(57)【要約】  ブレーキが確実に解除した状態で動作を開始する電動シリンダシステムを提供することを目的とし、シリンダ部（１）及び該シリンダ部を駆動させるサーボモータ（３）を備える電動シリンダ（１０）と、該サーボモータを制御するサーボモータ制御装置（４）とを備える電動シリンダシステム（１００）であって、サーボモータ（３）は、ブレーキ開閉器（５０）によって開閉が制御されるブレーキを備え、ブレーキ開閉器（５０）とブレーキとの間に電流センサ（５）が設けられ、サーボモータ制御装置（４）は、操作情報に基づいて回転指令を出力するサーボシリンダコントローラと、電流センサ（５）による検出値が、設定範囲内である場合には接点を閉じ、設定範囲内でない場合には接点を開く電流センサアンプとを備え、サーボシリンダコントローラは、接点が開いている場合にはサーボモータ（３）に回転指令を出力しない。
2019239704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ部及び該シリンダ部を駆動させるサーボモータを備える電動シリンダと、該サーボモータを制御するサーボモータ制御装置とを備える電動シリンダシステムであって、
前記サーボモータは、ブレーキ開閉器によって開閉が制御されるブレーキを備え、
前記ブレーキ開閉器と前記ブレーキとの間には電流センサが設けられ、
前記サーボモータ制御装置は、
操作情報に基づいて回転指令を出力するサーボシリンダコントローラと、
前記電流センサによる検出値が、設定範囲内である場合には接点を閉じ、設定範囲内でない場合には接点を開く接点出力型の電流センサアンプとを備え、
前記サーボシリンダコントローラは、前記接点が開いている場合には前記サーボモータに対して回転指令を出力しないように動作することを特徴とする電動シリンダシステム。
【請求項２】
前記接点が開いている場合に、ユーザに異常を報知する異常報知機能を備えることを特徴とする請求項１に記載の電動シリンダシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動シリンダシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、サーボモータ及びボールねじを備え、サーボモータの回転をボールねじによって直線運動に変換し、往復運動可能なシリンダを備える電動シリンダが知られている。【０００３】
従来技術の一例である特許文献１には、回転−直動変換部と、サーボモータと、軸ブレーキと、エンコーダとが一体として示された装置が開示されている。この軸ブレーキは、主電源がオフするとブレーキ回路から出力されるブレーキ保持信号によって動作し、サーボモータの回転を強制停止させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９２７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１に開示された技術では、サーボモータの回転開始時におけるブレーキの解除については考慮されていない。そのため、ブレーキ回路からのブレーキ解除信号がブレーキに伝達されていない場合には、ブレーキ未解除の状態でサーボモータが回転を開始しようとしてしまい、サーボモータの故障を誘発する、という問題があった。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、サーボモータのブレーキが確実に解除された状態で動作を開始する電動シリンダシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決して目的を達成する本発明は、シリンダ部及び該シリンダ部を駆動させるサーボモータを備える電動シリンダと、該サーボモータを制御するサーボモータ制御装置とを備える電動シリンダシステムであって、前記サーボモータは、ブレーキ開閉器によって開閉が制御されるブレーキを備え、前記ブレーキ開閉器と前記ブレーキとの間に電流センサが設けられ、前記サーボモータ制御装置は、操作情報に基づいて回転指令を出力するサーボシリンダコントローラと、前記電流センサによる検出値が、設定範囲内である場合には接点を閉じ、設定範囲内でない場合には接点を開く接点出力型の電流センサアンプとを備え、前記サーボシリンダコントローラは、前記接点が開いている場合には前記サーボモータに対して回転指令を出力しないように動作することを特徴とする。【０００８】
上記電動シリンダシステムは、前記接点が開いている場合に、ユーザに異常を報知する異常報知機能を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、サーボモータのブレーキが確実に解除された状態で動作を開始する電動シリンダシステムを提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る電動シリンダシステムの構成を示す図である。
【図２】図１に示すサーボモータ制御装置の構成を示す図である。
【図３】実施形態に係る電動シリンダシステムの起動時の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態の記載によって限定解釈されるものではない。
【００１２】
＜実施形態＞
図１は、本実施形態に係る電動シリンダシステム１００の構成を示す図である。図１に示す電動シリンダシステム１００は、電動シリンダ１０と、サーボモータ制御装置４と、電流センサ５とを備える。また、電動シリンダ１０は、シリンダ部１と、回転伝達機構２と、サーボモータ３とを備える。
【００１３】
シリンダ部１はボールねじを備え、回転伝達機構２を介して伝達されたサーボモータ３の回転が該ボールねじによって直線運動に変換されることで、シリンダ部１内のロッドが往復運動を行う。
【００１４】
回転伝達機構２は、サーボモータ３の回転をシリンダ部１に伝達する。回転伝達機構２は、例えば、シリンダ部１及びサーボモータ３の各々に接続された２つのタイミングプーリと、これらのタイミングプーリ間において動力の伝達を行うタイミングベルトとにより実現することができる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、回転伝達機構２が歯車を備え、この歯車によってサーボモータ３の回転がシリンダ部１に伝達されてもよい。なお、シリンダ部１の回転軸にサーボモータ３の回転軸が直接又は直列に接続されている場合には、電動シリンダシステム１００は、上記のような回転伝達機構２を備えていなくてもよい。
【００１５】
シリンダ部１を駆動するサーボモータ３は、ブレーキ用コネクタ３１、エンコーダ用コネクタ３２及び動力用コネクタ３３を備え、エンコーダ用コネクタ３２及び動力用コネクタ３３はサーボモータ制御装置４に接続されている。更には、サーボモータ３は図示しないブレーキを有し、このブレーキは、通電時には解除されてサーボモータ３の回転を可能とし、非通電時にはサーボモータ３の回転を止めるものである。なお、このサーボモータ３のブレーキにはブレーキ用コネクタ３１、及び後述するようにブレーキケーブル６４を介してブレーキ開閉器５０が接続され、このブレーキとブレーキ開閉器５０との間には電流センサ５が設けられる。ブレーキケーブル６４は、ブレーキ用コネクタ３１とブレーキ開閉器５０とを接続し、直流電流が流れるケーブルである。
【００１６】
サーボモータ３のブレーキは、例えば、励磁コイル、アーマチュア、ブレーキライニング、プレート及びばね等の部品により実現することができる。励磁コイルに電圧が印加されていない状態では、アーマチュアが釈放され、ばねによりブレーキライニングがプレートを押し付け、モータ軸が固定されて、ブレーキがかかる。そして、励磁コイルに電圧が印加されると、ばねに抗して励磁コイルにアーマチュアが吸引され、モータ軸が開放されてブレーキが解除される。このとき、ブレーキが解除されていない状態でサーボモータ３が回転を開始してしまうと、ブレーキを構成する部品が損傷又は破壊される。そのため、サーボモータ３が回転を開始する前にブレーキを確実に解除すべきである。
【００１７】
サーボモータ制御装置４は、サーボモータ３に接続され、サーボモータ３に指令を出力することでサーボモータ３の動作を制御する。また、サーボモータ制御装置４は、電流センサ接続端子４０と、ブレーキ開閉指令端子４１と、エンコーダケーブル端子４２と、動力ケーブル端子４３とを備え、電流センサ接続端子４０は電流センサ接続ケーブル６０により電流センサ５と接続され、ブレーキ開閉指令端子４１はブレーキ開閉指令ケーブル６１によりブレーキ開閉器５０と接続され、エンコーダケーブル端子４２はエンコーダケーブル６２によりエンコーダ用コネクタ３２と接続され、動力ケーブル端子４３は動力ケーブル６３により動力用コネクタ３３と接続されている。ブレーキ開閉指令ケーブル６１は、ブレーキ開閉指令端子４１とブレーキ開閉器５０とを接続し、サーボモータ制御装置４からブレーキ開閉器５０への通電又は非通電の信号を送信するケーブルである。
【００１８】
なお、ブレーキ開閉指令端子４１、エンコーダケーブル端子４２及び動力ケーブル端子４３は、サーボモータ３とブレーキ開閉器５０とサーボモータ制御装置４内の構成との接続関係を説明するために示すものであり、サーボモータ３とブレーキ開閉器５０とサーボモータ制御装置４内の構成とが直接接続される場合には設けられていなくてもよい。
【００１９】
図２は、図１に示すサーボモータ制御装置４の構成を示す図である。図２に示すサーボモータ制御装置４は、サーボシリンダコントローラ４４と、サーボモータアンプ４５と、電流センサアンプ４６と、ＰＬＣ（Programmable  Logic  Controller）５１が接続されるＰＬＣ接続端子４７と、サーボシリンダティーチングボックス５２が接続されるサーボシリンダティーチングボックス接続端子４８とを備える。また、エンコーダケーブル端子４２及び動力ケーブル端子４３はサーボモータアンプ４５に接続され、ブレーキ開閉指令端子４１はブレーキ開閉器５０に接続され、サーボシリンダティーチングボックス接続端子４８にはサーボシリンダティーチングボックス５２が接続され、ＰＬＣ接続端子４７にはＰＬＣ５１が接続されている。
【００２０】
サーボシリンダティーチングボックス５２又はＰＬＣ５１は、サーボシリンダコントローラ４４に接続され、サーボシリンダの操作情報の入力及びサーボシリンダコントローラ４４からの出力データに基づいて動作状態等の表示を行う。
【００２１】
サーボシリンダコントローラ４４は、サーボシリンダティーチングボックス５２又はＰＬＣ５１から入力された操作情報に基づき、サーボモータアンプ４５に回転指令を出力する。また、サーボシリンダコントローラ４４は、ＰＬＣ接続端子４７を介して接続されたＰＬＣ５１から操作情報が入力され、ブレーキ開閉指令端子４１を介して接続されたブレーキ開閉器５０にブレーキ開閉指令を出力する。
【００２２】
サーボモータアンプ４５は、サーボシリンダコントローラ４４と、エンコーダケーブル端子４２及び動力ケーブル端子４３との間に配され、サーボシリンダコントローラ４４からの回転指令に応じた動力を動力ケーブル端子４３に出力する。
【００２３】
電流センサ５は、ブレーキ開閉器５０とサーボモータ３との間のブレーキケーブル６４の電流を検出可能なようにブレーキ用コネクタ３１とブレーキ開閉器５０との間に位置することで、サーボモータ３のブレーキの開閉状態を検出する。例えば、ブレーキ開閉器５０とサーボモータ３との間において断線が生じている場合には、電流センサ５の検出値は極めて小さい値となり、断線が生じていない場合の検出値とは異なる値となる。
【００２４】
電流センサアンプ４６は、電流センサ５の検出値が設定範囲内である場合に接点を閉じ、設定された範囲内でない場合には接点を開く接点出力型である。
【００２５】
ＰＬＣ５１は、ユーザの操作を反映した操作情報を出力する。この操作情報は、ＰＬＣ接続端子４７を介してサーボシリンダコントローラ４４に入力される。サーボシリンダコントローラ４４は、この操作情報に基づいて回転指令を生成する。なお、図示していないが、ＰＬＣ５１には表示器が接続又は搭載されていてもよい。また、ＰＬＣ５１を接続しなくてもサーボシリンダティーチングボックス５２によって操作情報を入力可能な場合にはＰＬＣ５１が接続されていなくてもよい。
【００２６】
ブレーキ開閉器５０は、ブレーキ用の直流電源６に接続され、ブレーキケーブル６４及びブレーキ用コネクタ３１を介してサーボモータ３のブレーキを通電又は非通電とする。また、ブレーキ開閉器５０には、ブレーキ開閉指令ケーブル６１及びブレーキ開閉指令端子４１を介してサーボシリンダコントローラ４４からブレーキ開閉指令が出力される。ブレーキ開閉器５０が直流電源６によりサーボモータ３のブレーキに通電する場合、サーボモータ３のブレーキが解除され、サーボモータ３は回転可能となる。ブレーキ開閉器５０がサーボモータ３のブレーキに通電しない場合、サーボモータ３にブレーキがかかり、サーボモータ３は制止される。
【００２７】
なお、ここではサーボモータ制御装置４にＰＬＣ５１及びブレーキ開閉器５０が接続された形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＰＬＣ５１及びブレーキ開閉器５０は、サーボモータ制御装置４に搭載されていてもよい。
【００２８】
図３は、本実施形態に係る電動シリンダシステム１００の起動時の動作を示すフローチャートである。電動シリンダシステム１００の電源がオンされると、サーボシリンダコントローラ４４がブレーキ開閉器５０にブレーキ開閉指令を出力して処理を開始する。処理を開始すると、まず、ブレーキ開閉器５０は、ブレーキ用の直流電源６によりサーボモータ３のブレーキを通電する（Ｓ１）。
【００２９】
次に、電流センサ５がブレーキケーブル６４の電流値を検出し、その検出値を電流センサアンプ４６に送信すると、電流センサアンプ４６は、電流センサ５の検出値が設定範囲内であるか否かを判定する（Ｓ２）。ここで、電流センサアンプ４６は、電流センサ５の検出値が設定範囲内である場合には接点を閉じ、設定された範囲内でない場合には接点を開く。サーボシリンダコントローラ４４には、電流センサ５の検出値をもとに開閉された電流センサアンプ４６の接点出力の開閉状態を示す信号が入力される。サーボシリンダコントローラ４４は、電流センサアンプ４６の接点が開状態であれば電流検出値は異常であると判定し、電流センサアンプ４６の接点が閉状態であれば電流検出値は正常であると判定する。電流検出値が設定範囲内である場合、すなわち正常である場合（Ｓ２：Ｙ）には、サーボシリンダコントローラ４４は、サーボシリンダティーチングボックス５２又はＰＬＣ５１からの操作情報に基づいて、サーボモータ３を回転させるか否かを判定する（Ｓ３）。サーボモータ３を回転させる場合（Ｓ３：Ｙ）には、サーボシリンダコントローラ４４は、サーボモータ３に回転指令を出力し（Ｓ４）、処理を終了する。
【００３０】
又は、電流検出値が正常である（Ｓ２：Ｙ）ものの、サーボモータ３を回転させずに停止させる場合（Ｓ３：Ｎ）には、サーボシリンダコントローラ４４は、サーボモータ３に現在位置停止指令を出力し（Ｓ５）、処理を終了する。
【００３１】
しかしながら、Ｓ２において電流検出値が設定範囲内でない場合、すなわち正常でないと判定した場合（Ｓ２：Ｎ）には、ブレーキ開閉器５０からサーボモータ３のブレーキに通電していないおそれがあるため、サーボシリンダコントローラ４４は、サーボモータ３に回転指令を出力することなくサーボシリンダティーチングボックス５２又はＰＬＣ５１に接続又は搭載された表示器に異常信号を送信し（Ｓ６）、サーボシリンダティーチングボックス５２又はＰＬＣ５１に接続又は搭載された表示器は異常メッセージを表示し（Ｓ７）、処理を終了する。
【００３２】
このように動作する電動シリンダシステム１００は、サーボモータ３とブレーキ開閉器５０との間の断線等の通電の異常を電流センサ５により検出可能であるため、サーボモータ３のブレーキが解除されることなくサーボモータ３が回転してしまうことを防止することができる。
【００３３】
なお、本実施形態において、ブレーキ開閉器５０の開閉状態は電流センサ５によって検出されているが、本発明はこれに限定されず、ブレーキ開閉器５０の通電状態を検出することができれば特定の構成に限定されるものではない。
【００３４】
なお、本実施形態に係る電動シリンダシステム１００は、電流センサアンプ４６の接点が開状態である場合、すなわち異常である場合に、ユーザに対して異常を報知する異常報知機能を備えることが好ましい。この異常報知機能は、サーボシリンダコントローラ４４が異常であると判定した際に、サーボシリンダコントローラ４４からＰＬＣ５１又はサーボシリンダティーチングボックス５２に信号が送信され、当該信号を受信したＰＬＣ５１又はサーボシリンダティーチングボックス５２に異常である旨が表示されることで実現することができる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、ユーザに対して異常を報知することができれば特定の構成に限定されるものではない。例えば、サーボモータ３又はサーボモータ制御装置４に搭載されたブザーが鳴動することで、ユーザに対して異常を報知する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１  シリンダ部
２  回転伝達機構
３  サーボモータ
４  サーボモータ制御装置
５  電流センサ
６  直流電源
１０  電動シリンダ
３１  ブレーキ用コネクタ
３２  エンコーダ用コネクタ
３３  動力用コネクタ
４０  電流センサ接続端子
４１  ブレーキ開閉指令端子
４２  エンコーダケーブル端子
４３  動力ケーブル端子
４４  サーボシリンダコントローラ
４５  サーボモータアンプ
４６  電流センサアンプ
４７  ＰＬＣ接続端子
４８  サーボシリンダティーチングボックス接続端子
５０  ブレーキ開閉器
５１  ＰＬＣ
５２  サーボシリンダティーチングボックス
６０  電流センサ接続ケーブル
６１  ブレーキ開閉指令ケーブル
６２  エンコーダケーブル
６３  動力ケーブル
１００  電動シリンダシステム
【図１】
2019239704.tif 000003
【図２】
2019239704.tif 000004
【図３】
2019239704.tif 000005
【国際調査報告】
2019239704.tif 000006
2019239704.tif 000007
2019239704.tif 000008
2019239704.tif 000009