制裝置的外部。
根據本發明的第七方式,提供一種電動機控制系統的制動器異常檢測方法,該電動機控制系統具備:伺服電動機;機械式制動器,其作用于伺服電動機或由該伺服電動機驅動的軸;以及位置檢測器,其對伺服電動機的旋轉位置或軸的位置進行檢測,該制動器異常檢測方法包括:
獲取從機械式制動器的工作開始起到伺服電動機的旋轉停止為止的伺服電動機的旋轉位置的歷史記錄;
根據歷史記錄來計算從機械式制動器的工作開始起到伺服電動機的旋轉停止為止的伺服電動機的旋轉位移量;以及
在計算出的旋轉位移量超過規定的第一閾值的情況下判斷為機械式制動器存在異常。
根據本發明的第八方式,提供一種根據第七方式的制動器異常檢測方法,其中,
獲取開始了機械式制動器的工作時的伺服電動機的旋轉速度,
根據該獲取到的旋轉速度來變更第一閾值,在計算出的旋轉位移量比變更后的閾值大的情況下判斷為機械式制動器存在異常。
根據本發明的第九方式,提供一種根據第七方式的制動器異常檢測方法,其中,
獲取開始了機械式制動器的工作時的伺服電動機的旋轉速度,
將該獲取到的旋轉速度的平方除以已經計算出的旋轉位移量,在該除法計算所得到的值比規定的第二閾值小的情況下判斷為機械式制動器存在異常。
根據本發明的第十方式,提供一種根據第七方式或第八方式的制動器異常檢測方法,其中,
在每次使機械式制動器工作時,在計算出的旋轉位移量增加的情況下,判斷為機械式制動器存在異常。
根據本發明的第十一方式,提供一種根據第九方式的制動器異常檢測方法,
在每次使機械式制動器工作時,在除法計算所得到的值減少的情況下,判斷為機械式制動器存在異常。
根據本發明的第十二方式,提供一種根據第七方式至第十一方式中的任一方式的制動器異常檢測方法,其中,
向外部輸出從使機械式制動器的工作開始起到伺服電動機的旋轉停止為止的伺服電動機的旋轉位置的歷史記錄。
根據附圖所示的本發明的典型的實施方式的詳細的說明,本發明的這些目的、特征和優點以及其它目的、特征和優點會變得更明確。
附圖說明
圖1是表示第一實施方式的電動機控制系統的結構的框圖。
圖2是表示對圖1所示的機械制動器的異常進行檢測的過程的流程圖。
圖3是表示在圖1所示的電動機控制系統中輸入緊急停止信號后的主軸頭的落下量的曲線圖。
具體實施方式
接著,參照附圖對本發明的實施方式進行說明。在下面的附圖中,對相同的部件標注相同的參照標記。為了易于理解,這些附圖適當地變更了比例尺。另外,下面以應用于機床的電動機控制系統為例來進行說明,但是本發明不限于此。
(第一實施方式)
圖1是表示第一實施方式的電動機控制系統的結構的框圖。
如圖1所示,第一實施方式的電動機控制系統具備:伺服電動機12,其內置于機床11;機械制動器13,其作用于伺服電動機12或由伺服電動機12驅動的軸;以及控制裝置14,其對伺服電動機12和機械制動器13進行控制。
機床11例如是立式加工中心或立式銑床等。機床11具備:作業臺15,作為加工對象的工件W被載置于該作業臺15;以及主軸頭17,其設置于作業臺15的上方,安裝有對載置于作業臺15的工件W進行加工的工具16。主軸頭17能夠沿著在重力方向上延伸的滾珠絲杠18移動。而且,滾珠絲杠18與伺服電動機12的輸出軸連結。
機床11具備對伺服電動機12的輸出軸的位置(旋轉位置)進行檢測的位置檢測器19、例如編碼器。并且,控制裝置14具備:伺服放大器20,其與機床11的伺服電動機12連接并對伺服電動機12進行控制;以及制動器控制部21,其與機械制動器13連接并對機械制動器13進行控制。
在伺服放大器20和制動器控制部21上連接有指令部22。指令部22將伺服電動機12的旋轉速度、旋轉位置等指令值提供到伺服放大器20。然后,伺服放大器20基于指令部22的指令值和位置檢測器19的輸出值來對伺服電動機12進行反饋控制。
并且,指令部22當被輸入后述的電源關閉信號時,向伺服放大器20輸出電力切斷信號,并且向制動器控制部21輸出制動信號。伺服放大器20根據電力切斷信號來停止向伺服電動機12的供電,制動器控制部21根據制動信號來使機械制動器13工作。此外,本實施方式的機床11的主軸頭17在重力方向上沿著滾珠絲杠18上下運動。因此,通過在向驅動滾珠絲杠18使之旋轉的伺服電動機12的供電停止時使機械制動器13工作,來防止主軸頭17由于重力的影響而落下。
在此,說明機械制動器13的一例。機械制動器13例如具備由螺線管(未圖示)驅動的摩擦制動構件(未圖示)和對摩擦制動構件向伺服電動機12的輸出軸或與該輸出軸結合的構件施力的彈性體(未圖示)。而且,通過對螺線管供電,摩擦制動構件克服彈性體的作用力而從伺服電動機12的輸出軸離開。即,機械制動器13被解除。另一方面,通過根據上述的制動信號來停止向螺線管的供電,由此摩擦制動構件被彈性體按壓于伺服電動機12的輸出軸。即,伺服電動機12的輸出軸通過摩擦制動構件而被固定。此外,作為機械制動器13的一例,示出了作用于伺服電動機12的輸出軸的機械制動器,但是本發明不限定于此。也就是說,機械制動器13也可以是作用于由伺服電動機12驅動的軸的機械制動器。
另外,如圖1所示,控制裝置14具備控制電源23。該控制電源23連接于指令部22??刂齐娫?3具備:停電檢測電路24,其在停電發生時被輸入電源關閉信號;以及電源關閉檢測電路26,其在設置于控制裝置14的外部的電源開關25被從接通切換到斷開時被輸入電源關閉信號。此外,電源開關25在機床11運轉中被設為接通的狀態,在結束由機床11進行的作業時、使機床11緊急停止時被設為斷開的狀態。另外,除了電源開關25以外,例如還可以設置能夠探測人闖入機床11內這樣的情況的傳感器,將該傳感器的探測信號作為電源關閉信號輸入到電源關閉檢測電路26。
在電源開關25被設為斷開的狀態時、即電源關閉時,電源關閉檢測電路26檢測出電源關閉信號并向指令部22輸出該電源關閉信號。另外,在停電時,停電檢測電路24檢測出電源關閉信號并向指令部22輸出該電源關閉信號。
指令部22根據來自控制電源23的停電檢測電路24或電源關閉檢測電路26的電源關閉信號,向伺服放大器20輸出電力切斷信號并且向制動器控制部21輸出制動信號。并且,指令部22也可以將探測機床11的運轉程序的異常的信號作為制動信號向制動器控制部21輸出。
伺服放大器20當從指令部22接收到電力切斷信號時,停止向機床11的伺服電動機12的供電。其結果,伺服電動機12成為非勵磁狀態。另一方面,制動器控制部21當從指令部22接收到制動信號時,使機床11的機械制動器13工作。由此,主軸頭17被制動。特別是,在使主軸頭17上下運動的機床11中,在電源關閉時或停電時,主軸頭17的位置被機械制動器13保持。
并且,在本申請中,制動器控制部21判斷機械制動器13是否存在異常。
在此,“機械制動器的異?!笔侵赣捎跈C械制動器13的摩擦制動構件的表面附著了油、或者摩擦制動構件的表面發生變化而摩擦力下降、或者對摩擦制動構件施力的彈性體損壞、或者摩擦制動構件已顯著磨損等因素而無法得到預期的制動力的狀態。
更加具體地說,如圖1所示,制動器控制部21具有制動信號接收部27、位置監視部28、位移量計算部29、異常判斷部30、輸出部32、第一存儲部31、以及第二存儲部33。下面,包括這些部的動作在內,對機械制動器13的異常檢測過程進行說明。
圖2是表示對圖1所示的機械制動器13的異常進行檢測的過程的流程圖。
同時參照圖1和圖2,首先,制動器控制部21的制動信號接收部27當從指令部22接收到制動信號時(圖2的步驟S11),使機械制動器13工作(圖2的步驟S12)。此時,從指令部22向伺服放大器20發送了電力切斷信號,伺服放大器20停止了向伺服電動機12的供電(所謂的伺服斷開)。
并且,制動信號接收部27在使機械制動器13的工作的同時,將來自指令部22的制動信號輸出到位置監視部28。
接著,制動器控制部21的位置監視部28通過位置檢測器19、例如編碼器來監視伺服電動機12的輸出軸的位置(旋轉位置)。特別是,位置監視部28將上述的制動信號作為觸發信號來開始對伺服電動機12的旋轉位置的檢測,獲取從該檢測開始起到伺服電動機12的旋轉停止為止的伺服電動機12的旋轉位置的歷史記錄(圖2的步驟S13)。
之后,制動器控制部21的位移量計算部29根據由位置監視部28獲取到的伺服電動機12的旋轉位置的歷史記錄,來計算伺服電動機12的旋轉位移量(圖2的步驟S14)。在該步驟S14中計算出的旋轉位移量是在從開始伺服電動機12的輸出軸的制動起到伺服電動機12的旋轉停止為止的期間內、伺服電動機12的輸出軸的位置在旋轉方向上變化的量。這樣計算出的旋轉位移量相當于機械制動器13工作后的主軸頭17的落下量。因此,能夠判斷為由位移量計算部29計算出的旋轉位移量越大則機械制動器13的制動力的下降越大。由此,在由位移量計算部29計算出的旋轉位移量超過規定的第一閾值的情況下,制動器控制部21的異常判斷部30判斷為機械制動器13存在異常(圖2的步驟S15)。規定的第一閾值是設定能夠被變更的值,被預先存儲于第一存儲部31。
然后,制動器控制部21的輸出部32將機械制動器13存在異常這樣的意思輸出到控制裝置14的外部(圖2的步驟S16)。作為該輸出方法,能夠考慮顯示器顯示、印刷顯示、通過光或聲音進行的警報等。
圖3是表示機械制動器13工作后(例如緊急停止信號輸入后)的主軸頭17的落下量的曲線圖。在該曲線圖中,橫軸表示時間,縱軸表示主軸頭17的位置。另外,曲線圖中的實線表示機械制動器13正常時的主軸頭17的位置的變化。并且,曲線圖中的點劃線表示機械制動器13存在異常時的主軸頭17的位置的變化。
例如,當緊急停止信號被輸入到機床11的控制裝置14時,向伺服電動機12的供電停止并且機械制動器13工作,主軸頭17被制動。在工作著的機械制動器13正常的情況下,如圖3中以實線所示的那樣,從緊急停止信號被輸入之后伺服電動機12的旋轉停止時的主軸頭17的位置Xb是從緊急停止信號輸入時的主軸頭17的位置Xa落下少許距離后的位置。即使機械制動器13正常也存在微少的落下量,這是因為在摩擦制動方式的機械制動器13中存在由于組裝精度、齒輪的間隙(back lash)等而引起的制動無效的時間。
但是,當機械制動器13發生異常時,從機械制動器13的制動開始起到伺服電動機12的旋轉停止為止的時間比機械制動器13正常的情況下的該時間長。因而,在機械制動器13存在異常的情況下,如圖3中以點劃線所示的那樣,從緊急停止信號被輸入之后伺服電動機12的旋轉停止時的主軸頭17的位置Xc是較制動器正常時的位置Xb而言從緊急停止信號輸入時的主軸頭17的位置Xa落下更大距離后的位置。
根據以上情況,本申請發明所涉及的控制裝置14通過圖1所示的位置監視部28來獲取如圖3所示的從緊急停止信號被輸入起到伺服電動機12的旋轉停止為止的主軸頭17的位置的變化。然后,通過圖1所示的位移量計算部29和異常判斷部30來計算從緊急停止信號被輸入起的主軸頭17的落下量(位移量),根據該計算出的位移量來判斷機械制動器13是否存在異常。也就是說,根據本申請發明,在結束由機床11進行的作業時、使機床11緊急停止時可知機械制動器13的效力下降的程度。因此,不用另外執行機械制動器13的檢查就能夠檢測機械制動器13的異常以及異常的預兆。
此外,在上述的第一實施方式中,也可以是,圖1所示的第一存儲部31具備以下功能:在每次接收到制動信號時、即每次機械制動器13工作時,逐次存儲由位移量計算部29計算出的旋轉位移量。在具備這種功能的情況下,異常判斷部30能夠在每次接收到制動信號時對由位移量計算部29計算出的旋轉位移量與以前存儲在第一存儲部31內的旋轉位移量進行比較。而且,優選的是,在每次接收到制動信號時,在由位移量計算部29計算出的旋轉位移量增加了的情況下,異常判斷部30判斷為機械制動器13存在效力下降的跡象。
并且,在上述的第一實施方式的電動機控制系統中,也可以是,制動器控制部21還具備如圖1所示的第二存儲部33。而且,優選的是,第二存儲部33存儲由位置監視部28獲取到的伺服電動機12的旋轉位置的歷史記錄,并將存儲的該旋轉位置的歷史記錄輸出到控制裝置14的外部。在具備這種第二存儲部33的情況下,例如能夠制作如圖3所示的曲線圖,由此,在視覺上明確從接收到制動信號起到伺服電動機12的旋轉停止為止的伺服電動機12的旋轉位移量。另外,由于能夠輸出從接收到制動信號起到伺服電動機12的旋轉停止為止的伺服電動機12的旋轉位置的變化,因此機床11的使用者能夠容易地將機械制動器13的當前的狀態傳達給第三者。
(第二實施方式)
接著,對第二實施方式進行說明。但是,在此,對與第一實施方式相同的結構要素使用相同的標記并省略說明。因此,下面僅說明與第一實施方式的結構要素不同的點。
在上述的第一實施方式中,在從機械制動器13工作起到伺服電動機12的旋轉停止為止的伺服電動機12的旋轉位移量、即主軸頭17的落下量超過規定的第一閾值的情況下,異常判斷部30判斷為機械制動器13存在異常。在此,在根據緊急停止信號的輸入使伺服電動機12的旋轉突然停止的時間點,伺服電動機12的旋轉速度根據指令部22的指令速度而不同。此時的伺服電動機12的旋轉速度(初始速度)越快,在摩擦制動方式的機械制動器13中從機械制動器13的制動開始起到伺服電動機12的旋轉停止為止需要越長的時間。其結果,即使機械制動器13正常,從緊急停止信號被輸入起的主軸頭17的落下量(位移量)也根據緊急停止信號被輸入的時間點的伺服電動機12的旋轉速度而不同。作為第二實施方式,示出將該點考慮在內的結構。
即,第二實施方式的電動機控制系統在圖1所示的第一實施方式的電動機控制系統的基礎上還具備對伺服電動機12的旋轉速度進行檢測的速度檢測器(未圖示)。而且,在第二實施方式中,異常判斷部30將用于判斷機械制動器13的異常的第一閾值設為能夠根據接收到制動信號時的伺服電動機12的旋轉速度而變化,該制動信號附隨于電源關閉信號、緊急停止信號、警報等。
更加具體地說,參照圖1,在制動信號接收部27接收到制動信號時,位置監視部28使用速度檢測器(未圖示)來獲取伺服電動機12的旋轉速度。獲取到的旋轉速度被發送到異常判斷部30。并且,異常判斷部30根據檢測到的旋轉速度來變更第一存儲部31中存儲的第一閾值。然后,異常判斷部30對變更后的閾值與由位移量計算部29計算出的旋轉位移量進行比較,在旋轉位移量比變更后的閾值大的情況下判斷為機械制動器13存在異常。
并且,在如上所述地變更第一閾值的情況下,例如對檢測出的旋轉速度劃分等級,根據等級來改變關于第一閾值的系數,由此變更第一閾值。特別是,對更快的旋轉速度的等級設定更大的系數。由此,檢測出的旋轉速度越快,則變更后的閾值越大。
如以上那樣,根據接收到制動信號時的伺服電動機12的旋轉速度來變更用于判斷機械制動器13的異常的第一閾值,由此能夠比第一實施方式的電動機控制系統更準確地檢測機械制動器13的異?;虍惓5念A兆。
此外,作為圖1所示的位置檢測器19,使用編碼器之類的脈沖編碼器,由此不僅能夠檢測伺服電動機12的旋轉位置,還能夠檢測旋轉速度。因此,不另行在電動機控制系統內設置上述的速度檢測器也可以。
另外,也可以通過如下方法來獲取伺服電動機12的旋轉速度。例如,使用圖1所示的位置檢測器19來獲取從接收到制動信號起到經過了微少時間為止的伺服電動機12的旋轉位移量。然后,用時間對該旋轉位移量進行微分,由此能夠獲取伺服電動機12的旋轉速度。
(第三實施方式)
接著,對第三實施方式進行說明。但是,在此,對與第一實施方式和第二實施方式相同的結構要素使用相同的標記并省略說明。因此,下面僅說明與第一實施方式和第二實施方式的結構要素的不同之處。
在上述的第二實施方式中,根據接收到制動信號時的伺服電動機12的旋轉速度來變更用于判斷機械制動器13的異常的第一閾值。但是,在第二實施方式中,第一閾值的變更的程度、例如關于第一閾值的系數的選定很大程度上依賴于電動機控制系統的開發者的經驗。因此,在第三實施方式中,說明以下結構:在檢測機械制動器13的異常時能夠更嚴密地考慮接收到制動信號時的伺服電動機12的旋轉速度來設定閾值。
第三實施方式的電動機控制系統也是在圖1所示的第一實施方式的電動機控制系統的基礎上還具備對伺服電動機12的旋轉速度進行檢測的速度檢測器。在這樣的結構中,
將接收到制動信號時的伺服電動機12的旋轉速度(初始速度)設為V、
將從接收到制動信號起到伺服電動機12的旋轉停止為止的時間設為t、
將從接收到制動信號起到伺服電動機12的旋轉停止為止的主軸頭17的落下量(即伺服電動機12的旋轉位移量)設為L、
將由于機械制動器13工作而產生的減速加速度設為a。
在此,關于時間t,根據V-at=0,得到t=V/a。
并且,根據落下量L為1/2·a·t2,得到L=1/(2·a)×V2。因此,落下量L與初始速度V的平方成比例。
由此,關于減速加速度a,根據L=1/(2·a)×V2,能夠表示為a=1/2×V2/L。也就是說,減速加速度a與將初始速度V的平方除以落下量L而得到的值成比例。因此,該值(V2/L)越低,則減速加速度a越小,因此機械制動器13的效力下降。
根據以上情況,第三實施方式的電動機控制系統以如下方式檢測機械制動器13的異?;虍惓5念A兆。即,參照圖1,在制動信號接收部27接收到制動信號時,位置監視部28使用速度檢測器(未圖示)來獲取伺服電動機12的旋轉速度(初始速度V)。獲取到的旋轉速度(初始速度V)被發送到位移量計算部29。
然后,位移量計算部29計算從接收到制動信號起到伺服電動機12的旋轉停止為止的伺服電動機12的旋轉位移量(落下量L)。并且,位移量計算部29得出將由位置監視部28獲取到的旋轉速度(初始速度V)的平方除以已經計算出的旋轉位移量(落下量L)所得到的值(V2/L)。然后,在這樣的除法計算所得到的值(V2/L)比第一存儲部31中存儲的第二閾值小的情況下,異常判斷部30判斷為機械制動器13存在異常。
在本實施方式中,在檢測機械制動器13的異常時,能夠更嚴密地考慮接收到制動信號時的伺服電動機12的旋轉速度來設定第二閾值。因此,第三實施方式的電動機控制系統能夠比第二實施方式的電動機控制系統更準確地檢測機械制動器13的異?;虍惓5念A兆。
此外,在上述的第三實施方式中,也可以是,圖1所示的第一存儲部31具備以下功能:在每次接收到制動信號時、即每次機械制動器13工作時,逐次存儲由位移量計算部29計算出的除法計算值(V2/L)。在具備這種功能的情況下,異常判斷部30能夠在每次接收到制動信號時對由位移量計算部29得到的除法計算所得到的值(V2/L)與之前存儲在第一存儲部31內的除法計算所得到的值(V2/L)進行比較。而且,也可以是,在每次接收到制動信號時,在由位移量計算部29得到的除法計算所得到的值(V2/L)減少了的情況下,異常判斷部30判斷為機械制動器13存在效力下降的跡象。
(其它實施方式)
并且,上述的各實施方式的電動機控制系統為了獲取機械制動器13工作后的主軸頭17的落下量(位移量)而利用編碼器之類的脈沖編碼器來檢測伺服電動機12的旋轉方向的位置。但是,也可以取代那樣的編碼器而使用線性標尺來直接地獲取機械制動器13工作后的主軸頭17的落下量(位移量)。
另外,上述的三個實施方式的電動機控制系統也可以不應用于如圖1所示那樣的機床11,而是應用于產業用機器人、電動壓力機等。例如,在應用于產業用機器人的情況下,伺服電動機12用于對機器人的軸進行驅動,位置檢測器19用于對機器人的軸的位移量進行監視。
另外,如圖1所示,機械制動器13設置于伺服電動機12的外部,但是也可以是機械制動器13內置于伺服電動機12且二者一體設置。也就是說,機械制動器13只要形成為對伺服電動機12的輸出軸或連接于該輸出軸的滾珠絲杠18那樣的驅動軸進行制動即可。
以上示出了典型的實施方式,但是本發明并不限定于上述的實施方式,能夠在不脫離本發明的思想的范圍內將上述的實施方式變更為各種形狀、構造、材料等。
發明的方式的效果
根據本發明的第一方式和第七方式,使用位置檢測器,根據使機械式制動器工作的信號(例如附隨于電源關閉信號、緊急停止信號、警報等而輸入的信號)的接收來獲取從接收到該信號起到伺服電動機的旋轉停止為止的伺服電動機的旋轉位置的歷史記錄。通過獲取這樣的歷史記錄,能夠計算出從使機械式制動器的工作開始起到伺服電動機的旋轉停止為止的伺服電動機的旋轉位移量。這樣計算出的旋轉位移量越大,機械性的制動器的制動力的下降越大。因此,通過判斷計算出的旋轉位移量是否超過規定的第一閾值,能夠檢測出機械式制動器的異常或異常的預兆。也就是說,根據本申請發明,例如在結束由機床或機器人等進行的作業時、使作業緊急停止時可知機械式制動器的效力下降的程度。因此,不用另外執行機械式制動器的檢查就能夠檢測出機械式制動器的異常和異常的預兆。換言之,能夠提供一種提前對導致機床、機器人等的故障的機械式制動器的異常或異常的預兆進行檢測來實現高度的預防維護的電動機控制系統。
根據本發明的第二方式和第八方式,獲取開始了機械式制動器的工作時的伺服電動機的旋轉速度,根據獲取到的該旋轉速度來變更上述的第一閾值,從而判斷機械式制動器是否存在異常。也就是說,關于計算出的旋轉位移量,將開始了機械式制動器的工作時的伺服電動機的旋轉速度考慮在內地判斷機械式制動器的異常。因而,能夠更準確地檢測機械式制動器的異?;虍惓5念A兆。
根據本發明的第三方式和第九方式,將開始了機械式制動器的工作時的伺服電動機的旋轉速度的平方除以計算出的旋轉位移量。這樣的除法計算所得到的值與由于機械式制動器的工作而產生的減速加速度成比例。也就是說,這樣的除法計算所得到的值越低,則減速加速度越小,因此機械式制動器的效力下降。因而,通過判斷上述的除法計算所得到的值是否超過規定的第二閾值,能夠檢測機械式制動器的異?;虍惓5念A兆。另外,通過使用上述的除法計算所得到的值來進行機械式制動器的異常判斷,能夠更嚴密地考慮開始了機械式制動器的工作時的伺服電動機的旋轉速度來檢測機械式制動器的效力下降。
根據本發明的第四方式和第十方式,通過在每次使機械式制動器工作時判斷計算出的旋轉位移量是否增加,能夠檢測機械式制動器的效力下降的跡象。
根據本發明的第五方式和第十一方式,通過在每次使機械式制動器工作時判斷除法計算所得到的值是否減少,能夠檢測機械式制動器的效力下降的跡象。
根據本發明的第六方式和第十二方式,能夠將從使機械式制動器的工作開始起到伺服電動機的旋轉停止為止的伺服電動機的旋轉位置的歷史記錄輸出到外部,由此能夠在電動機控制系統外利用這樣的歷史記錄。