本發(fā)明涉及一種機床和用于該機床的制動器檢查方法。

背景技術(shù)：

在上述技術(shù)領(lǐng)域中，專利文獻1公開了一種在電力供應停止時對滾珠絲杠進行制動并且將伺服馬達的速度命令設(shè)定為零的技術(shù)。

另一方面，專利文獻2公開了一種當電源關(guān)閉時通過電磁制動器防止自由掉落的機構(gòu)。

另外，專利文獻3已經(jīng)公開了一種制動器馬達，該制動器馬達在沒有供應電流時停止馬達軸的旋轉(zhuǎn)。

此外，專利文獻4公開了這樣一種技術(shù)，該技術(shù)首先通過延遲電力關(guān)閉指令來控制制動器設(shè)備，由此對重力軸線進行制動。

引用文獻列表

專利文獻

專利文獻1：日本專利No.3472433號公報

專利文獻2：日本專利特開No.2007-034653號公報

專利文獻3：日本專利特開No.2007-181850號公報

專利文獻4：日本專利特開No.2004-009168號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的技術(shù)問題

然而，在以上文獻描述的技術(shù)中，一個滾珠絲杠僅僅設(shè)置一個制動器，因此如果該制動器發(fā)生缺陷，則可能發(fā)生事故。

為了對此進行防止，可以提出一種機構(gòu)，該機構(gòu)通過使用至少兩個制動器來可靠地停止豎直軸(滾珠絲杠)的旋轉(zhuǎn)。然而，在這種情況下，用戶可能一直使用該機構(gòu)而沒有注意到一個制動器的缺陷。

本發(fā)明能夠提供一種解決上述問題的技術(shù)。

解決問題的方案

本發(fā)明的一個方面提供了一種機床，該機床包括：

在豎直方向上延伸的滾珠絲杠；

使所述滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動馬達；

可動部件，該可動部件根據(jù)由所述驅(qū)動馬達驅(qū)動的所述滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)而沿著所述滾珠絲杠豎直地移動；

至少兩個制動器，所述至少兩個制動器防止所述可動部件在所述驅(qū)動馬達的電力供應停止時掉落；

制動器控制器，該制動器控制器在所述驅(qū)動馬達的電力供應停止時釋放所述至少兩個制動器中的至少一個制動器；以及

檢測器，該檢測器檢測由所述至少一個制動器的釋放引起的所述可動部件的掉落與否或所述可動部件的掉落距離，由此檢測所述至少兩個制動器中的未被釋放的制動器的缺陷。

本發(fā)明的另一個方面提供了一種用于機床的制動器檢查方法，所述機床包括：

在豎直方向上延伸的滾珠絲杠；

使所述滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動馬達；

可動部件，該可動部件根據(jù)由所述驅(qū)動馬達驅(qū)動的所述滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)而沿著所述滾珠絲杠豎直地移動；以及

至少兩個制動器，所述至少兩個制動器防止所述可動部件在所述驅(qū)動馬達的電力供應停止時掉落，

所述方法包括：

在所述驅(qū)動馬達的電力供應停止時釋放所述至少兩個制動器中的至少一個制動器；以及

檢測由所述至少一個制動器的釋放引起的所述可動部件的掉落距離，由此檢測所述至少兩個制動器中的未被釋放的制動器的缺陷。

發(fā)明的有利效果

根據(jù)本發(fā)明，可以更可靠地檢測通過至少兩個制動器停止豎直軸旋轉(zhuǎn)的機構(gòu)中的制動器缺陷。

附圖說明

圖1A是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的機床的布置的視圖；

圖1B是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的機床的布置的視圖；

圖2A是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的機床的布置的外觀的立體圖；

圖2B是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的機床的布置的剖視圖；

圖2C是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的機床的布置的分解視圖；

圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的電磁制動器的布置的分解視圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的電磁制動器的局部剖切立體圖；

圖5A是用于說明根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的電磁制動器的操作的視圖；

圖5B是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的電磁制動器的布置的剖視圖；

圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的NC車床的外觀的立體圖；

圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的NC車床的外觀的立體圖；

圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的豎直加工中心的外觀的立體圖；以及

圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的豎直加工中心的移動機構(gòu)單元的立體圖。

具體實施方式

下面將參照附圖示例性地詳細說明本發(fā)明的實施方式。然而，在如下實施方式中描述的組成元件僅僅是示例，而不是為了限制本發(fā)明的技術(shù)范圍。

[第一實施方式]

將參照圖1A和圖1B說明作為本發(fā)明的第一實施方式的機床的驅(qū)動機構(gòu)單元100。如圖1A和圖1B所示，機床的驅(qū)動機構(gòu)單元100包括滾珠絲杠101、轉(zhuǎn)子102、可動部件103、至少兩個制動器104和105、制動器控制器106和缺陷檢測器107。作為示例，圖1A和圖1B示出了結(jié)合有轉(zhuǎn)子102和制動器104的制動器馬達。

滾珠絲杠101豎直地延伸。當轉(zhuǎn)子102使?jié)L珠絲杠101旋轉(zhuǎn)時，可動部件103根據(jù)滾珠絲杠101的旋轉(zhuǎn)而沿著滾珠絲杠101豎直地移動。圖1A和圖1B示出了其中轉(zhuǎn)子102經(jīng)由作為示例的齒形帶108與滾珠絲杠101聯(lián)接的布置，但是本發(fā)明不限于此。例如，驅(qū)動馬達還可以經(jīng)由接頭與滾珠絲杠聯(lián)接。

至少兩個制動器104和105形成了防止可動部件103在驅(qū)動馬達的電力供應停止時掉落的機構(gòu)。多個制動器被附接至一個軸以便給安全功能即防掉落提供冗余。

當驅(qū)動馬達的電力供應停止時，制動器控制器106致使至少兩個制動器104和105一個一個地發(fā)揮作用。在正常操作中，“所有”多個制動器“同時”操作。釋放至少一個制動器的目的是檢查制動器功能。

制動器控制器106釋放除了一個制動器之外的所有至少兩個制動器。例如，當有三個制動器時，制動器控制器106釋放兩個制動器，而當有四個制動器時，制動器控制器106釋放三個制動器。

此外，當給機床的驅(qū)動機構(gòu)單元100斷電時，制動器控制器106停止轉(zhuǎn)子102的電力供應，并且然后將至少兩個制動器中的至少一個制動器釋放。也就是說，當給機床的驅(qū)動機構(gòu)單元100斷電時，對制動器104或105進行檢查。

例如，圖1A示出了其中制動器105被釋放時通過操作制動器104來防止轉(zhuǎn)子102的軸旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。如果可動部件103在該狀態(tài)下掉落，則缺陷檢測器107可以確定制動器104具有缺陷。另一方面，圖1B示出了其中制動器104被釋放時通過操作制動器105來防止?jié)L珠絲杠101旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。如果可動部件103在該狀態(tài)下掉落，則缺陷檢測器107可以確定制動器105具有缺陷。

如上所述，缺陷檢測器107使至少兩個制動器104和105一個一個地發(fā)揮作用，由此檢測可動部件103是否掉落或者可動部件103的掉落距離，并且檢測至少兩個制動器104和105的缺陷。也就是說，如果可動部件103掉落或者掉落距離等于或大于預定值，則缺陷檢測器107檢測到制動器104或105具有缺陷，并且將缺陷通知給用戶。

因而，即使當兩個制動器中的一個發(fā)生故障時，也能夠在另一個制動器發(fā)生故障之前檢測到該制動器故障，從而能夠防止掉落。

[第二實施方式]

接下來，將參照圖2A至圖5說明根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的機床的驅(qū)動機構(gòu)單元200。圖2A是用于說明根據(jù)該實施方式的機床的驅(qū)動機構(gòu)單元200的外觀的視圖，圖2B是示出了該機床的驅(qū)動機構(gòu)單元200的內(nèi)部布置的剖視圖，而圖2C是驅(qū)動機構(gòu)單元200的分解視圖。根據(jù)該實施方式的機床的驅(qū)動機構(gòu)單元200與上述第一實施方式的不同之處在于滾珠絲杠、電磁制動器和驅(qū)動馬達布置在同一軸線上。其余的布置和操作與第一實施方式相同，因此相同的附圖標記表示相同的部件和操作，并且將省略其詳細說明。在該實施方式中，驅(qū)動馬達221沒有結(jié)合任何電磁制動器，兩個電磁制動器105和224都安裝在驅(qū)動馬達221的外部。

參照圖2A和圖2B，殼體202與滾珠絲杠101形成在相同的軸線上，并且電磁制動器105形成在殼體202和滾珠絲杠102之間?？蓜硬考?03與滾珠螺母231聯(lián)接，并且沿著滾珠絲杠101豎直地移動。制動器控制器106控制殼體202內(nèi)部和外部的兩個電磁制動器105和224的電力供應，由此致使電磁制動器105和224一個一個地發(fā)揮作用。聯(lián)軸器226將滾珠絲杠101和驅(qū)動馬達軸相連。電磁制動器224形成在聯(lián)軸器226下面。

如圖2C所示，殼體202是用于附裝驅(qū)動馬達221的盒子，并且電磁制動器224和聯(lián)軸器226都容納在該盒子里。編碼器225附裝至(結(jié)合到)驅(qū)動馬達221(內(nèi))，并且用作用于檢測轉(zhuǎn)動量的旋轉(zhuǎn)量檢測器。

可動部件203與滾珠螺母231聯(lián)接。另外，缺陷檢測器107基于由編碼器225檢測的轉(zhuǎn)速來確定是否存在缺陷。也就是說，故意地產(chǎn)生其中只有電磁制動器105操作的狀態(tài)或者其中只有電磁制動器224操作的狀態(tài)，并且檢測當使電磁制動器105和224一個一個地發(fā)揮作用時滾珠絲杠101是否旋轉(zhuǎn)。如果滾珠絲杠101旋轉(zhuǎn)，則確定電磁制動器105或224具有缺陷，并且專業(yè)操作員執(zhí)行維護。

圖3和圖4是用于說明電磁制動器105和224的布置的視圖。圖3是電磁制動器105的分解視圖，而圖4是功能說明視圖。根據(jù)旋轉(zhuǎn)盤(上的磁體)是否被吸引至線圈或從線圈排斥而將圖3和圖4中所示的制動器設(shè)置在固定狀態(tài)或釋放狀態(tài)。

如圖3所示，滾珠絲杠101的遠端部被固定至齒輪301。此外，齒輪301與盤狀磁體302嚙合。因此，磁體302與滾珠絲杠101一起旋轉(zhuǎn)。在圖3中，線圈303形成在磁體302下面。當向線圈303供應電力時，磁體302與線圈303略微分離，從而滾珠絲杠101變成可旋轉(zhuǎn)(圖4中的上面狀態(tài)401)。

另一方面，當停止線圈303的電力供應時，線圈303和磁體302彼此吸引并且彼此緊密接觸，從而磁體302的旋轉(zhuǎn)由于它們之間的摩擦而停止。因而，固定至磁體302的齒輪301和固定至齒輪301的滾珠絲杠101也停止旋轉(zhuǎn)。因此，當停止電力供應時，滾珠絲杠101被固定，并且變成不能自由旋轉(zhuǎn)(圖4中的下面狀態(tài)402)。

也就是說，當向線圈供應電流時，線圈排斥并釋放盤，從而滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)。當電力供應為OFF時，滾珠絲杠不旋轉(zhuǎn)。

圖5A和圖5B示出了具有另一種結(jié)構(gòu)的電磁制動器的示例。圖5A中所示的電磁制動器不具有其中旋轉(zhuǎn)盤502本身被吸引到線圈503的結(jié)構(gòu)。該電磁制動器在旋轉(zhuǎn)盤502被推動板504推靠在固定于旋轉(zhuǎn)盤502外側(cè)的固定板505上的狀態(tài)下或者在其中旋轉(zhuǎn)盤502不被推動而被釋放的狀態(tài)下操作。推動板504被彈簧推動并在固定板505外側(cè)的方向上移動。由于盤502夾在推動板504和固定板505之間，所以當推動板504被彈簧推動時旋轉(zhuǎn)盤502也被夾持并固定。另一方面，當向線圈503供應電流時，推動板504克服彈簧506的作用而被吸引到線圈503，從而將旋轉(zhuǎn)盤502釋放。

如果盤502由于摩擦或失準而被磨損，則在電源關(guān)閉時在一些情況下電磁制動器不發(fā)揮作用。如果是這種情況，則可動部件203在使?jié)L珠絲杠101旋轉(zhuǎn)的同時通過重力向下移動，這是非常危險的。因而，采用了通過附裝多個電磁制動器而提供冗余的機構(gòu)。然而，類似這樣的冗余使得難以發(fā)現(xiàn)電磁制動器中出現(xiàn)的缺陷。因此，在制動能力足夠的同時，缺陷檢測器107基于由附裝至驅(qū)動馬達221的編碼器225檢測到的旋轉(zhuǎn)量來確定可動部件203的掉落，由此檢測電磁制動器的缺陷。

當給機床的驅(qū)動機構(gòu)單元200斷電時，制動器控制器106停止驅(qū)動馬達221的電力供應，并且交替地釋放至少兩個電磁制動器105和224中的至少一個。也就是說，制動器控制器106在給機床的驅(qū)動機構(gòu)單元200斷電時檢查電磁制動器105和224。另外，當給整個機床或機床的整個驅(qū)動機構(gòu)單元200通電時，缺陷檢測器107將可動部件203自斷電起的掉落距離與預定閾值進行比較。如果可動部件203已經(jīng)掉落超過該預定閾值，則缺陷檢測器107確定至少兩個電磁制動器105和224中的未被釋放的電磁制動器具有缺陷。

注意，在該實施方式中，編碼器225確定可動部件203的掉落，但是本發(fā)明不限于此。例如，也可以通過沿著滾珠絲杠101形成的光學標尺或磁性標尺來檢測可動部件203的位置。

另外注意，在該實施方式中并非總是必須指定具有缺陷的電磁制動器。如果通過以上提到的制動器檢查發(fā)現(xiàn)給定的電磁制動器損壞，則專業(yè)操作員執(zhí)行維護。

通過在關(guān)閉電源時使電磁制動器105和224交替地發(fā)揮作用，能夠在電源開啟時確定電源關(guān)閉時可動部件203的位置與電源開啟時可動部件203的位置之間的不同。也就是說，在該實施方式中，可以檢測到機床的驅(qū)動機構(gòu)單元200的給定電磁制動器的異常。

[第三實施方式]

現(xiàn)在將參照圖6和圖7描述根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的機床。圖6是示出了作為根據(jù)該實施方式的機床的NC(數(shù)控)車床600的外觀的視圖。與上述的第二實施方式的不同之處在于，該NC車床600具有Y軸方向上的滾珠絲杠601，并且刀架603沿著滾珠絲杠601移動。其余的布置和操作與第二實施方式相同，因此相同的附圖標記表示相同的部件和操作，并且將省略它們的詳細說明。

Y軸伺服馬達602使作為可動部件的刀架603沿著滾珠絲杠601豎直地移動。另一方面，X軸伺服馬達612使整個Y軸移動機構(gòu)在X軸方向上移動。在其中刀架603已經(jīng)移動到下面預定位置的狀態(tài)下，由附裝至刀具603的刀具對附裝至心軸頭606的待處理對象進行切割。

此外，電磁制動器604形成在伺服馬達602緊下方，從而在停止電力供應時刀架603不會自由掉落。另外，在滾珠絲杠601的下游端形成有第二電磁制動器605。在該布置中，電磁制動器604和605交替地操作和交替地關(guān)閉，并且通過使用編碼器622和623來確定刀架603的移動距離是否等于或大于預定值。根據(jù)確定結(jié)果來檢測電磁制動器604和605的缺陷。

圖7是示出了在圖6中的箭頭610的方向上的NC車床600的視圖。圖7示出了電磁制動器604形成在Y軸伺服馬達602的下游側(cè)。同時，伺服馬達602的電力供應停止，電磁制動器604操作并停止?jié)L珠絲杠601。

如以上在該實施方式中所說明的，本發(fā)明可應用于NC車床。

[第四實施方式]

下面將參照圖8和圖9說明根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的機床。圖8是示出了豎直加工中心800的總體外觀的視圖。圖9是具體示出了結(jié)合在豎直加工中心800內(nèi)的Z軸方向心軸移動機構(gòu)的視圖。

在該豎直加工中心800中，形成了用于使工具心軸和待處理對象在X軸方向、Y軸方向和Z軸方向上相對移動的移動機構(gòu)801。移動機構(gòu)801包括圖9所示的Z方向移動機構(gòu)900。該移動機構(gòu)900包括兩個Z軸伺服馬達901和902以及通過這兩個伺服馬達旋轉(zhuǎn)的滾珠絲杠903和904。此外，形成了作為可動部件的在滾珠絲杠903和904旋轉(zhuǎn)時在Z軸方向上豎直移動的心軸頭905。

伺服馬達901和902分別包括電磁制動器906和907，因而形成冗余，從而即使在伺服馬達901和902的電力供應停止時也能可靠地防止兩個滾珠絲杠903和904旋轉(zhuǎn)。

電磁制動器906和907以及編碼器908和909分別附裝至伺服馬達901和902。當沒有向伺服馬達901和902供應電力時，電磁制動器906和907夾緊滾珠絲杠903和904，從而它們不會旋轉(zhuǎn)。編碼器908和909檢測連接至滾珠絲杠的伺服馬達的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角，由此檢測電磁制動器906和907的缺陷。

如以上在該實施方式中所說明的，本發(fā)明還可應用于豎直加工中心。

[其它實施方式]

以上已經(jīng)參照實施方式說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于以上描述的實施方式。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以針對本發(fā)明的布置和細節(jié)作出本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解的各種改變。此外，本發(fā)明的范圍包括通過組合這些實施方式中包括的不同特征而獲得的系統(tǒng)或設(shè)備。

該申請要求于2014年9月19日提交的日本專利申請No.2014-190856的權(quán)益，由此通過參考將該專利申請全部結(jié)合在本文中。