DE102016006343A1

DE102016006343A1 - Mit einer funktion zum erkennen von anomalem bremsen ausgestattete motorsteuerung und verfahren zum erkennen von anomalem bremsen

Info

Publication number: DE102016006343A1
Application number: DE102016006343.2A
Authority: DE
Inventors: Satoshi lkai; Tomoyuki Aizawa
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2016-05-20
Publication date: 2016-12-01
Anticipated expiration: 2036-05-21
Also published as: CN106208829A; CN106208829B; JP2016226150A; JP6077592B2; US9694456B2; US20160346885A1; DE102016006343B4

Abstract

Die Motorsteuerung der vorliegenden Erfindung umfasst eine Signalempfangseinheit zum Empfang eines Signals für die Betätigung einer mechanischen Bremse, eine Positionsüberwachungseinheit zum Ermitteln der Historie der Drehposition des Servomotors vom Empfang des Signals bis zum Stopp der Drehung des Servomotors mit einem Lagegeber, eine Versatzmengen-Berechnungseinheit, die den Drehversatz des Servomotors vom Empfang des Signals bis zum Stopp der Drehung des Servomotors aus der Historie berechnet, und eine Anomalitätsbestimmungseinheit, die bestimmt, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse vorliegt, wenn der berechnete Drehversatz einen vorgegebenen ersten Schwellenwert überschreitet.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit einer mechanischen Bremse ausgestattete Motorsteuerung, die eine Ausgangsachse eines Servomotors bremst, sobald die Stromversorgung des Servomotors getrennt wird, und betrifft insbesondere eine mit einer Funktion zum Erkennen von anomalen Zuständen in solch einer mechanischen Bremse ausgestattete Motorsteuerung und ein Verfahren zum Erkennen von anomalen Zuständen einer mechanischen Bremse.
2. Stand der Technik
Eine Werkzeugmaschine, die einen Hauptspindelkopf entlang einem Kugelgewinde durch Drehen des Kugelgewindes durch einen Servomotor bewegt, entspricht dem Stand der Technik. Ein Werkzeug wie ein Schaftfräser oder Bohrer ist am Hauptspindelkopf befestigt und die Bearbeitung eines Werkstücks erfolgt durch Bewegen des Hauptspindelkopfs in Richtung des Werkstücks, während sich das Werkzeug dreht.
Ferner gibt es Werkzeugmaschinen, wie Senkrechtfräsmaschinen, bei denen sich ein Kugelgewinde in der Richtung der Schwerkraft erstreckt, so dass der Hauptspindelkopf in der Richtung der Schwerkraft nach oben und unten bewegt wird. Wenn bei solch einer Werkzeugmaschine der Antrieb des Servomotors bei einem Trennen der Stromversorgung oder einem Not-Aus ausgeschaltet wird, kann sich das Kugelgewinde frei drehen und es besteht die Gefahr, dass der Hauptspindelkopf aufgrund der Wirkung der Schwerkraft nach unten fällt. Daher ist in einer Werkzeugmaschine, in der sich die Hauptspindelkopf nach oben und unten bewegt, eine mechanische Bremse zum Bremsen der Ausgangsachse des Servomotors angebracht, falls die Stromversorgung getrennt wird oder ein Not-Aus eintritt.
Ferner besteht bei einem Industrieroboter, bei dem ein Servomotor zum Antrieb einer Achse des Roboters verwendet wird, ebenfalls die Gefahr, dass der Arm des Roboters nach unten fällt, wenn der Antrieb des Servomotors ausgeschaltet wird, sobald die Stromversorgung getrennt wird oder ein Not-Aus eintritt. Daher ist in Industrierobotern eine mechanische Bremse zum Bremsen der Ausgangsachse des Servomotors montiert.
Ferner kann, wenn ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse vorliegt, der Hauptspindelkopf der Werkzeugmaschine oder der Roboterarm nach unten fallen, sobald die Stromversorgung getrennt wird oder ein Not-Aus eintritt. Entsprechend wurde wie im japanischen Patent Nr. 3081258 oder im offengelegten japanischen Patent Nr. H06-284766 dargestellt ein Verfahren zum Erkennen von anomalen Zuständen in der mechanischen Bremse vorgeschlagen.
Das japanische Patent Nr. 3081258 offenbart eine mechanische Bremse umfassend eine mit einer Ausgangsachse eines Motors verbundene Bremsscheibe und einen gegen die Bremsscheibe gedrückten Bremsschuh. Ferner wird in einem Verfahren zum Erkennen eines Defekts der im japanischen Patent Nr. 3081258 offenbarten mechanischen Bremse beim Bremsen einer Drehachse des Motors der Stromwert bei Beginn des Drehens des Motors gemessen, während der dem Motor zugeführte Strom schrittweise erhöht wird. Entsprechend wird, wenn die Drehachse des Motors nicht gebremst wird, der Stromwert zu Beginn des Drehens des Motors gemessen, während der dem Motor zugeführte Strom schrittweise erhöht wird. Ferner wird durch Vergleichen der Differenz zwischen den gemessenen Strömen und einem Sollwert entsprechend dem Bremsdrehmoment ein Defekt der mechanischen Bremse festgestellt.
Ferner wird beim Verfahren zum Erkennen eines anomalen Zustands in einer mechanischen Bremse, das im offengelegten japanischen Patent Nr. H06-284766 offenbart ist, der Motor, wenn sich der Grad des Verschleißes eines Reibungsbremselements einer mechanischen Bremse in einem normalen Bereich befindet, ohne Betätigung der mechanischen Bremse angetrieben und der Motorlaststrom-Wert zum Zeitpunkt des Antriebs des Motors wird vorab gemessen und gespeichert. Wenn die mechanische Bremse daraufhin überprüft wird, ob sich der Grad des Verschleißes des Reibungsbremselements in einem normalen Bereich befindet, wird der Motor ohne Betätigung der mechanischen Bremse angetrieben, und es wird die Höhe des Motorlaststroms gemessen, während der Motor angetrieben wird. Ferner wird ein anomaler Zustand der mechanischen Bremse durch Vergleichen des gemessenen Motorlaststrom-Werts mit dem zuvor gespeicherten Motorlaststrom-Werts erkannt.
Die im zuvor genannten japanischen Patent Nr. 3081258 und offengelegten japanischen Patent Nr. H06-284766 offenbarten Verfahren zum Erkennen eines anormalen Zustands in einer mechanischen Bremse sind Verfahren, bei denen die Diagnose auf Vorliegen eines anomalen Zustands der mechanischen Bremse durch separates Ausführen eines Prüfprogramms für die mechanische Bremse erfolgt. Entsprechend besteht beim Verfahren zum Erkennen eines anomalen Zustands für eine mechanische Bremse, das im japanischen Patent Nr. 3081258 und im offengelegten japanischen Patent Nr. H06-284766 offenbart ist, das Problem, dass es Fälle gibt, in denen ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse auftritt, bevor die Prüfung der mechanischen Bremse erfolgt. Daher ist es wünschenswert, über ein Verfahren zum Erkennen eines anomalen Zustands einer mechanischen Bremse oder Anzeichen hierfür, selbst wenn eine Prüfung der mechanischen Bremse nicht erfolgt, zu verfügen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Erkennen eines anomalen Zustands einer Bremse und eine Motorsteuerung bereit, die in einer frühen Phase einen anomalen Zustand einer mechanischen Bremse, die einen Servomotor oder eine von diesem angetriebenen Achse bremst, erkennen kann.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Motorsteuerung bereitgestellt, umfassend einen Servomotor, eine auf den Servomotor oder eine vom Servomotor angetriebene Achse einwirkende mechanische Bremse, einen Controller, der den Servomotor und die mechanische Bremse steuert, einen Lagegeber, der die Drehposition des Servomotors oder die Position der Achse erkennt, wobei der Controller eine Signalempfangseinheit, die ein Signal empfängt, das die mechanische Bremse betätigt, eine Positionsüberwachungseinheit, welche die Drehposition des Servomotors durch den Lagegeber überwacht und die Historie der Drehpositionen des Servomotors vom Zeitpunkt, zu dem das Signal empfangen wird, bis zum Zeitpunkt, zu dem der Servomotor aufhört sich zu drehen, eine Versatzmengen-Berechnungseinheit, die aus der Historie die Menge des Drehversatzes des Servomotors vom Zeitpunkt, zu dem das Signal empfangen wird, bis zum Zeitpunkt, zu dem der Servomotor aufhört sich zu drehen, und eine Anomalitätsbestimmungseinheit, die bestimmt, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse vorliegt, wenn die berechnete Menge des Drehversatzes einen vorgegebenen ersten Schwellenwert überschreitet, umfasst.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Motorsteuerung gemäß dem ersten Aspekt bereitgestellt, wobei die Positionsüberwachungseinheit die Drehzahl des Servomotors ermittelt, wenn das Signal empfangen wird, die Anomalitätsbestimmungseinheit den ersten Schwellenwert gemäß der ermittelten Drehzahl ändert und bestimmt, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse vorliegt, wenn der von der Versatzmengen-Berechnungseinheit berechnete Drehversatz größer ist als der Schwellenwert nach der Änderung.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Motorsteuerung gemäß dem ersten Aspekt bereitgestellt, wobei die Positionsüberwachungseinheit die Drehzahl des Servomotors ermittelt, wenn das Signal empfangen wird, die Versatzmengen-Berechnungseinheit das Quadrat der ermittelten Drehzahl durch die zuvor berechnete Menge des Drehversatzes dividiert und die Anomalitätsbestimmungseinheit bestimmt, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse vorliegt, wenn der Quotient kleiner ist als ein zweiter vorgegebener Schwellenwert.
Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Motorsteuerung gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt bereitgestellt, wobei der Controller ferner eine erste Speichereinheit umfasst, die nacheinander die von der Versatzmengen-Berechnungseinheit bei jedem Empfang eines Signals berechnete Menge des Drehversatzes speichert, wobei die Anomalitätsbestimmungseinheit bestimmt, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse vorliegt, wenn die von der Versatzmengen-Berechnungseinheit bei jedem Empfang eines Signals berechnete Menge des Drehversatzes stärker zunimmt als die zuvor in der ersten Speichereinheit gespeicherte Menge des Drehversatzes.
Gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Motorsteuerung gemäß dem dritten Aspekt bereitgestellt, wobei der Controller ferner eine erste Speichereinheit umfasst, die nacheinander den von der Versatzmengen-Berechnungseinheit bei jedem Empfang eines Signals ermittelten Quotienten speichert, wobei die Anomalitätsbestimmungseinheit bestimmt, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse vorliegt, wenn der von der Versatzmengen-Berechnungseinheit bei jedem Empfang eines Signals ermittelte Quotient stärker abnimmt als der zuvor in der ersten Speichereinheit gespeicherte Quotient.
Gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Motorsteuerung gemäß einem vom ersten bis fünften Aspekt bereitgestellt, wobei der Controller ferner eine zweite Speichereinheit zum Speichern der von der Positionsüberwachungseinheit ermittelten Historie der Drehpositionen des Servomotors umfasst, wobei die in der zweiten Speichereinheit gespeicherte Historie nach außen vom Controller ausgegeben wird.
Gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erkennen eines anomalen Zustands einer Bremse für eine Motorsteuerung umfassend einen Servomotor, eine auf den Servomotor oder eine vom Servomotor angetriebene Achse einwirkende Bremse, einen Lagegeber, der die Drehposition des Servomotors oder die Position der Achse erkennt, bereitgestellt, wobei das Verfahren zum Erkennen eines anomalen Zustands einer Bremse die Schritte umfasst zum: Ermitteln der Historie der Drehpositionen des Servomotors vom Beginn der Betätigung der mechanischen Bremse bis zum Stopp der Drehung des Servomotors, Berechnen der Menge des Drehversatzes des Servomotors vom Beginn der Betätigung der mechanischen Bremse bis zum Stopp der Drehung des Servomotors aus der Historie und Bestimmen, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse vorliegt, wenn die berechnete Menge des Drehversatzes einen ersten Schwellenwert überschreitet.
Gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren zum Erkennen eines anomalen Zustands einer Bremse gemäß dem siebten Aspekt bereitgestellt, ferner umfassend: das Ermitteln der Drehzahl des Servomotors, wenn die Betätigung der mechanischen Bremse beginnt, das Ändern des ersten Schwellenwert gemäß der ermittelten Drehzahl und das Entscheiden, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse vorliegt, wenn die berechnete Menge des Drehversatzes den ersten Schwellenwert nach der Änderung überschreitet.
Gemäß dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren zum Erkennen eines anomalen Zustands einer Bremse gemäß dem siebten Aspekt bereitgestellt, ferner umfassend: das Ermitteln der Drehzahl des Servomotors zu Beginn der Betätigung der mechanischen Bremse, das Teilen des Quadrats der ermittelten Drehzahl durch die zuvor berechnete Menge des Drehversatzes und das Entscheiden, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse vorliegt, wenn der Quotient niedriger ist als ein vorgegebener zweiter Schwellenwert.
Gemäß dem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren zum Erkennen eines anomalen Zustands einer Bremse gemäß dem siebten oder achten Aspekt bereitgestellt, ferner umfassend: das Entscheiden, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse vorliegt, wenn die berechnete Menge des Drehversatzes bei jeder Betätigung der mechanischen Bremse zunimmt.
Gemäß dem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren zum Erkennen eines anomalen Zustands einer Bremse gemäß dem neunten Aspekt bereitgestellt, ferner umfassend: das Entscheiden, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse vorliegt, wenn der Quotient bei jeder Betätigung der mechanischen Bremse abnimmt.
Gemäß dem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren zum Erkennen eines anomalen Zustands einer Bremse gemäß dem siebten bis elften Aspekt bereitgestellt, ferner umfassend: das Ausgeben der Drehpositionshistorie des Servomotors vom Beginn der Betätigung der mechanischen Bremse bis zum Stopp der Drehung des Servomotors nach außen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Diese Aufgaben, Merkmale und Vorteile und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hervor, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind.
1 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung der Konfiguration der Motorsteuerung der ersten Ausführungsform.
2 zeigt ein Fließbild zur Darstellung des Verfahrens zum Erkennen eines anomalen Zustands der in 1 dargestellten mechanischen Bremse.
3 zeigt einen Graphen zur Darstellung, wie viel der Hauptspindelkopf nach Auslösen eines Not-Aus-Signals in der in 1 dargestellten Motorsteuerung nach unten fällt.
Ausführliche Beschreibung
Nachfolgend sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden die gleichen Bezugszeichen für die gleichen oder entsprechenden Bestandteile verwendet. Der Maßstab der Zeichnungen zur Darstellung der Bestandteile der dargestellten Ausführungsformen wurde entsprechend angepasst, um das Verständnis der vorliegenden Erfindungen zu erleichtern. Ferner wird die folgende Erläuterung der Motorsteuerung anhand der Anwendung von dieser auf eine Werkzeugmaschine dargestellt. Die vorliegenden Erfindungen sind aber nicht darauf beschränkt.
(Erste Ausführungsform)
1 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung der Konfiguration der Motorsteuerung der ersten Ausführungsform. Die Motorsteuerung der ersten Ausführungsform wie in 1 dargestellt umfasst einen in eine Werkzeugmaschine 11 eingebauten Servomotor 12, eine mechanische Bremse 13, die auf einen Servomotor oder eine von einem Servomotor angetriebene Achse einwirkt, und einen Controller 14, der den Servomotor 12 und die mechanische Bremse 13 steuert.
Die Werkzeugmaschine 11 ist beispielsweise ein Vertikal-Bearbeitungszentrum oder eine Senkrechtfräsmaschine. Die Werkzeugmaschine 11 umfasst einen Werkstücktisch 15, auf dem ein zu bearbeitendes Werkstück W montiert ist, und einen Hauptspindelkopf 17, der oberhalb des Werkstücktischs 15 angeordnet ist und an dem ein Werkzeug 16 zum Bearbeiten des auf dem Werkstücktisch 15 montierten Werkstücks W befestigt ist. Der Hauptspindelkopf 17 ist entlang dem sich in der Richtung der Schwerkraft erstreckenden Kugelgewinde 18 beweglich. Das Kugelgewinde 18 ist mit der Ausgangsachse des Servomotors 12 verbunden.
Die Werkzeugmaschine 11 umfasst einen Lagegeber 19, beispielsweise einen Messwertgeber, der die Position (Drehposition) der Ausgangsachse des Servomotors 12 misst. Der Controller 14 umfasst einen Servoverstärker 20, der mit dem Servomotor 12 der Werkzeugmaschine 11 verbunden ist und diesen steuert, und eine Bremsensteuereinheit 21, die mit der mechanischen Bremse 13 verbunden ist und diese steuert.
Mit dem Servoverstärker 20 und der Bremsensteuereinheit 21 ist eine Befehlseinheit 22 verbunden. Die Befehlseinheit 22 liefert Befehlswerte wie die Drehzahl oder die Drehposition des Servomotors 12 an den Servoverstärker 20. Ferner regelt der Servoverstärker 20 den Servomotor 12 auf Basis des Befehlswerts der Befehlseinheit 22 und des Ausgabewerts des Lagegebers 19.
Ferner gibt die Befehlseinheit 22 ein Stromtrennsignal an den Servoverstärker 20 aus, wenn das Stromtrennsignal, das nachfolgend beschrieben ist, eingegeben wird, und gibt ein Bremssignal an die Bremsensteuereinheit 21 aus. Der Servoverstärker 20 stoppt die Stromversorgung des Servomotors 12 als Reaktion auf das Stromtrennsignal und die Bremsensteuereinheit 21 betätigt die mechanische Bremse 13 durch das Bremssignal.
In der vorliegenden Ausführungsform bewegt sich der Hauptspindelkopf 17 der Werkzeugmaschine 11 in der Richtung der Schwerkraft entlang dem Kugelgewinde 18 nach oben und unten. Entsprechend kann durch Betätigen der mechanischen Bremse 13, wenn die Stromversorgung des Servomotors 12 gestoppt wird, der das Kugelgewinde 18 antreibt, das Herunterfallen des Hauptspindelkopfs 17 aufgrund der Wirkung der Schwerkraft verhindert werden.
Ein Beispiel der mechanischen Bremse 13 wird beschrieben. Die mechanische Bremse 13 umfasst beispielsweise ein von einem Elektromagnet (nicht dargestellt) angetriebenes Reibungsbremselement (nicht dargestellt) und ein elastisches Element (nicht dargestellt), welches das Reibungsbremselement gegen die Ausgangsachse des Servomotors 12 oder ein mit diesem gekoppeltes Element vorspannt. Ferner löst sich bei Stromversorgung des Elektromagneten das Reibungsbremselement von der Ausgangsachse des Servomotors 12 gegen die Vorspannkraft des elastischen Elements. Somit ist die mechanische Bremse 13 gelöst. Durch Stoppen der Stromversorgung des Elektromagneten entsprechend dem Bremssignal wie zuvor beschrieben wird wiederum das Reibungsbremselement vom elastischen Element gegen die Ausgangsachse des Servomotors 12 gedrückt. Somit arretiert das Reibungsbremselement die Ausgangsachse des Servomotors 12. Die mechanische Bremse 13 in der dargestellten Ausführungsform wirkt auf die Ausgangsachse des Servomotors 12 wie beispielhaft beschrieben ein; die vorliegende Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt. Die mechanische Bremse 13 kann ebenfalls auf eine vom Servomotor 12 angetriebene Achse einwirken.
Ferner umfasst der Controller 14 wie in 1 dargestellt eine Controller-Stromversorgungsquelle 23. Die Controller-Stromversorgungsquelle 23 ist mit der Befehlseinheit 22 verbunden. Die Controller-Stromversorgungsquelle 23 umfasst einen Stromausfall-Erkennungskreis 24, in den ein Abschaltsignal eingegeben wird, wenn ein Stromausfall eintritt, und einen Abschaltungs-Erkennungskreis 26, in den ein Abschaltsignal eingegeben wird, wenn ein Stromversorgungsschalter 25, der an der Außenseite des Controllers 14 angeordnet ist, von Ein auf Aus geschaltet wird. Der Stromversorgungsschalter 25 ist eingeschaltet, wenn die Werkzeugmaschine 11 in Betrieb ist, und wird nach dem Ende des Betriebs der Werkzeugmaschine 11 oder bei einem Not-Aus der Werkzeugmaschine 11 ausgeschaltet. Ferner kann zusätzlich zum Stromversorgungsschalter 25 beispielsweise ein Sensor angeordnet sein, der den Zugang einer Person zur Werkzeugmaschine 11 erkennen kann. Das Erkennungssignal des Sensors kann in den Abschaltungs-Erkennungskreis 26 als ein Abschaltsignal eingegeben werden.
Wenn der Stromversorgungsschalter 25 ausgeschaltet ist, das heißt wenn die Stromversorgung ausgeschaltet ist, erkennt der Abschaltungs-Erkennungskreis 26 ein Abschaltsignal und gibt ein Signal für die Befehlseinheit 22 aus. Ferner erkennt während eines Stromausfalls der Stromausfall-Erkennungskreis 24 das Abschaltsignal und gibt ein Signal für die Befehlseinheit 22 aus.
Die Befehlseinheit 22 gibt ein Stromtrennsignal für den Servoverstärker 20 aus und gibt ein Bremssignal für die Bremsensteuereinheit 21 entsprechend dem Abschaltsignal vom Stromausfall-Erkennungskreis 24 oder dem Abschaltungs-Erkennungskreis 26 für die Controller-Stromversorgungsquelle 23 aus. Ferner kann die Befehlseinheit 22 ein Signal zum Erkennen eines anomalen Zustands mit dem Betriebsprogramm der Werkzeugmaschine 11 als ein Bremssignal für die Bremsensteuereinheit 21 ausgeben.
Wenn der Servoverstärker 20 ein Stromtrennsignal von der Befehlseinheit 22 empfängt, wird die Stromversorgung des Servomotors 12 der Werkzeugmaschine 11 gestoppt, was dazu führt, dass sich der Servomotor 12 in einem stromlosen Zustand befindet. Wenn wiederum die Bremsensteuereinheit 21 einen Bremsbefehl von der Befehlseinheit 22 empfängt, wird die mechanische Bremse 13 der Werkzeugmaschine 11 betätigt. Entsprechend wird der Hauptspindelkopf 17 gebremst. Insbesondere kann in der Werkzeugmaschine 11, die den Hauptspindelkopf nach oben und unten bewegt, die Position von diesem durch die mechanische Bremse 13 gehalten werden, wenn der Strom abgeschaltet wird oder ausfällt.
Ferner bestimmt in der vorliegenden Anwendung die Bremsensteuereinheit 21, ob ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse 13 vorliegt oder nicht.
Ein „anomaler Zustand in der mechanischen Bremse” wie hier verwendet bedeutet einen Zustand, in dem die beabsichtigte Bremskraft nicht erzielt werden kann, etwa weil Öl an der Oberfläche des Reibungsbremselements der mechanischen Bremse 13 haftet, sich die Oberfläche des Reibungsbremselements geändert hat, so dass die Bremskraft verringert ist, das elastische Element, welches das Reibungsbremselement vorspannt, beschädigt ist oder das Reibungsbremselement einen erheblichen Verschleiß aufweist.
Insbesondere weist die Bremsensteuereinheit 21 wie in 1 dargestellt eine Bremssignal-Empfangseinheit 27, eine Positionsüberwachungseinheit 28, eine Versatzmengen-Berechnungseinheit 29, eine Anomalitätsbestimmungseinheit 30, eine Ausgabeeinheit 32, eine erste Speichereinheit 31 und eine zweite Speichereinheit 33 auf. Das Verfahren zum Erkennen eines anomalen Zustands für die mechanische Bremse 13 umfassend den Betrieb der Einheiten ist nachfolgend beschrieben.
2 zeigt ein Fließbild zur Darstellung des Verfahrens zum Erkennen eines anomalen Zustands der in 1 dargestellten mechanischen Bremse 13.
In Bezug auf 1 und 2 wird, wenn die Bremssignalempfangseinheit 27 der Bremsensteuereinheit 21 ein Bremssignal von der Befehlseinheit 22 erhält (2, Schritt S11), die mechanische Bremse 13 betätigt (2 Schritt S12). Zu diesem Zeitpunkt wird ein Stromtrennsignal von der Befehlseinheit 22 an den Servoverstärker 20 gesendet, der die Stromversorgung des Servomotors 12 stoppt (sogenanntes Servo-Aus).
Ferner sendet die Bremssignalempfangseinheit 27 zum gleichen Zeitpunkt wie die Betätigung der mechanischen Bremse 13 das Bremssignal von der Befehlseinheit 22 an die Positionsüberwachungseinheit 28.
Anschließend überwacht die Positionsüberwachungseinheit 28 der Bremsensteuereinheit 21 die Position (Drehposition) der Ausgangsachse des Servomotors mit dem Lagegeber 19, beispielsweise einem Messgeber. Insbesondere startet die Positionsüberwachungseinheit 28 die Erkennung der Drehposition des Servomotors 12 mit dem Bremssignal als ein Auslösesignal und erhält eine Historie der Drehpositionen des Servomotors 12 seit Beginn der Erkennung bis zum Stopp der Drehung des Servomotors (2, Schritt S13).
Anschließend berechnet die Versatzmengen-Berechnungseinheit 29 der Bremsensteuereinheit 21 aus der von der Positionsüberwachungseinheit 28 erhaltenen Historie der Drehbewegungen des Servomotors 12 die Drehversatzmenge des Servomotors 12 (2, Schritt S14). Die in Schritt S14 berechnete Drehversatzmenge ist die Menge, um die sich die Position der Ausgangsachse des Servomotors 12 in der Drehrichtung vom Start des Bremens der Ausgangsachse des Servomotors 12 bis zum Stopp der Drehung des Servomotors 12 geändert hat. Die berechnete Drehversatzmenge entspricht dem, wie viel der Hauptspindelkopf 17 nach einer Betätigung der mechanischen Bremse 13 nach unten fällt. Entsprechend wird bestimmt, dass, je größer der von der Versatzmengen-Berechnungseinheit 29 berechnete Drehversatz ist, desto geringer die Bremskraft der mechanischen Bremse 13 ist. Entsprechend bestimmt die Anomalitätserkennungseinheit 30 der Bremsensteuereinheit 21, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse 13 vorliegt, wenn der von der Versatzmengen-Berechnungseinheit 29 berechnete Drehversatz einen vorgegebenen ersten Schwellenwert überschreitet (2, Schritt S15). Der vorgegebene erste Schwellenwert kann geändert und vorab in der ersten Speichereinheit 31 gespeichert werden.
Ferner gibt die Ausgabeeinheit 32 der Bremsensteuereinheit 21 nach außen vom Controller 14 aus, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse vorliegt (2, Schritt S16). Als ein Verfahren für die Ausgabe kann das Anzeigen auf einem Bildschirm, das Ausdrucken, ein Licht- oder Tonalarm in Betracht gezogen werden.
3 zeigt einen Graphen zur Darstellung, wie viel der Hauptspindelkopf 17 nach unten fällt, nachdem die mechanische Bremse 13 betätigt wurde (beispielsweise nach Auslösen eines Not-Aus-Signals). Im Graphen stellt die horizontale Achse die Zeit dar und die vertikale Achse stellt die Position des Hauptspindelkopfs 17 dar. Ferner stellt die durchgezogene Linie im Graphen die Änderung der Position des Hauptspindelkopfs 17 dar, wenn die mechanische Bremse 13 normal funktioniert. Ferner stellen die lange und kurze gestrichelte Linie die Änderung der Position des Hauptspindelkopfs 17 dar, wenn ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse 13 vorliegt.
Wenn beispielsweise der Controller 14 des mechanischen Werkzeugs 11 ein dort eingegebenes Not-Aus-Signal erhält, wird die Stromversorgung des Servomotors 12 gestoppt, die mechanische Bremse 13 betätigt und der Hauptspindelkopf 17 gebremst. Wenn die mechanische Bremse 13 normal betätigt wird, wie mit der durchgezogenen Linie in 3 dargestellt, fällt die Position Xb des Hauptspindelkopfs 17, wenn der Servomotor 12 als Reaktion auf das Not-Aus-Signal aufhört sich zu drehen, nur wenig aus der Position Xa ab, wenn das Not-Aus-Signal eingegeben wird. Der Grund für ein geringes Fallen nach unten, selbst wenn die mechanische Bremse 13 normal betätigt wird, besteht darin, dass in einer mechanischen Bremse 13 unter Verwendung eines Reibungsbremssystems aufgrund der Montagegenauigkeit oder des Spiels eines Zahnrads ein Zeitraum auftritt, in dem kein Bremsen erfolgt.
Wenn aber ein anormaler Zustand der mechanischen Bremse 13 vorliegt, nimmt der zuvor beschriebene Zeitraum vom Beginn des Bremens durch die mechanische Bremse 13 bis zum Stopp der Drehung des Servomotors zu. Daher entspricht, wenn ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse 13 vorliegt, wie durch die lange und kurze gestrichelte Linie in 3 dargestellt, die Position Xc des Hauptspindelkopfs 17, wenn der Servomotor 12 als Reaktion auf das Not-Aus-Signal aufhört sich zu drehen, einer Position, die mehr aus der Position Xa bei Eingabe des Not-Aus-Signals abgefallen ist als die Position Xb, wenn die Bremse normal betätigt wird.
Dementsprechend ermittelt der Controller 14 der vorliegenden Erfindung den Positionsversatz des Hauptspindelkopfs 17 vom Zeitpunkt, zu dem das Not-Aus-Signal eingegeben wird, zum Zeitpunkt, zu dem die Drehung des Servomotors 12 endet, wie in 3 dargestellt, durch die in 1 dargestellte Positionsüberwachungseinheit 28. Ferner berechnen die Versatzmengen-Berechnungseinheit 29 und die Anomalitätsbestimmungseinheit 30, die in 1 dargestellt sind, wie viel der Hauptspindelkopf 17 von dem Zeitpunkt, zu dem das Not-Aus-Signal eingegeben wird, nach unten fällt (Versatzmenge) und bestimmen, ob ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse 13 vorliegt oder nicht, auf Basis jeweils des berechneten Versatzes. Insbesondere kann gemäß der vorliegenden Erfindung der Grad, um den die Abnahme der Wirksamkeit der mechanischen Bremse 13 beim Beenden eines Vorgangs mit dem mechanischen Werkzeug 11 oder bei einem Not-Aus des mechanischen Werkzeugs 11 erfolgt, nachvollzogen werden. Entsprechend können ein anomaler Zustand der mechanischen Bremse 13 oder Hinweise darauf erkannt werden, ohne separat eine Prüfung der mechanischen Bremse 13 durchzuführen.
In der ersten Ausführungsform kann die in 1 dargestellte erste Speichereinheit 31 mit einer Funktion zum Speichern der von der Versatzmengen-Berechnungseinheit 29 bei jedem Empfang eines Bremssignal, das heißt bei jedem Betätigen der mechanischen Bremse 13, berechneten Versatzmenge nacheinander ausgestattet sein. Wenn solch eine Funktion vorhanden ist, kann die Anomalitätsbestimmungseinheit 30 die von der Versatzmengen-Berechnungseinheit 29 berechnete Drehversatzmenge und die zuvor in der ersten Speichereinheit 31 gespeicherte Drehversatzmenge bei jedem Empfang eines Bremssignals vergleichen. Ferner bestimmt bei jedem Empfang eines Bremssignals, wenn die von der Versatzmengen-Berechnungseinheit 29 berechnete Drehversatzmenge zunimmt, die Anomalitätsbestimmungseinheit 30 vorzugsweise dies als ein Zeichen der Abnahme der Wirksamkeit der mechanischen Bremse 13.
Darüber hinaus kann in der Motorsteuerung der ersten Ausführungsform die Bremsensteuereinheit 21 ferner eine zweite Speichereinheit 33 wie in 1 dargestellt umfassen. Die zweite Speichereinheit 33 speichert die von der Positionsüberwachungseinheit 28 ermittelte Historie der Drehpositionen des Servomotors 12 und die gespeicherte Historie der Drehpositionen wird vorzugsweise nach außen vom Controller 14 ausgegeben. Auf diese Weise kann, wenn die zweite Speichereinheit 33 vorhanden ist, ein Graph erstellt werden wie in 3 dargestellt und es kann die Drehversatzmenge des Servomotors 12 vom Zeitpunkt, zu dem ein Bremssignal empfangen wird, bis zum Zeitpunkt zu dem die Drehung des Servomotors 12 endet, optisch nachvollzogen werden. Ferner kann der Drehversatz des Servomotors 12 vom Zeitpunkt, zu dem ein Bremssignal empfangen wird, bis zum Zeitpunkt, zu dem die Drehung des Servomotors 12 endet, ausgegeben werden und daher kann ein Benutzer der Werkzeugmaschine 11 leicht eine dritte Personen über den aktuellen Zustand der mechanischen Bremse 13 benachrichtigen.
(Zweite Ausführungsform)
Nachfolgend ist die zweite Ausführungsform beschrieben. Es werden die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Bestandteile wie bei der ersten Ausführungsform verwendet und auf eine Erläuterung dieser wird verzichtet. Entsprechend werden die Bestandteile der ersten Ausführungsform nur in Bezug auf Unterschiede zu dieser beschrieben.
In der ersten Ausführungsform bestimmt, wenn die Drehversatzmenge des Servomotors 12 vom Zeitpunkt, wenn die mechanische Bremse 13 betätigt wird, bis zum Zeitpunkt, wenn die Drehung des Servomotors 12 endet, das heißt wenn die Menge, um die der Hauptspindelkopf 17 nach unten fällt, den vorgegebenen ersten Schwellenwert überschreitet, die Anomalitätsbestimmungseinheit 30, dass ein anomaler Zustand vorliegt. Wenn die Drehung des Servomotors 12 plötzlich durch die Eingabe eines Not-Aus-Signals gestoppt wird, unterscheidet sich die Drehzahl des Servomotors 12 entsprechend der Solldrehzahl, die von der Befehlseinheit 22 ausgegeben wird. Je höher die Drehzahl (Ausgangsgeschwindigkeit) des Servomotors 12 zu diesem Zeitpunkt ist, desto länger ist die Zeit vom Beginn des Bremsens der mechanischen Bremse 13, wobei die mechanische Bremse ein Reibungsbremssystem ist, bis zum Stoppen der Drehung des Servomotors 12. Somit unterscheidet sich, selbst wenn die mechanische Bremse normal betätigt wird, die Menge, um die der Hauptspindelkopf 17 vom Zeitpunkt, zu dem das Not-Aus-Signal eingegeben wird, nach unten fällt (Drehversatzmenge) entsprechend der Drehzahl des Servomotors 12, wenn das Not-Aus-Signal eingegeben wird. Die Konfiguration der zweiten Ausführungsform ist unter Berücksichtigung von diesem dargestellt.
Die Motorsteuerung gemäß der zweiten Ausführungsform ist insbesondere die Motorsteuerung der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform, ferner umfassend einen Drehzahlmesser (nicht dargestellt), der die Drehzahl des Servomotors 12 misst. Ferner kann in der zweiten Ausführungsform die Anomalitätsbestimmungseinheit 30 den ersten Schwellenwert ändern, der einen anomalen Zustand der mechanischen Bremse 13 bestimmt, entsprechend der Drehzahl des Servomotors 12, wenn ein Bremssignal begleitend ein Abschaltsignal, Not-Aus-Signal oder einen Alarm usw. empfangen wird.
Insbesondere in Bezug 1 ermittelt, wenn die Bremssignal-Empfangseinheit 27 ein Bremssignal empfängt, die Positionsüberwachungseinheit 28 die Drehzahl des Servomotors mit dem Drehzahlmesser (nicht dargestellt). Die ermittelte Drehzahl wird an die Anomalitätsbestimmungseinheit 30 gesendet. Ferner ändert die Anomalitätsbestimmungseinheit 30 den in der ersten Speichereinheit 31 gespeicherten ersten Schwellenwert entsprechend der gemessenen Drehzahl. Darüber hinaus vergleicht die Anomalitätsbestimmungseinheit 30 den Schwellenwert nach der Änderung und die von der Versatzmengen-Berechnungseinheit 29 berechnete Drehversatzmenge. Wenn der Drehversatz größer ist als der Schwellenwert nach der Änderung, wird bestimmt, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse 13 vorliegt.
Ferner wird wie zuvor beschrieben, wenn der erste Schwellenwert geändert wird, der erste Schwellenwert geändert, beispielsweise durch Ändern des Koeffizienten, mit dem der erste Schwellenwert multipliziert wird, gemäß einem Rang, der auf eine gemessene Drehzahl angewendet wird. Insbesondere wird in Bezug auf eine höhere Drehzahl ein größerer Koeffizient festgelegt. Entsprechend wird der Schwellenwert nach der Änderung größer, je höher die gemessene Drehzahl ist.
Wie zuvor beschrieben kann durch Ändern des ersten Schwellenwerts, der den anomalen Zustand der mechanischen Bremse 13 entsprechend der Drehzahl des Servomotors 12, wenn das Bremssignal empfangen wird, bestimmt, der anomale Zustand der mechanischen Bremse 13 oder ein Hinweis darauf genauer erkannt werden als in der Motorsteuerung gemäß der ersten Ausführungsform.
Der in 1 dargestellte Lagegeber 19 kann durch Verwenden eines Impulscodierers wie ein Messgeber nicht nur die Drehposition des Servomotors 12 messen, sondern auch die Drehzahl von diesem. Dementsprechend ist es nicht erforderlich, den Drehzahlmesser separat in der Motorsteuerung vorzusehen.
Ferner kann die Drehzahl des Servomotors 12 unter Verwendung des folgenden Verfahrens ermittelt werden. Beispielsweise wird unter Verwendung des in 1 dargestellten Lagegebers 19 die Drehversatzmenge des Servomotors 12 vom Empfang des Bremssignals bis zum Verstreichen einer kleinen Menge von Zeit ermittelt. Ferner kann durch Differenzieren des Drehversatzes die Drehzahl des Servomotors 12 ermittelt werden.
(Dritte Ausführungsform)
Nachfolgend ist die dritte Ausführungsform beschrieben. Es werden die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Bestandteile wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform verwendet und auf eine Erläuterung dieser wird verzichtet. Entsprechend werden die Bestandteile der ersten Ausführungsform nur in Bezug auf Unterschieden zu dieser beschrieben.
In der zweiten Ausführungsform wird der erste Schwellenwert, der einen anomalen Zustand in der mechanischen Bremse 13 bestimmt, entsprechend der Drehzahl des Servomotors 12, wenn das Bremssignal empfangen wird, geändert. In der zweiten Ausführungsform hingegen hängt der Grad, um den der erste Schwellenwert geändert wird, beispielsweise die Wahl von Koeffizienten, mit denen der erste Schwellenwert multipliziert wird, in großem Maße von der Erfahrung des Entwicklers der Motorsteuerung ab. Eine Konfiguration wird beschrieben, in welcher der Schwellenwert durch strenge Beachtung der Drehzahl des Servomotors 12, wenn ein Bremssignal empfangen wird, bei Erkennen eines anomaler Zustands der mechanischen Bremse 13 gemäß der dritten Ausführungsform festgelegt werden kann.
Die dritte Ausführungsform der Motorsteuerung ist die Motorsteuerung der ersten Ausführungsform wie in 1 dargestellt, ferner umfassend einen Drehzahlmesser zum Messen der Drehzahl des Servomotors 12. In solch einer Konfiguration gilt Folgendes:

V: ist die Drehzahl (Ausgangsgeschwindigkeit) des Servomotors, wenn ein Bremssignal empfangen wird.
t: ist die verstrichene Zeit vom Zeitpunkt, zu dem das Bremssignal empfangen wird, bis zum Zeitpunkt, zu dem die Drehung des Servomotors 12 stoppt.
L: ist die Menge, um die der Hauptspindelkopf 17 nach unten fällt, vom Zeitpunkt, zu dem das Bremssignal empfangen wird, bis zum Zeitpunkt, zu dem die Drehung des Servomotors 12 stoppt (das heißt die Drehversatzmenge des Servomotors 12).
a: ist der Grad der Verzögerung, der bei Betätigung der mechanischen Bremse 13 erfolgt.

Dabei wird t = V/a aus V – at = 0 ermittelt.
Ferner wird L = 1/(2a) × V² aus 1/2at² ermittelt. Somit ist die Menge des Fallens nach unten L proportional zum Quadrat der Ausgangsgeschwindigkeit V.
Entsprechend wird die Verzögerung a dargestellt durch a = 1/2 × V²/L von L = 1/(2a) × V². Insbesondere ist die Verzögerung a proportional zum Quotienten des Quadrats der Ausgangsgeschwindigkeit V dividiert durch die Menge des Fallens L. Somit wird bei Abnahme des Werts (V²/L) die Verzögerung a kleiner und die Wirkkraft der mechanischen Bremse 13 nimmt ab.
Wie zuvor beschrieben erkennt die Motorsteuerung der dritten Ausführungsform anomale Zustände oder Hinweise darauf. Insbesondere in Bezug 1 ermittelt, wenn die Bremssignal-Empfangseinheit 27 ein Bremssignal empfängt, die Positionsüberwachungseinheit 28 die Drehzahl (Ausgangsgeschwindigkeit V) des Servomotors 12 mit dem Drehzahlmesser (nicht dargestellt). Die ermittelte Drehzahl (Ausgangsgeschwindigkeit V) wird an die Versatzmengen-Berechnungseinheit 29 gesendet.
Ferner berechnet die Versatzmengen-Berechnungseinheit 29 die Drehversatzmenge (Menge des Fallens L) des Servomotors 12 vom Zeitpunkt, zu dem das Bremssignal empfangen, bis zum Zeitpunkt, zu dem die Drehung des Servomotors 12 stoppt. Ferner ermittelt die Versatzmengen-Berechnungseinheit 29 den Quotienten (V²/L), der durch Dividieren des Quadrats der von Positionsüberwachungseinheit 28 ermittelten Drehzahl (Ausgangsgeschwindigkeit V) durch die zuvor berechnete Drehversatzmenge (Menge des Fallens L) ermittelt wird. Ferner bestimmt die Anomalitätsbestimmungseinheit 30 das Vorliegen eines anomalen Zustands in der mechanischen Bremse 13, wenn der Quotient von (V²/L) kleiner ist als der in der ersten Speichereinheit 31 gespeicherte zweite Schwellenwert.
In der vorliegenden Ausführungsform kann, wenn ein anomaler Zustand der mechanischen Bremse 13 erkannt wird, der zweite Schwellenwert unter strenger Beachtung der Drehzahl des Servomotors 12, wenn das Bremssignal empfangen wird, festgelegt werden. Entsprechend kann die Motorsteuerung gemäß der dritten Ausführungsform einen anomalen Zustand der mechanischen Bremse 13 oder einen Hinweis darauf genauer erkennen als die Motorsteuerung der zweiten Ausführungsform.
In der zuvor beschriebenen dritten Ausführungsform kann die in 1 dargestellte erste Speichereinheit 31 mit einer Funktion zum Speichern des von der Versatzmengen-Berechnungseinheit bei jedem Empfang eines Bremssignals, das heißt bei jedem Betätigen der mechanischen Bremse 13, berechneten Quotienten (V²/L) nacheinander ausgestattet sein. Wenn solch eine Funktion vorhanden ist, kann die Anomalitätsbestimmungseinheit 30 den von der Versatzmengen-Berechnungseinheit 29 bei jedem Empfang eines Bremssignals ermittelten Quotienten von (V²/L) und den zuvor in der ersten Speichereinheit 31 gespeicherten Quotienten von (V²/L) vergleichen. Wenn der von der Versatzmengen-Berechnungseinheit 29 ermittelte Quotient von (V²/L) bei jedem Empfang eines Bremssignals abnimmt, kann die Anomalitätsbestimmungseinheit 30 bestimmen, dass dies ein Hinweis auf die Abnahme der Wirksamkeit der mechanischen Bremse 13 ist.
(Weitere Ausführungsformen)
Ferner erkennen die Motorsteuerungen von jeder der Ausführungsformen die Position des Servomotors 12 in der Drehrichtung durch einen Impulscodierer wie einen Messgeber, um die Menge des Fallens (Drehversatzmenge) des Hauptspindelkopfs 17 nach der Betätigung der mechanischen Bremse 13 zu ermitteln. Statt der Verwendung solch eines Messgebers kann aber die Menge des Fallens (Drehversatzmenge) des Hauptspindelkopfs 17 nach der Betätigung der mechanischen Bremse 13 direkt durch Verwenden einer linearen Skala ermittelt werden.
Ferner kann die Motorsteuerung der drei Ausführungsformen nicht nur auf eine Werkzeugmaschine 11 wie in 1 dargestellt, sondern auch auf einen Industrieroboter oder eine motorgetriebene Druckmaschine usw. angewendet werden. Wenn sie beispielsweise in einem Industrieroboter verwendet wird, wird der Servomotor 12 zum Antreiben einer Achse des Roboters verwendet und der Lagegeber 19 wird zum Überwachen des Versatzes der Achse des Roboters verwendet.
Ferner ist die mechanische Bremse 13 an der Außenseite des Servomotors 12 angeordnet wie in 1 dargestellt. Die mechanische Bremse 13 kann aber in den Servomotor 12 eingebaut sein, so dass beide integriert sind. Insbesondere muss die mechanische Bremse 13 nicht ausschließlich die Ausgangsachse des Servomotors 12 eine Antriebsachse wie das mit der Ausgangsachse verbundene Kugelgewinde 18 bremsen.
Die Ausführungsformen sind typisch. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt und Form, Konfiguration und Materialien können in einem Bereich, der nicht von der Wesensart der vorliegenden Erfindung abweicht, geändert werden.
Wirkungen der Aspekte der Erfindung
Gemäß dem ersten und siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird durch Verwenden des Lagegebers die Historie der Drehposition des Servomotors vom Zeitpunkt, zu dem das Signal empfangen wird, bis zum Zeitpunkt, wenn die Drehung des Servomotors stoppt, als Reaktion auf den Empfang des Signals (beispielsweise eines mit einem Abschaltsignal, Not-Aus-Signal oder Alarmsignal usw.) eingegebenen Signals zur Betätigung der mechanischen Bremse ermittelt. Durch Ermitteln solch einer Historie kann die Drehversatzmenge des Servomotors vom Zeitpunkt des Beginns der Betätigung der mechanischen Bremse bis zum Zeitpunkt, zu dem die Drehung des Servomotors stoppt, berechnet werden. Je größer die berechnete Drehversatzmenge als solche ist, desto größer ist die Verringerung der Bremskraft der mechanischen Bremse. Entsprechend kann durch Bestimmen, ob die berechnete Drehversatzmenge den vorgegebenen ersten Schwellenwert überschreitet oder nicht, ein anomaler Zustand der mechanischen Bremse oder ein Hinweis darauf erkannt werden. Insbesondere kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Verringerung der Bremskraft der mechanischen Bremse nachvollzogen werden, beispielsweise wenn eine Werkzeugmaschine oder ein Roboter usw. einen Vorgang abschließt oder ein Not-Aus vorliegt. Daher können ein anomaler Zustand der mechanischen Bremse oder ein Hinweis darauf erkannt werden, ohne dass eine separate Prüfung der mechanischen Bremse durchgeführt werden muss. Es wird mit anderen Worten eine Motorsteuerung bereitgestellt, die einen hohen Grad an vorbeugender Wartung durch die frühzeitige Erkennung von anomalen Zuständen der mechanischen Bremse oder einen Hinweis darauf, die zu einem Defekt des mechanischen Werkzeugs oder des Roboters führen, bereitstellen kann.
Im zweiten und achten Aspekt wird die Drehzahl des Servomotors zum Beginn der Betätigung der mechanischen Bremse ermittelt, der erste Schwellenwert entsprechend der ermittelten Drehzahl geändert und bestimmt, ob ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse vorliegt oder nicht. Insbesondere wird ein anomaler Zustand der mechanischen Bremse in Bezug auf die berechnete Drehversatzmenge durch Berücksichtigen der Drehzahl des Servomotors zum Zeitpunkt des Beginns der Betätigung der mechanischen Bremse bestimmt. Daher kann ein anomaler Zustand der mechanischen Bremse oder ein Hinweis darauf genauer erkannt werden.
Gemäß dem dritten und neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Quadrat der Drehzahl des Servomotors zum Zeitpunkt der Betätigung der mechanischen Bremse durch die berechnete Drehversatzmenge dividiert. Der dabei ermittelte Quotient ist proportional zur durch Betätigung der mechanischen Bremse erzeugten Verzögerung. Insbesondere nimmt bei Abnahme des Quotienten die Verzögerung ab und es besteht eine Verringerung der Wirkung der mechanischen Bremse. Daher kann durch Bestimmen, ob der Quotient einen vorgegebenen zweiten Schwellenwert überschreitet oder nicht, ein anomaler Zustand der mechanischen Bremse oder ein Hinweis darauf erkannt werden. Ferner kann durch Bestimmen eines anomalen Zustands der mechanischen Bremse durch Verwenden des Quotienten die Verringerung der Wirkung der mechanischen Bremse durch strenge Beachtung der Drehzahl des Servomotors zum Zeitpunkt der Betätigung der mechanischen Bremse erkannt werden.
Gemäß dem vierten und zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann durch Bestimmen bei jeder Betätigung der mechanischen Bremse, ob die berechnete Drehzahl zunimmt oder nicht, ein Hinweis auf die Verringerung der Wirkung der mechanischen Bremse erkannt werden.
Gemäß dem fünften und elften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann durch Bestimmen bei jeder Betätigung der mechanischen Bremse, ob der Quotient abnimmt oder nicht, ein Hinweis auf die Verringerung der Wirkung der mechanischen Bremse erkannt werden.
Gemäß dem sechsten und zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann durch die Möglichkeit, die Historie der Drehposition des Servomotors vom Zeitpunkt, zu dem die Betätigung der mechanischen Bremse beginnt, bis zum Zeitpunkt, zu dem die Drehung des Servomotors stoppt, auszugeben, solch eine Historie außerhalb der Motorsteuerung verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 3081258 [0005, 0006, 0006, 0008, 0008]
JP 06-284766 [0005, 0007, 0008, 0008]

Claims

Motorsteuerung umfassend: einen Servomotor (12); eine auf den Servomotor (12) oder eine vom Servomotor (12) angetriebene Achse einwirkende mechanische Bremse (13); einen Controller (14), der den Servomotor (12) und die mechanische Bremse (13) steuert; und einen Lagegeber (19), der die Drehposition des Servomotors (12) oder die Position der Achse erkennt, wobei der Controller (14) Folgendes umfasst: eine Signalempfangseinheit (27), die ein Signal empfängt, das die mechanische Bremse (13) betätigt; eine Positionsüberwachungseinheit (28), welche die Drehposition des Servomotors durch den Lagegeber (19) überwacht und die Historie der Drehpositionen des Servomotors (12) vom Zeitpunkt, zu dem das Signal empfangen wird, bis zum Zeitpunkt, zu dem der Servomotor (12) aufhört sich zu drehen, ermittelt; eine Versatzmengen-Berechnungseinheit (29), die aus der Historie die Menge des Drehversatzes des Servomotors (12) vom Zeitpunkt, zu dem das Signal empfangen wird, bis zum Zeitpunkt, zu dem der Servomotor (12) aufhört sich zu drehen, berechnet; eine Anomalitätsbestimmungseinheit (30), die bestimmt, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse (13) vorliegt, wenn die berechnete Menge von Drehversatz einen vorgegebenen ersten Schwellenwert überschreitet.
Motorsteuerung nach Anspruch 1, wobei die Positionsüberwachungseinheit (28) die Drehzahl des Servomotors (12) ermittelt, wenn das Signal empfangen wird; die Anomalitätsbestimmungseinheit (30) den ersten Schwellenwert entsprechend der ermittelten Drehzahl ändert und bestimmt, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse (13) vorliegt, wenn die von der Versatzmengen-Berechnungseinheit (29) berechnete Menge des Drehversatzes größer ist als der Schwellenwert nach der Änderung.
Motorsteuerung nach Anspruch 1, wobei die Positionsüberwachungseinheit (28) die Drehzahl des Servomotors (12) ermittelt, wenn das Signal empfangen wird; die Versatzmengen-Berechnungseinheit (29) das Quadrat der ermittelten Drehzahl durch die zuvor berechnete Menge des Drehversatzes dividiert; und die Anomalitätsbestimmungseinheit (30) bestimmt, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse (13) vorliegt, wenn der Quotient kleiner als ein zweiter vorgegebener Schwellenwert ist.
Motorsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Controller (14) ferner eine erste Speichereinheit (31) umfasst, die nacheinander die von der Versatzmengen-Berechnungseinheit (29) bei jedem Empfang eines Signals berechnete Menge von Drehversatz speichert, wobei, die Anomalitätsbestimmungseinheit (30) bestimmt, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse (13) vorliegt, wenn die von der Versatzmengen-Berechnungseinheit (29) bei jedem Empfang eines Signals berechnete Menge von Drehversatz mehr zunimmt als die zuvor in der ersten Speichereinheit (31) gespeicherte Menge von Drehversatz.
Motorsteuerung nach Anspruch 3, wobei der Controller (14) ferner eine erste Speichereinheit (31) umfasst, die nacheinander die von der Versatzmengen-Berechnungseinheit (29) bei jedem Empfang eines Signals berechnete Menge von Drehversatz speichert, wobei, die Anomalitätsbestimmungseinheit (30) bestimmt, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse (13) vorliegt, wenn der von der Versatzmengen-Berechnungseinheit (29) bei jedem Empfang eines Signals ermittelte Quotient mehr abnimmt als der zuvor in der ersten Speichereinheit (31) gespeicherte Quotient.
Motorsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Controller (14) ferner eine zweite Speichereinheit (33) zum Speichern der von der Positionsüberwachungseinheit (28) ermittelten Historie der Drehpositionen des Servomotors (12) umfasst und die in der zweiten Speichereinheit (33) gespeicherte Historie nach außen vom Controller (14) ausgibt.
Verfahren zum Erkennen eines anomalen Zustands einer Bremse für eine Motorsteuerung umfassend: einen Servomotor (12); eine auf den Servomotor (12) oder eine vom Servomotor (12) angetriebene Achse einwirkende mechanische Bremse (13); einen Lagegeber (19), der die Drehposition des Servomotors (12) oder die Position der Achse erkennt; wobei das Verfahren zum Erkennen eines anomalen Zustands einer Bremse Folgendes umfasst: Ermitteln der Historie der Drehpositionen des Servomotors (12) vom Beginn der Betätigung der mechanischen Bremse (13) bis zum Stopp der Drehung des Servomotors (12); Berechnen der Menge des Drehversatzes des Servomotors (12) vom Beginn der Betätigung der mechanischen Bremse (13) bis zum Stopp der Drehung des Servomotors (12) aus der Historie; und Bestimmen, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse (13) vorliegt, wenn die berechnete Menge von Drehversatz einen ersten Schwellenwert überschreitet.
Verfahren zum Erkennen eines anomalen Zustands einer Bremse nach Anspruch 7, ferner umfassend: das Ermitteln der Drehzahl des Servomotors (12), wenn die Betätigung der mechanischen Bremse (13) beginnt, das Ändern des ersten Schwellenwerts gemäß der ermittelten Drehzahl und das Entscheiden, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse (13) vorliegt, wenn die berechnete Menge des Drehversatzes den ersten Schwellenwert nach der Änderung überschreitet.
Verfahren zum Erkennen eines anomalen Zustands einer Bremse nach Anspruch 7, ferner umfassend: Ermitteln der Drehzahl des Servomotors (12) zu Beginn der Betätigung der mechanischen Bremse (13), Dividieren des Quadrats der ermittelten Drehzahl durch die zuvor berechnete Menge des Drehversatzes und Entscheiden, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse (13) vorliegt, wenn der Quotient niedriger ist als ein vorgegebener zweiter Schwellenwert.
Verfahren zum Erkennen eines anomalen Zustands einer Bremse nach Anspruch 7 oder 8, ferner umfassend: Entscheiden, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse (13) vorliegt, wenn die berechnete Menge des Drehversatzes bei jeder Betätigung der mechanischen Bremse (13) zunimmt.
Verfahren zum Erkennen eines anomalen Zustands einer Bremse nach Anspruch 9, ferner umfassend: Entscheiden, dass ein anomaler Zustand in der mechanischen Bremse (13) vorliegt, wenn der Quotient bei jeder Betätigung der mechanischen Bremse (13) abnimmt.
Verfahren zum Erkennen eines anomalen Zustands einer Bremse nach einem der Ansprüche 7 bis 11, ferner umfassend: Ausgeben der Drehpositionshistorie des Servomotors (12) vom Beginn der Betätigung der mechanischen Bremse (13) bis zum Stopp der Drehung des Servomotors (12) nach außen.