制动装置的制作方法

本发明涉及一种制动装置，特别涉及一种具有对制动的工作和解除异常进行探测的功能的制动装置。

背景技术：

在马达的制动装置中，施加电压来解除制动。然而，存在以下情况：由于线缆或制动器线圈的断线、继电器的损坏等原因，即使处于施加了电压的状态，也无法解除制动。另一方面，能够设想如下的事态：在继电器熔接的情况下，保持制动被解除的状态，由马达驱动的轴掉落而使治具工具、工件损坏。因此，报告了检测制动器的异常的方法(例如日本特开2014-50912号公报。以下称为“专利文献1”。以及日本特开2014-10546号公报。以下称为“专利文献2”。)。

专利文献1所记载的制动器驱动控制装置的特征在于，具有：电压检测部，其检测施加于制动器的制动电压；开关指令延迟部，其使开关指令延迟；以及短路故障判定部，其基于延迟后的开关指令来判定开关元件是否发生了短路故障。

专利文献2所记载的制动器异常诊断装置的特征在于，包括：异常诊断部，其在马达被励磁且制动器正在工作的状态下诊断制动器是否存在异常；以及输出部，在诊断为制动器存在异常的情况下，该输出部不切断马达的励磁且不解除制动地通知制动器的异常。

在图1中示出了以往的制动装置1000的结构图。从直流电源1002提供的电压(例如24[V])经由线缆1003、开关1004、火花消除器1005、浪涌吸收器1006而被施加到制动器1007的端子1008及1009。在制动器1007中设置有制动器线圈1001。

说明马达(以下也称为“电动机”)中的制动器的构造。图2是以往的制动器的截面图。在马达的轴1010上经由轴毂1011设置有摩擦板1012。在摩擦板1012的其中一面设置有端板1013，在另一面设置有衔铁(Armature)1014。端板1013隔着间隔件1015被螺栓1016固定于芯1017。衔铁1014能够沿螺栓1016的长度方向滑动。

在芯1017中设置有制动器线圈1001。在制动器线圈1001的施加电压为0[V]的情况下，如图2的左侧那样，弹簧1018a将衔铁1014按压在摩擦板1012上。其结果，在摩擦板1012与端板1013之间产生第一摩擦部1019，并且在摩擦板1012与衔铁1014之间产生第二摩擦部1020。通过该摩擦，制动器进行工作，马达被保持于固定位置，成为制动锁定状态。

另一方面，在制动器线圈1001的施加电压为制动解除电压(例如24[V])的情况下，如图2的右侧那样，通过磁通Φ，比弹簧1018b的按压力大的磁吸引力M进行作用，弹簧1018b收缩，因此将衔铁1014从摩擦板1012拉离。其结果，不再形成原本在摩擦板1012与端板1013之间产生的第一摩擦部1019和原本在摩擦板1012与衔铁1014之间产生的第二摩擦部1020。其结果，制动被解除，成为制动释放状态。

作为制动装置中产生的异常的方式，能够想到制动器线圈1001断线。除此以外还能够想到线缆1003断线的情况、开关1004熔接的情况。

然而，在以往的制动装置中，无法容易地确认制动的实际的解除状态以及确定成为制动解除中的异常的原因的位置。具体地说，即使对制动器施加电压也无法确认制动实际是否已被解除。因此，在制动未被解除的状态下驱动马达的情况下，存在由于拖拽制动器而制动摩擦部损坏、或因制动的摩擦热使马达损坏(绝缘不良、绕组电阻不良等)的担忧。另一方面，在即使断开对制动器的通电以使制动器工作但是制动仍保持解除状态的情况下，存在由于马达所驱动的轴掉落而使治具工具、工件损坏的担忧。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够探测出即使对制动装置施加电压也未解除制动这样的异常、即使断开对制动器的通电也保持解除状态这样的异常的制动装置。并且，本发明的目的在于提供一种能够确定成为制动的工作和解除中的异常的原因的位置的制动装置。

本发明的一个实施例所涉及的制动装置使用于电动机，特征在于，具备：制动部，其保持电动机的位置；电压检测部，其检测施加于制动部的电压；以及观测部，其识别电压的变动模式，基于电压变动模式来观测制动部的解除及工作状态。

附图说明

通过与附图相关联的以下的实施方式的说明，本发明的目的、特征以及优点会变得更进一步明确。在该附图中，

图1是以往的制动装置的结构图，

图2是以往的制动器的截面图，

图3是本发明的实施例1所涉及的制动装置的结构图，

图4是使用本发明的实施例1所涉及的制动装置而检测出的、在正常时和断线时分别接通或断开对制动器的通电的情况下施加于制动器的电压的时间性变化的图表，

图5是对使用本发明的实施例1所涉及的制动装置而检测出的电压变动模式与不良状况位置及异常的有无的判定结果之间的关系进行总结的表，

图6是本发明的实施例2所涉及的制动装置的结构图，以及

图7是对使用本发明的实施例2所涉及的制动装置而检测出的电压变动模式与不良状况位置及异常的有无的判定结果之间的关系进行总结的表。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明所涉及的制动装置。

[实施例1]

首先，使用附图来说明本发明的实施例1所涉及的制动装置。在图3中示出了本发明的实施例1所涉及的制动装置的结构图。本发明的实施例1所涉及的制动装置101使用于电动机，其特征在于，具备：制动部1，其保持电动机(马达)10的位置；电压检测部2，其检测施加于制动部1的电压；以及观测部3，其识别电压的变动模式，基于电压变动模式来观测制动部1的解除及工作状态。

在马达10中内置有制动部1，通过控制施加于制动部1的电压来控制对马达10的制动的解除/工作。在制动部1上经由开关5而连接有用于施加例如24[V]的直流电压的直流电源4。使用开关5来进行对制动部1施加直流电压的控制。通过将开关5闭合，直流电压24[V]被施加到制动部1，通过将开关5断开，0[V]被施加到制动部1。例如当24[V]的直流电压施加于制动部1时，制动被解除，在不对制动部1施加电压的情况下(施加0[V]的情况下)，成为制动进行工作的状态。

马达10具备用于对制动部1施加电压的输入端子8和9，在所述端子8和9之间施加直流电压。在本发明中，为了检测所述端子8和9之间的电压(端子间电压)而设置有电压检测部2。也可以与电压检测部2并联地设置火花消除器6和浪涌吸收器7。

电压检测部2所检测出的制动部1的端子间电压的检测结果被传递到观测部3。观测部3基于制动部1的端子间电压的检测结果来识别电压的变动模式。观测部3基于电压变动模式来观测制动部1中设置的制动的解除及工作状态。

接着，说明基于电压检测部2所检测出的电压变动模式来判定制动的工作或解除状态的方法。在图4中示出了使用本发明的实施例1所涉及的制动装置而检测出的、在正常时和断线时分别接通或断开对制动器的通电的情况下施加于制动器的电压的时间性变化(电压变动模式)。如图4的左上的图表所示，设在时刻t₁在制动部1的端子间施加24[V]的电压。当在制动部1的端子间施加电压时，衔铁被吸引到芯体而与摩擦板之间出现间隙，制动被释放(解除)。在正常时，在时刻t₁以后端子间电压固定为24[V]。

接着，如图4的右上的图表那样，当在时刻t₂将开关5断开来中止向制动部1的端子间施加电压时，磁吸引力消失，弹簧将衔铁向摩擦板按压，由此制动锁定(工作)。在正常时，电压在时刻t₂以后降低到约-95[V]之后，逐渐恢复为0[V]。这是由于，通过制动器线圈的自感应作用，向使原本在施加电压时形成的磁通不消失的方向产生反电动势电压。

接着，说明电压检测部2与制动部1之间的布线发生断线的情况下的电压变动模式。如图4的左下的图表所示，设在时刻t₃在制动部1的端子间施加24[V]的电压。在该例中，电压检测部2与制动部1之间的布线发生断线，直流电源4与电压检测部2之间的布线未发生断线，因此电压的时间性变化与正常的状态相同。

另一方面，如图4的右下的图表那样，在时刻t₄将开关5断开来中止向制动部1的端子间施加电压。此时的电压变动模式是在时刻t₄以后未向负侧大幅降低而是逐渐变为0[V]，这种情况与正常的状态(图4的右上的图表)明确不同，可知电压检测部2与制动部1之间的布线发生了断线。

以上，说明了2种电压变动模式，但是除此以外，还存在电压检测部2与直流电源4之间的布线发生断线的情况下的电压变动模式以及开关(继电器)5熔接的情况下的电压变动模式。观测部3在探测出制动部1的解除和工作存在异常的情况下，能够基于电压变动模式来确定不良状况位置。在图5中示出了共计6个电压变动模式与不良状况位置的对应关系。

第一电压变动模式(以下称为“电压变动模式(1)”)表示制动装置正常的情况。电压的变动模式如图4的左上的图表和右上的图表所示。首先，在制动指令为解除(制动释放)的情况下，通过将开关5闭合来对制动部1施加直流电源4的电压24[V]。此时，电压检测部2的检测电压从0[V]变化为24[V]，因此表示为“0→+”。另一方面，在制动指令变为工作(制动锁定)的情况下，通过将开关5断开来中止从直流电源4对制动部1施加电压。此时，电压检测部2的检测电压从24[V]变化为-95[V]，因此表示为“+→-”。观测部3事先将制动装置正常的情况下的电压变动模式存储在存储部(未图示)中，通过将所存储的电压变动模式与检测出的电压变动模式进行比较，能够判定制动装置的异常的有无以及成为异常的原因的位置。

第二电压变动模式(电压变动模式(2))表示在比作为电压测定点的电压检测部2靠制动器侧的位置发生断线的情况。电压的变动模式如图4的左下的图表和右下的图表所示。首先，在制动指令为解除(制动释放)的情况下，通过将开关5闭合来对制动部1施加直流电源4的电压24[V]。此时，电压检测部2的检测电压从0[V]变化为24[V]，因此表示为“0→+”。另一方面，在制动指令变为工作(制动锁定)的情况下，通过将开关5断开，来中止从直流电源4对制动部1施加电压。此时，电压检测部2的检测电压从24[V]变化为0[V]，因此表示为“+→0”。当将该电压变动模式与正常时的电压变动模式(1)进行比较时，在制动指令为工作的情况下，如果正常则应为“+→-”，但却为“+→0”，因此能够判定为在“比电压测定点靠制动器侧的位置”发生了断线。

第三电压变动模式(电压变动模式(3))表示在制动解除前未发生断线、在制动解除后在比作为电压测定点的电压检测部2靠电源侧的位置发生断线的情况。首先，在制动指令为解除(制动释放)的情况下，通过将开关5闭合，来对制动部1施加直流电源4的电压24[V]。此时，电压检测部2与直流电源4之间未发生断线，因此制动部1被施加电压，电压检测部2的检测电压为24[V]。因此，将其表示为“0→+”。设之后在比电压检测部2靠电源侧的位置发生了断线。之后，在制动指令变为工作(制动锁定)的情况下，通过将开关5断开，来中止从直流电源4对制动部1施加电压。此时，电压检测部2与直流电源4之间已发生断线，因此制动部1未被施加电压，电压检测部2的检测电压保持为0[V]。因此，将其表示为“0→0”。当将该电压变动模式与正常时的电压变动模式(1)进行比较时，在制动指令为工作的情况下，如果正常则应为“+→-”，但却为“0→0”，因此能够判断为在“比电压测定点靠电源侧的位置”发生了断线。

第四电压变动模式(电压变动模式(4))表示在比作为电压测定点的电压检测部2靠电源侧的位置发生断线的情况。首先，在制动指令为解除(制动释放)的情况下，将开关5闭合。此时，电压检测部2与直流电源4之间发生了断线，因此制动部1未被施加电压，电压检测部2的检测电压保持为0[V]。因此，将其表示为“0→0”。另一方面，在制动指令变为工作(制动锁定)的情况下，通过将开关5断开，来中止从直流电源4对制动部1施加电压。此时，电压检测部2与直流电源4之间发生了断线，因此制动部1未被施加电压，电压检测部2的检测电压保持为0[V]。因此，将其表示为“0→0”。当将该电压变动模式与正常时的电压变动模式(1)进行比较时，在制动指令为解除的情况下，如果正常则应为“0→+”，但却为“0→0”，因此能够判断为在“比电压测定点靠电源侧的位置”发生了断线。

第五电压变动模式(电压变动模式(5))表示在制动解除前未发生熔接、在制动解除后开关(继电器)5熔接的情况。首先，在制动指令为解除(制动释放)的情况下，通过将开关5闭合，来对制动部1施加直流电源4的电压24[V]。此时，开关(继电器)5未熔接，因此制动部1被施加电压24[V]，电压检测部2的检测电压为24[V]。因此，将其表示为“0→+”。设之后发生了开关的熔接。之后，在制动指令变为工作(制动锁定)的情况下，通过将开关5断开，来中止从直流电源4对制动部1施加电压。此时，开关(继电器)5已熔接，因此制动部1保持被施加电压24[V]，电压检测部2的检测电压保持为24[V]。因此，将其表示为“+→+”。当将该电压变动模式与正常时的电压变动模式(1)进行比较时，在制动指令为工作的情况下，如果正常则应为“+→-”，但却为“+→+”，因此能够判定为“继电器熔接”。

第六电压变动模式(电压变动模式(6))表示开关(继电器)5熔接的情况。首先，在制动指令为解除(制动释放)的情况下，通过将开关5闭合，来对制动部1施加直流电源4的电压24[V]。此时，开关(继电器)5熔接，因此制动部1始终被施加电压24[V]，电压检测部2的检测电压保持为24[V]。因此，将其表示为“+→+”。另一方面，在制动指令变为工作(制动锁定)的情况下，通过将开关5断开，来中止从直流电源4对制动部1施加电压。此时也是，开关(继电器)5熔接，因此制动部1始终被施加电压24[V]，电压检测部2的检测电压保持为24[V]。因此，将其表示为“+→+”。当将该电压变动模式与正常时的电压变动模式(1)进行比较时，在制动指令为解除的情况下，如果正常则应为“0→+”，但却为“+→+”，因此能够判定为“继电器熔接”。

如以上所说明的那样，根据本发明的实施例1所涉及的制动装置，在探测出电压变动模式为(2)～(4)、即制动器布线中的某一个发生断线的情况下，不对马达进行驱动，由此能够防止制动器、马达、治具工具以及工件等的损坏于未然。

另一方面，在探测出电压变动模式为(5)和(6)、即继电器熔接的情况下，使马达励磁，由此能够防止制动器、马达、治具工具以及工件等的损坏于未然。

[实施例2]

接着，使用附图来说明本发明的实施例2所涉及的制动装置。在图6中示出了本发明的实施例2所涉及的制动装置的结构图。本发明的实施例2所涉及的制动装置102与实施例1所涉及的制动装置101的不同之处在于，电压检测部2将电压变换为能够检测的信号。实施例2所涉及的制动装置102中的其它结构与实施例1所涉及的制动装置101中的结构相同，因此省略详细的说明。

在制动工作时，存在产生浪涌电压而电压检测部2损坏的担忧。因此，实施例2所涉及的电压检测部2设置为能够安全地检测电压。

实施例2所涉及的电压检测部2具有分压电阻21及22、二极管23、光电MOS(金属-氧化物-半导体)继电器24以及电压输出部27。光电MOS继电器24具备LED 25和MOS晶体管26。电压输出部27具备电阻28和非门29。

图6所示的电压检测部2将24[V]的输出电压变换为信号A。

在制动器线圈1的端子间电压大到-95[V]的情况下，能够使用如图6的下部所示的能够检测50[V]以上的反电动势电压的电压检测部30。实施例2所涉及的电压检测部30具有分压电阻31及32、二极管33、光电MOS继电器34以及电压输出部37。光电MOS继电器34具备LED 35和MOS晶体管36。电压输出部37具备电阻38和非门39。

图6所示的电压检测部30将例如-95[V]的输出电压变换为信号B。

说明使用实施例2所涉及的制动装置来基于电压变动模式确定不良状况位置的方法。在图7中示出了6个电压变动模式与不良状况位置的对应关系。

第一电压变动模式(以下称为“电压变动模式(1)”)表示制动装置正常的情况。首先，在制动指令为解除(制动释放)的情况下，通过将开关5闭合，来对制动部1施加直流电源4的电压24[V]。此时，电压检测部2的检测电压从0[V]变化为24[V]，因此表示为“0→A”。另一方面，在制动指令变为工作(制动锁定)的情况下，通过将开关5断开，来中止从直流电源4对制动部1施加电压。此时，电压检测部2的检测电压从24[V]变化为-95[V]，因此表示为“A→B”。观测部3(参照图3)事先将制动装置正常的情况下的电压变动模式存储在存储部(未图示)中，通过将所存储的电压变动模式与检测出的电压变动模式进行比较，能够判定制动装置的异常的有无以及成为异常的原因的位置。

第二电压变动模式(电压变动模式(2))表示在比作为电压测定点的电压检测部2靠制动器侧的位置发生断线的情况。首先，在制动指令为解除(制动释放)的情况下，通过将开关5闭合，来对制动部1施加直流电源4的电压24[V]。此时，电压检测部2的检测电压从0[V]变化为24[V]，因此表示为“0→A”。另一方面，在制动指令变为工作(制动锁定)的情况下，通过将开关5断开，来中止从直流电源4对制动部1施加电压。此时，电压检测部2的检测电压从24[V]变化为0[V]，因此表示为“A→0”。当将该电压变动模式与正常时的电压变动模式(1)进行比较时，在制动指令为工作的情况下，如果正常则应为“A→B”，但却为“A→0”，因此能够判定为在“比电压测定点靠制动器侧的位置”发生了断线。

第三电压变动模式(电压变动模式(3))表示在制动解除前未发生断线、在制动解除后在比作为电压测定点的电压检测部2靠电源侧的位置发生断线的情况。首先，在制动指令为解除(制动释放)的情况下，通过将开关5闭合，来对制动部1施加直流电源4的电压24[V]。此时，电压检测部2与直流电源4之间未发生断线，因此制动部1被施加电压，电压检测部2的检测电压为24[V]。因此，将其表示为“0→A”。设之后在比电压检测部2靠电源侧的位置发生了断线。之后，在制动指令变为工作(制动锁定)的情况下，通过将开关5断开，来中止从直流电源4对制动部1施加电压。此时，电压检测部2与直流电源4之间已发生断线，因此制动部1未被施加电压，电压检测部2的检测电压保持为0[V]。因此，将其表示为“0→0”。当将该电压变动模式与正常时的电压变动模式(1)进行比较时，在制动指令为工作的情况下，如果正常则应为“A→B”，但却为“0→0”，因此能够判定为在“比电压测定点靠电源侧的位置”发生了断线。

第四电压变动模式(电压变动模式(4))表示在比作为电压测定点的电压检测部2靠电源侧的位置发生断线的情况。首先，在制动指令为解除(制动释放)的情况下，将开关5闭合。此时，电压检测部2与直流电源4之间发生了断线，因此制动部1未被施加电压，电压检测部2的检测电压保持为0[V]。因此，将其表示为“0→0”。另一方面，在制动指令变为工作(制动锁定)的情况下，通过将开关5断开，来中止从直流电源4对制动部1施加电压。此时，电压检测部2与直流电源4之间发生了断线，因此制动部1未被施加电压，电压检测部2的检测电压保持为0[V]。因此，将其表示为“0→0”。当将该电压变动模式与正常时的电压变动模式(1)进行比较时，在制动指令为解除的情况下，如果正常则应为“0→A”，但却为“0→0”，因此能够判定为在“比电压测定点靠电源侧的位置”发生了断线。

第五电压变动模式(电压变动模式(5))表示在制动解除前未发生熔接、在制动解除后开关(继电器)5熔接的情况。首先，在制动指令为解除(制动释放)的情况下，通过将开关5闭合，来对制动部1施加直流电源4的电压24[V]。此时，开关(继电器)5未熔接，因此制动部1被施加电压24[V]，电压检测部2的检测电压为24[V]。因此，将其表示为“0→A”。设之后发生了开关的熔接。之后，在制动指令变为工作(制动锁定)的情况下，通过将开关5断开，来中止从直流电源4对制动部1施加电压。此时，开关(继电器)5已熔接，因此制动部1保持被施加电压24[V]，电压检测部2的检测电压保持为24[V]。因此，将其表示为“A→A”。当将该电压变动模式与正常时的电压变动模式(1)进行比较时，在制动指令为工作的情况下，如果正常则应为“A→B”，但却为“A→A”，因此能够判定为“继电器熔接”。

第六电压变动模式(电压变动模式(6))表示开关(继电器)5熔接的情况。首先，在制动指令为解除(制动释放)的情况下，通过将开关5闭合，来对制动部1施加直流电源4的电压24[V]。此时，开关(继电器)5熔接，因此制动部1始终被施加电压24[V]，电压检测部2的检测电压保持为24[V]。因此，将其表示为“A→A”。另一方面，在制动指令变为工作(制动锁定)的情况下，通过将开关5断开，来中止从直流电源4对制动部1施加电压。此时也是，开关(继电器)5熔接，因此制动部1始终被施加电压24[V]，电压检测部2的检测电压保持为24[V]。因此，将其表示为“A→A”。当将该电压变动模式与正常时的电压变动模式(1)进行比较时，在制动指令为解除的情况下，如果正常则应为“0→A”，但却为“A→A”，因此能够判定为“继电器熔接”。

在以上的说明中，将为了解除制动而施加的电压设为24[V]、将反电动势电压设为-95[V]，但是这是一个例子，并不限定于这些值。

如以上所说明的那样，根据本发明的实施例2所涉及的制动装置，在制动工作时，电压检测部不会伴随浪涌电压的产生而损坏，能够安全地检测电压，并能够根据对制动部施加电压的情况下的电压变动模式来判断制动的解除状态。

根据本发明的实施例所涉及的制动装置，能够探测出即使对制动装置施加电压也未解除制动这样的异常、即使断开对制动器的通电也保持解除状态这样的异常。