CN105458830B - 机床的控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种机床的控制装置。在具有旋转式主轴和针对主轴的工件给予进给运动的进给轴的机床的控制装置中,具有:电流检测部,其检测流过用于驱动主轴的主轴电动机的电流;温度检测部,其检测主轴电动机的温度;剩余时间推定部,其根据预先决定的主轴电动机的最大容许温度和基于温度检测部的温度检测值,在检测出温度检测值时的电流检测部的电流检测值继续流过主轴电动机的情况下,推定主轴电动机的温度达到最大容许温度的剩余时间;以及进给速度变更部,其根据基于剩余时间推定部的剩余时间的推定值来变更进给运动的速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种机床的控制装置,尤其涉及一种可变更主轴的进给运动的速度的机床的控制装置。
背景技术
在各种机床的领域中,广泛采用如下的控制方法:对进给轴的动作进行控制以便在主轴用驱动装置(电动机以及放大器等)的检测温度接近最大容许温度时使向主轴施加的负载下降。例如,在JP2000-271836A中提出了如下的控制装置:根据模拟了进给轴的快进时或切削进给时的发热量的结果,运算程序执行时的发热量,并且为使其运算值成为容许值以下而变更进给动作的加减速的时间常数。此外,在WO2005/093942A中提出了如下的控制装置:将从永磁铁式的电动机的额定损失减去铜损和铁损而求出的值视为电动机的容许损失,并使与该值对应的d轴电流流过电动机,由此防止电动机的过载。此外,在JP2003-005836A中提出了具有如下部件的带自我保护功能的驱动装置:检测伺服驱动器(即放大器)的温度的温度传感器、根据温度传感器的检测温度使驱动部的输出下降的控制器。
这样,根据主轴电动机的检测温度调整向主轴电动机施加的负载的控制方法是公知技术。但是,电动机的温度上述的比例根据在当前时间点向电动机施加的负载而变动,因此即使使用JP2000-271836A、WO2005/093942A以及JP2003-005836A等现有技术,在当前的负载继续的情况下,无法知道电动机在怎样程度的时间成为过热。因此,为了使用JP2000-271836A、WO2005/093942A以及JP2003-005836A的现有技术防止电动机的过热,假定温度上升率较大的情况,而在电动机的检测温度较低时也需要调整向电动机施加的负载。也就是说,在使用JP2000-271836A、WO2005/093942A以及JP2003-005836A的现有技术的情况下,需要保守地控制电动机的动作,因此不能最大限地发挥电动机的能力。
与此相关,在JP2014-156005A中提出了具备如下功能的控制装置:在当前的负载继续的情况下,根据当前的电动机的温度和电流的检测值推定电动机成为过热为止的剩余时间。但是,JP2014-156005A的控制装置只能在显示器上显示到过热为止的剩余之间的推定值,因此为了防止电动机的过热,使用者需要参考显示的剩余时间来调整向电动机施加的负载。
要求一种能够可靠地防止主轴电动机成为过热的机床的控制装置。
发明内容
本发明的第1方式,在具有旋转式主轴和针对主轴的工件给予进给运动的进给轴的机床的控制装置中,具有:电流检测部,其检测流过用于驱动主轴的主轴电动机的电流;温度检测部,其检测主轴电动机的温度;剩余时间推定部,其根据预先决定的主轴电动机的最大容许温度和基于温度检测部的温度检测值,在检测出温度检测值时的电流检测部的电流检测值继续流过主轴电动机的情况下,推定主轴电动机的温度达到最大容许温度的剩余时间;以及进给速度变更部,根据基于剩余时间推定部的剩余时间的推定值来变更进给运动的速度。
本发明的第2方式,在第1方式中,如果基于剩余时间推定部的剩余时间的推定值成为预先决定的阈值以下,则进给速度变更部使进给运动的速度以预先决定的斜率减少预先决定的变化量。
本发明的第3方式,在第2方式中,进给速度变更部使进给运动的速度减少变化量后,使进给运动的速度增加比变化量少的其他变化量。
本发明的第4方式,在第1方式中,还具有:进给速度检测部,其检测进给运动的速度;对应关系计算部,其在基于剩余时间推定部的剩余时间的推定值成为预先决定的阈值以下时,根据基于剩余时间推定部的剩余时间的推定值、基于进给速度检测部的速度检测值以及基于电流检测部的电流检测值,来计算进给运动的速度与剩余时间之间的对应关系;以及进给速度确定部,其根据对应关系计算部计算出的对应关系,确定与剩余时间的阈值对应的进给运动的速度值,进给速度变更部使进给运动的速度向由进给速度确定部确定的速度值减少。
根据本实施方式的第1方式,如果主轴电动机的温度达到最大容许温度的剩余时间在阈值以下,则根据此时的剩余时间变更进给运动的速度,因此能够可靠地防止主轴电动机陷入过热状态。
根据本实施方式的第2方式,执行使进给运动的速度以预定的斜率和变化量减少的倍率控制,因此能够使进给速度变更部的结构简单化,并且能够减轻基于倍率控制的系统负载。
根据本实施方式的第3方式,执行一旦使进给运动的速度减少后再次增加的倍率控制,因此能够防止保持较低状态地维持主轴电动机的负载,结果是能够更有效地利用主轴电动机的能力。
根据本实施方式的第4方式,执行使进给运动的速度向与剩余时间的阈值对应的速度值减少的倍率控制,因此能够始终将上述的剩余时间维持在阈值的近傍。其结果,能够最大限地灵活运用主轴电动机的能力。
通过附图所示的本发明的示例性的实施方式的详细说明,从而使这些以及其他本发明的目的、特征以及优点更加明确。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的控制装置的结构的框图。
图2是表示基于由图1中的进给轴电动机控制部所执行的示例性的倍率控制的进给速度的时间变化的图表。
图3是表示图2所示的倍率控制的具体的顺序的流程图。
图4是表示基于由图1中的进给轴电动机控制部所执行的倍率控制的变形例的进给速度的时间变化的图表。
图5是表示图4所示的倍率控制的具体的顺序的流程图。
图6是表示本发明的第2实施方式的控制装置的结构的框图。
图7是表示图6中的对应关系计算部计算出的进给速度与剩余时间之间的对应关系的图表。
图8是表示基于由图6中的进给轴电动机控制部所执行的示例性的倍率控制的进给速度的时间变化的图表。
图9是表示图8所示的倍率控制的具体的顺序的流程图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的实施方式进行详细说明。另外,以下的记载并不对专利请求保护的范围所记载的发明的技术范围或用语的定义等进行限定。
参照图1~图5,对本发明的第1实施方式的控制装置进行说明。图1是表示本实施方式的示例性的控制装置1的结构的框图。本例子的控制装置1控制具备安装有切削工具的旋转式主轴和对工件给予主轴的进给运动的进给轴的机床的动作。在图1中,与控制装置1一起示出了分别驱动机床的主轴和进给轴的主轴电动机M1和进给轴电动机M2。
如图1所示,本例子的控制装置1具有:电流检测部11、速度检测部12以及温度检测部13。以下,按照顺序说明它们的功能。本例子的电流检测部11是内置于用于驱动电动机的主轴电动机控制部16内的电流检测元件,具有检测流过主轴电动机M1的电流的功能。本例子的速度检测部12是安装在主轴电动机M1上的编码器,具有检测主轴电动机M1的转速的功能。本例子的温度检测部13是安装在主轴电动机M1上的温度检测元件,具有检测主轴电动机M1的温度的功能。另外,通过实验或理论预先决定本例子的主轴电动机M1陷入过热状态的边界温度。以下,将这样的温度称为最大容许温度。
接着参照图1时,本例子的控制装置1还具有:存储部10、主轴负载计算部14、剩余时间推定部15、主轴电动机控制部16以及进给轴电动机控制部17。以下,按照顺序说明它们的功能。本例子的存储部10是包含ROM、RAM以及非易失性存储装置等的存储区域,具有保持各种数据的功能。尤其,在本例子的存储部10中存储主轴电动机M1的最大容许温度Tm以及后述的阈值Rt、速度变化的斜率c1、c2以及速度变化量dv1等数据。在此,最大容许温度Tm是主轴电动机M1陷入过热状态的边界温度。使用者预先通过实验或理论决定最大容许温度Tm。本例子的主轴负载计算部14具有使用基于电流检测部11的电流检测值和基于速度检测部12的速度检测值来计算向主轴电动机M1施加的负载的功能。
接着,本例子的剩余时间推定部15具有如下功能:在基于电流检测部11的电流检测值保持恒定地继续流过主轴电动机M1的情况下,推定主轴电动机M1的温度达到上述的最大容许温度Tm的剩余时间(即,主轴电动机M1成为过热为止的剩余时间)。如图1所示,本例子的剩余时间推定部15使用预先存储在存储部10中的主轴电动机M1的最大容许温度Tm的数据、基于电流检测部11的电流检测值以及基于速度检测部12的速度检测值来推定上述的剩余时间。以下详细说明本例子的剩余时间推定部15推定上述的剩余时间的步骤。
一般,已知在一定的电流值持续流过电动机时电动机的温度上升量与该电流值的平方成比例。因此,通过下式(1),根据流过电动机的电流I计算出电动机的单位时间的温度上升量Tc。
[式1]
Tc=K1×I2 (1)
其中,通过实验预先计算常数K1。也就是说,根据某电流值持续流过电动机时的温度上升量逆运算出常数K1。
然后,在预定的采样周期Ts求出电动机的温度上升量T的情况下,通过以下的递归式(2)表示第n次采样时的温度上升量T(n)。
[式2]
T(n)=λ×T(n-1)+(1-λ)×Tc (2)
其中,通过下式(3),根据采样周期Ts和电动机的热时间常数τ计算出上述的递归式(2)中的常数λ。
[式3]
λ=exp(-Ts/τ) (3)
对上述的递归式(2)进行变形而得到下式(4)。
[式4]
T(n)=λn(T(O)-Tc)+Tc (4)
其中,上式(4)中的T(0)是电动机的温度上升量T(n)的初始值,即某时间点的电动机的温度与周围温度的温度差。
使用上式(4),能够根据电动机的温度上升量的初始值T(0)求出任意时间点的温度上升量T(n)。
对上式(4)进一步进行变形而得到下式(5)。
[式5]
n=1/In(λ)×In{(T(n)-Tc)/(T(O)-Tc)} (5)
然后,假定在第n次采样时电动机的温度达到最大容许温度Tm,向上式(5)代入T(n)=Talm时,能够得到下式(6)。其中,Talm是与最大容许温度Tm对应的温度上升量。
[式6]
n=1/In(λ)XIn{(TaIm-Tc)/(T(O)-Tc)} (6)
在上述的假定下,通过对Ts和n进行乘法运算来求出从开始采样后到电动机的温度达到最大容许温度Tm的所需时间。因此,使在某时间点检测出的电流值持续流过主轴电动机M1的情况下,可以根据从在上述的时间点检测出的主轴电动机M1的温度与周边温度的温度差T(0),通过下式(7)计算出主轴电动机M1的温度达到最大容许温度Tm为止的剩余时间R。
[式7]
R=Ts×n
=Ts/In(λ)×In[(TaIm-Tc)/(T(O)-Tc)} (7)
本例子的剩余时间推定部15使用上式(7)来推定剩余时间R。在JP2014-156005A也示出了县共同的推定方法。
接着,参照图1时,本例子的主轴电动机控制部16是控制主轴电动机M1的动作的电动机驱动器。更具体而言,本例子的主轴电动机控制部16通过调整向主轴电动机M1供给的电流的量、方向以及定时等来控制主轴电动机M1的动作。此外,本例子的进给轴电动机控制部17是控制进给轴电动机M2的动作的电动机驱动器。更具体而言,本例子的进给轴电动机控制部17通过调整向进给轴电动机M2供给的电流的量、方向以及定时等来控制进给轴电动机M2的动作。如图1所示,本例子的进给轴电动机控制部17包含进给速度变更部171。并且,本例子的进给速度变更部171根据剩余时间推定部15求出的上述的剩余时间R的推定值来执行进给轴电动机M2的倍率控制。尤其,本例子的进给速度变更部171在剩余时间推定部15推定出的剩余时间R在预定阈值以下的情况下,执行使基于进给轴电动机M2的进给运动的速度减少的倍率控制。以下,将基于进给轴电动机M2的进给运动的速度简单地称为“进给速度”。
图2是表示基于由图1中的进给轴电动机控制部所执行的示例性的倍率控制的进给速度v的时间变化的图表。在图2的图表中,与进给速度v的时间变化一起示出了向主轴电动机M1施加的负载L和到过热的剩余时间R的各自的时间变化。从图2可知,在本例子的倍率控制中,若基于剩余时间推定部15的剩余时间R的推定值在阈值Rt以下,则进给速度变更部171使进给速度v以速度变化的斜率c1减少速度变化量dv1。预先将上述的速度变化的斜率c1和速度变化量dv1存储在存储部10中。这样,根据本例子的倍率控制,如果剩余时间R在阈值Rt以下,则进给速度v减少速度变化量dv1,因此主轴电动机M1的负载也减少对应的变化量。由此,剩余时间R暂时增加,因此能够可靠地防止主轴电动机M1的温度上升至最大容许温度Tm,即能够可靠地防止主轴电动机M1陷入过热状态。
从图2可知,即使在进给速度v减少预定的速度变化量dv1后主轴电动机M1的负载L比连续额定值Lc大的情况下,通过继续进行切削加工,使剩余时间R再次向阈值Rt减少。因此,在继续进行切削加工的期间,进给轴电动机控制部17一边监视剩余时间R,一边重复使负载L成为连续额定值Lc以下的上述的倍率控制。另外,重复上述的倍率控制时分别使用的速度变化的斜率c1和速度变化量dv1可以是整个周期的均一值,也可以是在每个周期变动的值。
图3是表示图2所示的倍率控制的具体的顺序的流程图。如图3所示,首先,在步骤S301判定进给轴电动机控制部17是否正在进行使进给速度v减少的倍率控制。在步骤S301,判定为没有正在进行使进给速度v减少的倍率控制的情况下(步骤S301的否),进给轴电动机控制部17进一步判定剩余时间推定部15求出的剩余时间R的推定值是否在预定的阈值Rt以下(步骤S302)。
在步骤S302,判定为剩余时间R的推定值在阈值Rt以下的情况下(步骤S302的是),进给轴电动机控制部17的进给速度变更部171以预定的速度变化的斜率c1和速度变化量dv1开始使进给速度v减少的倍率控制(步骤S303)。随着进给速度v减少,主轴电动机M1的负载L也减少,因此到过热为止的剩余时间R暂时增加(参照图2)。在步骤S302,判定为剩余时间R的推定值没有在阈值Rt以下的情况下,即剩余时间R的推定值比阈值Rt大的情况下(步骤S302的否),进给轴电动机控制部17按照当前的进给速度v的指令值控制进给轴电动机M2(步骤S304)。
在步骤S301,判定为正在进行使进给速度v减少的倍率控制的情况下(步骤S301的是),进给轴电动机控制部17的进给速度变更部171进一步判定基于倍率控制的进给速度v的减少量是否达到了预定值(速度变化量dv1)(步骤S305)。在步骤S305,判定为进给速度v的减少量没有达到预定值的情况下(步骤S305的否),进给轴电动机控制部17的进给速度变更部171继续使进给速度v减少的倍率控制(步骤S306)。在步骤S305,判定为进给速度v的减少量达到了预定值的情况下(步骤S305)的是,进给轴电动机控制部17的进给速度变更部171停止使进给速度v减少的倍率控制(步骤S307)。
接着,说明通过图1中的进给轴电动机控制部17所执行的倍率控制的变形例。图4是表示基于本例子的倍率控制的进给速度v的时间变化的图表。与上述的图2的图表同样地,在图4的图表中,与进给速度v的时间变化一起示出了向主轴电动机M1施加的负载L和到过热的剩余时间R的各自的时间变化。从图4可知,在本例子的倍率控制中,若基于剩余时间推定部15的剩余时间R的推定值在阈值Rt以下,则进给速度变更部171使进给速度v以速度变化的斜率c1减少速度变化量dv1。预先将上述的速度变化的斜率c1和速度变化量dv1存储在存储部10中。并且,在本例子的倍率控制中,进给速度v减少速度变化量dv1后,进给速度变更部171使进给速度v以其他速度变化的斜率c2增加比速度变化量dv1小的速度变化量。更具体而言,进给速度变更部171使进给速度v增加直到剩余时间R再次成为阈值Rt以下为止。预先将上述的速度变化的斜率c2存储在存储部10中。
从图4可知,在本例子的倍率控制中,一旦剩余时间R增加,则进给速度v本次以速度变化的斜率c2增加,因此主轴电动机M1的负载L也相应地增加。也就是说,根据本例子的倍率控制,剩余时间R增加后使进给速度v接近减少前的速度,并使向主轴电动机M1施加的负载L变大,因此能够更有效地利用主轴电动机M1的能力。其结果,根据本例子的倍率控制,能够在比较短的时间内完成切削加工。从图4可知,即使在以速度变化的斜率c1、c2变更进给速度v后,主轴电动机M1的负载L比连续额定值Lc大的情况下,通过继续进行切削加工,使剩余时间R再次向阈值Rt减少。因此,在继续进行切削加工的期间,进给轴电动机控制部17一边监视剩余时间R,一边重复使负载L成为连续额定值Lc以下的上述的倍率控制。另外,重复上述的倍率控制时分别使用的速度变化的斜率c1、c2和速度变化量dv1可以是整个周期的均一值,也可以是在每个周期变动的值。
图5是表示图4所示的倍率控制的具体的顺序的流程图。如图5所示,首先,在步骤S501判定进给轴电动机控制部17是否正在进行使进给速度v减少的倍率控制。在步骤S501,判定为没有正在进行使进给速度v减少的倍率控制的情况下(步骤S501的否),进给轴电动机控制部17进一步判定剩余时间推定部15求出的剩余时间R的推定值是否在预定的阈值Rt以下(步骤S502)。在步骤S302,判定为剩余时间R的推定值在阈值Rt以下的情况下(步骤S302的是),进一步判定进给轴电动机控制部17是否正在进行使进给速度v增加的倍率控制(步骤S503)。
在步骤S503,判定为正在进行使进给速度v增加的倍率控制的情况下(步骤S503的是),进给轴电动机控制部17的进给速度变更部171停止使进给速度v增加的倍率控制(步骤S504),接着,以预定的速度变化的斜率c1和度变化量dv1开始使进给速度v减少的倍率控制(步骤S505)。在步骤S503,判定为没有正在进行使进给速度v增加的倍率控制的情况下(步骤S503的否),进给轴电动机控制部17的进给速度变更部171开始使进给速度v以预定的速度变化的斜率c1和速度变化量dv1减少的倍率控制(步骤S505)。随着进给速度v减少,主轴电动机M1的负载L也减少,因此到过热为止的剩余时间R暂时增加(参照图4)。随着进给速度v减少,主轴电动机M1的负载L也减少,因此到过热为止的剩余时间R暂时增加(参照图4)。
在步骤S502,判定为剩余时间R的推定值不在阈值Rt以下的情况下,即剩余时间R的推定值比阈值Rt大的情况下(步骤S502的否),进一步判定进给轴电动机控制部17是否正在进行使进给速度v增加的倍率控制(步骤S506)。在步骤S506,判定为正在进行使进给速度v增加的倍率控制的情况下(步骤S506的是),进给轴电动机控制部17的进给速度变更部171继续使进给速度v增加的倍率控制(步骤S507)。在步骤S506,判定为没有正在进行使进给速度v增加的倍率控制的情况下(步骤S506的否),进给轴电动机控制部17按照当前的进给速度v的指令值控制进给轴电动机M2(步骤S508)。
在步骤S501,判定为正在进行使进给速度v减少的倍率控制的情况下(步骤S501的是),进给轴电动机控制部17的进给速度变更部171进一步判定基于倍率控制的进给速度v的减少量是否达到了预定值(速度变化量dv1)(步骤S509)。在步骤S509,判定为进给速度v的减少量没有达到预定值的情况下(步骤S509的否),进给轴电动机控制部17的进给速度变更部171继续使进给速度v减少的倍率控制(步骤S510)。在步骤S509,判定为进给速度v的减少量达到了预定值的情况下(步骤S509的是),进给轴电动机控制部17的进给速度变更部171停止使进给速度v减少的倍率控制(步骤S511),接着,开始使进给速度v以其他的速度变化的斜率c2增加的倍率控制(步骤S512)。随着进给速度v增加,主轴电动机M1的负载L也增加,因此能够更有效地利用主轴电动机M1的能力(参照图4)。
如上所述,根据本实施方式的控制装置1,如果主轴电动机M1的温度达到最大容许温度Tm的剩余时间R在阈值Rt以下,则根据此时的剩余时间R变更进给速度v,因此能够可靠地防止主轴电动机M1陷入过热状态。尤其,根据图2所示的实施例,执行使进给速度v以预定的速度变化的斜率c1和速度变化量dv1减少的倍率控制,因此能够使进给速度变更部171的结构简单化,并且能够减轻基于倍率控制的系统负载。此外,根据图4所示的实施例,执行一旦使进给速度v减少后再次增加的倍率控制,因此能够防止保持较低状态地维持主轴电动机M1的负载,结果是能够更有效地利用主轴电动机M1的能力。
接着,参照图6~图9,对本发明的第2实施方式的控制装置进行说明。根据本实施方式的控制装置,除了以下具体说明的部分外,具有与上述的第1实施方式的控制装置相同的功能以及结构。因此,对与第1实施方式相同的部分使用与第1实施方式相同的参照符号,并省略对这些同样的部分的详细说明。
图6是表示本实施方式的示例性的控制装置1的结构的框图。如图6所示,本例子的控制装置1除了上述的存储部10、电流检测部11、速度检测部12、温度检测部13、主轴负载计算部14、剩余时间推定部15、主轴电动机控制部16以及进给轴电动机控制部17外,还具有进给速度检测部18。本例子的进给速度检测部18是安装在进给轴电动机M2上的编码器,具有检测进给轴电动机M2的转速,即检测进给速度v的功能。此外,本例子的进给轴电动机控制部17除了上述的进给速度变更部171外,还具有对应关系计算部172和进给速度确定部173。以下,详细说明这些的功能。
本例子的对应关系计算部172具有使用基于剩余时间推定部15的剩余时间R的推定值、基于进给速度检测部18的进给速度v的检测值以及基于电流检测部11的电流检测值,来计算进给速度v与剩余时间R的对应关系的功能。但是,对应关系计算部172也可以代替基于电流检测部11的电流检测值,而使用基于主轴负载计算部14的负载L的计算值来计算上述的对应关系。图7是表示图6中的对应关系计算部172计算出的进给轴速度v与剩余时间R之间的对应关系的图表。以下说明计算这样的对应关系的原理。
一般,基于主轴电动机M1的切削量与进给速度v成比例,因此向主轴电动机M1施加的负载L与进给速度v成比例(即,L∝v)。此外,流过主轴电动机M1的电流I与向主轴电动机M1施加的负载L成比例(即,I∝L),因此流过主轴电动机M1的电流I也与进给速度v成比例(即,I∝v)。从上述的式(1)和(7)可知,通过电流I的函数R(I)表示剩余时间R。如上所述,电流I与进给速度v成比例(即,L∝v),因此进一步通过进给速度v的函数R(v)表示剩余时间R。也就是说,如果知道某时间点的剩余时间R、电流I以及进给速度v的各自的值,则能够唯一决定剩余时间R的函数R(v),因此能够计算出进给速度v与剩余时间R的对应关系。图7表示根据某时间点的剩余时间R、电流I以及进给速度v的各自的值(R0,I0,v0)决定的函数R(v)的图表。图7的图表表示以某进给速度v0继续主轴的进给运动时,经过与此对应的剩余时间R0后主轴电动机M1成为过热。另外,图7中的进给速度vc是主轴电动机M1的负载L与连续额定值Lc相等时的进给速度v的值。
再次参照图6时,本例子的进给速度确定部173具有参照对应关系计算部172计算出的进给速度v与剩余时间R的对应关系(参照图7),确定与剩余时间R的阈值Rt对应的进给速度v的值vt的功能。将进给速度确定部173确定的值vt作为进给速度变更部171变更进给速度v时的目标值来使用。也就是说,如果剩余时间推定部15推定出的剩余时间R在阈值Rt以下,则本例子的进给速度变更部171执行使进给速度v向进给速度确定部173确定的目标值vt减少的倍率控制。图8是表示基于由图6中的进给轴电动机控制部17所执行的示例性的倍率控制的进给速度v的时间变化的图表。与上述的图2和图4的图表同样地,在图8的图表中,与进给速度v的时间变化一起示出了向主轴电动机M1施加的负载L和到过热的剩余时间R的各自的时间变化。
在本例子的倍率控制中,若基于剩余时间推定部15的剩余时间R的推定值在阈值Rt以下,则进给速度变更部171使进给速度v向由进给速度确定部173确定的目标值vt减少。该目标值vt是与剩余时间R的阈值Rt对应的值(参照图7),因此即使进给速度v减少至目标值vt,剩余时间R也不会超过阈值Rt过度地增加。因此,在本例子的倍率控制中,能够将伴随进给速度v的减少的主轴电动机M1的负载L的减少抑制成最小限。
与图2和图4的例子同样地,在继续进行切削加工的期间,进给轴电动机控制部17一边监视剩余时间R,一边重复上述的倍率控制,直到主轴电动机M1的负载L成为连续额定值Lc以下为止。由此,使剩余时间R维持在阈值Rt的近旁,因此如图8所示,主轴电动机M1的负载L向连续额定值Lc减少。因此,根据本例子的倍率控制,能够最大限地灵活运用主轴电动机M1的能力,因此能够在最短时间内完成切削加工。
图9是表示图8所示的倍率控制的具体的顺序的流程图。如图9所示,首先,在步骤S901判定进给轴电动机控制部17是否正在进行使进给速度v减少的倍率控制。在步骤S901,判定为没有正在进行使进给速度v减少的倍率控制的情况下(步骤S901的否),进给轴电动机控制部17进一步判定剩余时间推定部15求出的剩余时间R的推定值是否在预定的阈值Rt以下(步骤S902)。
在步骤S902,判定为剩余时间R的推定值在阈值Rt以下的情况下(步骤S902的是),进给轴电动机控制部17的对应关系计算部172根据基于剩余时间推定部15的剩余时间R的推定值、基于进给速度检测部18的进给速度v的检测值以及基于电流检测部11的电流检测值,计算出进给速度v与剩余时间R的对应关系(步骤S903)。接着,在步骤S904,进给轴电动机控制部17的进给速度确定部173根据进给速度v与剩余时间R的对应关系(参照图7),确定与剩余时间R的阈值Rt对应的进给速度v的目标值vt。接着,在步骤S905,进给轴电动机控制部17的进给速度变更部171开始使进给速度v向上述的目标值vt减少的倍率控制。
在步骤S902,判定为剩余时间R的推定值没有在阈值Rt以下的情况下,即剩余时间R的推定值比阈值Rt大的情况下(步骤S902的否),进给轴电动机控制部17按照当前的进给速度v的指令值控制进给轴电动机M2(步骤S906)。在步骤S901,判定为正在进行使进给速度v减少的倍率控制的情况下(步骤S901的是),与上述的步骤S902同样地,进给轴电动机控制部17进一步判定剩余时间R的推定值是否在阈值Rt以下(步骤S907)。在步骤S907,判定为剩余时间R的推定值没有在阈值Rt以下的情况下,即剩余时间R的推定值比阈值Rt大的情况下(步骤S502的否),进给轴电动机控制部17的进给速度变更部171继续使进给速度v向上述的目标值vt减少的倍率控制(步骤S908)。
在步骤S907,判定为剩余时间R的推定值在阈值Rt以下的情况下(步骤S907的是),进给轴电动机控制部17的对应关系计算部172根据基于剩余时间推定部15的剩余时间R的推定值、基于进给速度检测部18的进给速度v的检测值以及基于电流检测部11的电流检测值,计算出进给速度v与剩余时间R的对应关系(步骤S909)。接着,在步骤S910,进给轴电动机控制部17的进给速度确定部173根据进给速度v与剩余时间R的对应关系(参照图7),确定与剩余时间R的阈值Rt对应的进给速度v的目标值vt。接着,在步骤S911,进给轴电动机控制部17的进给速度变更部171开始使进给速度v向上述的目标值vt减少的倍率控制。
如上所述,根据本实施方式的控制装置1,如果主轴电动机M1的温度达到最大容许温度Tm的剩余时间R在阈值Rt以下,则根据此时的剩余时间R变更进给速度v,因此能够可靠地防止主轴电动机M1陷入过热状态。并且,根据本实施方式的控制装置1,执行使进给速度v向与剩余时间R的阈值Rt对应的目标值vt减少的倍率控制,因此始终将剩余时间R维持在阈值Rt的近傍。其结果,能够最大限地灵活运用主轴电动机M1的能力。
发明效果
根据本实施方式的第1方式,如果主轴电动机的温度达到最大容许温度的剩余时间在阈值以下,则根据此时的剩余时间变更进给运动的速度,因此能够可靠地防止主轴电动机陷入过热状态。
根据本实施方式的第2方式,执行使进给运动的速度以预定的斜率和变化量减少的倍率控制,因此能够使进给速度变更部的结构简单化,并且能够减轻基于倍率控制的系统负载。
根据本实施方式的第3方式,执行一旦使进给运动的速度减少后再次增加的倍率控制,因此能够防止保持较低状态地维持主轴电动机的负载,结果是能够更有效地利用主轴电动机的能力。
根据本实施方式的第4方式,执行使进给运动的速度向与剩余时间的阈值对应的速度值减少的倍率控制,因此能够始终将上述的剩余时间维持在阈值的近傍。其结果,能够最大限地灵活运用主轴电动机的能力。
本发明并不局限于上述的实施方式,可以在专利要求保护所记载的范围内进行各种改变。此外,上述的各部的尺寸、形状、材质等仅为一例,为了达成本发明的效果可以采用各种尺寸、形状、材质等。
Claims (4)
1.一种机床的控制装置,所述机床具有旋转式主轴和针对所述主轴的工件施加进给运动的进给轴,该控制装置的特征在于,具有:
电流检测部,其检测流过用于驱动所述主轴的主轴电动机的电流;
温度检测部,其检测所述主轴电动机的温度;
剩余时间推定部,其根据预先决定的所述主轴电动机的最大容许温度和基于所述温度检测部的温度检测值,在检测出所述温度检测值时的所述电流检测部的电流检测值继续流过所述主轴电动机的情况下,推定所述主轴电动机的温度达到所述最大容许温度的剩余时间;以及
进给速度变更部,根据基于所述剩余时间推定部的所述剩余时间的推定值来变更所述进给运动的速度。
2.根据权利要求1所述的机床的控制装置,其特征在于,
如果基于所述剩余时间推定部的所述剩余时间的推定值成为预先决定的阈值以下,则所述进给速度变更部使所述进给运动的速度以预先决定的斜率减少预先决定的变化量。
3.根据权利要求2所述的机床的控制装置,其特征在于,
所述进给速度变更部使所述进给运动的速度减少所述变化量后,使所述进给运动的速度增加比所述变化量少的其他变化量。
4.根据权利要求1所述的机床的控制装置,其特征在于,还具有:
进给速度检测部,其检测所述进给运动的速度;
对应关系计算部,其在基于所述剩余时间推定部的所述剩余时间的推定值成为预先决定的阈值以下时,根据基于所述剩余时间推定部的所述剩余时间的推定值、基于所述进给速度检测部的速度检测值以及基于所述电流检测部的电流检测值,来计算所述进给运动的速度与所述剩余时间之间的对应关系;以及
进给速度确定部,其根据所述对应关系计算部计算出的所述对应关系,确定与所述剩余时间的所述阈值对应的所述进给运动的速度值,
所述进给速度变更部使所述进给运动的速度向由所述进给速度确定部确定的速度值减少。
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