JP5452528B2 - Numerical controller - Google Patents
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Description
本発明は、数値制御装置に関する。 The present invention relates to a numerical control device.
モータを駆動して対象物を加工する工作機械では、消費電力改善など様々な目的で消費電力または回生電力の情報が求められている。 In a machine tool that drives a motor to process an object, information on power consumption or regenerative power is required for various purposes such as power consumption improvement.
特許文献1には、産業機械のモータ駆動装置において、コンバータ部の入力電圧と入力電流とを測定し、これらの値を用いてモータ駆動装置全体の消費電力を求めることが記載されている。これにより、特許文献1によれば、モータ駆動装置全体(コンバータ部、複数のインバータ部、複数のモータを合わせた全体)の消費電力を正確に算出できるとされている。
特許文献2には、産業機械のモータ駆動装置において、モータ速度検出値とモータ電流検出値と予め設定したモータトルク定数からモータ出力を算出し、モータ電流検出値の二乗と巻線抵抗からモータ損失を算出し、モータ電流検出値と予め設定されたアンプ電力損失係数からアンプ損失を算出し、算出したモータ出力とモータ損失、アンプ損失と、予め設定したアンプ固定消費電力、周辺機器の固定消費電力を合計することで産業機械全体の消費電力を算出することが記載されている。これにより、特許文献2によれば、電力計などの特別な機器を使用することなく、産業機械全体の消費電力を計算できるとされている。
In
特許文献1には、コンバータ部の入力電圧と入力電流との各測定値からモータ駆動装置全体の消費電力を求めることが記載されているに過ぎず、インバータ部及びモータが設けられた軸ごとの消費電力を求めることは想定されていない。
特許文献2には、産業機械全体および軸ごとの消費電力を計算により求めることが記載されているが、それらを正確に計算することは困難である。
すなわち、軸ごとの消費電力を正確に算出するためには、モータ損失やアンプ損失を正確に算出する必要がある。しかし、モータ損失やアンプ損失を正確に算出するために必要な、モータの巻線抵抗など予め設定する定数は、モータの温度などさまざまな条件により変化するため、予め正確に設定しておくことが困難である。特許文献2に記載の技術では、モータ電流検出値の二乗と巻線抵抗からモータ損失を算出し、モータ電流検出値と予め設定されたアンプ電力損失係数からアンプ損失を算出している。このように不正確なモータ損失やアンプ損失をモータ出力に加算して軸ごとの消費電力を算出すると、その値も不正確なものとなってしまう。
That is, in order to accurately calculate the power consumption for each axis, it is necessary to accurately calculate the motor loss and the amplifier loss. However, preset constants such as motor winding resistance required to accurately calculate motor loss and amplifier loss vary depending on various conditions such as motor temperature. Have difficulty. In the technique described in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、軸ごとの電力を正確に算出することができる数値制御装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a numerical control device capable of accurately calculating the power for each axis.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の1つの側面にかかる数値制御装置は、交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と前記コンバータ部で変換された直流電力を交流電力に変換する複数のアンプと前記アンプで変換された交流電力によりそれぞれ駆動する複数のモータとを有し前記アンプ及び前記モータが軸ごとに設けられた工作機械駆動部の電力を算出する数値制御装置であって、前記コンバータ部の出力電力をコンバータ出力電力として取得するコンバータ電力取得手段と、前記モータの出力をモータ出力として軸ごとに算出するモータ出力算出手段と、前記コンバータ出力電力と前記モータ出力の全軸に関する総和との差を全損失として算出する全損失算出手段と、前記モータの損失をモータ損失として軸ごとに算出するモータ損失算出手段と、前記アンプの損失をアンプ損失として軸ごとに算出するアンプ損失算出手段と、前記モータ損失と前記アンプ損失との和を軸損失として軸ごとに算出する軸損失算出手段と、前記軸損失の全軸に関する総和に対する軸毎の前記軸損失の比率に基づいて、前記全損失を軸毎に分配した損失を分配軸損失として軸ごとに求める損失分配手段と、前記モータ出力と前記分配軸損失との和を軸電力として軸ごとに求める軸電力算出手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a numerical control device according to one aspect of the present invention includes a converter unit that converts AC power into DC power, and the DC power converted by the converter unit as AC power. A numerical control device for calculating power of a machine tool drive unit having a plurality of amplifiers for conversion into motors and a plurality of motors respectively driven by AC power converted by the amplifiers, wherein the amplifiers and the motors are provided for respective axes The converter power acquisition means for acquiring the output power of the converter section as converter output power, the motor output calculation means for calculating the output of the motor for each axis as the motor output, the converter output power and the motor output Total loss calculation means for calculating the difference between the total sum of all axes as total loss, and the motor loss as motor loss for each axis Motor loss calculating means for calculating, amplifier loss calculating means for calculating the loss of the amplifier as an amplifier loss for each axis, and axis loss calculating means for calculating the sum of the motor loss and the amplifier loss as an axis loss for each axis And, based on the ratio of the shaft loss for each shaft to the total sum of the shaft losses for all shafts, a loss distribution means for obtaining, for each shaft, a loss obtained by distributing the total loss for each shaft as a distribution shaft loss, and the motor output And an axis power calculation means for obtaining for each axis the axis power as the sum of the distribution axis loss and the distribution axis loss.
本発明によれば、軸毎のモータ損失やアンプ毎のアンプ損失を算出する際に発生する誤差や考慮できていない損失も考慮に入れた軸毎の軸損失を算出することが可能になるので、軸ごとの消費電力を正確に算出することができる。 According to the present invention, it is possible to calculate the shaft loss for each axis taking into account errors generated when calculating the motor loss for each axis and the amplifier loss for each amplifier, and losses that have not been considered. The power consumption for each axis can be accurately calculated.
以下に、本発明にかかる数値制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a numerical controller according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態.
実施の形態にかかる数値制御装置2について図1を用いて説明する。図1は、数値制御装置2の構成を示すとともに、数値制御装置2の制御対象である工作機械駆動部1の構成も示すブロック図である。なお、図1中の実線は電力供給経路を表し、破線矢印は信号伝達経路を表す。
Embodiment.
A
数値制御装置2は、工作機械駆動部1を制御する。また、数値制御装置2は、工作機械駆動部1の電力を算出する。
The
工作機械駆動部1は、1つのコンバータ部110および、それに連なるN個の軸としてアンプ12−1〜12−Nとモータ13−1〜13−Nを軸毎に有する。なお、部材番号におけるハイフン「−」の後の番号は、軸の番号に対応させてある。
The machine
コンバータ部110は、電力変換回路111及びコンバータ電力測定手段112を有する。工場電源100から供給される三相交流電力は、コンバータ部110の電力変換回路111で直流電力であるコンバータ出力電力に変換され、各軸のアンプ12−1〜12−Nに供給される。
The
コンバータ部110のコンバータ電力測定手段112は、電力変換回路111により変換されたコンバータ出力電力を測定する。各軸のアンプ12−1〜12−Nは、コンバータ部110から供給される直流電力を所望の三相交流電力に変換し、対応するモータ13−1〜13−Nに供給する。各軸のモータ13−1〜13−Nは、対応するアンプ12−1〜12−Nから供給された三相交流電力により駆動する。
Converter power measurement means 112 of
なお、本実施の形態では、工作機械駆動部1には1つのコンバータ部110とそれにアンプ12−1〜12−N及びモータ13−1〜13−Nが軸毎に連なる構成となっているが、工作機械駆動部1にはその構成が複数備わっていても良い。例えば、工作機械駆動部1には複数のコンバータと各コンバータにアンプ12−1〜12−N及びモータ13−1〜13−Nが軸毎に連なる構成となっていてもよい。
In the present embodiment, the machine
また、本実施の形態では、コンバータ電力測定手段112がコンバータ部110に含まれているが、独立した電力計又は電圧計・電流計を用いて、コンバータ出力電力又はコンバータ出力電圧・コンバータ出力電流を計測しても良い。電圧計・電流計によりコンバータ出力電圧・コンバータ出力電流を測定した場合、後述するコンバータ電力取得手段300は、電圧計から出力されたコンバータ出力電圧と電流計から出力されたコンバータ出力電流とを取得し、コンバータ出力電圧とコンバータ出力電流とをかけてコンバータ出力電力を求めることでコンバータ出力電力を取得しても良い。
In this embodiment, converter power measuring means 112 is included in
数値制御装置2は、回転速度測定手段200、モータ電流測定手段210、コンバータ電力取得手段300、モータ出力算出手段310、モータ損失算出手段320、アンプ損失算出手段330、全損失算出手段340、軸損失算出手段350、損失分配手段360、及び軸電力算出手段370を有する。
The
回転速度測定手段200は、モータの回転速度をモータ回転速度として測定し、モータ電流測定手段210は、モータに流れる電流をモータ電流として測定する。 The rotational speed measuring means 200 measures the rotational speed of the motor as the motor rotational speed, and the motor current measuring means 210 measures the current flowing through the motor as the motor current.
次に、コンバータ電力取得手段300は、コンバータ電力測定手段112から出力されたコンバータ出力電力Wcを取得する。なお、コンバータ電力測定手段112がコンバータ出力電圧・コンバータ出力電流を出力する場合、コンバータ電力取得手段300は、コンバータ出力電圧・コンバータ出力電流を取得し、コンバータ出力電圧とコンバータ出力電流との積をコンバータ出力電力Wcとして算出することでコンバータ出力電力Wcを取得する。 Next, converter power acquisition means 300 acquires converter output power Wc output from converter power measurement means 112. When converter power measuring means 112 outputs converter output voltage / converter output current, converter power acquisition means 300 acquires converter output voltage / converter output current, and calculates the product of converter output voltage and converter output current as the converter. Converter output power Wc is acquired by calculating as output power Wc.
次に、モータ出力算出手段310は、回転速度測定手段200により測定されたモータ毎のモータ回転速度と、モータ電流測定手段210により測定されたモータ毎のモータ電流とを用いて、モータ毎のモータ出力を算出する。具体的には、下記の式1に示すように、モータnのモータ回転数ωnとモータnのモータ電流Imn、および予め設定されたモータnのモータトルク定数Tnの積をモータ出力Wmnとして算出する。
Next, the motor output calculation means 310 uses the motor rotation speed for each motor measured by the rotation speed measurement means 200 and the motor current for each motor measured by the motor current measurement means 210, for each motor. Calculate the output. Specifically, as shown in
Wmn=ωn×(Imn×Tn)・・・(式1) Wm n = ω n × (Im n × T n ) (Formula 1)
次に、モータ損失算出手段320は、モータ電流測定手段210により測定されたモータ毎のモータ電流を用いて、モータ毎のモータ損失を算出する。具体的には、下記の式2に示すように、モータnのモータ固定消費電力Lfmnおよび、モータnのモータ巻線抵抗Rmnを予め設定しておき、モータnのモータ電流Imnの二乗とモータ巻線抵抗Rmnとの積と、モータnのモータ固定消費電力Lfmnとの和をモータnのモータ損失Lmnとして算出する。なお、本実施の形態ではモータ電流の二乗とモータ巻線抵抗との積と、モータ固定消費電力との和をモータ損失としたが、モータ固定消費電力が小さい場合、モータ電流の二乗とモータ巻線抵抗との積のみをモータ損失としても良い。
Next, the motor
Lmn=(Imn 2×Rmn)+Lfmn・・・(式2) Lm n = (Im n 2 × Rm n ) + Lfm n (Expression 2)
次に、アンプ損失算出手段330は、モータ電流測定手段210により測定されたモータ毎のモータ電流を用いて、アンプ毎のアンプ損失を算出する。具体的には、下記の式3に示すように、アンプnのアンプ固定消費電力Lfanおよび、アンプnのアンプ損失係数Kan、アンプnのアンプ電気抵抗Ranを予め設定しておき、モータnのモータ電流Imnの二乗とアンプnのアンプ電気抵抗Ranとの積と、モータnのモータ電流Imnとアンプnのアンプ損失係数Kanとの積の絶対値と、アンプnのアンプ固定消費電力Lfanとの和をアンプnのアンプ損失Lanとして算出する。なお、モータ電流Imnとアンプ損失係数Kanの積の絶対値をとるのは、力行時においても回生時においても損失は全て正の値にするためである。また、本実施の形態では、モータ電流の二乗とアンプ電気抵抗との積と、モータ電流とアンプ損失係数との積の絶対値と、アンプ固定消費電力との和をアンプ損失としたが、モータ電流の二乗とアンプ電気抵抗との積が小さい場合には、モータ電流の二乗とアンプ電気抵抗との積を無視しても良い。また、モータ電流とアンプ損失係数との積の絶対値が小さい場合には、モータ電流とアンプ損失係数との積の絶対値を無視しても良い。また、アンプ固定消費電力が小さい場合には、アンプ固定消費電力を無視しても良い。
Next, the amplifier
Lan=(Imn 2×Ran)+|Imn×Kan|+Lfan・・・(式3) La n = (Im n 2 × Ra n) + | Im n × Ka n | + Lfa n ··· ( Equation 3)
次に、全損失算出手段340は、コンバータ電力取得手段300から出力されたコンバータ出力電力と、モータ出力算出手段310から出力されたモータ毎のモータ出力とを用いて、工作機械駆動部1全体の損失を算出する。具体的には、下記の式4に示すように、コンバータ出力電力Wcとモータnのモータ出力Wmnの全モータ総和との差を全損失Lとして算出する。ここでNはコンバータ部110により電力供給される軸数である。
Next, the total loss calculation means 340 uses the converter output power output from the converter power acquisition means 300 and the motor output for each motor output from the motor output calculation means 310, so that the entire machine
N
L=Wc−ΣWmn・・・(式4)
n=1
N
L = Wc−ΣWm n (Expression 4)
n = 1
次に、軸損失算出手段350は、モータ損失算出手段320から出力されたモータ毎のモータ損失と、アンプ損失算出手段330から出力されたアンプ毎のアンプ損失とを用いて、軸毎の損失を算出する。具体的には、下記の式5に示すように、モータnのモータ損失Lmnとアンプnのアンプ損失Lanとの和を軸nの軸損失Lnとして算出する。 Next, the shaft loss calculating means 350 uses the motor loss for each motor output from the motor loss calculating means 320 and the amplifier loss for each amplifier output from the amplifier loss calculating means 330 to calculate the loss for each axis. calculate. More specifically, as shown in Equation 5 below, it calculates the sum of the amplifier loss La n of motor loss Lm n and amplifier n of the motor n as axial loss L n axis n.
Ln=Lmn+Lan・・・(式5) L n = Lm n + La n (Formula 5)
次に、損失分配手段360は、軸損失算出手段350から出力された軸毎の軸損失を用いて、全損失算出手段340から出力された全損失を軸毎に分配する。具体的には、下記の式6に示すように、軸損失の全軸総和に対する軸nの軸損失Lnの比率と、全損失Lとの積を軸nの分配軸損失Ln’として算出する。
Next, the
Ln
Ln’=─────×L・・・(式6)
N
ΣLn
n=1
L n
L n '= ───── × L ... (Formula 6)
N
ΣL n
n = 1
次に、軸電力算出手段370は、モータ出力算出手段310から出力されたモータ毎のモータ出力と、損失分配手段360から出力された軸毎の分配軸損失とを用いて、軸毎の軸電力を求める。具体的には、下記の式7に示すように、モータnのモータ出力Wmnと軸nの分配軸損失Ln’ との和を軸nの軸電力Wnとして算出する。 Next, the shaft power calculation means 370 uses the motor output for each motor output from the motor output calculation means 310 and the distribution axis loss for each axis output from the loss distribution means 360 to generate the shaft power for each axis. Ask for. Specifically, as shown in Equation 7 below, it calculates the sum of the distribution shaft loss L n 'of the motor output Wm n and the axis n of the motor n as a shaft power W n axis n.
Wn=Wmn+Ln’・・・(式7) W n = Wm n + L n '(Expression 7)
以上のように、本実施の形態では、コンバータ出力電力とモータ出力の総和の差で全損失を求め、計算式により算出した軸毎の損失の比率で全損失を軸毎に分配して分配軸損失を求め、その分配軸損失とモータ出力との和を取って軸毎の軸電力を求める。これにより、軸毎のモータ損失やアンプ毎のアンプ損失を算出する際に発生する誤差や考慮できていない損失も考慮に入れた軸毎の軸損失を算出することが可能になるので、計算式により算出した軸毎の損失自体をモータ出力に加算して軸毎の軸電力を求める場合に比べて、より正確な軸毎の軸電力を算出することが可能であるため、工作機械の消費電力を改善するためのより正確な電力情報を提示することが可能となる。すなわち、軸ごとの電力を正確に算出することができる。 As described above, in the present embodiment, the total loss is obtained by the difference between the sum of the converter output power and the motor output, and the total loss is distributed for each axis by the ratio of the loss for each axis calculated by the calculation formula. The loss is obtained, and the sum of the distribution shaft loss and the motor output is obtained to obtain the shaft power for each shaft. This makes it possible to calculate the shaft loss for each axis, taking into account errors that occur when calculating motor loss for each axis and amplifier loss for each amplifier, and losses that cannot be considered. Compared to the case where the shaft power calculated for each axis is added to the motor output to determine the shaft power for each axis, the axis power for each axis can be calculated more accurately. It is possible to present more accurate power information for improving the power. That is, the power for each axis can be accurately calculated.
なお、数値制御装置2iは、図2に示すように、出力積算手段400iをさらに備えてもよい。出力積算手段400iは、予め設定された電力積算期間にわたり、コンバータ電力取得手段300から出力されたコンバータ出力電力と、モータ出力算出手段310から出力されたモータ毎のモータ出力とをそれぞれ積算することで、電力積算期間におけるコンバータ出力電力量とモータ毎のモータ出力量とを算出することができる。
The
また、数値制御装置2iは、図2に示すように、損失積算手段410iをさらに備えてもよい。損失積算手段410iは、予め設定された損失積算期間にわたり、全損失算出手段340から出力された全損失と、損失分配手段360から出力された軸毎の分配軸損失とをそれぞれ積算することで、損失積算期間における全損失量と軸毎の分配軸損失量とを算出することができる。なお、電力積算期間と損失積算期間とが同じであることが望ましい。
Further, the
また、数値制御装置2iは、図2に示すように、電力量表示手段500iをさらに備えてもよい。電力量表示手段500iは、電力および損失の時間積算値である電力量および損失量を表示する手段であり、出力積算手段400iから出力されたコンバータ出力電力量及びモータ毎のモータ出力量と、損失積算手段410iから出力された全損失量及び軸毎の分配軸損失量とを表示することができる。なお、表示する項目については、コンバータ出力電力量、モータ出力量、全損失量、分配軸損失量の全てを表示しても良いし、予め設定された項目を選択的に表示しても良い。また、モータ出力量については、全てのモータのモータ出力量を表示しても良いし、予め設定されたモータのモータ出力量を選択的に表示しても良いし、モータ出力量が大きいモータ順に予め設定された表示軸数分だけ表示しても良い。同様に、分配軸損失量についても、全ての軸の分配軸損失量を表示しても良いし、予め設定された軸の分配軸損失量を選択的に表示しても良いし、分配軸損失量が大きい軸順に予め設定された表示軸数分だけ表示しても良い。
Moreover, the
さらに電力量表示手段500iは、コンバータ出力電力量に対する全損失量の比率が予め設定された許容損失量比率を超えた場合、または、軸毎のモータ出力量に対する分配軸損失量が予め設定された許容軸損失量比率を超えた場合、アラーム(警告)を表示しても良い。なお、これらの場合に警告を報知する方法は、電力量表示手段500iによるアラームの表示以外に、スピーカ(図示せず)によりアラーム音などの音声で報知する方法であってもよいし、警告灯(図示せず)によりランプを点滅させることなどで報知してもよい。 Further, the power amount display means 500i is configured such that the ratio of the total loss amount to the converter output power amount exceeds a preset allowable loss amount ratio, or the distribution shaft loss amount to the motor output amount for each axis is preset. When the allowable axis loss amount ratio is exceeded, an alarm (warning) may be displayed. In these cases, the method of notifying the warning may be a method of notifying the alarm by the speaker (not shown) in addition to the alarm display by the power amount display means 500i, or a warning light. You may alert | report by blinking a lamp | ramp by (not shown).
このように、図2に示す数値制御装置2iでは、コンバータ出力電力、モータ出力、全損失、分配軸損失の所定の期間にわたって積分した累積値を算出し、表示することも可能であり、工作機械の消費電力を改善するための必要な情報を提示することが可能である。さらに好ましくは、電力量あるいは損失量の大きい軸を自動で表示することも可能であるため、表示のためのわずらわしい設定を必要とせず、より重要な電力情報を自動で提示することが可能である。
As described above, the
また、図2に示す数値制御装置2iでは、コンバータ出力電力量つまり全消費電力量に対する全損失量の比率が所定の値を超えた場合、または、モータ出力量つまり軸消費電力量に対する分配軸損失量の比率が所定の値を超えた場合アラームを表示すること等により、モータの絶縁劣化などモータやアンプの電力伝達に関する異常を報知することができる。そのため、モータやアンプが故障する前にモータやアンプの修理または交換を行うことをユーザに促すことができ、生産性を向上させることが可能であり、また、常に電力効率の良い条件で工作機械を使用することができるため、省エネルギな加工を実現することが可能である。
Further, in the
あるいは、数値制御装置2jは、図3に示すように、電力表示手段510jを備えることができる。電力表示手段510jは電力および損失の瞬時値または時間波形を表示する手段であり、コンバータ電力取得手段300から出力されたコンバータ出力電力、モータ出力算出手段310から出力されたモータ毎のモータ出力、全損失算出手段340から出力された全損失、損失分配手段360から出力された軸毎の分配軸損失を表示することができる。なお、表示する項目についは、コンバータ出力電力、モータ出力、全損失、分配軸損失の全てを表示しても良いし、予め設定された項目を選択的に表示しても良い。また、モータ出力ついては、全てのモータのモータ出力を表示しても良いし、予め設定されたモータのモータ出力を選択的に表示しても良いし、モータ出力量が大きいモータ順にモータ出力を予め設定された表示軸数分だけ表示しても良い。同様に、分配軸損失についても、全ての軸の分配軸損失を表示しても良いし、予め設定された軸の分配軸損失を選択的に表示しても良いし、分配軸損失量が大きい軸順に分配軸損失を予め設定された表示軸数分だけ表示しても良い。 Alternatively, the numerical controller 2j can include power display means 510j as shown in FIG. The power display means 510j is a means for displaying the instantaneous value or time waveform of power and loss, the converter output power output from the converter power acquisition means 300, the motor output for each motor output from the motor output calculation means 310, all The total loss output from the loss calculation means 340 and the distribution axis loss for each axis output from the loss distribution means 360 can be displayed. Regarding the items to be displayed, all of converter output power, motor output, total loss, and distribution axis loss may be displayed, or preset items may be selectively displayed. As for the motor output, the motor outputs of all motors may be displayed, the motor outputs of preset motors may be selectively displayed, or the motor outputs are pre-ordered in descending order of the motor output amount. You may display only the number of display axes that have been set. Similarly, with respect to the distribution axis loss, distribution axis loss of all axes may be displayed, distribution axis loss of a preset axis may be selectively displayed, and the distribution axis loss amount is large. The distribution axis loss may be displayed by the number of display axes set in advance in the axis order.
さらに電力表示手段510jは、コンバータ出力電力に対する全損失の比率が予め設定された最大損失比率を超えた場合、または、軸毎のモータ出力に対する分配軸損失が予め設定された最大軸損失比率を超えた場合、アラーム(警告)を表示しても良い。なお、これらの場合に警告を報知する方法は、電力表示手段510jによるアラームの表示以外に、スピーカ(図示せず)によりアラーム音などの音声で報知する方法であってもよいし、警告灯(図示せず)によりランプを点滅させることなどで報知してもよい。 Further, the power display means 510j is configured so that the ratio of the total loss to the converter output power exceeds a preset maximum loss ratio, or the distribution axis loss for the motor output for each axis exceeds the preset maximum axis loss ratio. In the case of an alarm, an alarm (warning) may be displayed. The method for notifying the warning in these cases may be a method for notifying the alarm by sound such as an alarm sound through a speaker (not shown) in addition to displaying the alarm by the power display means 510j. You may alert | report by blinking a lamp | ramp etc. by not shown).
このように、図3に示す数値制御装置2jでは、コンバータ出力電力、モータ出力、全損失、分配軸損失の瞬時値を算出し、その瞬時値又は時間波形を表示することも可能であり、工作機械の消費電力を改善するための必要な情報を提示することが可能である。さらに好ましくは、電力あるいは損失の大きい軸を自動で表示することも可能であるため、表示のためのわずらわしい設定を必要とせず、より重要な電力情報を自動で提示することが可能である。 As described above, the numerical control device 2j shown in FIG. 3 can calculate the instantaneous values of the converter output power, the motor output, the total loss, and the distribution axis loss, and display the instantaneous value or the time waveform. It is possible to present necessary information for improving the power consumption of the machine. More preferably, since it is possible to automatically display an axis with a large power or loss, it is possible to automatically present more important power information without requiring a troublesome setting for display.
また、コンバータ出力電力つまり全消費電力に対する全損失の比率が所定の値を超えた場合、または、モータ出力つまり軸消費電力に対する分配軸損失の比率が所定の値を超えた場合アラームを表示すること等により、モータの絶縁劣化などモータやアンプの電力伝達に関する異常を通知することができる。そのため、モータやアンプが故障する前にモータやアンプの修理または交換を行うことができ、生産性を向上させることが可能であり、また、常に電力効率の良い条件で工作機械を使用することができるため、省エネルギな加工を実現することが可能である。 Also, an alarm is displayed when the ratio of converter output power, that is, the total loss to total power consumption, exceeds a predetermined value, or when the ratio of motor output, that is, the distribution axis loss, to shaft power consumption exceeds a predetermined value. Thus, it is possible to notify an abnormality related to the power transmission of the motor and the amplifier such as motor insulation deterioration. Therefore, it is possible to repair or replace the motor or amplifier before the motor or amplifier breaks down, and it is possible to improve the productivity, and it is always possible to use the machine tool under the condition of power efficiency. Therefore, it is possible to realize energy saving machining.
なお、上記の実施の形態では、コンバータ出力電力やモータ出力電力、軸電力といったように消費電力と回生電力とを特に区別することなく電力として説明したが、力行時の電力を正、回生時の電力を負とし、損失は力行時、回生時に関わらず常に正とすることで、力行時、回生時を特に区別することなく消費電力および回生電力を算出することが可能である。 In the above embodiment, power consumption and regenerative power such as converter output power, motor output power, and shaft power are described as power without particular distinction, but power during power running is positive and power during power regeneration. By assuming that the power is negative and the loss is always positive regardless of power running or regeneration, it is possible to calculate power consumption and regenerative power without particularly distinguishing between power running and regeneration.
また、上記の実施の形態の変形例では、電力量表示手段500iおよび電力表示手段510jの説明において、画面表示することのみについて説明したが、データ通信により外部機器に出力するようにしても良い。 In the modification of the above-described embodiment, only the screen display has been described in the description of the power amount display means 500i and the power display means 510j. However, it may be output to an external device by data communication.
以上のように、本発明にかかる数値制御装置は、電力の算出に有用である。 As described above, the numerical control device according to the present invention is useful for calculating electric power.
1 工作機械駆動部
2、2i、2j 数値制御装置
100 工場電源
110 コンバータ部
12−1〜12−N アンプ
13−1〜13−N モータ
300 コンバータ電力取得手段
310 モータ出力算出手段
320 モータ損失算出手段
330 アンプ損失算出手段
340 全損失算出手段
350 軸損失算出手段
360 損失分配手段
370 軸電力算出手段
400i 出力積算手段
410i 損失積算手段
500i 電力量表示手段
510j 電力表示手段
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記コンバータ部の出力電力をコンバータ出力電力として取得するコンバータ電力取得手段と、
前記モータの出力をモータ出力として軸ごとに算出するモータ出力算出手段と、
前記コンバータ出力電力と前記モータ出力の全軸に関する総和との差を全損失として算出する全損失算出手段と、
前記モータの損失をモータ損失として軸ごとに算出するモータ損失算出手段と、
前記アンプの損失をアンプ損失として軸ごとに算出するアンプ損失算出手段と、
前記モータ損失と前記アンプ損失との和を軸損失として軸ごとに算出する軸損失算出手段と、
前記軸損失の全軸に関する総和に対する軸毎の前記軸損失の比率に基づいて、前記全損失を軸毎に分配した損失を分配軸損失として軸ごとに求める損失分配手段と、
前記モータ出力と前記分配軸損失との和を軸電力として軸ごとに求める軸電力算出手段と、
を備えることを特徴とする数値制御装置。 A converter unit that converts AC power into DC power, a plurality of amplifiers that convert the DC power converted by the converter unit into AC power, and a plurality of motors that are respectively driven by the AC power converted by the amplifier. A numerical control device for calculating the power of a machine tool drive unit in which an amplifier and the motor are provided for each axis,
Converter power acquisition means for acquiring output power of the converter unit as converter output power;
Motor output calculating means for calculating the output of the motor for each axis as a motor output;
A total loss calculating means for calculating the difference between the converter output power and the sum of all the motor output axes as a total loss;
Motor loss calculating means for calculating the motor loss as a motor loss for each axis;
An amplifier loss calculating means for calculating the loss of the amplifier for each axis as an amplifier loss;
A shaft loss calculating means for calculating the sum of the motor loss and the amplifier loss as a shaft loss for each shaft;
Based on the ratio of the axial loss for each axis to the total sum of the axial losses for all axes, a loss distribution means for determining, for each axis, a loss obtained by distributing the total loss for each axis as a distribution axial loss;
A shaft power calculation means for determining, for each shaft, the sum of the motor output and the distribution shaft loss as a shaft power,
A numerical control device comprising:
前記全損失及び前記分配軸損失の所定期間における積算値を、それぞれ全損失量及び分配軸損失量として算出する損失積算手段と、
をさらに備えた
ことを特徴とする請求項1に記載の数値制御装置。 Output integration means for calculating the integrated value in a predetermined period of the converter output power and the motor output as a converter output power amount and a motor output amount, respectively;
Loss integration means for calculating the total value of the total loss and the distribution axis loss for a predetermined period as a total loss amount and a distribution axis loss amount, respectively;
The numerical control apparatus according to claim 1, further comprising:
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の数値制御装置。 The power display means for displaying at least one instantaneous value or time waveform among the converter output power, the motor output, the total loss, and the distribution axis loss is further provided. Numerical control unit.
ことを特徴とする請求項2に記載の数値制御装置。 3. The numerical value according to claim 2, further comprising: a power amount display unit that displays at least one of the converter output power amount, the motor output amount, the total loss amount, and the distribution axis loss amount. Control device.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の数値制御装置。 Warning if the ratio of the total loss to the converter output power is greater than a preset allowable loss ratio, or the ratio of the distribution shaft loss to the motor output is greater than a preset allowable axis loss ratio The numerical control device according to claim 1, further comprising a notification unit that notifies
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