(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイナミックブレーキモジュールにおいて、
電気エネルギを消費して熱エネルギに変換する抵抗器と、
前記電気エネルギの入力側に設けられた入力側接点と、
前記抵抗器側に設けられた抵抗器側接点と、
前記入力側接点および抵抗器側接点間を開閉するブレーキ用スイッチと、
前記抵抗器の抵抗値計測用に設けられた抵抗値計測用接点と、
前記ブレーキ用スイッチと連動し、かつ当該ブレーキ用スイッチが開き状態にある時に前記抵抗器側接点および前記抵抗値計測用接点間を閉じる抵抗値計測用スイッチと、
前記抵抗値計測用接点に電気的に接続された出力端子とを備えている
ことを特徴とするダイナミックブレーキモジュール。
【請求項２】
サーボプレスにおいて、
駆動指令に基づいた駆動電力を生成するサーボモジュールと、
サーボモジュールからの駆動電力により駆動されるサーボモータと、
サーボモータの出力トルクで駆動されるスライドと、
前記サーボモジュールおよび前記サーボモータ間の電力ラインに接続された請求項１記載のダイナミックブレーキモジュールとを備えている
ことを特徴とするサーボプレス。
【請求項３】
請求項２に記載のサーボプレスにおいて、
前記サーボモジュールに対して前記駆動指令を出力する制御装置と、
前記制御装置に接続された表示装置とを備え、
前記制御装置は、
前記出力端子を介して得られる前記抵抗器の抵抗値を計測する抵抗値計測手段と、
計測された抵抗値と予め設定された抵抗閾値とを比較する抵抗値比較手段と、
前記抵抗値比較手段での比較結果に基づいて警告情報を生成するとともに、当該警告情報を前記表示装置に出力して表示させる警告情報生成手段とを備えている
ことを特徴とするサーボプレス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイナミックブレーキモジュールおよびこれを備えたサーボプレスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータの動力を、クラッチおよびリンク機構で構成された動力伝達装置を介してスライドに伝達する機械式プレスが知られている。このようなプレスには、機械式のブレーキ装置が設けられており、連続工程時の設定点停止（例えば上死点停止）、１サイクル停止、寸動運転時の停止などの際には、クラッチを開放させるとともに、ブレーキ装置のばね力で摩擦板とディスクとの間に摩擦力を生じさせることにより、スライドを機械的に停止させている。また、機械式プレスでのブレーキについては、ブレーキ操作が行われた時点からスライドが実際に停止するまでの時間や惰走距離（角度）を確認することで、その性能を監視している。
【０００３】
一方、近年普及が目覚ましいサーボプレスにおいては、機械式のブレーキ装置が設けられてはいるものの、上述した通常状況でのスライド停止に際しては、スライドをサーボ制御により停止させるのが主流であり、停止の都度、ブレーキ装置を作動させることはない。つまりブレーキ装置は、非常停止時のようにサーボ制御が停止した状況において、スライドを落下させないための保持用に用いられる。また、サーボプレスには、サーボ制御の停止に伴って作動するダイナミックブレーキ（電気的制動）が設けられている。このダイナミックブレーキも、通常状況でのスライド停止時に作動することはない。
【０００４】
ダイナミックブレーキ（以下、ＤＢと略す場合がある）は、サーボ制御が行われない状況下において、サーボモータを発電状態にしてトルクを吸収させるとともに、サーボモータで発電された電力をＤＢ回路でジュール熱に変換し、放出することで、制動力を生じさせるようになっている。このためＤＢ回路中には、電気エネルギを熱エネルギに変換する抵抗器が設けられている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６９５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、サーボプレスにあっては、通常のスライド停止をサーボ制御により行うため、機械式のブレーキ装置やダイナミックブレーキを作動させて制動性能を確認するといった機会が非常に少ない。それでも機械式のブレーキ装置に関しては、従来の機械式プレスと同様な確認により制動性能を監視することが可能であるが、ダイナミックブレーキによる制動性能の監視方法は、未だ確立されていないのが実情である。このため、ＤＢ回路に設けられた抵抗器の抵抗値が経年劣化により下がってしまい、それに気付かずにいると、サーボ制御が行われない非常時において、ダイナミックブレーキが効果的に作動しない状況が生じるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、ダイナミックブレーキの制動性能を良好に監視できるダイナミックブレーキモジュールおよびこれを備えたサーボプレスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るダイナミックブレーキモジュールは、電気エネルギを消費して熱エネルギに変換する抵抗器と、前記電気エネルギの入力側に設けられた入力側接点と、前記抵抗器側に設けられた抵抗器側接点と、前記入力側接点および抵抗器側接点間を開閉するブレーキ用スイッチと、前記抵抗器の抵抗値計測用に設けられた抵抗値計測用接点と、前記ブレーキ用スイッチと連動し、かつ当該ブレーキ用スイッチが開き状態にある時に前記抵抗器側接点および前記抵抗値計測用接点間を閉じる抵抗値計測用スイッチと、前記抵抗値計測用接点に電気的に接続された出力端子とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るサーボプレスは、駆動指令に基づいた駆動電力を生成するサーボモジュールと、サーボモジュールからの駆動電力により駆動されるサーボモータと、サーボモータの出力トルクで駆動されるスライドと、前記サーボモジュールおよび前記サーボモータ間の電力ラインに接続された前述のダイナミックブレーキモジュールとを備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明のサーボプレスはまた、前記サーボモジュールに対して前記駆動指令を出力する制御装置と、前記制御装置に接続された表示装置とを備え、前記制御装置は、前記出力端子を介して得られる前記抵抗器の抵抗値を計測する抵抗値計測手段と、計測された抵抗値と予め設定された抵抗閾値とを比較する抵抗値比較手段と、前記抵抗値比較手段での比較結果に基づいて警告情報を生成するとともに、当該警告情報を前記表示装置に出力して表示させる警告情報生成手段とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上において、本発明のダイナミックブレーキモジュールおよびこれを備えたサーボプレスによれば、当該ダイナミックブレーキモジュールには、抵抗器の抵抗値測定用の出力端子を設けたので、この出力端子を介して抵抗器の抵抗値を計測することで、抵抗器の劣化状態を判断でき、ダイナミックブレーキモジュールを用いたダイナミックブレーキの制動性能を良好に監視できる。
【００１２】
また、本発明のサーボプレスにおいて、抵抗器の劣化状態を制御装置の各手段で判断し、劣化している場合に、警告情報を表示装置に表示させる構成にすると、サーボプレスのオペレータに対して抵抗器の交換時期をタイムリーに知らせることができて、交換作業を促すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係るダイナミックブレーキモジュール（以下、ＤＢモジュールと称する）２０が用いられたサーボプレス１の概略構成を示すブロック図である。図２は、サーボプレス１のＮＣ（Ｎumerical Ｃontrol）装置２およびＤＢモジュール２０を具体的に示すブロック図である。
【００１４】
図１において、サーボプレス１は、プレスモーションプログラムに基づいて駆動指令を出力するＮＣ装置２と、ＮＣ装置２からの駆動指令に基づく３相の駆動電流を生成するサーボモジュール３と、駆動電流によって駆動されるサーボモータ４と、サーボモータ４の出力トルクを伝達する減速機５と、減速機５からのトルクで駆動される昇降装置６と、昇降装置６によって上下に駆動されるスライド７とを備え、スライド７に図示略の上金型が取り付けられるようになっている。
【００１５】
なお、サーボプレス１は、サーボモータ４、減速機５、および昇降装置６を支持するクラウン、このクラウンを支持する複数のアプライト、アプライトが立設されるベッドの他、下金型が設置されるボルスタ等を含んで構成されているが、これらはプレス機械に一般に適用されるものと同じであるため、ここでの図示および説明を省略する。
【００１６】
ＮＣ装置２には、スライド７を各種のモードで運転させるための操作パネルや、プレスモーションプログラム、サーボプレス１での各種の設定情報、操作指示用の情報、警告用の情報等を表示する表示装置８が設けられている。
サーボモジュール３は、インバータ回路が形成された回路部品であり、複数のスイッチング素子、およびフリーホイールダイオード等で構成されている。
【００１７】
サーボモータ４には、出力軸の回転角度等を検出し、この検出結果をＮＣ装置２にフィードバックするエンコーダ９が設けられている。このエンコーダ９からの検出結果とプレスモーションプログラムによる目標値との偏差に応じた駆動指令がＮＣ装置２からサーボモジュール３に出力される。つまりサーボモータ４では、エンコーダ９からの位置（角度）フィードバックによるサーボ制御によってスライド７が動作する。
【００１８】
また、本実施形態において、減速機５としては、複数段の減速用歯車を用いた等速減速機、あるいは一回転の速度が不等速なウィットウォース減速機等を用いることができる。
昇降装置６としては、エキセン軸６１を有したエキセンドラム６２、およびエキセンドラム６２の外周側に配置されたコンロッド６３を含んだ構成を採用できる。
【００１９】
ところで、本実施形態のサーボプレス１では、スライド７がサーボ制御によって動作していることで、スライド７の停止についてもサーボ制御によって行われる。このため、サーボプレス１には、サーボ制御が行われないような非常事態において、スライド７をその場に停止させる落下防止用の手段が必要であり、スライド７を機械的に停止させるブレーキ装置１０、およびスライド７に対して電気的に制動をかけるＤＢモジュール２０が設けられている。
【００２０】
ブレーキ装置１０としては任意の構造でよいが、例えばエキセン軸６１と一体で回転するディスクを、ばね力により摩擦板で挟み込んで停止させる構成を採用できる。サーボ制御が行われない事態が生じたとＮＣ装置２が判断した場合、ＮＣ装置２からの動作信号がブレーキ装置１０に出力され、この動作信号を受けてブレーキ装置１０が作動する。
【００２１】
ＤＢモジュール２０は、図２に示すように、ＤＢ回路が形成された回路部品であり、９つのリレー接点２１〜２９と、第４〜第６リレー接点２４〜２６側に互いに並列接続された抵抗器３１〜３３とを備えている。
【００２２】
ＤＢモジュール２０の第１リレー接点２１は、サーボモジュール３からサーボモータ４へ電力を供給する電力ラインＵに接続され、第２リレー接点２２は電力ラインＶに接続され、第３リレー接点２３が電力ラインＷに接続されている。このような第１〜第３リレー接点２１〜２３には、リレーコイル３０への電流が遮断された時に閉じる第１〜第３リレースイッチ４１〜４３が設けられている。
【００２３】
従って、サーボ制御が行われず、リレーコイル３０への電流が遮断されると、第１リレースイッチ４１により、第１、第４リレー接点２１，２４が接続され、第２リレースイッチ４２により、第２、第５リレー接点２２，２５が接続され、第３リレースイッチ４３により、第３、第６リレー接点２３，２６が接続される。これにより、サーボモータ４で回生された電気エネルギは、各電力ラインＵ，Ｖ，Ｗを介して抵抗器３１〜３３に流れ、抵抗器３１〜３３にて熱エネルギへと変換されてダイナミックブレーキが作動する。
【００２４】
また、本実施形態のＤＢモジュール２０には、一対の出力端子３４，３５が設けられている。一方の出力端子３４は、第７リレー接点２７に接続され、他方の出力端子３５は、第８、第９リレー接点２８，２９に接続されている。そして、第７〜第９リレー接点２７〜２９には、第１〜第３リレースイッチ４１〜４３と同期して動作する第４〜第６リレースイッチ４４〜４６が設けられている。
【００２５】
第１〜第３リレースイッチ４１〜４３が開いた状態（オフ状態）にある時、すなわちサーボ制御が正常に行われ、リレーコイル３０に電流が供給されている時には、第４〜第６リレースイッチ４４〜４６により、第４、第７リレー接点２４，２７同士、第５、第８リレー接点２５，２８同士、第６、第９リレー接点２６，２９同士がそれぞれ接続される（図２に示した状態）。
【００２６】
このような構成により、サーボ制御が正常に行われている間は、出力端子３４，３５間に抵抗器３１〜３３の合成抵抗値を出力させることが可能である。この抵抗値は、出力端子３４，３５から出力ラインＬ１，Ｌ２を通してＮＣ装置２に出力され、計測されることになる。
【００２７】
なお、図示を省略するが、ＤＢモジュール２０には、第１〜第３リレースイッチ４１〜４３側が閉じ状態にあるのか、または第４〜第６リレースイッチ４４〜４６側が閉じ状態にあるのかを認識するための補助接点が設けられ、いずれの閉じ状態であるかをＮＣ装置２側で判断することが可能になっている。
【００２８】
一方、ＮＣ装置２は、抵抗値計測手段５１、抵抗値比較手段５２、および警告情報生成手段５３を備えている。これらの手段５１〜５３は、コンピュータ等の適宜なハードウェア、およびコンピュータプログラム等からなるソフトウェアで構成されている。
【００２９】
抵抗値計測手段５１は、サーボ制御中において、ＤＢモジュール２０の出力端子３４，３５間の抵抗値、すなわち抵抗器３１〜３３の抵抗値Ｒを常時計測する機能を有する。
抵抗値比較手段５２は、計測した抵抗値Ｒと予め設定された抵抗閾値Ｒ１と比較し、計測した抵抗値Ｒが抵抗閾値Ｒ１よりも小さい場合に、抵抗器３１〜３３が劣化していると判断する。抵抗閾値Ｒ１は、サーボプレス１の加工能力等を勘案して任意に設定され、図示しない記憶素子等に記憶されている。
警告情報生成手段５３は、抵抗器３１〜３３が劣化していると判断された場合に、警告情報を生成し、表示装置８に出力して表示させる機能を有する。
【００３０】
以下には、図３のフローチャートをも参照し、各手段５１〜５３によるダイナミックブレーキの性能監視について説明する。
先ず、ＮＣ装置２の抵抗値計測手段５１は、ＤＢモジュール２０の出力端子３４，３５間の抵抗値Ｒを計測し（Ｓ１）、抵抗値比較手段５２は計測された抵抗値Ｒが予め設定された抵抗閾値Ｒ１よりも下回っているかを監視している（Ｓ２）。抵抗値Ｒが抵抗閾値Ｒ１以上であれば、抵抗値比較手段５２は抵抗値Ｒが十分に大きく、ダイナミックブレーキ作動時には正常なブレーキ性能を発揮できると判断し、Ｓ１に戻る。
【００３１】
これに対して、抵抗値Ｒが抵抗閾値Ｒ１を下回った場合には、抵抗器３１〜３３が経年的に劣化したか、あるいは何らかの理由によりダイナミックブレーキの性能を十分に発揮できないと判断する。このように判断された場合に警告情報生成手段５３は、「ダイナミックブレーキの性能が低下しています」等の警告情報を生成し、表示装置８に出力して表示させ、抵抗器３１〜３３の交換等を促す（Ｓ３）。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＤＢモジュール２０には、内部の抵抗器３１〜３３の抵抗値Ｒを出力する出力端子３４，３５が設けられているため、この出力端子３４，３５間の抵抗値Ｒを計測することで、抵抗器３１〜３３の劣化状態を判断でき、普段はさほど使用されることのないダイナミックブレーキであっても、そのブレーキ性能を良好に監視できる。
【００３３】
なお、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【００３４】
例えば、前記実施形態では、本発明に係るＤＢモジュール２０をサーボプレス１に採用した例について説明したが、本発明のＤＢモジュールはサーボプレスに限定されず、サーボ制御される産業機械に用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、ＤＢモジュールを搭載した工作機械やサーボプレス等の産業機械に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態に係るダイナミックブレーキモジュールが用いられたサーボプレス１の概略構成を示すブロック図。
【図２】サーボプレスのＮＣ装置およびダイナミックモジュールを具体的に示すブロック図。
【図３】ダイナミックブレーキの監視フローを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３７】
１…サーボプレス、２…制御装置であるＮＣ装置、３…サーボモジュール、４…サーボモータ、７…スライド、８…表示装置、２０…ダイナミックブレーキモジュール、２１〜２３…入力側接点である第１〜第３リレー接点、２４〜２６…抵抗器側接点である第４〜第６リレー接点、２７〜２９…抵抗値計測用接点である第６〜第９リレー接点、３１〜３３…抵抗器、３４，３５…出力端子、４１〜４３…ブレーキ用スイッチである第１〜第３リレースイッチ、４４〜４６…抵抗値計測用スイッチである第４〜第６リレースイッチ、５１…抵抗値計測手段、５２…抵抗値比較手段、５３…警告情報生成手段、Ｕ，Ｖ，Ｗ…電力ライン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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