CN102455678B

CN102455678B - 用于减少自动化机器的能量消耗的装置和方法

Info

Publication number: CN102455678B
Application number: CN201110315236.0A
Authority: CN
Inventors: 米歇尔·格施维尔; 安德烈亚斯·格勒辛格
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2017-10-24
Anticipated expiration: 2031-10-17
Also published as: US20120277922A1; EP2444865A1; CN102455678A

Abstract

本发明涉及一种用于减少自动化机器(8)的能量消耗的装置，其中这样设计该装置(9)，即操作者能选择机器(8)的运行类型(14a，14b)和属于该运行类型(14a，14b)的运行功能性(15a，15b，15c)，其中这样设计该装置(9)，即能输入属于所选择的运行功能性(15a，15b，15c)的参数(P)，其中该装置(9)设计用于根据所选择的运行功能性(15a，15b，15c)和参数(P)测定能量消耗状态(E)。此外本发明还涉及一种与此相关的方法。本发明能使自动化机器(8)的能量消耗降低。

Description

用于减少自动化机器的能量消耗的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于减少自动化机器的能量消耗的一种装置和一种方法。

背景技术

自动化机器，例如机床、生产性机器和/或机器人通常具有非常高的能量消耗。在此，机床特别具有非常高的能量消耗。

发明内容

本发明的目的在于，降低自动化机器的能量消耗。

该目的通过一种用于减少自动化机器的能量消耗的装置来实现，其中这样设计该装置，即操作者能选择机器的运行类型和属于该运行类型的运行功能性，其中这样设计该装置，即能输入属于所选择的运行功能性的参数，其中该装置设计用于根据所选择的运行功能性和参数测定能量消耗状态。

此外该目的还通过一种用于减少自动化机器的能量消耗的方法来实现，该方法具有以下步骤：

-读取该机器的所选择的运行类型和机器的、属于该机器的所选择的运行类型的运行功能性，

-读取属于所选择的运行功能性的输入的参数，

-根据所选择的运行功能性和参数测定能量消耗状态。

类似于装置的有利的实施方式，得出了该方法的有利的实施方式，并且反之亦然。

证明为有利的是，装置设计用于根据机器的能量消耗状态来控制机器执行机构，这是因为由此能实现自动化机器的紧凑的结构类型。

此外证明有利的是，该装置具有配置接口，该配置接口设计用于根据机器的能量消耗状态来规定对机器执行机构的控制。由此机器的制造者例如能以简单的方式和方法规定，应该在确定的能量消耗状态的情况下打开或关闭哪些机器执行机构。

此外自动化机器例如能设计为机床、生产性机器和/或设计为机器人。

此外证明为有利的是一种具有程序编码的计算机程序模块，用于当在计算单元上运行该计算机程序模块时，执行根据本发明的方法。

附图说明

在附图中示出了本发明的一个实施例，并且以下对此进行详细说明。图中示出：

图1示出具有根据本发明的装置的机器，

图2示出菜单树，和

图3示出屏面格式。

具体实施方式

在图1中以示意框形的图示示出了自动化机器8，其具有根据本发明的用于减少自动化机器的能量消耗的装置9。根据本发明的装置9在此在实施例的范畴中以CNC控制器(电脑数值控制Computer Numerical Control)的形式存在，其中出于简明的原因在图1中仅仅示出了CNC控制器的对于理解本发明来说是重要的元件。在实施例的范畴中，根据本发明的装置9具有操作单元1、评估单元5和控制单元6。评估单元5和控制单元6在此在实施例的范畴中以可执行的软件编码形式存在，其在一个或多个处理器上被执行。控制单元6可以例如以SPS(可编程控制器Speicherprogramierbare Steuerung)的形式存在。操作单元1、评估单元5和控制单元6在结构上可以是机器的不同组件也或者是机器的单个组件。

在实施例的范畴中机器8设计为机床。

操作单元1在实施例的范畴中具有用于对机器8进行操作的按键4和显示屏2。在此借助于操作单元1通过菜单引导地实现对机器8的操作。

在图2中在实施例的范畴中示出了菜单树。通过对相应的按键4进行操纵，机器的操作者能通过调用不同的菜单和屏面格式借助于按键4来操作机器8。在显示屏2上示出的主菜单13内，机器的操作者能选择不同的机器运行类型。通过选择相应的菜单，操作者能选择机器的运行类型。在实施例的范畴中，操作者能通过调用菜单14a选择为运行类型“自动运行”或通过调用菜单14b选择运行类型“调整运行”。当然，除了上述两个运行类型，机器也能具有其他运行类型，这在图2中通过点表明。

在“自动运行”中，通过机器来加工例如工件。在该运行类型中机器通常需要最大的能量以用于加工工件，这是因为通常激活全部或大部分机器执行机构7(参见图1)，例如用于使机器轴移动的驱动器、主轴驱动器、液压泵、切屑输送装置和/或冷却剂泵。此外运行类型对应于属于相应的运行类型的运行功能性，其中在图2中通过小矩形示出了运行功能性。操作者通过按压相应的按键4能例如选择在图2中利用参考标号15a标出的运行功能性“工件零点测定”，或者具有参考标号15b的运行功能性“工件位置测定”，或者具有参考标号15c的运行功能性“定位”。运行功能性“工件零点测定”15b用于测定工件的零点，运行功能性“工件位置测定”用于测定工件的位置，并且运行功能性“定位”用于完成例如工具相对于工件的运动。

在通过操作者选择运行功能性时，在显示屏2上为该操作者示出了属于分别选择的运行功能性的屏面格式17(参见图3)。屏面格式17在此为通过操作者输入参数而具有属于所选择的运行功能性的输入区域16a，16b和16c。当然，屏面格式在此还可以具有比示出的三个输入区域更多的输入区域，这在图3中通过点表明。操作者利用输入区域能输入属于分别选择的运行功能性的参数。

装置9因此设计用于通过操作者来选择机器8的运行类型和机器8的属于该运行类型的运行功能性。此外装置9还因此设计用于输入属于所选择的运行功能性的参数P。由装置9读取机器的所选择的运行类型和机器8的、选择属于机器8的所选择的运行类型和通过操作者输入的属于所选择的运行功能性的参数。

输入的参数P和所选择的运行功能性(在图1中以BF示出)作为输入值传输给评估单元5(参见图1)。评估单元5根据所选择的运行功能性BF和参数P测定能量消耗状态E。能量消耗状态E在此能在实施例的范畴中是“低”、“中等”或“高”。如果操作者例如在运行类型“调整运行”中选择了运行功能性“定位”，则在显示屏2上为操作者示出相应的属于运行功能性“定位”的屏面格式。运行功能性“定位”用于，借助于机器的驱动器使工具、例如铣刀运动到确定的位置上。操作者现在应在输入区域16a中作为参数给出的是，工具应在X方向上运动到哪个位置，并且在输入区域16b中作为参数给出的是，工具应在Y方向上运动到哪个位置。此外操作者还例如能在输入区域16c中作为参数输入其希望在快速运动中执行工具的行驶运动。在此需要注意的是，不必一定要借助于键盘实现参数输入，而是也能例如通过从多个参数中选择点击一个参数来实现输入。这能通过键盘引导地或例如借助于计算机鼠标来实现。通过操作者在运行功能性“定位”中将参数“快速运动”作为运动类型输入，并且因此迅速地使工具运动，由此能识别，即操作者希望工具不损坏材料地运动。机器的机器执行机构7、例如冷却剂泵或切屑输送装置因此在执行所选择的运动功能性时无需被输入的参数。

评估单元5因此测定能量消耗状态“低”并且将该状态输送给控制单元6。评估单元5在实施例的范畴中根据表格测定所选择的运行功能性的能量消耗状态E和输入的参数P，在该表格中对于每个可能的运行功能性和属于运行功能性的可能的参数存储了相应的能量消耗状态E。如果例如在调整运行和其他在图2中未示出的运行类型中一再地存在运行功能性，则通过装置9、特别是通过评估单元5根据所选择的运行类型、所选择的运行功能性和输入的参数来对能量消耗状态E进行测定。在此在“运行类型”方面对该表格进行扩展。

如果操作者在参数“运动类型”中例如输入“送进”来代替“快速运动”，那么操作者例如希望直线地铣削工件的边棱。因此在此根据预测发生工件的材料损坏。机器执行机构、例如用于对工具冷却液进行泵压的冷却剂泵以及切屑输送装置在此必须被接通。由于预测到工件会发生材料损坏，因此机器执行机构、即旋转式地驱动铣刀的主轴驱动器需要较高的功率，即主轴驱动器的能量消耗相对较高。因此评估单元5测定能量消耗状态E“高”，这说明，需要较高的能量消耗用于执行利用相应的参数选择的运行功能性。

运行类型“工件位置测定”用于测定工件的位置。如果操作者选择了运行功能性“工件位置测定”，并且在属于该运行功能性“工件位置测定”的屏面格式中作为参数“手动刮削”输入例如通过相应地选择在屏面格式内示出的一个列表，则借助于铣刀仅仅对工件产生程度非常小的损坏。主轴驱动器在此旋转地驱动铣刀，并且该主轴驱动器一直在工件的方向上运动直至探测到铣刀和工件有接触。由于实际上在工件上并没有发生或最多仅仅发生非常小的材料损坏，因此旋转式地驱动铣刀的主轴驱动器仅仅需要较低的功率，即主轴驱动器的能量消耗仅仅较小并且切屑输送装置被断开，其中然而其他的机器执行机构7、例如冷却剂泵被激活、即被接通。评估单元5因此在选择为运行功能性“工件位置测定”并且输入参数“手动刮削”时，测定出能量消耗状态“中等”。

能量消耗状态E(在实施例的范畴中是“低”、“中等”和“高”)由评估单元5在实施例的范畴中作为输入值输送给控制单元6。控制单元6在此能例如以SPS(可编程控制器speicherprogrammierbare Steuerung)的形式存在。评估单元5例如可以是机器8的NC控制器的组成部分。控制单元6用于控制机器执行机构7。控制单元6根据机器8的能量消耗状态E来控制机器执行机构7，这在图1中通过箭头18示出。机器执行机构7在此由根据本发明的装置9、特别是由控制单元6在实施例的范畴中这样进行控制，即仅仅接通对应于确定的能量消耗状态E的机器执行机构。在能量消耗状态“高”中例如接通所有的机器执行机构7，而在能量消耗状态“中等”中只接通机器执行机构7的一部分，并且在能量消耗状态“低”中接通机器执行机构7的另一更小的部分。因此例如在实施例的范畴中在能量消耗状态“中等”中通过控制单元6接通除切屑输送装置以外的所有机器执行机构7。切屑输送装置保持断开。在能量消耗状态“低”时例如不接通冷却剂泵和切屑输送装置。

为了能根据能量消耗状态E有针对性地控制机器执行机构7，控制单元6也能附加地例如根据所选择的运行功能性和/或根据其他的值来执行对机器执行机构7的控制。

在实施例的范畴中，根据本发明的装置9、特别是控制单元6具有配置接口12，其设计用于根据机器的能量消耗状态E并且可能附加地例如根据所选择的运行功能性和/或根据其他的值来规定对机器执行机构的控制。例如机器的生产者能借助于配置接口12规定，应该怎样根据机器的能量消耗状态和可能的其他值来控制机器执行机构。因此例如能规定，在哪些能量消耗状态中激活、即接通哪些机器执行机构。在此例如能借助于外部的计算装置19(例如个人计算机)、即不属于机器8的组成部分的计算装置，通过借助于外部的计算装置19例如将相应的、根据能量消耗状态对机器执行机构的控制进行规定的程序集成在控制单元6中，来对配置接口进行配置。这在图1中通过箭头20示出。

Claims

1.一种用于减少自动化机器(8)的能量消耗的装置，其中这样设计所述装置(9)，即操作者能选择所述机器(8)的运行类型(14a，14b)和属于所述运行类型(14a，14b)的运行功能性(15a，15b，15c)，其中这样设计所述装置(9)，即能输入属于所选择的运行功能性(15a，15b，15c)的参数(P)，其中所述装置(9)设计用于根据所述所选择的运行功能性(15a，15b，15c)和所述参数(P)测定能量消耗状态(E)，其中，所述装置(9)设计用于根据所述机器(8)的所述能量消耗状态(E)来控制机器执行机构(7)，并且所述装置(9)具有配置接口(12)，所述配置接口设计用于根据所述机器(8)的所述能量消耗状态(E)来规定对所述机器执行机构(7)的控制，其中，存储所述能量消耗状态用于每个可能的所述运行功能性以及用于属于所述运行功能性的可能的参数。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述机器(8)设计为机床、生产性机器和/或设计为机器人。

3.一种自动化机器，其中所述机器具有根据权利要求1至2中任一项所述的装置。

4.一种用于减少自动化机器(8)的能量消耗的方法，所述方法具有以下方法步骤：

-读取所述机器的所选择的运行类型(14a，14b)和所述机器(8)的、属于所述机器(8)的所述所选择的运行类型(14a，14b)的运行功能性(15a，15b，15c)，

-读取属于所述所选择的运行功能性(15a，15b，15c)的输入的参数(P)，

-根据所述所选择的运行功能性(15a，15b，15c)和所述参数(P)测定能量消耗状态(E)，

-其中根据所述机器(8)的所述能量消耗状态(E)来控制机器执行机构(7)，

-其中根据所述机器(8)的所述能量消耗状态(E)来规定对所述机器执行机构(7)的控制，

其中，存储所述能量消耗状态用于每个可能的所述运行功能性以及用于属于所述运行功能性的可能的参数。