DE102016011023A1

DE102016011023A1 - Motorantriebsvorrichtung einer Werkzeugmaschine mit einer Vielzahl von Schaltelementen

Info

Publication number: DE102016011023A1
Application number: DE102016011023.6A
Authority: DE
Inventors: Nobuo Hirayama; Kenichi OKUAKI; Taku Sasaki
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-09-18
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2036-09-10
Also published as: CN106972807B; US20170080539A1; US9895785B2; JP6092972B1; DE102016011023B4; JP2017059759A; CN106972807A

Abstract

Eine Motorantriebsvorrichtung umfasst eine erste Wärmesenke, die außerhalb eines Gehäuses angeordnet ist, eine zweite Wärmesenke, die im Innern des Gehäuses angeordnet ist, und eine Wärmeleitplatte, die dazu konfiguriert ist, die erste Wärmesenke und die zweite Wärmesenke thermisch zu verbinden. Ein Schaltelement für eine Spindel ist auf der ersten Wärmesenke montiert und ein Schaltelement für die Vorschubachse ist auf der zweiten Wärmesenke montiert.

Description

Allgemeiner Stand der Technik
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorantriebsvorrichtung mit einer Vielzahl von Schaltelementen.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Eine Werkzeugmaschine kann ein Werkstück bearbeiten, während sie das Werkstück oder ein Werkzeug bewegt. Die Werkzeugmaschine umfasst einen Spindelmotor zum Rotieren einer Spindel, die das Werkstück oder das Werkzeug hält. Ferner umfasst die Werkzeugmaschine einen Vorschubachsenmotor zum Bewegen des Werkstücks oder des Werkzeugs in eine Richtung einer vorher festgelegten Vorschubachse.
Die Werkzeugmaschine umfasst eine Motorantriebsvorrichtung zum Antreiben dieser Motoren. Die Motorantriebsvorrichtung umfasst ein Halbleiterelement, einen Kondensator und dergleichen zum Steuern eines an den Motor gelieferten elektrischen Stroms. Die Motorantriebsvorrichtung ist zum Beispiel im Innern eines Servoverstärker- und E/A-Modul-Schranks angeordnet, in dem ein elektromagnetischer Schalter, ein Relais, eine Batterie oder dergleichen angeordnet sind. Als Halbleiterelement zum Liefern und Unterbrechen eines elektrischen Stroms an den Motor wird ein Schaltelement benutzt. Das Schaltelement erzeugt zusammen mit dem Antrieb Wärme und wird daher von einer Wärmesenke, einem Gebläse und dergleichen gekühlt.
In der Japanischen Patent-Auslegeschrift Nr. 2014-165360 wird ein Servoverstärker offenbart, in dem eine mit einer einzelnen Wärmeerzeugungsquelle verbundene Wärmesenke erweitert und mit einem Gehäuse verbunden ist. Es wird offenbart, dass die Wärme von der Wärmeerzeugungsquelle an das Gehäuse übertragen wird, und so wird die Wärmeerzeugungsquelle in dem Servoverstärker gekühlt.
In der Japanischen Patent-Auslegeschrift Nr. 2001-345584 wird eine elektronische Steuervorrichtung offenbart, in der eine wärmeabsorbierende Wärmesenke auf einer Oberseite in einem Gehäuse angeordnet und eine wärmeabführende Wärmesenke auf einer Unterseite in einem Gehäuse angeordnet ist. Es wird offenbart, dass in der elektronischen Steuervorrichtung die wärmeabsorbierende Wärmesenke und die wärmeabführende Wärmesenke durch eine Wärmeleitplatte mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit verbunden sind.
In der Japanischen Patent-Auslegeschrift Nr. 2003-243862 wird eine elektronische Vorrichtung offenbart, die eine interne Wärmesenke umfasst, an der eine Heizkomponente angebracht wird und die im Innern eines Gehäuses angeordnet ist, und eine externe Wärmesenke, die außerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Die interne Wärmesenke überträgt die Wärme über eine wärmeleitende Gummiplatte an die externe Wärmesenke. Es wird offenbart, dass die von der Heizkomponente erzeugte Wärme von der internen Wärmesenke und der externen Wärmesenke in der elektronischen Vorrichtung abgegeben wird.
Wenn mehrere Motoren von einer Motorantriebsvorrichtung angetrieben werden, werden genauso viele Schaltelemente wie Motoren benutzt. Das Schaltelement kann gekühlt werden, indem es auf eine Oberfläche einer Wärmesenke montiert wird, die mehrere Kühlrippen umfasst. Es wird bevorzugt, dass die Wärmesenke zum Kühlen des Schaltelements außerhalb des Gehäuses der Motorantriebsvorrichtung angeordnet ist, aus Sicht der Wärmestrahlung.
Jedoch können in einigen Fällen, wenn die Zahl der Vorschubachsen der Werkzeugmaschine und die Zahl der Schaltelemente erhöht werden, nicht alle der Schaltelemente auf einer Wärmesenke montiert werden. Ferner ist eine Fläche, auf der die Wärmesenke angeordnet ist, begrenzt, und wenn viele Schaltelemente von der einen Wärmesenke gekühlt werden, wird die Kühlleistung pro Schaltelement reduziert.
Wenn nicht all die Schaltelemente auf der einen Wärmesenke montiert werden können, können mehrere Wärmesenken angeordnet werden. Jedoch können in einigen Fällen aufgrund einer Begrenzung in der Größe der Motorantriebsvorrichtung und dergleichen nicht alle der Vielzahl von Wärmesenken außerhalb des Gehäuses der Motorantriebsvorrichtung bereitgestellt werden. In so einem Fall werden die Wärmesenken auch im Innern des Gehäuses angeordnet.
Die im Innern des Gehäuses angeordnete Wärmesenke ist oft klein aufgrund einer für die Anordnung geringen Platzkapazität und hat eine geringe Kühlleistung. Zum Erhöhen der Kühlleistung der im Innern des Gehäuses angeordneten Wärmesenke kann in Erwägung gezogen werden, eine Luftmenge eines Kühlgebläses zu erhöhen. Allerdings wird dadurch der Stromverbrauch des Kühlgebläses erhöht. Des Weiteren wird im Allgemeinen, wenn die Rotationsfrequenz des Gebläses erhöht wird, die Lebensdauer des Motors kürzer sein und die Zuverlässigkeit des Kühlgebläses wird reduziert. Deshalb muss, wenn der Anstieg in der Temperatur des Schaltelements größer wird, der Ausstoß des Schaltelements gedämpft werden.
Kurzdarstellung der Erfindung
Eine Motorantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist eine Motorantriebsvorrichtung zum Antreiben eines Spindelmotors und eines Vorschubachsenmotors einer Werkzeugmaschine. Die Motorantriebsvorrichtung umfasst ein Schaltelement für eine Spindel, das dazu konfiguriert ist, den Spindelmotor anzutreiben, und ein Schaltelement für eine Vorschubachse, das dazu konfiguriert ist, den Vorschubachsenmotor anzutreiben. Die Motorantriebsvorrichtung umfasst ein Gehäuse, das dazu konfiguriert ist, die in einem Substrat installierten Komponenten abzudecken. Die Motorantriebsvorrichtung umfasst eine erste Wärmesenke, die außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, eine zweite Wärmesenke, die im Innern des Gehäuses angeordnet ist, und eine Wärmeleitplatte, die dazu konfiguriert ist, die erste Wärmesenke und die zweite Wärmesenke thermisch zu verbinden. Das Schaltelement für die Spindel ist auf der ersten Wärmesenke montiert. Das Schaltelement für die Vorschubachse ist auf der zweiten Wärmesenke montiert.
In der oben beschriebenen Erfindung kann ein Endteil der Wärmeleitplatte sandwichartig zwischen der ersten Wärmesenke und dem Schaltelement für die Spindel angeordnet sein. Das andere Endteil der Wärmeleitplatte kann sandwichartig zwischen der zweiten Wärmesenke und dem Schaltelement für die Vorschubachse angeordnet sein.
In der oben beschriebenen Erfindung kann die Wärmeleitplatte einen gebogenen Abschnitt umfassen, der gebogen ist, um die in dem Substrat installierten Komponenten nicht zu beeinträchtigen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm einer Werkzeugmaschine in einer Ausführungsform.
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Motorantriebsvorrichtung in der Ausführungsform.
3 ist eine schematische perspektivische Ansicht der Motorantriebsvorrichtung in der Ausführungsform mit entferntem Deckelabschnitt.
4 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Motorantriebsvorrichtung eines Vergleichbeispiels.
5 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer anderen Motorantriebsvorrichtung in der Ausführungsform mit entferntem Deckelabschnitt.
Ausführliche Beschreibung
Mit Bezug auf 1 bis 5 wird eine Motorantriebsvorrichtung in der Ausführungsform beschrieben. Die Motorantriebsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist eine Vorrichtung zum Antreiben eines in einer Werkzeugmaschine installierten Motors.
1 ist ein Blockdiagramm der Werkzeugmaschine der vorliegenden Ausführungsform. Die Werkzeugmaschine 1 umfasst eine Vorschubachse zum Ändern einer relativen Position und einer Ausrichtung eines Werkzeugs bezogen auf ein Werkstück. Die Vorschubachsen in der Werkzeugmaschine der vorliegenden Ausführungsform werden aus drei linearen Bewegungsachsen (X-Achse, Y-Achse und Z-Achse) gebildet. Die Vorschubachse der Werkzeugmaschine 1 ist nicht auf die vorliegende Ausführungsform begrenzt und kann aus einer beliebigen linearen Bewegungsachse und einer Rotationsvorschubachse gebildet sein.
Die Werkzeugmaschine 1 umfasst eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen eines Werkstücks oder eines Werkzeugs entlang der Vorschubachse. Die Bewegungseinrichtung umfasst Vorschubachsenmotoren 5, die entsprechend an jeder Vorschubachse angeordnet sind. In der vorliegenden Ausführungsform weist die Werkzeugmaschine 1 drei Vorschubachsen auf, und somit sind drei Vorschubachsenmotoren 5 angeordnet. Ferner umfasst die Werkzeugmaschine 1 einen Spindelmotor 6 zum Rotieren einer ein Werkstück oder ein Werkzeug haltenden Spindel. Wird der Spindelmotor 6 angetrieben, wird das Werkstück oder das Werkzeug um eine Achslinie der Spindel rotiert.
Die Werkzeugmaschine 1 umfasst eine numerische Steuervorrichtung 2 zum Steuern der Vorschubachsenmotoren 5 und des Spindelmotors 6. Die numerische Steuervorrichtung 2 wird aus einer arithmetischen Verarbeitungseinheit einschließlich einer CPU (Zentraleinheit), einem RAM-Speicher (Direktzugriffsspeicher), einem ROM-Speicher (Nur-Lese-Speicher) und dergleichen gebildet, die über einen Bus miteinander verbunden sind.
Ein Betriebsprogramm 7 zum Betreiben der Werkzeugmaschine 1 wird vorab durch einen Betreiber generiert. Die numerische Steuervorrichtung 2 umfasst ein Speicherteil 3 zum Speichern des Betriebsprogramms 7 und ein Betriebssteuerteil 4 zum Generieren eines Betriebsbefehls des Motors basierend auf dem Betriebsprogramm. Die Werkzeugmaschine 1 umfasst eine Motorantriebsvorrichtung 10 zum Liefern elektrischer Ströme an die Vorschubachsenmotoren 5 und den Spindelmotor 6 basierend auf einem von der numerischen Steuervorrichtung 2 generierten Betriebsbefehl.
2 stellt eine perspektivische Ansicht der Motorantriebsvorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform dar. 3 stellt eine perspektivische Ansicht der Motorantriebsvorrichtung mit entferntem Deckelabschnitt eines Gehäuses dar. Mit Bezug auf 2 und 3 umfasst die Motorantriebsvorrichtung 10 eine Leiterplatte 15 als ein Substrat. Es sind verschiedene elektrische Komponenten auf einer Oberfläche der Leiterplatte 15 installiert. Die Motorantriebsvorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 21 zum Abdecken der elektrischen Komponenten. Das Gehäuse 21 der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Bodenplattenabschnitt 22 und einen Deckelabschnitt 23. Der Deckelabschnitt 23 ist so gebildet, dass er von dem Bodenplattenabschnitt 22 abgenommen werden kann. Die Leiterplatte 15 ist an dem Bodenplattenabschnitt 22 fixiert.
Die Motorantriebsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform umfasst mehrere Schaltelemente 31, 32a und 32b. Die Schaltelemente 31, 32a und 32b der vorliegenden Ausführungsform sind durch Halbleiter gebildete Leistungshalbleiterelemente. Die Schaltelemente 31, 32a und 32b stellen die an die jeweiligen Motoren gelieferten elektrischen Ströme ein. Die Schaltelemente der vorliegenden Ausführungsform sind IGBTs (Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode). Die Schaltelemente sind nicht auf die obige Konfiguration begrenzt und können z. B. auch durch einen Transistor, z. B. einen MOS-FET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) und einen GTO-Thyristor (Abschaltthyristor) exemplifiziert werden.
Die Motorantriebsvorrichtung 10 umfasst das Schaltelement 31 für die Spindel zum Antreiben des Spindelmotors 6 und die Schaltelemente 32a und 32b für die Vorschubachsen zum Antreiben der Vorschubachsenmotoren 5. In der Motorantriebsvorrichtung 10 sind die Schaltelemente 32a und 32b für die Vorschubachsen angeordnet, deren Anzahl der Anzahl der Vorschubachsen entspricht. In der Werkzeugmaschine 1 der vorliegenden Ausführungsform sind drei Schaltelemente 32a und 32b angeordnet, um drei Vorschubachsenmotoren 5 anzutreiben. Die Schaltelemente 31 für die Spindel und die Schaltelemente 32a und 32b für die Vorschubachsen sind auf der Oberfläche der Leiterplatte 15 angeordnet.
Die Motorantriebsvorrichtung 10 in der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine erste Wärmesenke 11 und eine zweite Wärmesenke 12 zum Kühlen der Schaltelemente 31, 32a und 32b. Jede Wärmesenke umfasst mehrere Kühlrippen, die sich in eine vorbestimmte Richtung erstrecken.
Das Schaltelement 31 für die Spindel und die zwei Schaltelemente 32a für die Vorschubachsen sind auf der ersten Wärmesenke 11 angeordnet. Das Schaltelement 31 für die Spindel und die zwei Schaltelemente 32a für die Vorschubachsen sind derart angeordnet, dass sie in einer vorbestimmten Richtung an einem Endteil der Leiterplatte 15 ausgerichtet sind. Die erste Wärmesenke 11 weist eine Längsrichtung auf und ist derart angeordnet, dass die Längsrichtung parallel zu einer Richtung ist, in der die Schaltelemente 31 und 32a ausgerichtet sind. Ferner ist die erste Wärmesenke 11 dazu angeordnet, die drei Schaltelemente 31 und 32a abzudecken.
Ein Schaltelement 32b für die Vorschubachse ist auf der zweiten Wärmesenke montiert. Das eine Schaltelement 32b für die Vorschubachse ist fern von den anderen zwei Schaltelementen 32a für die Vorschubachsen angeordnet. Die zweite Wärmesenke 12 ist in einer Position fern von der ersten Wärmesenke 11 angeordnet.
Die erste Wärmesenke 11 und das Schaltelement 31 für die Spindel sowie die zwei Schaltelemente 32a für die Vorschubachsen, die in der vorliegenden Ausführungsform auf der ersten Wärmesenke 11 angeordnet sind, sind außerhalb des Gehäuses 21 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform gibt es nicht genügend Raum auf der Außenseite des Gehäuses 21, und somit ist auch das Schaltelement 32b für die Vorschubachse im Innern des Gehäuses 21 angeordnet. Die zweite Wärmesenke 12 und das auf der zweiten Wärmesenke 12 angeordnete Schaltelement 32b für die Vorschubachse sind im Innern des Gehäuses 21 angeordnet.
Die Motorantriebsvorrichtung 10 umfasst eine Wärmeleitplatte 51 zum thermischen Verbinden der ersten Wärmesenke 11 und der zweiten Wärmesenke 12. Die Wärmeleitplatte 51 in der vorliegenden Ausführungsform ist aus einer Metallplatte gebildet. Es wird bevorzugt, dass die Wärmeleitplatte 51 aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, wie Aluminium oder Kupfer, gebildet wird. Ein Endteil der Wärmeleitplatte 51 ist mit der ersten Wärmesenke 11 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform ist das eine Endteil der Wärmeleitplatte 51 sandwichartig zwischen der ersten Wärmesenke 11 und den Schaltelementen 31 und 32a angeordnet. Ferner ist das andere Endteil der Wärmeleitplatte 51 mit der zweiten Wärmesenke 12 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform ist das andere Endteil der Wärmeleitplatte 51 sandwichartig zwischen der zweiten Wärmesenke 12 und dem Schaltelement 32b angeordnet.
Die Schaltelemente 31 und 32a geben die Wärme über die Wärmeleitplatte 51 an die erste Wärmesenke 11 ab. Das Schaltelement 32b gibt die Wärme über die Wärmeleitplatte 51 an die zweite Wärmesenke 12 ab. Ferner wird die Wärme der zweiten Wärmesenke 12 über die Wärmeleitplatte 51 an die erste Wärmesenke 11 übertragen.
4 stellt eine schematische Ansicht einer Motorantriebsvorrichtung eines Vergleichbeispiels dar. In einer Motorantriebsvorrichtung 71 des Vergleichbeispiels sind das Schaltelement 31 für die Spindel und die zwei Schaltelemente 32a für die Vorschubachsen auf der ersten Wärmesenke 11 montiert, die außerhalb des Gehäuses 21 angeordnet ist. Ferner sind das Schaltelement 32b für die Vorschubachse und die zweite Wärmesenke 12 im Innern des Gehäuses 21 angeordnet. In der Motorantriebsvorrichtung 71 des Vergleichbeispiels können die außerhalb des Gehäuses 21 angeordneten Schaltelemente 31 und 32a effektiv gekühlt werden. Allerdings staut sich die Wärme im Innern des Gehäuses 21, sodass die Kühlleistung des im Innern des Gehäuses 21 angeordneten Schaltelements 32b geringer wird.
Mit Bezug auf 2 und 3 sind dagegen in der Motorantriebsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform ein Schaltelement 31 für die Spindel und zwei Schaltelemente 32a für die Vorschubachsen außerhalb des Gehäuses angeordnet. Ferner ist die erste Wärmesenke 11 zum Kühlen der Schaltelemente 31 und 32a außerhalb des Gehäuses 21 angeordnet. Die erste Wärmesenke 11 kann die Wärme direkt an die Umgebungsluft abgeben und eine hohe Kühlleistung aufweisen. Somit kann die erste Wärmesenke 11 das Schaltelement 31 für die Spindel und die zwei Schaltelemente 32a für die Vorschubachsen effektiv kühlen.
In der Motorantriebsvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung ist die zweite Wärmesenke 12 über die Wärmeleitplatte 51 thermisch mit der ersten Wärmesenke 11 verbunden. In dem Gehäuse 21 wird die Wärmestrahlungsleistung der zweiten Wärmesenke 12 geringer. Allerdings kann die Wärme durch die Wärmeleitplatte 51 von der zweiten Wärmesenke 12 an die erste Wärmesenke 11 übertragen und die Kühlleistung der zweiten Wärmesenke 12 verbessert werden. Die zweite Wärmesenke 12 kann das im Innern des Gehäuses 21 angeordnete Schaltelement 32b durch die hohe Kühlleistung kühlen.
Zusätzlich kann die Wärmeleitplatte 51 die Wärme im Innern des Gehäuses 21 aus dem Gehäuse 21 hinaus leiten. Dementsprechend kann die restliche Wärme im Innern des Gehäuses 21 an die Umgebungsluft abgegeben werden.
In der Motorantriebsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform ist das Schaltelement 31 für die Spindel auf der außerhalb des Gehäuses 21 angeordneten ersten Wärmesenke 11 montiert. Ferner ist das auf der im Innern des Gehäuses 21 angeordneten zweiten Wärmesenke 12 montierte Schaltelement das Schaltelement 32b für die Vorschubachse. Im Allgemeinen erzeugt das Schaltelement 31 für die Spindel unter einer Vielzahl von Arten an Schaltelementen am meisten Wärme. Wenn der Motor für die Spindel kontinuierlich mit hoher Leistung betrieben wird, erzeugt das Schaltelement 31 für die Spindel kontinuierlich Wärme. Allerdings ist das Schaltelement 31 für die Spindel auf der ersten Wärmesenke 11 außerhalb des Gehäuses 21 montiert und kann effektiv gekühlt werden.
Wenn der Spindelmotor 6 mit der hohen Leistung angetrieben wird, werden die Vorschubachsenmotoren 5 weniger oft mit der hohen Leistung angetrieben. Im Gegensatz ist es, wenn die Vorschubachsenmotoren 5 mit der hohen Leistung angetrieben werden, d. h., die Achsenmotoren 5 mit einer hohen Geschwindigkeit angetrieben werden, oft der Fall, dass die Leistung des Spindelmotors 6 klein ist oder der Spindelmotor 6 angehalten wird.
Wenn das Schaltelement 32b für die Vorschubachse im Innern des Gehäuses 21 in hohem Maße betrieben wird und Wärme erzeugt, ist die Wärmeerzeugungsmenge des Schaltelements 31 für die Spindel gering. In diesem Fall ist ein Temperaturunterschied zwischen der ersten Wärmesenke 11 und der zweiten Wärmesenke 12 groß und die Wärme der zweiten Wärmesenke 12 kann an die erste Wärmesenke 11 übertragen werden. Somit kann das Schaltelement 32b im Innern des Gehäuses 21 effektiv gekühlt werden.
Wenn das Schaltelement 31 für die Spindel in hohem Maße Wärme erzeugt, ist eine Wärmeerzeugungsmenge des Schaltelements 32b für die Vorschubachse im Innern des Gehäuses 21 oft gering. Somit kann das Schaltelement 32b im Innern des Gehäuses 21 ausreichend von der zweiten Wärmesenke 12 gekühlt werden.
Wie oben beschrieben, kann die Motorantriebsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform die Schaltelemente für die Vorschubachsen im Innern des Gehäuses anordnen, selbst wenn die Anzahl der Schaltelemente groß ist. Ferner können die Schaltelemente im Innern des Gehäuses effektiv gekühlt werden.
Die Motorantriebsvorrichtung 10 in der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein erstes Kühlgebläse 41 zum Erzeugen eines Luftstroms auf eine Oberfläche der ersten Wärmesenke 11. Das erste Kühlgebläse 41 ist außerhalb des Gehäuses 21 angeordnet. Das erste Kühlgebläse 41 ist dazu angeordnet, einem Endteil der ersten Wärmesenke 11 zugewandt zu sein. Wenn das erste Kühlgebläse 41 angetrieben wird, wird ein Luftstrom in eine Richtung erzeugt, in die sich die Rippen der ersten Wärmesenke erstrecken, wie durch den Pfeil 81 dargestellt.
Das Schaltelement 31 für die Spindel der vorliegenden Ausführungsform ist mit einem Endteil in der Längsrichtung der ersten Wärmesenke 11 verbunden. Das Schaltelement 31 für die Spindel ist in einer dem Luftstrom vorgelagerten Fläche in der ersten Wärmesenke 11 angeordnet. Das Schaltelement 31 für die Spindel ist mit einer Tieftemperaturluft in Kontakt und kann effektiv gekühlt werden.
Das eine Endteil der Wärmeleitplatte 51 der vorliegenden Ausführungsform ist sandwichartig zwischen der ersten Wärmesenke 11 und den Schaltelementen 31 und 32a angeordnet, und das andere Endteil davon ist sandwichartig zwischen der zweiten Wärmesenke 12 und dem Schaltelement 32b angeordnet. Durch Übernehmen dieser Konfiguration kann, wenn das Schaltelement 32b in hohem Maße Wärme erzeugt, die Wärme des Schaltelements 32b schnell an die erste Wärmesenke 11 übertragen werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist ein zweites Kühlgebläse 42 zum Kühlen der zweiten Wärmesenke 12 in dem Deckelabschnitt 23 des Gehäuses 21 installiert. An dem Deckelabschnitt 23 ist ein Schlitzabschnitt 43 zum Aufnehmen von Luft ins Innere des Deckelabschnitts 23 gebildet. Der Schlitzabschnitt 43 ist an einer gegenüberliegenden Seite der Seite gebildet, an der das zweite Kühlgebläse 42 angeordnet ist. Wenn das zweite Kühlgebläse 42 angetrieben wird, wird ein Luftstrom im Innern des Deckelabschnitts 23 erzeugt, und das Kühlen der zweiten Wärmesenke 12 kann erleichtert werden.
Die Anzahl der Umdrehungen des ersten Kühlgebläses 41 und des zweiten Kühlgebläses 42 der Motorantriebsvorrichtung 10 kann nach Bedarf angepasst werden. In der vorliegenden Ausführungsform kann die Wärme der im Innern des Gehäuses 21 angeordneten zweiten Wärmesenke 12 über die Wärmeleitplatte 51 an die Außenseite des Gehäuses 21 abgegeben werden. Daher ist das zweite Kühlgebläse 42 eventuell nicht angeordnet.
Die Motorantriebsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform kann in einem Servoverstärker- und E/A-Modul-Schrank der Werkzeugmaschine installiert sein. Wenn die Motorantriebsvorrichtung in dem Servoverstärker- und E/A-Modul-Schrank installiert ist, wird bevorzugt, die Installation so durchzuführen, dass die erste Wärmesenke an der Außenseite eines Rahmenkörpers des Servoverstärker- und E/A-Modul-Schranks angeordnet ist. Mit anderen Worten wird bevorzugt, dass die Motorantriebsvorrichtung so angeordnet ist, dass die erste Wärmesenke der Umgebungsluft ausgesetzt ist. Durch Übernehmen dieser Konfiguration kann die Wärme von der ersten Wärmesenke über die Wärmeleitplatte selbst dann an die Atmosphäre abgegeben werden, wenn die zweite Wärmesenke im Innern des Rahmenkörpers des Servoverstärker- und E/A-Modul-Schranks angeordnet ist.
5 stellt eine perspektivische Ansicht einer anderen Motorantriebsvorrichtung in der Ausführungsform mit entferntem Deckelabschnitt dar. In dem Gehäuse 21 gibt es Komponenten wie Bauteile zum Stützen des Substrats und elektrische Komponenten. In der anderen Motorantriebsvorrichtung 13 ist eine auf der Leiterplatte 15 installierte elektrische Komponente 61 zwischen der ersten Wärmesenke 11 und der zweiten Wärmesenke 12 angeordnet. Eine andere Motorantriebsvorrichtung 13 umfasst die Wärmeleitplatte 52. Ein Teil der Wärmeleitplatte 52 ist gebogen, um die elektrische Komponente 61 nicht zu beeinträchtigen. Die Wärmeleitplatte 52 umfasst mehrere gebogene Abschnitte 52a. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Wärmeleitplatte 52 an dem gebogenen Abschnitt 52a gefaltet. Die Wärmeleitplatte 52 ist gebogen, um die elektrische Komponente 61 nicht zu beeinträchtigen. Wenn ein gebogener Teil in der Wärmeleitplatte 52 gebildet wird, kann der gebogene Abschnitt in einer beliebigen Form gebildet werden.
Genau wie der gebogene Abschnitt, er ist nicht begrenzt auf eine Form, in der die Wärmeleitplatte 52 gefaltet ist, kann die Wärmeleitplatte 52 gekrümmt sein, um eine Krümmung aufzuweisen. Da der gebogene Abschnitt 52a gebildet ist, kann die Wärmeleitplatte 52 so gebildet sein, dass sich eine Oberfläche davon in eine Richtung senkrecht zu der Leiterplatte 15 erstreckt, selbst wenn eine Fläche, in der die Wärmeleitplatte 52 angeordnet ist, klein ist. Zusätzlich kann eine Querschnittfläche der Wärmeleitplatte 52, wenn in einer senkrecht zu einer Wärmeübertragungsrichtung verlaufenden Oberfläche geschnitten, vergrößert werden. Dementsprechend kann die von dem Schaltelement 32b erzeugte Wärme, hinreichend an die erste Wärmesenke 11 übertragen werden.
Als Element zum Übertragen der Wärme kann zum Beispiel ein Wärmerohr genommen werden. Allerdings ist es schwierig, in dem Wärmerohr einen gebogenen Teil zu bilden. Im Gegensatz dazu ist es einfach, den gebogenen Abschnitt in der Wärmeleitplatte der vorliegenden Ausführungsform zu bilden. Zusätzlich kann der gebogene Abschnitt einen Wärmeübertragungsweg so verändern, dass Interferenz mit den in dem Substrat installierten Komponenten vermieden wird. Ferner kann die Wärmeleitplatte die erste Wärmesenke und die zweite Wärmesenke thermisch verbinden, wenn der gebogene Abschnitt darin enthalten ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Motorantriebsvorrichtung bereitgestellt werden, die die Wärmestrahlung des im Innern des Gehäuses angeordneten Schaltelements effektiv durchführt.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen können angemessen kombiniert werden. In jeder der oben beschriebenen Zeichnungen sind dieselben oder entsprechenden Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind illustrativ und nicht dazu gedacht, die vorliegende Erfindung zu begrenzen. Ferner umfassen die Ausführungsformen Modifikationen der im Umfang der Ansprüche beschriebenen Ausführungsform.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014-165360 [0004]
JP 2001-345584 [0005]
JP 2003-243862 [0006]

Claims

Motorantriebsvorrichtung (10) zum Antreiben eines Spindelmotors (6) und eines Vorschubachsenmotors (5) einer Werkzeugmaschine (1), wobei die Motorantriebsvorrichtung umfasst: ein Schaltelement (31) für eine Spindel, das dazu konfiguriert ist, den Spindelmotor anzutreiben; ein Schaltelement (32b) für eine Vorschubachse, das dazu konfiguriert ist, den Vorschubachsenmotor anzutreiben; ein Gehäuse (21), das dazu konfiguriert ist, in einem Substrat (15) installierte Komponenten abzudecken; eine erste Wärmesenke (11), die außerhalb des Gehäuses angeordnet ist; eine zweite Wärmesenke (12), die im Innern des Gehäuses angeordnet ist; und eine Wärmeleitplatte (51, 52), die dazu konfiguriert ist, die erste Wärmesenke und die zweite Wärmesenke thermisch zu verbinden; wobei das Schaltelement für die Spindel auf der ersten Wärmesenke montiert ist und das Schaltelement für die Vorschubachse auf der zweiten Wärmesenke montiert ist.
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Endteil der Wärmeleitplatte sandwichartig zwischen der ersten Wärmesenke und dem Schaltelement für Spindel angeordnet ist und das andere Endteil der Wärmeleitplatte sandwichartig zwischen der zweiten Wärmesenke und dem Schaltelement für die Vorschubachse angeordnet ist.
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wärmeleitplatte (52) einen gebogenen Abschnitt (52a) umfasst, der gebogen ist, um in dem Substrat installierte Komponenten (61) nicht zu beeinträchtigen.