JPH11347874A - 工作機械の停止制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 停電発生時に上下方向の可動部を落下させる
ことなく停止状態を保つことができ、また機械可動部の
可動範囲を規定するリミットスィッチ位置に対して機械
サイズを小さくできる工作機械の停止制御装置を提供す
る。 【解決手段】 サーボモータによって駆動制御される可
動部と、ブレーキ５とを備えた工作機械において、前記
ブレーキ５に最低限の電流又は電圧を供給するように直
列に接続される抵抗器１１を備え、前記ブレーキ５をリ
リースする場合においてブレーキを励磁するために十分
な電流又は電圧を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の制御装
置に関するものであり、特に異常時において機械動作を
停止させる停止制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンタや旋盤などの一般的な
工作機械において、例えばマシニングセンタにおける主
軸ヘッドや、旋盤における刃物台などの可動部はサーボ
モータによって駆動制御される。図３に一般的な工作機
械の制御装置の構成を示す。サーボモータ１は一般的に
交流同期電動機であり、サーボアンプ２によって速度に
応じた任意周波数及び任意電圧の交流電力が供給されて
いる。サーボアンプ２は一般的に交流電源を電力変換器
によって任意周波数及び任意電圧に変換している。また
サーボアンプ２はＮＣ装置３から加工プログラムに応じ
た位置指令又は速度指令を入力されており、この指令に
追従するようにサーボモータ１を制御している。

【０００３】上記の工作機械の制御装置において、一般
的に機械可動部の可動範囲はＮＣ装置３の内部メモリに
記憶されており、加工プログラムの入力ミスあるいはオ
ペレータの操作ミス等によって可動範囲を越える異常な
位置が指令された場合には、この指令を無視したり、エ
ラー信号を発生したりして機械が破損することを未然に
防止している。しかしながら前記の内部メモリに記憶さ
れた可動範囲データが誤って入力されていた場合や、サ
ーボアンプ２又はＮＣ装置３の故障などのハードウェア
障害が発生した場合には、可動部が可動範囲を越えて動
作してしまう可能性があり、このような場合にはリミッ
トスィッチ４によってブレーキ５を動作させて機械を停
止させるようにしている。なおブレーキ５は電流を通電
することによってリリース状態となってサーボモータ１
を動作可能とし、電流を遮断することによって制動状態
となってサーボモータ１を制動するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の工作機械の制御
装置において、サーボアンプ２は交流電源が停電した場
合にサーボモータ１に電力を供給することができなくな
るため、上下方向に移動する可動部は重力によって落下
を開始する。この時、図３に示すブレーキ電源６も停電
によって電流を給電できなくなるのでブレーキ５が制動
状態となって前記可動部は停止するが、その作用は緩慢
であるため落下量が大きく、この結果、加工中のワーク
に工具が食い込むことによって工具が破損したり、ワー
クが破損する場合がある。

【０００５】前述のリミットスィッチ４によって機械可
動部が可動範囲を越えたことを検出した場合、リミット
スィッチ４が動作してからブレーキ５が制動力を発揮す
るまでの遅れ時間において機械可動部は移動を継続して
しまう。この移動量はいわゆる空走距離であり、実際に
可動部が停止する位置はリミットスィッチ４の設置位置
から空走距離及び制動開始後に減速停止するまでの制動
距離を加算した分だけ離れた位置とする必要がある。こ
のため一般的にリミットスィッチ４の設置された位置に
対して機械可動範囲は十分に余裕を持って設計されてお
り、この結果、機械サイズが大きくなるという課題があ
る。

【０００６】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、本発明の目的は、停電発生時に上下方向
の可動部を落下させることなく停止状態を保つことがで
き、また機械可動部の可動範囲を規定するリミットスィ
ッチ位置に対して機械サイズを小さくすることができる
工作機械の停止制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、サーボモータ
によって駆動制御される可動部と、入力されたブレーキ
解除信号がオンされることによって電流又は電圧が供給
されてリリース状態となって前記可動部を移動可能にす
ると共に、前記ブレーキ解除信号がオフされることによ
って前記電流又は電圧が遮断されて制動状態となって前
記可動部の移動動作を停止させるブレーキとを備えた工
作機械の停止制御装置に関するものであり、本発明の上
記目的は、前記ブレーキが励磁されてリリースされてい
る期間において前記リリース状態を保持するために必要
な最低限の電流又は電圧を供給するように前記ブレーキ
に直列に接続された抵抗器を有するリリース保持回路
と、前記ブレーキをリリースする場合において前記電流
又は電圧が供給開始されてから所定時間は前記ブレーキ
を励磁するために十分な電流又は電圧を供給するように
前記抵抗器の両端を短絡するタイマーリレーを有するブ
レーキリリース回路とを備え、前記工作機械の異常時に
は前記ブレーキ解除信号に応答して速やかに前記可動部
を制動状態にすることによって達成される。また、機械
の供給電源の停止を検出する停電検出回路の出力又は前
記可動部が移動可能範囲を越えたことを検出するリミッ
トスイッチの出力を入力として、前記ブレーキ解除信号
をオフする異常検出手段を備えることによって、より効
果的に達成される。

【０００８】あるいは、前記ブレーキに直列に接続され
た抵抗器と、前記ブレーキのブレーキパッドがリリース
位置にあるか制動位置にあるかを検出するブレーキ作動
センサとを備え、前記ブレーキ作動センサによって前記
ブレーキパッドが制動位置にあることを検知している期
間は、前記抵抗器の両端を短絡してブレーキを励磁する
ために十分な電流又は電圧を供給すると共に、前記ブレ
ーキ作動センサによって前記ブレーキパッドがリリース
位置にあることを検知している期間は、前記抵抗器によ
って前記ブレーキにリリース状態を保持するために必要
な最低限の電流又は電圧を供給することによって達成さ
れる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明による工作機械の停止制御
装置においては、ブレーキに通電される電流が遮断され
た後、実際にブレーキが制動力を発揮するまでの遅れ時
間を短縮することができるので、速やかに機械可動部を
停止することができる。

【００１０】図１は本発明に係る工作機械の停止制御装
置の一実施例のシステム構成を示す。図１において７は
停電検出回路であり、交流電源の停電を高速に検出して
２本の出力信号間の導通をオフする。この結果、ブレー
キ５に通電されていた電流が遮断される。ブレーキリリ
ース保持回路８は、ブレーキ５に通電する電流を制限す
るための抵抗器１１で実現されており、ブレーキ５には
リリース状態を維持するために必要な最低限の電流を供
給する。このように通電される電流値を小さく抑えるこ
とによって、ブレーキ５は停電検出回路が電流を遮断し
たのち、非常に早く制動状態に遷移するため、上下方向
の可動部がほとんど落下しないうちにその動作を停止さ
せることができる。ブレーキリリース回路９はタイマー
リレー１０によって実現されており、ブレーキの通電開
始後の所定時間（例えば、１秒程度）のみ前記の抵抗器
１１をバイパスすることによって、ブレーキ５をリリー
スするために十分な電流を供給する。

【００１１】また、ブレーキ５には機械の可動部が可動
範囲を越えて移動した場合にオフとなるリミットスイッ
チ４が直列に接続されており、前述したようなサーボア
ンプ２またはＮＣ装置３の故障などが発生した場合にお
いて、上記の停電検出回路が電流を遮断した場合と同様
に非常に早く制動状態に遷移することができる。

【００１２】図２は上述したタイマーリレーに代えて、
ブレーキ自体に動作状態を検出するセンサスイッチを設
けることによって同様の効果を実現する一実施例であ
り、サーボモータに内蔵されたブレーキとセンサスイッ
チの構造例及び抵抗器との接続例を示す断面構造図であ
る。サーボモータはステータコア１２と磁石１３及びエ
ンコーダ１４などから構成されており、軸１５を制動す
るブレーキを内蔵している。ブレーキはコイル１６、固
定鉄心１７、可動鉄心１８、ディスク１９、バネ２０な
どから構成されており、コイル１６に通電されていない
場合は可動鉄心１８はバネ２０によって図の右方向（デ
ィスク１９の一方の面）に押しつけられており、このと
きディスク１９はフランジ２１と可動鉄心１８に挾まれ
るように押さえられるため軸１５を制動している。なお
ディスク１９は軸１５に対して、軸長手方向には若干の
動きが許容されるが、回転方向には回転しないように取
付けられている。コイル１６に通電され励磁されると可
動鉄心１８は固定鉄心１７に磁力によって引きつけられ
て、このときディスク１９は上記のように挾まれた状況
から開放されるため、リリース状態となる。

【００１３】スイッチ２２は、可動鉄心１８が固定鉄心
１７に引きつけられた位置、すなわちリリース位置にあ
る場合にオフとなるように配置されており、可動鉄心１
８の位置を検出するセンサスイッチである。このブレー
キをリリースする際に、端子Ａと端子Ｂとの間に電圧を
印加すると、まず初期状態ではスイッチ２２がオンであ
るのでコイル１６には端子Ａ、端子Ｂに供給された電圧
がそのまま印加されるのでコイル１６は十分に励磁され
る。そして、可動鉄心１８がリリース位置に移動すると
スイッチ２２がオフとなるため、コイル１６には抵抗器
１１によって低減された電流が供給され、後に端子Ａ、
端子Ｂに供給する電圧を遮断した際には速やかに制動状
態に遷移させることができる。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明においては
停電発生時に上下方向の可動部が落下する量、あるいは
慣性力によって水平方向等に移動する量を最低限に抑え
ることができ、工具の破損やワークの破損を防ぐことが
できる。さらに機械可動部の可動範囲を規定するリミッ
トスィッチが動作した場合において、動作後に小さな堕
走距離で可動部を停止させることができる。そのため、
リミットスィッチ位置に対して実際の可動範囲を小さく
することができるので機械サイズを小さくすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る工作機械の停止制御装置の一実施
例のシステム構成を示すブロック図である。

【図２】本発明に係る工作機械の停止制御装置の一実施
例を実現するブレーキ付きサーボモータの構造及びブレ
ーキ接続を示す断面構造図である。

【図３】従来の工作機械の制御装置のシステム構成を示
すブロック図である。

【符号の説明】

１ サーボモータ ２ サーボアンプ ３ ＮＣ装置 ４ リミットスイッチ ５ ブレーキ ６ ブレーキ電源 ７ 停電検出回路 ８ ブレーキリリース保持回路 ９ ブレーキリリース回路 １０ タイマーリレー １１ 抵抗器 １２ ステータコア １３ 磁石 １４ エンコーダ １５ 軸 １６ コイル １７ 固定鉄心 １８ 可動鉄心 １９ ディスク ２０ バネ ２１ フランジ ２２ スイッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サーボモータによって駆動制御される可動
   部と、入力されたブレーキ解除信号がオンされることに
   よって電流又は電圧が供給されてリリース状態となって
   前記可動部を移動可能にすると共に、前記ブレーキ解除
   信号がオフされることによって前記電流又は電圧が遮断
   されて制動状態となって前記可動部の移動動作を停止さ
   せるブレーキとを備えた工作機械の停止制御装置におい
   て、 前記ブレーキが励磁されてリリースされている期間にお
   いて前記リリース状態を保持するために必要な最低限の
   電流又は電圧を供給するように前記ブレーキに直列に接
   続された抵抗器を有するリリース保持回路と前記ブレー
   キをリリースする場合において前記電流又は電圧が供給
   開始されてから所定時間は前記ブレーキを励磁するため
   に十分な電流又は電圧を供給するように前記抵抗器の両
   端を短絡するタイマーリレーを有するブレーキリリース
   回路とを備え、前記工作機械の異常時には前記ブレーキ
   解除信号に応答して速やかに前記可動部を制動状態にす
   るようにしたことを特徴とする工作機械の停止制御装
   置。
2. 【請求項２】機械の供給電源の停止を検出する停電検出
   回路の出力又は前記可動部が移動可能範囲を越えたこと
   を検出するリミットスイッチの出力を入力として、前記
   ブレーキ解除信号をオフする異常検出手段を備えた請求
   項１に記載の工作機械の停止制御装置。
3. 【請求項３】サーボモータによって駆動制御される可動
   部と、入力されたブレーキ解除信号がオンされることに
   よって電流又は電圧が供給されてリリース状態となって
   前記可動部を移動可能にすると共に、前記ブレーキ解除
   信号がオフされることによって前記電流又は電圧が遮断
   されて制動状態となって前記可動部の移動動作を停止さ
   せるブレーキとを備えた工作機械において、 前記ブレーキに直列に接続された抵抗器と、 前記ブレーキのブレーキパッドがリリース位置にあるか
   制動位置にあるかを検出するブレーキ作動センサとを備
   え、 前記ブレーキ作動センサによって前記ブレーキパッドが
   制動位置にあることを検知している期間は、前記抵抗器
   の両端を短絡してブレーキを励磁するために十分な電流
   又は電圧を供給すると共に、前記ブレーキ作動センサに
   よって前記ブレーキパッドがリリース位置にあることを
   検知している期間は、前記抵抗器によって前記ブレーキ
   にリリース状態を保持するために必要な最低限の電流又
   は電圧を供給するようにしたことを特徴とする工作機械
   の停止制御装置。