CN106970591A - 机械的冷却机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机械的冷却机构，其具备对机械的控制盘内进行冷却的冷却装置，所述机械具备根据程序中所包含的指令进行驱动部的控制的机械控制部，该机械的冷却机构具备：预读所述程序中所包含的指令的读入部；根据所述读入部所预读的指令预测所述控制盘内的发热量的发热量预测部；以及根据由所述发热量预测部预测出的所述控制盘内的发热量，控制所述冷却装置的运转的冷却控制部。

Description

机械的冷却机构

技术领域

本发明涉及机械的冷却机构，特别是涉及根据控制机械的程序来进行控制盘的冷却的机械的冷却机构。

背景技术

在机床的控制盘的内部设置有电子设备，由该电子设备的发热引起控制盘内的温度上升。由于电子设备具有能够稳定地使用的上限温度、即使用温度，因此为了防止超过该使用温度的控制盘内的温度上升，控制盘需要冷却机构。

在现有技术的控制盘内的冷却方法中，一般是测量控制盘内的温度，如果温度在预先设定的阈值以上则使冷却装置运转，但是由于在实际的发热体的温度与测量位置的温度之间存在差值，因此存在需要冷却时冷却装置却没有运转的可能性。因此，在日本特开2003-245842号公报所公开的冷却方法中，如图7所示，根据机械的控制状态预测控制盘内的发热来使冷却装置运转。

然而，在日本特开2003-245842号公报所公开的技术中，根据预定时间内的实际的机械的运转状况来判断冷却的必要性，因此存在当执行冷却时，控制盘内的温度可能已经上升的问题。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种事先预测控制盘内的温度信息并控制冷却装置的运转的机械的冷却机构。

在本发明的机械的冷却机构中，从程序进行指令的预读，根据预读的指令预测未来在机械1中产生的控制盘内的发热量。然后，根据所预测的控制盘内的发热量来控制冷却装置的运转状况。

从读入的程序的指令计算运转的电动机数量、流过放大器的电流值从而进行发热量的预测。例如轴移动(X、Y、Z轴)的情况下，已知工作台等预先准备的部件、被加工物(工件)的重量等的负荷，因此，也已知放大器的电流值，能够预测发热量。另外，加工中的负荷根据加工条件大不相同，因此也可以根据实际的负荷计算放大器的电流值，或者直接测量放大器的电流值，并把加工程序与负荷相关联，反馈到下次以后的发热量预测中。

并且，本发明所涉及的机械的冷却机构具备至少一个对机械的控制盘内进行冷却的冷却装置，所述机械具备根据程序中所包含的指令进行驱动部的控制的机械控制部，该机械的冷却机构具备：预读所述程序中所包含的指令的读入部；根据所述读入部所预读的指令预测所述控制盘内的发热量的发热量预测部；以及根据由所述发热量预测部预测出的所述控制盘内的所述发热量，控制所述冷却装置的运转的冷却控制部。

本发明所涉及的所述机械的冷却机构，其中，所述冷却控制部与所述机械控制部基于所述指令而进行的控制动作同步地控制所述冷却装置的运转。

在本发明所涉及的所述机械的冷却机构，其中，还具备取得表示所述机械的实际的动作状况的反馈信息的反馈取得部，所述发热量预测部不仅根据所述读入部所预读的指令，还根据所述反馈取得部所取得的反馈信息来预测所述控制盘内的发热量。

本发明的所述机械的冷却机构，其中，还具备冷却位置对应存储部，其存储了所述控制盘内的多个发热源和所述冷却装置的对应关系，所述发热量预测部在根据所述读入部所预读的指令预测在所述控制盘内发热的发热源的同时，预测从该发热源产生的发热量，所述冷却控制部根据所述发热量预测部预测出的所述发热源参照所述冷却位置对应存储部来决定要运转的冷却装置，根据由所述发热量预测部预测出的所述控制盘内的所述发热量控制所决定的所述冷却装置的运转。

根据本发明，根据用于机械的控制的程序判断冷却的必要性，因此不需要温度传感器，另外，能够在控制盘内的温度实际上升前开始冷却，能够延长电子部件的寿命。另外，通过读入多行加工程序，能够实现不受瞬间的高负荷影响的控制。进一步，通过限定于发热位置来进行冷却，能够进行高效的冷却。

附图说明

根据参照附图的以下实施例的说明，本发明的上述以及其他目的、特征会变得更清楚。在这些图中：

图1是本发明的第1实施方式所涉及的机械的冷却机构的概要结构图。

图2是图1的机械的冷却机构12的动作例的流程图。

图3是本发明的第2实施方式所涉及的机械的冷却机构的概要结构图。

图4是图3的机械的冷却机构12的动作例的流程图。

图5是本发明的第3实施方式所涉及的机械的冷却机构的概要结构图。

图6是图5的机械的冷却机构12的动作例的流程图。

图7是表示现有技术所涉及的冷却方法的动作的流程图。

具体实施方式

以下，与附图一起对本发明的实施方式进行说明。

＜第1实施方式＞

图1是本发明的第1实施方式所涉及的机械的冷却机构的概要结构图。在本实施方式中，机械1具备机械控制部10，该机械控制部10根据从存储在未图示的存储器中的程序20所读取的指令和在参数存储部11中由操作者等预先所设定的机械动作所涉及的各种参数(加工条件、工件载重量、工具重量等)来控制机械的各驱动部，冷却机构12进行冷却，以避免由于来自根据这样的程序20所控制的放大器等的发热使控制盘内的温度过度上升。

冷却机构12具备读入部13、发热量预测部14、冷却控制部15和冷却装置16。

读入部13从未图示的存储器中所存储的程序20预读指令并进行缓存，把预读的指令输出到发热量预测部14。另外，按照来自机械控制部10的请求，把缓存的指令输出到机械控制部10。读入部13至少对机械控制部10当前所执行的指令的下一个指令进行预读即可。在这种情况下，读入部13从程序20预读1个指令并缓存，并将其输出到发热量预测部14，如果机械控制部10结束由当前执行的指令所进行的控制并向读入部13请求下一个指令，则把在该时间点所缓存的指令输出到机械控制部10，之后，从程序20预读一个接下来的指令。此外，读入部13也可以被构成为预读并缓存机械控制部10当前所执行的指令之后的多个指令，并把预读的多个指令输出到发热量预测部14。

发热量预测部14根据从读入部13接受的预读的指令，确定被机械控制部10控制后进行动作的机械1的各部的动作内容，并根据所确定的动作内容预测在机械1的控制盘内产生的热的发热量。对于由发热量预测部14所进行的发热量的预测方法考虑各种各样的方法，作为一个例子，能够通过以下的步骤进行发热量的预测。

步骤1(事前准备)：预先通过实验等制作机械1的动作(轴移动，作为动作参数为移动速度、工件重量等)和移动所需的电动机输出(电动机负荷)的换算用数据表并存储到未图示的存储器等中。在换算用数据表中，对于移动速度、重量等连续值，按照预定的数值刻度(例如，如果是移动速度则为每100mm/min，如果是重量则为每100kg等)对代表值进行制作即可。

步骤2(事前准备)：一般地电动机输出与电流成比例，因此事先进行多种模式的驱动实验，制作电动机输出与放大器电流的值之间的换算式，也将其存储到未图示的存储器等中。作为换算式的模型列举以下的数学式1。在数学式1中，K、a是由电动机的特性所决定的系数。此外，也可以代替换算式，通过测量大量的电动机输出与放大器电流的值来制作换算数据表，并通过所制作的换算数据表来换算电动机输出与放大器电流的值。

【数学式1】

电动机输出＝K×放大器电流+a

步骤3：在实际的机械动作时，从预读的指令中读取移动速度等的值，从参数存储部11中所存储的机械的动作所涉及的各种参数中读取工件重量等的值，并根据这些值使用在步骤1所制作的换算用数据表计算电动机输出。

步骤4：根据在步骤3所计算出的电动机输出，使用在步骤2所制作的换算式计算放大器电流的值。

步骤5：根据在步骤4所计算出的电流的值计算发热量。关于发热量，公开有作为各制造商的放大器等的规格。作为一个例子，对于发那科公司生产的放大器的电流与发热量，准备有如下所示的数学式2(共用电源aiPS的发热量)、数学式3(伺服放大器aiSV的发热量)、数学式4(主轴放大器aiSP的发热量)的换算式。

【数学式2】

总发热量＝a+Ka×b

a：由aiPS的模型所决定的发热量[W]

Ka：由aiPS所决定的系数[W/Arms]

b：连续额定输出容量[kW]

【数学式3】

总发热量＝a+Ka1×b1+Ka2×b2+Ka3×b3

a：由aiSV的模型所决定的发热量[W]

Ka1，Ka2，Ka3：由aiPS所决定的各轴的系数[W/Arms]

b1，b2，b3：流过各轴的伺服电动机的电流[Arms]

【数学式4】

总发热量＝a+Ka×b

a：由aiSP的模型所决定的发热量[W]

Ka：由aiSP所决定的系数[W/Arms]

b：流过主轴电动机的电流[kW]

冷却控制部15根据发热量预测部14所预测的发热量对于冷却的必要性进行判断，根据判断结果来控制风冷装置(风扇)、水冷装置等冷却装置16的运转(如果在运转中则继续运转)或停止。当发热量预测部14所预测的发热量超过预先确定的预定阈值时，冷却控制部15可以在通过机械控制部10的控制开始产生该发热量的动作的定时开始冷却装置16的运转，在结束该动作的定时停止冷却装置16。另外，当发热量预测部14所预测的发热量超过预先确定的预定阈值时，冷却控制部15也可以在比通过机械控制部10的控制开始产生该发热量的动作的定时提前预先设定的预定时间之前开始冷却装置16的运转，还可以在该动作结束后经过了预先所设定的预定时间之后停止冷却装置16。像这样，冷却控制部15能够与机械控制部10所进行的控制同步地控制冷却装置16的运转。进一步，当冷却装置16能够调整冷却程度时，可以在上述发热量的阈值中设置多个阶段，根据发热量预测部14所预测的发热量与多个阈值的关系改变由冷却装置16所进行的冷却的程度。

图2是表示图1所示的冷却机构12的动作例的流程图。

[步骤SA01]读入部13从程序20进行指令的预读，并把预读的指令输出到发热量预测部14。

[步骤SA02]发热量预测部14根据从读入部13接受的被预读的指令和存储在参数存储部11中的机械的动作所涉及的各种参数，预测机械1的控制盘内的发热量，并把预测出的发热量输出到冷却控制部15。

[步骤SA03]冷却控制部15根据从发热量预测部14接受的发热量判断是否需要冷却。需要冷却时移至步骤SA04，不需要冷却时移至步骤SA05。

[步骤SA04]冷却控制部15与基于在步骤SA01所预读的指令的机械1的控制动作开始同步地，开始冷却装置16的运转(如果在运转中则继续运转)，并返回步骤SA01。

[步骤SA05]冷却控制部15与基于在步骤SA01所预读的指令的机械1的控制动作结束同步地，停止冷却装置16的运转，并返回步骤SA01。

＜第2实施方式＞

图3是本发明的第2实施方式所涉及的机械的冷却机构的概要结构图。本实施方式的机械的冷却机构与第1实施方式的不同点在于根据从机械的各部取得的反馈来修正通过发热量预测部14所预测的发热量。本实施方式的机械的冷却机构12不仅具备第1实施方式的机械的冷却机构12的各结构，还具备反馈取得部17。

反馈取得部17取得表示机械1的各部的动作状况的反馈信息，并把所取得的反馈信息输出到发热量预测部14。作为一个例子，反馈取得部17也可以把施加到电动机的负荷值作为反馈信息来取得。另外，反馈取得部17还可以把所测量的放大器电流值、实际的工件重量等作为反馈信息来取得。

本实施方式的发热量预测部14在进行发热量的预测时把从反馈取得部17获得的反馈信息利用到发热量的预测中。例如，当反馈信息为电动机所涉及的负荷值时，能够使用该负荷值代替上述在步骤3中所计算的电动机的输出。另外，当反馈信息为放大器电流值时，能够使用该电流值代替上述在步骤4中所计算的放大器电流值。进一步，在反馈信息为实际的工件重量时，能够把该工件重量用于上述步骤3的电动机输出的计算中。

发热量预测部14还能够把反馈信息用在所取得时间点的发热量的预测中，也能够把所取得的反馈信息与程序20的指令对应存储，在由该程序20所进行的下次以后的动作中再利用对应存储的反馈信息。

图4是表示图3所示的冷却机构12的动作例的流程图。

[步骤SB01]读入部13从程序20进行指令的预读，并把预读的指令输出到发热量预测部14。

[步骤SB02]发热量预测部14根据从读入部13接受的被预读的指令和存储在参数存储部11中的机械的动作所涉及的各种参数，预测机械1的控制盘内的发热量，并把预测出的发热量输出到冷却控制部15。此外，当存在从反馈取得部17接受的反馈信息时，或者存在与所预读的指令对应地存储的反馈信息时，把这些反馈信息利用在发热量的预测中。

[步骤SB03]冷却控制部15根据从发热量预测部14接受的发热量判断是否需要冷却。需要冷却时移至步骤SB04，不需要冷却时移至步骤SB07。

[步骤SB04]冷却控制部15与基于在步骤SB01所预读的指令的机械1的控制动作开始同步地，开始冷却装置16的运转(如果在运转中则继续运转)。

[步骤SB05]反馈取得部17把加工时的电动机负荷值作为反馈信息来取得。

[步骤SB06]把在步骤SB05所取得的反馈信息与在SB01所预读的指令对应存储。

[步骤SB07]冷却控制部15与基于在步骤SB01所预读的指令的机械1的控制动作结束同步地停止冷却装置16的运转，并返回步骤SB01。

＜第3实施方式＞

图5是本发明的第3实施方式所涉及的机械的冷却机构的概要结构图。本实施方式的机械的冷却机构与第1实施方式的不同点在于具备冷却控制盘内的不同位置的多个冷却装置16。本实施方式的机械的冷却机构12不仅具备第1实施方式的机械的冷却机构12的各结构，还具备多个冷却装置16和冷却位置对应存储部18。

冷却位置对应存储部18存储有冷却位置管理表，其对配置在控制盘内的放大器等发热源(发热位置)与能够冷却该发热源附近的冷却装置16相关联地进行登记。冷却位置管理表也可以对于1个发热源关联地登记多个冷却装置16。此外，分别对配置在控制盘内的发热源和多个冷却装置16赋予识别信息等来进行管理。

本实施方式的发热量预测部14在发热量的预测之前，根据从读入部13所接受的预读的指令，预测是从配置在控制盘内的哪台放大器等发热源进行发热的。例如，当所预读的指令指示了工作台的轴移动动作时，预测是从驱动用于该轴移动动作的轴的电动机的放大器发热的。另外，当所预读的指令是指示主轴的旋转动作的指令、或是指示由主轴所进行的切削动作的指令时，预测是从驱动该主轴的电动机的放大器发热的。然后，发热量预测部14通过与第1实施方式同样的方法预测来自发热源的发热量，并把所预测的发热量和所预测的发热源的信息输出到冷却控制部15。此外，当从所预读的指令预测出从多个发热源进行发热时，发热量预测部14把多组所预测的发热量和所预测的发热源的信息输出到冷却控制部15。

本实施方式的冷却控制部15根据从发热量预测部14接受的所预测的发热源的信息，参照存储在冷却位置对应存储部18中的冷却位置管理表，确定能够冷却该发热源附近的冷却装置16。然后，根据从发热量预测部14接受的所预测的发热量来控制所确定的冷却装置16。当在冷却位置管理表中对于发热源关联有多个冷却装置16时，冷却控制部15可以选择其中的1个进行控制，另外，也可以根据所预测的发热量同时控制多个冷却装置16。由冷却控制部15所进行的冷却装置16的运转、停止的控制方法与在第1实施方式示出的方法相同。

图6是表示图5所示的冷却机构12的动作例的流程图。

[步骤SC01]读入部13进行来自程序20的指令的预读，并把预读的指令输出到发热量预测部14。

[步骤SC02]发热量预测部14根据从读入部13接受的所预读的指令和存储在参数存储部11中的机械的动作所涉及的各种参数，预测在机械1的控制盘内发热的发热源(发热位置)。

[步骤SC03]发热量预测部14根据从读入部13接受的被预读的指令和存储在参数存储部11中的机械的动作所涉及的各种参数，预测来自在步骤SC02所预测的发热源的发热量，并把预测出的发热量和预测出的发热源信息输出到冷却控制部15。

[步骤SC04]冷却控制部15根据从发热量预测部14接受的预测的发热量判断是否需要冷却。需要冷却时处理移至步骤SC05，不需要冷却时处理移至步骤SC07。

[步骤SC05]冷却控制部15参照存储在冷却位置对应存储部18中的冷却位置管理表来确定冷却从发热量预测部14接受的所预测的发热源的冷却装置16。

[步骤SC06]冷却控制部15在基于在步骤SC01所预读的指令的机械1的控制动作开始时同步地开始在步骤SC05所确定的冷却装置16的运转(如果在运转中则继续运转)并返回步骤SC01。

[步骤SC07]冷却控制部15在基于在步骤SC01所预读的指令的机械1的控制动作结束时同步地停止冷却装置16的运转，并返回步骤SC01。

以上，对于本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不限定于上述实施方式的例子，能够通过增加适当的变更而以多种方式实施。

例如，上述实施方式对于把发热量预测部14、冷却控制部15设置在机械1内部的情况进行了说明，但是也可以构成为把发热量预测部14、冷却控制部15设置在冷却装置16、外部的信息处理装置中。同样的，上述实施方式对于把冷却装置16设置在机械1的内部的情况进行了说明，但是也可以把冷却装置16设置在机械1的外部。

另外，也可以把上述各实施方式所示出的结构进行适当的组合来构成。

Claims (4)

1.一种机械的冷却机构，具备至少一个对机械的控制盘内进行冷却的冷却装置，该机械具备根据程序中所包含的指令进行驱动部的控制的机械控制部，其特征在于，

所述机械的冷却机构具备：

读入部，其预读所述程序中所包含的指令；

发热量预测部，其根据所述读入部所预读的指令，预测所述控制盘内的发热量；以及

冷却控制部，其根据由所述发热量预测部预测出的所述控制盘内的所述发热量，控制所述冷却装置的运转。

2.根据权利要求1所述的机械的冷却机构，其特征在于，

所述冷却控制部与所述机械控制部基于所述指令而进行的控制动作同步地控制所述冷却装置的运转。

3.根据权利要求1或2所述的机械的冷却机构，其特征在于，

所述机械的冷却机构还具备：

反馈取得部，其取得表示所述机械的实际动作状况的反馈信息，

所述发热量预测部不仅根据所述读入部所预读的指令，还根据所述反馈取得部所取得的反馈信息来预测所述控制盘内的发热量。

4.根据权利要求1～3的任一项所述的机械的冷却机构，其特征在于，

所述机械的冷却机构还具备：冷却位置对应存储部，其存储了所述控制盘内的多个发热源和所述冷却装置的对应关系，

所述发热量预测部在根据所述读入部所预读的指令预测在所述控制盘内发热的发热源的同时，预测从该发热源产生的发热量，

所述冷却控制部根据所述发热量预测部预测出的所述发热源参照所述冷却位置对应存储部来决定要运转的冷却装置，根据由所述发热量预测部预测出的所述控制盘内的所述发热量控制所决定的所述冷却装置的运转。