CN103580580B - 进行可否切削判定的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种进行可否切削判定的控制装置（20）。该控制装置(20)包含：根据第一关系计算与通过速度检测部(13)检测出的电动机(11)的速度对应的最大输出值，并且计算实际输出相对于最大输出值的第一比的第一比计算部(24)；根据第二关系计算与通过速度检测部(13)检测出的电动机(11)的速度对应的连续额定输出值，并且计算实际输出相对于连续额定输出值的第二比的第二比计算部(25)；以及根据第一比和第二比判定能否进行工件的断续切削和连续切削中的至少一方的判定部(26)。

Description

进行可否切削判定的控制装置
技术领域
本发明涉及对驱动机床的主轴的电动机进行控制的控制装置。
背景技术
机床的主轴通过电动机进行驱动，主轴中安装的刀具对工件进行切削。图4A是表示这样的电动机输出与电动机速度的关系的图。在图4A中示出了表示对电动机提供最大电流时的最大输出的最大输出特性PMC、表示电动机能够进行无限长时间输出的输出特性的连续额定输出特性PCC。在日本特开平10-90011号公报中公开了，将这样的电动机特性进行视觉化显示的同时，还连同电动机特性一起显示针对后述的载荷计值的指示器。
如图4A所示，最大输出特性PMC与连续额定输出特性PCC，随着电动机速度的增大而变大，并分别在最大输出值PM和连续额定输出值PC达到饱和。
然而，在驱动机床的主轴的电动机中，为了进行能否在某切削条件下进行切削的判断，一般地，可使用“载荷计”。载荷计是将某输出值作为基准输出，而表示现在的输出值相对于基准输出值的比。
这里，将设定基准输出为最大输出的载荷计称为最大输出基准载荷计。最大输出基准载荷计值LMR，通过用最大输出除机床运转时某电动机速度下的实际输出而计算。在图4B中表示了针对图4A所示的最大输出特性PMC和连续额定输出特性PCC，电动机速度与这样计算出的最大输出基准载荷计值LMR之间的关系。
在图4B中，在施加最大输出时载荷计值LM以上的负荷时，由于转矩不足导致电动机停止。因此，在图4B中，在最大输出基准载荷计值LMR小于100%的情况下，至少能够使电动机断续运转而对工件进行断续切削。
此外，将设定基准输出为连续额定输出的载荷计称为连续额定输出基准载荷计。连续额定输出基准载荷计值LCR，通过用连续额定输出除机床运转时某电动机速度下的实际输出而求出。在图4C中表示了针对图4A所示的最大输出特性PMC和连续额定输出特性PCC，电动机速度与这样计算出的连续额定输出基准载荷计值LCR之间的关系。
在图4C中，在连续施加连续额定输出时载荷计值LC以上的负荷时，会引起电动机或放大器过热。因此，在图4C中，在连续额定输出基准载荷计值LCR小于100%的情况下，能够使电动机连续运转而对工件进行连续切削。
再次参照图4A，在图4A中，从恒定转矩区域转移至恒定输出区域时的基本速度(base speed)V1在最大输出特性PMC与连续额定输出特性PCC两者中是一致的。换言之，在图4A中，最大输出特性PMC与PCC之间的比，与速度无关，均为恒定(50%)。
因此，根据图4B和图4C可知，最大输出时载荷计值LM和连续额定输出时载荷计值LC与电动机速度无关，分别为恒定值。因此，操作者如果能够掌握最大输出时载荷计值LM和连续额定输出时载荷计值LC中的一方，则能够简单地预测另一方。
然而，图5A～图5C分别是与图4A～图4C相同的图。根据图5A可知，连续额定输出特性PCC的基本速度V2也大于最大输出特性PMC的基本速度V1。
因此，在基本速度V1、V2之间的情况下，最大输出时载荷计值LM和连续额定输出时载荷计值LC中的一方不为恒定。例如，如图5B所示，在基本速度V1、V2之间，连续额定输出时载荷计值LC随着电动机速度的增大而升高。此外，如图5所示，在基本速度V1、V2之间，最大输出时载荷计值LM随着电动机速度的增大而下降。
这样，在最大输出特性PMC与连续额定输出特性PCC的比不恒定的区域中，操作者即使能够把握一方的载荷计值，也难以简单地从一方的载荷计值预测另一方的载荷计值。
因此，例如，在图5B的基本速度V1、V2之间，操作者不能简单地根据连续额定输出时载荷计值LC计算最大输出时载荷计值LM。此外，在图5C的基本速度V1、V2之间，操作者不能简单地根据最大输出时载荷计值LM计算连续额定输出时载荷计值LC。因此，操作者不能掌握以何种程度的负荷，能够进行电动机的断续运转和/或连续运转。其结果，操作者不能掌握是否能够对工件进行断续切削和/或连续切削。
本发明是鉴于以上情况提出的，目的在于提供一种控制装置，其即使在最大输出特性的基本速度与连续额定输出特性的基本速度不同的情况下，操作者也能够容易地判断是否能进行工件的断续切削和/或连续切削。
发明内容
为了实现上述目的，根据第一方式，提供了一种对驱动机床的主轴的电动机进行控制的控制装置，所述控制装置具备：对所述电动机的速度与所述电动机的最大输出值的第一关系进行存储的第一存储部；对所述电动机的速度与所述电动机的连续额定输出值的第二关系进行存储的第二存储部；检测所述电动机的速度的速度检测部；在所述电动机的驱动时，计算所述电动机的实际输出的输出计算部；根据所述第一关系计算与通过所述速度检测部检测出的所述电动机的速度对应的最大输出值，并计算通过所述输出计算部计算出的所述实际输出相对于所述最大输出值的第一比的第一比计算部；根据所述第二关系计算与通过所述速度检测部检测出的所述电动机的速度对应的连续额定输出值，并计算通过所述输出计算部计算出的所述实际输出相对于所述连续额定输出值的第二比的第二比计算部；以及根据所述第一比和所述第二比，判定能否进行工件的断续切削和连续切削中的至少一方的判定部。
根据第二方式，在第一方式中，所述判定部在所述第一比为预定阈值以下的情况下判定为能够进行所述工件的断续切削，并且在所述第二比为100%以下的情况下判定为能够进行所述工件的连续切削。
根据第三方式，在第一方式中，还具备将所述判定部的判定结果显示为字符串的显示部。
根据第四方式，在第三方式中，所述显示部还显示所述第一比和所述第二比。
根据第五方式，在第一或第二方式中，还具备输出所述判定部的判定结果的输出部。
根据附图所示的本发明的典型的实施方式的详细说明，可以使本发明的这些目的、特征和优点，以及其他的目的、特征和优点更加清楚。
附图说明
图1是基于本发明的控制装置的框图。
图2是表示图1所示的控制装置的动作的流程图。
图3是表示显示部的显示内容的图。
图4A是表示电动机输出与电动机速度的关系的图。
图4B是表示电动机速度与最大输出基准载荷计值LMR之间的关系的图。
图4C是表示电动机速度与连续额定输出基准载荷计值LCR的关系的图。
图5A是表示电动机输出与电动机速度的关系的其他图。
图5B是表示电动机速度与最大输出基准载荷计值LMR之间的关系的其他图。
图5C是表示电动机速度与连续额定输出基准载荷计值LCR之间的关系的其他图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。在以下的图中，对相同的部件赋予相同的参照标号。为了易于理解，对于这些图适当变更比例尺。
图1是基于本发明的控制装置的框图。如图1所示，机床10具有驱动刀具12的主轴用电动机11。当通过电动机11驱动刀具12时，对工件进行加工。此外，电动机11中具备的速度检测部13，例如编码器，根据电动机11的转速检测其速度，并发送至控制装置20。
控制装置20是与机床10连接而对机床10进行控制的数字计算机。如图1所示，控制装置20，包含存储电动机11的速度与电动机11的最大输出值的第一关系的第一存储部21；存储电动机11的速度与电动机11的连续额定输出值的第二关系的第二存储部22。
第一存储部21中存储的第一关系和第二存储部22中存储的第二关系，与例如图5中所示的大体相同。如图5A所示，连续额定输出特性PCC的基本速度V2比最大输出特性PMC的基本速度V1大。或者，连续额定输出特性PCC的基本速度V2也可以小于最大输出特性PMC的基本速度V1。
再次参照图1，控制装置20还包含，在电动机11的驱动时，计算电动机11的实际输出的输出计算部23。输出计算部23根据电动机11的转矩和速度检测部13检测出的速度(转速)，利用公知的方法，计算实际的输出。
如图1所示，控制装置20还包含第一比计算部24，该第一比计算部根据第一关系计算与通过速度检测部13检测出的电动机11的速度对应的最大输出值，并计算通过输出计算部23计算出的实际输出相对于最大输出值的第一比。控制装置20还包含第二比计算部25，该第二比计算部根据第二关系计算与通过速度检测部13检测出的电动机11的速度对应的连续额定输出值，并计算通过输出计算部23计算出的实际输出相对于连续额定输出值的第二比。这里，第一比是参照图4和图5说明的最大输出基准载荷计值LMR。此外，第二比是参照图4和图5说明的连续额定输出基准载荷计值LCR。
控制装置20还包含判定部26，该判定部根据通过第一比计算部24计算出的第一比和通过第二比计算部25计算出的第二比，判定能否进行工件的断续切削和连续切削中的至少一方。此外，如图1所示，将显示判定部26的判定结果的显示部27和将判定部26的判定结果作为外部信号输出的输出部28连接至控制装置20。输出部28，例如是打印机、扬声器等。
图2是表示图1所示的控制装置的动作的流程图。以下，在参照图2，对本发明控制装置20的动作进行说明。以下的动作在机床10的动作中实施。
首先，在图2的步骤S11中，速度检测部13检测电动机11的速度。并且在步骤S12中，输出计算部23根据如上述那样检测出的速度来计算电动机11的实际输出P。
此外，在步骤S13中，第一比计算部24根据第一存储部21的第一关系中读出与在步骤S11中检测出的速度对应的最大输出PM。同样，在步骤S14中，第二比计算部25根据第二存储部22的第二关系读出与在步骤S11中检测出的速度对应的连续额定输出PC。
并且，在步骤S15中，第一比计算部24通过下式(1)计算最大输出基准载荷计值LMR。
LMR(%)=P/PM×100  (1)
此外，在步骤S16中，第二比计算部25通过下式(2)计算连续额定输出基准载荷计值LCR。
LCR(%)=P/PC×100  (2)
图3是表示显示部的显示内容的图。如图3所示，显示部27，包含分别显示最大输出基准载荷计值LMR和连续额定输出基准载荷计值LCR的数值显示部31和32、显示与这些载荷计值对应地确定的字符串的字符串显示部33。
如图3所示，步骤15和16中计算出的最大输出基准载荷计值LMR和连续额定输出基准载荷计值LCR，分别显示于数值显示部31和32中。每次计算出最大输出基准载荷计值LMR时进行这样的显示。由此，能够向操作者提示最大输出基准载荷计值LMR和连续额定输出基准载荷计值LCR的具体数值。
并且，在步骤S17中，判定连续额定输出基准载荷计值LCR是否是100%以下。在连续额定输出基准载荷计值LCR是100%以下的情况下，即使连续切削工件，电动机11或放大器(未图示)也不会过热。此外，当然，也可以对工件进行断续切削。因此，在这种情况下，前进到步骤S19，而将字符串“能断续切削、能连续切削”显示在显示部27的字符串显示部33中。
与此相对，在步骤S17中，在判定为连续额定输出基准载荷计值LCR不是100%以下的情况下，前进到步骤S18。在步骤S18中，判定最大输出基准载荷计值LMR是否是90%以下。这里，90%是比根据机床10而确定的100%小的阈值。因此，根据机床的种类，该阈值可以是不同于90%的值。
并且，在最大输出基准载荷计值LMR是90%以下的情况下，即使在短时间内切削工件，电动机11也不会因转矩不足停止。但是，在步骤S17中，由于已经得出否的判定，因此难以对工件进行连续切削。因此，在该情况下，前进到步骤S21，而将字符串“能断续切削、不能连续切削”显示在显示部27的字符串显示部33中。
此外，在步骤S18中，在判定为最大输出基准载荷计值LMR不是90%以下的情况下，即使是工件的断续切削不能进行的可能性也大，因此，在该情况下，前进到步骤S21，而将字符串“有不能进行断续切削的可能性、不能连续切削”显示在显示部27的字符串显示部33中。
这样，在本发明中，根据最大输出基准载荷计值LMR和连续额定输出基准载荷计值LCR，判定是否能进行工件的断续切削和连续切削。因此，操作者参照判定部26的判定结果，能够容易地判定是否能进行工件的断续切削和/或连续切削。并且，在本发明中，由于将判定部26的判定结果作为字符串而显示在字符串显示部33中，因此操作者能够更明白地理解判定结果。
此外，可以将判定部26的判定结果输出到图1所示的输出部28，例如打印机。在该情况下，能够通过打印了判定结果的用纸而提醒操作者。或者，也可以通过将判定部26的判定结果输出到输出部28，例如扬声器，可以用语音提醒操作者。
在第一和第二方式中，根据最大输出基准载荷计值即第一比和连续额定输出基准载荷计值即第二比，判定是否能进行工件的断续切削和连续切削。因此，操作者能够参照判定部的判定结果，容易地判断是否能进行工件的断续切削和/或连续切削。另外，预定的阈值例如为90%。
在第三方式中，由于将判定部的判定结果显示为字符串，因此操作者能够更明白地理解判定结果。
在第四方式中，能够向操作者提示第一比和第二比的具体数值。
在第五方式中，能够将判定部的判定结果输出到输出部，例如打印机、扬声器等，来提醒操作者。
虽然使用典型的实施方式对本发明进行了说明，但是，本领域技术人员能够理解，在不违背本发明的范围的情况下，能够进行所述变更以及各种其他的变更、省略和追加。

Claims (4)

1.一种对驱动机床的主轴的电动机进行控制的控制装置，其特征在于，具备：
对所述电动机的速度与所述电动机的最大输出值的第一关系进行存储的第一存储部；
对所述电动机的速度与所述电动机的连续额定输出值的第二关系进行存储的第二存储部；
检测所述电动机的速度的速度检测部；
在所述电动机的驱动时，计算所述电动机的实际输出的输出计算部；
根据所述第一关系计算与通过所述速度检测部检测出的所述电动机的速度对应的最大输出值，并且计算通过所述输出计算部计算出的所述实际输出相对于所述最大输出值的第一比的第一比计算部；
根据所述第二关系计算与通过所述速度检测部检测出的所述电动机的速度对应的连续额定输出值，并且计算通过所述输出计算部计算出的所述实际输出相对于所述连续额定输出值的第二比的第二比计算部；以及，
根据所述第一比和所述第二比，判定能否进行工件的断续切削和连续切削中的至少一方的判定部，
其中，所述判定部在所述第二比为100％以下的情况下判定为能够进行所述工件的连续切削和断续切削，在所述第一比为预定阈值以下的情况下判定为能够进行所述工件的断续切削而无法进行连续切削，在所述第二比不为100％以下、且所述第一比不为预定阈值以下的情况下，判定为无法进行所述工件的连续切削、且有无法进行断续切削的可能性。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，还具备将所述判定部的判定结果显示为字符串的显示部。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其中，所述显示部还显示所述第一比和所述第二比。
4.根据权利要求1所述的控制装置，其中，还具备输出所述判定部的判定结果的输出部。
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