刹车驱动控制电路及其故障检测方法技术

在控制设于机器人等的电磁刹车的刹车驱动控制电路中，可无损安全性地将向高侧开关施加的电压设为相对较低的电压，并且无需设置大电容的另外的电源电路。对通过通电从而解除刹车的电磁刹车进行控制的刹车驱动控制电路包括：第一整流元件，设于第一电路电压的第一电源与电磁刹车的其中一个端子之间；阻断开关，插入至向第一电源供给电力的线路；第一切换元件，设于电磁刹车的另一个端子与接地点之间；以及第二切换元件及第二整流元件，串联地设于和第一电路电压不同的第二电路电压的第二电源与电磁刹车的其中一个端子之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】刹车驱动控制电路及其故障检测方法
本专利技术涉及一种刹车驱动控制电路及其故障检测方法，所述刹车驱动控制电路对安装于马达(motor)等的电磁刹车(electromagneticbrake)的驱动进行控制。
技术介绍
机器人中，为了防止在驱动各轴的马达的动力被阻断时机器人臂移动或落下而确保安全，对马达轴安装着电磁刹车。设于机器人的电磁刹车通常为无励磁运行型，且构成为在对电磁刹车通电时刹车成为解除(松开)状态，若通电阻断则使刹车动作，即锁定马达轴。而且，关于设于机器人的电磁刹车，根据与机器人有关的安全标准(保险商试验所(UnderwriterLaboratoriesInc，UL)1740、国际标准化组织(InternationalOrganizationforStandardization，ISO)10218)，要求在失去用于驱动马达的电源的状态下可解除刹车。专利文献1中公开了下述装置，即：设置用于对电磁刹车通电而解除刹车的马达刹车电源供给部，通过对设于马达刹车电源供给部内的开关进行操作从而可解除刹车。设于机器人的电磁刹车为与安全有关的机构，要求高可靠性。在如专利文献1所示那样仅利用一个开关进行控制的情况下，当所述开关以短路那样的形态发生故障时，有时刹车一直成为被解除的状态，而变得无法确保安全。因此，专利文献2中公开了下述刹车驱动控制电路，即：为了提高安全性，在电磁刹车的两端分别以相对于电磁刹车而电串联的方式连接切换控制部件。作为切换控制部件，可使用开关晶体管(switchingtransistor)。专利文献2所记载的刹车驱动控制电路也包括电压检测部件，此电压检测部件通过检测电磁刹车的两端的电压从而进行故障检测。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2000-296492号公报专利文献2：日本专利特开2006-123118号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题专利文献2的刹车驱动控制电路中，两个切换控制部件中的一个成为设于电磁刹车与接地电位之间的低侧开关，另一个成为设于电磁刹车与刹车驱动用的电源电压之间的高侧开关。在刹车驱动用的电源电压低的情况下不易产生问题，但在所述电源电压变高的情况下，低侧开关及高侧开关两者需要耐压高的器件。除此以外，在电源电压高的情况下，根据用作高侧开关的器件的种类，产生如下问题。即，在使用N通道的场效晶体管(FieldEffectTransistor，FET)的情况下，其驱动电路变得大型而零件数增加，成本变高且安装面积也变大。在使用P通道的FET的情况下，伴随器件的尺寸变大而接通电阻也变大，损失变大，而且与器件自身有关的选项少。在使用双极晶体管的情况下，随着器件尺寸变大而损失也大。对于电磁刹车来说，为了将其设为解除状态而需要相当大的电流，因此若机器人的轴数变多而电磁刹车的个数也变多，则电磁刹车用的电源电路也需要使用电容大的电源电路。机器人中，为了进行所述马达的驱动而准备大电容且电压相对较高的电源电路，但在将马达驱动用的电源电路用作刹车驱动用的电源电路的情况下，无法解决与高侧开关有关的上文所述的问题。在另行准备电压相对较低的电源电路用于刹车驱动的情况下，所述另行准备的电源电路也需要某种程度的电容，因而成为成本上涨的原因等。机器人中，也准备电压相对较低的电源电路以用于其控制电路，但控制电路并不这般消耗电力，因而控制电路用的电源电路为相对较小的电容，对于具有多个轴因而刹车解除用的电流变大的机器人来说，将控制电路用的小电容的电源电路用作刹车驱动用的电源电路并不现实。本专利技术的目的在于提供一种刹车驱动控制电路及这种刹车驱动控制电路的故障检测方法，所述刹车驱动控制电路可无损安全性地将向用作高侧开关的切换元件施加的电压设为相对较低的电压，并且无需设置大电容的另外的电源电路。解决问题的技术手段本专利技术的刹车驱动控制电路对通过通电从而解除刹车的电磁刹车进行控制，且具有：第一整流元件，设于第一电路电压的第一电源与电磁刹车的其中一个端子之间；阻断开关，插入至为了使第一电源动作而向第一电源供给电力的线路；第一切换元件，设于电磁刹车的另一个端子与接地点之间；以及第二切换元件及第二整流元件，串联地设于和第一电路电压不同的第二电路电压的第二电源与电磁刹车的其中一个端子之间。这种刹车驱动控制电路中，阻断开关与第一切换元件隔着电磁刹车串联连接，因而即便其中一者成为短路模式的故障，也可利用另一者来阻断向电磁刹车的通电，可维持电磁刹车的锁定状态。另一方面，可通过使用第二电源及第二切换元件从而解除电磁刹车，因而可满足基于“在失去用于驱动马达的电源的状态下可解除刹车”的安全标准的要求。作为第一切换元件及第二切换元件，例如可使用晶体管等半导体元件。本专利技术的刹车驱动控制电路中，可使第二电路电压较第一电路电压更低。虽然第二切换元件相当于高侧开关，但第二电路电压低，因而与以和第一电路电压相同的电压动作的情况相比，可使用耐压低且小型的半导体元件作为第二切换元件，而且，对第二切换元件的驱动电路也可简化。本专利技术的刹车驱动控制电路中，可将对电磁刹车进行刹车动作的对象即马达进行驱动的电源用作第一电源，将在针对马达的安全电路中通常设置的开关用作阻断开关。针对马达的安全电路要求高可靠性，通过将用于在安全电路中阻断马达驱动用的电源的开关用作本专利技术的阻断开关，从而可构成下述刹车驱动控制电路，即：依据将给予马达的动力阻断并且使刹车可靠地动作的安全标准，可靠性高。本专利技术的刹车驱动控制电路中，也可包括：监控部件，监视电磁刹车的其中一个端子及另一个端子的电压。通过设置这种监控部件，从而可检测切换元件的故障而可提高安全性。所述监控部件例如包括：第一监控电路，检测电磁刹车的另一个端子与第一切换元件的连接点的电压；以及第二监控电路，检测第二切换元件与第二整流元件的连接点的电压。通过使用这种第一监控电路及第二监控电路，从而可监视电磁刹车的两端各自的电压而可独立地检测第一切换元件的故障和第二切换元件的故障。或者，本专利技术的刹车驱动控制电路中，也可包括：监控部件，具有监视电磁刹车的两端间的电压的电路。通过设置这种监控部件，从而也可检测切换元件的故障而可提高安全性。本专利技术中在设置监控部件时，优选还设置：故障检测电路，基于监控部件中的监视结果而输出故障检测信号，使阻断开关维持于开放状态。通过设置这种故障检测电路，从而可在切换元件故障时防止第一电源成为动作状态而也可防止刹车被解除，可进一步提高安全性。在基于故障检测信号的输出将阻断开关设为开放的情况下，若对第一电源的输出设有电容器，则第一电源的输出电压未必立即成为零。因此本专利技术中，优选在输出故障检测信号时，例如在马达流动D轴电流或使用放电用电阻等而使第一电源的输出强制放电，使刹车尽快运行。本专利技术的刹车驱动控制电路构成为，在阻断开关开放且第一电源为非动作时，基于刹车解除开关的操作或刹车解除命令的输入而将第一切换元件及第二切换元件设为动作状态，解除电磁刹车。通过对机器人的各轴分别设置的刹车解除开关或来自机器人教示用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刹车驱动控制电路，对通过通电从而解除刹车的电磁刹车进行控制，且包括：/n第一整流元件，设于第一电路电压的第一电源与所述电磁刹车的其中一个端子之间；/n阻断开关，插入至为了使所述第一电源动作而向所述第一电源供给电力的线路；/n第一切换元件，设于所述电磁刹车的另一个端子与接地点之间；以及/n第二切换元件及第二整流元件，串联地设于和所述第一电路电压不同的第二电路电压的第二电源与所述电磁刹车的所述其中一个端子之间。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171211 JP 2017-2368771.一种刹车驱动控制电路，对通过通电从而解除刹车的电磁刹车进行控制，且包括：
第一整流元件，设于第一电路电压的第一电源与所述电磁刹车的其中一个端子之间；
阻断开关，插入至为了使所述第一电源动作而向所述第一电源供给电力的线路；
第一切换元件，设于所述电磁刹车的另一个端子与接地点之间；以及
第二切换元件及第二整流元件，串联地设于和所述第一电路电压不同的第二电路电压的第二电源与所述电磁刹车的所述其中一个端子之间。


2.根据权利要求1所述的刹车驱动控制电路，其中，
所述第二电路电压低于所述第一电路电压。


3.根据权利要求1所述的刹车驱动控制电路，其中，
所述第一电源为对作为所述电磁刹车进行刹车动作的对象的马达进行驱动的电源，所述阻断开关设于针对所述马达的安全电路。


4.根据权利要求1所述的刹车驱动控制电路，包括：
监控部件，监视所述电磁刹车的所述其中一个端子及所述另一个端子的电压。


5.根据权利要求4所述的刹车驱动控制电路，其中，
所述监控部件具有：第一监控电路，检测所述电磁刹车的所述另一个端子与所述第一切换元件的连接点的电压；以及第二监控电路，检测所述第二切换元件与所述第二整流元件的连接点的电压。


6.根据权利要求1所述的刹车驱动控制电路，包括：
监控部件，具有监视所述电磁刹车的两端间的电压的电路。


7.根据权利要求4所述的刹车驱动控制电路，还包括：
故障检测电路，基于所述监控部件中的监视结果而输出故障检测信号，使所述阻断开关维持于开放状态。


8.根据权利要求7所述的刹车驱动控制电路，其中，
在输出所述故障检测信号时，使所述第一电源的输出强制放电。


9.根据权利要求6所述的刹车驱动控制电路，还包括：
故障检测电路，基于所述监控部件中的监视结果而输出故障检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：小田切秀行，
申请(专利权)人：日本电产株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP