JP2009104604A - 工作機械、生産機械および／またはロボット - Google Patents

Abstract

【課題】例えば運転時間計量器のような検出装置が電動機自体に配置されなければならないということなしに、工作機械、生産機械および／またはロボットの運転データを確実に求めて電動機に記憶させることができる工作機械、生産機械および／またはロボットを提供する。
【解決手段】本発明は、工作機械、生産機械および／またはロボット（１４）の電動機（６）の制御および／または調節のための装置（１，３，５）を備えた工作機械、生産機械および／またはロボットに関する。電動機（６）がメモリ（７）を有し、電動機（６）の電動機運転データが、装置（１，３，５）によって算定可能であり、装置（１，３，５）からメモリ（７）に伝達可能であり、かつメモリ（７）に記憶可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械、生産機械および／またはロボットの電動機の制御および／または調節のための装置を備えた工作機械、生産機械および／またはロボットに関する。更に、本発明は、工作機械、生産機械および／またはロボットの電動機の動作データを確保するための方法に関する。

工作機械、生産機械および／またはロボットは一般に多数の電動機を有し、これらの電動機の助けにより負荷および特に機械要素が駆動される。このような電動機が運転中に故障すると、電動機は取り外され修理のために電動機製造者に届けられる。迅速な故障解析および迅速な故障除去のために、電動機の運転中に発生した電動機がさらされた負荷を知っていることは電動機製造者にとって非常に有利である。

運転データ計量器を有する航空機駆動装置は公知である（例えば、特許文献１参照）。

負荷状態での電動機運転時間計量器は公知である（例えば、特許文献２参照）。

移動式装置にける運転時間検出のための駆動装置を有する自動計量器を備えた差込装置は公知である（例えば、特許文献３参照）。

短い投入時間を有する負荷のための電気式運転時間計量器は公知である（例えば、特許文献４参照）。

電動機の動作電流の磁界評価により運転時間計量が行なわれる運転時間計量器は公知である（例えば、特許文献５参照）。

上述の従来技術の場合には、特に、完全な運転時間計量器が電動機に組み込まれなければならないという欠点がある。
米国特許第３７５８７５６号明細書 米国特許第４７２５９９６号明細書 独国特許出願公開第２７３５１１７号明細書 独国特許出願公開第２３０４４７９号明細書 米国特許第４９９９８２０号明細書

本発明の課題は、そのために、例えば運転時間計量器のような検出装置が電動機自体に配置されなければならないということなしに、工作機械、生産機械および／またはロボットの運転データを確実に求めて電動機に記憶させることができる工作機械、生産機械および／またはロボットを提供することにある。

この課題は、工作機械、生産機械および／またはロボットの電動機の制御および／または調節のための装置を備えた工作機械、生産機械および／またはロボットであって、電動機がメモリを有し、電動機の電動機運転データが、装置によって検出定可能であり、装置からメモリに伝達可能であり、かつメモリに記憶可能である工作機械、生産機械および／またはロボットによって解決される。

更に、この課題は、工作機械、生産機械および／またはロボットの電動機の運転データを確保するための方法であって、電動機の電動機運転データが、工作機械、生産機械および／またはロボットの電動機の制御および／または調節のための装置によって求められ、電動機がメモリを有し、電動機運転データが装置からメモリに伝達され、かつメモリに記憶される方法によって解決される。

この場合に特に有利な点は、本発明によって、電動機はメモリの組込みにより非本質的な変更しか必要とせず、例えば運転時間計量器のような付加的な高価な検出装置を電動機に配置する必要がないことである。

本発明の有利な構成は従属の請求項から生じる。

方法の有利な構成は工作機械、生産機械および／またはロボットの有利な構成に類似してもたらされ、またその逆も当てはまる。

電動機運転データとして、電動機の運転時間、および／または運転時間中の電動機の回転回数、および／または電動機が運転された電動機回転数、および／または電動機の運転中に発生させられた電動機のトルク、および／または電動機の運転中に発生させられた電動機の加速度、および／またはそれらから導き出された負荷データが用意されているならば、有利であることが分かった。なぜならば、これらのデータに基づいて、電動機がさらされた負荷を遡って追跡することができるからである。

更に、電動機運転データが装置からメモリに規則正しい間隔で伝達可能であるならば有利である。この措置によって、電動機のメモリに記憶されている電動機運転データが規則正しい間隔で更新され、それにともなって現在の電動機運転データを含むことが保証されるからである。

本発明の実施例を図面に示し、以下において更に詳細に説明する。図１は本発明による工作機械、生産機械および／またはロボットを示す。

図１には、工作機械、生産機械および／またはロボットとして構成され得る機械１４が概略図の形で示されている。機械１４の電動機６の制御および／または調節のための装置を有し、実施例の枠内において制御および／または調節のための装置は、主として制御機能を実行する制御装置１の形で存在する。制御装置１は、例えばＮＣ制御装置（数値制御装置）の形で存在するとよい。制御装置１は目標値算定ユニット１２を有し、目標値算定ユニット１２は、位置目標値を算定し、接続２を介して調節装置３に電動機６の調節（フィードバック制御）のための調節目標値として伝達する。電動機６の回転子位置がセンサ１０によって測定され、調節実際値として調節装置３に伝達され、このことが矢印１１にて図示されている。調節装置３は、出力側において接続４を介して電流目標値をコンバータ５に出力する。コンバータ５は電流目標値に応じて給電線８を介して電動機６を制御し、電気エネルギーを供給する。電動機６はデータ記憶のためのメモリ７を有し、メモリ７は、例えば電動機ハウジングに配置されているとよい。コンバータ５は、メモリ７へのデータ伝達のために、電動機６に接続１５を介して接続されている。電動機６は負荷９を駆動し、負荷９は、例えば送りユニットまたは工具スピンドルの形で構成することができる。

調節装置３、コンバータ５および電動機６は機械１４の駆動装置をなし、機械１４は一般に幾つかのこのような駆動装置を持ち、これらの駆動装置に目標値算定ユニット１２が、それぞれの駆動装置に割り当てられた目標値を伝達する。図を見易くするために、１つの駆動装置しか図示されていない。

本発明によれば、制御装置１は、機械１４の電動機６および場合によってはなおも存在するならば他の電動機の電動機運転データを求めるための電動機運転データ算定ユニット１３を有する。電動機運転データとは、電動機６の運転中に発生させられる電動機６の負荷の推定を可能にするデータであると理解される。電動機運転データとして、例えば電動機の運転時間、および／または運転時間中の電動機の回転回数、および／または電動機が運転された電動機回転数、および／または電動機の運転中に発生させられた電動機のトルク、および／または電動機の運転中に発生させられた電動機の加速度、および／または電動機の運転中に発生させられた電動機電流が、電動機運転データ算定ユニット１３によって求められる。

電動機運転データを求めるために、例えば電動機運転データ算定ユニット１３によって、例えば調節目標値、調節実際値、電流目標値および／または測定された電動機電流のような電動機６の運転中に発生する制御量および調節量が使用される。このために相応の値が、例えば目標値算定ユニット１２から電動機運転データ算定ユニット１３に、そして調節装置３およびコンバータ５から接続２および４を介して電動機運転データ算定ユニットに伝達される。電動機運転データ算定ユニット１３は、例えば、
Ｍ＝ｉ_soll／ｋ （１）
ｋ：（その都度の電動機、ギアに依存した）定数
なる関係を介して、調節装置３からコンバータ５に予め与えられる電動機電流ｉ_soll（電動機目標値）から電動機６のトルクＭを求める。電動機の加速度は、例えば目標値算定ユニット１２によって求められた位置目標値の時間による２度の微分によって算定可能である。

しかし、電動機運転データは、例えば代替または追加として、上述の量から求められる負荷データの形で存在してもよい。例えば負荷データは、電動機が運転された回転数および／またはトルクおよび／または加速度の平均値、最大値および／または比較的長い運転時間間隔にわたり頻繁に発生する値（標準値）の形で存在するとよい。電動機運転データは適切な時間軸と共に記憶されるので、いつ負荷が発生したかを後で遡って追跡することができる。

このようにして求められた電動機運転データは、好ましくは規則正しい間隔で制御装置１から接続２，４および１５を介してメモリ７に伝達され、メモリ７に記憶される。

したがって、例えば電動機に配置されている電動機運転データ用の個別の運転時間計量器のような検出ユニットをなくすことができる。それゆえに、電動機６は、本発明のために、例えばメモリ７が電動機ハウジングに配置されることによって、最小限にのみ変更されるだけでよい。

電動機運転データ算定ユニット１３は、必ずしも実施例におけるように制御装置１に組み込まれている必要はなく、調節装置３またはコンバータ５に組み込まれていてもよく、このことが図には符号１３’および１３”によって破線で示されている。ここで注記しておくに、制御装置１および調節装置３が１つの構造ユニットをなしていてもよい。調節装置３は、電動機の調節のための装置の例であり、調節装置３においては主として調節機能（フィードバック制御機能）が進行し、コンバータが調節装置内に組み込まれてもよい。

制御装置１および調節装置３、ならびに制御装置１、調節装置３およびコンバータ５は、電動機の制御および調節のための装置の例であり、コンバータの代わりに他の電力変換器も使用可能である。

メモリ７に記憶される電動機運転データは、電動機ハウジングに配置されたインターフェースにより読み出される。

ここで注記しておくに、目標値算定ユニットおよび電動機運転データ算定ユニットは、一般にソフトウェアの形で実現されている。

本発明の実施例を示すブロック図

符号の説明

１ 制御装置
２ 接続
３ 調節装置
４ 接続
５ コンバータ
６ 電動機
７ メモリ
８ 給電線
９ 負荷
１０ センサ
１１ 矢印
１２ 目標値算定ユニット
１３ 電動機運転データ算定ユニット
１３’ 電動機運転データ算定ユニット
１３” 電動機運転データ算定ユニット
１４ 機械
１５ 接続

Claims (4)

1. 工作機械、生産機械および／またはロボット（１４）の電動機（６）の制御および／または調節のための装置（１，３，５）を備えた工作機械、生産機械および／またはロボットであって、電動機（６）がメモリ（７）を有し、電動機（６）の電動機運転データが、装置（１，３，５）によって算定可能であり、装置（１，３，５）からメモリ（７）に伝達可能であり、かつメモリ（７）に記憶可能である工作機械、生産機械および／またはロボット。
2. 電動機運転データとして、電動機（６）の運転時間、および／または運転時間中の電動機（６）の回転回数、および／または電動機（６）が運転された電動機回転数、および／または電動機（６）の運転中に発生させられた電動機（６）のトルク、および／または電動機（６）の運転中に発生させられた電動機（６）の加速度、および／またはそれらから導き出された負荷データが用意されている請求項１記載の工作機械、生産機械および／またはロボット。
3. 電動機運転データが装置（１，３，５）からメモリ（７）に規則正しい間隔で伝達される請求項１記載の工作機械、生産機械および／またはロボット。
4. 工作機械、生産機械および／またはロボットの電動機の運転データを確保するための方法であって、電動機（６）の電動機運転データが、工作機械、生産機械および／またはロボットの電動機の制御および／または調節のための装置（１，３，５）によって求められ、電動機（６）がメモリ（７）を有し、電動機運転データが装置（１，３，５）からメモリ（７）に伝達され、かつメモリ（７）に記憶される方法。

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