[发明专利]实现机床的停电时保护的电动机控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及具有驱动进给轴的进给轴电动机和驱动主轴的主轴电动机的机床的控制装置，尤其涉及将从交流电源侧供给的交流转换成直流后输出，并转换成用于电动机的驱动的交流后向供给给进给轴电动机以及主轴电动机来进行驱动的机床的控制装置。

背景技术

在具有进给轴电动机和主轴电动机的机床中，将主轴电动机作为用于驱动安装有刀具(各种刀具)的主轴的驱动源来使用，将进给轴电动机作为用于驱动使主轴或加工对象即工件进行移动的进给轴的驱动源来使用。在这样的机床中，由于控制的容易性，一旦将从三相交流电源侧输入的交流电力转换成直流电力后再次转换为交流电力后，将该交流电力用于设置在每个驱动轴(主轴以及进给轴)上的电动机的驱动。

设置在机床上的控制装置，作为主电路具备正向转换器，其转换(整流)从三相交流电源侧供给的交流电力后输出直流电力；以及反向转换器，其与正向转换器的直流侧的DC链路(直流链路)连接，使DC链路的直流电力与电动机的驱动电力或再生电力即交流电力相互进行电力转换。通过控制装置将来自各反向转换器的交流输出控制成所希望的电压以及所希望的频率，分别控制与各反向转换器的交流侧连接的主轴电动机以及进给轴电动机的速度、扭矩或转子的位置。

对于反向转换器，根据节能化要求，由于将电动机减速时所产生的再生电力积蓄在设置在DC链路上的蓄电装置中后作为电动机的驱动电力进行再利用，或再次返回到交流电源侧，因此能够更多地使用能够电源再生的电力。

另一方面，对于正向转换器，为了降低机床中的电动机控制装置的成本和占有空间，大多数情况下针对多个反向转换器只设置1个正向转换器。此外，与上述的反向转换器情况相同，对于正向转换器，也根据节能化要求，将在电动机减速时产生的再生能量用于能够返回到交流电源侧的电源再生可能的能量。

当在电动机控制装置的正向转换器的交流电源侧发生停电的情况下，在上述的电动机控制装置中无法继续进给轴电动机以及主轴电动机的正常运转。此时，由于进给轴的冲撞，电动机、驱动该电动机的电动机控制装置、与该电动机控制装置驱动的电动机连接的刀具、作为该刀具加工对象的工件、具有该电动机控制装置的生产线等有可能会产生破损或变形等任意的故障。

为了防止交流电源侧的停电发生而引起的进给轴的冲撞，需要使驱动进给轴的进给轴电动机的动作尽早停止。因此，在整流器的交流电源侧设置停电判定单元来监视是否在交流电源侧发生停电，当停电发生时，向进给轴电动机提供减速指令使其停止，通过避免上述障碍或将上述障碍限制到最小限度，来进行以下保护动作，即保护通过进给轴电动机而移动的主轴、以及与其连接的工具、或该工具的加工对象的工件等的保护动作。当将控制装置的计算机部的电源通过无停电电源装置(UPS)等进行备份，即使在交流电源侧发生停电，该控制装置也能够对进给轴电动机用反相转换器指令非常时刻应取得的动作，并通过设置在正向转换器上的电容器内所积蓄的电荷而能够使进给轴电动机用反相转换器在暂时的期间进行动作，能够使进给轴电动机紧急停止。

日本特开平7-143780号公报中公开提出了一种方法，即作为在交流电源侧发生停电时使电动机紧急停止的装置，从电动机的减速途中积极产生逆向扭矩来实现电动机的提前停止。

然而，如果将例如在日本特开平7-143780号公报中所记载的与交流电源侧的停电的检测联动地赋予进给轴电动机减速指令后紧急停止的技术适用于具有将电动机减速时所产生的再生电力在交流电源侧进行再生的功能的电动机驱动装置，则发生停电时，再生电力能够够返回到交流电源侧，其结果，在正向转换器与反向转换器之间的DC链路中的直流电压上升。尤其，当电动机的再生电力较大时这些情况非常显著。因此，通常，当在其直流侧的DC链路中的直流电压过度上升时为了保护反向转换器本身反向变换器发出“过电压警报”，放弃控制。此时，不能进行类似从减速途中积极产生逆向扭矩来使电动机停止那样的紧急停止，其结果，产生从在交流电源侧发生停电到电动机停止为止需要花费时间的问题。例如如果在上述进给轴电动机的情况下发生这样的问题，则无法避免进给轴的冲撞。