JP2004258703A

JP2004258703A - 産業機械制御装置

Info

Publication number: JP2004258703A
Application number: JP2003045370A
Authority: JP
Inventors: Shinji Yoshikawa; 真治吉川
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】電池容量がなくなる時期を予測することのできる産業機械制御装置を提供する。
【解決手段】産業機械２を制御するための制御情報を記憶するメモリ７，８，９と、そのメモリバックアップ電池１３，１４とを備える産業機械制御装置１に適用される。バックアップ電池１３，１４の現容量を検出する電池容量検出手段１５と、電池容量消尽時期予測手段１６とを設ける。この予測手段１６は、電池容量検出手段１５で検出された現容量に基づく電池容量の減少傾向から電池容量の消尽時期を予測するものとする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、工作機械、物流機械、生産機械、その他各種の産業機械を制御する産業機械制御装置に関し、特に制御情報を記憶したメモリを用いる産業機械制御装置におけるメモリバックアップ電池の寿命予測に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業機械の制御装置において、プログラムや設定値，現在値等の各種の制御情報は、メモリに記憶して制御に用いられる。例えば数値制御装置のＮＣプログラム、各種パラメータ、アブソリュート式エンコーダの現在値は、メモリに記憶しておき、制御に用いる。これらの制御情報は、制御装置の電源オフ時にも記憶しておく必要があり、電池によるメモリバックアップが行われる。
このような産業機械制御装置におけるメモリバックアップ電池は、入手に時間のかかるものがあり、電池寿命に達する間際に発注したのでは間に合わないことがある。そのため、電池の残寿命を表示して欲しいという要求がある。
電池の残容量の検出については、正確に検出できるように、電池でバックアップされている時間を計測して残容量を検出するようにしたものが提案されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−３７４７４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電池の残容量が正確に検出されたとしても、電池寿命となるのが何時頃であるかは、ユーザでの稼働状況の差のために一律に決められない。例えば、１日の稼働時間が短いと、それだけバックアップされている時間が長くなるため、残容量の減少が早い。また、稼働と停止の繰り返し、つまりオンオフの切換の頻繁度によっても残容量の低下の程度が変わる。予測される最低の期間で設定してしまうと、殆どのユーザによってはまだまだ寿命が残っているのに、早期に交換要求が発生し、無駄に費用を使ってしまうことになる。しかし、電池切れはメモリに記憶された制御情報の消失を招き、その復旧が容易でないことから、ある程度の安全を見て、早期に交換する必要がある。このため、電池の早期交換による無駄な費用が多く発生している。
【０００５】
この発明の目的は、電池容量がなくなる時期を予測することのできる産業機械制御装置を提供することである。
この発明の他の目的は、簡単な計算で電池容量の消尽時期を予測できるものとすることである。
この発明のさらに他の目的は、常に監視しなくても、電池交換の準備が必要にな時期が近づいたことを知ることができるものとすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の産業機械制御装置（１）は、産業機械（２）を制御する装置であって、産業機械（２）を制御するための制御情報を記憶するメモリ（７，８，９）と、このメモリ（７，８，９）のバックアップ電池（１３，１４）と、このバックアップ電池（１３，１４）の現容量を検出する電池容量検出手段（１５）と、この電池容量検出手段（１５）で検出された現容量に基づく電池容量の減少傾向から電池容量の消尽時期を予測する電池容量消尽時期予測手段（１６）とを備えるものである。
この構成によると、電池容量消尽時期予測手段（１６）は、電池容量検出手段（１５）で検出された現容量に基づく電池容量の減少傾向から電池容量の消尽時期を予測する。このように、電池容量の減少傾向から電池容量の消尽時期を予測するため、ユーザによって稼働状況が大きく異なっても、消尽時期を正しく予測することができる。そのため、多くの容量が残った電池を交換するといった無駄が少なくでき、また不測に電池切れを招くことが防止される。
電池容量消尽時期予測手段（１６）で予測された電池容量の消尽時期は、適宜の手段でオペレータ等に分かるようにすれば良いが、例えばその予測された電池容量の消尽時期を報知手段（１７）で報知するようにしても良い。報知手段（１７）は、例えば画面で表示を行う表示手段（１８）に電池容量の消尽時期を絵図または文字等で示すものとする。
【０００７】
上記電池容量消尽時期予測手段（１６）は、所定期間における電池容量の減少傾向が、所定期間の経過後も電池容量消尽時期まで続くと見なして電池容量消尽時期を予測するものとしても良い。
このように電池容量の減少傾向が所定期間後も続くとして見なして電池容量消尽時期を予測するようにすると、電池容量消尽時期の計算が簡単に行える。産業機械（２）の稼働状況は、同じユーザであれば、大きな変動がない場合が多い。そのため、所定期間における電池容量の減少傾向を把握しておき、この減少傾向が電池容量消尽時期まで続くと見なして予想しても、大きな誤差が生じない。上記の所定期間は、例えばバックアップ電池の使用開始時から、予測計算前の最新の現容量の検出までの全期間であっても良く、またこの期間のうちの予め適宜の基準で定められる一部の期間であっても良い。
なお、産業機械（２）の使用状況が大きく変わる場合は、例えば、変わった後の所定期間の減少傾向を把握し直して電池容量消尽時期予測手段（１６）による予測を修正する等の処置を図る。
【０００８】
この発明において、上記電池容量消尽時期予測手段（１６）により予測された電池容量消尽時期よりも所定期間前の時点で、電池交換督促情報を報知する報知手段（１７）を設けることが好ましい。
このように報知手段（１７）で電池交換督促情報を報知するようにすると、作業者が常に監視していなくても、電池交換の準備が必要にな時期が近づいたことを知ることができる。この場合、報知手段（１７）は、電池交換督促情報の報知だけを行うものとしても良いが、この督促情報と共に、予測された電池容量の消尽時期を報知するようにしても良い。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。この産業機械制御装置１は、産業機械２を制御するコンピュータ式の制御装置であって、中央処理装置（ＣＰＵ）等からなる演算制御手段５，６と、この演算制御手段５，６に実行させるプログラムや各種パラメータ等の制御情報を記憶するメモリ７，８を有している。メモリ７，８は、共通のバックアップ電池１３によりバックアップされている。
【００１０】
産業機械制御装置１は、この実施形態では互いに信号を送受して協働して産業機械２を制御する数値制御装置３とプログラマブルコントローラ４とで構成され、これら数値制御装置３およびプログラマブルコントローラ４に、それぞれ上記演算制御手段５，６およびメモリ７，８が設けられている。数値制御装置３は、演算制御手段５により数値制御プログラムを実行して産業機械２の各軸のサーボモータ１０の数値制御を行うと共に、数値制御プログラムのシーケンス制御命令をプログラマブルコントローラ４に転送する。演算制御手段５のモータ制御出力は、サーボアンプ１２を介してサーボモータ１０に与えられる。プログラマブルコントローラ４は、演算制御手段６により、上記の転送された命令と、シーケンスプログラムとに従い、産業機械２のシーケンス制御を行う。メモリ７，８に記憶された各パラメータは、それぞれ上記数値制御およびシーケンス制御に用いられる。産業機械制御装置１は、情報を画面で表示する液晶表示装置等の表示手段１８を有しており、この表示手段１８に数値制御装置３およびプログラマブルコントローラ４の種々の情報を画面出力する。表示手段１８は、例えば産業機械制御装置１に対して入力を行うタッチパネル等の入力手段（図示せず）と共に、操作盤（図示せず）に設けられる。
【００１１】
なお、産業機械制御装置１は、上記のように数値制御装置３とプログラマブルコントローラ４とに分けられたものに限らず、一つの演算制御手段で数値制御およびシーケンス制御を行うものであっても良く、またモータの数値制御を行わずにシーケンス制御のみを行うものであっても良い。
【００１２】
産業機械２は、例えば旋盤やパンチプレス等の工作機械、または工作機械に対してワークを搬送する搬送装置である。産業機械２は、この他に物流機械や、各種の生産機械等であっても良い。産業機械２は、１台または複数台のサーボモータ１０を有している。例えば、図２に示すように、複数のサーボアンプ１２が設けられ、各サーボアンプ１２にサーボモータ１０が接続される。サーボアンプ１２は、図２の左端に示すように、複数台のサーボモータ１０を一つのアンプで駆動するものであっても良い。図１では、産業機械２に設けられた一つまたは複数のサーボアンプ１２およびサーボモータ１０を、それぞれ一つで代表して示している。
【００１３】
サーボモータ１０はアブソリュート式のエンコーダ１１を有しており、エンコーダ１１に現在値を記憶するメモリ９が設けられている。エンコーダ１１のメモリ９は、サーボアンプ１２に設けられたバックアップ電池１４によってバックアップされる。
【００１４】
この実施形態では、上記構成の産業機械制御装置１において、バックアップ電池１３，１４の残容量である現容量を検出する電池容量検出手段１５と、電池容量消尽時期予測手段１６とを設け、さらに電池交換督促情報を報知する報知手段１７を設けている。電池容量検出手段１５は数値制御装置３に設け、電池容量消尽時期予測手段１６および報知手段１７はプログラマブルコントローラ４に設けている。
【００１５】
電池容量検出手段１５は、バックアップ電池１３，１４の現容量をリアルタイムで検出できるものである。リアルタイムで検出できるものであれば良く、種々の検出方式ものが採用できる。電池容量検出手段１５は、例えば所定のサンプリング周期でリアルタイムの検出を行うものとされる。電池容量検出手段１５は、個々のバックアップ電池１３，１４の現容量を検出できるものとされるが、一つでタイムシェアリング等によって各バックアップ電池１３，１４の検出を兼ねるものであっても、また各バックアップ電池１３，１４毎に設けられたものであっても良い。
電池容量検出手段１５は、検出部１５ａおよび記憶部１５ｂを有し、検出部１５ｂで上記のリアルタイムの検出が行われる。検出部１５ａで検出された現容量は、記憶部１５ｂに各バックアップ電池１３，１４毎に記憶する。記憶部１５ｂの記憶内容は、検出部１５ａの検出毎に更新されることになる。
【００１６】
電池容量消尽時期予測手段１６は、電池容量検出手段１５で検出された現容量に基づく電池容量の減少傾向から電池容量の消尽時期を予測する手段である。電池容量検出手段１５は、所定の読出間隔毎に電池容量検出手段１５から現容量を読み出し、各読出間隔毎の現容量から電池容量の減少傾向を把握し、その把握した減少傾向から消尽時期を計算により予測する。
電池容量消尽時期予測手段１６は、読出部１６ａ，記録部１６ｂ，および予測部１６ｃを有し、上記所定の読出間隔毎の読み出しは、読出部１６ａにより行われる。読出部１６ａは、電池容量検出手段１５の記憶部１５ａから現容量の読み出しを行う。読出部１６ａによって読み出された各読出間隔毎の現容量は、記録部１６ｃに記録される。予測部１６ｃは、この記録部１６ｃに記録された現容量から、上記の消尽時期となる電池寿命消尽日の計算を行う。
【００１７】
上記所定の読出間隔は、例えば、１日毎あるいは５日毎等のように日数の単位で定められる期間とされる。また、上記の所定の読出間隔は、基準となる読み出し間隔のことであり、実際の読出間隔は、電池寿命に対する期間によって異ならせも良い。実際の読出間隔は、例えばバックアップ電池１３，１４の使用開始から所定の初期期間は短く、初期期間の経過後は長くなるようにしても良い。この場合、初期期間では基準の読出間隔で毎回の読み出しを行い、初期期間の経過後は、基準の読出間隔の何回おきかに実際の読み出しを行うようにする。
【００１８】
電池容量消尽時期予測手段１６による上記の予測は、例えば、所定期間における電池容量の減少傾向が、所定期間の経過後も電池容量消尽時期まで続くと見なして電池容量消尽時期の予測を行うものとする。上記の所定期間は、例えばバックアップ電池１３，１４の使用開始時から、予測計算前の最新の現容量の検出までの期間である。使用開始時は、例えば電池容量消尽時期予測手段１６をリセットした時とされる。電池容量消尽時期予測手段１６において、上記減少傾向は、例えば、直線的に変化するものみなし、その変化の程度を読出間隔毎の現容量から把握するものとしても良い。また、上記減少傾向は、予め準備したおいた幾つかの変化曲線と、読出間隔毎の現容量とを比較して、上記変化曲線から近似できる曲線を選ぶことで把握するようにしても良い。
【００１９】
上記の予測は、具体例を挙げれば、現容量の各読み出しの時点で、読出間隔の前後の差分データを用いて行う。また現容量を読み出す都度、差分の変化量を加味して消尽時期となる電池寿命消尽日を予測する。この差分の変化量の加味は、例えば読出間隔毎の平均差分を用いることで行う。
この予測は、例えば次の計算式（１）に従って行われる。

この式（１）は、上記のように直線的に変化するものとみなし、読出間隔毎の平均差分を用いることで、差分の変化量を加味する場合の計算式である。式（１）における「読出間隔」は、日数の単位とされる。電池寿命消尽日は、カレンダーに従って日付により示される。現容量、全容量、差分等の電池容量の単位は、統一されていれば良く、何の単位であっても、無単位であっても良い。例えば全容量を任意の値に定め、その値に対する割合で現容量を表現しても良い。上記任意の値は、後述の図３，図４の例では「１０００」としているが、２進法で無駄なく表現できるバイト毎の値、例えば８バイトとなる２５５等としても良い。
【００２０】
報知手段１７は、電池容量消尽時期予測手段１６により予測された電池容量消尽時期、例えば電池寿命消尽日を表示手段１８に表示し、かつ電池容量消尽時期よりも所定期間前の時点で、電池交換督促情報を報知するものである。報知手段１７による電池容量消尽時期の表示手段１８への表示は、電池容量消尽時期予測手段１６により予測が行われる都度、その予測結果の内容に変更される。
電池交換督促情報は、例えば「寿命は○月○日までです。電池を交換して下さい。」等のように、電池寿命消尽日と共に交換を促すメッセージを示すものとされる。電池交換督促情報は、交換を促すメッセージだけとしてもよい。これらのメッセージは、報知手段１７に設けられたメッセージ記憶部１７ａに記憶させておく。
報知手段１７による電池交換督促情報の表示は、例えばこの産業機械制御装置１の起動時に表示手段１８にオープニングメッセージとして表すようにしても良く、また表示手段１８の画面の所定の箇所に警告マーク等で示すようにしても良い。報知手段１７による表示手段１８への電池容量消尽時期の表示は、常に行うようにしても良い。
なお、上記報知手段１７は、電池容量消尽時期予測手段１６により予測された電池容量消尽時期、例えば電池寿命消尽日を表示手段１８に表示するものとし、電池交換督促情報の報知は行わないものとしても良い。
【００２１】
上記構成による寿命予測を説明する。各バックアップ電池１３，１４の現容量は、電池容量検出手段１５で検出され、電池容量消尽時期予測手段１６によって所定の読出間隔毎に読み出される。この読み出された値から予測の計算が行われる。
図３は、寿命計算を分かり易く説明するために現容量の変化例を仮に概念的に示した図表、図４はそのグラフであり、実際の電池容量の変化の程度とは異なっている。同図の例では、初回から５回目までは基準の読出間隔で毎回、現容量の実際の読み出しを行い、それ以後は実際の読み出しを、基準の読出間隔の５回毎に１回の割合で行うようにしている。同図を用いて上記計算式（１）による寿命予測の計算を説明する。
【００２２】
図３によると、使用開始時の現容量である全容量は１０００である。その後、１回分の読出間隔を経過した２回目の検出時の現容量は９５０であり、差分は５０である。使用開始時が１月１日であり、読出間隔が１日であるとすると、２回目の検出時（１月２日）は、式（１）により、

となる計算が行われる。
３回目の検出時（１月３日）の現容量は９３０であり、差分は２０である。このときの式（１）による計算では、平均差分が（５０＋２０）／２＝３５であり

となる。
４回目の検出時では、現容量が９２０、平均差分が（５０＋２０＋１０）／３≒２７であり、

となる。
【００２３】
１０回目の検出時では、現容量が８００、平均差分が、
（５０＋２０＋１０＋２０＋１００）／９≒２２であり、

となる。
１５回目の検出時では、現容量が７００、平均差分が、
（５０＋２０＋１０＋２０＋１００＋１００）／１４≒２１であり、

となる。
【００２４】
使用開始の頃は、一般に電池容量の低下の割合が大きいと考えられ、低下割合が常に一定として計算すると、この頃の寿命予測結果は正確な値とならないが、ある程度経過した後は、低下の割合が直線的となり、上記計算式（１）により、ある程度精度良く寿命予測が行える。
使用開始時の所定期間は、電池容量の低下の割合が大きいことを考慮した補正計算、例えば上記計算式（１）で得られる残寿命日数に、１よりも大きい所定の係数を掛ける計算を行って消尽時期を求めるようにしても良い。
また、使用開始の頃は、消尽時期を詳しく知る必要性が少なく、したがって使用開始時の所定期間では、報知手段１７は、電池容量消尽時期予測手段１６による予測計算結果にかかわらずに、電池フル寿命の旨を示す表示を表示手段１８に行うようにしても良い。
【００２５】
バックアップ電池１３，１４の容量低下は、ユーザの別等による産業機械２の稼働状況によって異なるが、上記のように電池容量消尽時期予測手段１６は、電池容量検出手段１５で検出された現容量に基づく電池容量の減少傾向から電池容量の消尽時期を予測するため、ユーザによって稼働状況が大きく異なっても、消尽時期を正しく予測することができる。そのため、多くの容量が残った電池を交換するといった無駄が少なくでき、また、不測に電池切れを招くことが防止される。
【００２６】
【発明の効果】
この発明の産業機械制御装置は、産業機械を制御する装置であって、産業機械を制御するための制御情報を記憶するメモリと、このメモリのバックアップ電池と、このバックアップ電池の現容量を検出する電池容量検出手段と、この電池容量検出手段で検出された現容量に基づく電池容量の減少傾向から電池容量の消尽時期を予測する電池容量消尽時期予測手段とを備えたものであるため、電池容量がなくなる時期を予測することができ、多くの容量が残った電池を交換するといった無駄を少なくできる。
上記電池容量消尽時期予測手段を、所定期間における電池容量の減少傾向が、所定期間の経過後も電池容量消尽時期まで続くと見なして電池容量消尽時期を予測するものとした場合は、簡単な計算で電池容量の消尽時期を予測することができる。
上記電池容量消尽時期予測手段により予測された電池容量消尽時期よりも所定期間前の時点で、電池交換督促情報を報知する報知手段を設けた場合は、常に監視しなくても、電池交換の準備が必要にな時期が近づいたことを知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかる産業機械制御装置の概念構成のブロック図である。
【図２】そのハードウェア構成例のブロック図である。
【図３】計算例の説明のために仮に定めた各読出間隔毎の現容量とその差分、および読出間隔の設定例を示す図表である。
【図４】図３の現容量、差分、および検出回の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…産業機械制御装置
２…産業機械
３…数値制御装置
４…プログラマブルコントローラ
７〜９…メモリ
１０…サーボモータ
１１…エンコーダ
１２…サーボアンプ
１３，１４…バックアップ電池
１５…電池容量検出手段
１６…電池容量消尽時期予測手段
１７…報知手段
１８…表示手段

Claims

産業機械を制御する装置であって、産業機械を制御するための制御情報を記憶するメモリと、このメモリのバックアップ電池と、このバックアップ電池の現容量を検出する電池容量検出手段と、この電池容量検出手段で検出された現容量に基づく電池容量の減少傾向から電池容量の消尽時期を予測する電池容量消尽時期予測手段とを備えた産業機械制御装置。
上記電池容量消尽時期予測手段は、所定期間における電池容量の減少傾向が、所定期間の経過後も電池容量消尽時期まで続くと見なして電池容量消尽時期を予測するものとした請求項１記載の産業機械制御装置。
上記電池容量消尽時期予測手段により予測された電池容量消尽時期よりも所定期間前の時点で、電池交換督促情報を報知する報知手段を設けた請求項１または請求項２記載の産業機械制御装置。