[發明專利]具備主軸的機床的控制裝置

有效

• 申請號: 201410415480.8
• 申請日: 2014-08-21
• 公開（公告）號: CN104426457A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 田島大輔
• 申請（專利權）人: 發那科株式會社
• 主分類號: H02P27/06
• 分類號: H02P27/06
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;李家浩

技術領域

本發明涉及一種具有驅動進給軸的進給軸電動機和驅動主軸的主軸電動機的機床的控制裝置，特別涉及一種實現2個主軸的動作經由所把持的工件而同步的機床的停電時保護的控制裝置。

背景技術

在具有進給軸電動機和主軸電動機的機床中，大多主軸電動機例如被用作用于驅動安裝有工件、刀具(各種刀具)的主軸的驅動源，進給軸電動機例如被用作用于驅動使主軸移動的進給軸的驅動源。在這樣的機床的電動機控制裝置中，在將從交流輸入側輸入的交流電力暫時變換為直流電力后進而變換為交流電力，將該交流電力用作對每個驅動軸設置的電動機的驅動電力。在這樣的機床中，作為電動機控制裝置的主電路，具備：正變換器，其對從三相交流輸入電源的某交流電源側供給的交流電力進行變換(整流)后輸出直流電力；逆變換器，其與作為正變換器的直流側的DC鏈路(直流鏈路)連接，對DC鏈路的直流電力和作為電動機的驅動電力或再生電力的交流電力進行相互電力變換。通過控制裝置，將各來自逆變換器的交流輸出控制為希望的電壓和希望的頻率，由此控制與各逆變換器的交流側連接的主軸電動機和進給軸電動機各自的速度、轉矩、或轉子的位置。

對分別驅動多個驅動軸(進給軸和主軸)的每個電動機設置逆變換器。從節能的要求出發，將在電動機減速時產生的再生電力積蓄在設置于DC鏈路上的蓄電裝置中，作為電動機的驅動電力而再利用，或者進而返回到交流電源側，因此大多使用能夠進行電源再生的逆變換器。

另外，對于正變換器，與逆變換器的情況相同，從節能的要求出發，有時使用能夠將在電動機減速時產生的再生能量返回到交流電源側的能夠進行電源再生的正變換器。

在電動機控制裝置的正變換器的交流電源側發生了停電的情況下，在上述電動機控制裝置中無法持續進行進給軸電動機和主軸電動機的正常運轉。在該情況下，由于進給軸的沖突，電動機、驅動該電動機的電動機控制裝置、該電動機控制裝置驅動的電動機所連接的刀具、作為該刀具的加工對象的工件、具有該電動機控制裝置的制造線等有可能產生破損或變形等任意的故障。

為了防止因交流電源側的停電發生所造成的進給軸的沖突，必須盡早停止驅動進給軸的進給軸電動機的動作。因此，在整流器的交流電源側設置停電判定單元而監視交流電源側的停電發生的有無，在停電產生時向進給軸電動機提供減速指令而使其停止，避免上述故障或抑制為最小限，由此進行保護通過進給軸電動機使其移動的主軸、在此連接的刀具、或作為該刀具的加工對象的工件等的保護動作。如果用無停電電源裝置(UPS)等對控制裝置的計算機部的電源進行備份，則即使在交流電源側發生了停電，該控制裝置也能夠對進給軸電動機用逆變換器指示在非常時應該采取的動作，能夠通過積蓄在設置于正變換器的電容內的電荷在短暫的期間使進給軸電動機用逆變換器動作，能夠使進給軸電動機緊急停止。

但是，如果與交流電源側的停電的檢出聯動地向進給軸電動機提供減速指令而使其進給停止，則在發生停電時無法將再生電力返回到交流電源側，其結果是正變換器和逆變換器之間的DC鏈路的直流電壓上升。特別在電動機的再生電力大的情況下該情況顯著。因此，通常逆變換器如果作為其直流側的DC鏈路的直流電壓上升過多，則為了保護逆變換器自身而發出“過電壓警告”，放棄控制。

另外，根據進給軸電動機的特性、進給電動機所驅動的進給軸所受到的摩擦狀況，即使在使進給軸電動機減速的情況下，有時也必須從進給軸電動機用逆變換器對進給軸電動機持續供給驅動電力。即，在該情況下，即使在進給軸電動機的減速時，進給軸電動機也不產生再生電力，因此，進給軸電動機用逆變換器不向DC鏈路供給能量，相反，進給軸電動機用逆變換器將DC鏈路的直流電力變換為交流電力后供給到進給軸電動機。在這樣的狀況下，在交流電源側產生停電，如果提供上述那樣的用于進給停止的減速指令，則DC鏈路的直流電壓急速降低。通常，逆變換器如果作為其直流側的DC鏈路的直流電壓過于降低，則無法供給驅動用的電力，因此發出“低電壓警告”，放棄控制。