DE102014012406B4

DE102014012406B4 - Controller mit Funktion zum Anzeigen einer Motorbelastung

Info

Publication number: DE102014012406B4
Application number: DE102014012406.1A
Authority: DE
Inventors: c/o FANUC CORPORATION Morita Yuuki
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2013-08-28
Filing date: 2014-08-21
Publication date: 2016-08-18
Anticipated expiration: 2034-08-22
Also published as: CN104416405B; US20150066213A1; JP2015047016A; DE102014012406A1; CN104416405A; US9486888B2; JP5698809B2

Abstract

Controller (18) zum Steuern eines Motors (12), der eine Spindel (14) einer Werkzeugmaschine (10) steuert, umfassend:
einen ersten Speicherteil (24), der erste Daten speichert, die eine Beziehung zwischen einer Drehfrequenz des Motors und einer Höchstleistung des Motors darstellen;
einen zweiten Speicherteil (26), der zweite Daten speichert, die eine Beziehung zwischen der Drehfrequenz des Motors und einer kontinuierlichen Nennleistung des Motors darstellen;
einen ersten Verhältnisberechnungsteil (28), der ein erstes Verhältnis berechnet, das einem Verhältnis von einer von der Höchstleistung und der kontinuierlichen Nennleistung zueinander auf einer augenblicklichen Drehfrequenz des Motors entspricht;
einen zweiten Verhältnisberechnungsteil (30), der ein zweites Verhältnis berechnet, das einem Verhältnis einer augenblicklichen tatsächlichen Leistung des Motors zu einer von der Höchstleistung und der kontinuierlichen Nennleistung, auf der augenblicklichen Drehfrequenz des Motors entspricht; und
einen Anzeigeteil (32), der das erste Verhältnis und das zweite Verhältnis auf demselben Bildschirm anzeigt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Controller zum Steuern eines Motors, der eine Spindel einer Werkzeugmaschine antreibt, wobei der Controller eine Funktion zum Anzeigen der Motorbelastung aufweist.
Allgemeiner Stand der Technik
In einer Werkzeugmaschine mit einer Spindel, die von einem Motor angetrieben wird, wird im Allgemeinen eine Vorrichtung zum Anzeigen der Motorbelastung (bzw. ein Belastungsmesser) verwendet, um zu beurteilen oder einzuschätzen, ob die Verarbeitung unter bestimmten Verarbeitungsbedingungen, wie etwa Schneidebedingungen, ausgeführt werden kann. Beispielsweise offenbart die JP S58-120455 A eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Verhältnisses einer Spindelbelastung mit Bezug auf eine Nennbelastung, wobei das Verhältnis in Grün angegeben wird, wenn das Verhältnis nicht mehr als 100% beträgt, und das Verhältnis in Rot angegeben wird, wenn das Verhältnis über 100% hinausgeht.
Die JP H10-090011 A offenbart ein Verfahren zum Anzeigen eines Koordinatensystems, das waagerechte und senkrechte Achsen umfasst, die jeweils eine Drehfrequenz und eine Leistung eines Motors darstellen, wobei eine Markierung zum Angeben der augenblicklichen Drehfrequenz und Leistung des Motors zusammen mit einer Kurve angezeigt wird, welche die Leistungscharakteristiken des Motors angibt. Wie zuvor beschrieben, gibt es zwei Arten von Belastungsmessern. Eine Art ist ein Belastungsmesser mit Bezug auf eine Höchstleistung (nachstehend wird ein derartiger Belastungsmesser als höchstleistungsreferenzierter Belastungsmesser bezeichnet), der ein Verhältnis einer augenblicklichen Motorleistung (oder einer Motorleistung während der Verarbeitung) mit Bezug auf einen Referenzwert berechnet und anzeigt, wobei der Referenzwert der Höchstleistung entspricht. Bei dem höchstleistungsreferenzierten Belastungsmesser bedeuten „100%” eine Belastungsstufe, auf welcher der Motor auf Grund von Drehmomentmangel angehalten wird, wenn der Motor einer Belastung ausgesetzt wird, die höher als die Belastungsstufe ist. Daher ist es für einen Bediener einfach zu bestimmen, wie viel Spielraum zwischen der augenblicklichen Leistung und der Belastungsstufe verbleibt.
Die andere Art ist ein Belastungsmesser mit Bezug auf eine kontinuierliche Nennleistung (nachstehend wird ein derartiger Belastungsmesser als ein auf die kontinuierliche Nennleistung referenzierter Belastungsmesser bezeichnet), der ein Verhältnis einer augenblicklichen Motorleistung (oder eine Motorleistung während der Verarbeitung) mit Bezug auf einen Referenzwert berechnet und anzeigt, wobei der Referenzwert der kontinuierlichen Nennleistung entspricht. Bei dem auf die kontinuierliche Nennleistung referenzierten Belastungsmesser bedeuten „100%” eine Belastungsstufe, auf welcher der Motor oder ein Verstärker desselben zu heiß wird, wenn der Motor kontinuierlich betätigt wird, während er einer Belastung ausgesetzt wird, die höher als die Belastungsstufe ist. Daher ist es für einen Bediener einfach zu bestimmen, wie viel Spielraum zwischen der augenblicklichen Leistung und der Belastungsstufe verbleibt.
Wenn in dieser Hinsicht, wie in 8 erläutert, eine Grundgeschwindigkeit (auf der die Motorgeschwindigkeit von einem konstanten Drehmomentbereich auf einen konstanten Leistungsbereich übergeht) einer Höchstleistungscharakteristik (Vb) und eine Grundgeschwindigkeit einer kontinuierlichen Nennleistungscharakteristik (Vb) übereinstimmen, ist ein Verhältnis zwischen den Werten, die von den obigen beiden Arten von Belastungsmessern angegeben werden, auf einer beliebigen Motorgeschwindigkeit (oder Drehfrequenz) konstant. Wenn daher der Wert eines der Belastungsmesser gegeben wird, kann der Wert des anderen Belastungsmessers durch eine einfache Umwandlung bestimmt werden.
Wenn andererseits, wie in 9 erläutert, die Grundgeschwindigkeit der Höchstleistungscharakteristik (Vb₁) und die Grundgeschwindigkeit der kontinuierlichen Nennleistungscharakteristik (Vb₂) unterschiedlich sind, ändert sich ein Verhältnis zwischen den Werten, die von den obigen beiden Arten von Belastungsmessern angegeben werden, in Abhängigkeit von der Motorgeschwindigkeit (oder Drehfrequenz). Daher ist es nicht einfach, einen Belastungsmesserwert in den anderen Belastungsmesserwert umzuwandeln. Mit anderen Worten ist es bei einem Motor, wie in 9 gezeigt, notwendig, die augenblickliche Motorgeschwindigkeit (oder die Motorgeschwindigkeit während der Verarbeitung) zu berücksichtigen, um einen Belastungsmesserwert in den anderen Belastungsmesserwert umzuwandeln, und somit ist es schwierig, die beiden Belastungsmesserwerte gleichzeitig zu bestimmen.
Bei einem Motor, der eine Charakteristik aufweist, wie in 8 gezeigt, kann die kontinuierliche Nennleistung dadurch bestimmt werden, dass ein Höchstleistungswert mit einem konstanten Verhältnis multipliziert wird. Daher kann ein Bediener ohne Weiteres wissen, wie viel Spielraum zwischen der augenblicklichen Motorleistung und der Höchstleistung und zwischen der augenblicklichen Leistung und der kontinuierlichen Nennleistung verbleibt. Bei einem Motor mit einer Charakteristik, wie in 9 gezeigt, selbst wenn der Belastungsmesserwert mit Bezug auf die Höchstleistung gegeben ist, kann ein Bediener jedoch nicht ohne Weiteres wissen, ob der Motor mit der augenblicklichen Belastung kontinuierlich betätigt werden kann (oder wie viel Spielraum zwischen der Motorleistung und der kontinuierlichen Nennleistung verbleibt).
Bei der Vorrichtung aus der JP S58-120455 A kann ein Belastungszustand eines Motors gemäß den Belastungswerten farbcodiert sein. Diese Druckschrift stellt jedoch keine Mittel bereit, um das obige Problem zu lösen. Um ferner ein Anzeigeverfahren der JP H10-090011 A bei einem Motor-Controller auszubilden, ist es notwendig, eine grafische Anzeige zu verwenden, um eine Grafik anzugeben. Daher ist das Verfahren der JP H10-090011 A im Hinblick auf grafische Ressourcen, Speicherressourcen und Kosten des Controllers von Nachteil.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen kostengünstigen Controller bereitzustellen, der eine Funktion aufweist, um Informationen über die augenblickliche Motorleistung bezüglich der Höchstleistung und der kontinuierlichen Nennleistung des Motors auch dann anzuzeigen, wenn die Grundgeschwindigkeiten der Höchstleistungscharakteristik und der kontinuierlichen Nennleistungscharakteristik unterschiedlich sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Controller zum Steuern eines Motors, der eine Spindel einer Werkzeugmaschine antreibt, bereitgestellt, wobei der Controller umfasst: einen ersten Speicherteil, der erste Daten speichert, die eine Beziehung zwischen einer Drehfrequenz des Motors und einer Höchstleistung des Motors darstellen; einen zweiten Speicherteil, der zweite Daten speichert, die eine Beziehung zwischen der Drehfrequenz des Motors und einer kontinuierlichen Nennleistung des Motors darstellen; einen ersten Verhältnisberechnungsteil, der ein erstes Verhältnis berechnet, das einem Verhältnis von einer von der Höchstleistung und der kontinuierlichen Nennleistung zueinander auf einer augenblicklichen Drehfrequenz des Motors entspricht; einen zweiten Verhältnisberechnungsteil, der ein zweites Verhältnis berechnet, das einem Verhältnis einer augenblicklichen tatsächlichen Leistung des Motors zu der einen von der Höchstleistung und der kontinuierlichen Nennleistung des Motors auf der augenblicklichen Drehfrequenz des Motors entspricht; und einen Anzeigeteil, der das erste Verhältnis und das zweite Verhältnis auf demselben Bildschirm anzeigt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform zeigt der Anzeigeteil das erste Verhältnis und das zweite Verhältnis als mathematische Werte auf demselben Bildschirm an.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform zeigt der Anzeigeteil das erste Verhältnis und das zweite Verhältnis als Balkendiagramme auf demselben Bildschirm an.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen besser hervorgehen. Es zeigen:
1 ein Funktionsblockdiagramm eines Controllers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein Ablaufschema, das ein Beispiel der Funktionsweise des Controllers aus 1 angibt;
3 ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, bei dem die ersten und zweiten Verhältnisse, die durch die Funktionsweise aus 2 erzielt werden, als mathematische Werte auf demselben Bildschirm angezeigt werden;
4 ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, bei dem die ersten und zweiten Verhältnisse, die durch die Funktionsweise aus 2 erzielt werden, als Balkendiagramme auf demselben Bildschirm angezeigt werden;
5 ein Ablaufschema, das ein anderes Beispiel der Funktionsweise des Controllers aus 1 angibt;
6 ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, bei dem die ersten und zweiten Verhältnisse, die durch die Funktionsweise aus 5 erzielt werden, als mathematische Werte auf demselben Bildschirm angezeigt werden;
7 ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, bei dem die ersten und zweiten Verhältnisse, die durch die Funktionsweise aus 5 erzielt werden, als Balkendiagramme auf demselben Bildschirm angezeigt werden;
8 eine Grafik, die ein Beispiel zeigt, bei dem die Grundgeschwindigkeiten einer Höchstleistungscharakteristik und einer kontinuierlichen Nennleistungscharakteristik eines Motors übereinstimmen; und
9 eine Grafik, die ein Beispiel zeigt, bei dem die Grundgeschwindigkeiten einer Höchstleistungscharakteristik und einer kontinuierlichen Nennleistungscharakteristik eines Motors unterschiedlich sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 zeigt ein Funktionsblockdiagramm eines Controllers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusammen mit einer schematischen Konfiguration einer Werkzeugmaschine, die einen Motor (bzw. Elektromotor) aufweist, der von dem Controller gesteuert wird. Die Werkzeugmaschine 10 verfügt über eine Spindel 14, die durch einen schematisch gezeigten Motor 12 angetrieben wird, so dass die Werkzeugmaschine 10 eine Verarbeitung, wie etwa Schneiden, mit Bezug auf ein Werkstück 16 ausführen kann. Der Motor 12 wird durch einen Controller 18 gesteuert. Der Controller 18 verfügt über einen Geschwindigkeitsermittlungsteil 20, der eine Drehfrequenz (oder eine Drehzahl) des Motor 12 ermittelt, und einen Leistungsberechnungsteil 22, der eine Leistung des Motors 12 berechnet, wobei der Controller 18 den Motor 12 basierend auf der augenblicklichen (beispielsweise zum Zeitpunkt der Betätigung) Drehfrequenz und der augenblicklichen tatsächlichen Leistung usw. steuert. In diesem Zusammenhang kann ein Codierer zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit (oder der Drehfrequenz) des Motors 12 als Geschwindigkeitsermittlungsteil 20 verwendet werden. Ein Ermittlungswert, der von dem Geschwindigkeitsermittlungsteil 20 ermittelt wird, oder ein Geschwindigkeitssollwert zum Steuern des Motors 12, der von dem Controller 18 ausgegeben wird, kann jedoch als Drehgeschwindigkeit des Motors verwendet werden, die bei der Funktionsweise verwendet wird, wie es nachstehend beschrieben wird.
Ferner verfügt der Controller 18 über einen ersten Speicherteil 24, der die ersten Daten speichert, die eine Beziehung zwischen der Drehfrequenz des Motors 12 und der Höchstleistung des Motors 12 darstellen; einen zweiten Speicherteil 26, der die zweiten Daten speichert, die eine Beziehung zwischen der Drehfrequenz des Motors 12 und der kontinuierlichen Nennleistung des Motors 12 darstellen; einen ersten Verhältnisberechnungsteil 28, der ein erstes Verhältnis berechnet, das einem Verhältnis von einer von der Höchstleistung und der kontinuierlichen Nennleistung zueinander auf der augenblicklichen Drehfrequenz des Motors 12 entspricht; einen zweiten Verhältnisberechnungsteil 30, der ein zweites Verhältnis berechnet, das einem Verhältnis von der einen von der Höchstleistung und der kontinuierlichen Nennleistung zu einer augenblicklichen tatsächlichen Leistung des Motors 12 auf der augenblicklichen Drehfrequenz des Motors 12 entspricht; und einen Anzeigeteil 32, der das erste Verhältnis und das zweite Verhältnis auf demselben Bildschirm anzeigt. Nachstehend werden die Funktionsweise in dem Controller 18 und die Funktionen der Komponenten des Controllers 18 erklärt.
Zunächst werden Mittel zum Erzielen der Höchstleistung und der kontinuierlichen Nennleistung mit Bezug auf die Motorgeschwindigkeit bereitgestellt. Konkret werden die ersten Daten, welche die Höchstleistungscharakteristik des Motors 12 darstellen, wie in 8 und 9 gezeigt, in dem ersten Speicherteil 24 gespeichert. In diesem Zusammenhang kann der Höchstleistungswert dadurch bestimmt werden, dass er aus einer Tabelle ausgelesen wird, welche die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit und dem Höchstleistungswert des Motors 12 darstellt. Wenn der Motor 12 ansonsten ein Synchronmotor ist, kann der Höchstleistungswert dadurch bestimmt werden, dass ein maximal zulässiger Stromwert auf einer Motorgeschwindigkeit mit einer Drehmomentkonstante und einem Motorgeschwindigkeitswert multipliziert wird. Wenn der Motor 12 andererseits ein Induktionsmotor ist, kann der Höchstleistungswert dadurch bestimmt werden, dass ein maximal zulässiger Erregerstromwert auf einer Motorgeschwindigkeit mit einem maximal zulässigen Drehmomentstromwert und einem Motorgeschwindigkeitswert multipliziert wird. Die Beziehung zwischen der Motorgeschwindigkeit und der Höchstleistung, die somit erzielt wird, wird in dem ersten Speicherteil 24 in Form von ersten Daten gespeichert.
Ähnlich werden die zweiten Daten, welche die kontinuierliche Nennleistungscharakteristik des Motors 12 darstellen, wie in 8 und 9 gezeigt, zuvor in dem zweiten Speicherteil 26 gespeichert. In diesem Zusammenhang kann der kontinuierliche Nennleistungswert dadurch bestimmt werden, dass er aus einer Tabelle ausgelesen wird, welche die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit und dem kontinuierlichen Nennleistungswert des Motors 12 darstellt. Die Beziehung zwischen der Motorgeschwindigkeit und der kontinuierlichen Nennleistung, die somit erzielt wird, wird in dem zweiten Speicherteil 26 in Form von zweiten Daten gespeichert.
2 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel der Funktionsweise des Controllers 18 angibt. Zuerst wird die Drehgeschwindigkeit des Motors 12 zum Zeitpunkt der Betätigung (beispielsweise wenn das Werkstück 16 zugeschnitten wird) ermittelt (Schritt S11).
Als nächstes wird in Schritt S12 eine Leistung des Motors 12 zum augenblicklichen Zeitpunkt (Pa) berechnet. Der augenblickliche Leistungswert (oder ein tatsächlicher Leistungswert) kann dadurch berechnet werden, dass ein tatsächlicher augenblicklicher Wert des Motors 12 mit einem Spannungssollwert multipliziert wird. Wenn der Motor 12 ansonsten ein Synchronmotor ist, kann der tatsächliche Leistungswert dadurch bestimmt werden, dass die Geschwindigkeit des Motors 12 mit einem Drehmomentsollwert und einer Drehmomentkonstante multipliziert wird. Wenn der Motor 12 andererseits ein Induktionsmotor ist, kann der tatsächliche Leistungswert dadurch bestimmt werden, dass ein Erregerstromsollwert mit einem Drehmomentstromwert und einem Motorgeschwindigkeitswert multipliziert wird.
Als nächstes wird die Höchstleistung (Pm) des Motors 12 auf der augenblicklichen Drehgeschwindigkeit, die in Schritt S11 erzielt wird, aus dem ersten Speicherteil 24 ausgelesen (Schritt S13). Ähnlich wird die kontinuierliche Nennleistung (Pc) des Motors 12 auf der augenblicklichen Drehgeschwindigkeit, die in Schritt S11 erzielt wird, aus dem zweiten Speicherteil 26 ausgelesen (Schritt S14).
Als nächstes wird in Schritt S15 ein erstes Verhältnis (A), das einem Verhältnis der kontinuierlichen Nennleistung zur Höchstleistung auf der augenblicklichen Drehfrequenz des Motors entspricht, berechnet. Konkret kann das erste Verhältnis (%) unter Verwendung der folgenden Gleichung (1) berechnet werden. A = Pc/Pm × 100 (1)
Als nächstes wird in Schritt S16 ein zweites Verhältnis (B), das einem Verhältnis der augenblicklichen tatsächlichen Leistung zur Höchstleistung auf der augenblicklichen Drehfrequenz des Motors entspricht, berechnet. Konkret kann das zweite Verhältnis (%) unter Verwendung der folgenden Gleichung (2) berechnet werden. B = Pa/Pm × 100 (2)
Als nächstes werden in Schritt S17 die ersten und zweiten Verhältnisse (A, B), die in den Schritten S15 und S16 erzielt werden, auf dem Anzeigeteil 32 angezeigt (bevorzugt bündig ausgerichtet auf demselben Bildschirm). Nachstehend wird die Art der Anzeige der Verhältnisse erklärt.
3 zeigt ein Beispiel, bei dem das erste Verhältnis A und das zweite Verhältnis B als mathematische Werte auf demselben Bildschirm angezeigt werden. Das Beispiel aus 3 stellt dar, dass das erste Verhältnis A gleich 30% und das zweite Verhältnis B gleich 60% ist, wenn ein Werkstück 16 unter der Bedingung verarbeitet wird, dass eine Drehfrequenz der Spindel 3000 RPM beträgt. Wenn in diesem Zusammenhang das zweite Verhältnis B gleich 100% ist, ist die tatsächliche Leistung des Motors gleich der Höchstleistung. Daher entspricht das zweite Verhältnis B einem Spielraum der tatsächlichen Leistung mit Bezug auf die Höchstleistung. Da andererseits das erste Verhältnis A ein Verhältnis der kontinuierlichen Nennleistung zur Höchstleistung darstellt, entspricht eine Differenz zwischen A und B einem Spielraum der tatsächlichen Leistung zu der kontinuierlichen Nennleistung.
Bei dem Beispiel aus 3 ist das zweite Verhältnis B größer als das erste Verhältnis A, und somit geht die augenblickliche Leistung über die kontinuierliche Nennleistung hinaus. Daher gibt es zum augenblicklichen Zeitpunkt kein Problem mit einem kurzen Verarbeitungszeitraum, aber die Verarbeitung kann nicht lange kontinuierlich ausgeführt werden. Indem somit die ersten und zweiten Verhältnisse auf demselben Bildschirm angezeigt werden, kann der Bediener die beiden Spielräume der augenblicklichen Leistung mit Bezug auf die Höchstleistung und auf die kontinuierliche Nennleistung erkennen.
4 zeigt ein Beispiel, bei dem das erste Verhältnis A und das zweite Verhältnis B aus 3 als Diagrammbalken auf demselben Bildschirm angezeigt werden. Wenn ein Balkendiagramm 34, welches das erste Verhältnis A darstellt, und ein Balkendiagramm 36, welches das zweite Verhältnis B darstellt, bündig ausgerichtet und angezeigt werden, wobei die jeweiligen Höchstwerte 100% sind (d. h. auf demselben Maßstab), sind der Spielraum der tatsächlichen Leistung mit Bezug auf die Höchstleistung (d. h. die Differenz zwischen dem Verhältnis B und 100%) und der Spielraum der tatsächlichen Leistung mit Bezug auf die kontinuierliche Nennleistung (d. h. die Differenz zwischen dem zweiten Verhältnis B und dem ersten Verhältnis A) ohne Weiteres visuell zu erkennen. Wie in 4 gezeigt können die Werte des ersten Verhältnisses A und des zweiten Verhältnisses B auch als mathematische Werte angegeben werden.
Wie in 4 gezeigt, kann ferner jedes der beiden Balkendiagramme entsprechend der Werte der ersten und zweiten Verhältnisse farbcodiert sein, und kann auch bündig ausgerichtet und angezeigt werden. Beispielsweise kann in dem Balkendiagramm 34 mit Bezug auf das erste Verhältnis ein Bereich von 0% bis 30% (oder ein erstes Verhältnis A) blau gefärbt sein, ein Bereich von 30% bis 90% kann gelb gefärbt sein, und ein Bereich von 90% bis 100% kann rot gefärbt sein, wodurch die Übersichtlichkeit des Balkendiagramms weiter verbessert werden kann. In diesem Zusammenhang werden „90%” als Schwellenwert definiert, um den Bediener darüber zu informieren, dass der Spielraum bis zur Höchstleistung (100%) gering ist, und der andere Wert (beispielsweise 80% oder 85%) kann als Schwellenwert bestimmt werden. Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann ansonsten lediglich das Balkendiagramm 36 bezüglich des zweiten Verhältnisses angezeigt werden, wobei eine Markierung, wie etwa ein Pfeil, in einer Position des Balkendiagramms 36 angezeigt werden kann, die dem ersten Verhältnis der Grafik 34 (in diesem Fall 30%) entspricht.
5 ist ein Ablaufschema, das ein anderes Beispiel der Funktionsweise des Controllers 18 angibt. Zuerst wird die Drehgeschwindigkeit des Motors 12 zum Zeitpunkt der Betätigung (beispielweise wenn ein Werkstück 16 zugeschnitten wird) ermittelt (Schritt S21).
Dann wird in Schritt S22 eine Leistung des Motors 12 zum augenblicklichen Zeitpunkt (Pa) berechnet. Der augenblickliche Leistungswert (oder ein tatsächlicher Leistungswert) kann dadurch berechnet werden, dass ein tatsächlicher augenblicklicher Wert des Motors 12 mit einem Spannungssollwert multipliziert wird. Wenn der Motor 12 ansonsten ein Synchronmotor ist, kann der tatsächliche Leistungswert dadurch bestimmt werden, dass die Geschwindigkeit des Motors 12 mit einem Drehmomentsollwert und einer Drehmomentkonstante multipliziert wird. Wenn der Motor 12 andererseits ein Induktionsmotor ist, kann der tatsächliche Leistungswert dadurch bestimmt werden, dass ein Erregerstromsollwert mit einem Drehmomentstromwert und einem Motorgeschwindigkeitswert multipliziert wird.
Als nächstes wird die Höchstleistung (Pm) des Motors 12 auf der augenblicklichen Drehgeschwindigkeit, die in Schritt S21 erzielt wird, aus dem ersten Speicherteil 24 ausgelesen (Schritt S23). Ähnlich wird die kontinuierliche Nennleistung (Pc) des Motors 12 auf der augenblicklichen Drehgeschwindigkeit, die in Schritt S21 erzielt wird, aus dem zweiten Speicherteil 26 ausgelesen (Schritt S24).
Als nächstes wird in Schritt S25 ein erstes Verhältnis (C), das einem Verhältnis der Höchstleistung zur kontinuierlichen Nennleistung auf der augenblicklichen Drehfrequenz des Motors entspricht, berechnet. Konkret kann das erste Verhältnis (%) unter Verwendung der folgenden Gleichung (3) berechnet werden. C = Pm/Pc × 100 (3)
Als nächstes wird in Schritt S26 ein zweites Verhältnis (D), das einem Verhältnis der augenblicklichen tatsächlichen Leistung zur kontinuierlichen Nennleistung auf der augenblicklichen Drehfrequenz des Motors entspricht, berechnet. Konkret kann das zweite Verhältnis (%) unter Verwendung der folgenden Gleichung (4) berechnet werden. D = Pa/Pc × 100 (4)
Als nächstes werden in Schritt S27 die ersten und zweiten Verhältnisse (C, D), die in den Schritten S25 und S26 erzielt werden, auf dem Anzeigeteil 32 angezeigt (bevorzugt auf demselben Bildschirm bündig ausgerichtet). Mit anderen Worten unterscheidet sich das Ablaufschema aus 5 von dem Ablaufschema aus 2 dadurch, dass das erste Verhältnis C, das in Schritt S25 erzielt wird, ein Kehrwert des ersten Verhältnisses A ist, das in Schritt S15 in dem Ablaufschema aus 2 erzielt wird, und das zweite Verhältnis D, das in Schritt S26 erzielt wird, das Verhältnis der tatsächlichen Leistung zu der kontinuierlichen Nennleistung (= B/A) und nicht das Verhältnis der tatsächlichen Leistung zu der Höchstleistung (d. h. dem zweiten Verhältnis B) ist, das in Schritt S16 in dem Ablaufschema aus 2 erzielt wird. Die anderen Schritte von 5 können die gleichen sein wie die Schritte aus 2. Nachstehend wird die Art der Anzeige der Verhältnisse erklärt.
6 zeigt ein Beispiel, bei dem das erste Verhältnis C und das zweite Verhältnis D als mathematische Werte auf demselben Bildschirm angezeigt werden. Das Beispiel aus 6 stellt dar, dass das erste Verhältnis C 240% beträgt und das zweite Verhältnis D 150% beträgt, wenn das Werkstück 16 unter der Bedingung verarbeitet wird, dass eine Drehfrequenz der Spindel gleich 6000 RPM ist. Wenn in diesem Zusammenhang das zweite Verhältnis D gleich 100% ist, ist die tatsächliche Leistung des Motors gleich der kontinuierlichen Nennleistung. Wenn daher das zweite Verhältnis D nicht mehr als 100% beträgt, ist die augenblickliche Leistung nicht höher als die kontinuierliche Nennleistung (d. h. die Verarbeitung kann kontinuierlich ausgeführt werden). Da andererseits das erste Verhältnis C ein Verhältnis der Höchstleistung zur kontinuierlichen Nennleistung darstellt, entspricht eine Differenz zwischen C und D einem Spielraum der tatsächlichen Leistung zur Höchstleistung.
Bei dem Beispiel aus 6 geht das zweite Verhältnis D über 100% hinaus und ist kleiner als das erste Verhältnis C, und somit geht die augenblickliche Leistung nicht über die Höchstleistung hinaus. Daher besteht zum augenblicklichen Zeitpunkt kein Problem bei einem kurzen Verarbeitungszeitraum, doch die Verarbeitung kann nicht lange kontinuierlich ausgeführt werden. Somit kann der Bediener durch die Anzeige der ersten und zweiten Verhältnisse auf demselben Bildschirm die beiden Spielräume der augenblicklichen Leistung mit Bezug auf die kontinuierliche Nennleistung und auf die Höchstleistung erkennen.
7 zeigt ein Beispiel, bei dem das erste Verhältnis C und das zweite Verhältnis D aus 6 als Diagrammbalken auf demselben Bildschirm angezeigt werden. Wenn ein Balkendiagramm 38, welches das erste Verhältnis C darstellt, und ein Balkendiagramm 40, welches das zweite Verhältnis D darstellt, bündig ausgerichtet und angezeigt werden, wobei die jeweiligen Höchstwerte 240% betragen (= erstes Verhältnis C) (d. h. auf demselben Maßstab), kann man den Spielraum der tatsächlichen Leistung mit Bezug auf die kontinuierliche Nennleistung (d. h. die Differenz zwischen dem zweiten Verhältnis D und 100%) und den Spielraum der tatsächlichen Leistung mit Bezug auf die Höchstleistung (d. h. die Differenz zwischen dem zweiten Verhältnis D und dem ersten Verhältnis C) ohne Weiteres visuell erkennen. Zusätzlich, wie in 7 gezeigt, können die Werte des ersten Verhältnisses C und des zweiten Verhältnisses D auch als mathematische Werte angegeben werden.
Ferner, wie in 7 gezeigt, kann jedes der beiden Balkendiagramme entsprechend der Werte der ersten und zweiten Verhältnisse farbcodiert sein, und kann auch bündig ausgerichtet und angezeigt werden. Beispielsweise in dem Balkendiagramm 38 bezüglich des ersten Verhältnisses kann ein Bereich von 0% bis 100% (d. h. ein Bereich, der nicht größer als die kontinuierliche Nennleistung ist) blau gefärbt sein, ein Bereich von 100% bis 216% kann gelb gefärbt sein, und ein Bereich von 216 bis 240% kann rot gefärbt sein, wodurch die Übersichtlichkeit des Balkendiagramms weiter verbessert werden kann. In diesem Zusammenhang wenden „216%” als Schwellenwert definiert, um den Bediener darüber zu informieren, dass der Spielraum bis zur Höchstleistung (240%) gering ist, und der andere Wert (beispielsweise 192% oder 204%) kann als Schwellenwert bestimmt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch das Anzeigen der ersten und zweiten Verhältnisse auf demselben Bildschirm (oder Display) der Status der Belastung, die auf die Spindel der Werkzeugmaschine ausgeübt wird, von dem Bediener ohne Weiteres überwacht werden. Konkret kann der Bediener über die beiden Spielräume der augenblicklichen Leistung mit Bezug auf die Höchstleistung und die kontinuierliche Nennleistung informiert werden oder diese erkennen. Ferner können Informationen über den Status und die Spielräume einfach als mathematische Werte und/oder als Balkendiagramme angezeigt werden.

Claims

Controller (18) zum Steuern eines Motors (12), der eine Spindel (14) einer Werkzeugmaschine (10) steuert, umfassend: einen ersten Speicherteil (24), der erste Daten speichert, die eine Beziehung zwischen einer Drehfrequenz des Motors und einer Höchstleistung des Motors darstellen; einen zweiten Speicherteil (26), der zweite Daten speichert, die eine Beziehung zwischen der Drehfrequenz des Motors und einer kontinuierlichen Nennleistung des Motors darstellen; einen ersten Verhältnisberechnungsteil (28), der ein erstes Verhältnis berechnet, das einem Verhältnis von einer von der Höchstleistung und der kontinuierlichen Nennleistung zueinander auf einer augenblicklichen Drehfrequenz des Motors entspricht; einen zweiten Verhältnisberechnungsteil (30), der ein zweites Verhältnis berechnet, das einem Verhältnis einer augenblicklichen tatsächlichen Leistung des Motors zu einer von der Höchstleistung und der kontinuierlichen Nennleistung, auf der augenblicklichen Drehfrequenz des Motors entspricht; und einen Anzeigeteil (32), der das erste Verhältnis und das zweite Verhältnis auf demselben Bildschirm anzeigt.
Controller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anzeigeteil (32) das erste Verhältnis und das zweite Verhältnis als mathematische Werte auf demselben Bildschirm anzeigt.
Controller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anzeigeteil (32) das erste Verhältnis und das zweite Verhältnis als Balkendiagramme auf demselben Bildschirm anzeigt.