JP2009214188A - Cooling device for machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷却手段によって発熱部を冷却する工作機械の冷却装置において、特に発熱部の温度を推定し、推定された発熱部の温度に基づいて冷却手段を制御するように構成したものに関する。 The present invention relates to a cooling device for a machine tool that cools a heat generating portion with a cooling means, and more particularly to a configuration that estimates the temperature of the heat generating portion and controls the cooling means based on the estimated temperature of the heat generating portion.
従来、工具によりワークを加工する工作機械には、主軸モータ等の電動モータの減速時に電動モータが発電機として動作し回生電力が発生するため、この回生電力を消費する為の回生抵抗が設けられている。回生電力を消費する際に回生抵抗が発熱するため、回生抵抗の近傍に、回生抵抗を冷却する冷却ファン等の冷却手段が設けられている。これと同様に、電動モータの駆動時においては電動モータ自体が発熱するため、電動モータにも冷却ファン等の冷却手段が設けられている。 Conventionally, a machine tool that processes a workpiece with a tool is provided with a regenerative resistor for consuming this regenerative power because the electric motor operates as a generator and generates regenerative power when the electric motor such as a spindle motor decelerates. ing. Since the regenerative resistor generates heat when the regenerative power is consumed, cooling means such as a cooling fan for cooling the regenerative resistor is provided in the vicinity of the regenerative resistor. Similarly, since the electric motor itself generates heat when the electric motor is driven, the electric motor is also provided with cooling means such as a cooling fan.
このような冷却手段を制御する冷却装置として種々の装置が開示されており、例えば、特許文献１に記載の交流エレベータの制御装置においては、回生抵抗に作用する電圧を検出する回生モード検出回路を備え、回生モード検出回路により検出された電圧が所定電圧以上の場合に冷却用ファンを作動させる。 Various devices have been disclosed as cooling devices for controlling such cooling means. For example, in the control device for an AC elevator described in Patent Document 1, a regenerative mode detection circuit for detecting a voltage acting on a regenerative resistor is provided. The cooling fan is operated when the voltage detected by the regeneration mode detection circuit is equal to or higher than a predetermined voltage.
特許文献２に記載のエレベータの制御盤においては、平滑コンデンサの端子電圧から回生運転状態であるか否かを検出する回生運転検出手段を備え、回生運転検出手段により回生運転状態であると検出されたとき、冷却ファンの回転速度を速めて冷却能力を向上させる。 The elevator control panel described in Patent Document 2 includes regenerative operation detection means for detecting whether or not the regenerative operation state is obtained from the terminal voltage of the smoothing capacitor, and is detected as being in the regenerative operation state by the regenerative operation detection means. The cooling capacity is increased by increasing the rotational speed of the cooling fan.
特許文献３に記載の制御盤冷却システム、制御盤冷却方法及び制御盤冷却用プログラムにおいては、主軸における作動回数と加減速回数と回転数の推移に基づいて、機械の制御状態（作動状態）を判定する。機械の制御状態が制御盤内部の温度上昇を伴う第１の制御状態となった場合、冷却ファンを作動させ、制御盤内部の温度上昇を伴わない第２の制御状態となった場合は、冷却ファンを停止させる。
ところで、発熱部が発熱している場合でも、回生抵抗や電動モータ等の発熱部周辺の雰囲気温度が低いときは、雰囲気によって発熱部が十分に冷却されるため、冷却手段を作動させる必要のない場合がある。この場合に、冷却手段を作動させると、冷却手段を駆動する為の電力を無駄に浪費するという問題がある。 By the way, even when the heat generating part is generating heat, when the ambient temperature around the heat generating part such as a regenerative resistor or an electric motor is low, the heat generating part is sufficiently cooled by the atmosphere, so there is no need to operate the cooling means. There is a case. In this case, when the cooling means is operated, there is a problem that power for driving the cooling means is wasted.
冷却手段を適正に制御する為に、発熱部の温度に基づいて制御を行う必要があるが、特許文献１〜３の装置においては、発熱部の温度を検出する為の手段を備えておらず、発熱部の温度に基づいて冷却手段の制御を行うことができない。それ故、発熱部が発熱している場合において、発熱部周辺の雰囲気温度が低いときに雰囲気によって発熱部が十分に冷却される場合でも、冷却手段が作動するためその電力が無駄になる。 In order to properly control the cooling means, it is necessary to perform control based on the temperature of the heat generating portion. However, the devices of Patent Documents 1 to 3 do not include a means for detecting the temperature of the heat generating portion. The cooling means cannot be controlled based on the temperature of the heat generating part. Therefore, when the heat generating part is generating heat, even when the heat generating part is sufficiently cooled by the atmosphere when the ambient temperature around the heat generating part is low, the power is wasted because the cooling means operates.
本発明の目的は、工作機械の冷却装置において、発熱部の温度に基づいて冷却手段を適正に制御することができること、冷却手段を駆動する為の無駄な電力消費を削減できること、等である。 An object of the present invention is to appropriately control the cooling means based on the temperature of the heat generating portion in a cooling device for a machine tool, to reduce wasteful power consumption for driving the cooling means, and the like.
請求項１の工作機械の冷却装置は、工具によりワークを加工する工作機械の発熱部を冷却手段によって冷却する工作機械の冷却装置において、前記発熱部の温度を推定する温度推定手段と、前記温度推定手段により推定された温度が設定温度以上か否かを判断する判断手段と、前記判断手段により設定温度以上であると判断されたときだけ前記冷却手段を作動させる冷却制御手段とを備えたことを特徴としている。 The cooling device for a machine tool according to claim 1 is a cooling device for a machine tool that cools a heat generating part of a machine tool that processes a workpiece with a tool by a cooling means, a temperature estimating unit that estimates a temperature of the heat generating part, and the temperature Judgment means for judging whether or not the temperature estimated by the estimation means is equal to or higher than a set temperature, and a cooling control means for operating the cooling means only when it is judged that the temperature is equal to or higher than the set temperature by the judgment means. It is characterized by.
この工作機械の冷却装置では、温度推定手段により発熱部の温度が推定され、判断手段によりその発熱部の温度が設定温度以上であると判断されたときだけ、冷却制御手段が冷却手段を作動させる。これにより、発熱部周辺の雰囲気温度が低いときに、雰囲気によって発熱部が十分に冷却されて冷却手段を作動させる必要のない場合、冷却手段を作動させないので、冷却手段を駆動する為の無駄な電力消費を削減できる。 In this machine tool cooling apparatus, the cooling control means activates the cooling means only when the temperature estimating means estimates the temperature of the heat generating portion and the judging means determines that the temperature of the heat generating portion is equal to or higher than the set temperature. . As a result, when the ambient temperature around the heat generating portion is low and the heat generating portion is sufficiently cooled by the atmosphere and it is not necessary to operate the cooling means, the cooling means is not operated, so it is useless for driving the cooling means. Power consumption can be reduced.
請求項２の工作機械の冷却装置は、請求項１の発明において、前記発熱部は、工作機械の電動モータから発生する電力を消費する回生抵抗であり、雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段と、前記回生抵抗に流れる電流値を検出する電流検出手段とを備え、前記温度推定手段は、前記雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度と前記電流検出手段により検出された電流値とに基づいて、前記回生抵抗の温度を推定することを特徴としている。 A machine tool cooling device according to a second aspect is the invention according to the first aspect, wherein the heat generating portion is a regenerative resistor that consumes electric power generated from an electric motor of the machine tool, and an atmospheric temperature detecting means for detecting an atmospheric temperature. Current detecting means for detecting a current value flowing through the regenerative resistor, wherein the temperature estimating means is based on the atmospheric temperature detected by the atmospheric temperature detecting means and the current value detected by the current detecting means. The temperature of the regenerative resistance is estimated.
請求項３の工作機械の冷却装置は、請求項１の発明において、前記発熱部は電動モータであり、雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段と、前記電動モータの駆動電流値を検出する電流検出手段とを備え、前記温度推定手段は、前記雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度と前記電流検出手段により検出された電流値とに基づいて、前記電動モータの温度を推定することを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a cooling device for a machine tool according to the first aspect, wherein the heat generating portion is an electric motor, an atmospheric temperature detecting means for detecting an atmospheric temperature, and a current detection for detecting a drive current value of the electric motor. And the temperature estimating means estimates the temperature of the electric motor based on the ambient temperature detected by the ambient temperature detecting means and the current value detected by the current detecting means. Yes.
請求項４の工作機械の冷却装置は、請求項１又は２の発明において、前記冷却手段は２つの冷却ファンで構成され、第１設定温度と、第１設定温度よりも高い第２設定温度とを有し、前記冷却制御手段は、前記判断手段により第１設定温度以上且つ第２設定温度未満であると判断されたとき１つの冷却ファンを作動させ、第２設定温度以上であると判断されたとき２つの冷却ファンを作動させることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a cooling device for a machine tool according to the first or second aspect, wherein the cooling means includes two cooling fans, a first set temperature, and a second set temperature higher than the first set temperature. And the cooling control means activates one cooling fan when it is determined by the determining means that the temperature is equal to or higher than the first set temperature and lower than the second set temperature, and is determined to be equal to or higher than the second set temperature. It is characterized by operating two cooling fans.
請求項１の発明によれば、発熱部の温度を推定する温度推定手段と、温度推定手段により推定された温度が設定温度以上か否かを判断する判断手段と、判断手段により設定温度以上であると判断されたときだけ冷却手段を作動させる冷却制御手段とを備えたので、発熱部の温度に基づいて冷却手段を適正に制御することができる。発熱部周辺の雰囲気温度が低いときに雰囲気によって発熱部が十分に冷却される場合、冷却手段を作動させないので、冷却手段を駆動する為の無駄な電力消費を削減できるうえ、冷却手段の長寿命化を図ることができる。 According to the first aspect of the present invention, the temperature estimation means for estimating the temperature of the heat generating portion, the determination means for determining whether or not the temperature estimated by the temperature estimation means is equal to or higher than the set temperature, Since the cooling control means for operating the cooling means only when it is determined that the cooling means is present, the cooling means can be appropriately controlled based on the temperature of the heat generating portion. When the ambient temperature around the heat generating part is low, if the heat generating part is sufficiently cooled by the atmosphere, the cooling means is not operated, so that unnecessary power consumption for driving the cooling means can be reduced and the long life of the cooling means Can be achieved.
請求項２の発明によれば、発熱部は、工作機械の電動モータから発生する電力を消費する回生抵抗であり、雰囲気温度検出手段と電流検出手段とを備え、温度推定手段は、雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度と電流検出手段により検出された電流値とに基づいて、回生抵抗の温度を推定するので、推定された回生抵抗の温度に基づいて冷却手段を適正に制御することができる。 According to the invention of claim 2, the heat generating portion is a regenerative resistor that consumes electric power generated from the electric motor of the machine tool, and includes the ambient temperature detecting means and the current detecting means, and the temperature estimating means includes the ambient temperature detecting means. Since the temperature of the regenerative resistance is estimated based on the ambient temperature detected by the means and the current value detected by the current detection means, the cooling means can be appropriately controlled based on the estimated temperature of the regenerative resistance. it can.
請求項３の発明によれば、発熱部は電動モータであり、雰囲気温度検出手段と電流検出手段とを備え、温度推定手段は、雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度と電流検出手段により検出された電流値とに基づいて、電動モータの温度を推定するので、推定された電動モータの温度に基づいて冷却手段を適正に制御することができる。 According to the invention of claim 3, the heat generating part is an electric motor, and includes an ambient temperature detecting means and a current detecting means, and the temperature estimating means is detected by the ambient temperature and current detecting means detected by the ambient temperature detecting means. Since the temperature of the electric motor is estimated based on the estimated current value, the cooling means can be appropriately controlled based on the estimated temperature of the electric motor.
請求項４の発明によれば、冷却手段は２つの冷却ファンで構成され、第１設定温度と、第１設定温度よりも高い第２設定温度とを有し、冷却制御手段は、判断手段により第１設定温度以上且つ第２設定温度未満であると判断されたとき１つの冷却ファンを作動させ、第２設定温度以上であると判断されたとき２つの冷却ファンを作動させるので、推定された発熱部の温度に基づいて２つの冷却ファンを切り換えて、発熱部を効率的に冷却することができる。 According to the invention of claim 4, the cooling means is composed of two cooling fans, has a first set temperature and a second set temperature higher than the first set temperature, and the cooling control means is determined by the judging means. Estimated because one cooling fan is activated when it is determined that the temperature is equal to or higher than the first set temperature and lower than the second set temperature, and two cooling fans are operated when it is determined that the temperature is equal to or higher than the second set temperature. The two cooling fans can be switched based on the temperature of the heat generating part to efficiently cool the heat generating part.
以下、本発明を実施する為の最良の形態について説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、工作機械１の冷却装置３は、工具によりワークを加工する工作機械１の発熱部を冷却ファン１７によって冷却するものである。この工作機械１は、制御装置２と、温度センサ（雰囲気温度検出手段）４と、キーボード５と、主軸モータ１９と、Ｘ軸モータ２０と、Ｙ軸モータ２１と、Ｚ軸モータ２２と、回生抵抗（これが発熱部に相当する）１６と、回生抵抗１６を冷却する冷却ファン（冷却手段）１７と、ディスプレイ１８とを有している。制御装置２には、温度センサ４と、キーボード５と、各軸モータ１９〜２２と、回生抵抗１６と、冷却ファン１７と、ディスプレイ１８が電気的に接続されている。尚、各軸モータ１９〜２２が電動サーボモータである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the cooling device 3 of the machine tool 1 cools a heat generating portion of the machine tool 1 that processes a workpiece with a tool by a cooling fan 17. The machine tool 1 includes a control device 2, a temperature sensor (atmosphere temperature detection means) 4, a keyboard 5, a spindle motor 19, an X-axis motor 20, a Y-axis motor 21, a Z-axis motor 22, a regeneration unit. A resistor (which corresponds to a heat generating portion) 16, a cooling fan (cooling means) 17 that cools the regenerative resistor 16, and a display 18 are provided. The temperature sensor 4, the keyboard 5, the motors 19 to 22, the regenerative resistor 16, the cooling fan 17, and the display 18 are electrically connected to the control device 2. Each axis motor 19-22 is an electric servo motor.
温度センサ４は、制御装置２の外界の雰囲気温度Ｔ０を検出するものであり、検出された雰囲気温度Ｔ０を後述のマイクロコンピュータ６に出力する。キーボード５は、冷却ファン１７を作動させるか否かを判断する際回生抵抗１６の推定温度Ｔｒ（ｎ）と比較される設定温度と、回生抵抗１６の推定温度Ｔｒ（ｎ）を演算する時間間隔である温度演算間隔Δｔ等を手動で入力するもので、それらのデータがマイクロコンピュータ６に出力される。 The temperature sensor 4 detects the ambient temperature T0 of the outside world of the control device 2, and outputs the detected ambient temperature T0 to the microcomputer 6 described later. The keyboard 5 calculates a set temperature compared with the estimated temperature Tr (n) of the regenerative resistor 16 and a time interval for calculating the estimated temperature Tr (n) of the regenerative resistor 16 when determining whether or not to operate the cooling fan 17. The temperature calculation interval Δt is manually input, and the data is output to the microcomputer 6.
制御装置２には、マイクロコンピュータ６と、主軸用サーボアンプ１１と、Ｘ軸用サーボアンプ１２と、Ｙ軸用サーボアンプ１３と、Ｚ軸用サーボアンプ１４と、電流センサ（電流検出手段）１５等が設けられている。マイクロコンピュータ６は、ＣＰＵ７と、ＲＯＭ８と、ＲＡＭ９と、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１０とを有する。 The control device 2 includes a microcomputer 6, a main shaft servo amplifier 11, an X axis servo amplifier 12, a Y axis servo amplifier 13, a Z axis servo amplifier 14, and a current sensor (current detection means) 15. Etc. are provided. The microcomputer 6 includes a CPU 7, a ROM 8, a RAM 9, and an input / output interface (I / O) 10.
ＲＯＭ８には、加工プログラムに基づいて工作機械１を駆動制御する各種の制御プログラム、ディスプレイ１８に各種の表示情報を表示させる表示制御プログラム、図２のフローチャートに示す冷却制御の制御プログラム等が記憶されている。 The ROM 8 stores various control programs for driving and controlling the machine tool 1 based on the machining program, a display control program for displaying various display information on the display 18, a control program for cooling control shown in the flowchart of FIG. ing.
ＲＡＭ９には、各軸モータ１９〜２２を駆動制御する為の位置情報や工具情報を含んだ複数の加工プログラムと、回生抵抗１６の回生抵抗熱容量Ｃｒ及び放熱係数Ｋ１と、キーボード５を介して入力された設定温度及び温度演算間隔Δｔと、雰囲気温度Ｔ０と回生抵抗１６に流れる電流の電流値Ｉｒとに基づいて推定された回生抵抗１６の推定温度Ｔｒ（ｎ）等が記憶される。但し、このＲＡＭ９は常に２次電池等でバックアップされている。 A plurality of machining programs including position information and tool information for driving and controlling each of the motors 19 to 22, the regenerative resistance heat capacity Cr and the heat radiation coefficient K 1 of the regenerative resistor 16, and the keyboard 5 are input to the RAM 9. The estimated temperature Tr (n) of the regenerative resistor 16 estimated based on the set temperature and temperature calculation interval Δt, the ambient temperature T0, and the current value Ir of the current flowing through the regenerative resistor 16 are stored. However, this RAM 9 is always backed up by a secondary battery or the like.
主軸用サーボアンプ１１は、マイクロコンピュータ６からの指令により主軸モータ１９の回転数とトルクを制御するものである。主軸用サーボアンプ１１には、主軸モータ１９と、電流センサ１５を介して回生抵抗１６が接続されており、主軸用サーボアンプ１１以外の各軸用サーボアンプ１２〜１４も同様に、対応する各軸モータ１９〜２２と、電流センサ１５を介して回生抵抗１６が夫々接続されている。この電流センサ１５により回生抵抗１６に流れる電流の電流値Ｉｒが検出され、検出された電流値Ｉｒはマイクロコンピュータ６に入力される。尚、各軸用サーボアンプ１１〜１４は、ほぼ同じ構成なので、主軸用サーボアンプ１１以外の各軸用サーボアンプ１１〜１４についても、主軸用サーボアンプ１１と同様の機能を有する。 The spindle servo amplifier 11 controls the rotational speed and torque of the spindle motor 19 according to a command from the microcomputer 6. The spindle servo amplifier 11 is connected to a spindle motor 19 and a regenerative resistor 16 via a current sensor 15, and each of the axis servo amplifiers 12 to 14 other than the spindle servo amplifier 11 also has a corresponding function. The regenerative resistor 16 is connected to the shaft motors 19 to 22 via the current sensor 15, respectively. This current sensor 15 detects the current value Ir of the current flowing through the regenerative resistor 16, and the detected current value Ir is input to the microcomputer 6. Since the servo amplifiers 11 to 14 for each axis have substantially the same configuration, the servo amplifiers 11 to 14 for each axis other than the servo amplifier 11 for the main axis have the same functions as the servo amplifier 11 for the main axis.
回生抵抗１６は、各軸モータ１９〜２２の減速時に発生した回生電力を熱として消費するものである。冷却ファン１７は回生抵抗１６の近傍に配設され、マイクロコンピュータ６により制御される。冷却制御の制御プログラムを実行させると、マイクロコンピュータ６は、回生抵抗１６の推定温度Ｔｒ（ｎ）が設定温度以上であるとき冷却ファン１７を作動させ、回生抵抗１６の推定温度Ｔｒ（ｎ）が設定温度未満であるとき、冷却ファン１７を停止させるように制御する。 The regenerative resistor 16 consumes the regenerative power generated when the motors 19 to 22 are decelerated as heat. The cooling fan 17 is disposed in the vicinity of the regenerative resistor 16 and is controlled by the microcomputer 6. When the control program for cooling control is executed, the microcomputer 6 operates the cooling fan 17 when the estimated temperature Tr (n) of the regenerative resistor 16 is equal to or higher than the set temperature, and the estimated temperature Tr (n) of the regenerative resistor 16 is increased. When the temperature is lower than the set temperature, the cooling fan 17 is controlled to stop.
ディスプレイ１８は、マイクロコンピュータ６により制御され、このディスプレイ１８には種々の表示画面が表示される。尚、冷却装置３は、マイクロコンピュータ６と、温度センサ４と、回生抵抗１６と、冷却ファン１７により構成される。 The display 18 is controlled by the microcomputer 6, and various display screens are displayed on the display 18. The cooling device 3 includes a microcomputer 6, a temperature sensor 4, a regenerative resistor 16, and a cooling fan 17.
次に、冷却装置３で実行される冷却制御について、図２に基づいて説明する。但し、図中Ｓｉ（ｉ＝１，２・・・）は各ステップを示す。
加工プログラムを実行させるとこの冷却制御が開始され、先ず、温度センサ４からの雰囲気温度Ｔ０と、ＲＡＭ９からの回生抵抗熱容量Ｃｒ、放熱係数Ｋ１、温度演算間隔Δｔ等の各種信号が読込まれた後（Ｓ１）、ｎがリセットされ（Ｓ２）、推定温度Ｔｒ（０）に雰囲気温度Ｔ０が入力される（Ｓ３）。
Next, the cooling control executed by the cooling device 3 will be described with reference to FIG. In the figure, Si (i = 1, 2,...) Indicates each step.
When the machining program is executed, this cooling control is started. First, after various signals such as the ambient temperature T0 from the temperature sensor 4, the regenerative resistance heat capacity Cr, the heat radiation coefficient K1, and the temperature calculation interval Δt from the RAM 9 are read. (S1), n is reset (S2), and the ambient temperature T0 is input to the estimated temperature Tr (0) (S3).
次に、温度演算タイミングであるか否かが判断される。この温度演算タイミングは温度演算間隔Δｔから得られる時間であり、例えば、温度演算間隔Δｔとして２秒が設定されている場合、２秒間隔で温度演算タイミングになるものとする。温度演算タイミングである場合（Ｓ４；Ｙｅｓ）、ｎが１だけインクリメントされる（Ｓ５）。回生抵抗１６の推定温度Ｔｒ（ｎ）がＴｒ（ｎ）＝Ｔｒ（ｎ−１）＋Δｔ｛Ｑｒ（ｎ）−Ｋ１×Ｔｒ（ｎ−１）｝／Ｃｒの演算式により演算される（Ｓ６）。但し、Ｑｒ（ｎ）は回生抵抗１６に対して入熱された単位時間当りの熱量であり、回生抵抗１６の抵抗値をＲｒ、電流値をＩｒとすると、このＱｒ（ｎ）は、Ｑｒ（ｎ）＝Ｒｒ×Ｉｒ2 の演算式により演算される。 Next, it is determined whether or not it is a temperature calculation timing. This temperature calculation timing is the time obtained from the temperature calculation interval Δt. For example, when 2 seconds is set as the temperature calculation interval Δt, the temperature calculation timing is assumed to be two seconds apart. If it is the temperature calculation timing (S4; Yes), n is incremented by 1 (S5). The estimated temperature Tr (n) of the regenerative resistor 16 is calculated by the calculation formula Tr (n) = Tr (n−1) + Δt {Qr (n) −K1 × Tr (n−1)} / Cr (S6). . However, Qr (n) is the amount of heat per unit time input to the regenerative resistor 16, and when the resistance value of the regenerative resistor 16 is Rr and the current value is Ir, this Qr (n) is Qr (n n) = it is computed by computing equation Rr × Ir 2.
次に、演算された推定温度Ｔｒ（ｎ）が設定温度（例えば、１２０℃）以上であるか否かが判断される。推定温度Ｔｒ（ｎ）が１２０℃以上である場合（Ｓ７；Ｙｅｓ）、冷却ファン１７を作動させた後（Ｓ８）、Ｓ４へ移行する。一方、推定温度Ｔｒ（ｎ）が１２０℃未満である場合（Ｓ７；Ｎｏ）、つまり、回生抵抗１６周辺の雰囲気温度Ｔ０が低いときに、雰囲気によって回生抵抗１６が十分に冷却されるため、冷却ファン１７を作動させる必要のない場合は、冷却ファン１７を停止させた後（Ｓ９）、Ｓ４へ移行する。 Next, it is determined whether or not the calculated estimated temperature Tr (n) is equal to or higher than a set temperature (for example, 120 ° C.). When the estimated temperature Tr (n) is 120 ° C. or higher (S7; Yes), after the cooling fan 17 is operated (S8), the process proceeds to S4. On the other hand, when the estimated temperature Tr (n) is less than 120 ° C. (S7; No), that is, when the ambient temperature T0 around the regenerative resistor 16 is low, the regenerative resistor 16 is sufficiently cooled by the atmosphere. If it is not necessary to operate the fan 17, the cooling fan 17 is stopped (S9), and then the process proceeds to S4.
尚、温度推定手段は、図２に示すフローチャートのＳ６の処理を実行するマイクロコンピュータ６により構成され、判断手段は、図２に示すフローチャートのＳ７の処理を実行するマイクロコンピュータ６により構成され、冷却制御手段は、図２に示すフローチャートのＳ８，Ｓ９の処理を実行するマイクロコンピュータ６により構成されている。 The temperature estimating means is constituted by the microcomputer 6 that executes the process of S6 of the flowchart shown in FIG. 2, and the judging means is constituted of the microcomputer 6 that executes the process of S7 of the flowchart shown in FIG. The control means is constituted by a microcomputer 6 that executes the processes of S8 and S9 in the flowchart shown in FIG.
次に、以上説明した工作機械１の冷却装置３の作用、効果について説明する。
この工作機械１の冷却装置３では、回生抵抗１６の温度が推定され、その回生抵抗１６の温度が設定温度以上であると判断されたときだけ、冷却ファン１７を作動させる。
これにより、回生抵抗１６周辺の雰囲気温度が低いとき、雰囲気によって回生抵抗１６が冷却されるため、冷却ファン１７を作動させる必要のない場合に、冷却ファン１７を作動させずに停止させておくことができる。
Next, the operation and effect of the cooling device 3 for the machine tool 1 described above will be described.
In the cooling device 3 of the machine tool 1, the temperature of the regenerative resistor 16 is estimated, and the cooling fan 17 is operated only when it is determined that the temperature of the regenerative resistor 16 is equal to or higher than the set temperature.
Accordingly, when the ambient temperature around the regenerative resistor 16 is low, the regenerative resistor 16 is cooled by the atmosphere. Therefore, when the cooling fan 17 does not need to be operated, the cooling fan 17 is stopped without being operated. Can do.
このように、回生抵抗１６の温度Ｔｒ（ｎ）を推定し、この温度Ｔｒ（ｎ）が設定温度以上であると判断されたときだけ冷却ファン１７を作動させるので、回生抵抗１６の温度Ｔｒ（ｎ）に基づいて冷却ファン１７を適正に制御することができる。回生抵抗１６周辺の雰囲気温度Ｔ０が低いときに雰囲気によって回生抵抗１６が十分に冷却される場合に、冷却ファン１７を作動させないので、冷却ファン１７を駆動する為の無駄な電力消費を削減できるうえ、冷却ファン１７の長寿命化を図ることができる。 Thus, the temperature Tr (n) of the regenerative resistor 16 is estimated, and the cooling fan 17 is operated only when it is determined that the temperature Tr (n) is equal to or higher than the set temperature. The cooling fan 17 can be appropriately controlled based on n). Since the cooling fan 17 is not operated when the regenerative resistor 16 is sufficiently cooled by the atmosphere when the ambient temperature T0 around the regenerative resistor 16 is low, wasteful power consumption for driving the cooling fan 17 can be reduced. The life of the cooling fan 17 can be extended.
冷却装置３は、温度センサ４と電流センサ１５とを備え、温度センサ４により検出された雰囲気温度Ｔ０と電流センサ１５により検出された電流値Ｉｒとに基づいて、回生抵抗１６の温度Ｔｒ（ｎ）を推定するので、推定された回生抵抗１６の温度Ｔｒ（ｎ）に基づいて冷却ファン１７を適正に制御することができる。 The cooling device 3 includes a temperature sensor 4 and a current sensor 15, and the temperature Tr (n of the regenerative resistor 16 is based on the ambient temperature T 0 detected by the temperature sensor 4 and the current value Ir detected by the current sensor 15. ) Is estimated, the cooling fan 17 can be appropriately controlled based on the estimated temperature Tr (n) of the regenerative resistor 16.
次に、本発明の実施例２について、図３、図４に基づいて説明する。但し、前記実施例と同一の構成には同一の符号を付し、異なる構成についてのみ説明する。
この実施例２においては、冷却装置３Ａの冷却手段を２つの冷却ファン２５，２６で構成したものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. However, the same reference numerals are given to the same components as those in the above embodiment, and only different components will be described.
In the second embodiment, the cooling means of the cooling device 3A is composed of two cooling fans 25 and 26.
図３に示すように、回生抵抗１６の近傍に第１，第２冷却ファン２５，２６が配設されている。ＲＡＭ９には、キーボード５を介して予め入力された第１設定温度及び第１設定温度よりも高い第２設定温度が記憶される。 As shown in FIG. 3, first and second cooling fans 25 and 26 are disposed in the vicinity of the regenerative resistor 16. The RAM 9 stores a first preset temperature input in advance via the keyboard 5 and a second preset temperature higher than the first preset temperature.
図４に示すように、加工プログラムを実行させるとこの冷却制御が開始され、実施例１の場合と同様のステップを経て、推定温度Ｔｒ（ｎ）が演算された後（Ｓ６）、推定温度Ｔｒ（ｎ）が第１設定温度（例えば、１００℃）以上であるか否かが判断される。推定温度Ｔｒ（ｎ）が１００℃以上である場合（Ｓ１０；Ｙｅｓ）、第１冷却ファン２５を作動させた後（Ｓ１１）、推定温度Ｔｒ（ｎ）が第２設定温度（例えば、１２０℃）以上であるか否かが判断される（Ｓ１２）。 As shown in FIG. 4, when the machining program is executed, this cooling control is started, and after the estimated temperature Tr (n) is calculated through the same steps as in the first embodiment (S6), the estimated temperature Tr It is determined whether (n) is equal to or higher than a first set temperature (for example, 100 ° C.). When the estimated temperature Tr (n) is 100 ° C. or higher (S10; Yes), after the first cooling fan 25 is operated (S11), the estimated temperature Tr (n) is the second set temperature (for example, 120 ° C.). It is determined whether or not this is the case (S12).
推定温度Ｔｒ（ｎ）が１２０℃以上である場合（Ｓ１２；Ｙｅｓ）、第２冷却ファン２６を作動させた後（Ｓ１３）、Ｓ４へ移行する。一方、推定温度Ｔｒ（ｎ）が１２０℃未満である場合（Ｓ１２；Ｎｏ）、第２冷却ファン２６を停止させた後（Ｓ１５）、Ｓ４へ移行する。但し、推定温度Ｔｒ（ｎ）が１００℃未満である場合（Ｓ１０；Ｎｏ）、第１，第２冷却ファン２６を停止させた後（Ｓ１４）、Ｓ４へ移行する。 When the estimated temperature Tr (n) is 120 ° C. or higher (S12; Yes), after the second cooling fan 26 is operated (S13), the process proceeds to S4. On the other hand, when the estimated temperature Tr (n) is lower than 120 ° C. (S12; No), after the second cooling fan 26 is stopped (S15), the process proceeds to S4. However, when the estimated temperature Tr (n) is lower than 100 ° C. (S10; No), after the first and second cooling fans 26 are stopped (S14), the process proceeds to S4.
尚、温度推定手段は、図４に示すフローチャートのＳ６の処理を実行するマイクロコンピュータ６により構成され、判断手段は、図４に示すフローチャートのＳ１０，Ｓ１２の処理を実行するマイクロコンピュータ６により構成され、冷却制御手段は、図４に示すフローチャートのＳ１１，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５の処理を実行するマイクロコンピュータ６により構成されている。 The temperature estimating means is constituted by the microcomputer 6 that executes the process of S6 of the flowchart shown in FIG. 4, and the judging means is constituted of the microcomputer 6 that executes the processes of S10 and S12 of the flowchart shown in FIG. The cooling control means is constituted by a microcomputer 6 that executes the processes of S11, S13, S14, and S15 in the flowchart shown in FIG.
このように、冷却手段は第１，第２冷却ファン２５，２６で構成され、ＲＡＭ９に第１設定温度と、第１設定温度よりも高い第２設定温度とが記憶され、第１設定温度以上且つ第２設定温度未満であると判断されたとき第１冷却ファン２５を作動させ、第２設定温度以上であると判断されたとき第１，第２冷却ファン２５，２６を作動させるので、推定された回生抵抗１６の温度Ｔｒ（ｎ）に基づいて第１，第２冷却ファン２５，２６を切り換えて、回生抵抗１６を効率的に冷却することができる。 As described above, the cooling means includes the first and second cooling fans 25 and 26, and the RAM 9 stores the first set temperature and the second set temperature higher than the first set temperature, and is equal to or higher than the first set temperature. When it is determined that the temperature is lower than the second set temperature, the first cooling fan 25 is operated. When it is determined that the temperature is equal to or higher than the second set temperature, the first and second cooling fans 25 and 26 are operated. The regenerative resistor 16 can be efficiently cooled by switching the first and second cooling fans 25 and 26 based on the temperature Tr (n) of the regenerative resistor 16.
次に、本発明の実施例３について、図５、図６に基づいて説明する。但し、前記実施例と同一の構成には同一の符号を付し、異なる構成についてのみ説明する。
この実施例３においては、冷却装置３Ｂを、マイクロコンピュータ６と、温度センサ４と、各軸モータ１９〜２２と、冷却ファン１９ａ〜２２ａにより構成し、発熱部としての各軸モータ１９〜２２を冷却ファン１９ａ〜２２ａによって冷却するものである。
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS. However, the same reference numerals are given to the same components as those in the above embodiment, and only different components will be described.
In the third embodiment, the cooling device 3B includes a microcomputer 6, a temperature sensor 4, motors 19 to 22, and cooling fans 19a to 22a. Cooling is performed by the cooling fans 19a to 22a.
図５に示すように、各軸モータ１９〜２２には、冷却ファン１９ａ〜２２ａが夫々設けられ、各軸用サーボアンプ１１〜１４とこれらと対応する各軸モータ１９〜２２との間には、電流センサ３０〜３３が夫々設けられている。ＲＡＭ９には、各軸モータ１９〜２２毎に、モータ熱容量Ｃｍ及び放熱係数Ｋ２と、雰囲気温度Ｔ０と各軸モータ１９〜２２の駆動電流の電流値Ｉｍとに基づいて推定された各軸モータ１９〜２２の推定温度Ｔｍ（ｎ）等が夫々記憶される。 As shown in FIG. 5, the cooling motors 19 a to 22 a are respectively provided in the motors 19 to 22, and between the servo amplifiers 11 to 14 for each shaft and the corresponding motors 19 to 22. Current sensors 30 to 33 are provided. In the RAM 9, for each shaft motor 19-22, each shaft motor 19 estimated based on the motor heat capacity Cm and the heat radiation coefficient K2, the ambient temperature T0, and the current value Im of the drive current of each shaft motor 19-22. The estimated temperature Tm (n) of ˜22 is stored.
次に、主軸モータ１９の冷却制御について説明する。主軸モータ１９以外の各軸モータ２０〜２２の冷却制御についてもほぼ同様に行うことができるので説明を省略する。
図６に示すように、加工プログラムを実行させるとこの冷却制御が開始され、先ず、温度センサ４からの雰囲気温度Ｔ０と、ＲＡＭ９からのモータ熱容量Ｃｍ、放熱係数Ｋ２、温度演算間隔Δｔ等の各種信号が読込まれた後（Ｓ２０）、ｎがリセットされ（Ｓ２１）、推定温度Ｔｍ（０）に雰囲気温度Ｔ０が入力される（Ｓ２２）。
Next, cooling control of the spindle motor 19 will be described. Since the cooling control of each of the shaft motors 20 to 22 other than the main shaft motor 19 can be performed in substantially the same manner, the description thereof is omitted.
As shown in FIG. 6, when the machining program is executed, this cooling control is started. First, various atmospheric temperature T0 from the temperature sensor 4, motor heat capacity Cm from the RAM 9, heat radiation coefficient K2, temperature calculation interval Δt, etc. After the signal is read (S20), n is reset (S21), and the ambient temperature T0 is input to the estimated temperature Tm (0) (S22).
次に、温度演算タイミングであるか否かが判断され、温度演算タイミングである場合（Ｓ２３；Ｙｅｓ）、ｎが１だけインクリメントされる（Ｓ２４）。主軸モータ１９の推定温度Ｔｍ（ｎ）がＴｍ（ｎ）＝Ｔｍ（ｎ−１）＋Δｔ｛Ｑｍ（ｎ）−Ｋ２×Ｔｍ（ｎ−１）｝／Ｃｍの演算式により演算される（Ｓ２５）。但し、Ｑｍ（ｎ）は主軸モータ１９に対して入熱された単位時間当りの熱量であり、このＱｍ（ｎ）は、主軸モータ１９の抵抗値をＲｍ、駆動電流値をＩｍとすると、Ｑｍ（ｎ）＝∫Ｒｍ×Ｉｍ2 ｄｔの演算式により演算される。 Next, it is determined whether or not it is a temperature calculation timing. If it is a temperature calculation timing (S23; Yes), n is incremented by 1 (S24). The estimated temperature Tm (n) of the spindle motor 19 is calculated by an arithmetic expression of Tm (n) = Tm (n−1) + Δt {Qm (n) −K2 × Tm (n−1)} / Cm (S25). . However, Qm (n) is the amount of heat per unit time input to the spindle motor 19, and this Qm (n) is Qm when the resistance value of the spindle motor 19 is Rm and the drive current value is Im. (N) = ∫Rm × Im 2 dt.
次に、演算された推定温度Ｔｍ（ｎ）が設定温度（例えば、１２０℃）以上であるか否かが判断される。推定温度Ｔｍ（ｎ）が１２０℃以上である場合（Ｓ２６；Ｙｅｓ）、冷却ファン１９ａを作動させた後（Ｓ２７）、Ｓ２３へ移行する。一方、推定温度Ｔｍ（ｎ）が１２０℃未満である場合（Ｓ２６；Ｎｏ）、つまり、主軸モータ１９周辺の雰囲気温度Ｔ０が低いとき、雰囲気によって主軸モータ１９が冷却されて、冷却ファン１９ａを作動させる必要のない場合は、冷却ファン１９ａを停止させた後（Ｓ２８）、Ｓ２３へ移行する。 Next, it is determined whether or not the calculated estimated temperature Tm (n) is equal to or higher than a set temperature (for example, 120 ° C.). When the estimated temperature Tm (n) is 120 ° C. or higher (S26; Yes), after operating the cooling fan 19a (S27), the process proceeds to S23. On the other hand, when the estimated temperature Tm (n) is less than 120 ° C. (S26; No), that is, when the ambient temperature T0 around the spindle motor 19 is low, the spindle motor 19 is cooled by the atmosphere and the cooling fan 19a is operated. If it is not necessary to stop the cooling fan 19a (S28), the process proceeds to S23.
尚、温度推定手段は、図６に示すフローチャートのＳ２５の処理を実行するマイクロコンピュータ６により構成され、判断手段は、図６に示すフローチャートのＳ２６の処理を実行するマイクロコンピュータ６により構成され、冷却制御手段は、図６に示すフローチャートのＳ２７，Ｓ２８の処理を実行するマイクロコンピュータ６により構成されている。 The temperature estimating means is constituted by the microcomputer 6 that executes the process of S25 of the flowchart shown in FIG. 6, and the judging means is constituted of the microcomputer 6 that executes the process of S26 of the flowchart shown in FIG. The control means is constituted by the microcomputer 6 that executes the processes of S27 and S28 in the flowchart shown in FIG.
このように、発熱部は各軸モータ１９〜２２であり、冷却装置３Ｂは、温度センサ４と電流センサ３０〜３３とを備え、温度センサ４により検出された雰囲気温度Ｔ０と電流センサ３０〜３３により検出された駆動電流の電流値Ｉｍとに基づいて、各軸モータ１９〜２２の温度Ｔｍ（ｎ）を推定するので、推定された各軸モータ１９〜２２の温度Ｔｍ（ｎ）に基づいて冷却ファン１９ａ〜２２ａを適正に制御することができる。 As described above, the heat generating units are the respective axis motors 19 to 22, and the cooling device 3 </ b> B includes the temperature sensor 4 and the current sensors 30 to 33, and the ambient temperature T <b> 0 detected by the temperature sensor 4 and the current sensors 30 to 33. Since the temperature Tm (n) of each of the shaft motors 19 to 22 is estimated based on the current value Im of the driving current detected by the above, based on the estimated temperature Tm (n) of each of the shaft motors 19 to 22 The cooling fans 19a to 22a can be appropriately controlled.
次に、前記実施例を部分的に変更した変更例について説明する。
１］実施例３において、各軸モータ１９〜２２に１つの冷却ファン１９ａ〜２２ａを夫々設ける代わりに、実施例２の場合と同様に２つの冷却ファンを夫々設けることも可能である。この場合、２つの冷却ファンを切り換えて、各軸モータ１９〜２２を効率的に冷却することができる。
Next, a modified example in which the above embodiment is partially modified will be described.
1] In the third embodiment, two cooling fans can be provided in the same manner as in the second embodiment, instead of providing one cooling fan 19a to 22a for each of the shaft motors 19 to 22, respectively. In this case, each of the shaft motors 19 to 22 can be efficiently cooled by switching the two cooling fans.
１ 工作機械
３，３Ａ，３Ｂ 冷却装置
４ 温度センサ
６ マイクロコンピュータ
１５，３０，３１，３２，３３ 電流センサ
１６ 回生抵抗
１７，１９ａ，２０ａ，２１ａ，２２ａ 冷却ファン
１９ 主軸モータ
２０ Ｘ軸モータ
２１ Ｙ軸モータ
２２ Ｚ軸モータ
２５ 第１冷却ファン
２６ 第２冷却ファン
1 Machine tool 3, 3A, 3B Cooling device 4 Temperature sensor 6 Microcomputer 15, 30, 31, 32, 33 Current sensor 16 Regenerative resistor 17, 19a, 20a, 21a, 22a Cooling fan 19 Spindle motor 20 X-axis motor 21 Y Axis motor 22 Z-axis motor 25 First cooling fan 26 Second cooling fan
Claims (4)
前記発熱部の温度を推定する温度推定手段と、
前記温度推定手段により推定された温度が設定温度以上か否かを判断する判断手段と、
前記判断手段により設定温度以上であると判断されたときだけ前記冷却手段を作動させる冷却制御手段とを備えたことを特徴とする工作機械の冷却装置。 In a cooling device for a machine tool that cools a heat generating part of a machine tool that processes a workpiece with a tool by a cooling means,
Temperature estimation means for estimating the temperature of the heat generating part;
Determining means for determining whether the temperature estimated by the temperature estimating means is equal to or higher than a set temperature;
A cooling device for a machine tool, comprising: cooling control means for operating the cooling means only when the judgment means judges that the temperature is equal to or higher than a preset temperature.
雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段と、
前記回生抵抗に流れる電流値を検出する電流検出手段とを備え、
前記温度推定手段は、前記雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度と前記電流検出手段により検出された電流値とに基づいて、前記回生抵抗の温度を推定することを特徴とする請求項１に記載の工作機械の冷却装置。 The heat generating part is a regenerative resistor that consumes electric power generated from an electric motor of a machine tool,
An atmospheric temperature detecting means for detecting the atmospheric temperature;
Current detection means for detecting a current value flowing through the regenerative resistor,
The temperature estimation unit estimates the temperature of the regenerative resistor based on the ambient temperature detected by the ambient temperature detection unit and the current value detected by the current detection unit. The machine tool cooling device described.
雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段と、
前記電動モータの駆動電流値を検出する電流検出手段とを備え、
前記温度推定手段は、前記雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度と前記電流検出手段により検出された電流値とに基づいて、前記電動モータの温度を推定することを特徴とする請求項１に記載の工作機械の冷却装置。 The heat generating part is an electric motor;
An atmospheric temperature detecting means for detecting the atmospheric temperature;
Current detection means for detecting a drive current value of the electric motor,
The temperature estimation unit estimates the temperature of the electric motor based on the ambient temperature detected by the ambient temperature detection unit and the current value detected by the current detection unit. The machine tool cooling device described.
第１設定温度と、第１設定温度よりも高い第２設定温度とを有し、
前記冷却制御手段は、前記判断手段により第１設定温度以上且つ第２設定温度未満であると判断されたとき１つの冷却ファンを作動させ、第２設定温度以上であると判断されたとき２つの冷却ファンを作動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械の冷却装置。 The cooling means is composed of two cooling fans,
A first set temperature and a second set temperature higher than the first set temperature;
The cooling control unit activates one cooling fan when the determination unit determines that the temperature is equal to or higher than the first set temperature and lower than the second set temperature, and two times when the temperature is determined to be equal to or higher than the second set temperature. The cooling device for a machine tool according to claim 1, wherein the cooling fan is operated.
Priority Applications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105563232A (en) * | 2014-10-29 | 2016-05-11 | 大隈株式会社 | Method for controlling temperature adjustment system of machine |
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| CN105563232B (en) * | 2014-10-29 | 2019-03-22 | 大隈株式会社 | The control method of the humidity control system of lathe |
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