具有时间推定单元的机床的控制装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种具有时间推定单元的机床的控制装置。具有驱动主轴的电动机(2)的机床的控制装置(1)具备：电流检测单元(11)，其检测驱动电动机(2)的电流；存储单元(12)，其存储对电动机(2)规定的过热温度；温度检测单元(13)，其检测电动机(2)的温度；时间推定单元(15)，其使用温度检测单元(13)检测出的温度和过热温度，推定在电流检测单元(11)检测出的电流持续流过电动机(2)时电动机(2)从当前开始达到过热温度时的时间；以及提供单元(16)，其提供时间推定单元(15)推定出的时间。
【专利说明】具有时间推定单元的机床的控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有驱动主轴的电动机的机床的控制装置。
【背景技术】
[0002]用机床的主轴进行切削加工时，通常将驱动主轴的电动机在连续额定负荷以下使用。连续额定负荷是只要在该负荷以下使用，将该负荷持续施加无限时间也不会成为过热的级别。
[0003]然而，在进行重切削时，或者想在短时间内增加负荷来缩短加工时间时，有时施加超过连续额定负荷的负荷使电动机旋转。
[0004]一般来说，对于超过连续额定负荷的切削，对每个电动机规定了知晓“对于负荷11%的切削在过热之前能够切削几分钟”的表示容许负荷特性的图，操作者根据该信息大致估算来进行切削加工。在容许负荷特性图中规定了与负荷对应的可切削时间，参照容许负荷特性图可以知晓将某个负荷持续施加给电动机多长时间会导致电动机过热。
[0005]图9是表不电动机的容许负荷特性的一个例子的图。图9中，横轴表不电动机转速，纵轴表示对电动机施加的负荷。负荷为100%时表示连续额定负荷，这时将该负荷持续施加无限时间，电动机也不会出现过热。图9所示的例子中，在低速旋转区域中表示200%负荷是在10分钟周期内能够进行2.5分钟切削的负荷，表示230%负荷是10分钟周期内能够进行I分钟切削的负荷。
[0006]当施加超过连续额定负荷的负荷使电动机旋转时，电动机可能产生超过容许发热量的发热，出现故障。
[0007]为了应对这样的问题，例如在日本特开2000-271836号公报中记载的那样，提出了一种控制装置，根据快速进给时以及切削进给时的电动机发热量预测值推定整个程序的发热量，改变时间常数以保持在容许发热量以下。
[0008]另外例如在国际公开第2005/093942号中记载的那样提出了一种方法，求出电动机中产生的损失(铜损和铁损)，将从额定损失中减去该损失后的量视作电动机能够消费的损失，通过流动与之对应的d轴电流来防止电动机的过负荷。
[0009]一般每个电动机的容许负荷特性不同，但操作者在进行切削作业时，一边经常参照容许负荷特性图一边进行工作的效率不高，通常并不这样做。因此，一般地，以操作者的经验和直觉进行加工。例如，可以根据电动机原本具有的性能保持相当的余地来驱动电动机使得电动机不会过热，但这种驱动方法效率不高。另外例如操作者依靠直觉进行加工的结果是有时出现过负荷而发生过热，导致加工中断。
[0010]例如，在上述的日本特开2000-271836号公报中记载的发明中，虽然进行了电动机的发热的推定，但无法知道电动机在过热之前还能进行多长时间加工。
[0011]例如，在上述的国际公开第2005/093942号公报中记载的发明中，虽然进行了包括铁损在内的损失的预估，但无法知道电动机在过热之前还能进行多长时间加工。
[0012]有时以超过连续额定负荷的负荷进行加工的情况下，如果能够知道在持续向电动机施加当前的过负荷的情况下能够继续进行多长时间的加工，则能够在使用电动机时充分发挥电动机的性能，而不使电动机发生过热。
【发明内容】
[0013]本发明的目的是鉴于上述问题，提供一种机床的控制装置，在施加负荷驱动电动机时能够容易地推定达到过热温度的时间。
[0014]为了实现上述目的，在第I实施方式中，具有驱动主轴的电动机的机床的控制装置具备:电流检测单元，其检测驱动电动机的电流；存储单元，其存储对电动机规定的过热温度；温度检测单元，其检测电动机的温度；时间推定单元，其使用温度检测单元检测的温度和过热温度，推定在电流检测单元检测出的电流持续流过电动机时电动机从当前开始达到过热温度时的时间；以及提供单元，其提供由时间推定单元推定的时间。
[0015]根据上述第I实施方式，机床的控制装置具备温度上升值推定单元，其推定电流检测单元检测出的电流持续流过电动机时产生的电动机的铜损造成的温度上升值，时间推定单元使用温度检测单元检测出的温度、过热温度、以及所述铜损造成的温度上升值来推定时间。
[0016]另外，根据上述第I实施方式，机床的控制装置还可以进一步具备转速检测单元，其检测电动机的转速，这种情况下，温度上升值推定单元推定铜损造成的温度上升值、以及电动机以转速检测单元检测出的转速持续旋转时产生的电动机的铁损造成的温度上升值，时间推定单元使用温度检测单元检测出的温度、过热温度、铜损造成的温度上升值、以及铁损造成的温度上升值，推定电动机以转速检测单元检测出的转速持续旋转，并且电流检测单元检测出的电流持续流过电动机时电动机从当前开始达到过热温度时的时间。
[0017]另外，根据第2实施方式，具有驱动主轴的电动机的机床的控制装置具备:电流检测单元，其检测驱动电动机的电流；温度上升值推定单元，其推定电流检测单元检测出的电流持续流过电动机时产生的电动机的铜损造成的温度上升值；存储单元，其存储对电动机规定的过热温度；时间推定单元，其使用铜损造成的温度上升值和过热温度，推定用于推定铜损造成的温度上升值的电流持续流过电动机时电动机从当前开始达到过热温度时的时间；以及提供单元，其提供由时间推定单元推定出的时间。
[0018]另外，根据上述第2实施方式，机床的控制装置还可以进一步具备转速检测单元，其检测电动机的转速，这种情况下，温度上升值推定单元推定铜损造成的温度上升值、以及电动机以转速检测单元检测出的转速持续旋转时产生的电动机的铁损造成的温度上升值，时间推定单元使用铜损造成的温度上升值、所述铁损造成的温度上升值和过热温度，推定电动机以转速检测单元检测出的转速持续旋转，并且用于推定铜损造成的温度上升值的电流持续流过电动机时电动机从当前开始达到过热温度时的时间。
[0019]另外，根据上述第I及第2实施方式，提供单元也可以是设在机床的数值控制装置中的显示器。
[0020]另外，根据上述第I及第2实施方式，提供单元也可以是连接在机床的数值控制装置的外部的显示器。
【专利附图】
【附图说明】[0021 ]参照以下的附图可以更为明确地理解本发明。
[0022]图1是表示第I实施例的机床的控制装置的框图。
[0023]图2是表示第I实施例的机床的控制装置的动作流程的流程图。
[0024]图3是表示第2实施例的机床的控制装置的框图。
[0025]图4是表示第2实施例的机床的控制装置的动作流程的流程图。
[0026]图5是表示第3实施例的机床的控制装置的框图。
[0027]图6是表示第3实施例的机床的控制装置的动作流程的流程图。
[0028]图7是表示第4实施例的机床的控制装置的框图。
[0029]图8是表示第4实施例的机床的控制装置的动作流程的流程图。
[0030]图9是表示电动机的容许负荷特性的一个例子的图。
【具体实施方式】
[0031]以下参照附图，说明具有推定电动机达到过热温度的时间的时间推定单元的机床的控制装置。但是，请理解为本发明并不局限于附图或以下说明的实施方式。
[0032]图1是表示第I实施例的机床的控制装置的框图。以下，在不同附图中附以相同参照符号的部分表示具有相同功能的结构要素。
[0033]根据第I实施例，具有驱动主轴的电动机的机床的控制装置I具备:电流检测单元11、存储单元12、温度检测单元13、温度上升值推定单元14、时间推定单元15、以及提供单元16。另外，控制装置I具备供给用于驱动电动机2的电流的电动机控制部20。电动机控制部20基于从上位控制装置(未图示)接收到的电动机驱动指令，在将从交流侧供给的交流电力转换为直流电力并输出后，还转换为用于驱动电动机2的交流电力并向电动机供
5口 O
[0034]电流检测单元11检测驱动电动机2的电流I的值。
[0035]存储单元12预先存储对电动机2规定的过热温度Talm。
[0036]温度检测单元13检测电动机2的温度T。
[0037]关于温度上升值推定单元14将在后面叙述。
[0038]时间推定单元15使用由温度检测单元13检测出的温度T和存储单元12中存储的过热温度Talm，推定电流检测单元11检测出的电流I持续流过电动机2时电动机2从当前开始达到过热温度Talm时的时间。
[0039]提供单元16提供由时间推定单元15推定出的时间。
[0040]以下，说明第I实施例的机床的控制装置I的动作原理。
[0041]电动机2的发热是由于驱动电动机2的电流流经电动机2的线圈而在铜线线圈中消耗的损失即铜损，和由于涡电流流过电动机2的铁芯而消耗的损失即铁损所产生的。在低速驱动电动机2时，电动机2的发热中相对于铁损，铜损的影响为主导。在第I实施例中，假想低速驱动电动机2的使用，忽略铁损来推定达到过热温度Talm的时间。
[0042]某电流I持续流过电动机2时产生的电动机2的铜损所造成的温度上升值与电流I的平方成比例。即，电动机2中最终的温度上升值Tc用式I表示。
[0043]Tc=KlXI2......(I)
[0044]式I中的Kl根据在电动机2中流过一定电流时的温度上升值反向运算预先求出。[0045]在将电动机2的热时间常数设为τ，将取样时间设为Ts时，温度上升值Τ(η)可以根据式2所示的递归式计算。
[0046]Τ(η) = λ ΧΤ(η-1) + (1_λ) XTc 其中，2 = e-￥......(2)
[0047]将式2所示的递归式进行整理可得到式3。
[0048]T (η) = λ η X (Τ (O) -Tc) +Tc......(3)
[0049]在式3中，T(O)是电动机2的温度上升值T(η)的初始值。通过规定T(O)，能够根据式3推定电动机2的温度上升值T (η)。
[0050]将式3进一步变形可得到式4。
【权利要求】
1.一种机床的控制装置(I)，其具有驱动主轴的电动机(2)，所述机床的控制装置(I)的特征在于，具备: 电流检测单元(11)，其检测驱动所述电动机(2)的电流； 存储单元(12)，其存储对所述电动机(2)规定的过热温度； 温度检测单元(13)，其检测所述电动机⑵的温度； 时间推定单元(15)，其使用由所述温度检测单元(13)检测出的温度和所述过热温度，推定所述电流检测单元(11)检测出的电流持续流过所述电动机(2)时所述电动机(2)从当前开始达到所述过热温度时的时间；以及 提供单元(16)，其提供由所述时间推定单元(15)推定出的时间。
2.根据权利要求1所述的机床的控制装置(I)，其特征在于， 具备温度上升值推定单元(14)，其推定所述电流检测单元(11)检测出的电流持续流过所述电动机(2)时产生的所述电动机(2)的铜损造成的温度上升值， 所述时间推定单元(15)使用由所述温度检测单元(13)检测出的温度、所述过热温度以及所述铜损造成的温度上升值来推定所述时间。
3.根据权利要求2所述的机床的控制装置(I)，其特征在于， 进一步具备转速检测单元(17)，其检测所述电动机(2)的转速； 所述温度上升值推定单元(14)推定所述铜损造成的温度上升值、以及所述电动机(2)以所述转速检测单元(17)检测出的转速持续旋转时产生的所述电动机(2)的铁损造成的温度上升值， 所述时间推定单元(15)使用由所述温度检测单元(13)检测出的温度、所述过热温度、所述铜损造成的温度上升值、以及所述铁损造成的温度上升值，推定所述电动机(2)以所述转速检测单元(17)检测出的转速持续旋转，并且所述电流检测单元(11)检测出的电流持续流过所述电动机(2)时所述电动机(2)从当前开始达到所述过热温度时的时间。
4.一种机床的控制装置(I)，其具有驱动主轴的电动机(2)，所述机床的控制装置(I)的特征在于，具备: 电流检测单元(11)，其检测驱动所述电动机(2)的电流； 温度上升值推定单元(14)，其推定所述电流检测单元(11)检测出的电流持续流过所述电动机(2)时产生的所述电动机(2)的铜损造成的温度上升值； 存储单元(12)，其存储对所述电动机(2)规定的过热温度； 时间推定单元(15)，其使用所述铜损造成的温度上升值和所述过热温度，推定用于推定所述铜损造成的温度上升值的电流持续流过所述电动机(2)时所述电动机(2)从当前开始达到所述过热温度时的时间；以及 提供单元(16)，其提供由所述时间推定单元(15)推定出的时间。
5.根据权利要求4所述的机床的控制装置(I)，其特征在于， 进一步具备转速检测单元(17)，其检测所述电动机(2)的转速； 所述温度上升值推定单元(14)推定所述铜损造成的温度上升值、以及所述电动机(2)以所述转速检测单元(17)检测出的转速持续旋转时产生的所述电动机(2)的铁损造成的温度上升值， 所述时间推定单元(15)使用所述铜损造成的温度上升值、所述铁损造成的温度上升值和所述过热温度，推定所述电动机(2)以所述转速检测单元(17)检测出的转速持续旋转，并且用于推定所述铜损造成的温度上升值的电流持续流过所述电动机(2)时所述电动机(2)从当前开始达到所述过热温度时的时间。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的机床的控制装置(1)，其特征在于， 所述提供单元(16)是设置在所述机床的数值控制装置上的显示器。
7.根据权利要求1至5中的任意一项所述的机床的控制装置(1)，其特征在于， 所述提供单元(16)是在所述机床的数值控制装置的外部连接的显示器。
【文档编号】G05B19/406GK103941643SQ201410025233
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月20日 优先权日:2013年1月21日
【发明者】堤智久, 森田有纪 申请人:发那科株式会社