具有放熱特性推定部的數(shù)值控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及具有放熱特性推定部的數(shù)值控制裝置。特別地，本發(fā)明設(shè)及在具有冷 卻裝置，使用數(shù)值控制裝置來驅(qū)動至少一個電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，具備能夠發(fā)現(xiàn)構(gòu) 成電動機(jī)驅(qū)動裝置的電動機(jī)部的結(jié)構(gòu)要素的冷卻裝置的異常的發(fā)熱特性推定部的數(shù)值控 制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在機(jī)床系統(tǒng)中，針對機(jī)床的每個驅(qū)動軸具有電動機(jī)，通過電動機(jī)驅(qū)動裝置來驅(qū)動 該些電動機(jī)。電動機(jī)驅(qū)動裝置具備電動機(jī)部、對電動機(jī)部進(jìn)行控制的數(shù)值控制裝置。通過 數(shù)值控制裝置W數(shù)值對電動機(jī)部中的電動機(jī)進(jìn)行控制。此外，電動機(jī)的動作由電動機(jī)驅(qū)動 裝置的數(shù)值控制裝置進(jìn)行監(jiān)視。并且，在電動機(jī)驅(qū)動裝置的電動機(jī)部中設(shè)置有用于使電動 機(jī)進(jìn)行動作的輸入電源、變換器、逆變器。
[0003] 另一方面，在通過變換器、逆變器來控制電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置的電動機(jī)部中， 由于變換器、逆變器的發(fā)熱和電動機(jī)的發(fā)熱，導(dǎo)致構(gòu)成電動機(jī)部的變換器、逆變器、電動機(jī) 的溫度上升。并且，當(dāng)變換器、逆變器、電動機(jī)的溫度上升時，該些結(jié)構(gòu)要素發(fā)生熱損傷，電 動機(jī)裝置不能正常動作。因此，在變換器、逆變器、電動機(jī)中設(shè)置有用于防止溫度上升的冷 卻裝置。冷卻裝置一般是使用冷卻風(fēng)扇的空冷式冷卻裝置。在空冷式冷卻裝置中，利用風(fēng)扇 電動機(jī)來驅(qū)動冷卻用風(fēng)扇，利用產(chǎn)生的冷卻風(fēng)來進(jìn)行變換器、逆變器、電動機(jī)內(nèi)的冷卻。并 且，在該樣的空冷式冷卻裝置中，W預(yù)防性維護(hù)為目的，使用風(fēng)扇電動機(jī)中安裝的速度傳感 器來監(jiān)視風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)降低、旋轉(zhuǎn)停止?fàn)顟B(tài)，防止了變換器、逆變器、電動機(jī)內(nèi)的溫度上升。
[0004] 然而，在該樣的防止溫度上升的方法中，另外需要用于檢測風(fēng)扇電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速 度的速度傳感器，并且，無法檢測由于風(fēng)扇電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度降低W外的原因引起的冷卻 效率降低從而導(dǎo)致變換器、逆變器、電動機(jī)內(nèi)的溫度上升。另一方面，日本特開2008-54440 號公報中公開了在使用電動機(jī)的控制裝置中防止電動機(jī)過熱的過熱保護(hù)裝置。日本特開 2008-54440號公報中記載的裝置是電子式動力轉(zhuǎn)向裝置中的過熱保護(hù)裝置，根據(jù)基于多個 部件（電動機(jī)、控制器）的熱容量的差異的發(fā)熱特性和放熱特性來推定溫度從而限制電動 機(jī)中流過的電流，保護(hù)電動機(jī)和電動機(jī)周邊裝置防止其過熱。此外，日本專利第3902710號 公報中公開了在相同的數(shù)值控制裝置的領(lǐng)域中，在電動機(jī)的發(fā)熱量超過了容許的發(fā)熱量的 情況下，通過加減速時間常數(shù)的增大或進(jìn)給速度的降低，將機(jī)床的進(jìn)給軸電動機(jī)的過熱防 患于未然來謀求設(shè)備保護(hù)的技術(shù)。
[0005] 然而，日本特開2008-54440號公報中公開的電動機(jī)控制裝置，存在如下的課題， 根據(jù)基于電動機(jī)電流的發(fā)熱量與放熱量的差來推定電動機(jī)的溫度與電動機(jī)控制器的溫度， 由于沒有溫度檢測器，因此無法高精度地估計放熱量。此外，在日本專利第3902710號公報 公開的數(shù)值控制裝置中，在根據(jù)流向驅(qū)動單元的電流或基于轉(zhuǎn)矩指令數(shù)據(jù)的動作而求出的 總發(fā)熱量，高于根據(jù)流向驅(qū)動單元的電流或轉(zhuǎn)矩指令數(shù)據(jù)運算驅(qū)動單元的溫度而決定的容 許發(fā)熱量時，抑制驅(qū)動單元的動作。然而，在日本專利第3902710號公報公開的數(shù)值控制機(jī) 床中有如下課題，由于沒有檢測器，因此無法高精度地估計驅(qū)動單元的溫度（放熱特性）。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 一方面，本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)值控制裝置，其在具備作為控制部的數(shù)值 控制裝置，驅(qū)動電動機(jī)部的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，能夠根據(jù)基于電動機(jī)部中的結(jié)構(gòu)要素中流 過的電流、溫度和周圍溫度而推定出的結(jié)構(gòu)要素的放熱特性變化，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)要素的冷卻裝 置的異常。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一種方式，提供一種數(shù)值控制裝置，其在驅(qū)動至少一個電動機(jī)的電 動機(jī)驅(qū)動裝置所具備數(shù)值控制裝置中，具備：溫度取得部，其從電動機(jī)驅(qū)動裝置中設(shè)置的溫 度檢測器取得電動機(jī)驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)要素的溫度；周圍溫度取得部，其從電動機(jī)驅(qū)動裝置 中設(shè)置的溫度檢測器取得電動機(jī)驅(qū)動裝置的周圍溫度；輸入能量取得部，其取得向結(jié)構(gòu)要 素的輸入能量；輸出能量取得部，其取得來自結(jié)構(gòu)要素的輸出能量；放熱特性推定部，其根 據(jù)結(jié)構(gòu)要素的溫度、周圍溫度、輸入能量W及輸出能量，推定結(jié)構(gòu)要素的放熱特性；放熱特 性輸出部，其將推定出的結(jié)構(gòu)要素的放熱特性作為冷卻裝置的正常/異常判定信號進(jìn)行輸 出。
[000引根據(jù)本發(fā)明的一方式的數(shù)值控制裝置，在具有數(shù)值控制裝置的電動機(jī)驅(qū)動裝置 中，基于根據(jù)電動機(jī)驅(qū)動裝置的電動機(jī)部中的結(jié)構(gòu)要素的動作環(huán)境而推定出的結(jié)構(gòu)要素的 放熱特性的變化，能夠發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)要素的冷卻裝置的異常，防止結(jié)構(gòu)要素的性能降低、故障。
【附圖說明】
[0009] 通過參照W下附圖，可W更明確地理解本發(fā)明。
[0010] 圖1是具備本發(fā)明第1實施例的數(shù)值控制裝置的電動機(jī)驅(qū)動裝置的框圖。
[0011] 圖2是表示圖1所示的數(shù)值控制裝置的放熱推定部的動作的一例的流程圖。
[0012] 圖3是W電動機(jī)為例來說明圖1所示的數(shù)值控制裝置的放熱特性推定部的放熱特 性的推定方法的輸入輸出關(guān)系圖。
[0013] 圖4是具備本發(fā)明第2實施例的數(shù)值控制裝置的電動機(jī)驅(qū)動裝置的框圖。
[0014] 圖5是表示圖4所示的放熱特性比較部和放熱能力判定部的動作的一例的流程 圖。
[0015] 圖6是表示圖4所示的放熱特性顯示部的顯示畫面中的風(fēng)扇電動機(jī)的故障的顯示 例的圖。
【具體實施方式】
[0016] 參照W下附圖，說明具備放熱特性推定部的數(shù)值控制裝置。然而，不希望理解為本 發(fā)明被限定于附圖或W下說明的實施方式。在附圖中，對同一結(jié)構(gòu)要素賦予同一符號。
[0017] 圖1表示具備本發(fā)明第1實施例的數(shù)值控制裝置2的電動機(jī)驅(qū)動裝置10的結(jié)構(gòu)。 電動機(jī)驅(qū)動裝置10中具備電動機(jī)部1、對電動機(jī)部1進(jìn)行控制的控制部即數(shù)值控制裝置2。 在圖1所示的第1實施例的電動機(jī)部1中示出了 2個電動機(jī)M1、M2。電動機(jī)M1、M2例如是 伺服電動機(jī)、主軸電動機(jī)。
[001引 電動機(jī)部1中具有與3相交流電源連接的輸入電源12,將3相交流輸入到與輸入 電源12連接的變換器13而變換為直流。將變換器13的輸出分別輸入到驅(qū)動2個電動機(jī)Ml、M2的逆變器14、15,變換為希望的交流來驅(qū)動控制2個電動機(jī)Ml、M2。
[0019] 電動機(jī)部1的各結(jié)構(gòu)要素（電動機(jī)Ml、M2,逆變器14、15化及變換器13)，在其動 作中發(fā)熱，內(nèi)部溫度上升。當(dāng)各結(jié)構(gòu)要素的內(nèi)部溫度過度上升時，該些結(jié)構(gòu)要素發(fā)生熱損 傷，容易發(fā)生故障，因此，各結(jié)構(gòu)要素的內(nèi)部需要通過空冷型或液冷型冷卻裝置進(jìn)行冷卻W 使溫度不會過度上升。其理由是，當(dāng)電動機(jī)超過預(yù)定溫度時容易退磁，并且對構(gòu)成電動機(jī)的 每個部件設(shè)定了耐久溫度，因此當(dāng)包含電動機(jī)的各結(jié)構(gòu)要素的內(nèi)部超過預(yù)定溫度時可能會 發(fā)生故障。
[0020] 特別地，放熱的表面積小、線圈電阻值大、電流流動多的電動機(jī)，由于發(fā)熱量大因 此不會通過外部氣體而自然冷卻，需要通過使用風(fēng)扇的強(qiáng)制空冷或使用液體的液冷主動地 排出熱量。逆變器、變換器的情況也是同樣的，由于在逆變器、變換器的電路元件中流過電 流時發(fā)熱，因此逆變器、變換器也需要根據(jù)發(fā)熱量而通過強(qiáng)制空冷或液冷來主動地排出熱 量。
[0021] 在空冷型冷卻裝置中根據(jù)各結(jié)構(gòu)要素的發(fā)熱條件存在附帶風(fēng)扇的類型和不附帶 風(fēng)扇的類型。在圖1所示的實施例中，作為空冷型冷卻裝置設(shè)置有冷卻用風(fēng)扇電動機(jī)11。 冷卻用風(fēng)扇電動機(jī)11通過來自輸入電源12的電流而被驅(qū)動。另一方面，在液冷型冷卻裝 置中，雖省略了圖示，但具有水冷型和油冷型的冷卻裝置，由于能夠直接冷卻各結(jié)構(gòu)要素， 因此相比于空冷，冷卻能力高，但設(shè)置成本高。
[0022] 本發(fā)明W預(yù)防性維護(hù)（過熱保護(hù)）為目的，提供一種能夠事先預(yù)防由于電動機(jī)部1 的各結(jié)構(gòu)要素（電動機(jī)、逆變器、變換器）的過熱而導(dǎo)致的故障的數(shù)值控制裝置。目P，在各 結(jié)構(gòu)要素的冷卻裝置是空冷型的情況下，防止由于冷卻用風(fēng)扇電動機(jī)的風(fēng)扇速度降低導(dǎo)致 的放熱特性