CN107009372A - 具有多个机械以及至少一个传感器的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有多个机械以及至少一个传感器的系统，系统的单元控制装置具有：传感器管理部，其对来自传感器的信息进行整合管理；工件管理部，其对来自传感器的信息所包含的工件的移动量以及状态量中的至少一方进行监视；以及作业管理部，其根据工件的移动量以及状态量中的至少一方与来自机械控制装置的作业请求，选择出应该进行作业的工件，将所述应该进行作业的工件的信息发送给机械控制装置。

Description

具有多个机械以及至少一个传感器的系统
技术领域
本发明涉及具有多个机械以及至少一个传感器的系统。特别是，本发明涉及包括：至少一个机械、至少一个机械控制装置以及至少一个传感器的系统，所述机械针对多个工件进行作业，所述机械控制装置对该至少一个机械进行控制，所述传感器取得与多个工件相关的数据。
背景技术
在具有多个产业机械的系统中，有时分别控制多个产业机械中的每一个的多个控制装置根据来自上位管理控制器的指令使各产业机械进行工作。例如，在日本专利第4827731号公报中，一个主控制器与多个机器控制器连接。并且，主控制器接收多个传感器所取得的位置数据，将位置数据发送给多个机器控制器，由此来处理工件。
此外，在国际公开第2010/149185号中，包括多个机器人控制器的网络与包括多个传感器的传感器网络连接。并且，多个机器人控制器中的一个机器人控制器作为系统的主控制器发挥功能。在作为主控制器的一个机器人控制器发生了故障时，其他的机器人控制器作为主控制器发挥功能。
在系统具有多个传感器的情况下，希望将这些多个传感器的检测结果以及检查结果进行整合，通过多个产业机械来分担作业。但是，在日本专利第4827731号公报中没有将多个传感器的检测结果以及检查结果进行整合。因此，在日本专利第4827731号公报中，需要将检测结果，例如位置的消息与检查结果的消息分开进行处理，程序处理的负荷增大。
并且，日本专利第4827731号公报的主控制器没有与比该主控制器上位的进行工序管理的装置连接。因此，在希望增减系统中的生产量时，不能够进行与该希望相应的作业的分配。并且，在因保养等而有计划地使多个产业机械中的一个产业机械停止时，也不能够进行与一个产业机械的停止相应的作业的分配。
并且，日本专利第4827731号公报的主控制器将包含应该进行处理的工件的消息发送给多个产业机械，并且接收多个产业机械中的处理结果(状态(status))。并且，主控制器将处理结果发送给其他所有的产业机械。因此，产业机械的数量越多，通信量越大，从而可能造成日本专利第4827731号公报的主控制器的负荷越大。
并且，在国际公开第2010/149185号中，存在如下问题：由于需要在包括多个机器人控制器的网络之外另行准备包括多个传感器的传感器网络，因此系统所需的费用增加。
发明内容
本发明是鉴于这样的事情而完成的，其目的在于提供一种低价的系统，即使在产业机械的数量增加时也能够避免主控制器的负荷增加。
为了达成所述的目的，根据第一发明提供一种系统，包括：至少一个机械，其针对多个工件进行作业；至少一个机械控制装置，其控制该至少一个机械；以及至少一个传感器，其取得与所述多个工件相关的数据，其中，所述系统具有：单元控制装置，其以能够通信的方式与所述至少一个机械控制装置以及所述至少一个传感器连接，该单元控制装置具有：传感器管理部，其接收来自所述至少一个传感器的信息，并且对这些信息进行整合管理；工件管理部，其对由该传感器管理部接收到的来自所述至少一个传感器的信息所包含的所述工件的移动量以及状态量中的至少一者进行监视；以及作业管理部，其从所述至少一个机械控制装置接收针对所述工件的作业请求，并且根据由所述工件管理部监视到的所述工件的移动量以及状态量中的至少一者和所述作业请求，选择出应该进行作业的工件，将该应该进行作业的工件的信息分别发送给所述至少一个机械控制装置。
根据第二发明，在第一发明的基础上，所述作业管理部还接收所述至少一个机械根据所述应该进行作业的工件的信息而进行的作业的结果。
根据第三发明，在第一或者第二发明的基础上，所述传感器管理部对应于所述工件的移动量以及状态量中的至少一者，使所述至少一个传感器进行检测或者检查。
根据第四发明，在第一发明的基础上，所述作业管理部根据以下信息中的至少一个来选择出应该进行作业的工件：所述至少一个机械各自的作业分担比例、作业条件和运转状态、以及来自与所述单元控制装置连接的上位管理控制器的生产计划。
根据第五发明，在第四发明的基础上，所述上位管理控制器将工序管理信息发送给所述单元控制装置。
根据第六发明，在第五发明的基础上，所述工序管理信息是生产量的变更以及所述至少一个机械各自的保养时间中的至少一方。
从附图所示的本发明典型的实施方式的详细说明，进一步明确本发明的这些目的、特征和优点以及其他目的、特征和优点。
附图说明
图1是基于本发明的系统的框图。
图2是表示单元控制装置与机械控制装置的关系的局部放大图。
图3是表示基于本发明的系统的第一实施方式的概要图。
图4是表示基于本发明的系统的第二实施方式的概要图。
图5是表示基于本发明的系统的第三实施方式的概要图。
图6是表示基于本发明的系统的第四实施方式的概要图。
图7是表示基于本发明的系统的第五实施方式的概要图。
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。在以下的附图中对相同的部件标注相同的参照符号。为了便于理解，这些附图适当变更了比例尺。
图1是基于本发明的系统的框图。系统10具有：单元16，其包括至少一个、优选多个(在图示例中是三个)机械R1～R3和控制机械R1～R3的至少一个(通常与机械相同数量)的机械控制装置(数值控制装置)14a～14c的；单元控制装置(单元控制器)18，其构成为能够与机械控制装置14a～14c中的每一个通信；以及上位管理控制器20，其构成为能够与单元控制装置18通信。
单元16是用于实施预先设定的作业的多个机械的集合。此外，机械R1～R3例如是机床、多关节机器人、并联杆系机器人、制造机械、产业机械等，各机械可以彼此相同也可以不同。图1所示的机械R1～R3是进行如下作业的并联杆系机器人：拾取多个工件W并将其移动到其他场所。以下，在本申请说明书中所谓机械R1～R3实施的预先设定的“作业”表示拾取工件W并将其移动至其他场所。其中，系统10中的机械R1～R3也可以实施其他作业。
单元16包括：在箭头方向输送多个工件W(工件W1～Wn(n是自然数))的输送器25；驱动输送器25的电动机26；以及检测电动机26的旋转量的旋转量检测器27。并且，单元16包括配置于与输送器25的至少一部分对应的位置的多个传感器34、35。另外，传感器34、35的检测范围也可以是整个输送器25。
传感器34是检测多个工件W的位置的位置检测器34，例如能够是低析像度的照相机。位置检测器34以及电动机26的旋转量检测器27按单位时间取得检测值，并发送给单元控制装置18。由此，单元控制装置18能够掌握多个工件W各自在每一单位时间的移动量。本申请说明书中的“移动量”包含工件的移动前后的位置以及移动方向。另外，在位置检测器34的检测范围是整个输送器25时，只通过位置检测器34的检测结果来掌握多个工件W的移动量。
此外，传感器35能够是检查多个工件W的检查装置35，例如是使用了高析像度的照相机的外观检查装置。同样地，检查装置35对工件W的外观等进行检查，按单位时间取得工件的状态量，发送给单元控制装置18。由此，单元控制装置18能够掌握多个工件W各自在每一单位时间的状态量。另外，本申请说明书中的“状态量”是使工件的污染程度或者形成于工件表面的伤的量等数值化而得的量。对于通过检查装置35而判定为状态量比预定值小的工件，机械R1～R3可以不进行作业。此外，在位置检测器34是照相机时，该照相机也能够检查多个工件W的外观。该情况下，也可以排除检查装置35。
机械控制装置14a～14c分别进行机械R1～R3的动作控制，并且还能够将在各机械中测定出的数据发送给单元控制装置18。这里，在该数据中也包含各机械中的工件是加工过还是未加工。此外，在该数据中还包含在各机械中进行了作业的工件的作业结果等。
另外，在本实施方式中，单元16能够设置于制造制品的工场等，而单元控制装置18以及上位管理控制器20能够设置于与工场不同的建筑等。该情况下，单元控制装置18与机械控制装置14a～14c能够经由因特网等网络(第一通信部22)连接。此外，上位管理控制器20能够设置于远离工场的事务所等。该情况下，上位管理控制器20能够经由因特网等网络(第二通信部24)能够通信地与单元控制装置18连接。但是，这是一个示例，第一通信部22只要将单元控制装置18与机械控制装置14a～14c能够通信地连接，则可以是任何装置，此外，第二通信部24只要将单元控制装置18与上位管理控制器20能够通信地连接，则可以是的任何装置。
单元控制装置18构成为控制单元16，具体来说，能够将各种指令依次发送给机械控制装置14a～14c，或者分别从机械控制装置14a～14c依次取得机械R1～R3的运转状态(也包含上述数据)等。
如图1所示，单元控制装置18包括：传感器管理部31，其接收来自至少一个传感器34、35的信息并且对这些信息进行整合管理。传感器管理部31还能够对应于工件W的移动量以及状态量中的至少一方，使至少一个传感器34、35进行检测或者检查。
单元控制装置18还包括：工件管理部32，其对由传感器管理部31接收到的来自至少一个传感器34、35的信息所包含的工件W的移动量以及状态量中的至少一方进行监视；以及作业管理部33，其从机械控制装置14a～14c接收针对工件W的作业请求，并且根据由工件管理部32监视到的工件W的移动量以及状态量中的至少一方与作业请求，选择出应该进行作业的工件W，将该应该进行作业的工件W的信息(以下，有时简称为“工件信息”)分别发送给机械控制装置14a～14c。
上位管理控制器20例如是个人计算机，拟定配置单元16的工场的运转计划。所述的运转计划是包含系统10的生产量的变更、特定机械的保养时间等的工序管理信息。工序管理信息被发送给单元控制装置18。生产量的变更意味着机械R1～R3每单位时间从输送器25拾取的工件W的数量的变更。
图2是表示单元控制装置与机械控制装置的关系的局部放大图。在图2中，省略了单元16的显示。如图2所示，针对工件W的作业请求分别从机械控制装置14a～14c通过第一通信部22而被供给到单元控制装置18。
此外，由作业管理部33决定的工件信息从单元控制装置18通过第一通信部22而被分别供给到机械控制装置14a～14c。工件信息是与分别在机械R1～R3中应该进行作业的特定的工件W相关的信息。例如，工件W1、W2的信息被供给到机械控制装置14a，工件W3、W4的信息被供给到机械控制装置14b，工件W5、W6的信息被供给到机械控制装置14c。
然后，如图2所示，机械控制装置14a～14c在根据工件信息进行了工件的作业之后，将该作业结果通过第一通信部22供给到单元控制装置18。作业结果表示所述作业的成功或者失败。
这样，在本发明中，包括传感器管理部31、单元管理部32以及作业管理部33的单元控制装置18作为集中管理系统10的单元16的主控制器实质性地发挥功能。
单元控制装置18的作业管理部33根据工件W的移动量以及状态量中的至少一方与来自机械控制装置14a～14c的作业请求，将应该进行作业的工件W的信息分别发送给机械控制装置14a～14c。从图2可以明确，在本发明中，没有将机械R1～R3中的作业结果发送给其他所有机械。也就是说，某个机械控制装置14a没有识别其他机械控制装置14b、14c的机械R2、R3的作业结果。
因此，在本发明中，即使在机械R1～R3的数量增加的情况下，通信量也不会大幅增长，因此，抑制了单元控制装置18的负荷变大。并且，由于不需要现有技术那样的传感器网络，因此能够低价地构成系统10。
图3是表示基于本发明的系统的第一实施方式的概要图。在图3以及后述的其他附图中，沿着输送器25的输送方向依次配置有多个例如三个机械R1～R3。并且，在图3中，从输送器25的输送方向上游端按顺序示出了多个工件W1～W9。在后述的其他附图中也大致相同。
在图3所示的实施方式中，机械R1～R3的作业分担比例为1：1：1的作业请求被供给到单元控制装置18。具体来说，首先，设定成相对于输送方向位于最下游的机械R3针对位于最下游的机械R3和位于该机械R3的正上游的其他机械R2之间的所有工件W进行作业。换言之，机械R3的机械控制装置14c将针对朝向机械R3输送的全部工件W进行作业这样的作业请求供给到单元控制装置18。
接下来，机械R2的机械控制装置14b将针对朝向机械R2输送的多个工件中的1/2工件进行作业这样的作业请求供给到单元控制装置18。然后，机械R1的机械控制装置14a将针对朝向机械R1输送的多个工件中的1/3工件进行作业这样的作业请求供给到单元控制装置18。换言之，位于最上游的机械R1将针对机械的数量的倒数的工件进行作业这样的作业请求供给到单元控制装置18。
在这样设定了作业请求的情况下，机械R1～R3各自的作业分担比例均等。作业管理部33根据这样的作业请求与所述的工件W的移动量、或者根据作业请求与工件W的移动量以及状态量这两方来决定机械R1～R3各自应该进行作业的工件W的信息并供给到机械控制装置14a～14c。
该情况下，如图3所示，对机械控制装置14a供给工件W1、W4、W7的工件信息，对机械控制装置14b供给工件W2、W5、W8的工件信息，对机械控制装置14c供给工件W3、W6、W9的工件信息。
这样，在本发明中，单元控制装置18的作业管理部33根据作业分配比例如上所述地选定机械R1～R3各自应该进行作业的工件W。因此，在本发明中，能够使工件W分别相对于机械R1～R3的分配最佳化。
图4是表示基于本发明的系统的第二实施方式的概要图。在图4中，多个工件W1～W9由第一种类至第三种类的工件Wa～Wc构成。在图4所示的实施方式中，在这样的作业条件下，作业管理部33决定工件信息。另外，第一种类至第三种类的工件Wa～Wc能够由检查装置35来判别，例如颜色或者表面粗糙度等彼此不同。
在这样的情况下，机械R3的机械控制装置14c将针对工件Wc进行作业这样的作业请求供给到单元控制装置18。接下来，机械R2的机械控制装置14b将针对工件Wb进行作业这样的作业请求供给到单元控制装置18。然后，机械R1的机械控制装置14a将针对工件Wa进行作业这样的作业请求供给到单元控制装置18。
换言之，当存在多种工件时，使至少一个机械，例如机械R3只针对单一种类的工件W进行作业。另外，也可以使一个机械，例如机械R2针对工件Wa、Wb进行作业。
如上所述检查装置35进行工件Wa、Wb、Wc的判别，该判别结果包含于状态量中。然后，根据所述的作业请求与工件W的移动量以及状态量这两方，作业管理部33决定机械R1～R3各自应该进行作业的工件W的信息，并供给到机械控制装置14a～14c。
从图4可以明确，第一种类的工件Wa是工件W1、W4，第二种类的工件Wb是工件W2、W5、W7，第三种类的工件Wc是工件W3、W6、W8、W9。因此，该情况下，对机械控制装置14a供给工件W1、W4的工件信息，对机械控制装置14b供给工件W2、W5、W7的工件信息，对机械控制装置14c供给工件W3、W6、W8、W9的工件信息。这样在第二实施方式中，能够根据作业条件，适当地选择出机械R1～R3中各自应该进行作业的工件W。
图5是表示基于本发明的系统的第三实施方式的概要图。在图5中，机械R1～R3分别具有手部，所述手部能够通过三个把持机构分别把持多个例如三个工件W。
如上所述，由传感器34检测出的工件W的移动量包含各工件的移动前后的位置以及移动方向。并且，传感器34取得多个工件W全部的移动量。因此，如果参照移动量，则能够从多个工件中提取出处于彼此最短距离的三个工件的组。另外，如图5所示，在第三实施方式中，提取出多个组S1～S3。并且，机械R1～R3通过各把持机构连续地把持组S1～S3各自所包含的工件。由此，机械R1～R3能够以最小限度的移动来把持三个工件W。在第三实施方式中，作业管理部33在这样的作业条件下决定工件信息，严格来说是工件的组的信息。
并且，与第一实施方式同样地，最下游的机械R3的机械控制装置14c将针对朝向该机械R3输送的所有组进行作业这样的作业请求供给到单元控制装置18。接下来，机械R2的机械控制装置14b将针对朝向机械R2输送的多个组中的1/2组进行作业这样的作业请求供给到单元控制装置18。然后，机械R1的机械控制装置14a将针对朝向机械R1输送的多个组中的1/3组进行作业这样的作业请求供给到单元控制装置18。即，位于最上游的机械R1将针对机械的数量的倒数的组进行作业这样的作业请求供给到单元控制装置18。
根据这样的作业请求与工件W的移动量以及状态量这两方，作业管理部33决定机械R1～R3各自应该进行作业的组的信息并供给到机械控制装置14a～14c。
该情况下，如图5所示，对机械控制装置14a供给组S1所包含的工件信息，对机械控制装置14b供给组S2所包含的工件信息，对机械控制装置14c供给组S3所包含的工件信息。能够明确：即使在这样的情况下，也能够获得与第一实施方式大致相同的效果。
图6是表示基于本发明的系统的第四实施方式的概要图。在图6中，从输送器25的输送方向上游端按顺序示出了多个工件W1～W7。该情况下，与第一实施方式同样地，最下游的机械R3的机械控制装置14c将针对朝向该机械R3输送的所有组进行作业这样的作业请求供给到单元控制装置18。对于其他的机械R2、R3，也与第一实施方式相同。即，使机械R1～R3各自的作业比例均等。
并且，假设如下情况：上位管理控制器20拟定的工序管理信息包含有一个机械例如机械R2的保养时间。因此，在机械R2进行保养时，发生机械R2不能够实施作业这一运转状态。因此，作业管理部33发挥如下功能：根据该运转状态将机械R2的作业分担分配给余下的机械R1、R3。具体来说，机械R2的作业分担被均等地分配给余下的机械R1、R3。
因此，从图6可以明确，对机械控制装置14a供给工件W2、W4的工件信息，对机械控制装置14c供给工件W1、W3、W5、W6、W7的工件信息。当然，不对机械控制装置14b供给工件信息。
这样，在第四实施方式中，一个机械R2的作业被再分配给其他机械R1、R3。由此，可以明确：即使是一个机械R2进行保养的情况下，也能够使工件的分配最佳化，能够使系统10继续运转。在其他的机械R1、R3进行保养时以及机械因保养以外的理由而停止时也是相同的。
图7是表示基于本发明的系统的第五实施方式的概要图。在图7中，示出了检查装置35。该情况下，存在这样的作业条件：最下游的机械R3的机械控制装置14c只针对通过检查装置35判定为状态量比预定值小的一个或者多个工件W0进行作业。并且，机械控制装置14c将这样的作业请求供给到单元控制装置18。
并且，机械R2的机械控制装置14b将针对朝向机械R2输送的多个工件中的、除了工件W0之外的全部工件进行作业这样的作业请求供给到单元控制装置18。并且，机械R1的机械控制装置14a将针对朝向机械R1输送的多个工件中的1/2工件进行作业这样的作业请求供给到单元控制装置18。
并且，根据这样的作业请求与所述的工件W的移动量以及状态量这并且两方，作业管理部33决定机械R1～R3各自应该进行作业的工件W的信息并供给到机械控制装置14a～14c。
从图7可以明确，对机械控制装置14a供给工件W1、W4的工件信息，对机械控制装置14b供给工件W2、W5、W7的工件信息。并且，向机械控制装置14c供给由检查装置35判断为状态量比预定值小的工件W3、W6、W8的工件信息。该情况下，单元控制装置18的作业管理部33能够根据所述的作业条件适当地选择出应该进行作业的工件。
并且，在前述的几个实施方式中，有时使用传感器34以及检查装置35双方。在这样的情况下，优选的是，将传感器34以及检查装置35的输出结果进行整合而供给到单元控制装置18。在这样的情况下，可以明确不会使通信量大幅增加，能够使作业最佳化。另外，将所述的几个实施方式进行适当组合也包含于本发明的范围。
发明效果
在第一至第五发明中，相当于主控制器的独立的单元控制装置的作业管理部根据工件的移动量以及状态量中的至少一方与来自至少一个机械控制帧的作业情况，决定应该进行作业的工件的信息并分别发送给至少一个机械控制装置中。此时，不将至少一个机械的作业结果发送给其他所有机械。因此，即使在机械，例如产业机械的数量增加时，通信量也不会大幅增加，因此，抑制了单元控制装置的负荷变大。并且，由于不需要传感器网络，因此能够低价地构成系统。此外，由于根据工件的移动量以及状态量中的至少一方与至少一个机械的作业请求，选择应该进行作业的工件，因此能够适当地选择这样的工件。
使用典型的实施方式说明了本发明，但本领域的技术人员应该能想到在不脱离本发明范围的情况下还可进行上述的变更以及各种其他变更、省略、追加。

Claims (6)

1.一种系统，包括：至少一个机械，其针对多个工件进行作业；至少一个机械控制装置，其控制该至少一个机械；以及至少一个传感器，其取得与所述多个工件相关的数据，其特征在于，
所述系统具有：单元控制装置，其以能够通信的方式与所述至少一个机械控制装置以及所述至少一个传感器连接，
该单元控制装置具有：
传感器管理部，其接收来自所述至少一个传感器的信息，并且对这些信息进行整合管理；
工件管理部，其对由该传感器管理部接收到的来自所述至少一个传感器的信息所包含的所述工件的移动量以及状态量中的至少一者进行监视；以及
作业管理部，其从所述至少一个机械控制装置接收针对所述工件的作业请求，并且根据由所述工件管理部监视到的所述工件的移动量以及状态量中的至少一者和所述作业请求，选择出应该进行作业的工件，将该应该进行作业的工件的信息分别发送给所述至少一个机械控制装置。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述作业管理部还接收所述至少一个机械根据所述应该进行作业的工件的信息而进行的作业的结果。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，
所述传感器管理部对应于所述工件的移动量以及状态量中的至少一者，使所述至少一个传感器进行检测或者检查。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述作业管理部根据以下信息中的至少一个来选择出应该进行作业的工件：所述至少一个机械各自的作业分担比例、作业条件和运转状态、以及来自与所述单元控制装置连接的上位管理控制器的生产计划。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，
所述上位管理控制器将工序管理信息发送给所述单元控制装置。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述工序管理信息是生产量的变更以及所述至少一个机械各自的保养时间中的至少一个。
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