CN102205512B - 用于机床的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于机床的控制装置。该控制装置包括：电力故障检测单元(10′)，其监测输入电源(1)且当检测到电力故障时，指示伺服电动机放大器(3，4)使伺服电动机(7，8)在被控状态下减速且停止，并且指示心轴电动机(9)暂停用电；警报阈值改变单元(11)，其响应于来自电力故障检测单元(10′)的电力故障检测信号，将用于电力电路(2)、伺服电动机放大器(3，4)和心轴电动机放大器(5)的直流电压下降异常的警报阈值从正常操作时的值变至电力故障时的值；以及退回操作指示单元(12)，响应于来自电力故障检测单元(10′)的电力故障检测信号，指示伺服电动机放大器(3，4)执行预先定义的小段距离的退回操作。

Description

用于机床的控制装置

相关申请的交叉引用

本申请要求在2010年3月29日提交的申请号为2010-75983的日本专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种用于机床的控制装置，并且特别地涉及在发生电力故障时的控制。

背景技术

在机床中，控制工件或刀具来将工件机械加工成预定形状。例如，在车床等中，安装有工件的心轴由心轴电动机旋转地驱动，并且用于移动工件(心轴)或刀具的进给杆通过滚珠螺杆、齿轮等由伺服电动机线性地驱动或旋转地驱动。另一方面，在加工中心等中，安装有刀具的心轴由心轴电动机旋转地驱动，并且用于移动工件或刀具(心轴)的进给杆通过滚珠螺杆、齿轮等由伺服电动机线性地驱动或旋转地驱动。

图3为示出相关技术中的用于在发生电力故障时控制机床的控制装置的一个示例的方框图。交流(AC)输入电源1被输入至电力电路2。电力电路2将输入的AC电压转换为直流(DC)电压，并且将DC电压提供给伺服电动机放大器3和4以及用于心轴电动机的放大器5。数字控制装置6输入指示值至用于伺服电动机的放大器3和4以及用于心轴电动机的放大器5，以便将工件机械加工成预定形状。用于伺服电动机的放大器3和4以及用于心轴电动机的放大器5根据来自数字控制装置6的指示值来驱动伺服电动机7和8以及心轴电动机9。电力故障检测单元10不断地监测输入电源1，并且当检测到电力故障时，由于给电动机的供电精度因DC电压的下降而降低并且不能精确地对工件和刀具进行控制，因此将暂停用电的指示发给用于伺服电动机的放大器3和4以及用于心轴电动机的放大器5，使得能够中断对伺服电动机7和8以及心轴电动机9的驱动。

当在工件的机械加工期间发生电力故障时，由于切断了动力，因此伺服电动机7和8不管来自数字控制装置6的指示值而是在动力制动下才能停止，而心轴电动机9在自由运行状态下停止。伺服电动机7和8以及心轴电动机9在非控制状态下工作直到电动机停止，因而存在工件或刀具被损坏的问题。

作为用于避免损坏工件或刀具的技术，已知如下一种方法：其中在发生电力故障时心轴电动机在被控状态下减速并且停止，并且在减速期间获得的再生能量被用于驱动伺服电动机(例如，参考专利号为3001377的日本专利)。

另外，作为用于避免损坏工件或刀具的另一种技术，已知如下一种方法：其中控制心轴电动机的减速，使得在心轴电动机的减速期间获得的再生能量不超过用于驱动伺服电动机所需要的能量(例如，参考专利号为3369346的日本专利)。

通过上述的相关技术，工件和刀具能够退回到无干涉的地方，并且能够避免工件或刀具的损坏。然而，通过JP 3001377的技术，必须提供用于消耗驱动伺服电动机所不能消耗的多余能量的电阻性放电单元。另一方面，在JP3369346的技术中，用于将工件和刀具退回到无干涉的地方的时间被延长，因而必须给数字控制装置提供不间断供电装置，使得在发生电力故障时能够继续控制。换句话说，在这两种技术中，存在的问题是，由于必须提供对于正常控制不是必需的电阻性放电单元或不间断供电装置，因此成本变得更高。

本发明的优势在于，通过无需增加电阻性放电单元或不间断供电装置就能将工件和刀具退回到无干涉的地方，来避免对工件或刀具的损坏。

发明内容

根据本发明的一个方案，提供了一种控制装置，在控制根据来自数字控制装置的指示而驱动工件或刀具的伺服电动机的机床中，所述控制装置在发生电力故障时控制伺服电动机，所述控制装置包括：伺服电动机放大器，其驱动伺服电动机；电力故障检测单元，其监测输入电源，并且当检测到电力故障时，所述电力故障检测单元指示所述伺服电动机放大器使所述伺服电动机在保持被控制状态的同时减速且停止；警报阈值改变单元，其响应于来自所述电力故障检测单元的电力故障检测信号而将用于所述伺服电动机放大器的直流电压下降异常的警报阈值从用于正常操作的值改变至用于电力故障的值；以及退回操作指示单元，其响应于来自所述电力故障检测单元的所述电力故障检测信号而指示所述伺服电动机放大器执行预先定义的小段距离的退回操作。

根据本发明的另一个方案，可优选的是所述控制装置进一步包括心轴电动机和驱动所述心轴电动机的心轴电动机放大器，其中当检测到所述电力故障时，所述电力故障检测单元指示所述心轴电动机暂停用电，并且所述警报阈值改变单元进一步将用于所述心轴电动机放大器的直流电压下降异常的警报阈值从用于正常操作的值改变至用于电力故障的值。

根据本发明的另一个方案，可优选的是所述控制装置进一步包括电力电路，所述电力电路将交流输入电源转换为要提供给所述伺服电动机放大器或所述心轴电动机放大器的直流电压，其中所述警报阈值改变单元进一步将用于所述电力电路的直流电压下降异常的警报阈值从用于正常操作的值改变至用于电力故障的值。

[益处]

通过本发明的各个方案，无需增加电阻性放电单元或不间断电源装置，通过将工件和刀具退回至无干涉区域，就能够避免工件或刀具的损坏。

如所述，通过本发明的各个方案，能够提供如下的一种控制装置：其无需增加电阻性放电单元或不间断电源装置，通过将工件和刀具退回至无干涉区域就能够避免工件或刀具的损坏。

附图说明

图1为示出本发明的优选实施例的方框图。

图2为用于说明采用本发明的优选实施例的控制装置的情形和不采用该控制装置的情形之间在控制上的不同的图。

图3为示出相关技术的方框图。

具体实施方式

图1为示出本发明的优选实施例的控制装置的方框图，该控制装置用于在发生电力故障时控制机床。与图3中示出的相关技术的元件相同的元件被赋予相同的附图标记并且将不再对其进行描述。另外，尽管图1的装置具有类似于图3的结构，都具有两个伺服电动机7和8以及一个心轴电动机9，但本发明不限于这种构造。

电力故障检测单元10′不断地监测输入电源1，并且当电力故障检测单元10′检测到电力故障时，电力故障检测单元10′向伺服电动机放大器3和4指示减速和停止，以使伺服电动机7和8在处于被控制状态的同时减速和停止，并且向心轴电动机放大器5指示暂停用电，以中断心轴电动机9的驱动。同时，电力故障检测单元10′发送电力故障检测信号至警报阈值改变单元11和退回操作指示单元12。响应于来自电力故障检测单元10′的电力故障检测信号，警报阈值改变单元11将用于电力电路2、伺服电动机放大器3和4以及心轴电动机放大器5的DC电压下降异常的警报阈值值从用于正常操作的值改为发生电力故障期间时的值。响应于来自电力故障检测单元10′的电力故障检测信号，退回操作指示单元12向伺服电动机放大器3和4指示进行预先定义的小段距离退回操作。伺服电动机7和8既进行减速和停止操作又进行退回操作，并且最后停止在比来自数字控制装置6的指示值偏离了小段距离的位置处。

下面，将参考图2来描述本实施例的主要元件，图2示出了在发生电力故障时DC电压的相对于时间的变化。通常，当DC电压极度下降时，特别是在高速旋转区，由于在伺服电动机和心轴电动机中产生的感应电压而不能获得期望的输出功率，并且不能根据来自数字控制装置的指示值而实施控制。由此，正常地，在电力电路和放大器中，要对DC电压下降异常进行检测，从而不管是伺服电动机和心轴电动机的哪个转速区，都能够获得足以用于根据来自数字控制装置的指示值进行控制的输出功率。预先设置用于DC电压下降异常的警报阈值，并且不管存在/不存在电力故障，当DC电压变得低于警报阈值时，确定DC电压下降异常并且暂停将电力应用到伺服电动机和心轴电动机。

在发生电力故障时，输入至电力电路的AC电压被快速损耗。然而，正常地，高容量电容器构建于电力电路和放大器中以阻止DC电压的快速变化。因此，在发生电力故障的同时DC电压不会变成零，并且如图2的曲线图A所示，DC电压逐渐地下降。当不采用本实施例的控制装置时，DC电压将在发生电力故障后的短时间内变得低于警报阈值。

为了避免工件或刀具的损坏，不需要过度地或精确地使工件和刀具退回到无干涉区。即使不能根据指示值来操作工件和刀具，只要工件和刀具之间的距离分开甚至小段距离使得工件和刀具不再彼此接触，就能避免工件或刀具的损坏。因此，小段距离对于退回操作已经足够。

在本实施例的控制装置中，在发生电力故障时，如图2的曲线图B所示，用于DC电压下降异常的警报阈值变为比用于正常操作的值低的值。通过这种构造，即使当DC电压因电力故障而过度下降时，也不会确定DC电压下降异常，并且能够继续应用电力至伺服电动机。换句话说，在正常操作期间，设置足够高的电压值来作为警报阈值，使得不管是伺服电动机和心轴电动机的哪个转速区，都能够获得足够的输出功率来根据来自数字控制装置的指示值而应用控制，并且为发生电力故障准备了更低的警报阈值，使得在检测到发生电力故障的同时将警报阈值的值切换到发生电力故障期间的更低值。

另外，在本实施例中，由于与正常操作相比，警报阈值在电力故障期间降低，因此能够获得由图2的曲线图B的斜线部分所代表的能量。通过使用此能量，即使在伺服电动机处由于电力故障而不能从输入电源1获得期望的输出功率的状态下，也可继续进行伺服电动机的退回操作以便实现工件和刀具之间有更大的距离，从而将工件和刀具移动到能够避免损坏工件和刀具的位置处。

在以上描述中，伺服电动机7和8被退回，但本发明不限于这种构造。对于用于退回操作的伺服电动机，例如，可预先固定地选择一个或多个伺服电动机。可替代地，根据正在机械加工的工件的形状、工件和刀具之间的位置关系或工件的形状和位置关系的组合，可适当地选择用于退回操作的伺服电动机。在这种情况下，对于正在机械加工的工件的各个形状、工件和刀具之间的各个位置关系或工件形状和位置关系的各个组合，可登记用于退回操作的伺服电动机的识别信息，并且装置可选择根据登记的信息匹配当前(在发生电力故障之时)条件的用于退回操作的伺服电动机。而且，关于作为在电力故障期间的退回距离的预先定义的小段距离，可提前将该距离固定地设置为一个值，或可根据正在机械加工的工件的形状、工件和刀具之间的位置关系或工件形状和位置关系之间的组合来选择该距离。

Claims (6)

1.一种控制装置，在控制根据来自数字控制装置的指示而驱动工件或刀具的伺服电动机的机床中，所述控制装置在发生电力故障时控制所述伺服电动机，所述控制装置包括：

伺服电动机放大器，其驱动所述伺服电动机；

电力故障检测单元，其监测输入电源，并且当检测到电力故障时，所述电力故障检测单元指示所述伺服电动机放大器使所述伺服电动机在保持被控制状态的同时减速且停止；以及

退回操作指示单元，其响应于来自所述电力故障检测单元的所述电力故障检测信号而指示所述伺服电动机放大器执行预先定义的小段距离的退回操作；

其特征在于，所述控制装置还包括：

警报阈值改变单元，其响应于来自所述电力故障检测单元的电力故障检测信号而将用于所述伺服电动机放大器的直流电压下降异常的警报阈值从用于正常操作的值改变至用于电力故障的值。

2.根据权利要求1所述的控制装置，进一步包括：

心轴电动机；和

心轴电动机放大器，其驱动所述心轴电动机，其中

当检测到所述电力故障时，所述电力故障检测单元指示所述心轴电动机暂停用电，并且

所述警报阈值改变单元进一步将用于所述心轴电动机放大器的直流电压下降异常的警报阈值从用于正常操作的值改变至用于电力故障的值。

3.根据权利要求2所述的控制装置，进一步包括：

电力电路，其将交流输入电源转换为要提供给所述伺服电动机放大器或所述心轴电动机放大器的直流电压，其中

所述警报阈值改变单元进一步将用于所述电力电路的直流电压下降异常的警报阈值从用于正常操作的值改变至用于电力故障的值。

4.一种在发生电力故障时控制伺服电动机的控制方法，在控制根据来自数字控制装置的指示而驱动工件或刀具的伺服电动机的机床中，当通过监测输入电源而检测到电力故障时，所述控制方法执行下列过程：

指示驱动所述伺服电动机的伺服电动机放大器使所述伺服电动机在保持被控制状态的同时减速并且停止的过程；

将用于所述伺服电动机放大器的直流电压下降异常的警报阈值从用于正常操作的值改变至用于电力故障的值的过程；以及

指示所述伺服电动机放大器执行预先定义的小段距离的退回操作的过程。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其中

所述机床进一步包括心轴电动机，并且

当通过监测所述输入电源而检测到所述电力故障时，所述控制方法进一步执行下列过程：

指示所述心轴电动机暂停用电的过程；和

将用于心轴电动机放大器的直流电压下降异常的警报阈值从用于正常操作的值改变至用于电力故障的值的过程。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其中

所述机床进一步包括电力电路，所述电力电路将交流输入电源转换为要提供给所述伺服电动机放大器或所述心轴电动机放大器的直流电压，并且

当通过监测所述输入电源而检测到所述电力故障时，所述控制方法进一步执行下列过程：

将用于所述电力电路的直流电压下降异常的警报阈值从用于正常操作的值改变至用于电力故障的值的过程。