CN104416405B - 具备显示电动机负荷的功能的控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低成本的控制装置，其具备高效地显示与最大输出和连续额定输出关联的当前电动机输出的信息。控制装置具备：第一存储部，其存储表示电动机的转速和最大输出之间的关系的第一数据；第二存储部，其存储表示上述电动机的转速和连续额定输出之间的关系的第二数据；第一比例计算部，其计算电动机的当前的转速下的最大输出和连续额定输出中的另一方相对于一方的比例即第一比例；第二比例计算部，其计算电动机的当前的转速下的电动机的当前的实际输出相对于最大输出和连续额定输出中的上述一方的比例即第二比例；显示部，其在同一画面上显示第一比例和第二比例。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制装置，其具备控制驱动机床的主轴的电动机并且显示该电动机的负荷的功能。
背景技术
在具有由电动机驱动的主轴的机床中，为了判断/评价在切削条件等某加工条件下是否能够加工，一般利用显示该电动机的负荷的装置(负荷表)。例如，在日本特开昭58-120455号公报中记载有以下的装置，即到100％为止用绿色表示主轴负荷相对于额定负荷的比例，如果超过100％则用红色显示。
另外，在日本特开平10-090011号公报中记载了以下的方法，即在分别以电动机的转数和输出作为横轴和纵轴的坐标系上，与表示该电动机的运转输出特性的曲线一起显示表示电动机的当前转数和输出的标记。
上述负荷表有以下2种。第一个是以最大输出为基准的负荷表(以后称为“最大输出基准负荷表”)，计算、显示以最大输出为基准值的情况下的相对于该基准值的当前(加工时)的电动机输出的比例。在最大输出基准负荷表中，“100％”表示如果施加超过它的负荷则由于转矩不足而使电动机停止的负荷的水平，容易知道当前的输出到该水平还有多少程度的富余。
第二个是以连续额定输出为基准的负荷表(以后称为“连续额定输出基准负荷表”)，计算、显示以连续额定输出为基准值的情况下的相对于该基准值的当前(加工时)的电动机输出的比例等。在连续额定输出基准负荷表中，“100％”表示如果以超过它的负荷进行连续的运转(加工)则电动机或放大器引起过热的水平，容易理解当前的输出到该水平还有多少程度的富余。
在此，例如如图8所示，在某电动机中，最大输出特性和连续额定输出特性各自的基础速度(从固定转矩区域转移到固定输出区域的速度)一致(都为Vb)的情况下，上述2个负荷表所示的值的比例在任意的速度(转数)下都为固定值。因此，如果知道一个负荷表值，则能够通过简单的换算求出另一个负荷表值。
另一方面，例如如图9所示，在某个电动机中，最大输出特性和连续额定输出特性各自的基础速度不同(Vb1和Vb2)的情况下，上述2个负荷表所示的值的比例根据电动机的速度(转数)而变化。因此，根据一个负荷表值换算为另一个负荷表值并不容易。即，在图9那样的电动机中，在从一个负荷表值换算另一个负荷表值时，需要还加上运转时(当前)的电动机速度，从而难以一次知道双方的负荷表值。
即，在图8所示那样的特性的电动机中，如果将最大输出值乘以一定的比例则可知连续额定输出值，因此能够容易地知道当前的电动机输出相对于最大输出和连续额定输出分别还有多少程度的富余。但是，在图9所示那样的特性的电动机中，存在以下的问题，就是说即使知道最大输出基准的负荷表值，也无法容易地知道在这时的负荷下电动机是否耐得住连续运转(即电动机输出相对于连续额定输出还有多少程度的富余)。
在日本特开昭58-120455号公报所记载的装置中，能够根据负荷值分色地显示电动机的负荷状态，但并没有提供对上述问题的解决方案。另外，为了在电动机控制装置中实现日本特开平10-090011号公报所记载的显示方法，需要用于图表显示的图形画面。因此，从控制装置的图形资源、存储器资源以及成本的观点出发是不利的。
发明内容
因此，本发明的目的在于：提供一种低成本的控制装置，其具备以下的功能，即使是最大输出特性和连续额定输出特性各自的基础速度不同的电动机，也高效地显示与最大输出和连续额定输出关联的当前电动机输出的信息。
为了达到上述目的，本申请发明提供一种控制装置，其在控制驱动机床的主轴的电动机的控制装置中，具备：第一存储部，其存储表示上述电动机的转速和最大输出之间的关系的第一数据；第二存储部，其存储表示上述电动机的转速和连续额定输出之间的关系的第二数据；第一比例计算部，其计算上述电动机的当前的转速下的最大输出和连续额定输出中的另一方相对于一方的比例即第一比例；第二比例计算部，其计算上述电动机的当前的转速下的上述电动机的当前的实际输出相对于最大输出和连续额定输出中的上述一方的比例即第二比例；显示部，其在同一画面上显示上述第一比例和上述第二比例。
在优选的实施方式中，上述显示部在同一画面上分别将上述第一比例和上述第二比例显示为数值。
在优选的实施方式中，上述显示部在同一画面上分别将上述第一比例和上述第二比例显示为柱形图。
附图说明
通过参照附图说明以下优选的实施方式，能够更了解本发明的上述或其他目的、特征和优点。
图1是本发明的优选实施方式的控制装置的功能框图。
图2是表示图1的控制装置的处理的一个例子的流程图。
图3是表示在同一画面上将通过图2的处理得到的第一比例和第二比例显示为数值的例子的图。
图4是表示在同一画面上将通过图2的处理得到的第一比例和第二比例显示为柱形图的例子的图。
图5是表示图1的控制装置的处理的其他例子的流程图。
图6是表示在同一画面上将通过图5的处理得到的第一比例和第二比例显示为数值的例子的图。
图7表示在同一画面上将通过图5的处理得到的第一比例和第二比例显示为柱形图的例子的图。
图8是表示电动机的最大输出特性和连续额定输出特性各自的基础速度一致的例子的图表。
图9是表示电动机的最大输出特性和连续额定输出特性各自的基础速度不同的例子的图表。
具体实施方式
图1是表示本发明的优选实施方式的控制装置的功能框图，并且是表示具备该控制装置所控制的电动机的机床的概要结构的图。机床10具有由概要图示的电动机12驱动的主轴14，例如构成为能够对工件16进行切削等加工。电动机12由控制装置18控制。控制装置18具备检测电动机12的转速(转数)的速度检测部20、计算电动机12的输出的输出计算部22，根据电动机12的当前(例如运转时)的转速和当前的实际输出等控制电动机12。此外，作为速度检测部20，可以列举测定电动机12的转速(转数)的编码器等，但作为在后述的处理中所使用的电动机转速，既可以使用速度检测部20检测出的检测值，也可以使用为了控制电动机12而由控制装置18输出的速度指令值。
另外，控制装置18具备：第一存储部24，其存储表示电动机12的转速和最大输出之间的关系的第一数据；第二存储部26，其存储表示电动机12的转速和连续额定输出之间的关系的第二数据；第一比例计算部28，其计算电动机12的当前的转速下的最大输出和连续额定输出中的另一方相对于一方的比例即第一比例；第二比例计算部30，其计算电动机12的当前的转速下的电动机12的当前的实际输出相对于最大输出和连续额定输出中的上述一方的比例即第二比例；显示部32，其在同一画面上显示第一比例和第二比例。以下，说明控制装置18的处理的流程和各部的作用。
预先分别准备了解相对于电动机速度的最大输出值和连续额定输出值的单元。具体地说，预先将使用图8和图9说明那样的表示电动机12的最大输出特性的第一数据存储在第一存储部24中。在此，对于最大输出值，可以从预先准备的表示电动机12的速度和最大输出值之间的关系的表中读出而求出。或者，在电动机12是同步电动机的情况下，可以将转矩常数和电动机速度值乘以某个电动机速度下的允许最大电流值而求出。另一方面，在电动机12是感应电动机的情况下，可以将允许最大转矩电流值和电动机速度值乘以某个速度下的允许最大励磁电流值而求出。将这样得到的电动机速度和最大输出之间的关系作为第一数据存储在第一存储部24中。，
同样，如使用图8和图9说明那样，将表示电动机12的连续额定输出特性的第二数据存储在第二存储部26中。在此，对于连续额定输出值，可以从预先准备的表示电动机12的速度和连续额定输出值之间的关系的表中读出而求出。将这样得到的电动机速度和连续额定输出之间的关系作为第二数据存储在第二存储部26中。
图2是表示控制装置18的处理的一个例子的流程图。首先，在机床的运转时(例如工件16的切削加工时)，检测电动机12的转速(步骤S11)。
接着，在步骤S12中，计算电动机12的当前的输出(Pa)。对于当前的输出值(实际输出)，可以将电动机12的实际电流值乘以电压指令值而求出。或者，在电动机12是同步电动机的情况下，可以将转矩指令值和转矩常数乘以电动机12的速度而求出。另一方面，在电动机12是感应电动机的情况下，可以将转矩电流指令值和电动机速度值乘以励磁电流指令值而求出。
接着，从第一存储部24读出在步骤S11中得到的当前转速下的电动机12的最大输出(Pm)(步骤S13)，同样，从第二存储部26读出在步骤S11中得到的当前转速下的电动机12的连续额定输出(Pc)(步骤S14)。
接着，在步骤S15中，计算当前的电动机转速下的连续额定输出值相对于最大输出值的比例即第一比例(A)。具体地说，可以根据以下的公式(1)计算第一比例(％)。
A＝Pc/Pm×100(1)
接着，在步骤S16中，计算当前的电动机转速下的当前的实际输出相对于最大输出值的比例即第二比例(B)。具体地说，可以根据以下的公式(2)计算第二比例(％)。
B＝Pa/Pm×100(2)
接着，步骤S17中，在显示部32上(理想的是在同一画面中排列地)显示在步骤S15和S16中得到的第一比例和第二比例(A、B)。以下，说明该显示的形式。
图3是表示在同一画面上将第一比例A和第二比例B显示为数值的例子的图。图3的例子表示在将主轴的转数设为3000rpm(min-1)而加工工件16时，第一比例A和第二比例B分别是30％和60％的情况。在此，第二比例B是100表示电动机的实际输出与最大输出相等，因此第二比例B的值表示当前的输出相对于最大输出有多少程度的富余。另一方面，第一比例A表示连续额定输出相对于最大输出的比例，因此A和B的差表示当前的输出相对于连续额定输出有多少程度的富余。在图3的例子中，第二比例B比第一比例A大，因此当前的输出超过连续额定输出，因此，当前的状态表示如果是短时间的加工则没有问题，但无法进行长时间的持续加工。通过这样在同一画面中同时显示第一比例和第二比例，操作者能够知道当前的输出相对于最大输出的富余、相对于连续额定输出的富余的双方。
图4是表示在同一画面上将与图3相同的第一比例A和第二比例B显示为柱形图的例子的图。如果将最大值都设为100％(在同一比例尺下)，排列地显示表示第一比例A的值的柱形图34和表示第二比例B的值的柱形图36，则能够在视觉上容易地掌握当前的输出相对于最大输出的富余(即第二比例B和100％之间的差)、以及当前的输出相对于连续额定输出的富余(即第二比例B和第一比例A之间的差)。此外，如图4所示，也可以用数值同时记载第一比例A和第二比例B的值。
进而，也可以如图4所示，在排列地显示2个柱形图以外，还根据第一比例或第二比例的值等分色表示各柱形图。例如，在与第一比例相关的柱形图34中，也可以将0～30％(即第一比例A)分色为蓝色，将30％～90％分色为黄色，将90％～100％分色为红色，从而进一步提高识别性。此外，90％是设定为用于向操作者通知到最大输出(100％)的富余较少的情况的阈值的值，也可以是其他值(例如80％或85％)。或者，虽然未图示，但也可以只显示与第二比例相关的柱形图36，在相当于图表34的第一比例(在此为30％)的地方显示箭头等标志。
图5是表示控制装置18的处理的其他例子的流程图。首先，在机床的运转时(例如工件16的切削加工时)，检测电动机12的转速(步骤S21)。
接着，在步骤S22中，计算电动机12的当前的输出(Pa)。可以通过将电压指令值乘以电动机12的实际电流值来求出当前的输出值(实际输出)。或者，在电动机12是同步电动机的情况下，可以将转矩指令值和转矩常数乘以电动机12的速度而求出。另一方面，在电动机12是感应电动机的情况下，可以将转矩电流指令值和电动机速度值乘以励磁电流指令值而求出。
接着，从第一存储部24读出在步骤S21中得到的当前转速下的电动机12的最大输出(Pm)(步骤S23)，同样，从第二存储部26读出在步骤S11中得到的当前转速下的电动机12的连续额定输出(Pc)(步骤S24)。
接着，在步骤S25中，计算当前的电动机转速下的最大输出值相对于连续额定输出值的比例即第一比例(C)。具体地说，可以根据以下的公式(3)计算第一比例(％)。
C＝Pm/Pc×100(3)
接着，在步骤S26中，计算当前的电动机转速下的当前实际输出相对于连续额定输出值的比例即第二比例(D)。具体地说，可以根据以下的公式(4)计算第二比例(％)。
D＝Pa/Pc×100(4)
接着，在步骤S27中，在显示部32上(理想的是在同一画面中排列地)显示在步骤S25和S26中得到的第一比例和第二比例(C、D)。即，在图5的流程图中，与图2的流程图的不同点在于：在步骤S25中求出的第一比例C是在图2的流程图的步骤S15中求出的第一比例A的倒数，在步骤S26中求出的第二比例D不是在图2的流程图的步骤S16中求出的那样的当前输出相对于最大输出的比例(第二比例B)，而是当前的输出相对于连续额定输出的比例(＝B/A)，其他步骤相同。以下，说明该显示的形式。
图6是表示在同一画面上将第一比例C和第二比例D显示为数值的例子的图。图6的例子表示在将主轴的转数设为3000rpm(min-1)而加工工件16时，第一比例C和第二比例D分别是240％和150％的情况。在此，第二比例D是100％表示电动机的实际输出与连续额定输出相等，因此如果第二比例D为100％以下，则表示当前的输出为连续额定输出以下(即能够进行连续加工)。另一方面，第一比例C表示最大输出相对于连续额定输出的比例，因此C和D的差表示当前的输出相对于最大输出有多少程度的富余。在图6的例子中，第二比例D超过100％，另一方面比第一比例C小，因此当前的输出没有超过最大输出，因此当前的状态表示如果进行短时间的加工则没有问题，但无法进行长时间的持续加工。通过这样在同一画面中同时显示第一比例和第二比例，操作者能够知道当前的输出相对于连续额定输出的富余、相对于最大输出的富余的双方。
图7表示在同一画面上将与图6相同的第一比例C和第二比例D显示为柱形图的例子的图。如果将最大值都设为240％(＝第一比例C)(在同一比例尺下)，排列地显示表示第一比例C的值的柱形图38和表示第二比例D的值的柱形图40，则能够在视觉上容易地掌握当前的输出相对于连续额定输出的富余(即第二比例D和100％之间的差)、以及当前的输出相对于最大输出的富余(即第二比例D和第一比例C之间的差)。此外，如图7所示，也可以用数值同时记载第一比例C和第二比例D的值。
进而，如图7所示，除了排列地显示2个柱形图以外，也可以根据第一比例或第二比例的值等分色表示各柱形图。例如，在与第一比例相关的柱形图38中，也可以将0～100％(即连续额定输出以下的范围)分色为蓝色，将100～216％分色为黄色，将216％～240％分色为红色，从而进一步提高识别性。此外，216％是设定为用于向操作者通知相对于最大输出(240％)的富余少的情况的阈值的值，也可以是其他值(例如192％或204％)。
根据本发明，通过在同一画面中显示第一比例和第二比例，操作者能够容易地确认施加到机床的主轴上的负荷状况。更具体地说，操作者能够知道当前的输出相对于连续额定输出的富余、相对于最大输出的富余的双方。另外，能够通过数值和柱形图简单地显示这些信息。
Claims (3)
1.一种控制装置(18)，其控制驱动机床(10)的主轴(14)的电动机(12)，其特征在于，具备：
第一存储部(24)，其存储表示上述电动机的转速和最大输出之间的关系的第一数据；
第二存储部(26)，其存储表示上述电动机的转速和连续额定输出之间的关系的第二数据；
第一比例计算部(28)，其计算上述电动机的当前转速下的最大输出和连续额定输出中的另一方相对于一方的比例即第一比例；
第二比例计算部(30)，其计算上述电动机的当前转速下的上述电动机的当前的实际输出相对于最大输出和连续额定输出中的上述一方的比例即第二比例；
显示部(32)，其在同一画面上显示上述第一比例和上述第二比例。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
上述显示部(32)在同一画面上分别将上述第一比例和上述第二比例显示为数值。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，
上述显示部(32)在同一画面上分别将上述第一比例和上述第二比例显示为柱形图。
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