CN104281102B - 机械控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机械控制装置。该机械控制装置与多个周边装置进行相互通信和指示加工程序。该控制装置接收周边装置的作业状况信息，根据该接收到的信息计算所述多个周边装置的消耗电力的合计，并决定所述周边装置的作业开始时刻以使其合计值不会达到预先设定的上限值。

Description

机械控制装置
技术领域
本发明涉及一种机械控制装置，尤其涉及与多个周边装置进行相互通信和指示加工程序的机械控制装置。
背景技术
首先，在本说明书中所说的“周边装置”包括：在与机床加工不同的时刻动作的、进行工件交换等作业的机器人、搬运工件的搬运装置、刀具交换装置等。此外，“作业”是指这些周边装置对机床进行的、用于预定目的的一连串动作。
在机床或周边装置上安装有多个电动机，这些电动机在进行定位或轴移动等动作时消耗大量的电力。在设置了多个机床或周边装置的工厂等的设施中，当这些电动机的动作的时刻重叠时，有时设施整体中的最大消耗电力变大，对设施的电源设备施加较大的负载。由此，最大消耗电力有可能超过对设施设置的受电设备或自身发电设备的电力容量，此外，有时还由于最大消耗电力超过电力容量而导致设备内的电压下降，从而对设施操作带来影响。
为了避免这样的设施内的电压下降等情况，也考虑了设置具有巨大的电力容量的受电设备的方法，但使用这样的受电设备时，不得不向电力公司支付更高的基本合约费用。
为了不设置具有较大的电力容量的受电设备就能应对消耗电力的问题，寻求控制工业机械的动作以便使设施整体中的最大消耗电力降低，以下示出了用于上述目的的现有技术的若干例子。
在日本特开2010-176503号公报中公开了以下技术：在机床加工工件的期间，从该机床的数值控制装置对机器人(周边装置)通知暂停指令，被通知了该暂停指令的机器人进行暂停来抑制机器人的电力消耗。该技术仅涉及抑制单个机床与其周边的机器人之间关系的电力消耗的问题，并不能抑制在机床周边配置了多个周边装置这样的设施整体的电力消耗。
在日本特开2011-156598号公报中公开了以下技术：当机床的消耗电力在预定时间持续超过了规定值时，机床的控制装置降低进给运动的进给速度或主轴的旋转速度的加减速度，从而降低最大消耗电力。该技术为了降低消耗电力而控制机床的速度。因此，有可能延长加工时间而导致生产率下降、或者由于改变进给速度或主轴的转速而使得加工条件发生变化。
在日本特开2011-121283号公报中公开了以下技术：将多台注塑成型机连接到网络，在注塑成型调度处理中，根据其他注塑工序计划决定自身的注塑工序计划使得收敛于容许最大电力，由此降低最大消耗电力。然而，该技术为了降低消耗电力而控制了注塑成型机的工序过程，因此可能会由该被控制的工序过程导致加工时间延长进而使生产率降低。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种机械控制装置，在设置了多个机床和周边装置的设施中降低设施的最大消耗电力而不会降低生产率。
本发明涉及的机械的机械控制装置，其与多个周边装置进行相互通信和指示加工程序，所述机械控制装置具备：作业状况接收部，其接收所述周边装置的作业状况信息；以及作业开始时刻决定部，其决定所述周边装置的作业开始时刻。所述作业开始时刻决定部根据由所述作业状况接收部接收到的所述周边装置的作业状况信息计算所述多个周边装置的消耗电力的合计，并决定所述周边装置的作业开始时刻以使其合计值不会达到预先设定的上限值。
可以是，当作业中的周边装置的消耗电力与要进行作业开始指令的周边装置的消耗电力的合计达到所述上限值时，所述作业开始时刻决定部决定向后错开要进行所述作业开始指令的周边装置的作业开始指令的时刻。此外，还可以是，所述作业开始时刻决定部根据作业中的周边装置的台数来判定周边装置的消耗电力。
可以是，所述作业开始时刻决定部在加工程序中对每个周边装置设定作业可开始范围，在该设定的作业可开始范围内决定所述周边装置的作业开始时刻。
所述作业开始时刻决定部可以具有：根据由所述作业状况接收部接收到的作业状况信息，对作业中的周边装置的数量进行计数的计数单元；以及当通过所述计数单元计数到的作业中的周边装置的数量在预先设定的上限值以内时允许作业开始指令，而当达到上限值时抑制对周边装置的新的作业开始指令的单元。
根据本发明，能够提供一种在设置了多个机床或周边装置的设施中降低设施的最大消耗电力而不会降低生产率的机械控制装置。
附图说明
本发明的所述以及其他目的以及特征通过参照附图对以下的实施例进行说明而得以更加明确。这些附图中：
图1是表示本发明涉及的机械控制装置的第一实施方式与周边装置的关系的框图。
图2是表示图1的控制装置执行的、周边装置的作业开始时刻的调整处理的流程的流程图。
图3是表示各周边装置将其作业状况的信息发送给图1的机床的控制装置的流程的流程图。
图4表示现有技术涉及的消耗电力的时序图。
图5表示本发明涉及的第一实施方式的消耗电力的时序图。
图6是表示本发明涉及的机械控制装置的第二实施方式执行的、周边装置的作业开始时刻的调整处理的流程的流程图。
图7是表示对周边装置的其延迟的作业开始时刻设置了限制的、加工程序的例子的图。
具体实施方式
(第一实施方式)
在本实施方式中，各机床与网络连接，由此各机床的控制装置掌握周边装置的作业状况，决定这些周边装置的作业开始时刻。还可以使用注塑成型机、放电加工机、压力机等工业机械来代替机床。各机床具有具备网络接口的数值控制装置。此外，各周边装置具有具备网络接口的数值控制装置或称为可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，PLC)的控制装置。另外，作为相互通信手段并不局限于网络，也可以使用输入输出信号。
机床的数值控制装置除了进行控制机床的动作的通常的功能以外，还进行周边装置的作业状况的接收处理和周边装置的作业开始时刻的决定处理。另一方面，周边装置的控制装置除了进行控制周边装置的动作的通常的功能以外，还进行周边装置的作业状况的发送处理。
机床始终或在任意时刻对各周边装置的作业状况进行监视。该应当监视的作业状况包括各周边装置是处于作业中还是处于待机中的信息。
在各机床的加工程序中除了记载对机床的加工指令以外，还记载了周边装置的作业开始指令。例如，当周边装置为机器人时，周边装置的作业开始指令通常记载于机床的加工结束前附近和加工刚结束附近，分别对应于向待机位置的移动动作和工件交换动作。通过机床进行作业开始指令，周边装置立即对进行了指令的机床开始作业。
图1是表示本实施方式的机械控制装置与周边装置的关系的框图。
机床的控制装置10在其内部具备作业开始时刻决定部14和作业状况接收部16。此外，将加工程序12存储在机床的控制装置10内，通过该加工程序12进行对机床的加工指令和对周边装置的作业开始指令。此外，控制装置10按每个周边装置以表格形式预先存储各周边装置的消耗电力。
在机床的控制装置10的外部具备第一周边装置20以及第二周边装置30，这些装置通过网络与机床的控制装置10连接。各周边装置20、30在内部分别具有作业状况发送单元22、32，将各周边装置20、30的作业状况(具体而言，作业中或待机中的某个状况)发送给机床的控制装置10。
作业状况接收部16接收从各周边装置20、30的作业状况发送单元22、32发送的作业状况来监视各周边装置20、30的作业状况，并将这些接收到的作业状况发送给作业开始时刻决定部14。
在作业开始时刻决定部14中，根据从作业状况接收部16发送的各周边装置的作业状况决定各周边装置20、30的作业开始时刻，分别对这些周边装置20、30发送作业开始指令。
根据图2对周边装置20、30的作业开始时刻的决定方法进行说明。图2是表示本实施方式的作业开始时刻的调整处理的流程的流程图。以下，对每个步骤进行说明。
·(步骤SA1)机床的控制装置10内的作业开始时刻决定部14从加工程序12读取周边装置20、30的作业开始指令。
·(步骤SA2)读取周边装置20、30的作业状况。
·(步骤SA3)计算进行本次作业开始指令的周边装置的消耗电力和当前作业中的其他周边装置的消耗电力的合计，判定其值(消耗电力合计值)是否达到消耗电力的上限值。然后，当达到上限值时(是)进入步骤SA4，当尚未达到上限值时(否)进入步骤SA5。
·(步骤SA4)继续机床的加工，返回到步骤SA2，等待由于某个周边装置的作业结束使得周边装置的消耗电力的合计低于上限值。
·(步骤SA5)对应当进行作业开始指令的周边装置发送作业开始指令，执行周边装置的作业。
图3是表示各周边装置将其作业状况的信息发送给机床的控制装置的处理流程的流程图。以下，对每个步骤进行说明。
·(步骤SB1)确认周边装置20、30的作业状况。
·(步骤SB2)判定所确认的作业状况是否为“作业中”。当为“作业中”时(是)进入步骤SB3，当不是“作业中”而是“待机中”时(否)进入步骤SB4。
·(步骤SB3)设置“作业中”作为作业状况的发送数据，进入步骤SB5。
·(步骤SB4)设置“待机中”作为作业状况的发送数据，进入步骤SB5。
·(步骤SB5)将作业状况的发送数据发送给机床的控制装置，返回步骤SB1。
在图3所示的发送处理中，各周边装置20、30始终确认作业状况，将其发送给机床的控制装置10，但也可以仅在从机床的控制装置10发出了周边装置20、30的作业状况确认请求(request)时确认作业状况，并将作业状况发送给机床的控制装置10。
图4表示现有技术涉及的消耗电力的时序图。
在图4所示的时刻t3第一周边装置20的作业开始，在时刻t4机床的作业开始，在时刻t1第二周边装置30的作业开始。此外，在时刻t5第一周边装置20的作业结束，在时刻t6机床的作业结束。在此，当在时刻t1读取第二周边装置30的作业开始指令来开始作业时，到第一周边装置20作业结束的时刻t5为止的期间，机床、第一周边装置20以及第二周边装置30同时进行作业，因此，此期间的(从时刻t1到t5为止的)消耗电力较大。
图5是表示本实施方式涉及的消耗电力的时序图。
在本实施方式中，当在时刻t1要对第二周边装置30发送作业开始指令时，要发送作业开始指令的第二周边装置30的消耗电力与当前动作中的第一周边装置20的消耗电力的合计值超过预定值，因此如图5所示，不对第二周边装置30发送作业开始指令，而继续进行机床的加工。然后在时刻t2，在第一周边装置20的作业结束的时刻，对第二周边装置30发送作业开始指令，开始第二周边装置30的作业。由此，第一周边装置20进行作业的时间不与第二周边装置30进行作业的时间重叠，与图4所示的现有技术相比，最大消耗电力变小。此外，图4(现有例)与图5(本实施方式)中都是在从时刻t4到时刻t6的期间进行机床的加工，但如图4与图5的比较中可知，即使延迟第二周边装置30的作业开始时刻，机床的加工也不会受到其影响。由此，不会改变机床的加工时间或加工条件，能够降低最大消耗电力。
也可以将本实施方式应用于如下的设施中：例如，机床的数值控制装置还从加工室内以外的周边装置接收作业状况，而存在多个加工室(machining cell)的设施。由此，不仅能降低加工室的消耗电力，还能降低设施整体的最大消耗电力。
(第二实施方式)
在本实施方式中，为了监视周边装置的最大电力，根据设施的最大消耗电力、设置有的周边装置和机床的台数等，预先设定同时动作的周边装置的最大台数。然后，设定周边装置的作业开始指令时刻，以使同时动作的周边装置的台数在最大台数以下。
图6是表示本实施方式执行的、周边装置的作业开始时刻的调整处理的流程的流程图，以下，对每个步骤进行说明。
·(步骤SC1)机床的控制装置10内的作业开始时刻决定部14从加工程序12读取周边装置20、30的作业开始指令。
·(步骤SC2)读取周边装置20、30的作业状况。
·(步骤SC3)判定当前正在作业的周边装置的台数是否达到预定的最大台数。当达到上限值时(是)进入步骤SC4，当没有达到上限值时(否)进入步骤SC5。
·(步骤SC4)继续机床的加工，返回到步骤SC2，等待某个周边装置20、30的作业结束。
·(步骤SC5)对应当进行作业开始指令的周边装置发送作业开始指令，执行周边装置的作业。
在本实施方式中，与第一实施方式一样，如图5所示的消耗电力的时序图所示，也能够降低最大消耗电力。另外，在本实施方式的说明中，对同时动作的周边装置的最大台数为多个的情况进行了说明，但也可以将动作的周边装置的台数设定成一台。此时，当其他周边装置中存在正在动作的周边装置时，显然不能新开始周边装置的动作。
(第三实施方式)
在所述的第一以及第二实施方式中，监视最大消耗电力或同时动作的周边装置的台数来进行周边装置的作业开始时刻的控制，但假设能无限制地延迟作业开始指令，例如如果周边装置为进行工件交换的机器人时，则有可能在进行工件交换前就指示接下来的加工，导致开始对已加工完的工件进行加工。因此，在本实施方式中，在加工程序中对周边装置延迟的作业开始时刻设定限制。
图7表示本实施方式的加工程序的例子。例如当使用进行工件交换的机器人作为第一周边装置时，在紧接着前次加工中的工件交换作业后设定作业开始指令的范围开始地点，在本次加工中的加工完成指令前设定作业开始指令的范围结束地点。然后，仅在从所设定的范围开始地点到所设定的范围结束地点为止的期间接收作业开始指令，由此将延迟作业开始时刻的范围限定在从范围开始地点到范围结束地点为止的期间。由此，能够防止作业开始指令无限制地延迟。此外，通过使用该方法，即使在多个机床共用一台周边装置的情况等状态下，通过限定接收作业开始指令的范围，例如为进行工件交换的机器人的情况下，也能够防止从正在第一机床前面待机的状态进行第二机床的工件交换这样的顺序混乱的产生。
此外，除了作业状况以外，还收发在加工程序中读取到作业开始指令的机床的顺序，按照该顺序执行作业开始指令，由此能够按照在加工程序中读取到作业开始指令而得的顺序来进行作业，能够有效地使用作业开始时刻的范围。

Claims (3)

1.一种机械控制装置，其与多个周边装置和机床进行相互通信并且指示加工程序，其特征在于，
所述机械控制装置按每个周边装置以表格形式预先存储各周边装置的消耗电力；
所述机械控制装置具备：
作业状况接收部，其接收所述周边装置的作业状况信息；以及
作业开始时刻决定部，其决定所述周边装置的作业开始时刻，基于所述预先存储的各周边装置的消耗电力来确定多个周边装置的消耗电力的合计，其中
所述作业开始时刻决定部根据由所述作业状况接收部接收到的所述周边装置的作业状况信息，在加工程序中对每个周边装置设定作业可开始范围，在该作业可开始范围内决定所述周边装置的作业开始时刻以使处于所述加工程序中的时间点的多个周边装置的所述消耗电力的合计不会达到预先设定的上限值，并且其中
所述机床的操作不受所述周边装置的作业开始时刻的影响；
所述作业开始时刻决定部进一步收发在加工程序中读取到作业开始指令的机床的顺序，各周边装置按照所述顺序执行作业开始指令。
2.根据权利要求1所述的机械控制装置，其特征在于，
所述作业开始时刻决定部根据作业中的周边装置的台数来判定周边装置的消耗电力。
3.根据权利要求1所述的机械控制装置，其特征在于，
所述作业开始时刻决定部具有：
根据由所述作业状况接收部接收到的作业状况信息，对作业中的周边装置的数量进行计数的计数单元；以及
当通过计数单元计数到的作业中的周边装置的数量在上限值以内时允许作业开始指令，而当达到上限值时抑制对周边装置的新的作业开始指令的单元。
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