(57)【要約】【課題】  電動モータ若しくは電動モータで駆動される機械に設けられたブレーキ装置のブレーキ状態を低コストで簡単に監視できるブレーキ装置を得る。【解決手段】  電動モータ若しくは電動モータで駆動される機械可動部に取りつけられたブレーキ装置である。ブレーキロック信号が有効か判断し（200）、有効でブレーキ装置にロック指令が出力されているときに、所定の駆動指令をモータに与える（201）。モータからの位置、速度又は電流フィードバック信号によってモータが停止しているか否か判別する（202）。モータが停止していないと判別されると、ブレーキ装置異常の警告又はアラームを出力する（205）。モータ制御系が有する位置、速度又は電流フィードバック信号を利用してブレーキ装置の状態を監視できるので低コストで、ブレーキ装置を監視できる。【選択図】      図３
2005054843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータ若しくは電動モータを使用した機械を制動するブレーキ部、該ブレーキ部を制御するブレーキ制御部、及びブレーキ状態監視部を有するブレーキ装置において、前記ブレーキ制御部よりブレーキ部にロック信号を与え、前記ブレーキ状態監視部でモータからフィードバックされたモータの状態信号を監視し、該モータの状態信号に基づいてブレーキ状態を推定し、異常が検出された場合には、警告又はアラームを発生するようにしたことを特徴とするブレーキ装置。
【請求項２】
前記ブレーキ制御部からブレーキ部にロック信号が与えられた後、モータ制御部よりモータに所定のモータ駆動指令を出力し、前記ブレーキ状態監視部が、モータ駆動指令出力中のモータの状態信号に基づいて異常か否かを判別する請求項１に記載のブレーキ装置。
【請求項３】
前記所定のモータ駆動指令は、ブレーキ装置の機能低下を判別する所定値のトルク指令である請求項２記載のブレーキ装置。
【請求項４】
前記所定のモータ駆動指令は、ブレーキ装置の定格トルクに対応するトルク指令である請求項２に記載のブレーキ装置。
【請求項５】
前記所定のモータ駆動指令は、位置指令又は速度指令である請求項２に記載のブレーキ装置。
【請求項６】
前記ブレーキ状態監視部が監視する前記モータからフィードバックされたモータの状態信号は、モータ又は該モータで駆動される機械可動部の位置を検出する位置検出器からの位置フィードバック信号である請求項１乃至５の内いずれか１項に記載のブレーキ装置。
【請求項７】
前記ブレーキ状態監視部が監視する前記モータからフィードバックされたモータの状態信号は、モータ又は該モータで駆動される機械可動部の移動速度を検出する速度検出器からの速度フィードバック信号である請求項１乃至５の内いずれか１項に記載のブレーキ装置。
【請求項８】
前記ブレーキ状態監視部が監視する前記モータからフィードバックされたモータの状態信号は、モータの駆動電流を検出する検出器からの電流フィードバック信号である請求項２乃至５の内いずれか１項に記載のブレーキ装置。
【請求項９】
前記ブレーキ制御部からブレーキ部への指令経路を複数設け、各経路毎に、ロック信号を与え、前記ブレーキ状態監視部でモータからフィードバックされたモータの状態信号を監視する請求項１乃至８の内いずれか１項に記載のブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータ若しくは電動モータで駆動される機械に取り付けられたブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から使用されているブレーキ装置は、ブレーキ制御部からブレーキ部に一方的に指令が伝達されるものであり、ブレーキのロック指令がブレーキ制御部からブレーキ部に出力されたとしても、実際にブレーキ部が作動してブレーキがかかったか否かは、ブレーキ装置自体で判別することができない。そのため、ブレーキのロック指令を出力したにも拘わらず、モータや機械可動部が移動し、機械を破損させたり、又は人身事故の原因となる場合もあった。
【０００３】
ブレーキ状態を確認するために、ブレーキ装置にセンサ等を設けるとすれば、装置が大がかりなものとなり、製造コストの上昇となる等欠点がある。又、ブレーキ状態をモータの状態を利用して確認するような公知技術、公知文献は発見できなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、モータ若しくはモータで駆動される機械に設けられたブレーキ装置において、簡単かつ、低コストで該ブレーキ装置のブレーキ状態を監視できるブレーキ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願請求項１に係わる発明は、電動モータ若しくは電動モータを使用した機械を制動するブレーキ部、該ブレーキ部を制御するブレーキ制御部、及びブレーキ状態監視部を有するブレーキ装置において、前記ブレーキ制御部よりブレーキ部にロック信号を与え、前記ブレーキ状態監視部でモータからフィードバックされたモータの状態信号を監視し、該モータの状態信号に基づいてブレーキ状態を推定し、異常が検出された場合には、警告又はアラームを発生するようにした。又、請求項２に係わる発明は、前記ブレーキ制御部からブレーキ部にロック信号を与えた後、モータ制御部よりモータに所定のモータ駆動指令を出力し、前記ブレーキ状態監視部が、モータ駆動指令出力中のモータの状態信号に基づいてブレーキ装置が異常か否かを判別するようにした。
【０００６】
前記所定のモータ駆動指令を、請求項３に係わる発明においては、ブレーキ装置の機能低下を判別する所定値のトルク指令とし、請求項４に係わる発明は、ブレーキ装置の定格トルクに対応するトルク指令とし、請求項５に係わる発明は、位置指令又は速度指令とした。  
又、前記ブレーキ状態監視部が監視する前記モータからフィードバックされたモータの状態信号を、請求項６に係わる発明は、モータ又は該モータで駆動される機械可動部の位置を検出する位置検出器からの位置フィードバック信号とし、請求項７に係わる発明は、モータ又は該モータで駆動される機械可動部の移動速度を検出する速度検出器からの速度フィードバック信号とし、請求項８に係わる発明は、モータの駆動電流を検出する検出器からの電流フィードバック信号とした。
【０００７】
請求項９に係わる発明は、前記ブレーキ制御部からブレーキ部への指令経路を複数設け、各経路毎に、ロック信号を与え、前記ブレーキ状態監視部でモータからフィードバックされたモータの状態信号を監視することによって、ブレーキ装置のブレーキ部の異常か、ブレーキ装置のブレーキ指令の指令経路の異常かを判別できるようにした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、ブレーキ装置が適用される機械やモータにおいて、モータの制御系が有するフィードバック信号を用いて、モータの状態を監視してブレーキの状態を監視できるため、ブレーキ状態を検出するセンサ等を特別に設ける必要がなく、低コストで簡単にブレーキ状態が監視でき、安全なブレーキ装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の各実施形態を実施するブレーキ装置の機能ブロック図である。この実施形態は、電動モータに取り付けられたブレーキ装置の例を示している。又、この実施形態では、ブレーキ装置のブレーキ制御部、ブレーキ状態監視部をモータを制御するＣＮＣ装置（コンピュータ内蔵数値制御装置）で構成している。  
図１において、符号１０はＣＮＣ装置であり、従来のＣＮＣ装置にブレーキ制御部１２、ブレーキ状態監視部１３が追加されている。なお、符号１１は、モータを駆動制御するためのモータ制御部である。該モータ制御部１１から出力された駆動指令はサーボアンプ２１を介して電動モータ２２を駆動する。このモータ２２はこの実施形態においては位置、速度を検出する位置、速度検出器を有し、また、モータの駆動電流を検出する電流検出器を備え、これら検出器で検出された位置、速度、電流は、フィードバック信号としてモータ制御部１１に帰還され、モータ制御部１１は、位置、速度、電流のフィードバック制御を行う。さらに、この位置、速度、電流のいずれかのフィードバック信号はブレーキ状態監視部１３にもフィードバックされている。
【００１０】
又、モータ２２には、ブレーキ装置のブレーキ部２３が取り付けられており、該ブレーキ部２３は、ＣＮＣ装置１０内に設けられたブレーキ制御部１２によって制御されるようになっている。又、この実施形態では、ブレーキ制御部１２からブレーキ部２３までの指令経路２４が複数設けられている例を示している。  
ＣＮＣ装置１０は、指令プログラム等に基づいて、モータ制御部１１よりモータ駆動指令を出力しサーボアンプ２１を介してモータ２２を駆動制御しており、モータ２２の駆動指令を停止する際には、ブレーキ制御部１２よりブレーキロック信号を出力しブレーキ部２３を作動させてモータ２２の回転移動を阻止する。又、動作を再開するときには、ブレーキロック信号をオフとしてブレーキ部２３のブレーキ動作を解除し、モータ２２を駆動制御する。
【００１１】
図２は、本発明のＣＮＣ装置１０のプロセッサがブレーキ制御部１２，ブレーキ状態監視部１３として機能する第１の実施形態のフローチャートである。この第１の実施形態は、モータ２２で駆動される機械可動部が重力等の力をモータ以外から常に受けて、モータの駆動停止状態にしたとき、ブレーキ装置が動作しなければ、機械可動部及びモータが回転移動するような場合に適用するものである。
【００１２】
ＣＮＣ装置１０のプロセッサは、所定周期毎この図２にフローチャートで示す処理を実行しており、まず、ブレーキロック信号が有効か否か、すなわちブレーキロック信号がブレーキ部に出力されているか否か判断し（ステップ１００）、ブレーキロック信号が有効でなければ（ブレーキロック信号が出力されてなければ）、当該周期の処理は終了する。  一方、ブレーキロック信号が有効と判断されたときには、モータが停止しているか否かを位置、速度フィードバック信号のいずれかによって判断する。位置のフィードバック信号によっては、該位置のフィードバック信号に変化があれば、モータ２２は移動していることを意味し、停止していないと判断される。又、位置のフィードバック信号に変化がなければ、モータ２２は停止していると判断される（ステップ１０１）。また、速度フィードバック信号によっては、該速度フィードバック信号が速度「０」と判断されれば、モータは停止しているものと判断され、それ以外の場合は、モータ２２は回転しているとして判断される。
【００１３】
モータ２２が停止していると判断された場合には、この処理を終了し、モータ２２が回転していると判断された場合には、ブレーキ装置異常によりモータが回転したものとして、ＣＮＣ装置の表示器等にブレーキ装置異常の警告又はアラームを出力し（ステップ１０２）、この処理を終了する。
【００１４】
図３は本発明の第２の実施形態のフローチャートである。この第２の実施形態は、モータで駆動される機械可動部が重力等の力をモータ以外から常に受けている場合でも、又、常に力を受けていない場合にも適用できるものである。  
まず、第１の実施形態と同様に、ＣＮＣ装置１０のプロセッサは図３に示す処理を所定周期毎実行し、まず、ブレーキロック信号が有効か否か判断し（ステップ２００）、ブレーキロック信号が有効でなければ（ブレーキロック信号が出力されてなければ）、当該周期の処理は終了する。一方、ブレーキロック信号が有効と判断されたときには、所定の駆動指令をモータ２２に対して出力する（ステップ２０１）。この所定の駆動指令は、位置指令でも速度指令でもトルク指令でもよい。
【００１５】
位置指令の場合では、モータ制御部１１によって、該位置指令と位置のフィードバック信号により位置ループ処理がなされ速度指令が求められ、さらに該速度指令と速度フィードバック信号に基づいて速度ループ処理がなされトルク指令が求められ、該トルク指令と電流フィードバック信号に基づいて電流ループ処理がなされサーボアンプ２１への指令が出力されてモータ２２が駆動されることになる。
【００１６】
又、駆動指令が速度指令であれば、前述したように速度ループ処理、電流ループ処理がなされ、モータ２２は駆動されることになる。さらに、駆動指令がトルク指令で構成する場合には、電流ループ処理がなされてモータ２２が駆動されることになる。
【００１７】
以上のようにしてモータ２２が駆動されるが、ブレーキロック信号によって、ブレーキ部２３が動作してブレーキがかかっていれば、モータ２２は回転せず、停止したままである。そこで、モータ２２が停止しているか否かを位置フィードバック信号、速度フィードバック信号、電流フィードバック信号のいずれかによって判断する（ステップ２０２）。位置のフィードバック信号によっては、該位置のフィードバック信号に変化があれば、モータ２２は移動していることを意味し停止していないと判断される。又、位置のフィードバック信号に変化がなければ、モータ２２は停止していると判断される。また、速度フィードバックによっては、該速度フィードバック信号が速度「０」と判断されれば、モータは停止しているものと判断され、それ以外の場合はモータは回転しているとして判断される。さらに、電流フィードバック信号が増加しているような場合は、モータ２２は停止しているものと判断され、電流フィードバック信号が所定値以下であれば、モータ２２は回転しているものと判断される。
【００１８】
そして、モータが停止していると判断された場合には、ステップ２０１で出力した駆動指令を停止し（ステップ２０３）、この処理を終了する。又、モータ２２が回転していると判断された場合には、駆動指令を停止し（ステップ２０４）、ブレーキ装置異常と推定して、ＣＮＣ装置の表示器等にブレーキ装置異常の警告又はアラームを出力し（ステップ２０５）、この処理を終了する。
【００１９】
特に、ステップ２０１で出力する駆動指令をトルク指令とした場合、このトルク指令の値をブレーキ装置の定格トルクに対応する値とする（重力等の力が常にモータ回転軸にかかっている場合には、この重力等によるトルクとモータへのトルク指令がブレーキ装置の定格トルクとなるように調整したトルク指令値とする）。このような値とすることによって、ブレーキ部２３によるブレーキ機能が定格トルク以上であれば、モータは回転せず、定格トルク未満で機能が低下している場合には、モータ２２は回転することになり、警告又はアラームが出力されることになる。これによって、ブレーキ装置の機能低下を早期に検出することができる。又、ステップ２０１で出力する駆動指令のトルク指令を所望の値として、ブレーキ装置のブレーキトルクがこの所望の値より低下になったとき警告又はアラームを出力させて、ブレーキ装置の機能低下を所望の値になった時点で検出すようにすることもできる。
【００２０】
図４は、本発明の第３の実施形態のフローチャートである。この実施形態は、ブレーキロック信号がブレーキ部２３に出力されてもブレーキが作動しないような場合、ブレーキ部２３が異常なのか、ブレーキ部２３までの指令経路が異常なのか不明である。そのため、ブレーキ部が異常かブレーキ部までの指令経路が異常かをも含めて判断できるようにしたものである。又、第１，第２の実施形態では、ＣＮＣ装置１０の稼働中、ブレーキロック信号が有効でブレーキ装置が動作させられていることを検知して、ブレーキ動作状態を監視するようにしたものであったが、この実施形態は、ブレーキの故障診断モードを設けて、故障診断モードに切り替えて図４に示す処理を実施するようにする。又、この実施形態も、第１の実施形態と同様に、モータで駆動される機械可動部が重力等の力をモータ以外から受けて、モータの駆動停止状態にしたとき、ブレーキ装置が動作しなければ、機械可動部及びモータが回転移動するような場合に適用するものである。
【００２１】
まず、指令経路を指定する指標ｎを「１」にセットし（ステップ３００）、この指標ｎで示される第ｎ経路のブレーキロック信号をオンとし、他の経路のブレーキロック信号をオフとする（ステップ３０１，３０２）。すなわち、第ｎ経路を介してブレーキ部２３にブレーキロック信号を出力し該ブレーキ部２３を作動させてモータ２２にブレーキを作動させる。  
次に、第ｎ経路のブレーキロック信号のみがオンか確認する（ステップ３０３）。第ｎ経路以外のブレーキロック信号がオンしているときや、第ｎ経路のブレーキロック信号がオンしていないときには、制御系異常として警告又はアラームを出して（ステップ３１１）、この処理を終了する。
【００２２】
一方、第ｎ経路のブレーキロック信号のみオンしているときは、モータ２２からフィードバックされてくる位置又は速度フィードバック信号によって第１の実施形態で説明したように、モータ２２が停止しているか否かを診断し、その診断結果を指標ｎに対応させて記憶する（ステップ３０４）。  
そして、指標ｎで示される経路が最終経路か判断し（ステップ３０５）、最終経路でなければ、指標ｎを「１」インクリメントし（ステップ３０６）、ステップ３０１に戻り、該ステップ３０１以下の処理を実行する。全ての指令経路に対して、ブレーキロック信号をオンして出力し、モータ２２の回転が停止しているか否かを診断しその結果を記憶し、最終経路に達したことがステップ３０５で判別されると、診断結果記憶内容から、モータ２２が回転したことが１つも記憶されておらず、異常なしと判断された場合には（ステップ３０７）、この処理を終了する。一方、１つでもモータ２２の回転があったことが記憶されている場合には、全ての経路に対応して、モータ２２の回転があったと記憶されているか否か判断し（ステップ３０８）、全ての指令経路に対してモータ２２の回転があったことが記憶されて異常と判断された場合には、ブレーキ部の異常としてＣＮＣ装置１０の表示器等に警告表示する。又は、ブレーキ部異常のアラームを出力し（ステップ３１０）、この処理を終了する。
【００２３】
又、全ての指令経路に対して異常（モータ回転あり）が記憶されてなければ、その異常を記憶する指令経路が異常であるとして、その旨の警告又はアラームを出力し（ステップ３０９）、この処理を終了する。
【００２４】
図５は、本発明の第４の実施形態のフローチャートである。この第４の実施形態は、第３の実施形態と同様に、ブレーキ部２３が異常か、ブレーキ部２３までの指令経路２４が異常かを区別して判断できるようにしたものである。又、ブレーキの故障診断モードに切り替えて図４に示す処理を実施するものである。さらに、この第４の実施形態は、モータで駆動される機械可動部が重力等の力をモータ以外から常に受けている場合でも、又、常に力を受けていない場合にも適用できるものである。
【００２５】
まず、第３の実施形態と同様に、指令経路を指定する指標ｎを「１」にセットし（ステップ４００）、この指標ｎで示される第ｎ経路のブレーキロック信号をオンとし、他の経路のブレーキロック信号をオフとし（ステップ４０１，４０２）、第ｎ経路を介してブレーキ部２３にブレーキロック信号を出力し、該ブレーキ部２３を作動させてモータ２２にブレーキを作動させる。  
次に、第ｎ経路のブレーキロック信号のみがオンか確認する（ステップ４０３）。第ｎ経路以外のブレーキロック信号がオンしているときや、第ｎ経路のブレーキロック信号がオンしていないときには、制御系異常として警告又はアラームを出して（ステップ４１３）、この処理を終了する。
【００２６】
一方、第ｎ経路のブレーキロック信号のみオンしているときは、所定の駆動指令をモータに出力する（ステップ４０４）。この所定の駆動指令は、第２の実施形態と同様に、位置指令でも速度指令でもトルク指令でもよい。この駆動指令によって、モータ２２は駆動されることになるが、ブレーキ部２３が作動して、モータ２２の回転を阻止していれば、モータ２２は回転せず、又、ブレーキ部２３又は第ｎ経路が異常で正常にブレーキ動作が作動していない場合には、モータ２２は回転することになる。そこで、第２の実施形態と同様に、モータ２２が停止しているか否かを位置フィードバック信号、速度フィードバック信号、電流フィードバック信号のいずれかによって判断する。位置のフィードバック信号による場合は、位置のフィードバック信号の変化により、速度フィードバック信号による場合は、該速度フィードバック信号が速度「０」か否かにより、さらに、電流フィードバック信号による場合は、電流フィードバック信号が所定値を越えたか否かによって、モータ２２が回転しているか否かを診断する。そしてその診断結果を指標ｎに対応させて記憶する（ステップ４０５）。
【００２７】
次に、ステップ４０４で出力した駆動指令をオフとし（ステップ４０６）、指標ｎで示される経路が最終経路か判断し（ステップ４０７）、最終経路でなければ、指標ｎを「１」インクリメントし（ステップ４０８）、ステップ４０１に戻り、該ステップ４０１以下の処理を実行する。全ての指令経路に対して、ブレーキロック信号をオンして出力し、モータの回転が停止しているか否かを診断しその結果を記憶し、最終経路に達したことがステップ４０７で判別されると、診断結果記憶内容から、モータ回転が１つも記憶されておらず、異常なしと判断された場合には（ステップ４０９）、この処理を終了する。一方、１つでもモータ回転ありが記憶されている場合には、全ての経路に対応して、モータの回転があったと記憶されているか否か判断し（ステップ４１０）、全ての指令経路に対してモータ回転が記憶され異常と判断された場合には、ブレーキ部の異常としてＣＮＣ装置１０の表示器等に警告表示する又は、ブレーキ部異常のアラームを出力し（ステップ４１２）、この処理を終了する。
【００２８】
又、全ての指令経路に対して異常（モータ回転あり）が記憶されてなければ、その異常を記憶する指令経路が異常であるとして、その旨の警告又はアラームを出力し（ステップ４１１）、この処理を終了する。
【００２９】
この第４の実施形態においても、第２の実施形態と同様に、ステップ４０４で出力する駆動指令をトルク指令とした場合、このトルク指令の値をブレーキ装置の定格トルクにすることによって、ブレーキ装置の機能が定格トルクより低下したことを検出でき、ブレーキ装置のブレーキのトルクが所定値以下となったことを検出しようとする場合には、この所定値に合わせた、トルク指令をステップ４０４の駆動指令とすればよい。
【００３０】
上述した各実施形態においては、ブレーキ装置が電動モータに取り付けられて該モータの回転をロックするブレーキ装置の例を説明したが、電動モータで駆動される機械可動部の移動をロックするように配置されたブレーキ装置に対しても本発明は適用できるものである。すなわち、モータで駆動される機械可動部は、モータの回転と共に回転移動するものであり、機械可動部をブレーキ装置で正常にロックすれば、モータの回転もロックされることになる。しかし、ブレーキロック信号が有効になってもブレーキ装置が正常に機能しない場合は、機械可動部の移動と共にモータも回転することになる。又、モータを駆動しても、ブレーキ装置が正常に作動して機械可動部をロックしていれば、モータは回転せず、ブレーキ装置が正常に作動していないときは、モータの駆動によってモータは回転することになる。よって、モータで駆動される機械可動部に対してブレーキ装置が設けられている場合にも本発明は適用できるものであり、上述した各実施形態の図２〜図４の処理はブレーキ装置が機械可動部に対して設けられたときも同じである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の各実施形態を実施するブレーキ装置の機能ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態のフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態のフローチャートである。
【図４】本発明の第３の実施形態のフローチャートである。
【図５】本発明の第４の実施形態のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ＣＮＣ装置
１１  モータ制御部
１２  ブレーキ制御部
１３  ブレーキ状態監視部
２１  サーボアンプ
２２  モータ
２３  ブレーキ部
２４  指令経路
【図１】
2005054843.tif 000003
【図２】
2005054843.tif 000004
【図３】
2005054843.tif 000005
【図４】
2005054843.tif 000006
【図５】
2005054843.tif 000007