CN104570919A - 自动开始预热运转的控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自动开始预热运转的控制装置。本发明的控制装置根据应当被预热运转的机械的温度和该机械固有的饱和温度,推定机械的预热运转所需要的预热运转时间。根据这样得出的预热运转时间和预先决定的预热运转结束时刻,计算出预热运转开始时刻。如上所述,考虑机械固有的饱和温度能够适当地执行预热运转,因此能够有效地执行预热运转。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制机械的预热运转的控制装置。
背景技术
在要求高动作精度的机械中,为了使该机械的动作精度或动作结果稳定而执行预热运转。这是想要防止由机械的动作中的温度变化所引起的机械的驱动要素的伸缩导致机械的动作精度受到影响。一般,随着机械的驱动要素的温度的上升,机械的驱动要素膨胀,因此在动作开始之后的比较低温的机械的驱动要素与充分预热后的机械的驱动要素之间,在其举动(例如,动作轨迹)上产生差异。其结果是,在从动作开始至被充分预热为止的期间,不能保证机械的稳定的动作精度。
通常,优选的是在执行想要的本来作业(机床的情况下为加工处理)前完成预热运转。但是,为了执行预热运转,就需要削减实际的作业时间而存在生产效率下降的可能性。或者,当操作员在通常的工作时间以外执行预热运转时,人工费与之相应地增加。
在JP-A-2013-163255中公开了一种预热运转控制装置,其构成为:一旦预热运转结束后,即使放置机床的情况下也自动地再次执行预热运转。此外,在JP-A-2013-163255中公开的控制装置构成为:根据随着时间的经过变化的热移位量,判定是否再次执行预热运转。
在JP-A-2010-105101中公开了一种放电加工装置,其构成为:作业人员在开始作业的时刻能够立即开始加工作业。在JP-A-2010-105101记载的放电加工装置中,想要通过在通常模式与省电模式之间进行切换来抑制不需要的消耗电力,在可预先设定的时刻进行这些模式之间的切换。
然而,在JP-A-2010-105101记载的放电加工装置中,虽然在预定的开始时刻能够自动地执行机械的准备工序,但是为了防止构成部位的热移位,在外部需要使加工液循环的装置,因此机械的成本增加。此外,为了在控制对象机械的驱动要素(滚珠丝杠等)中使加工液循环,结构变得复杂,其实现也变得困难。因此,正在寻求以廉价且简单的结构能够有效且自动地执行预热运转,而不需要追加装置的控制装置。
发明内容
根据本申请的第一发明,提供一种控制装置,其按照动作程序控制机械的预热运转,该控制装置具备:存储预热运转结束时刻的存储部;测定当前时刻的时间测定部;测定所述机械的温度的温度测定部;以及控制所述机械的动作的控制部,所述控制部具备:推定部,其根据由所述温度测定部测定出的所述机械的温度与所述机械固有的饱和温度之差,来推定所述机械的预热运转所需要的预热运转时间;开始时刻决定部,其根据由所述存储部存储的所述预热运转结束时刻以及由所述推定部推定出的所述预热运转时间,来决定预热运转开始时刻;预热运转开始部,其根据由所述时间测定部测定出的当前时刻以及由所述开始时刻决定部决定的所述预热运转开始时刻,来开始所述机械的预热运转;以及预热运转结束部,其在由所述时间测定部测定出的当前时刻与由所述存储部存储的预热运转结束时刻一致时,结束所述机械的预热运转。
根据本申请的第二发明,在第一发明涉及的控制装置中,所述开始时刻决定部使所述预热运转开始时刻为从所述预热运转结束时刻减去所述预热运转时间而得到的时刻。
根据本申请的第三发明,在第一或第二发明涉及的控制装置中,当由所述时间测定部测定的当前时刻与由所述开始时刻决定部决定的所述预热运转开始时刻一致时,所述预热运转开始部开始所述机械的预热运转。
根据本申请的第四发明,在第一至第三中的任一项发明涉及的控制装置中,所述推定部根据所述机械的动作条件来校正所述预热运转时间。
根据本申请的第五发明,在第一至第四中的任一项发明涉及的控制装置中,所述控制部还具备检测干扰的产生的干扰检测部,当通过所述干扰检测部检测出干扰时,所述控制部变更所述机械的动作条件。
参照在附图中所示的本发明的例示性的实施方式的详细说明,使这些以及本发明的其他目的、特征以及优点更加明确。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式涉及的控制装置的结构的功能框图。
图2是表示通过第一实施方式涉及的控制装置所执行的处理的流程的流程图。
图3是表示本发明的第二实施方式涉及的控制装置的结构的功能框图。
图4是表示通过第二实施方式涉及的控制装置所执行的处理的流程的流程图。
图5是表示机械的温度与热容量之间的关系的图。
图6是说明推定预热运转时间的处理的图。
图7是说明推定预热运转时间的处理的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本发明的第一实施方式涉及的控制装置10的结构的功能框图。控制装置10控制机械,例如控制机床的预热运转。能够通过本发明涉及的控制装置10控制的机械,可以是具有任意形态的公知机械。以下,在本说明书中,以对施加于机床的驱动轴的动力系统的动作进行控制的控制装置10为例进行说明。
控制装置10具有组合了执行各种运算处理的CPU、临时存储运算结果的RAM、存储动作程序等的ROM、电源装置以及无线或有线的信号收发单元等公知的构成要素的任意硬件结构。此外,控制装置10经由接口与未图示的外部装置连接,能够将需要的信息输入至控制装置10或从控制装置10向外部装置进行输出。
如图1所示,控制装置10具备:温度测定部12、存储部14、时间测定部16以及控制部20。控制部20还具备:推定部22、开始时刻决定部24、预热运转开始部26以及预热运转结束部28。
温度测定部12具有取得控制对象机械(包括电动机等)的温度的功能。例如通过安装在机械上的温度传感器(未图示)来检测机械的温度。温度测定部12能够直接或间接地取得温度传感器的检测值。
存储部14具有存储预热运转应当结束时刻(预热运转结束时刻)的功能。通常,将预热运转结束时刻决定成与开始预定的通常加工工序的时刻大致一致。例如,当需要在上午8点开始加工工序时,最迟将预热运转结束时刻设定成上午8点。也可以根据需要,将预热运转结束时刻设定成加工工序的开始预定时刻的前后。也可以根据预先嵌入到程序中的时间表(schedule)自动地设定预热运转结束时刻,还可以通过操作员手动地输入预热运转结束时刻。
时间测定部16具有测定当前时刻的功能。时间测定部16可以是其自身能够测定实际的时刻,也可以是能够与外部的计时单元协作来取得当前时刻。
推定部22具有根据由温度测定部12测定出的机械的温度和机械固有的饱和温度,来推定完成机械的预热运转所需要的时间(预热运转时间)的功能。对于推定部22推定预热运转时间的推定方法的具体例子,在后进行叙述。
开始时刻决定部24具有根据存储在存储部14中的预热运转结束时刻和由推定部22推定的预热运转时间,来决定应当开始预热运转的时刻(预热运转开始时刻)的功能。例如通过从预热运转结束时刻减去预热运转时间来得到预热运转开始时刻。
预热运转开始部26具有根据由时间测定部16测定的当前时刻和由开始时刻决定部24决定的预热运转开始时刻,来开始机械的预热运转的功能。例如,当被测定的当前时刻被包含在从预热运转开始时刻起预定的范围以内时,预热运转开始部26开始机械的预热运转。
预热运转结束部28具有根据由时间测定部16测定的当前时刻和存储在存储部14中的预热运转结束时刻,来结束预热运转的功能。例如,在当前时刻到达预热运转结束时刻时,预热运转结束部28使机械的预热运转快速地结束。
在此,参照图5~图7对所述的控制部20的推定部22的功能进行更详细的说明。图5是表示机械的温度与热容量之间的关系的图。图5的横轴表示使对象机械大致连续地动作的情况的动作时间。此外,纵轴表示机械温度。如图示所示,当机械开始动作时,其温度最初虽然慢慢地上升,但达到某预定的温度(图中的X1或X2)时,实质上温度不会上升至其以上。将此时的温度称为饱和温度X。饱和温度X是根据机械的热容量决定的该机械固有的值。
在图5中,为了对比第一机械M1以及第二机械M2的例子而分别进行表示。此时,第一机械M1比第二机械M2热容量大。因此,第一机械M1的饱和温度X1取得比第二机械M2的饱和温度X2大的值。
一般来讲,在将机械的温度维持在恒定的目标温度的同时执行预定的动作是很困难的。因此,根据经验可知:在机械达到饱和温度的状态下使机械动作,由此稳定地得到机械的动作精度。
图6以及图7是说明推定预热运转时间的处理的图。如与图5关联的例示所示,考虑第一机械M1以及第二机械M2的情况。图6以及图7的横轴表示实验性地计算出的机械的饱和温度与被测定的机械的温度之间的温度差。此外,纵轴表示将机械预热至饱和温度X为止所需要的预热运转时间。
图6表示与饱和温度和被测定的温度之间的温度差成比例地、决定预热运转时间的情况。例如,在第一机械M1的情况,当上述温度差为Y1时,推定与此对应的预热运转时间Z1。实际上,也可以设定成比预热运转时间Z1长的预热运转时间。同样地,在第二机械M2的情况,当上述温度差为Y2时,推定与此对应的预热运转时间Z2。同样地,也可以设定成比预热运转时间Z2长的预热运转时间。可以将这样的温度差和与其对应的预热运转时间之间的关系存储在控制装置10中,或嵌入到动作程序中,或手动地进行设定。
图7表示对机械的饱和温度与被测定的机械的温度之间的温度差,实验性地决定与此对应的预热运转时间的情况。即,图7的图表表示实验性地决定的两者的关系。此时,如与图6关联的说明所示,利用温度差Y’1以及Y’2和与其对应的Z’1以及Z’2的关系来推定预热运转时间。
接着,参照图2对通过本实施方式涉及的控制装置10所执行的处理进行说明。图2是表示通过具有所述结构的控制装置10所执行的处理的流程的流程图。
首先,在作为准备阶段的步骤S101,将预热运转应当结束的时刻即预热运转结束时刻A存储到存储部14中。启动温度测定部12,测定机械的温度X(步骤S102)。
接着,启动控制部20的推定部22,推定预热运转时间B(步骤S103)。如上所述,根据应当被预热运转的机械所固有的饱和温度与在步骤S102推定出的机械的温度X之间的差分,能够推定预热运转时间B。此外,在步骤S104,通过时间测定部16推定当前时刻C。
接着,在步骤S105判定当前时刻C是否经过了预热运转开始时刻。通过从预热运转结束时刻A减去预热运转时间B来计算出预热运转开始时刻。在步骤S105,当判定为没有到达预热运转开始时刻时,重复步骤S104以及步骤S105的处理。
在步骤S105,当判定为当前时刻C经过了预热运转开始时刻时,进入步骤S106,开始预热运转。按照预先存储的预定的动作程序执行预热运转。
一旦开始预热运转,在预定的采样周期通过时间测定部16测定当前时刻C(步骤S107)。在接下来的步骤S108,为了判定是否经过了存储在存储部14中的预热运转结束时刻A而使用在步骤S107取得的当前时刻C。
在步骤S108,当判定为当前时刻C没有经过预热运转结束时刻A时,重复步骤S107以及步骤S108中的处理。在步骤S108,当判定为当前时刻C经过了预热运转结束时刻A时,进入步骤S109。在步骤S109,启动预热运转结束部28,执行预热运转的结束处理。如上所述,到预定的预热运转结束时刻A为止能够有效地执行预热运转。
接着,对本发明的第二实施方式进行说明。在以下的说明中,与第一实施方式关联起来,对于已描述的内容和重复的事项适当地省略其说明。此外,对相同或对应的构成要素使用相同的参照符号。
图3表示本发明的第二实施方式涉及的控制装置10’的结构的功能框图。如图示所示,控制装置10’的控制部20’除了第一实施方式涉及的控制部20的结构外,还具备干扰检测部30。
干扰检测部30具有检测在预热运转中产生的干扰的功能。作为干扰的例子,可以列举预热运转中的周围温度的变化或预热运转的临时停止等。作为产生这样的干扰的原因,例如可以想到在预热运转中机械保护用的门因某种原因被开关的情况等。
当通过干扰检测部30检测出干扰时,考虑该干扰的影响只要变更预热运转的动作条件,则能在预定的时间内完成预热运转。例如,当机械的动作临时停止时,计算出伴随这些的机械的温度的下降量。然后,将根据温度的下降量决定的预定的系数,与针对预热运转时的机械的动力系统的速度指令相乘。由此,能够变更考虑了干扰产生的影响的预热运转时的动作条件。此外,也可以考虑温度相对于机械固有的饱和温度的下降量的比例来调整系数。
图4是表示通过第二实施方式涉及的控制装置10’所执行的处理的流程的流程图。图4所示的步骤S201、S202、S204~S206、S209~S211中的处理分别与参照图2说明的步骤S101、S102、S104~S109中的处理相同。因此,仅对图4所示的步骤S201~S211中的、步骤S203、S207以及S208的处理进行说明。
在本实施方式中,在步骤S203,推定部22除了推定机械的温度外,还考虑预热运转时的机械的动作条件,例如动作速度(包括指令速度)来推定预热运转时间B。即,该推定方法附加考虑机械的动作速度与预热运转时间之间的相关关系。这是基于以下事实:随着动作速度变快,机械的负载(例如,相当于机械的动摩擦力等)变大,从而机械的温度在短时间上升。并且,在这样的情况下能够缩短预热运转所需要的时间。
因此,通过参照图6以及图7说明的方式来推定的预热运转时间(在此,为方便起见称为“假定推定预热运转时间”),例如可以按照如下的公式进行校正。
(假定推定预热运转时间)×(基准速度/动作速度)×系数=(推定预热运转时间)
由此,计算出考虑机械的动作速度而被校正的推定预热运转时间。当利用这样的推定方法时,即使预热运转时的机械的动作速度从基准速度被变更,也能够更准确地推定出预热运转时间B。
此在,在本实施方式中,在预热运转开始后,执行判定干扰是否产生的步骤S207。通过所述的干扰检测部30检测干扰产生的有无。当在步骤S207判定为产生了干扰时,进入步骤S208,变更预热运转的动作条件。选择动作条件,以便能够在预热运转结束时刻A之前完成预热运转。例如,能够变更动作速度(包括指令速度),以便对干扰引起的温度的下降量进行补偿。另一方面,当在步骤S207判定为没有产生干扰时,为了判定是否到达预热运转结束时刻A而进入骤S209以及骤S210。
发明效果
根据具备上述结构的控制装置,考虑机械固有的饱和温度来推定预热运转所需要的时间。然后,根据推定出的预热运转时间,来开始预热运转以便能够在预定的预热运转结束时刻之前完成预热运转。因此,根据机械的类型或状态,能够对成为对象的机械(尤其,驱动要素等)自动地执行最适当的预热运转。此外,能够以廉价且简单的结构进行所希望的预热运转的控制,而不需要准备追加装置等。其结果是,提高作业效率,并且能够削减预热运转所需要的人工费。
以上,对本发明的各种实施方式以及变形例进行了说明,但本领域技术人员应当明白通过其他实施方式以及变形例也能够实现本发明要实现的作用效果。尤其是在不脱离本发明的范围的情况下,可削除或置换上述的实施方式以及变形例的构成要素,并且还可以附加公知的手段。此外,本领域技术人员应当明白通过任意地组合在本说明书中明示或暗示地公开的多个实施方式的特征,也能够实施本发明。
Claims (5)
1.一种控制装置(10,10’),其按照动作程序控制机械的预热运转,其特征在于,该控制装置具备:
存储预热运转结束时刻(A)的存储部(14);
测定当前时刻(C)的时间测定部(16);
测定所述机械的温度(X)的温度测定部(12);以及
控制所述机械的动作的控制部(20,20’),
所述控制部(20,20’)具备:
推定部(22),其根据由所述温度测定部(12)测定出的所述机械的温度(X)与所述机械固有的饱和温度之差,来推定所述机械的预热运转所需要的预热运转时间(B);
开始时刻决定部(24),其根据由所述存储部(14)存储的所述预热运转结束时刻(A)以及由所述推定部(22)推定出的所述预热运转时间(B),来决定预热运转开始时刻;
预热运转开始部(26),其根据由所述时间测定部(16)测定出的当前时刻(C)以及由所述开始时刻决定部(24)决定的所述预热运转开始时刻,来开始所述机械的预热运转;以及
预热运转结束部(28),其在由所述时间测定部(16)测定出的当前时刻(C)与由所述存储部(14)存储的预热运转结束时刻(A)一致时,结束所述机械的预热运转。
2.根据权利要求1所述的控制装置(10,10’),其特征在于,
所述开始时刻决定部(24)使所述预热运转开始时刻为从所述预热运转结束时刻(A)减去所述预热运转时间(B)而得到的时刻。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置(10,10’),其特征在于,
当由所述时间测定部(16)测定的当前时刻(C)与由所述开始时刻决定部(24)决定的所述预热运转开始时刻一致时,所述预热运转开始部(26)开始所述机械的预热运转。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的控制装置(10,10’),其特征在于,
所述推定部(22)根据所述机械的动作条件来校正所述预热运转时间(B)。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的控制装置(10,10’),其特征在于,
所述控制部(20’)还具备检测干扰的产生的干扰检测部(30),当通过所述干扰检测部(30)检测出干扰时,所述控制部(20’)变更所述机械的动作条件。
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