(57)【要約】【課題】一方では安全ブレーキの摩耗を早期に確認し、他方では不要な早すぎる交換を防止することを可能にする駆動装置の試験のための方法およびそれに応じて装備された電力変換装置を提供する。【解決手段】駆動装置の試験のための本発明による方法ならびにそれに応じて装備された電力変換装置において、好ましくはばね圧ブレーキとして構成されているモータブレーキの実際のねじり遊びが求められ、許容ねじり遊びと比較される。その場合に、ブレーキの拘束トルクよりも小さい試験トルクにより、閉じたブレーキに抗して限界位置に到達するまで、好ましくは両方向に移動が行なわれる。試験方法は駆動装置の電力変換装置における試験ルーチンとして実現されているとよい。【選択図】図１
2010520416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともモータおよびブレーキを含む駆動装置の試験方法であって、
ａ）ブレーキを閉じるステップと、
ｂ）モータを既知の出発角度位置から閉じたブレーキに抗して第１の回転方向に試験トルクにて駆動し、この際試験トルクがブレーキの拘束トルクよりも小さく、モータを閉じたブレーキに抗して第１の回転方向に第１の限界位置に到達する迄駆動するステップと、
ｃ）既知の出発角度位置と第１の限界位置から第１のねじり角度を求めるステップと、
ｄ）求めた第１のねじり角度と第１のねじり基準角度とを比較するステップと
を有する方法。
【請求項２】
ステップｂ）とｃ）の間に、モータを第１の限界位置から閉じたブレーキに抗して第１とは反対方向の第２の回転方向に試験トルクにて駆動し、モータを閉じたブレーキに抗して第２の回転方向に、第２の限界位置に到達する迄駆動するステップを挿入し、
ステップｃ）の後に、第１と第２の限界位置から第２のねじり角度を求めるステップを挿入し、
ステップｄ）の後に、求めた第２のねじり角度と第２のねじり基準角度とを比較するステップを挿入した
請求項１記載の方法。
【請求項３】
第１と第２のねじり角度から総合ねじり角度が形成され、第１と第２のねじり基準角度から形成された総合ねじり基準角度と比較される請求項２記載の方法。
【請求項４】
少なくともモータおよびブレーキを含む駆動装置の試験方法であって、
１）ブレーキを閉じるステップと、
２）モータを閉じたブレーキに抗して第１の回転方向に試験トルクにて駆動し、この際試験トルクがブレーキの拘束トルクよりも小さく、モータを閉じたブレーキに抗して第１の回転方向に第１の限界位置に到達する迄駆動するステップと、
３）モータを第１の限界位置から閉じたブレーキに抗して第１とは反対方向の第２の回転方向に試験トルクにて駆動し、モータを閉じたブレーキに抗して第２の回転方向に第２の限界位置に到達する迄駆動するステップと、
４）第１および第２の限界位置からねじり角度を求めるステップと、
５）ねじり角度とねじり基準角度とを比較するステップと
を有する方法。
【請求項５】
ブレーキがばね圧ブレーキとして構成されている請求項１乃至４の１つに記載の方法。
【請求項６】
第１又は第２の限界位置は、試験トルクが第１又は第２の回転方向においてモータをブレーキの拘束トルクに抗して回転させるためには最早足りなくなるモータの角度位置、従ってモータが静止状態に至るモータの角度位置に相当する請求項１乃至５の１つに記載の方法。
【請求項７】
ねじり基準角度がブレーキの許容し得るねじり遊びのための尺度である請求項１乃至６の１つに記載の方法。
【請求項８】
比較が許容できない偏差を表わす場合に、試験後における駆動装置の作動が阻止される請求項１乃至７の１つに記載の方法。
【請求項９】
試験方法が、試験ルーチンとして、駆動装置によって含まれるモータ制御のための電力変換装置において実現されていることにより、方法ステップが電力変換装置によって実行される請求項１乃至８の１つに記載の方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９の１つに記載の方法を実施するためにソフトウェア技術的に装備された、少なくとも１つのモータおよび１つのブレーキの制御のための駆動装置用の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置が軸を駆動する少なくとも１つのモータとモータの確実な停止のための安全ブレーキとを含む駆動装置の試験方法に関する。更に本発明は、特にこの種の駆動装置の試験用に装備された電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非常に多くの駆動装置の動作時にモータの確実な停止が必要であり、そのため通常は所謂安全ブレーキが設けられている。この種の安全ブレーキは、例えばブレーキ板を有するばね圧ブレーキとして設計されている。この種のブレーキは比較的安価であり、摩耗が進行した場合にもなおも若干のブレーキ作用が残っている。
【０００３】
しかし、ばね圧ブレーキの摩耗は、徐々にねじり遊びが拡大するという結果を招き、そのため極端な場合には回転軸によって駆動される装置のシャフトを、最早ブレーキ時に定められた位置に正確に止めることができない。その結果、例えばロボット技術の分野における用途では、ロボットアームがブレーキ時に意図せずに少なくとも一部が大きく傾くという事態が起こり得る。例えば生産機械の環境におけるような他の用途においても、搬送ベルトの緊急ブレーキ後に、意図せずになおも一部が更に先へ進むとき、ブレーキ後のこの種の願わしくない移動が重大な結果となる。
【０００４】
従って、広範な顧客層が、許容し得るねじり遊びの非常に狭い限界を要求する。何故ならば超過が計り知れぬ被害を招き得るからである。
【０００５】
上述の摩耗問題を克服すべく、所謂永久励磁ブレーキを使用することは公知である。しかし、この種のブレーキは非常に高価であり、使用により磨耗した状態では最早ブレーキ作用がなく、そのため安全ブレーキとしての使用を極度に制限し或いは不可能にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、一方では安全ブレーキの摩耗を早期に確認し、他方では不要な早すぎる交換の防止を可能にする駆動装置の試験方法と、駆動装置用の電力変換装置とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、本発明によれば、少なくともモータおよびブレーキを含む駆動装置の試験のための方法であって、
ａ）ブレーキを閉じるステップと、
ｂ）モータを既知の出発角度位置から閉じたブレーキに抗して第１の回転方向に試験トルクにて駆動し、この際試験トルクがブレーキの拘束トルクよりも小さく、モータを閉じたブレーキに抗して第１の回転方向に第１の限界位置に到達する迄駆動するステップと、
ｃ）既知の出発角度位置と第１の限界位置から第１のねじり角度を求めるステップと、
ｄ）求めた第１のねじり角度と第１のねじり基準角度とを比較するステップと
を有する方法によって解決される。
【０００８】
本発明は、駆動装置の動作中に、特にブレーキ固定装置の徐々の摩耗が起きるという考えに基づいている。この摩耗は、閉じたブレーキにおいてすら、閉じたブレーキに抗して駆動軸がなおも或るねじり角度だけ更に回転させられるという形で現れる。既知の出発角度位置から第１の限界位置迄のこの第１のねじり角度が、現在の摩耗についての尺度である。第１のねじり基準角度は、ブレーキ時に不所望の大きな移動が防止されるように、なおも許容し得る範囲を表すべきである。第１の限界位置は、閉じたブレーキに抗して駆動される回転軸が停止する回転軸角度位置に相当する。
【０００９】
この第１の限界位置は、例えばモータ回転軸の外歯がねじり遊びを走り抜け、ここでブレーキ板の内歯に突き当たることによって引き起こされ得る。
【００１０】
本発明の有利な構成では、上述のステップ２）と３）の間に、次のステップが挿入される。即ち、モータを第１の限界位置から閉じたブレーキに抗して第１とは反対方向の第２の回転方向に試験トルクにて駆動し、モータを閉じたブレーキに抗して第２の回転方向に第２の限界位置に到達する迄駆動するステップである。更に、上述のステップ３）の後に次のステップが挿入される。即ち、第１と第２の限界位置から第２のねじり角度を求めるステップである。更に上述のステップ４）の後に次のステップが挿入される。即ち、求められた第２のねじり角度と第２のねじり基準角度を比較するステップである。本発明のこの構成では、ねじり遊びが両方向において検査される。従って、誤認された小さなねじり遊びが、例えば求められた小さな第１のねじり角度によって過小評価されることを確実に防止できる。例えば回転軸の外歯が非常に小さな第１のねじり角度において既にブレーキ板の内歯に突き当たることがあり、このことが小さなねじり遊びを示唆するであろう。ところが、反対の回転方向においては、第２のねじり角度が第１のねじり角度よりも明らかに大きいという異なった状況が現れる。両ねじり角度は対応するねじり基準角度と比較されることから、ねじり遊びの過小評価が回避される。この場合、第１および第２のねじり基準角度は同一に選んでもよい。
【００１１】
他の有利な実施形態では、第１と第２のねじり角度から総合ねじり角度を形成し、第１と第２のねじり基準角度から形成された総合ねじり基準角度と比較する。
【００１２】
更に本発明は、少なくともモータおよびブレーキを含む駆動装置の試験方法であって、
１）ブレーキを閉じるステップと、
２）モータを閉じたブレーキに抗して第１の回転方向に試験トルクにて駆動し、この際試験トルクがブレーキの拘束トルクよりも小さく、モータを閉じたブレーキに抗して第１の回転方向に第１の限界位置に到達する迄駆動するステップと、
３）モータを第１の限界位置から閉じたブレーキに抗して第１とは反対方向の第２の回転方向に試験トルクにて駆動し、モータを閉じたブレーキに抗して第２の回転方向に第２の限界位置に到達する迄駆動するステップと、
４）第１および第２の限界位置からねじり角度を求めるステップと、
５）ねじり角度とねじり基準角度とを比較するステップと
を有する方法をもたらす。
【００１３】
上述の方法では、モータ又はモータにより駆動される回転軸の出発角度位置を認識することは不要である。むしろ、出発角度位置が既知でなくとも、第１および第２限界位置の間のねじり遊びの大きさが求められる。これは、実際上非常に多く発生するケースに相当し、これらのケースでは上記の出発角度位置に関心が持たれないか、未知である。従ってねじり角度はねじり遊びの大きさについての尺度である。ねじり基準角度が、なおも許容し得るねじり遊びの大きさに合わせられている。
【００１４】
ブレーキがばね圧ブレーキとして構成されているとよい。
【００１５】
ばね圧ブレーキの場合、望まれる要求を長い動作時間後にもなおも保障可能とすべく、動作経過中に摩耗およびそれに伴う現在のねじり遊びに基づく問題が発生する。
【００１６】
第１又は第２の限界位置は、試験トルクが第１又は第２の回転方向においてモータをブレーキの拘束トルクに抗して回転させるためには最早足りなくなるモータの角度位置に相当する。従って、モータは第１又は第２の限界位置において停止状態にある。
【００１７】
従って、ねじり基準角度がブレーキの許容し得るねじり遊びのための尺度であると有利である。
【００１８】
特に好ましい実施形態では、比較が許容できない偏差を表わす場合に、試験後における駆動装置の作動が阻止される。
【００１９】
方法が、試験ルーチンとして、駆動装置によって含まれるモータ制御のための電力変換装置で実現されていることで、電力変換装置により方法ステップが実行されるとよい。
【００２０】
更に本発明は、少なくともモータおよびブレーキの制御のための駆動装置用の電力変換装置を提供し、電力変換装置は、方法および場合によっては方法の有利な実施形態の少なくとも１つを実施するようにソフトウェアを装備されている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の方法で試験される駆動装置のブレーキ部分を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施例を更に詳細に説明する。
【００２３】
図１は、ブレーキのブレーキ板２８を示す。ブレーキ板２８は内歯２４を有する。ブレーキ板２８の内歯２４は、スリーブ２２の外歯２６に嵌め込まれている。回転軸２０は図示しないモータにより駆動される。ブレーキ板２８は、駆動装置の安全性を図る制動のために用いられる。本発明の方法によれば、回転軸２０が図示しないモータにより、第１の回転方向３０に、閉じたブレーキに抗して移動し、第１の限界位置に到達する。第１の限界位置から出発して、第２の回転方向３２に回転軸２０がモータにより閉じたブレーキに抗して駆動され、第２の限界位置に到達する。第１および第２の限界位置からねじり遊び３４が求められ、基準ねじり遊びと比較される。
【００２４】
基準ねじり遊びが超過すると、そのことをもって、例えばブレーキの許容できない高い摩耗があると推定できる。本実施例は、特に駆動装置の安全ブレーキとしてのばね圧ブレーキの使用を提示している。
【００２５】
この方法は、駆動装置の電力変換装置において試験ルーチンとして実現されていると好ましい。駆動装置は、電力変換装置により、ブレーキが閉じた状態で、定められたトルク（試験トルク）にて限界位置迄移動される。試験トルクはブレーキの拘束トルクよりも小さくなければならない。引き続いて回転方向が変化され、僅かな回転数で再び限界位置へ向かって移動される。次いでねじり角が求められ、記憶されている基準値と比較される。ねじり角が基準値を上回るときは、例えば駆動装置の運転開始が阻止されるとよい。同時に、操作者情報も発生されるとよい。本方法の重要な利点は、使用者が駆動装置をいわば不安なしに使用できることにある。ねじり遊びが過大である摩耗限界到達時には、危険回避のために先ず駆動装置の運転が拒否される。整備処置にて摩耗部品の交換ができる故、駆動装置は速やかに再使用可能となる。更に、摩耗部品の早すぎる交換も防止できる。なぜならば、ある程度のねじり遊びは大概において許容可能であり、許容できない高いねじり遊びは確実に認識されるからである。
【００２６】
駆動装置の使用者は、高価な永久励磁ブレーキに切り換える必要がない。それによって使用者は、永久励磁ブレーキの摩擦面の摩耗時にはそもそも全くブレーキの拘束トルクを最早自由に使えないという危険を免れる。結局、本発明の方法によれば、駆動装置の既存の電力変換装置を、通常低コストで増強することができる。
【００２７】
本発明は要約すれば次のとおりである。
【００２８】
駆動装置の試験方法と試験ために適合した電力変換装置において、好ましくはばね圧ブレーキとして構成されているモータブレーキの実際のねじり遊びを求め、許容し得るねじり遊びと比較する。その場合に、ブレーキの拘束トルクより小さい試験トルクにより、閉じたブレーキに抗して限界位置に到達するまで、好ましくは両方向に移動を行う。この試験方法は、駆動装置の電力変換装置における試験ルーチンとして実現するとよい。
【符号の説明】
【００２９】
２０  回転軸、２２  スリーブ、２４  内歯、２６  外歯、２８  ブレーキ板、３０  第１の回転方向、３２  第２の回転方向、３４  ねじり遊び
【図１】
2010520416.tif 000003
【国際調査報告】
2010520416.tif 000004
2010520416.tif 000005
2010520416.tif 000006
2010520416.tif 000007