CN105591364B - 检测过大负载的电动机控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种检测过大负载的电动机控制装置，其具备：负载转矩推定部，其推定向电动机施加的负载转矩；转矩比较部，其对负载转矩和基准转矩进行比较；时间测量部，其测量负载转矩高于基准转矩的经过时间；时间比较部，其对经过时间和基准时间进行比较；判定部，其在经过时间超过基准时间的情况下，判定为向电动机施加了过大的负载。

Description

检测过大负载的电动机控制装置
技术领域
本发明涉及一种检测向电动机施加了过大负载的情况的电动机控制装置。
背景技术
如果向驱动机床的切削工具的主轴持续施加过大的负载，则有时主轴破损。因此，在现有技术中，有时监视向使主轴旋转的电动机施加的负载转矩。另外，在负载转矩超过基准值的情况下，使电动机停止，防止主轴破损。
在日本特开平5-116094号公报中，也从干扰推定观察器求出推定干扰转矩，在推定干扰转矩超过了基准值的情况下输出警告。另外，在日本特开2003-80529号公报中，在检测出的负载转矩超过了预定的上限值或下限值的情况下，输出警告而停止电动机。
在此，在切削工具开始切削工件时，向主轴的电动机施加的负载转矩瞬间上升。在这样的情况下，切削开始时的负载转矩超过上述基准值，因此成为电动机停止的状况。
但是，在切削开始时存在负载转矩变大的情况，如果要将基准值设定得小，则有时会超过它。在这样的情况下，理想的是无视瞬间产生的过大的负载，使机床继续运转。
发明内容
本发明就是鉴于这样的情况而提出的，其目的在于提供一种电动机控制装置，其能够只在持续产生过大的负载的情况下使电动机停止。
为了达到上述的目的，本发明的第一形式，提供一种电动机控制装置，其具备：负载转矩推定部，其根据流过电动机的电流和该电动机的速度，推定向上述电动机施加的负载转矩；转矩比较部，其对通过该负载转矩推定部推定出的负载转矩和基准转矩进行比较；时间测量部，其测量上述负载转矩高于上述基准转矩的经过时间；时间比较部，其对通过上述时间测量部测量出的经过时间和基准时间进行比较；判定部，其在该时间比较部中上述经过时间超过上述基准时间的情况下，判定为向上述电动机施加了过大的负载。
本发明的第二形式，在第一形式中，上述电动机是驱动机床的主轴的电动机。
本发明的第三形式，在第二形式中，还具备：电动机状态判定部，其判定上述电动机的状态；设定部，其与通过该电动机状态判定部判定出的上述电动机的状态对应地设定上述基准时间。
本发明的第四形式，在第三形式中，上述设定部还与上述机床所实施的加工的种类对应地设定上述基准时间和上述基准转矩中的至少一方。
本发明的第五形式，在第三或第四形式中，上述设定部还与上述机床的主轴上所配备的工具的种类对应地设定上述基准时间和上述基准转矩中的至少一方。
根据附图所示的本发明的典型的实施方式的详细说明，能够进一步了解本发明的这些目的、特征、优点以及其他目的、特征以及优点。
附图说明
图1是基于本发明的电动机控制装置的框图。
图2是表示基于本发明的第一实施方式的电动机控制装置的动作的流程图。
图3是负载转矩和警告输出部的时序图。
图4是表示基于本发明的第二实施方式的电动机控制装置的动作的流程图。
图5是表示基准转矩的图表的图。
图6是表示与基准时间相关的第一预定值的图表的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。在以下的附图中，向相同的部件附加相同的参照符号。为了容易理解，这些附图适当地变更了比例尺。
图1是基于本发明的电动机控制装置的框图。如图1所示，机床10具备驱动在主轴15上配备的工具12的主轴用电动机11。如果通过电动机11驱动工具12，则对工件进行加工、例如切削。另外，电动机11上具备检测部13。该检测部13起到作为检测流过电动机11的电流的电流检测部、根据电动机11的转速计算其速度的速度检测部的作用。
另外，电动机控制装置20是与机床10连接，控制机床10的数字计算机。如图1所示，电动机控制装置20具备负载转矩推定部21，其根据通过检测部13检测出的流过电动机11的电流和电动机11的速度，推定向电动机11施加的负载转矩T。此外，负载转矩T的推定是公知的，因此省略详细的说明。
进而，电动机控制装置20具备：转矩比较部22，其对通过负载转矩推定部21推定出的负载转矩T和基准转矩T0进行比较；时间测量部23，其测量负载转矩T高于基准转矩T0的经过时间C；时间比较部24，其对通过时间测量部23测量出的经过时间C和基准时间C0进行比较。此外，将基准转矩T0和基准时间C0存储在未图示的电动机控制装置20的存储部中。
如图1所示，电动机控制装置20还具备：判定部27，其在时间比较部24中经过时间C超过基准时间C0的情况下，判定为向电动机11施加了过大的负载转矩；信号输出部28，其在判定部27判定为向电动机11施加了过大的负载转矩的情况下，输出过大负载信号；电动机停止部29，其在信号输出部28输出了过大负载信号的情况下，使电动机11停止。另外，根据图1可知，在信号输出部28输出了过大负载信号的情况下输出警告的警告输出部30与电动机控制装置20连接。
进而，电动机控制装置20具备：电动机状态判定部25，其判定电动机11的状态、即电动机是否在加工中；设定部26，其与通过电动机状态判定部25判定出的电动机11的状态对应地设定基准时间C0。另外，设定部26还能够与机床10所实施的加工的种类和/或机床10的主轴15上配备的工具12的种类对应地，设定基准时间C0和基准转矩T0中的至少一方。
图2是表示基于本发明的第一实施方式的电动机控制装置的动作的流程图。进而，图3是负载转矩T和警告输出部的时序图。以下，参照图1～图3说明基于本发明的第一实施方式的电动机控制装置的动作。此外，假设在每个预定的控制周期中重复实施图2所示的电动机控制装置的动作。另外，以下说明工具12对工件进行切削加工的情况，但应该注意本发明并不限于切削加工。
首先，在图2的步骤S11中，负载转矩推定部21从检测部13取得电动机11的电流和速度，推定向电动机11施加的负载转矩T。接着，在步骤S12中，转矩比较部22判定负载转矩T是否为基准转矩T0以上。
在此，参照图3，在机床10开始动作的时刻P1，如用实线所示的那样，负载转矩T比基准转矩T0小。例如，基准转矩T0是使时刻P1的负载转矩T增加了10％所得的值。另外，如果达到时刻P2，则负载转矩T成为基准转矩T0以上。
如果成为这样的状态，则时间测量部23开始测量负载转矩T为基准转矩T0以上的经过时间C(步骤S13)。此外，在负载转矩T不为基准转矩T0以上的情况下，前进到步骤S20，复位经过时间C。
接着，在图2的步骤S14中，电动机状态判定部25判定电动机11的状态、即电动机11是否在加工中。在电动机11在加工中的情况下，前进到步骤S15，设定部26将第一预定值C1设定为基准时间C0。
与此相对，在电动机11不在加工中的情况下，前进到步骤S16，设定部26将第二预定值C2设定为基准时间C0。在此，第一预定值C1是比第二预定值C2大的值。例如第一预定值C1是100ms，第二预定值C2是10ms。
接着，在步骤S17中，判定部27判定负载转矩T为基准转矩T0以上的经过时间C是否为基准时间C0以上。在此，参照图3，从时刻P2开始测量的经过时间C在时刻P3达到基准时间C0。在这样经过时间C为基准时间C0以上的情况下，前进到步骤S18，信号输出部28输出过大负载信号。此外，在经过时间C不为基准时间C0以上的情况下，结束处理。
接着，在步骤S19中，向电动机停止部29和警告输出部30供给所输出的过大负载信号。电动机停止部29使电动机11停止，因此能够防止主轴15或工具12、工件破损。另外，如图3所示，警告输出部30输出警告，由此促使操作者注意。
在现有技术中，在步骤S12中判断为负载转矩T高于基准转矩T0的情况下使电动机11停止。与此相对，在本发明中，在负载转矩T高于基准转矩T0的经过时间C超过基准时间C0的情况下，判断为持续产生了过大的负载转矩T而使电动机11停止。
换言之，在本发明中，只在持续产生了过大的负载转矩T的情况下，使电动机11停止，防止主轴15或工具12、工件破损。因此，在本发明中，在只是瞬间地产生了过大的负载转矩T的情况下，能够继续驱动电动机11。
另外，在本发明中，根据电动机11是否在加工中，将基准时间C0变更为第一预定值C1、或比第一预定值C1小的第二预定值C2。在加工时将基准时间C0设定为比较大的第一预定值C1，因此在瞬间产生了过大的负载转矩的情况下，使机床10继续运转。另外，在持续地产生了过大的负载转矩的情况下，使电动机11停止。
与此相对，在非加工时，将基准时间C0设定为比较小的第二预定值C2。因此，例如在工件的进给时等瞬间地产生了过大的负载转矩的情况下，例如推测出由于机床10与周边设备冲撞而产生了过大的负载转矩，立刻使电动机11停止。由此，防止主轴15或工具12、工件破损。
但是，图4是表示基于本发明的第二实施方式的电动机控制装置的动作的流程图。另外，图5是表示基准转矩T0的图表的图，图6是表示与基准时间C0有关的第一预定值C1的图表的图。以下，参照图4～图6说明基于本发明的第二实施方式的电动机控制装置的动作。但是，对于与第一实施方式相同的步骤，为了简洁的目的而省略说明。
如图4所示，在第二实施方式中，在步骤S11和步骤S12之间的步骤S11’中，设定部26与加工的种类和工具12的种类对应地设定基准转矩T0。如图5所示，预先作为加工的种类和工具12的种类的函数而求出基准转矩T0，以图表的形式存储在电动机控制装置20的存储部(未图示)中。此外，加工的种类例如是指切削、穿孔、研磨、研削等。工具12的种类例如是指切削工具、穿孔工具、研磨工具、研削工具等。另外，在步骤S11’中设定的基准转矩T0在步骤S12中与负载转矩T进行比较。
进而，在步骤S14和步骤S15之间的步骤S14’中，设定部26与加工的种类和工具12的种类对应地设定第一预定值C1。如图6所示，预先作为加工的种类和工具12的种类的函数而求出第一预定值C1，同样地以图表的形式存储在电动机控制装置20的存储部(未图示)中。另外，将在步骤S14’中设定的第一预定值C1设定为基准时间C0，在步骤S17中基准时间C0与经过时间C进行比较。
这样，在本发明中，能够与加工的种类和工具12的种类对应地变更基准时间C0(第一预定值C1)和基准转矩T0。因此，可知能够进行与加工的种类和工具12的种类对应的更适当的控制。
发明效果
在第一个形式中，在负载转矩高于基准转矩的时间超过了基准时间的情况下，判定为持续产生了过大的负载。因此，在只是瞬间地产生了过大的负载的情况下，继续驱动电动机。
在第二形式中，能够避免机床的主轴、主轴上所配备的工具、通过主轴加工的工件破损。
在第三形式中，能够与电动机的状态、即电动机是否在加工中对应地变更基准时间。在瞬间地产生了过大的负载转矩的情况下，能够与电动机的状态对应地采取适当的处置。
在第四形式中，能够与加工的种类对应地变更基准时间和基准转矩，因此，能够进行更适当的控制。
在第五形式中，能够与工具的种类对应地变更基准时间和基准转矩，因此，能够进行更适当的控制。
使用典型的实施方式说明了本发明，但只要是本技术领域的技术人员，就应该能够理解能够不脱离本发明的范围地进行上述变更、以及各种其他变更、省略、追加。

Claims (4)

1.一种电动机控制装置，其特征在于，具备：
负载转矩推定部，其根据流过电动机的电流和该电动机的速度，推定向上述电动机施加的负载转矩；
转矩比较部，其对通过该负载转矩推定部推定出的负载转矩和基准转矩进行比较；
时间测量部，其测量上述负载转矩高于上述基准转矩的经过时间；
时间比较部，其对通过上述时间测量部测量出的经过时间和基准时间进行比较；
判定部，其在该时间比较部中上述经过时间超过上述基准时间的情况下，判定为向上述电动机施加了过大的负载；
电动机状态判定部，其判定上述电动机的状态；以及
设定部，其与通过该电动机状态判定部判定出的上述电动机的状态对应地设定上述基准时间，
在通过上述电动机状态判定部判定为上述电动机在加工中的情况下，上述设定部将第一预定值设定为上述基准时间，
在通过上述电动机状态判定部判定为上述电动机不在加工中的情况下，上述设定部将比上述第一预定值小的第二预定值设定为上述基准时间。
2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
上述电动机是驱动机床的主轴的电动机。
3.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，
上述设定部还与上述机床所实施的加工的种类对应地设定上述基准时间和上述基准转矩中的至少一方。
4.根据权利要求2或3所述的电动机控制装置，其特征在于，
上述设定部还与上述机床的主轴上所配备的工具的种类对应地设定上述基准时间和上述基准转矩中的至少一方。
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