專利名稱：用于機床的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機床的控制裝置，并且特別地涉及在發(fā)生電力故障時的控制。
背景技術(shù)：
在機床中，控制工件或刀具來將工件機械加工成預(yù)定形狀。例如，在車床等中，安裝有工件的心軸由心軸電動機旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動，并且用于移動工件(心軸)或刀具的進給桿通過滾珠螺桿、齒輪等由伺服電動機線性地驅(qū)動或旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動。另一方面，在加工中心等中， 安裝有刀具的心軸由心軸電動機旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動，并且用于移動工件或刀具(心軸)的進給桿通過滾珠螺桿、齒輪等由伺服電動機線性地驅(qū)動或旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動。圖3為示出相關(guān)技術(shù)中的用于在發(fā)生電力故障時控制機床的控制裝置的一個示例的方框圖。交流(AC)輸入電源1被輸入至電力電路2。電力電路2將輸入的AC電壓轉(zhuǎn)換為直流(DC)電壓，并且將DC電壓提供給伺服電動機放大器3和4以及用于心軸電動機的放大器5。數(shù)字控制裝置6輸入指示值至用于伺服電動機的放大器3和4以及用于心軸電動機的放大器5，以便將工件機械加工成預(yù)定形狀。用于伺服電動機的放大器3和4以及用于心軸電動機的放大器5根據(jù)來自數(shù)字控制裝置6的指示值來驅(qū)動伺服電動機7和8 以及心軸電動機9。電力故障檢測單元10不斷地監(jiān)測輸入電源1，并且當(dāng)檢測到電力故障時，由于給電動機的供電精度因DC電壓的下降而降低并且不能精確地對工件和刀具進行控制，因此將暫停用電的指示發(fā)給用于伺服電動機的放大器3和4以及用于心軸電動機的放大器5，使得能夠中斷對伺服電動機7和8以及心軸電動機9的驅(qū)動。當(dāng)在工件的機械加工期間發(fā)生電力故障時，由于切斷了動力，因此伺服電動機7 和8不管來自數(shù)字控制裝置6的指示值而是在動力制動下才能停止，而心軸電動機9在自由運行狀態(tài)下停止。伺服電動機7和8以及心軸電動機9在非控制狀態(tài)下工作直到電動機停止，因而存在工件或刀具被損壞的問題。作為用于避免損壞工件或刀具的技術(shù)，已知如下一種方法其中在發(fā)生電力故障時心軸電動機在被控狀態(tài)下減速并且停止，并且在減速期間獲得的再生能量被用于驅(qū)動伺服電動機(例如，參考專利號為3001377的日本專利)。另外，作為用于避免損壞工件或刀具的另一種技術(shù)，已知如下一種方法其中控制心軸電動機的減速，使得在心軸電動機的減速期間獲得的再生能量不超過用于驅(qū)動伺服電動機所需要的能量(例如，參考專利號為3369346的日本專利)。通過上述的相關(guān)技術(shù)，工件和刀具能夠退回到無干涉的地方，并且能夠避免工件或刀具的損壞。然而，通過JP 3001377的技術(shù)，必須提供用于消耗驅(qū)動伺服電動機所不能消耗的多余能量的電阻性放電單元。另一方面，在JP3369346的技術(shù)中，用于將工件和刀具退回到無干涉的地方的時間被延長，因而必須給數(shù)字控制裝置提供不間斷供電裝置，使得在發(fā)生電力故障時能夠繼續(xù)控制。換句話說，在這兩種技術(shù)中，存在的問題是，由于必須提供對于正?？刂撇皇潜匦璧碾娮栊苑烹妴卧虿婚g斷供電裝置，因此成本變得更高。
本發(fā)明的優(yōu)勢在于，通過無需增加電阻性放電單元或不間斷供電裝置就能將工件和刀具退回到無干涉的地方，來避免對工件或刀具的損壞。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方案，提供了一種控制裝置，在控制根據(jù)來自數(shù)字控制裝置的指示而驅(qū)動工件或刀具的伺服電動機的機床中，所述控制裝置在發(fā)生電力故障時控制伺服電動機，所述控制裝置包括伺服電動機放大器，其驅(qū)動伺服電動機；電力故障檢測單元， 其監(jiān)測輸入電源，并且當(dāng)檢測到電力故障時，所述電力故障檢測單元指示所述伺服電動機放大器使所述伺服電動機在保持被控制狀態(tài)的同時減速且停止；警報閾值改變單元，其響應(yīng)于來自所述電力故障檢測單元的電力故障檢測信號而將用于所述伺服電動機放大器的直流電壓下降異常的警報閾值從用于正常操作的值改變至用于電力故障的值；以及退回操作指示單元，其響應(yīng)于來自所述電力故障檢測單元的所述電力故障檢測信號而指示所述伺服電動機放大器執(zhí)行預(yù)先定義的小段距離的退回操作。根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，可優(yōu)選的是所述控制裝置進一步包括心軸電動機和驅(qū)動所述心軸電動機的心軸電動機放大器，其中當(dāng)檢測到所述電力故障時，所述電力故障檢測單元指示所述心軸電動機暫停用電，并且所述警報閾值改變單元進一步將用于所述心軸電動機放大器的直流電壓下降異常的警報閾值從用于正常操作的值改變至用于電力故障的值。根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，可優(yōu)選的是所述控制裝置進一步包括電力電路，所述電力電路將交流輸入電源轉(zhuǎn)換為要提供給所述伺服電動機放大器或所述心軸電動機放大器的直流電壓，其中所述警報閾值改變單元進一步將用于所述電力電路的直流電壓下降異常的警報閾值從用于正常操作的值改變至用于電力故障的值。[益處]通過本發(fā)明的各個方案，無需增加電阻性放電單元或不間斷電源裝置，通過將工件和刀具退回至無干涉區(qū)域，就能夠避免工件或刀具的損壞。如所述，通過本發(fā)明的各個方案，能夠提供如下的一種控制裝置其無需增加電阻性放電單元或不間斷電源裝置，通過將工件和刀具退回至無干涉區(qū)域就能夠避免工件或刀具的損壞。


圖1為示出本發(fā)明的優(yōu)選實施例的方框圖。圖2為用于說明采用本發(fā)明的優(yōu)選實施例的控制裝置的情形和不采用該控制裝置的情形之間在控制上的不同的圖。圖3為示出相關(guān)技術(shù)的方框圖。
具體實施例方式圖1為示出本發(fā)明的優(yōu)選實施例的控制裝置的方框圖，該控制裝置用于在發(fā)生電力故障時控制機床。與圖3中示出的相關(guān)技術(shù)的元件相同的元件被賦予相同的附圖標(biāo)記并且將不再對其進行描述。另外，盡管圖1的裝置具有類似于圖3的結(jié)構(gòu)，都具有兩個伺服電動機7和8以及一個心軸電動機9，但本發(fā)明不限于這種構(gòu)造。電力故障檢測單元10'不斷地監(jiān)測輸入電源1，并且當(dāng)電力故障檢測單元10'檢測到電力故障時，電力故障檢測單元10'向伺服電動機放大器3和4指示減速和停止，以使伺服電動機7和8在處于被控制狀態(tài)的同時減速和停止，并且向心軸電動機放大器5指示暫停用電，以中斷心軸電動機9的驅(qū)動。同時，電力故障檢測單元10'發(fā)送電力故障檢測信號至警報閾值改變單元11和退回操作指示單元12。響應(yīng)于來自電力故障檢測單元10'的電力故障檢測信號，警報閾值改變單元11將用于電力電路2、伺服電動機放大器3和4以及心軸電動機放大器5的DC電壓下降異常的警報閾值值從用于正常操作的值改為發(fā)生電力故障期間時的值。響應(yīng)于來自電力故障檢測單元10'的電力故障檢測信號，退回操作指示單元12向伺服電動機放大器3和4指示進行預(yù)先定義的小段距離退回操作。伺服電動機7 和8既進行減速和停止操作又進行退回操作，并且最后停止在比來自數(shù)字控制裝置6的指示值偏離了小段距離的位置處。下面，將參考圖2來描述本實施例的主要元件，圖2示出了在發(fā)生電力故障時DC 電壓的相對于時間的變化。通常，當(dāng)DC電壓極度下降時，特別是在高速旋轉(zhuǎn)區(qū)，由于在伺服電動機和心軸電動機中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓而不能獲得期望的輸出功率，并且不能根據(jù)來自數(shù)字控制裝置的指示值而實施控制。由此，正常地，在電力電路和放大器中，要對DC電壓下降異常進行檢測，從而不管是伺服電動機和心軸電動機的哪個轉(zhuǎn)速區(qū)，都能夠獲得足以用于根據(jù)來自數(shù)字控制裝置的指示值進行控制的輸出功率。預(yù)先設(shè)置用于DC電壓下降異常的警報閾值，并且不管存在/不存在電力故障，當(dāng)DC電壓變得低于警報閾值時，確定DC電壓下降異常并且暫停將電力應(yīng)用到伺服電動機和心軸電動機。在發(fā)生電力故障時，輸入至電力電路的AC電壓被快速損耗。然而，正常地，高容量電容器構(gòu)建于電力電路和放大器中以阻止DC電壓的快速變化。因此，在發(fā)生電力故障的同時DC電壓不會變成零，并且如圖2的曲線圖A所示，DC電壓逐漸地下降。當(dāng)不采用本實施例的控制裝置時，DC電壓將在發(fā)生電力故障后的短時間內(nèi)變得低于警報閾值。為了避免工件或刀具的損壞，不需要過度地或精確地使工件和刀具退回到無干涉區(qū)。即使不能根據(jù)指示值來操作工件和刀具，只要工件和刀具之間的距離分開甚至小段距離使得工件和刀具不再彼此接觸，就能避免工件或刀具的損壞。因此，小段距離對于退回操作已經(jīng)足夠。在本實施例的控制裝置中，在發(fā)生電力故障時，如圖2的曲線圖B所示，用于DC電壓下降異常的警報閾值變?yōu)楸扔糜谡２僮鞯闹档偷闹怠Ｍㄟ^這種構(gòu)造，即使當(dāng)DC電壓因電力故障而過度下降時，也不會確定DC電壓下降異常，并且能夠繼續(xù)應(yīng)用電力至伺服電動機。換句話說，在正常操作期間，設(shè)置足夠高的電壓值來作為警報閾值，使得不管是伺服電動機和心軸電動機的哪個轉(zhuǎn)速區(qū)，都能夠獲得足夠的輸出功率來根據(jù)來自數(shù)字控制裝置的指示值而應(yīng)用控制，并且為發(fā)生電力故障準(zhǔn)備了更低的警報閾值，使得在檢測到發(fā)生電力故障的同時將警報閾值的值切換到發(fā)生電力故障期間的更低值。
另外，在本實施例中，由于與正常操作相比，警報閾值在電力故障期間降低，因此能夠獲得由圖2的曲線圖B的斜線部分所代表的能量。通過使用此能量，即使在伺服電動機處由于電力故障而不能從輸入電源1獲得期望的輸出功率的狀態(tài)下，也可繼續(xù)進行伺服電動機的退回操作以便實現(xiàn)工件和刀具之間有更大的距離，從而將工件和刀具移動到能夠避免損壞工件和刀具的位置處。在以上描述中，伺服電動機7和8被退回，但本發(fā)明不限于這種構(gòu)造。對于用于退回操作的伺服電動機，例如，可預(yù)先固定地選擇一個或多個伺服電動機?？商娲?，根據(jù)正在機械加工的工件的形狀、工件和刀具之間的位置關(guān)系或工件的形狀和位置關(guān)系的組合， 可適當(dāng)?shù)剡x擇用于退回操作的伺服電動機。在這種情況下，對于正在機械加工的工件的各個形狀、工件和刀具之間的各個位置關(guān)系或工件形狀和位置關(guān)系的各個組合，可登記用于退回操作的伺服電動機的識別信息，并且裝置可選擇根據(jù)登記的信息匹配當(dāng)前(在發(fā)生電力故障之時)條件的用于退回操作的伺服電動機。而且，關(guān)于作為在電力故障期間的退回距離的預(yù)先定義的小段距離，可提前將該距離固定地設(shè)置為一個值，或可根據(jù)正在機械加工的工件的形狀、工件和刀具之間的位置關(guān)系或工件形狀和位置關(guān)系之間的組合來選擇該距離。
權(quán)利要求
1.一種控制裝置，在控制根據(jù)來自數(shù)字控制裝置的指示而驅(qū)動工件或刀具的伺服電動機的機床中，所述控制裝置在發(fā)生電力故障時控制所述伺服電動機，所述控制裝置包括伺服電動機放大器，其驅(qū)動所述伺服電動機；電力故障檢測單元，其監(jiān)測輸入電源，并且當(dāng)檢測到電力故障時，所述電力故障檢測單元指示所述伺服電動機放大器使所述伺服電動機在保持被控制狀態(tài)的同時減速且停止；警報閾值改變單元，其響應(yīng)于來自所述電力故障檢測單元的電力故障檢測信號而將用于所述伺服電動機放大器的直流電壓下降異常的警報閾值從用于正常操作的值改變至用于電力故障的值；以及退回操作指示單元，其響應(yīng)于來自所述電力故障檢測單元的所述電力故障檢測信號而指示所述伺服電動機放大器執(zhí)行預(yù)先定義的小段距離的退回操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，進一步包括 心軸電動機；和心軸電動機放大器，其驅(qū)動所述心軸電動機，其中當(dāng)檢測到所述電力故障時，所述電力故障檢測單元指示所述心軸電動機暫停用電，并且所述警報閾值改變單元進一步將用于所述心軸電動機放大器的直流電壓下降異常的警報閾值從用于正常操作的值改變至用于電力故障的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，進一步包括電力電路，其將交流輸入電源轉(zhuǎn)換為要提供給所述伺服電動機放大器或所述心軸電動機放大器的直流電壓，其中所述警報閾值改變單元進一步將用于所述電力電路的直流電壓下降異常的警報閾值從用于正常操作的值改變至用于電力故障的值。
4.一種在發(fā)生電力故障時控制伺服電動機的控制方法，在控制根據(jù)來自數(shù)字控制裝置的指示而驅(qū)動工件或刀具的伺服電動機的機床中，當(dāng)通過監(jiān)測輸入電源而檢測到電力故障時，所述控制方法執(zhí)行下列過程指示驅(qū)動所述伺服電動機的伺服電動機放大器使所述伺服電動機在保持被控制狀態(tài)的同時減速并且停止的過程；將用于所述伺服電動機放大器的直流電壓下降異常的警報閾值從用于正常操作的值改變至用于電力故障的值的過程；以及指示所述伺服電動機放大器執(zhí)行預(yù)先定義的小段距離的退回操作的過程。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其中所述機床進一步包括心軸電動機，并且當(dāng)通過監(jiān)測所述輸入電源而檢測到所述電力故障時，所述控制方法進一步執(zhí)行下列過程指示所述心軸電動機暫停用電的過程；和將用于心軸電動機放大器的直流電壓下降異常的警報閾值從用于正常操作的值改變至用于電力故障的值的過程。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其中所述機床進一步包括電力電路，所述電力電路將交流輸入電源轉(zhuǎn)換為要提供給所述伺服電動機放大器或所述心軸電動機放大器的直流電壓，并且當(dāng)通過監(jiān)測所述輸入電源而檢測到所述電力故障時，所述控制方法進一步執(zhí)行下列過程將用于所述電力電路的直流電壓下降異常的警報閾值從用于正常操作的值改變至用于電力故障的值的過程。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于機床的控制裝置。該控制裝置包括電力故障檢測單元(10′)，其監(jiān)測輸入電源(1)且當(dāng)檢測到電力故障時，指示伺服電動機放大器(3，4)使伺服電動機(7，8)在被控狀態(tài)下減速且停止，并且指示心軸電動機(9)暫停用電；警報閾值改變單元(11)，其響應(yīng)于來自電力故障檢測單元(10′)的電力故障檢測信號，將用于電力電路(2)、伺服電動機放大器(3，4)和心軸電動機放大器(5)的直流電壓下降異常的警報閾值從正常操作時的值變至電力故障時的值；以及退回操作指示單元(12)，響應(yīng)于來自電力故障檢測單元(10′)的電力故障檢測信號，指示伺服電動機放大器(3，4)執(zhí)行預(yù)先定義的小段距離的退回操作。
文檔編號B23Q15/00GK102205512SQ20111007656
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者片岡章人, 足立光明 申請人:大隈株式會社