(57)【要約】【課題】本発明の目的は、動力源を迅速かつ確実に停止させることができるブレーキ回路放電システムを提供することである。【解決手段】本発明に係るブレーキ回路放電システム１００は、モーターＭを駆動させるモーター駆動回路１０１と、モーターＭの駆動を減速停止させるブレーキＢを駆動させ、電力遮断時に前記ブレーキを掛けるブレーキ駆動回路１０２と、モーター駆動回路１０１およびブレーキ駆動回路１０２の動作を制御する制御部１０３と、ブレーキ駆動回路１０２の動力線に接続されたコンデンサ１０６と、ブレーキ駆動回路１０２の動力線にコンデンサ１０６と並列接続され、コンデンサ１０６に蓄えられた電荷を放電する放電抵抗１０８と、放電抵抗１０８に直列接続された放電切替えスイッチ１０９と、放電切替えスイッチ１０９に接続され、放電切替えスイッチ１０９の開閉の切替え指令信号を生成する放電指令生成回路１１０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モーターを駆動させるモーター駆動回路と、
前記モーターの駆動を減速停止させるブレーキを駆動させ、電力遮断時に前記ブレーキを掛けるブレーキ駆動回路と、
前記モーター駆動回路および前記ブレーキ駆動回路の動作を制御し、前記ブレーキ駆動回路に対してブレーキ解除信号を継続的に送信する制御部と、
前記ブレーキ駆動回路の動力線または前記制御部の動力線の少なくとも一方の動力線に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサが接続された動力線に接続され、前記コンデンサに蓄えられた電荷を放電する放電抵抗と、
前記放電抵抗に直列接続された放電切替えスイッチと、
前記放電切替えスイッチに接続され、前記放電切替えスイッチの開閉の切替え指令信号を生成する放電指令生成回路と、
を備えたブレーキ回路放電システム。
【請求項２】
前記コンデンサは、前記ブレーキ駆動回路の動力線に接続されたブレーキ駆動回路用コンデンサであり、
前記放電抵抗が、前記ブレーキ駆動回路の動力線に前記ブレーキ駆動回路用コンデンサと並列接続されている請求項１に記載のブレーキ回路放電システム。
【請求項３】
前記コンデンサは、前記制御部の動力線に接続された制御部用コンデンサであり、
前記放電抵抗が、前記制御部の動力線に前記制御部用コンデンサと並列接続されている請求項１に記載のブレーキ回路放電システム。
【請求項４】
前記放電指令生成回路が、ＮＯＴ回路である請求項１から３のいずれか一項に記載のブレーキ回路放電システム。
【請求項５】
前記放電指令生成回路が、前記コンデンサが接続された動力線と前記放電抵抗との間に接続された過電圧検出回路と、該過電圧検出回路および前記ＮＯＴ回路に接続されたＯＲ回路と、を備え、
前記ＯＲ回路が、前記過電圧検出回路の出力信号と前記切替え指令信号との論理和を前記放電切替えスイッチに出力する請求項４に記載のブレーキ回路放電システム。
【請求項６】
前記モーター駆動回路の動力線に直列接続されたモーター駆動回路用コンバータと、前記ブレーキ駆動回路の動力線に直列接続されたブレーキ駆動回路用コンバータと、前記制御部の動力線に直列接続された制御部用コンバータと、をさらに備え、
前記放電抵抗が、前記モーター駆動回路用コンバータ、前記ブレーキ駆動回路用コンバータおよび前記制御部用コンバータ、のそれぞれの入力段に接続されている請求項１に記載のブレーキ回路放電システム。
【請求項７】
放電抵抗の抵抗値が１Ω以上１，０００Ω以下である請求項１から６のいずれか一項に記載のブレーキ回路放電システム。
【請求項８】
前記モーター駆動回路、前記ブレーキ駆動回路、前記制御部および前記コンデンサが、ロボットに内蔵されている請求項１から７のいずれか一項に記載のブレーキ回路放電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレーキ回路放電システムに関し、より詳細には、モーター等の動力源と、その動力源の駆動を減速停止させるブレーキと、それらの動作を制御する制御部と、を備えるブレーキ回路放電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の動力源であるモーターやモーターを備えたロボット等は、別途制御盤を用意して、制御盤の中にあるドライバでモーターへ供給する電力を調整することで、モーターの回転を制御していた。ところが、近年は、ドライバをモーターあるいはロボットに内蔵したものが世に出てきつつある。【０００３】
このようなドライバ内蔵モーターは、制御盤などから通信で命令を受け取ると、モーターへの供給電力を調整しモーターの回転速度を制御したり、ブレーキをかけたりする。特に減速停止は、ドライバが（１）ブレーキの駆動系を動作させてブレーキをかけてモーターの回転を止める、（２）モーターへの供給電力を回転方向とは逆の力がかかるように調整してモーターの回転を止める、または（３）モーターへの供給電力を０にしてモーターの回転を止める、といった方法が用いられる。【０００４】
例えば、特許文献１には、緊急時に非常停止スイッチを操作することにより、サーボモータの駆動系の動力を遮断するとともに、ブレーキの駆動系を動作させて、多軸ロボットのロボットアームを停止させる動力遮断機能を備えている制御装置が記載されている。これにより、多軸ロボットの駆動モーターを安全且つ確実に停止することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５５５２５６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ドライバ内蔵モーターでは、ドライバが故障した場合や通信を行うための通信線が断線した場合を考えると、上記（１）の場合は、ブレーキをかけられず、モーターが回転し続ける可能性がある。また、上記（２）の場合は、調整がうまくできず、回転方向に力がかかるように電力供給されたり、回転方向に逆の力がかかり不十分な電力供給が行われたりして、モーターが制御不能に陥る可能性がある。上記（３）の場合はモーターへの動力遮断ができず、電力供給され続ける可能性がある。結果、非常停止がかからない、アームが落下する、ロボットが暴走する、などの危険状態に陥ることが考えられる。【０００７】
このような問題を解決するために、モーターの停止を行う際に、上述した減速停止を行うとともに、特許文献１の動力遮断装置と同様にドライバ内蔵モーターの動力を遮断することで、モーターへの電力供給を完全に０にすることが推奨される。ところが、動力を遮断したとしても、特許文献１の動力遮断装置とは異なり、内蔵されたドライバ内のコンデンサに電荷が残るので、短時間ではあるがドライバ内蔵モーター内に電力が残っている状態ができてしまい、確実にモーターを停止させることができない。【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、動力源を迅速かつ確実に停止させることができるブレーキ回路放電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明に係るブレーキ回路放電システムは、モーターを駆動させるモーター駆動回路と、モーターの駆動を減速停止させるブレーキを駆動させ、電力遮断時にブレーキを掛けるブレーキ駆動回路と、モーター駆動回路およびブレーキ駆動回路の動作を制御し、ブレーキ駆動回路に対してブレーキ解除信号を継続的に送信する制御部と、ブレーキ駆動回路の動力線または制御部の動力線の少なくとも一方の動力線に接続されたコンデンサと、コンデンサが接続された動力線に接続され、コンデンサに蓄えられた電荷を放電する放電抵抗と、放電抵抗に直列接続された放電切替えスイッチと、放電切替えスイッチに接続され、放電切替えスイッチの開閉の切替え指令信号を生成する放電指令生成回路と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るブレーキ回路放電システムによれば、ブレーキを駆動する回路に溜まっている電荷を放電し、動力源を迅速かつ確実に停止させることができる。なお、ここに記載された効果は、必ずしも限定されるものではなく、本技術中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るブレーキ回路放電システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るブレーキ回路放電システムの非常停止時の動作を説明するグラフである。
【図３】本発明の第１実施形態に係るブレーキ回路放電システムの非常停止時の動作を説明するグラフである。
【図４】従来例のブレーキ回路放電システムの構成を示すブロック図である。
【図５】従来例のブレーキ回路放電システムの非常停止時の動作を説明するグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態に係るブレーキ回路放電システムの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るブレーキ回路放電システムの非常停止時の動作を説明するグラフである。
【図８】本発明の第３実施形態に係るブレーキ回路放電システムの構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係るブレーキ回路放電システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係るブレーキ回路放電システムの非常停止時の動作を説明するグラフである。
【図１１】本発明の第５実施形態に係るブレーキ回路放電システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第６実施形態に係るブレーキ回路放電システムの非常停止時の動作を説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
【００１３】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係るブレーキ回路放電システム１００について説明する。図１は、本実施形態に係るブレーキ回路放電システム１００の構成を示すブロック図である。また、図１は、各ブロック内の回路構成を簡単化して例示している。なお、図１においては、本発明に関するブロックのみを図示しており、その他の各システムに必要なブロックについては省略している。
【００１４】
図１に例示したように、ブレーキ回路放電システム１００が対象とするアクチュエータは少なくとも、モーターＭとモーターＭの動作を制御して駆動させるためのモーター駆動回路１０１と、ブレーキＢとブレーキＢの動作を制御するためのブレーキ駆動回路１０２と、モーター駆動回路１０１およびブレーキ駆動回路１０２の動作を制御するための制御部１０３とで構成される。モーター駆動回路１０１は、直流を交流に変換するインバータ１０４を備えている。なお、モーター駆動回路１０１、ブレーキ駆動回路１０２および制御部１０３を合わせてドライバ部と呼ぶこととする。また、モーター駆動回路１０１、ブレーキ駆動回路１０２、制御部１０３それぞれには、動作の安定化のために取付けたコンデンサや回路パターンなど電荷を蓄えることのできる静電容量があり、それぞれを、モーター駆動回路用コンデンサ１０５、ブレーキ駆動回路用コンデンサ１０６、制御部用コンデンサ１０７と呼ぶこととする。モーター駆動回路用コンデンサ１０５、ブレーキ駆動回路用コンデンサ１０６および制御部用コンデンサ１０７は、それぞれモーター駆動回路１０１、ブレーキ駆動回路１０２および制御部１０３の各動力線に接続されている。
【００１５】
このようなアクチュエータに対して、本実施形態に係るブレーキ回路放電システム１００は、各コンデンサ１０５〜１０７に蓄えられた電荷を放電する放電抵抗１０８、放電切替えスイッチ１０９および放電指令生成回路１１０を備えており、ブレーキ駆動回路用コンデンサ１０６と並列に挿入される。本実施形態の放電抵抗１０８は、ブレーキ駆動回路用コンデンサ１０６が接続された動力線に、ブレーキ駆動回路用コンデンサ１０６と並列に接続されている。
【００１６】
また、図１において本実施形態では本発明の本質的な要素ではないものの、一般的にアクチュエータとして有している要素として以下を含む。本実施形態に係るブレーキ回路放電システム１００は、ユーザーの指令を受け取ってそのとおりにアクチュエータの動作を制御したり電力供給を制御したりするためのドライバと、電源１１２からの電力供給の開閉を行うための電力遮断スイッチ１１３と、電源電圧をモーター駆動回路１０１、ブレーキ駆動回路１０２および制御部１０３それぞれに合った適切な電圧に変換するコンバータ１１４、１１５、１１６と、モーターＭからの回生電力がコンバータ１１４や電源１１２に逆流することによる回路故障を防ぐためのダイオード部１１７とを含む。なお一般的に、コンバータ１１４、１１５、１１６には出力電圧を安定化させるためのコンデンサと、入力電圧を安定化させるためのコンデンサが接続されているが、説明を簡単にするためにモーター駆動回路用コンデンサ１０５、ブレーキ駆動回路用コンデンサ１０６、制御部用コンデンサ１０７に含まれているものとして扱うものとし、必要に応じて別途説明を行う。
【００１７】
次に、以下では、本実施形態に係るブレーキ回路放電システム１００の構成要素についてより詳しく説明する。
【００１８】
モーターＭは、電力を機械的なエネルギーに変換するものであり、その原理や構成は特に限定されるものではない。例えば、ＤＣモーターやＡＣモーターなどの回転型モーターと呼ばれているものやソレノイドコイルを用いた直動型モーターと呼ばれているものである。
【００１９】
モーター駆動回路１０１は、制御部１０３の信号に基づいてモーターＭの回転量や回転速度などを調整する機能を有するものであればよく、特に限定されるものではない。また、モーターＭの回転量や回転速度などの調整方法は、モーターＭに供給する電圧あるいは電流を変化させる方法であっても良いし、ＰＷＭのよう短パルスの周期を変化させる方法であっても良い。さらに、特にモーターＭの回転量や回転速度などの調整をする必要が無い場合は、モーター駆動回路１０１用いなくても良い。
【００２０】
ブレーキＢは、モーターＭあるいはモーターＭに接続された可動部に負荷をかけて、モーターＭの回転を止めてモーターＭの駆動を減速停止させるためのものである。その原理や形状は特に限定されるものではない。例えば、電磁ブレーキのような電磁力を利用したものや、ディスクブレーキやドラムブレーキといった摩擦力を利用したものが使用される。
【００２１】
ブレーキ駆動回路１０２は、制御部１０３からの信号に基づいてブレーキＢをかけるかどうかを操作してブレーキを駆動させるためのものである。単純なものとしてはブレーキＢへの電力供給を切替えるためのスイッチでもよい。
【００２２】
ただし、ブレーキＢとブレーキ駆動回路１０２は、電力遮断時にブレーキＢが掛かり、電力供給時にブレーキ解除状態になるものでなければならない。例えばディスクブレーキであれば、電力遮断時にはディスクブレーキでモーターＭあるいはモーターＭに接続された可動部を挟み込みブレーキＢが掛かった状態であり、電力供給時には、ディスクブレーキが開いてブレーキ解除状態になる。
【００２３】
制御部１０３は、コントローラ１１１から受けた信号をもとに、モーター駆動回路１０１あるいはブレーキ駆動回路１０２に信号を送ってモーターＭあるいはブレーキＢを制御するモジュールであればよく、その原理や構成について特に限定されるものではない。さらに、コントローラ１１１が制御部１０３の機能を含んでいるもので合っても良いし、モーター駆動回路１０１あるいはブレーキ駆動回路１０２それぞれに含まれているものでもよい。ただし、制御部１０３からブレーキ駆動回路１０２への信号は、制御部１０３への電力供給が絶たれたときに、ブレーキＢが掛かるようにしていることが望ましい。
【００２４】
放電抵抗１０８は、一例として、ブレーキ駆動回路用コンデンサ１０６とコンバータ１１５との間にブレーキ駆動回路用コンデンサ１０６と並列に接続されている。このような放電抵抗１０８は、電気回路でよく用いられる抵抗器であり、印加された電圧に応じて電流を制限するとともに電圧降下を起こし、その電流と電圧降下に応じたエネルギーを消費するものであればよく、その形状や材質は特に限定されるものではない。しかしながら、放電抵抗１０８の目的であるブレーキ駆動回路用コンデンサ１０６に溜まった電荷を放電するためには、可能な限り小さな抵抗値を持つ抵抗器であることがよく、１Ω以上１，０００Ω以下であることが望ましい。具体的には、放電抵抗１０８とブレーキ駆動用コンデンサ１０６の積を、放電完了させたい時間以下となるように抵抗値を設計すれば良い。例えば、放電完了させたい時間が１ミリ秒で、ブレーキ駆動用コンデンサ１０６の静電容量を１０マイクロファラッド（μＦ）とすると、放電抵抗１０８の抵抗値は１０Ω以下となる。また、電荷放電時に瞬時的に大電流が流れるため耐ラッシュ性のあるものが好ましい。なお、本明細書では詳細な記載は省くが、放電抵抗１０８は抵抗器に限らずとも、電力を消費して他のエネルギーに変換する素子であればよく、例えばＬＥＤを使用して電力を光エネルギーに変換するなどしてもよい。  
【００２５】
放電切替えスイッチ１０９は、放電抵抗１０８とグラウンドとの間に直列接続されている。放電切替えスイッチ１０９は、放電切替えスイッチ放電抵抗１０８とブレーキ駆動回路用コンデンサ１０６とで閉回路を形成するか否かを切替えるためのものであればよく、その形状や材質、原理は特に限定されるものではない。例えば、トランジスタなどの半導体スイッチや電磁リレーが挙げられるが、ブレーキ駆動回路用コンデンサ１０６に溜まった電荷を、必要なタイミングで可能な限り早く放電するためには、放電切替え指令を受け取ってからスイッチ切替えまでの応答速度が早い半導体スイッチが望ましい。なお、スイッチ切替えに必要な駆動回路については図示していないが、必要に応じて放電切替えスイッチ１０９に含まれているものとする。
【００２６】
放電指令生成回路１１０は、その出力側が放電切替えスイッチ１０９に接続され、放電切替えスイッチ１０９の開閉の切替え指令信号を生成する。放電指令生成回路１１０は、放電切替えスイッチ１０９が開閉状態を切替えるタイミングを決定し、切替えを行わせるためのものであり、その形状や材質、原理は特に限定されるものではない。例えば、ロジックＩＣやダイオードを用いた論理回路やコンパレータを用いた比較回路や、前述したコントローラ、制御部、外付けマイコンなどに含まれるソフトウェア処理などで実現されてもよい。放電指令生成回路１１０の入力側は、ユーザーが止めたいと指令（非常停止または停止命令）を出したのち、反応する箇所に接続すればよい。例えば、図１において、放電指令生成回路１１０の入力側は、指令、コントローラ１１１、動力遮断スイッチ１１３の入力側、動力遮断スイッチ１１３の補助接点、動力遮断スイッチ１１３の出力側、制御部１０３またはブレーキ駆動回路１０２の入力側、のいずれかに接続することができる。
【００２７】
コントローラ１１１は、ユーザーからの指令をもとに各部を制御するためのものである。一般的には、電力遮断スイッチ１１３の開閉およびユーザーからの指令を制御部１０３への指令値に変換する役割を有している。コントローラ１１１と制御部１０３および電力遮断スイッチ１１３とは接続されている。コントローラ１１１からそれぞれに対する制御信号は、ロジック信号や通信信号などどのような信号を用いても良い。本実施形態では、説明のために点線をロジック信号、ブロック矢印を通信信号とする。また、太線は各動力線である。
【００２８】
電力遮断スイッチ１１３は、コントローラから信号を受け取り、信号に応じて電源１１２から後段に供給される電力のオンオフを切替えるためのものである。一般的には、ブレーカー、リレー、電磁開閉器やマグネットスイッチなどのメカニカル接点を持つものやＦＥＴやＩＧＢＴなどの半導体スイッチを使用できるが、これらに限定せずとも切替えさえできればどのようなものでも良い。なお、電力遮断スイッチ１１３は、説明の都合上コントローラ１１１から信号を受け取って、切替えを行う構成にしているが、ユーザーが直接操作できても良いし、制御部１０３からの信号で操作されるものでも良い。なお、スイッチ切替えに必要な駆動回路については図示していないが、電力遮断スイッチ１１３に含まれているものとする。また、電磁開閉器などには、スイッチの状態に合わせて開閉状態が変わる補助接点と呼ばれる物があるものが望ましい。
【００２９】
コンバータ１１４〜１１６は、入力電圧を任意の出力電圧に変換するためのモジュールであり、また、交流を直流に変換するといった機能を果たすものもある。本実施形態のコンバータ１１４〜１１６は、電源１１２から供給された電圧を、モーター駆動回路１０１、ブレーキ駆動回路１０２および制御部１０３のそれぞれにあった電圧に変換するために用いられている。なお、コンバータ１１４〜１１６は、それぞれをモーター駆動回路１０１の動力線に直列接続されたモーター駆動回路用コンバータ１１４、ブレーキ駆動回路１０２の動力線に直列接続されたブレーキ駆動回路用コンバータ１１５、制御部１０３の動力線に直列接続された制御部用コンバータ１１６と呼ぶこととする。電源１１２の電圧が各部の定格入力電圧に合っているのであればコンバータ１１４〜１１６は不要であるし、モーター駆動回路１０１とブレーキ駆動回路１０２と制御部１０３のうち同じ定格入力電圧のものはまとめてしまっても良い。さらにはモーター駆動回路用コンバータ１１４の出力をブレーキ駆動回路用コンバータ１１５の入力とするような多段接続構成でも良い。
【００３０】
ダイオード部１１７は、モーターＭの停止時または減速時にモーターＭで発生した回生電力が逆流して電源１１２やコンバータ１１４を破壊しないように保護するための整流素子である。回生電力が問題ない程度に小さいのであれば特に必要なものではない。
【００３１】
次に、放電切替えスイッチが開閉状態を切替えるタイミングについて以下で説明する。
【００３２】
本発明の目的はアクチュエータのブレーキを迅速かつ確実に駆動させることである。そのためには、ブレーキＢを駆動させたいタイミングに合わせて、放電指令生成回路１１０が放電切替えスイッチ１０９に放電指令を出力する必要がある。ブレーキＢの駆動には、まず平常時に行う制御停止がある。本実施形態では、コントローラ１１１が、ユーザーからブレーキＢをかける指令を受け取った後、制御部１０３にブレーキＢを駆動させるためにブレーキ開始指令を送る。そうすると制御部１０３がブレーキ駆動回路１０２を制御し、ブレーキＢがかかる。このような場合、ユーザーからコントローラ１１１への指令、コントローラ１１１から制御部１０３への指令、制御部１０３からブレーキ駆動回路１０２への指令のいずれかを放電指令生成回路１１０の入力として用いれば良い。これは、ブレーキＢをかけようとしてからブレーキＢが掛かるまで、各部へ指令が送られるので、ブレーキＢをかけようとするタイミングを知るには上記指令を監視しておけば良いためである。
【００３３】
次に、緊急時に行う非常停止があげられる。非常停止は、アクチュエータが制御不能になった場合や人に危害を加えかねない場合に、全てに優先してアクチュエータを停止させる動作である。基本的には、前述した制御停止の動作と同じであるが、大きな違いとしてはコントローラ１１１が電力遮断スイッチ１１３に電力遮断指令を送り、電源１１２を遮断することである。なお、製品によっては電源１１２を遮断するとともに制御停止も同時に行うものもあるがこの場合に対してもブレーキ回路放電システム１００は有効である。本実施形態では、非常停止時に制御停止も行う場合について説明する。
【００３４】
このように電源１１２を遮断することの目的は、制御部１０３やブレーキ駆動回路１０２などブレーキ操作に関わる各要素のいずれかが故障した場合であっても、モーターＭへの電力供給を停止し動けなくするとともに、ブレーキ駆動回路１０２への電力供給を停止しブレーキ解除状態を維持できない状態にすることでブレーキＢをかけるためである。
【００３５】
しかしながら、いくら電力供給を停止しても、前述したようにブレーキ駆動回路用コンデンサ１０６に電荷が溜まっていると、その間はブレーキ駆動回路用コンデンサ１０６に溜まっている電荷がブレーキ駆動回路１０２に供給され、ブレーキ解除状態を維持できてしまう。そこで、直ちに放電切替えスイッチ１０９を閉じてブレーキ駆動回路用コンデンサ１０６に溜まった電荷を放電させてやれば、ブレーキ駆動回路１０２が動作するための電力を早急になくし、ブレーキＢが掛かるまでの時間を短縮することができる。
【００３６】
すなわち制御停止の場合に加えて、コントローラ１１１から電力遮断スイッチ１１３への電力遮断指令や電力遮断スイッチ１１３の出力側の電圧低下をトリガとした信号を、放電指令生成回路１１０の入力として用いれば良い。しかしながら、コンバータ１１４の入力段などが持っている静電容量成分に電荷が蓄えられているため、電力遮断後であっても、電力遮断スイッチ１１３の出力電圧が瞬時に低下するわけではないため、電力遮断スイッチ１１３の出力電圧の低下をトリガとする場合は、電圧低下したと判断するしきい値電圧に達するまでに時間を要する。すなわち、実際に非常停止したいタイミングに対して遅延が発生してしまうと言った問題があることや、電力遮断スイッチ１１３が故障している場合にはそもそも電圧低下が起こらないといった問題があるため、コントローラ１１１の電力遮断指令やユーザーからの停止指令を利用することが望ましい。
【００３７】
なお、電力遮断スイッチ１１３が故障した場合を考慮すると、放電切替えスイッチ１０９を閉じても、放電抵抗１０８ではコンバータ１１５からの供給電力を消費するだけで、ブレーキ解除に十分な電力が供給されている状態が起こりうる。このような場合は放電指令生成回路１１０の出力を利用してコンバータ１１５の動作停止を行うなど、電力遮断スイッチ１１３とは別にブレーキＢへの電力を遮断するスイッチを追加して電力遮断できるようにしておくことが望ましい。なお、上述の説明では、制御停止と非常停止の差として電力遮断を上げたが、かならずしも区別をしなければならないものではなく、制御停止時にも電力遮断を行ってもよい。
【００３８】
したがって、以下では、本実施形態における非常停止時の動作を例に上げて、ブレーキ回路放電システムの説明を行う。
【００３９】
まず、どこも故障していない正常な状態において、非常停止信号が発生してから時間ｔ後の各点での状態を図２に示す。図２は、本実施形態に係るブレーキ回路放電システム１００の非常停止時の動作を説明するグラフである。ただし、使用している部品や制御方式によって、通信時間や動作時間による遅れ量が変わるため、本明細書の説明通りのタイミングにはならず多少のズレを生じうるが、このズレによって本実施形態の効果が損なわれるものではない。
【００４０】
まず時間ｔ０で非常停止信号が発生する。すると時間ｔ１に、非常停止信号を受け取ったコントローラ１１１が、放電指令生成回路１１０に向けて放電信号を、制御部１０３に向けてブレーキ開始命令を、電力遮断スイッチ１１３に向けて電力遮断信号を、それぞれ送る。このとき、放電信号を受けとった放電指令生成回路１１０が、放電切替えスイッチ１０９を閉じて、放電抵抗１０８に電流が流れる状態にする。するとブレーキ駆動回路１０２の入力電圧が電圧降下し始めるが、ブレーキ駆動回路用コンバータから電力が供給されているので、この電圧降下は緩やかである。ここで、電力遮断信号と放電信号はロジック信号、ブレーキ開始命令は通信信号で説明しているが、前述したとおり信号の種別によって本発明の効果が損なわれるものではない。
【００４１】
次に、時間ｔ２になると、ブレーキ開始命令を受け取った制御部が、ブレーキ駆動回路１０２に向けてブレーキＢをかけるようにブレーキ信号を送る。
【００４２】
さらに時間ｔ３になると、ブレーキ信号を受け取ったブレーキ駆動回路１０２が、ブレーキ解除をとき、ブレーキＢがかかった状態になりモーターＭが減速し始める。
【００４３】
そして時間ｔ４になると、電力遮断信号を受け取った電力遮断スイッチ１１３が、各コンバータ１１４〜１１６への電力供給を遮断する。すると今まで放電抵抗１０８で消費されているエネルギーをまかなっていたブレーキ駆動回路用コンバータ１１５からの電力供給がなくなるので、ブレーキ駆動回路用コンデンサ１０６に溜まっていた電荷が、放電抵抗１０８で消費されるようになる。結果、ブレーキ駆動回路１０２の入力電圧が急激に電圧降下する。
【００４４】
なお時間ｔ５になると、ブレーキ駆動回路１０２の入力電圧が、ブレーキ解除状態を保持できなくなるまで電圧降下するが、すでに時間ｔ３でブレーキがかかっているので、とくに状態が変化することはない。
【００４５】
また時間ｔ６になると、ブレーキ駆動回路のコンデンサの電荷がなくなり、ブレーキ駆動回路１０２の入力電圧が０となるが、これもとくに状態が変化することはない。
【００４６】
最後に時間t７になると、モーターＭの回転数が０となり、アクチュエータは完全に停止した状態になる。
【００４７】
なお、今回の例では、ブレーキ開始信号によってブレーキＢが掛けられる場合を説明したが、ブレーキ開始信号がブレーキ駆動回路１０２に到達するまでの遅れと、ブレーキ駆動回路１０２の入力電圧の電圧低下の速度、電力遮断スイッチ１０９の遅れによっては、ブレーキ駆動回路１０２の入力電圧が、ブレーキＢを解除するために必要な電圧を下回ることでブレーキをかける場合があるがこのような場合でも本発明は有効である。
【００４８】
次に、本発明の効果を説明するために、本実施形態における制御部１０３が故障した状態について説明する。図３は、本実施形態に係るブレーキ回路放電システム１００におけるの非常停止時の動作を説明するグラフである。図３は、非常停止信号が発生してから時間ｔ後の各点での状態を示している。
【００４９】
まず時間ｔ０で非常停止信号が発生する。すると時間ｔ１に、非常停止信号を受け取ったコントローラ１１１が、制御部１０３に向けてブレーキ開始命令を、電力遮断スイッチ１１３に向けて電力遮断信号を、放電指令生成回路１１０に向けて放電信号を、それぞれ送る。このとき、放電信号を受けとった放電指令生成回路１１０が、放電切替えスイッチ１０９を閉じて、放電抵抗１０８に電流が流れる状態にする。するとブレーキ駆動回路１０２の入力電圧が電圧降下し始めるが、ブレーキ駆動回路用コンバータ１１５から電力が供給されているので、この電圧降下は緩やかである。
【００５０】
次に、時間ｔ２になると、本来、ブレーキ開始命令を受け取った制御部１０３が、ブレーキ駆動回路１０２に向けてブレーキＢをかけるようにブレーキ信号を送るはずが、制御部１０３が故障しているためブレーキ信号が送られない。
【００５１】
すなわち、時間ｔ３になっても、ブレーキ駆動回路１０２がブレーキ信号を受け取らないので、ブレーキ解除の状態が続き、ブレーキＢがかからず、モーターＭは減速しない。
【００５２】
一方で時間ｔ４になると、電力遮断信号を受け取った電力遮断スイッチ１１３が、各コンバータ１１４〜１１６への電力供給を遮断する。すると今まで放電抵抗１０８で消費されているエネルギーをまかなっていたブレーキ駆動回路用コンバータ１１５からの電力供給がなくなるので、ブレーキ駆動回路用コンデンサ１０６に溜まっていた電荷が、放電抵抗１０８で消費されるようになる。結果、ブレーキ駆動回路１０２の入力電圧が急激に電圧降下しはじめる。
【００５３】
さらに時間ｔ５になると、ブレーキ駆動回路入力電圧が、ブレーキ解除状態を保持できなくなるまで電圧降下することで、ブレーキ解除が解かれてブレーキＢがかかり、モーターＭが減速し始める。
【００５４】
また時間ｔ６になると、ブレーキ駆動回路用コンデンサ１０６の電荷がなくなり、ブレーキ駆動回路１０２の入力電圧が０となるが、ここでとくに状態が変化することはない。
【００５５】
最後に時間ｔ７を経て時間t８になると、モーターの回転数が０となり、アクチュエータは完全に停止した状態になる。
【００５６】
以上のように、正常な状態にくらべると時間はかかるものの、ブレーキ回路放電システム１００によれば、アクチュエータを完全に停止させることができる。
【００５７】
＜従来例＞
本発明の効果をよりわかりやすくするために以下では従来例の説明を行う。図４は、従来例のブレーキ回路放電システムの構成を示すブロック図である。なお、図４では、各ブロック内の回路構成を簡単化して例示している。
【００５８】
ブレーキ回路放電システム４００が対象とするアクチュエータは、第１実施形態のブレーキ回路放電システム１００と同様に、モーターＭと、モーター駆動回路４０１と、ブレーキＢと、ブレーキ駆動回路４０２と、制御部４０３とで構成される。モーター駆動回路４０１は、インバータ４０４を備えている。また、モーター駆動回路４０１、ブレーキ駆動回路４０２、制御部４０３それぞれには、モーター駆動回路用コンデンサ４０５、ブレーキ駆動回路用コンデンサ４０６、制御部用コンデンサ４０７が取り付けられている。
【００５９】
また、従来例に係るブレーキ回路放電システム４００は、コントローラ４１１と、電源４１２からの電力供給の開閉を行うための電力遮断スイッチ４１３と、電源電圧をモーター駆動回路４０１、ブレーキ駆動回路４０２および制御部４０３それぞれに合った適切な電圧に変換するコンバータ４１４、４１５、４１６と、モーターＭからの回生電力がコンバータ４１４や電源４１２に逆流することによる回路故障を防ぐためのダイオード部４１７とを含む。
【００６０】
すなわち、従来例のブレーキ回路放電システム４００は、第１実施形態のブレーキ回路放電システム１００から、放電抵抗１０８、放電切替えスイッチ１０９および放電指令生成回路１１０を取り除いたシステムである。
【００６１】
次に、従来例における制御部４０３が故障した状態について説明する。図５は、従来例に係るブレーキ回路放電システム４００におけるの非常停止時の動作を説明するグラフである。図５は、非常停止信号が発生してから時間ｔ後の各点での状態を示している。
【００６２】
まず時間ｔ０で非常停止信号が発生する。すると時間ｔ１に、非常停止信号を受け取ったコントローラ４１１が、電力遮断スイッチ４１３に向けて電力遮断信号を、制御部４０３に向けてブレーキ開始命令をそれぞれ送る。ここで、従来例のブレーキ回路放電システム４００は、放電抵抗を備えていないので、放電抵抗に電流が流れることによりブレーキ駆動回路４０２の入力電圧が電圧降下するという現象は起こらない。
【００６３】
次に、時間ｔ２になると、本来、ブレーキ開始命令を受け取った制御部４０３が、ブレーキ駆動回路４０２に向けてブレーキをかけるようにブレーキ信号を送るはずが、制御部４０３が故障しているためブレーキ信号が送られない。
【００６４】
すなわち、時間ｔ３になっても、ブレーキ駆動回路４０２がブレーキ信号を受け取らないので、ブレーキ解除の状態が続き、ブレーキＢがかからず、モーターＭは減速しない。
【００６５】
そして時間ｔ４になって、電力遮断信号を受け取った電力遮断スイッチ４１３が、各コンバータ４１４〜４１６への電力供給を遮断する。すると、ブレーキ駆動回路用コンバータ４１５からの電力供給がなくなるが、ブレーキ駆動回路用コンデンサ４０６に溜まっていた電荷が、放電抵抗で消費されないので、ブレーキ駆動回路４０２の入力電圧が急激に電圧降下することはない。ただし、第１実施形態での説明は割愛したが、ブレーキ駆動回路４０２の消費電力やコンデンサ４０６の自然放電があるため、ブレーキ駆動回路４０２の入力電圧が緩やかに電圧降下することがある。以下では、このような場合について説明する。
【００６６】
このまま時間ｔ５から時間ｔ８まで時間が経過しても、ブレーキ駆動回路４０２の入力電圧が、ブレーキ解除状態を保持できなくなるまで電圧降下しないため、ブレーキ解除状態が続き、とくに状態が変化することはない。なお、ブレーキＢがかかっていないのでブレーキＢによるモーターの回転数減少は見られないが、時間ｔ４で電力遮断スイッチ４１３によってモーター駆動回路４０２への電力供給も断たれているため、モーターＭの回転数を維持できなくなり、緩やかな減速が進む。ただし、このような現象については、モーター駆動回路用コンデンサ４０５にたまった電荷やモーターＭの摩擦の影響などを受け、説明が煩雑となり、従来例の効果がわかりにくくなってしまうので、ないものとして説明する。
【００６７】
やっと時間ｔ９になると、ブレーキ駆動回路４０２の入力電圧が、ブレーキ解除状態を保持できなくなるまで電圧降下することで、ブレーキ解除が解かれてブレーキＢがかかり、モーターＭが減速し始める。
【００６８】
以上のように、第１実施形態と従来例とを比較すると、第１実施形態のブレーキ回路放電システム１００がより早くブレーキＢをかけることができることがわかる。
【００６９】
＜第２実施形態＞
図６は、本発明の第２実施形態に係るブレーキ回路放電システム６００の構成を示すブロック図である。また、ブレーキ回路放電システム６００の各ブロック内の回路構成を簡単化して例示している。なお、図６においては、本実施形態に関するブロックのみを図示しており、その他の各システムに必要なブロックについては省略している。
【００７０】
本実施形態と第１実施形態との相違点は、第１に、放電指令生成回路の一例としてコントローラ１１１から電力遮断スイッチ１１３への信号を利用する構成であることである。第２に、モーター駆動回路用コンバータ１１４が、ブレーキ駆動回路用コンバータ１１５を共用した構成であることである。以下では、モーター駆動回路用コンバータ１１４とブレーキ駆動回路用コンバータ１１５をあわせて駆動回路用コンバータ１１４と、モーター駆動回路入力電圧とブレーキ駆動回路入力電圧を合わせて駆動回路入力電圧と、呼ぶこととする。
【００７１】
本実施形態における放電指令生成回路はＮＯＴ回路６０１であり、ＮＯＴ回路６０１には、入力信号の論理を反転させる回路と、放電切り替えスイッチ１０９を操作するための回路とが含まれている。コントローラ１１１から電力遮断スイッチ１１３へ接続された信号線がＮＯＴ回路６０１の入力にも接続されており、ＮＯＴ回路６０１の出力が、放電切替えスイッチ１０９の信号入力端子に接続されている。ここで、電力遮断スイッチ１１３は、入力がＨｉｇｈレベルで閉、ＬＯＷレベルで開である。また、放電切替えスイッチ１０９も、入力がＨｉｇｈレベルで閉、ＬＯＷレベルで開である。すなわち、電力遮断スイッチ１１３と放電切替えスイッチ１０９とでおなじ論理であり、これは、アクチュエータ動作時には電力供給をして放電は行わない、アクチュエータ停止時には電力供給をせず放電は行う、という動作を実現するためである。したがって、電力遮断スイッチ１１３と放電切替えスイッチ１０９の論理自体が反対であれば、ＮＯＴ回路６０１内の論理を反転させる回路は不要である。また、本実施例では、コントローラ１１１から電力遮断スイッチ１１３へ接続された信号線を用いたが、電力遮断スイッチがマグネットスイッチの場合は、補助接点にＮＯＴ回路６０１の入力を接続しても良い。ただしこの場合、マグネットスイッチ故障時には補助接点が動作しない可能性があるため、本実施例のようにコントローラ１１１からの信号を直接利用したほうが望ましい。
【００７２】
本実施形態におけるコンバータ１１４は、モーターＭとブレーキＢそれぞれに電力供給を行っている。これは前述したようにモーター駆動回路１０１とブレーキ駆動回路１０２の定格入力電圧が許容可能な程同等である場合を想定している。このような構成をするにあたって、注意点としては、ダイオード部１１７よりもモーターＭあるいはブレーキＢ側に放電抵抗１０８および放電切替えスイッチ１０８を接続する必要がある。なぜならば、もしダイオード部１１７よりもコンバータ１１４側に放電抵抗１０８および放電切替えスイッチ１０８を接続してしまうと、ダイオード部１１７によって、モーター駆動回路用コンデンサ１０５あるいはブレーキ駆動回路用コンデンサ１０６に溜まった電荷が、ダイオード部１１７の整流作用のせいで放電抵抗１０８に流れ込まなくなってしまい、本実施形態の効果が出ないためである。
【００７３】
次に、本実施形態の制御部１０３が故障した状態において、非常停止信号が発生してから時間ｔ後の各点での状態について図７を用いて説明する。図７は、本実施形態に係るブレーキ回路放電システム６００の非常停止時の動作を説明するグラフである。
【００７４】
まず、時間ｔ０で非常停止信号が発生する。すると時間ｔ１に、非常停止信号を受け取ったコントローラ１１１が、電力遮断スイッチ１１３に向けて電力遮断信号を、放電指令生成回路に向けて放電信号を、制御部１０３に向けてブレーキ開始命令をそれぞれ送る。このとき、放電信号を受けとった放電指令生成回路が、放電切替えスイッチ１０９を閉じて、放電抵抗１０８に電流が流れる状態にする。するとモーター駆動回路１０１の入力電圧が電圧降下し始めるが、モーター駆動回路用コンバータ１１４から電力が供給されているので、この電圧降下は緩やかである。ここで、モーター駆動回路１０１の入力電圧の電圧降下によって、モーターＭに供給される電力が少なくなり回転数を維持できなくなるため、モーターＭが減速し始める。
【００７５】
次に、時間ｔ２になると、本来、ブレーキ開始命令を受け取った制御部１０３が、ブレーキ駆動回路１０２に向けてブレーキＢをかけるようにブレーキ信号を送るはずが、制御部１０３が故障しているためブレーキ信号が送られない。
【００７６】
すなわち時間ｔ３になっても、ブレーキ駆動回路１０２がブレーキ信号を受け取らないので、ブレーキ解除の状態が続き、ブレーキＢがかからず、モーターＭは減速しない。
【００７７】
一方で時間ｔ４になると、電力遮断信号を受け取った電力遮断スイッチ１１３が、各コンバータ１１４、１１６への電力供給を遮断する。すると今まで放電抵抗１０８で消費されているエネルギーをまかなっていた駆動回路用コンバータ１１４からの電力供給がなくなるので、モーター駆動回路用コンデンサ１０５およびブレーキ駆動回路用コンデンサ１０６に溜まっていた電荷が、放電抵抗１０８で消費されるようになる。結果、駆動回路入力電圧が急激に電圧降下し始める。
【００７８】
さらに時間ｔ５になると、駆動回路入力電圧が、ブレーキ解除状態を保持できなくなるまで電圧降下することで、ブレーキ解除が解かれてブレーキＢがかかり、モーターＭがさらに減速する。
【００７９】
また時間ｔ６になると、ブレーキ駆動回路用コンデンサ１０６の電荷がなくなり、ブレーキ駆動回路入力電圧が０となるが、これもとくに状態が変化することはない。
【００８０】
最後に時間t７．５になると、モーターの回転数が０となり、アクチュエータは完全に停止した状態になる。
【００８１】
以上のように、本実施形態に係るブレーキ回路放電システム６００と第１実施形態に係るブレーキ回路放電システム１００とを比較すると、駆動回路入力電圧の電圧降下によってモーターＭの回転自体を抑えることができるため、ブレーキ回路放電システム６００のほうがより早くブレーキＢをかけることができることがわかる。
【００８２】
＜第３実施形態＞
図８は、本発明の第３実施形態に係るブレーキ回路放電システム８００の構成を示すブロック図である。また、ブレーキ回路放電システム８００の各ブロック内の回路構成を簡単化して例示している。なお、図８においては、本実施形態に関するブロックのみを図示しており、その他各システムに必要なブロックについては省略している。
【００８３】
本実施形態に係るブレーキ回路放電システム８００も、第２実施形態に係るブレーキ回路放電システム６００と同様に、コントローラ１１１から電力遮断スイッチ１１３へ接続された信号線から枝分れして、ＮＯＴ回路８０１が接続されている。本実施形態と第２実施形態との相違点は、過電圧検出回路８０２を追加し、過電圧検出回路８０２の出力信号と前述した切替え指令信号（放電信号指令）との論理和を放電切替えスイッチ１０９に出力するＯＲ回路８０３を追加した構成であることである。ここで、ＮＯＴ回路８０１と過電圧検出回路８０２とＯＲ回路８０３とを備えたものが本実施例における放電指令生成回路である。なお、過電圧検出回路８０２は、ダイオード部１１７とモーター駆動回路１０１との間に接続されている。すなわち、過電圧検出回路８０２は、モーター駆動回路用コンデンサ１０５が接続されたモーター駆動回路１０１の動力線と放電抵抗１０８との間に接続されている。また、ＯＲ回路８０３は、ＮＯＴ回路８０１の出力および過電圧検出回路８０２の出力に接続されている。
【００８４】
また、本実施形態では、アクチュエータ８１０と、アクチュエータ８１０を除く要素を含む制御盤８１２とでそれぞれ別の筐体に格納されており、それぞれの信号線や動力線が筐体間ケーブルで接続されている。アクチュエータ８１０は、モーター駆動回路１０１、ブレーキ駆動回路１０２、制御部１０３および各コンデンサ１０５〜１０７を含むドライバ８１１を備えている。本実施形態に係るブレーキ回路放電システム８００は、一例として、ドライバ８１１を備えたアクチュエータ８１０を内蔵するロボットに適用することができる。
【００８５】
ここで過電圧検出回路８０２は、ダイオード部１１７とモーター駆動回路１０１との間の接続部の電圧が、ある閾値を超えたときに放電切替えスイッチ１０９を閉じるような出力を生成する機能を有するものであればよく、その原理や構成について特に限定されるものではない。例えば、コンパレータと基準電圧を用いた比較回路や、ツェナーダイオードを利用したものでもよい。さらにはA/Dコンバータで電圧値をデジタル変換したものをマイコンなどに取り込みソフトウェア上で比較してもよい。
【００８６】
過電圧検出回路８０２は、モーターＭをブレーキＢで減速したときや、外力によってモーターＭが加速されたときに発生する回生電力によっておきる過電圧を検出するためのものである。このような過電圧を検出した際に、放電切替えスイッチ１０９を閉じることで回生電力を放電抵抗１０８で消費させ過電圧状態を抑制することで、回路の故障を防止することが出きる。
【００８７】
＜第４実施形態＞
図９は、本発明の第４実施形態に係るブレーキ回路放電システム９００の構成を示すブロック図である。また、ブレーキ回路放電システム９００の各ブロック内の回路構成を簡単化して例示している。なお、図９においては、本実施形態に関するブロックのみを図示しており、その他各システムに必要なブロックについては省略している。本実施形態と第１実施形態との相違点は、放電抵抗１０８が、ブレーキ駆動回路用コンバータ１１５ではなく制御部用コンバータ１１６の出力に、制御部用コンデンサ１０７と並列に接続されていることである。
【００８８】
ここで、制御部１０３からブレーキ駆動回路１０２へ送る信号を、制御部１０３が電力不足により停止した際にはブレーキＢをかけるようにしておく。具体的には、上記信号がＨＩＧＨレベルの時にブレーキＢが解除されるようにすればよく、さらに好適には上記信号を伝えるための信号線をプルダウンしておけばよい。あるいは制御部１０３とブレーキ駆動回路１０２との間を通信によって接続し、ある周期でブレーキ解除信号を送らなければ、ブレーキＢがかかるようにしておけば良い。
【００８９】
このような構成であれば、制御部１０３が暴走した場合や故障した場合であっても、電力遮断スイッチ１１３によって制御部用コンバータ１１６への電力供給を断ち、放電抵抗１０８で制御部用コンデンサ１０７に溜まった電荷を放電することで、制御部１０３を電力不足により停止し、ブレーキＢが掛かるので、結果アクチュエータの誤作動を防ぐことができる。
【００９０】
次に、本実施形態の制御部１０３が故障した状態において、非常停止信号が発生してから時間ｔ後の各点での状態を図１０に示す。図１０は、本発明の第４実施形態に係るブレーキ回路放電システムの非常停止時の動作を説明するグラフである。
【００９１】
まず時間ｔ０で非常停止信号が発生する。すると時間ｔ１に、非常停止信号を受け取ったコントローラ１１１が、電力遮断スイッチ１１３に向けて電力遮断信号を、放電指令生成回路１１０に向けて放電信号を、制御部１０３に向けてブレーキ開始命令をそれぞれ送る。このとき、放電信号１０８を受けとった放電指令生成回路１１０が、放電切替えスイッチ１０９を閉じて、放電抵抗１０８に電流が流れる状態にする。すると制御部入力電圧が電圧降下し始めるが、制御部用コンバータ１１６から電力が供給されているので、この電圧降下は緩やかである。
【００９２】
まず時間ｔ０で非常停止信号が発生する。すると時間ｔ１に、非常停止信号を受け取ったコントローラ１１１が、電力遮断スイッチ１１３に向けて電力遮断信号を、放電指令生成回路１１０に向けて放電信号を、制御部１０３に向けてブレーキ開始命令をそれぞれ送る。このとき、放電信号を受けとった放電指令生成回路１１０が、放電切替えスイッチ１０９を閉じて、放電抵抗１０８に電流が流れる状態にする。すると制御部入力電圧が電圧降下し始めるが、制御部用コンバー１１６本発明の第４実施形態に係るブレーキ回路放電システムの非常停止時の動作を説明するグラフである。力が供給されているので、この電圧降下は緩やかである。
【００９３】
次に、時間ｔ２になると、本来、ブレーキ開始命令を受け取った制御部１０３が、ブレーキ駆動回路１０２に向けてブレーキＢをかけるようにブレーキ信号を送るはずが、制御部が故障しているためブレーキ信号が送られない。
【００９４】
すなわち時間ｔ３になっても、ブレーキ駆動回路１０２がブレーキ信号を受け取らないので、ブレーキ解除の状態が続き、ブレーキＢがかからず、モーターＭは減速しない。
【００９５】
一方で時間ｔ４になると、電力遮断信号を受け取った電力遮断スイッチ１１３が、各コンバータ１１４〜１１６への電力供給を遮断する。すると今まで放電抵抗１０８で消費されているエネルギーをまかなっていた制御部用コンバータ１１６からの電力供給がなくなるので、制御部用コンデンサ１０７に溜まっていた電荷が、放電抵抗１０８で消費されるようになる。結果、制御部１０３の入力電圧が急激に電圧降下し始める。
【００９６】
ただし時間ｔ５になっても、ブレーキ駆動回路１０２の入力電圧が電圧降下しないので、ブレーキ解除状態が保持されている。
【００９７】
さらに時間ｔ６になると、制御部用コンデンサ１０７の電荷がなくなり、制御部１０３の入力電圧が０となり、制御部１０３が停止する。ここで制御部１０３が電力不足によって停止したため、前述のとおり制御部１０３からブレーキ駆動回路１０２へブレーキＢをかける命令の信号が送られることになる。
【００９８】
そして時間t７になると、ブレーキ解除が解かれ、モーターＭの減速が始まる。
【００９９】
最後に時間ｔ８を経て時間ｔ９になると、モーターＭの回転数が０となり、アクチュエータは完全に停止した状態になる。
【０１００】
以上のように、本実施形態に係るブレーキ回路放電システム９００と第１実施形態に係るブレーキ回路放電システム１００とを比較すると、駆動回路入力電圧の電圧降下によってモーターＭの回転自体を抑えることができるため、ブレーキ回路放電システム９００のほうがより早くブレーキＢをかけることができることがわかる。また、ブレーキ回路放電システム９００は、故障して制御不能となった制御部１０３を迅速かつ確実に停止することができるため、制御部１０３が誤った信号を送ることによる誤動作を防ぐことができる。
【０１０１】
＜第５実施形態＞
図１１は、本発明の第５実施形態に係るブレーキ回路放電システム１１００の構成を示すブロック図である。また、ブレーキ回路放電システム１１００の各ブロック内の回路構成を簡単化して例示している。なお、図１１においては、本実施形態に関するブロックのみを図示しており、その他各システムに必要なブロックについては省略している。本実施形態と第１実施形態との相違点は、放電抵抗１０８がコンバータ１１４〜１１６のそれぞれの入力段に接続されていることである。
【０１０２】
本実施形態に係るブレーキ回路放電システム１１００の構成によれば、モーター駆動回路１０１、ブレーキ駆動回路１０２および制御部１０３それぞれのコンバータ１１４〜１１６に含まれているコンデンサに溜まった電荷を同時に放電することでアクチュエータの回転および制御を同時に停止することが可能になる。ただし、コンバータ１１４〜１１６より後の回路に逆流防止回路が含まれているような場合には、モーター駆動回路１０１、ブレーキ駆動回路１０２および制御部１０３の各コンデンサ１０５〜１０７の放電効果を得ることはできないため注意が必要である。
【０１０３】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態について、放電抵抗１０８の抵抗値、各種遅れ量の差による影響を説明する。本実施形態と第１実施形態との相違点は、放電抵抗１０８の抵抗値を可能な限り小さくしたことにある。本実施形態では、１０Ωの放電抵抗１０８を用いている。このように、第１実施形態に係るブレーキ回路放電システム１００と同様の構成を備える本実施形態に係るブレーキ回路放電システムに対して、どこも故障していない正常な状態の場合の非常停止信号が発生してから時間ｔ後の各点での状態について図１２を用いて説明する。図１２は、本実施形態に係るブレーキ回路放電システムの非常停止時の動作を説明するグラフである。
【０１０４】
まず時間ｔ０で非常停止信号が発生する。すると時間ｔ１に、非常停止信号を受け取ったコントローラ１１１が、電力遮断スイッチ１１３に向けて電力遮断信号を、放電指令生成回路１１０に向けて放電信号を、制御部１０３に向けてブレーキ開始命令をそれぞれ送る。このとき、放電信号を受けとった放電指令生成回路１１０が、放電切替えスイッチ１０９を閉じて、放電抵抗１０８に電流が流れる状態にする。するとブレーキ駆動回路１０２の入力電圧が電圧降下し始めるが、放電抵抗１０８の抵抗値は可能な限り小さくしており、動力線とＧＮＤがショートしたときに近い電流が流れる。したがって、ブレーキ駆動回路用コンバータ１１５から電力が供給されて入るものの、供給が追いつかず、急激に電圧降下する。
【０１０５】
次に、時間ｔ１．５になると、ブレーキ駆動回路１０２の入力電圧が、ブレーキ解除状態を保持できなくなるまで電圧降下することで、ブレーキ解除が解かれてブレーキＢがかかり、モーターＭの減速が始まる。
【０１０６】
ここで第１実施形態に係るブレーキ回路放電システム１００であれば、制御部１０３が、時間ｔ２でブレーキ開始命令を受け取り、時間ｔ３でブレーキＢがかかるところ、本実施形態に係るブレーキ回路放電システムでは制御部１０３がブレーキ開始命令を受け取り終わる前にブレーキＢをかけることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は、ブレーキ駆動回路を備えるブレーキ回路放電システムに関するものであり、産業上の利用可能性を有するものである。
【符号の説明】
【０１０８】
１００、４００、６００、８００、９００、１１００  ブレーキ回路放電システム
１０１、４０１  モーター駆動回路
１０２、４０２  ブレーキ駆動回路
１０３、４０３  制御部
１０４、４０４  インバータ
１０５〜１０７、４０５〜４０７  コンデンサ
１０８  放電抵抗
１０９  放電切替えスイッチ
１１０  放電指令生成回路
１１１、４１１  コントローラ
１１２、４１２  電源
１１３、４１３  電力遮断スイッチ
１１４〜１１６、４１４〜４１６  コンバータ
１１７、４１７  ダイオード部
６０１、８０１  ＮＯＴ回路
８０２  過電圧検出回路
８０３  ＯＲ回路
８１０  アクチュエータ
８１１  ドライバ
８１２  制御盤
Ｍ      モーター
Ｂ      ブレーキ
【図１】
2019240168.tif 000003
【図２】
2019240168.tif 000004
【図３】
2019240168.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019240168.tif 000009
【図８】
2019240168.tif 000010
【図９】
2019240168.tif 000011
【図１０】
2019240168.tif 000012
【図１１】
2019240168.tif 000013
【図１２】
2019240168.tif 000014
【国際調査報告】
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2019240168.tif 000016
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