CN105312958A - 空气吹扫系统 - Google Patents

Abstract

一种能够控制空气流量的空气吹扫系统，该空气吹扫系统具备：电动机，其具有向输出轴的外周面的周围空间供给空气的空气吹扫装置；信息获取部，其获取电动机的动作信息；以及空气控制部，其根据获取到的动作信息来控制从空气吹扫装置供给的空气量。当信息获取部获取到电动机的减速动作信息时，空气控制部增大从空气吹扫装置供给的空气量。

Description

空气吹扫系统

技术领域

本发明涉及一种能够控制向电动机的输出轴的附近供给的空气流量的空气吹扫系统(airpurgesystem)。

背景技术

以往，已知如下一种装置：通过向电动机的输出轴的附近供给压缩空气，来防止异物侵入电动机外壳的内部(例如参照日本特开2013-236473号公报)。在日本特开2013-236473号公报所记载的装置中，在外壳的端面安装有空气吹扫装置，将从空气吹扫装置的外部供给的压缩空气经由空气吹扫装置内的流路吹向电动机的输出轴的外周面。

另外，电动机的输出轴的周围处的离心力、压力与电动机的旋转状态相应地发生变化，由此异物侵入外壳内的难易度发生变化。然而，上述日本特开2013-236473号公报所记载的装置不管电动机的旋转状态如何而供给压缩空气，因此存在压缩空气的供给量过剩或者不足的担忧。

发明内容

基于本发明的空气吹扫系统具备电动机，该电动机具有外壳、以能够旋转的方式支承于外壳的内部的输出轴以及设置于外壳的端部的空气吹扫装置，该空气吹扫装置向输出轴的外周面的周围的空间供给空气。空气吹扫系统还具备：信息获取部，其获取电动机的动作信息；以及空气控制部，其根据由信息获取部获取到的动作信息来控制从空气吹扫装置供给的空气量。而且，空气控制部当由信息获取部获取到与上述电动机的减速动作对应的减速信息时，增大从空气吹扫装置供给的空气量。

附图说明

本发明的目的、特征以及优点通过与附图相关联的以下的实施方式的说明会变得更进一步明确。在该附图中，

图1是表示本发明的实施方式所涉及的空气吹扫系统的整体结构的图，

图2是表示由本发明的实施方式所涉及的空气吹扫系统进行的动作的一例的图，

图3是表示由本发明的实施方式所涉及的空气吹扫系统进行的动作的其它例子的图。

具体实施方式

下面，参照图1至图3来说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的实施方式所涉及的空气吹扫系统100的概要结构的图。该空气吹扫系统100包括电动机101。电动机101例如是用于驱动机床的主轴的三相感应电动机。

如图1所示，电动机101具有转子1、定子2、外壳3以及空气吹扫装置4。此外，在下面，为了方便，如图所示那样将沿电动机101的旋转轴线L0的方向定义为前后方向。在图1中，左侧与前侧对应，右侧与后侧对应。

转子1具有以旋转轴线L0为中心来旋转的转子芯11以及输出轴12、13，该输出轴12、13与转子芯11一体地设置，且分别从转子芯11的前端面和后端面沿旋转轴线L0向前方和后方延伸。在输出轴12的前端部设置有甩油环(日语：フリンジャー)14，在输出轴13的后端部设置有编码器15。此外，虽然省略了图示，但在输出轴12的前端部不经由减速机地安装有机床的主轴。

定子2具有层叠多个电磁钢板而成的筒状的定子芯21以及卷绕在定子芯21的内周面的绕组22。定子芯21在与转子芯11的外周面之间空开间隙地被配置。转子芯11通过由提供到绕组22的提供电流产生的旋转磁场而与输出轴12、13一体地旋转。

外壳3具有设置在定子芯21的前端部的前外壳31和设置在定子芯21的后端部的后外壳32。在后外壳32的外周面设置有端子箱33。在前外壳31的内周面与输出轴12的外周面之间以及后外壳32的内周面与输出轴13的外周面之间分别设置有轴承34、35。输出轴12、13借助轴承34、35以能够旋转的方式被外壳3支承。

空气吹扫装置4用于抑制异物侵入电动机101内。即，由于机床的电动机101在清洗水、切削油等飞散的状况下使用，因此存在清洗水、切削油等异物经由输出轴12与外壳3(前外壳31)之间的间隙侵入电动机101内的危险。特别是，当不经由减速机地将主轴直接连结于电动机101的输出轴12时，电动机101接近加工区域，异物容易侵入电动机101内。如果为了防止这一点而例如在输出轴12与外壳3之间设置油封等密封件，则存在由于转子1的高速旋转而密封件磨耗的担忧。

因此，在本实施方式中，在前外壳31的前端部设置有空气吹扫装置4。空气吹扫装置4通过从空气吹扫装置4向前外壳31与输出轴12之间的间隙10、即输出轴12的外周面的周围空间供给空气来防止异物混入电动机101内。此外，由于电动机101的后端部被罩36覆盖，因此不会从后外壳32侧混入异物。因而，本实施方式的电动机101只在前外壳31的前端部具有空气吹扫装置4。

空气吹扫装置4具有由沿径向贯通前外壳31的前端部的贯通孔构成的空气流路41。在空气流路41的在前外壳31的外周面处的一端部设置有空气流入口42，在空气流路41的在前外壳31的内周面处的另一端部设置有空气流出口43。空气流出口43位于轴承34的前方且甩油环14的后方，与输出轴12的外周面相面对。

阀45经由管路44连接于空气流入口42，并且空气罐47经由管路46连接于阀45。通过未图示的泵的驱动对空气罐47供给空气，在空气罐47内存储有高压的压缩空气。阀45是能够根据电信号来变更阀开度的可变阀，能够通过调整阀45的开度来增减从空气流出口43吹出的压缩空气的供给量(图2、图3)。

电动机101的驱动是由电动机控制部5进行控制的。阀45的开度是由空气供给控制部6进行控制的。电动机控制部5和空气供给控制部6例如由具备经由总线相互连接的CPU(CentralProcessingUnit：中央处理器)、RAM(RandomAccessMemory：随机存取存储器)以及ROM(ReadOnlyMemory：只读存储器)等的运算处理装置构成。本实施方式的电动机控制部5作为获取电动机101的动作信息的信息获取部而发挥功能。电动机控制部5按照预先决定的电动机运转程序PR来控制电动机101的驱动。电动机控制部5包括检测部16。检测部16接收来自编码器15的信号，获取电动机101的速度信息(电动机转速)。然后，检测部16通过对电动机转速进行时间微分来获取电动机101的加速度信息。

本实施方式的空气供给控制部6作为控制从空气吹扫装置4供给的空气量的空气控制部而发挥功能。空气供给控制部6基于从电动机控制部5输出的电动机101的速度信息和加速度信息控制阀45的开度。图2是表示通过来自编码器15的信号获取到的电动机101的速度信息(电动机转速N)及加速度信息(电动机加速度A)与从空气流出口43吹出的空气供给量G的关系的图。

通过电动机控制部5来如图2所示那样控制电动机101的旋转。即，电动机101在从时间点t0到时间点t1为止的期间停止旋转(N＝N0)，在从时间点t1到时间点t2为止的期间以正的规定加速度A1进行加速。电动机101在从时间点t2到时间点t3为止的期间以固定转速N1进行旋转，在从时间点t3到时间点t4为止的期间以负的规定加速度A2(＝-A1)进行减速，在时间点t4以后的期间再次停止旋转(N＝N0)。

此时，空气供给控制部6在旋转停止时(从时间点t0到时间点t1为止的期间)以使空气供给量成为预先决定的基准值G0的方式控制阀45的开度。在旋转停止时，输出轴12的附近(间隙10等)保持为大气压，不存在向外壳3内吸入异物的作用。考虑到这一点，预先决定基准值G0。

另一方面，在电动机101的加速时(从时间点t1到时间点t2为止的期间)，电动机转速越高，则作用于输出轴12的周面的离心力越大。因此，输出轴12的附近变为负压，但输出轴12的周围的异物由于离心力而被排出到外部(径向外侧)，因此在加速时与停止时相比异物更难以侵入外壳3内。另外，离心力越大，则越抑制异物侵入外壳3内。考虑到这一点，空气供给控制部6在加速时以使空气供给量减少到低于基准值G0并且随着电动机转速的增加而逐渐降低空气供给量的方式控制阀45的开度。

在电动机101的固定速度旋转时(从时间点t2到时间点t3为止的期间)，电动机的转速固定。在该期间，空气供给控制部6以维持加速结束时的空气供给量G1的方式控制阀45。因而，固定速度旋转时的电动机转速越高，则空气供给量越低。通过像这样使电动机101的加速时(从时间点t1到时间点t2为止的期间)的空气供给量以及固定速度旋转时(从时间点t2到时间点t3为止的期间)的空气供给量降低到低于基准值G0，能够抑制压缩空气的多余的消耗。

在电动机101的减速时(从时间点t3到时间点t4为止的期间)，作用于输出轴12的周面的离心力减少。此时，在电动机101的高速旋转后，输出轴12的附近为负压，因此存在异物被吸入到外壳3内的担忧。为了抑制该担忧，在减速时，空气供给控制部6以使空气供给量成为比基准值G0大的值(最大的空气供给量G2)的方式控制阀45的开度。由此，能够抑制异物侵入外壳3内。

这样，在本实施方式中，考虑到由于作用于输出轴12的外周面的离心力、输出轴12的周围的压力与电动机101的旋转相应地发生变化而异物侵入外壳3内的难易度发生变化这一点，与电动机101的旋转相应地控制从空气流出口43供给的空气供给量。即，空气供给控制部6当通过来自编码器15的信号来检测到电动机101的减速动作时，加大阀45的开度来增大从空气吹扫装置4供给的空气量。由此，能够无过剩或者不足地从空气吹扫装置4向输出轴12的周围空间供给用于阻止异物侵入外壳3内的空气，从而能够从空气吹扫装置4高效地进行空气供给。

换言之，使电动机101的停止时、加速时以及固定速度旋转时的空气供给量比减速时的空气供给量G2少。通过该控制，与无论电动机101的旋转状态如何都从空气吹扫装置4供给规定量(例如最大的空气供给量G2)的空气的情况相比，能够大幅削减空气消耗量。另外，通过使减速时的空气供给量比基准值G0大，与无论电动机101的旋转状态如何都从空气吹扫装置4供给规定量(例如基准值G0)的空气的情况相比，能够可靠地抑制在减速时异物侵入外壳3内。

此外，在上述实施方式中，通过来自编码器15的信号来检测电动机101的减速动作，当检测到减速动作时，增大从空气吹扫装置4供给的空气量，但并不限于该方式。例如，参照图1，电动机控制部5包括指示部17。指示部17对电动机101指示电动机101的动作。空气供给控制部6也可以当由指示部17指示了电动机101的减速动作时增大从空气吹扫装置4供给的空气量。即，获取电动机101的当前的动作信息的信息获取部不仅可以是检测编码器15等的信号的检测部16，也可以是电动机控制部5的指示部17。另外，只要获取到与电动机101的减速动作对应的减速信息、与停止动作对应的停止信息、与加速动作对应的加速信息以及与固定速度旋转动作对应的固定速度旋转信息中的至少减速信息，则信息获取部可以为任意的结构。另外，也可以在速度检测值与加速度检测值的符号(正或负)相互不同时、或者速度指令与加速度指令的符号(正或负)相互不同时，获取减速信息。

参照图1，本实施方式的电动机控制部5具有减速预测部18，该减速预测部18参照电动机运转程序PR来预测电动机101的减速开始时间点。空气供给控制部6也可以使用减速预测部18所预测出的减速开始时间点来增大从空气吹扫装置4供给的空气量。即，信息获取部也可以包括减速预测部18。图3是表示该情况下的电动机转速N与电动机加速度A与空气供给量G的关系的图。此外，在本实施方式中，电动机控制部5包括减速预测部18，但并不限于该方式，也可以是空气供给控制部6包括减速预测部。

在图3中，通过电动机运转程序PR来预测减速开始时间点t3，在比该减速开始时间点t3早规定时间Δt1的时间点，增大从空气吹扫装置4供给的空气量。由此，能够无延迟地增大从空气吹扫装置4供给的空气供给量，由此能够可靠地抑制减速时的异物的侵入。

此外，在图3中，进一步通过电动机运转程序PR来预测加速开始时间点t1，在比该加速开始时间点t1晚规定时间Δt2的时间点，减少从空气吹扫装置4供给的空气量。由此，在电动机101的加速动作开始后，空气供给量降低，因此还能够可靠地抑制加速时的异物的侵入。

在上述实施方式中，通过由空气供给控制部6控制阀45的开度，来使电动机101的减速时的空气供给量增大到比停止时、加速时以及固定速度旋转时的空气供给量大。空气控制部的结构不限于该方式，只要至少使减速时的空气供给量增大到比固定速度旋转时的空气供给量大，则也可以为任意的结构。例如，也可以将停止时、加速时以及固定速度旋转时的空气供给量分别控制为规定值(例如G0)。另外，也可以不使用阀45而通过泵的旋转控制来控制空气供给量。

以上的实施方式的空气吹扫系统100应用于机床，但本发明的空气吹扫系统100也能够同样地应用于机床以外。因而，不仅能够用于抑制切削液的侵入，也能够用于抑制灰尘等其它异物的侵入。

本发明的空气吹扫系统在电动机的减速时增大从空气吹扫装置供给的空气量，因此能够无过剩或者不足地向输出轴的附近供给压缩空气。

以上的说明只是一个例子，只要不损害本发明的特征，则本发明不被上述实施方式和变形例所限定。上述实施方式和变形例的结构要素中包括维持发明的同一性并且能够置换和自明地置换的要素。即，在本发明的技术思想的范围内能够考虑到的其它实施方式也包括在本发明的范围内。另外，也能够将上述实施方式和变形例的一个或者多个任意地进行组合。

Claims (5)

1.一种空气吹扫系统，其特征在于，具备：

电动机，其具有外壳、以能够旋转的方式支承于上述外壳的内部的输出轴以及设置于上述外壳的端部的空气吹扫装置，该空气吹扫装置向上述输出轴的外周面的周围的空间供给空气；

信息获取部，其获取上述电动机的动作信息；以及

空气控制部，其根据由上述信息获取部获取到的动作信息来控制从上述空气吹扫装置供给的空气量，

其中，上述空气控制部当由上述信息获取部获取到与上述电动机的减速动作对应的减速信息时，增大从上述空气吹扫装置供给的空气量。

2.根据权利要求1所述的空气吹扫系统，其特征在于，

上述信息获取部具有检测上述电动机的转速的检测部，

上述空气控制部当由上述检测部检测出上述电动机的减速动作时，增大从上述空气吹扫装置供给的空气量。

3.根据权利要求1所述的空气吹扫系统，其特征在于，

上述信息获取部具有指示上述电动机的动作的指示部，

上述空气控制部当由上述指示部指示了上述电动机的减速动作时，增大从上述空气吹扫装置供给的空气量。

4.根据权利要求1所述的空气吹扫系统，其特征在于，

上述信息获取部具有减速预测部，该减速预测部参照预先决定的用于控制上述电动机的动作的运转程序来预测上述电动机的减速开始时间点，

上述空气控制部在比由上述减速预测部预测出的上述减速开始时间点早规定时间的时间点增大从上述空气吹扫装置供给的空气量。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的空气吹扫系统，其特征在于，

上述信息获取部还获取分别与上述电动机的停止动作、加速动作以及固定速度旋转动作对应的停止信息、加速信息以及固定速度旋转信息，

上述空气控制部当由上述信息获取部获取到上述减速信息时，与获取到上述停止信息、上述加速信息以及上述固定速度旋转信息时相比增大从上述空气吹扫装置供给的空气量。