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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung mit einer Funktion zum Ändern einer Bewegung einer Werkzeugmaschine abhängig von der Temperatur eines Motors zum Antreiben einer Spindel der Werkzeugmaschine, und ein Verfahren zum Steuern der Werkzeugmaschine.
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2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
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In einer Werkzeugmaschine mit einer Spindel oder einer Vorschubwelle, die durch einen Motor angetrieben wird, erhöht sich die Temperatur eines Motors zum Antreiben der Spindel. Deshalb kann der Motor überhitzen, wenn die Werkzeugmaschine einen Schwerlastschneidvorgang oder eine entsprechende Verarbeitung ausführt, wobei die Spindel häufig beschleunigt und abgebremst wird, usw. Damit ein solches Problem vermieden wird, offenbart die
JP 2003-009563 A zum Beispiel eine Technik zum Erfassen der Temperatur eines Servomotors zum Antreiben eines beweglichen Körpers, und zum Steuern des Servomotors derart, dass eine Beschleunigungs-/Abbremsungszeitkonstante des beweglichen Körpers abhängig von der erfassten Temperatur geändert wird.
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Die
JP H09-179623 A offenbart eine Technik zum Erzeugen von Temperaturdaten durch Vorhersagen und Berechnen der Temperatur eines Vorschubwellenmotors, Vergleichen der Temperaturdaten mit zuvor gespeicherten Temperaturdaten und Ändern einer Beschleunigungs-/Abbremsungszeitkonstante der Vorschubwelle abhängig von dem Vergleichsergebnis.
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Des Weiteren offenbart die
JP 2009-041130 A eine Technik zum Berechnen einer virtuellen Motortemperatur auf der Grundlage eines mittleren Lastdrehmoments eines Motors zum Antreiben eines Schlittens einer Flachstrickmaschine und zum Verringern der Spannung, die an dem Motor anliegt, wenn die virtuelle Temperatur einen zulässigen Wert überschreitet.
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In der Technik gemäß
JP 2003-009563 A oder
JP H09-179623 A wird die Beschleunigungs-/Abbremsungszeitkonstante auf der Grundlage der erfassten oder geschätzten Motortemperatur geändert. Wird ein bestimmtes Drehmoment erforderlich, um den Motor zu beschleunigen oder abzubremsen und soll der Motor häufig beschleunigt oder abgebremst werden, dann erhöht sich im Allgemeinen ein Betrag der Wärmeerzeugung des Motors. Deshalb ist es effektiv, die Zeitkonstante zu ändern (zu verlängern), um den Betrag an Wärmeerzeugung zu verringern. Der Motor kann jedoch nicht nur dann überhitzten, wenn der Motor beschleunigt oder abgebremst wird, sondern ebenso, wenn eine Schwerlastverarbeitung kontinuierlich ausgeführt wird. Es ist für den letztgenannten Fall nicht effektiv, die Zeitkonstante zu erweitern.
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Demgegenüber kann die in der
JP 2009-041130 A beschriebene Technik für die Flachstrickmaschine gemäß Offenbarung effektiv sein, d. h. wobei das Drehmoment des Motors im Allgemeinen selbst dann konstant ist, wenn die Geschwindigkeit variiert. Diese Technik kann jedoch nicht auf eine Werkzeugmaschine angewendet werden, in der die Schneidlast schnell erhöht wird, wenn die Motorgeschwindigkeit verringert wird.
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Ferner offenbart die
US 6,291,959 B1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, in der eine Schnellzufuhr und eine Bearbeitungszufuhr jeweils durch Antriebsmittel von mehreren Zufuhrachsen angetrieben werden, wobei der Bearbeitungsvorgang für eine lange Zeit mit hoher Bearbeitungseffizienz fortgeführt werden kann, ohne ein Überhitzen der Antriebsmittel zu bewirken.
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Wie vorstehend beschrieben, können als Faktoren beim überhitzen der Spindel der Werkzeugmaschine ein hoher Strom aufgrund der Beschleunigung/Abbremsung (und deren Häufigkeit) und ein hoher Strom aufgrund einer Schwerschneidlast (und deren zeitlicher Dauer) möglich sein. Im Stand der Technik können diese Faktoren jedoch nicht voneinander unterschieden werden, und deshalb ist es schwierig, geeignete Maßnahmen abhängig von diesen Faktoren zu ergreifen.
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Kurzfassung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung liegt in der Bereitstellung einer Steuervorrichtung und eines Verfahrens für eine Werkzeugmaschine, die die Faktoren des Überhitzens unterscheiden kann und geeignete Gegenmaßnahmen abhängig von jedem Faktor ergreifen kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Steuerverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Steuervorrichtung einer Werkzeugmaschine mit einem Spindelmotor zum Antreiben einer Spindel und einem Vorschubwellenmotor zum Antreiben einer Vorschubwelle bereitgestellt, wobei die Steuervorrichtung umfasst: einen numerischen Steuerabschnitt, der einen Betriebsbefehl zu dem Spindelmotor und dem Vorschubwellenmotor sendet; einen Beschleunigungs-/Abbremsungsbeurteilungsabschnitt, der beurteilt, ob der Spindelmotor sich in einem Beschleunigungs-/Abbremsungszustand befindet; einen Stromerfassungsabschnitt, der einen Stromwert erfasst, der in dem Spindelmotor fließt; einen ersten Temperaturschätzabschnitt, der einen ersten Betrag an Änderung in der Temperatur des Spindelmotors aufgrund des Stroms schätzt, der in dem Spindelmotor fließt, wenn sich der Spindelmotor in dem Beschleunigungs-/Abbremsungszustand befindet; einen zweiten Temperaturschätzabschnitt, der einen zweiten Betrag an Änderung in der Temperatur des Spindelmotors auf der Grundlage des Stroms schätzt, der in dem Spindelmotor fließt, wenn sich der Spindelmotor in einem Zustand befindet, der von dem Beschleunigungs-/Abbremsungszustand verschieden ist; einen Vergleichsabschnitt, der den ersten und zweiten Betrag an Änderung der Temperatur vergleicht; und einen Motortemperaturerlangungsabschnitt, der einen Gesamtbetrag an Änderung in der Temperatur des Spindelmotors erlangt, wobei der numerische Steuerabschnitt den Betriebsbefehl für zumindest einen des Spindelmotors und des Vorschubwellenmotors ändert, wenn der Gesamtbetrag an Änderung in der Temperatur einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses des Vergleichsabschnitts.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erlangt der Motortemperaturerlangungsabschnitt den Gesamtbetrag an Änderung in der Temperatur des Spindelmotors auf der Grundlage einer Aufsummierung eines Schätzwerts des ersten Temperaturschätzabschnitts und eines Schätzwerts des zweiten Temperaturschätzabschnitts.
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Andernfalls kann der Motortemperaturerlangungsabschnitt den Gesamtbetrag an Änderung in der Temperatur des Spindelmotors auf der Grundlage eines Ausgabewerts eines Thermistors erlangen, der in dem Spindelmotor umfasst ist.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel berechnet der Beschleunigungs-/Abbremsungsbeurteilungsabschnitt eine Steigung einer Sollgeschwindigkeit für den Spindelmotor oder eine Ist-Geschwindigkeit des Spindelmotors, und beurteilt, dass sich der Spindelmotor in dem Beschleunigungs-/Abbremsungszustand befindet, wenn die Steigung einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet.
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Andernfalls kann der Beschleunigungs-/Abbremsungsbeurteilungsabschnitt eine Geschwindigkeitsabweichung berechnen, die einer Differenz zwischen einer Sollgeschwindigkeit für den Spindelmotor und einer Ist-Geschwindigkeit des Spindelmotors entspricht, und kann beurteilen, dass sich der Spindelmotor in dem Beschleunigungs-/Abbremsungszustand befindet, wenn die Geschwindigkeitsabweichung einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel verringert die Steuervorrichtung eine Ausgabe des Spindelmotors, wenn ein Schätzwert des ersten Temperaturschätzabschnitts größer als ein Wert ist, der erlangt wird, indem ein Schätzwert des zweiten Temperaturschätzabschnitts mit einem Koeffizienten multipliziert wird, der mehr als 1 beträgt.
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In diesem Fall kann die Steuervorrichtung einen Drehmomentbefehl für den Spindelmotor verringern und/oder erhöht eine Beschleunigungs-/Abbremsungszeitkonstante, damit eine Ausgabe des Spindelmotors verringert wird, während der Spindelmotor beschleunigt/abgebremst wird.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel verringert die Steuervorrichtung eine Geschwindigkeit des Vorschubwellenmotors, wenn ein Schätzwert des zweiten Temperaturschätzabschnitts größer als ein Wert ist, der erlangt wird, indem ein Schätzwert des ersten Temperaturschätzabschnitts mit einem Koeffizienten multipliziert wird, der mehr als 1 beträgt.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel verringert die Steuervorrichtung eine Ausgabe des Spindelmotors und verringert eine Geschwindigkeit des Vorschubwellenmotors, wenn ein Schätzwert des ersten Temperaturschätzabschnitts kleiner oder gleich einem Wert ist, der erlangt wird, indem ein Schätzwert des zweiten Temperaturschätzabschnitts mit einem Koeffizienten multipliziert wird, der mehr als 1 beträgt, und wenn ein Schätzwert des zweiten Temperaturschätzabschnitts kleiner oder gleich einem Wert ist, der erlangt wird, indem ein Schätzwert des ersten Temperaturschätzabschnitts mit einem Koeffizienten multipliziert wird, der mehr als 1 beträgt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Steuerverfahren einer Werkzeugmaschine mit einem Spindelmotor zum Antreiben einer Spindel und einem Vorschubwellenmotor zum Antreiben einer Vorschubwelle bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Beurteilen, ob sich der Spindelmotor in einem Beschleunigungs-/Abbremsungszustand befindet; Erfassen eines Stromwerts, der in dem Spindelmotor fließt; Schätzen eines ersten Betrags an Änderung in der Temperatur des Spindelmotors aufgrund des Stroms, der in dem Spindelmotor fließt, wenn sich der Spindelmotor in dem Beschleunigungs-/Abbremsungszustand befindet; Schätzen eines zweiten Betrags an Temperatur des Spindelmotors aufgrund des Stroms, der in dem Spindelmotor fließt, wenn sich der Spindelmotor in einem Zustand befindet, der von dem Beschleunigung-/Abbremsungszustand verschieden ist; Vergleichen des ersten und zweiten Betrags an Änderung in der Temperatur; Erlangen eines Gesamtbetrags an Änderung in der Temperatur des Spindelmotors; und Ändern eines Betriebsbefehls für zumindest einen des Spindelmotors und des Vorschubwellenmotors, wenn der Gesamtbetrag an Änderung in der Temperatur einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses hinsichtlich des ersten und zweiten Betrags an Änderung in der Temperatur.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorstehend beschriebenen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlicher werden. Es zeigen:
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1 eine Funktionsblockdarstellung einer grundlegenden Konfiguration einer Steuervorrichtung einer Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung;
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2 ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel des Vorgangs der Steuervorrichtung gemäß 1 angibt;
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3 eine Funktionsblockdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Steuervorrichtung der Erfindung; und
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4 eine Funktionsblockdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Steuervorrichtung der Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung
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1 zeigt eine Funktionsblockdarstellung einer grundlegenden Konfiguration einer Steuervorrichtung einer Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung. Die Steuervorrichtung 10 weist einen numerischen Steuerabschnitt (NC, Numerical Control) 16 auf, der einen Spindelmotor 12 zum Antreiben einer (nicht gezeigten) Spindel der Werkzeugmaschine und einen Vorschubwellenmotor (zum Beispiel einen Servomotor) 14 zum Antreiben einer (nicht gezeigten) Vorschubwelle der Werkzeugmaschine steuert.
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Ein Befehl (zum Beispiel ein Betriebsbefehl) aus dem numerischen Steuerabschnitt 16 wird zu einem Verstärker 18 zum Antreiben des Spindelmotors (oder einem ersten Verstärker) gesendet, der mit dem Spindelmotor 12 verbunden ist, und zu einem Verstärker 20 zum Antreiben des Vorschubwellenmotors (oder einem zweiten Verstärker), der mit dem Vorschubwellenmotor 14 verbunden ist, wobei der erste und zweite Verstärker 18 und 20 jeweils dem Spindelmotor 12 und dem Vorschubwellenmotor 14 Strom zuführen, auf der Grundlage des Befehls aus dem numerischen Steuerabschnitt 16. In dem Beispiel gemäß 1 ist der erste und der zweite Verstärker 18 und 20 mit dem numerischen Steuerabschnitt 16 jeweils über einen ersten und zweiten Verstärkerkommunikationsbus 22 und 24 verbunden, wobei der Befehl aus dem numerischen Steuerabschnitt 16 zu dem ersten Verstärker 18 oder dem zweiten Verstärker 20 durch den Bus gesendet wird.
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Der erste Verstärker 18 weist auf: einen Beschleunigungs-/Abbremsungsbeurteilungsabschnitt 26, der beurteilt, ob sich der Spindelmotor 12 in einem Beschleunigungs-/Abbremsungszustand befindet (oder beschleunigt oder abgebremst wird); einen Stromerfassungsabschnitt 28, der einen Stromwert erfasst, der in dem Spindelmotor 12 fließt; einen ersten Temperaturschätzabschnitt 30, der einen Betrag an Änderung in der Temperatur des Spindelmotors 12 auf der Grundlage des Stroms schätzt, der in dem Spindelmotor 12 fließt, wenn der Spindelmotor 12 beschleunigt oder abgebremst wird; einen zweiten Temperaturschätzabschnitt 32, der einen Betrag an Änderung in der Temperatur des Spindelmotors 12 auf der Grundlage des Stroms schätzt, der in dem Spindelmotor 12 fließt, wenn sich der Spindelmotor 12 in einem Betrieb (zum Beispiel Anhalten oder Drehen mit einer konstanten Rate) befindet, der von der Beschleunigung oder Abbremsung verschieden ist; einen Vergleichsabschnitt 34, der die Schätzwerte des ersten und zweiten Temperaturschätzabschnitts 30 und 32 vergleicht; und eine Motortemperaturerlangungseinheit 36, die die Temperatur des Spindelmotors 12 erlangt. Dann sendet der numerische Steuerabschnitt 16 einen Betriebsbefehl zum Ändern des Betriebs von zumindest einem des Spindelmotors 12 und des Vorschubwellenmotors 14, wenn die Temperatur des Spindelmotors 12, die durch den Temperaturerlangungsabschnitt 36 erlangt ist, einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses des Vergleichsabschnitts 34.
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Als nächstes wird die Funktion eines jeden Abschnitts gemäß der vorstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm beschrieben werden, wie es in 2 gezeigt ist.
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In der vorliegenden Erfindung wird, um die Ursache des Überhitzens des Spindelmotors 12 zu identifizieren, ein Betrag an Änderung (Erhöhung) in der Temperatur des Spindelmotors 12 in einen Faktor aufgrund der Beschleunigung/Abbremsung des Spindelmotors und einen Faktor aufgrund einer beständigen oder konstanten Last unterteilt, die auf den Spindelmotor ausgeübt wird. Als erstes werden Stromrückkopplungsdaten Cfb(n) des Spindelmotors 12 unter Verwendung des Stromerfassungsabschnitts 28 bei vorbestimmten Abtastperioden der Zeit erlangt (Schritt S1), und wird dann eine Sollgeschwindigkeit Vcmd(n) aus der numerischen Steuervorrichtung 16 erlangt (Schritt S2).
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Als nächstes wird ein Betragswert S(n) einer Differenz zwischen der Sollgeschwindigkeit Vcmd(n), der in Schritt S2 erlangt ist, und der Sollgeschwindigkeit Vcmd(n – 1) berechnet, der bei der vorigen Abtastspanne erlangt ist (d. h. die Differenz entspricht einer Steigung der Sollgeschwindigkeiten) (Schritt S3), und wird dann S(n) mit einem vorbestimmten Schwellwert So verglichen (Schritt S4). Wenn S(n) größer als der Schwellwert So ist, dann wird beurteilt, dass sich der Spindelmotor 12 in dem Beschleunigungs-/Abbremsungszustand befindet, und wird dann der Stromrückkopplungswert Cfb(n) für einen Stromwert Cacc(n) hinsichtlich des Beschleunigungs-/Abbremsungszustands ausgegeben, während 0 für einen Stromwert Ccst(n) hinsichtlich des Zustands (oder des stationären Zustands) ausgegeben wird, der von dem Beschleunigungs-/Abbremsungszustand verschieden ist (Schritt S5).
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Demgegenüber, wenn S(n) kleiner oder gleich dem Schwellwert So ist, dann wird beurteilt, dass sich der Spindelmotor 12 in dem stationären Zustand befindet, und wird dann 0 für einen Stromwert Cacc(n) hinsichtlich des Beschleunigungs-/Abbremsungszustands ausgegeben, während der Stromrückkopplungswert Cfb(n) für den Stromwert Ccst(n) hinsichtlich des stationären Zustands ausgegeben wird (Schritt S6). Es wird mit anderen Worten der vorstehend beschriebene Schwellwert So auf einen Maximalwert der Steigung der Sollgeschwindigkeit gesetzt, wenn von dem Spindelmotor 12 angenommen werden kann, dass er sich in dem stationären Zustand befindet. Zudem können die Schritte S3 bis S6 durch den Beschleunigungs-/Abbremsungsbeurteilungsabschnitt 26 ausgeführt werden.
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Als nächstes wird in dem ersten Temperaturschätzabschnitt 30 ein erster Betrag an Änderung in der Temperatur θacc(n) des Spindelmotors 12 aufgrund des Beschleunigungs-/Abbremsungsstroms Cacc(n) geschätzt (Schritt S7). In ähnlicher Weise wird in dem zweiten Temperaturschätzabschnitt 32 ein zweiter Betrag an Änderung in der Temperatur θcst(n) des Spindelmotors 12 aufgrund des Stationärstroms Ccst(n) geschätzt (Schritt S8). Konkret können die Schätzwerte θacc(n) und θcst(n) jeweils durch die nachfolgenden Gleichungen (1) und (2) bestimmt werden. In den Gleichungen gilt λ = exp(ΔT/τ); wobei ΔT eine Abtastspanne an Zeit ist; τ eine thermische Zeitkonstante ist; und K ein Koeffizient zum Berechnen einer Motortemperatur aus einem Stromeingabewert ist. θacc(n) = λ·θacc(n – 1) + (1 – λ)·K·(Cacc(n))2 (1) θcst(n) = λ·θcst(n – 1) + (1 – λ)·K·(Ccst(n))2 (2)
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In dem nächsten Schritt S9 wird in dem Motortemperaturerlangungsabschnitt 36 ein Gesamtbetrag an Änderung in der Temperatur θ(n) des Spindelmotors 12 erlangt. In dem Beispiel gemäß 2 wird ein Schätzwert des Betrags an Änderung in der Temperatur θ(n) aus den Schätzwerten θacc(n) und θcst(n) erlangt. In einem Geschwindigkeitsbereich, in dem ein Eisenverlust vernachlässigbar ist, kann der Schätzwert θ(n) durch die nachfolgende Gleichung (3) berechnet werden. θ(n) = θacc(n) + θcst(n) (3)
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In dem nächsten Schritt S10 wird auf Grundlage des Betrags an Änderung in der Temperatur θ(n) des Spindelmotors 12, die in Schritt S9 erlangt ist, beurteilt, ob der Spindelmotor 12 überhitzt oder beinahe überhitzt ist. Diese Beurteilung kann durch den numerischen Steuerabschnitt 16 oder die andere Einrichtung ausgeführt werden. Konkret wird θ(n) mit einem Wert θoh verglichen, der erlangt wird, indem ein Koeffizient, der nicht mehr als 1 beträgt (zum Beispiel ein Koeffizient, der weniger als 1 beträgt, wie 0,8, 0,85, 0,9 oder 0,95) mit einem Betrag an Änderung (Erhöhung) in der Temperatur des Motors multipliziert wird, in welchem Fall von dem Spindelmotor 12 angenommen wird, dass er überhitzt ist. Dann, wenn θ(n) θoh überschreitet, geht der Vorgang zu Schritt S11 über. Andernfalls, wenn θ(n) kleiner oder gleich θoh ist, dann kann beurteilt werden, dass der Spindelmotor 12 weder überhitzt noch beinahe überhitzt ist, und kehrt somit der Vorgang zu Schritt S1 zurück, so dass der Vorgang in der nächsten Abtastspanne ausgeführt wird.
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In Schritt S11 wird beurteilt, ob ein Betrag an Änderung in der Motortemperatur θacc aufgrund des Beschleunigungs-/Abbremsungsstroms, der in Schritt S7 geschätzt ist, hinreichend größer als ein Betrag an Änderung in der Motortemperatur θcst aufgrund des Stationärstroms ist, der in Schritt S8 geschätzt ist. Konkret, wie in der nachstehenden Gleichung (4) gezeigt, wird θacc mit einem Wert verglichen, der erlangt wird, indem θcst mit einem Koeffizienten „a” multipliziert wird, der größer oder gleich 1 ist. Wenn θacc größer als der Wert ist, dann wird der Hauptfaktor beim Überhitzen des Spindelmotors 12 als das Überhitzen aufgrund des Beschleunigungs-/Abbremsungsstroms angenommen. Deshalb, wenn Gleichung (4) wahr ist, geht der Vorgang zu Schritt S12 über, wobei der Betrieb des Spindelmotors 12 geändert wird, konkret gesprochen der Drehmomentbefehl für den Spindelmotor 12 verringert oder die Beschleunigungs-/Abbremsungszeitkonstante erhöht wird, damit dies während der Beschleunigung oder Abbremsung des Motors ausgegeben wird. Andernfalls können sowohl die Verringerung des Drehmomentbefehls als auch die Erhöhung der Beschleunigungs-/Abbremsungszeitkonstanten ausgeführt werden. θacc(n) > θcst(n)·a (a ≥ 1) (4)
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Demgegenüber, in Schritt S11, wenn θacc kleiner oder gleich dem Wert ist, der erlangt wird, indem θcst mit dem Koeffizienten „a” multipliziert wird, der größer oder gleich 1 ist (d. h. Gleichung (4) ist nicht wahr), geht der Vorgang zu Schritt S13 über, indem beurteilt wird, ob ein Betrag an Änderung in der Motortemperatur θcst aufgrund des Stationärstroms, der in Schritt S8 geschätzt ist, hinreichend größer als ein Betrag an Änderung in der Motortemperatur θacc aufgrund des Beschleunigungs-/Abbremsungsstroms ist, der in Schritt S7 geschätzt ist. Konkret, wie in der nachstehenden Gleichung (5) gezeigt, wird θcst mit einem Wert verglichen, der erlangt wird, indem θacc mit einem Koeffizienten „a” multipliziert wird, der größer oder gleich 1 ist. Wenn θcst größer als der Wert ist, dann wird der Hauptfaktor im Überhitzen des Spindelmotors 12 als das das Überhitzen durch den Stationärstrom angenommen. Deshalb, wenn Gleichung (5) wahr ist, kann der Hauptfaktor in dem Überhitzen nicht beseitigt werden, wenn der Betrieb des Spindelmotors 12 (oder die Spindel) geändert wird. Demgemäß geht der Vorgang zu Schritt S14 über, in dem der Betrieb des Vorschubwellenmotors 14 geändert wird, konkret gesprochen, wird die Sollgeschwindigkeit für den Vorschubwellenmotor 14 verringert, um die stationäre Last, wie die Schneidlast, zu verringern. Zudem kann der Koeffizient „a”, der größer oder gleich 1 ist und der in Schritten S11 und S13 verwendet wird, gemäß der Anwendung der Werkzeugmaschine und/oder der Art und Weise der maschinellen Bearbeitung bestimmt werden. Der Koeffizient „a” kann zum Beispiel ein Wert sein, der größer oder gleich 2, 3, 5 oder 10 ist. θcst(n) > θacc(n)·a (a ≥ 1) (5)
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Demgegenüber, in Schritt S13, wenn θcst kleiner oder gleich dem Wert ist, der erlangt wird, indem θacc mit dem Koeffizienten „a” multipliziert wird, der größer oder gleich 1 ist (d. h. Gleichung (5) ist nicht wahr), befindet sich eine Differenz zwischen den Beträgen der Änderung der Temperatur innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (d. h. fällt nicht übermäßig aus). Deshalb ist es schwierig, entweder den Beschleunigungs-/Abbremsungsstrom oder den Stationärstrom als den Hauptfaktor im Überhitzen des Spindelmotors 12 zu identifizieren. Es werden mit anderen Worten beide Ströme als die Hauptfaktoren angesehen. In diesem Fall geht der Vorgang deshalb zu Schritt S15 über, um eine Verarbeitung ähnlich Schritt S12 auszuführen (d. h. Verringern des Drehmomentbefehls oder Erhöhen der Beschleunigungs-/Abbremsungszeitkonstante des Spindelmotors 12) und geht weiter zu Schritt S16 über, um einen Vorgang ähnlich Schritt S14 auszuführen (d. h. Verringern der Sollgeschwindigkeit des Vorschubwellenmotors 14). Natürlich kann die Ausführungsreihenfolge der Schritt S15 und S16 umgekehrt werden, oder können die Schritte S15 und S16 gleichzeitig ausgeführt werden. Zudem können unter den Schritten S11 bis S16 die Schritte S11 und S13 durch den Vergleichsabschnitt 34 ausgeführt werden, und können die verbleibenden Schritte durch den numerischen Steuerabschnitt 16 ausgeführt werden.
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Der Vorgang, der Schritt S1 bis S16 gemäß vorstehender Beschreibung mit einschließt, wird bei vorbestimmten Abtastzeitspannen wiederholt und ausgeführt. Mittels einer solchen Abfolge von Vorgängen kann der Betrag an Änderung in der Motortemperatur in Relation zu sowohl dem Beschleunigungs-/Abbremsungsstrom als auch dem Stationärstrom geschätzt werden, und es kann beurteilt werden, welcher der Hauptfaktor im Überhitzen ist, d. h. der Beschleunigungs-/Abbremsungsstrom oder der Momentanstrom oder beide, wenn die Temperatur des Spindelmotors überhitzt oder beinahe überhitzt ist. Deshalb können in der Erfindung geeignete Gegenmaßnahmen abhängig von dem Beurteilungsergebnis ergriffen werden und kann der Faktor im überhitzen effizient und automatisch beseitigt werden.
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3 zeigt eine Funktionsblockdarstellung einer Steuervorrichtung 10a gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das eingerichtet ist, um den Vorgang des Ablaufdiagramms gemäß 2 auszuführen. In der vorstehenden Beschreibung hinsichtlich der Schritte S3 und S4 wird die Sollgeschwindigkeit Vcmd aus dem numerischen Steuerabschnitt 16 verwendet, um zu beurteilen, ob der Spindelmotor 12 sich in dem Beschleunigungs-/Abbremsungszustand befindet. Wie jedoch durch eine gestrichelte Linie 38 in 3 gezeigt, anstelle der Sollgeschwindigkeit aus dem numerischen Steuerabschnitt 16, kann eine Ist-Geschwindigkeit des Spindelmotors 12 bei vorbestimmten Abtastzeitspannen erlangt werden und kann die Beurteilung hinsichtlich des Beschleunigungs-/Abbremsungszustands durch Vorgänge ähnlich den Schritten S3 und S4 ausgeführt werden. Zusätzlich sind zu den Komponenten gemäß 3 entsprechend den Komponenten gemäß 1 die gleichen Bezugszeichen hinzugefügt, und wird deren ausführliche Beschreibung ausgelassen werden.
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4 zeigt eine Funktionsblockdarstellung einer Steuervorrichtung 10b gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In der Steuervorrichtung 10b, im Gegensatz zu der Steuervorrichtung 10a gemäß 3, in der der Motortemperaturerlangungsabschnitt 36 die Motortemperatur durch die Summe der geschätzten Beträge der Änderungswerte θacc und θcst erlangt, die durch die ersten und zweiten Temperaturschätzabschnitte 30 und 32 erlangt sind, wird der Gesamtbetrag an Änderung in der Motortemperatur erlangt, indem eine Ausgabe einer Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur des Spindelmotors 12, wie eines Thermistors 40, bei vorbestimmten Zeitspannen erlangt wird.
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Des Weiteren wird in der Steuervorrichtung 10b, wenn die Beschleunigung/Abbremsung durch den Beschleunigungs-/Abbremsungsbeurteilungsabschnitt 26 beurteilt wird, im Gegensatz zu der Steuervorrichtung 10a, in der die Änderungsrate (oder die Steigung) der Sollgeschwindigkeit oder die Motoristgeschwindigkeit verwendet wird, eine Abweichung (oder eine Geschwindigkeitsabweichung) zwischen der Sollgeschwindigkeit für den Spindelmotor 12 und der Ist-Geschwindigkeit des Spindelmotors 12 berechnet, und wird dann beurteilt, dass sich der Spindelmotor in dem Beschleunigungs-/Abbremsungszustand befindet, wenn die Geschwindigkeitsabweichung einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Im Allgemeinen, wenn ein Motor beschleunigt oder abgebremst wird, kann eine Zeitverzögerung (Zeitnacheilen) vorliegen, bis eine Ist-Geschwindigkeit mit einer Sollgeschwindigkeit übereinstimmt (bzw. dieser nachfolgt). Ist die Geschwindigkeitsabweichung vergleichsweise groß, kann deshalb beurteilt werden, dass sich der Motor in dem Beschleunigungs-/Abbremsungszustand befindet. Zudem sind den Komponenten gemäß 4 entsprechend den Komponenten gemäß 1 die gleichen Bezugszeichen hinzugefügt, und wird deren ausführliche Beschreibung ausgelassen werden.
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Die Steuervorrichtung der Erfindung ist nicht auf die in 3 oder 4 beschriebene Steuervorrichtung beschränkt. Der Motortemperaturerlangungsabschnitt 36 kann zum Beispiel die Schätzwerte verwenden, die durch den ersten und zweiten Temperaturschätzabschnitt 30 und 32 erlangt sind, und es kann der Beschleunigungs-/Abbremsungsbeurteilungsabschnitt die Geschwindigkeitsabweichung zwischen der Ist-Geschwindigkeit und der Soll-Geschwindigkeit verwenden. Zudem kann der Motortemperaturerlangungsabschnitt 36 die Ausgabe des Thermistors 40 verwenden, und kann der Beschleunigungs-/Abbremsungsbeurteilungsabschnitt das Änderungsverhältnis der Soll-Geschwindigkeit oder der Ist-Geschwindigkeit verwenden.
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Gemäß der Erfindung kann der Betrag an Änderung in der Temperatur des Spindelmotors sowohl in dem Beschleunigungs-/Abbremsungszustand als auch in dem anderen Zustand geschätzt werden, und es kann beurteilt werden, welcher der Hauptfaktor bei dem überhitzen ist, d. h. der Beschleunigungs-/Abbremsungsstrom oder der Stationärstrom, oder beide, wenn der Spindelmotor überhitzt oder beinahe überhitzt. Deshalb können geeignete Gegenmaßnahmen abhängig von dem Beurteilungsergebnis ergriffen werden, und kann der Faktor im überhitzen effektiv und automatisch beseitigt werden.
