JP7077450B2 - How to reduce power consumption in wireless communication equipment and wireless communication equipment - Google Patents
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Description
本発明は無線通信装置における消費電力の低減方法および無線通信装置に係り、特に工具や測定具を取り付けた工作機械のセンサに好適な、無線通信装置における消費電力の低減方法および無線通信装置に関する。 The present invention relates to a method for reducing power consumption in a wireless communication device and the wireless communication device, and the present invention relates to a method for reducing power consumption in the wireless communication device and the wireless communication device, which are particularly suitable for sensors of machine tools equipped with tools and measuring tools.
遠隔に配置された無線通信機器を動作させる電池式電源の消費電力を抑制するため、従来、無線通信を必要としない時間帯には無線通信装置を休眠させ、無線通信を必要とする事態が生じたときに無線通信装置を起動するまたは再起動することが知られている。例えば、特許文献1に記載の位置検出センサでは、加工具の代わりにプローブを工作機械のスピンドルに取り付けたのち、プローブを短時間回転させてプローブに内蔵した遠心スイッチを反応させ、位置検出センサを起動している。
In order to suppress the power consumption of the battery-powered power supply that operates the wireless communication device located remotely, the wireless communication device is put to sleep during the time when the wireless communication is not required, and the wireless communication is required. It is known to start or restart the wireless communication device at the time. For example, in the position detection sensor described in
上記特許文献1に記載の位置検出センサはプローブに加わる遠心力を検出するようにしているので、プローブの回転動以外に起因する加速度を検出する恐れがある。そこで、特許文献2に記載の物体位置感知プローブでは、工作機械に用いるプローブの動きに応じて電池から電力を供給するために、スイッチまたは他のセンサを備えている。このスイッチは、工作機械のスピンドルにおけるプローブの回転とリニア加速度の双方に反応するが、プローブの回転動とリニア加速度を識別する回路を有しているので、プローブでの測定以外の動作、例えばプローブ取付け動作等による遠心力の検出を無視して、無駄な電池の消費を抑制している。
Since the position detection sensor described in
また従来の遠隔に配置された無線通信機器の消費電力を抑制する他の方法が、特許文献3に記載されている。この公報に記載の無線通信デバイスは工作機械等に使用され、ブルートゥース(登録商標)・モジュールなどのスペクトル拡散RF通信部と補助的RF受信機部を備える。スペクトル拡散RF通信部は、補助的RF受信機部が特徴的なRF信号を受信するとアクティブにされる。補助的RF受信機部の消費電力はスペクトル拡散RF通信部の消費電力よりはるかに少ないので、低電力消費の待ち受けモードが可能になる。 Further, Patent Document 3 describes another method of suppressing the power consumption of a conventional wireless communication device arranged remotely. The wireless communication device described in this publication is used for machine tools and the like, and includes a spectral diffusion RF communication unit such as a Bluetooth (registered trademark) module and an auxiliary RF receiver unit. The spread spectrum RF communication unit is activated when the auxiliary RF receiver unit receives a characteristic RF signal. Since the power consumption of the auxiliary RF receiver unit is much lower than the power consumption of the spectral diffusion RF communication unit, a standby mode with low power consumption is possible.
上記特許文献1に記載の位置検出センサは、確かに遠心力が作用するまで電池の消費を抑制できるが、プローブによる測定以外の動作でも遠心力を検出するので、本来の検出作業以外の時間にも通電し、その間の電力消費を無視できない。特に工作機械のスピンドル先端にプローブが取り付けられる場合には、有線で電力を供給することができないので電池を使用せざるを得ず、本来の測定作業時間以外の通電は電池の消耗を速め、交換頻度の増大をもたらす。
The position detection sensor described in
このような本来の測定作業時間以外の通電を抑制するため、測定時の回転動を検出するようにした特許文献2や3では遠心力だけを検出するようにしたため、測定とそれ以外の作業を区別でき電池の消耗を抑制できる。しかしながらこれらの特許文献に記載の位置検出センサでは、測定データを得るために検出部へ通電することと、得られたデータを無線通信するために通信部へ通電することとの間に大きな電力量差があることについては、考慮されていない。一般に測定部の消費電力量は通信部の消費電力量の数倍から数十倍になるので、測定していない通信中は、測定部の電力消費を抑制することが望まれる。 In order to suppress energization other than the original measurement work time, in Patent Documents 2 and 3 that detect the rotational movement at the time of measurement, only the centrifugal force is detected, so that the measurement and other work are performed. It can be distinguished and battery consumption can be suppressed. However, in the position detection sensors described in these patent documents, a large amount of electric power is applied between energizing the detection unit to obtain measurement data and energizing the communication unit to wirelessly communicate the obtained data. Differences are not taken into account. In general, the power consumption of the measuring unit is several to several tens of times the power consumption of the communication unit. Therefore, it is desirable to suppress the power consumption of the measuring unit during unmeasured communication.
本発明は、上記従来技術の不具合に鑑み成されたものであり、その目的は電池を使用する遠隔に配置されたセンサの電池の電力消費量を抑制することにあり、特に、マシニング・センタ等の工作機械に取り付けた測長器や位置検出、温度、振動等の測定または監視センサからの情報を無線で取得する場合に、測長器やセンサが備える電池の電力消費量を抑制または低減することにある。本発明の他の目的は、上記目的に加え、電池寿命を延ばして電池交換の頻度を低減するとともに、市販されている電池を使用しても実質的に交換頻度の不便さを解消できる測長器やセンサを実現することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned defects of the prior art, and an object thereof is to suppress the power consumption of a battery of a remotely arranged sensor that uses a battery, and in particular, a machining center or the like. Suppresses or reduces the power consumption of the battery of the length measuring instrument or sensor when the information from the length measuring instrument or position detection, temperature, vibration, etc. measurement or monitoring sensor attached to the machine tool is acquired wirelessly. There is something in it. Another object of the present invention is to extend the battery life, reduce the frequency of battery replacement, and substantially eliminate the inconvenience of replacement frequency even if a commercially available battery is used. It is to realize a device and a sensor.
上記目的を達成する本発明の特徴は、基地局と工作機械に配置された電池を有するゲージとの間で無線通信する無線通信装置であって、少なくとも前記ゲージに備えられ、前記ゲージが所定大きさ以上の振動または変位を検出したら前記基地局との間で通信する通信部へ前記電池から通電する通電手段と、それと同時かまたはその後に、工作機械に取り付けた測定子で予め定めた物理量を計測する測定部へ通電して測定モードに移行し、前記ゲージの計測が終了した後は前記基地局と前記通信部との間で通信するため前記通信部のみ通電し、前記測定部を非通電とする待機モードへ移行することにある。 A feature of the present invention that achieves the above object is a wireless communication device that wirelessly communicates between a base station and a gauge having a battery arranged in a machine tool, which is provided at least in the gauge and has a predetermined size. When the above vibration or displacement is detected, the energizing means for energizing the communication unit communicating with the base station from the battery and the physical quantity predetermined by the stylus attached to the machine tool at the same time or after that are applied. The measurement unit to be measured is energized to shift to the measurement mode, and after the gauge measurement is completed, only the communication unit is energized to communicate between the base station and the communication unit, and the measurement unit is de-energized. It is to shift to the standby mode.
そしてこの特徴において、前記測定部による計測の終了後または計測の前であって、通信部が通信完了した状態に、通信部と測定部の双方と前記電池との間を非通電とするスリープ・モードを有することである。
そしてまたこの特徴において、前記工作機械は、自動ツール交換可能なマシニング・センタと複合旋盤のいずれかであり、前記ゲージは測長器、位置検出センサ、温度センサ、振動センサ、圧力センサ、湿度センサの少なくともいずれかである。
In this feature, after the measurement by the measuring unit is completed or before the measurement, when the communication unit completes the communication, both the communication unit and the measuring unit and the battery are de-energized. To have a mode.
And also in this feature, the machine tool is either an automated tool replaceable machining center or a compound lathe, and the gauge is a length gauge, position detection sensor, temperature sensor, vibration sensor, pressure sensor, humidity sensor. At least one of.
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、基地局と工作機械に配置された電池を有するゲージとの間で無線通信する無線通信装置における消費電力の低減方法において、前記ゲージが所定大きさ以上の振動または変位を検出したら起動手段を作動させて、少なくとも前記ゲージに備えられ、前記基地局との間で通信する通信部へ前記電池から通電し、それと同時かまたはその後に、工作機械に取り付けた測定子で予め定めた物理量を計測する測定部へ通電して測定モードに移行し、前記ゲージの計測が終了した後は前記基地局と前記通信部との間で通信するため前記通信部のみ通電し、前記測定部を非通電とする待機モードへ移行することにある。 Another feature of the present invention that achieves the above object is that the gauge has a predetermined size in a method for reducing power consumption in a wireless communication device that wirelessly communicates between a base station and a gauge having a battery arranged in a machine tool. When the above vibration or displacement is detected, the starting means is activated to energize the communication unit provided at least in the gauge and communicate with the base station from the battery, and simultaneously or thereafter to the machine tool. The attached stylus energizes the measuring unit that measures a predetermined physical quantity to shift to the measurement mode, and after the gauge measurement is completed, the communication unit communicates between the base station and the communication unit. The purpose is to shift to a standby mode in which only the measuring unit is energized and the measuring unit is de-energized.
そしてこの特徴において、前記測定部による計測の終了後または計測の前であって、通信部が通信完了した状態に、通信部と測定部の双方と前記電池との間を非通電とするスリープ・モードを有する。
そしてまたこの特徴において、前記工作機械は、自動ツール交換可能なマシニング・センタと複合旋盤のいずれかであり、前記ゲージは測長器、位置検出センサ、温度センサ、振動センサ、圧力センサ、湿度センサの少なくともいずれかである。
In this feature, after the measurement by the measuring unit is completed or before the measurement, when the communication unit completes the communication, both the communication unit and the measuring unit and the battery are de-energized. Has a mode.
And also in this feature, the machine tool is either an automated tool replaceable machining center or a compound lathe, and the gauge is a length gauge, position detection sensor, temperature sensor, vibration sensor, pressure sensor, humidity sensor. At least one of.
本発明によれば、マシニング・センタや複合旋盤等のオートツールチェンジ可能な工作機械において、無線通信で加工状態をセンシングできる電気マイクロメータや光学スケール等の測長器や、位置検出プローブ、温度センサ、振動センサ、気圧センサ、圧力センサ、湿度センサ等のゲージ類の測定に用いる測定部と通信に用いる通信部への電池からの通電時間を制御したので、電力消費量の多い測定部の測定時間を実質的に必要時間に制限でき電池の消耗を抑制できる。また、電池寿命を延ばすことが可能になったので、電池交換の頻度を低減でき、さらに一般に市販されているJIS規格電池を使用でき、オートツールチェンジ作業が電池交換頻度の不便さを感じさせないで可能になる。 According to the present invention, in machine tools such as machining centers and compound lathes that can change automatic tools, length measuring instruments such as electric micrometer and optical scale that can sense the machining state by wireless communication, position detection probe, and temperature sensor. Since the energization time from the battery to the measuring unit used for measuring gauges such as vibration sensor, pressure sensor, pressure sensor, humidity sensor and the communication unit used for communication is controlled, the measuring time of the measuring unit that consumes a lot of power is controlled. Can be substantially limited to the required time and battery consumption can be suppressed. In addition, since it is possible to extend the battery life, the frequency of battery replacement can be reduced, and JIS standard batteries that are generally available on the market can be used, so that the auto tool change work does not make you feel the inconvenience of battery replacement frequency. It will be possible.
以下、本発明に係る無線通信装置100の一実施例を、図面を用いて説明する。以下の記載においては、工作機械10の一つであるマシニング・センタに取り付けたボア・ゲージ(内径測定センサ)120を用いた内径測定を例に取り説明するが、本発明では、工作機械10はマシニング・センタに限るものではなく複合旋盤等にも適用できる。また無線通信装置100のゲージ120は内径測定センサを例に取り説明しているが、ゲージ120は内径測定センサに限るものではなく、電気マイクロメータや光学スケールからなる各種測長器、および位置検出プローブ、温度センサ、振動センサ、気圧センサ、圧力センサ、湿度センサ等のセンサに適用できる。さらに本発明は、商用電源との配線が困難なために電池131、特にJIS規格の小型の電池を用いるゲージ120に好適であり、代表的な電池131は容易に入手可能なアルカリ単3乾電池であり、その交換頻度を低減することを意図している。
Hereinafter, an embodiment of the
図1は、工作機械の一例としてのマシニング・センタ10をその機能を明確にするために模式的に示した正面図である。マシニング・センタ10では、主軸を構成する主軸ハウジング15の先端に加工用のドリルやエンド・ミル等の工具が取り付けられるシャンク部18a(図1には不図示)と、加工後に加工内容をチェックするために測定プローブまたはゲージ120が取り付けられたシャンク部18a(図2a参照)(以後これらを総称してツール18と称す)を自動で交換可能な、自動ツール交換部30を備える。
FIG. 1 is a front view schematically showing a
マシニング・センタ10は、大別して加工・測定部20とツール交換部30、加工・測定具取付け部40、およびそれら各部を制御する制御装置11を備える。加工・測定部20は、加工対象であるワークWを取り付け、水平なX‐Y平面で動かすために、長手方向に延びる突起が形成されたベース部材としてベッド27と、このベッド27上に載置され上面に長手方向に直角な方向の突起が形成されたサドル25と、サドル25上に載置され、ワークWを固定保持するテーブル24を備える。
The
加工・測定具取付け部40は、垂直に延びる平面を形成するコラム12と、この垂直に延びる平面上に取り付けられた主軸頭14を主構成品とし、主軸頭14には垂直に図示しない主軸が形成されており、主軸の下端側には主軸ハウジング15が設けられている。主軸ハウジング15の下部には、加工具やゲージ120を取り付けたシャンクからなるツール18を嵌合可能である。主軸頭14の上端部には、主軸を回転駆動する駆動手段13が取り付けられている。主軸頭14はコラム12に沿って上下方向(Z方向)に移動可能である。
The processing / measuring
自動ツール交換部30は、測定プローブまたはゲージ120を備える汎用シャンクからなるツール18を、種々のドリルやエンド・ミル等の加工具が取り付けられた汎用シャンクからなるツール18とともに、工具マガジン21に取り出し可能に保持している。本実施例では、ツール18は、水平円板製の工具マガジン21の外周部に、周方向に間隔を置いて開けられた複数個の工具ポット21aに、上方から垂直に貫挿されている。工具マガジン21は支柱22bを介して回転可能なロータリ・テーブル22に固定されている。ロータリ・テーブル22は、テーブル23に載置されており、テーブル23は、加工・測定部20のベッド27と一体化されたベッド27a上をX方向に移動可能である。
The automatic
したがって、ツール18交換時には、テーブル22をベッド27a、27上でX方向に所定位置まで移動し、その後ロータリ・テーブル22を所定角度だけ回転させる。そして、使用済みのツール18を主軸ハウジング15から取り外したのち空いている工具ポット21aへ置き、さらにロータリ・テーブル22を所定角度だけ回転して、工具ポット21aから所定のツール18をつかみ取り、主軸ハウジング15に取り付ける。マシニング・センタ10では、これらの動作は予め制御装置11に備えられたプログラムにより自動で実行されるので、自動ツール交換が可能になる。
Therefore, when the
なお上記実施例では、ロータリ・テーブル22とX軸移動可能なベッド27、27a及びテーブル22を組み合わせてツール18を交換しているが、これはあくまでも一例であり、チェーンによるツール18の搬送や、主軸頭14を含む主軸部を自動交換位置まで移動させる等種々の方法がある。いずれにしても交換に要する時間を低減できる方法が望ましい。
In the above embodiment, the rotary table 22, the
次に、図2に本発明に係る無線通信装置100の概略を示す。図2(a)は、無線通信装置100の測定手段であるゲージ120を内蔵するツール18の部分断面正面図である。図2(b)は、無線通信装置100のブロック図である。ツール18は、工作機械10の主軸ハウジング15に取り付け可能なように、上端側に汎用のシャンク部18aを有している。シャンク部18aの下方には、シャンク部18aと一体化したまたはシャンク部18aに取り付けられたゲージ120が設けられている。本実施例ではゲージ120は内径加工後の検測に用いるボア・ゲージである。
Next, FIG. 2 shows an outline of the
無線通信装置100は、工作機械10の制御装置11に内蔵されるまたは工作機械10の遠隔の管理室等に配置される通信基地局110と、この通信基地局110と無線通信するゲージ120とから構成される。図2(b)に示すように、通信基地局110は送受信可能なトランスミッタ・レシーバ(以下レシーバと称す)112を備え、レシーバ112に付設したアンテナ手段115を介してゲージ120へ指令信号を送信するとともに、ゲージ120からデータ信号を受信する。レシーバ112には、インターフェース(I/F)111を介してディスプレイ113や通信バス114が接続されている。バス114は、RS232Cやイーサネット(登録商標)、I/O接点(信号のやり取り)、CCLink、Profibus、Devicenet等の工業用ネットワークを使用する。ディスプレイ113は、ゲージ120から送信されたデータ等を表示するのに用いられる。
The
ゲージ120は、通信基地局110とアンテナ手段125を介して通信し、ツールのシャンク部18aのすぐ下に配置した通信部123を備える。ゲージ120はゲージの先端部に設けられ、ワークWの内径を測定・検出する測定部124も備える。通信部123と測定部124は、回路上並列に配置されており、スイッチ122、134を介して電源部130に接続されている。スイッチ134には、その機能を後述する加速度センサ133が接続されている。電源部130は、ツール18の通信部123と測定部124間に配置され、スイッチ122、134の入り/切り等を制御する電源回路132を有しており、電源回路132は電池131に接続されている。上述したように、電池は単3アルカリ電池である。
The
このように構成した本発明の無線通信装置100の動作を、図3Aないし図5に示すタイム・チャートとフロー・チャートを用いて説明する。図3A及び図3Bは、工作機械10の動作(図3A(a))と、工作機械10及びレシーバ112、ゲージ120の動作(図3A(b))、ゲージ120の動作とその各部の出力電流を表した図(図3B)である。これらの図において、Hiは最左欄に記載した事項がなされている状態(稼働中)であることを示し、Loは最左欄に記載した事項がなされていない状態(非稼働中)であることを示す。また、図3Bの(a)図と(b)図の横軸は、同一の時間経過を示す。横軸の時間t0は、本無線通信装置100の動作基準時を示し、t1~t23は何らかの事象に変化が起きる切換タイミングを示す。
The operation of the
工作機械10が実際に加工に着手して加工を終了するまでを工作機械の加工、工作機械10を用いて測定に着手してから測定を終了するまでを工作機械の測定、工作機械の測定が終了してから次の加工に着手するまでを工作機械の待機、と呼ぶことにする。なお、測定を終了してすぐに次の加工に着手する場合は、工作機械の待機はない。
図3A(a)は、工作機械の加工から工作機械の測定へ移る場合の各事象の変化を示す図である。この図では、事象(1)ワーク搬送から(4)ゲージ起動が発生し、t1~t11において、これらの事象に対応した変化が生じている。その際、ゲージ120は後述するスリープ・モードにあり、電源部130にのみ通電されている。
Machine tool processing is performed until the
FIG. 3A (a) is a diagram showing changes in each event when shifting from machine tool processing to machine tool measurement. In this figure, events ( 1 ) work transfer to (4) gauge activation occur, and changes corresponding to these events occur in t1 to t11 . At that time, the
その詳細は、加工のためにワークWを時間t1~t2の間に主軸位置まで搬送する((1)ワーク搬送)。次に加工のために加工具(ドリルA、ドリルB)を時間t3~t4、t5~t6で設定し((2)ツール交換)、時間t4~t5、t6~t7に加工する((3)加工)。図示したように工具を2種類使用し、ワークは両作業時とも同じ位置に設定されている。 The details are such that the work W is conveyed to the spindle position during the time t 1 to t 2 for machining ((1) workpiece transfer). Next, for machining, the machining tools (drill A, drill B) are set at times t 3 to t 4 , t 5 to t 6 ((2) tool replacement), and the times t 4 to t 5 , t 6 to t. Process to 7 ((3) processing). As shown in the figure, two types of tools are used, and the work is set to the same position during both operations.
これで加工が終了したので、工作機械10は、工作機械の運転から工作機械の測定に移り、加工後の検測が実行される。時間t8でツール交換部30を用いてツール18の自動交換を行う。すなわち、時間t9までにドリルBからボア・ゲージ120に取り換える((2)ツール交換)。ツール18の交換が完了した時点t9で、主軸ハウジング15に取り付けたゲージ120と工作機械10の制御装置11が内蔵する通信基地局110との通信を開始する。初めに両者の間の通信ができるようにするため、時間t9~t11の間の時間t10における、加速度センサ133の割り込み出力を待ち、ゲージ120を使用できる状態にする。すなわち、ゲージ120に加わる加速度を加速度センサ133が検出し、その出力によりゲージ120を使用可能状態にする。(図3A(b)(11)加速度センサ検出信号出力の事象参照)。これにより、ゲージ・モードはスリープ・モードから待機モードに移る((4)ゲージ起動動作)。以上が工作機械を主とする加工及び測定前段階である。
Now that the machining is completed, the
次に図3A(b)に移ると、ゲージ120の設定が完了する時間t9以後には、(5)ゲージ移動~(16)電源部までの事象が発生する。この中で事象(8)~(10)はレシーバ112に関する事象であり、事象(11)~(16)はゲージに関する。
Next, moving to FIG. 3A (b), after the time t9 when the setting of the
ゲージ120を主軸ハウジング15に取り付けた後、ゲージ120を用いて内径を測定するためにゲージ120を動かすと、ゲージ120の電源部130に内蔵される加速度センサ133が加速度を検出し、検出信号(加速度信号)を出力する。この出力信号は、所定時間(t10~t12)だけ機械的にまたは電気的にスイッチ134を入れる。
After attaching the
ゲージ120で加速度信号が発生すると、通信基地局110のレシーバ112とゲージ120間で、指令とデータの送信を可能にするため、ゲージ120はレシーバ112と同期する信号を出力して通信を確立する((12)同期確立)。一旦通信が確立すると、外乱がない限り、工作機械10の制御装置11に予め設定されている測定プログラムが終了する時間t23まで、通信は確立状態になる。
When an acceleration signal is generated by the
次にゲージ120をワークWの測定位置まで移動する。この移動には、ワークWにゲージ120を当接または近接する作業を含む。事象(5)のゲージ移動において、時間t13~t14の間にゲージ120をワークWまで移動させ、測定準備完の状態に設定する。
測定準備ができた時間t14では、工作機械10の制御装置11に予め設定された測定プログラムの実行とその測定の実行に応じて得られるデータの送信要求がレシーバ112に送信される。工作機械10は、運転状態が工作機械の測定であり続ける時間t24まで測定を継続する。なお、これらの要求は、ヘッダ付きで送られる((6)通信確立)。さらに、これらの要求は、レシーバ112からゲージ120に送信される((8)測定指示)。この測定指示は、ゲージ120からレシーバ112へのデータ送信が継続する間、つまり時間t15~t19の間継続する。
Next, the
At the measurement ready time t14, the execution of the measurement program preset in the
レシーバ112からの測定指示信号を時間t16で受信((13)測定指示受信)すると、ゲージ120はそれまでの待機モードから測定モードに移行する。そしてゲージ120は、工作機械10にプログラミングされた測定手順に基づいて自動で測定を開始し、測定指示信号で指定された送信データフォーマットに従い、測定データをレシーバ112へ送信する((14)データ送信)。なお、事象(13)測定指示受信と事象(14)のデータ送信は、実際の測定が終了する時間t19まで継続する。
When the measurement instruction signal from the
ゲージ120から送信された測定データは、レシーバ112で時間t18に初めて受信され、以後実際の計測が終了する時間t19まで断続的もしくは連続的に受信される。工作機械10に予めプログラミングされた計測がすべて終了した時間t19では、ゲージ120は再び待機モードに移る。ゲージ120が待機モードに入ると、工作機械10は時間t20~t21の間、スリープ信号を発生し((7)スリープ信号)、レシーバ112を介して時間t21~t22の間((10)スリープ信号)、ゲージ120にスリープ信号を送信する。ゲージ120はスリープ信号を時間t22~t23の間受信し((15)スリープ信号)、時間t24で工作機械10の運転状態を、工作機械の測定から工作機械の待機に移す。この工作機械の待機では、次のワークWまたは同一ワークWの異なる部位の加工のために、ツール18の自動交換が必要となるので、ツール18は初期位置へ戻される。工作機械10の状態が工作機械の待機になると同時に、ゲージ120は、待機モードからスリープ・モードに移る。なお、以上の一連の事象の間、ゲージ120の電源部130は常時稼働状態にある((16)電源部)。
The measurement data transmitted from the
工作機械10とそれが備える通信基地局110としてのレシーバ112およびゲージ120間の通信の概要は、上記に説明したとおりであるが、本発明のゲージ120ではその間、各部に電力を供給する電池の消耗を抑制するため各部への通電を選択的に停止している。この詳細を図3Bにより説明する。図3B(a)はゲージ120を構成する主要部の電源部130、通信部123、測定部124の可動、非稼働状態を、図3Aに示したタイム・チャートに合わせて記載した図である。最上段の電源部130は、常時稼働状態であり、中段の通信部123は、工作機械10の状態が工作機械の測定にある一時期に稼働し、工作機械の加工と工作機械の待機状態では稼働しない。また測定部124は、通信部123が稼働する測定状態中の時間であってそれよりもさらに短い時間だけ稼働し、通信部123と同様に工作機械の加工と工作機械の待機では稼働しない。
The outline of communication between the
一方、図3B(b)は、図3B(a)に対応するレシーバ112の各部の出力電流状態を示す図である。図3B(a)では電源部130は常時稼働状態にあるので、その出力電流は常時流れているが、通信部123および測定部124の消費電流を加えた値であるから、測定部124が稼働中の、ゲージ120の状態が測定モードにあるときは、消費量が甚だしく大きくなる。一方、測定部124が稼働しないときには、通信部123が通信中の待機モード状態であっても、その電流消費量は測定部の稼働中に比べて少ない。なお、通信部123が稼働中でない場合には、スイッチ134、122を切り替えて、測定部124に加えて通信部123へも通電を停止している。この状態をゲージ120のスリープ・モードと呼ぶ。
On the other hand, FIG. 3B (b) is a diagram showing an output current state of each part of the
従来は、図中クロス・ハッチングで示したように、測定部124が測定していないときにも測定部124に通電していたため、消費電流が全体として多くなっている。本発明ではこのクロス・ハッチング部の電力消費を抑制して電池の寿命を高め、電池交換頻度を低減している。なお、IPSmaxは、電源部の最大出力電流(消費電流)であり、ICOMmaxは通信部の最大出力電流(消費電流)であり、IMSmaxは測定部の最大出力電流(消費電流)である。
Conventionally, as shown by cross-hatching in the figure, since the measuring
図4に、マシニング・センタ10を用いた加工及び加工後の測定のフロー・チャートを示す。マシニング・センタ10の制御装置11に予め格納されたブログラムに従い、ワークの加工及び検測が指示されると、初めにステップS410で、ワークWがテーブル23に配置され、主軸の下方の加工位置に設定される。マシニング・センタ10に格納されたプログラムに従って加工ステップS412に進み、自動ツール交換部30を用いて自動で加工内容に応じたツール18に交換する。そしてステップS414で予め定められた形状に加工する。
FIG. 4 shows a flow chart of machining using the
ワークWの加工が済んだ後、ステップS416に進み加工部の測定を実行する。測定については、図5で詳述する。測定箇所が複数個所あれば測定が完了する(ステップS418)まで測定を継続する。なお、測定に関しては予め測定位置や回数等がプログラムで定められているので、通常この判断は不要である。測定が済んだらステップS420へ進む。次に、次のワークWの加工及び測定に移るため、ワークWを次工程へ搬送し、一連の自動加工及び測定を終了する(ステップS422)。なお、マシニング・センタ10に格納されたプログラムが測定後待機や加工等の搬送以外を指示している場合には、測定終了ステップS418後のステップS420において、待機ルーチンのステップS424へ移る。その後、割り込み信号等によりマシニング・センタ10は再稼働し、プログラムに従い(ステップS426)終了、測定(ステップS416)、加工(ステップS412)の各ルーチンに分岐する。
After the work W has been machined, the process proceeds to step S416 to perform measurement of the machined portion. The measurement will be described in detail in FIG. If there are a plurality of measurement points, the measurement is continued until the measurement is completed (step S418). As for the measurement, the measurement position, the number of times, and the like are determined in advance by the program, so this judgment is usually unnecessary. When the measurement is completed, the process proceeds to step S420. Next, in order to move to the processing and measurement of the next work W, the work W is transferred to the next process, and a series of automatic processing and measurement is completed (step S422). If the program stored in the
次に図5に、図4のステップS416で示したワーク測定の詳細を示す。図5(a)は主としてレシーバ112の動作を説明する図であり、図5(b)は主としてゲージ120の動作を説明する図である。マシニング・センタ10が工作機械の測定の状態になると、ステップS510において、主軸ハウジング15に取り付けるツール18を、ゲージ120付きツール18に交換する。次に、ゲージ120と制御装置11が内蔵するレシーバ112の間で無線通信、ここではブルートゥース(登録商標)のようなスペクトル拡散通信が確立されるよう、ゲージ120を電源部130の加速度センサ133で起動する(ステップS512)。その後、ステップS514で、工作機械10は制御装置11に組み込まれたプログラムに従い、ゲージ120をワークWの測定位置へ移動する。ステップS516で、レシーバ112はゲージ120へ測定の指示と所定フォーマットでデータを送信するよう要求する。レシーバ112はゲージ120から無線送信された測定データを、ステップS518で受信する。一連のデータ送受信が終わったら、ステップS520でレシーバ112はゲージ120へ測定終了の指令信号を送信する。次にステップS522でさらに他の測定があるか確認し、あればステップS514に戻り、ステップS514~S520を繰り返す。無ければステップS524に進み、測定指示信号の停止で、測定部124の通電を停止する。そしてスリープ信号で通信部123の通電を停止する。
Next, FIG. 5 shows the details of the work measurement shown in step S416 of FIG. FIG. 5A is a diagram mainly for explaining the operation of the
一方ゲージ120側では、工作機械10の状態が工作機械の測定になっていると、ステップS530で加速度センサ133の作動を待ち、加速度センサ133が作動したらスイッチ134を投入して通信部123を通電し、ゲージ120の待機モードに移る(ステップS532)。なお、それまでのゲージ120の状態は、スリープ・モードである。その後、ステップS534で、ゲージ120とレシーバ112の同期を図って通信を確立する。ステップS536で、レシーバ112からの測定指令及びデータ送信要求を受信するのを待ち、受信次第、ステップS538でスイッチ122を投入して測定部124を通電し、ゲージ120を待機モードから測定モードに移す。ゲージ120が測定モードに移ったので、制御装置11に格納されたプログラムに従い、測定を実行し(ステップS540)、レシーバ112に定められたフォーマットで測定データを送信する(ステップS542)。ステップS544に進み、レシーバ112から測定信号を受信中かを確認する。受信中であれば、ステップS540に戻りステップS540~S542を繰り返す。受信が完了しておれば、ステップS546に進み、スイッチ122を切断して測定部124の通電を止め、ゲージ120を待機モードにする。その後スリープ信号がレシーバ112から送信されるのを待ち(ステップS548)、スリープ信号が送られてきたらスイッチ134を切断して通信部123を非通電にし、ゲージ120をスリープ・モードに移す(ステップS550)。
On the other hand, on the
以上説明したように、本発明によれば工作機械の本体側にある制御装置に設けたレシーバと工作機械の主軸先端に取り付けたツールが備えるゲージ間で無線通信する際に、ゲージが、ゲージによる測定時に通信部のみならず測定部へも通電する測定モードと、測定部は通電が停止されているけれども通信部が通電されて通信可能になっている待機モードと、電源部のみ通電されているスリープ・モードを備えているので、通信のみ実行する場合の電力消費が抑制され、リモートに設けられて商用電源を利用できず電池からしか電力を供給されないゲージを長寿命化できる。そのため、自動でツール交換するマシニング・センタ等の自動機械における電池交換の不便さを低減できる。 As described above, according to the present invention, when wireless communication is performed between the gauge provided in the receiver provided in the control device on the main body side of the machine tool and the tool attached to the tip of the spindle of the machine tool, the gauge is based on the gauge. A measurement mode in which not only the communication unit but also the measurement unit is energized during measurement, a standby mode in which the measurement unit is energized but the communication unit is energized and communication is possible, and only the power supply unit is energized. Since it has a sleep mode, power consumption when only communication is executed is suppressed, and the life of a gauge that is remotely installed and cannot use commercial power and is supplied only from a battery can be extended. Therefore, it is possible to reduce the inconvenience of battery replacement in an automatic machine such as a machining center that automatically replaces tools.
なお上記実施例では縦型のマシニング・センタを例に取り説明したが、横型や門型の場合にも適用できることは言うまでもない。また、ワークやツールの移動は上記実施例に限るものではなく、ツールの自動交換方法も上記実施例に限るものではないことは容易に想像できることである。要するに本発明は、ツールが工作機械の先端に取り付けられるため、データ送信を無線に頼らざるを得なく、センサ側であるゲージに供給する電力が電池にならざるを得ない状況下での電力消費を低減できる方法および装置を提供するものである。 Although the above embodiment has been described by taking a vertical machining center as an example, it goes without saying that it can also be applied to a horizontal type or a gate type. Further, it can be easily imagined that the movement of the work or the tool is not limited to the above embodiment, and the automatic tool replacement method is not limited to the above embodiment. In short, in the present invention, since the tool is attached to the tip of the machine tool, data transmission must be performed wirelessly, and the power supplied to the gauge on the sensor side must be a battery. It provides a method and an apparatus which can reduce the amount of power consumption.
10…工作機械(マシニング・センタ)、11…制御装置、12…コラム、13…(回転)駆動手段、14…主軸頭、15…主軸ハウジング、18…ツール、18a…シャンク部、20…加工・測定部、21…工具マガジン、21a…工具ポット、22…(ロータリ・)テーブル、22b…支柱、23、24…テーブル、25…サドル、27、27a…ベッド、30…ツール交換部、40…加工・測定具取付け部、100…無線通信装置、110…通信基地局、111…インターフェース(I/F)、112…(トランスミッタ・)レシーバ、113…ディスプレイ、114…バス、115…アンテナ手段、120…ゲージ(測定具)、122…スイッチ、123…通信部、124…測定部、125…アンテナ手段、130…電源部、131…電池、132…電源回路、133…加速度センサ、134…スイッチ、Hi…稼働中、Lo…非稼働中、t1~t24…切換タイミング 10 ... Machine tool (machining center), 11 ... Control device, 12 ... Column, 13 ... (Rotation) drive means, 14 ... Main shaft head, 15 ... Main shaft housing, 18 ... Tool, 18a ... Shank part, 20 ... Machining ... Measuring unit, 21 ... Tool magazine, 21a ... Tool pot, 22 ... (Rotary) table, 22b ... Support, 23, 24 ... Table, 25 ... Saddle, 27, 27a ... Bed, 30 ... Tool replacement unit, 40 ... Machining -Measuring tool mounting part, 100 ... wireless communication device, 110 ... communication base station, 111 ... interface (I / F), 112 ... (transmitter) receiver, 113 ... display, 114 ... bus, 115 ... antenna means, 120 ... Gauge (measuring tool), 122 ... switch, 123 ... communication unit, 124 ... measurement unit, 125 ... antenna means, 130 ... power supply unit, 131 ... battery, 132 ... power supply circuit, 133 ... acceleration sensor, 134 ... switch, Hi ... Operating, Lo ... Not operating, t 1 to t 24 ... Switching timing
Claims (6)
少なくとも前記ゲージに備えられ、前記ゲージが所定大きさ以上の振動または変位を検出したら前記基地局との間で通信する通信部へ前記電池から通電する通電手段と、
それと同時かまたはその後に、工作機械に取り付けた測定子で予め定めた物理量を計測する測定部へ通電して測定モードに移行し、
前記ゲージの計測が終了した後は前記基地局と前記通信部との間で通信するため前記通信部のみ通電し、前記測定部を非通電とする待機モードへ移行することを特徴とする無線通信装置。 A wireless communication device that wirelessly communicates between a base station and a gauge having a battery arranged in a machine tool.
An energizing means provided in at least the gauge and energizing from the battery to a communication unit that communicates with the base station when the gauge detects vibration or displacement of a predetermined magnitude or more.
At the same time or after that, the measuring unit that measures a predetermined physical quantity with a stylus attached to the machine tool is energized to shift to the measurement mode.
After the measurement of the gauge is completed, in order to communicate between the base station and the communication unit, only the communication unit is energized and the measurement unit is de-energized to shift to the standby mode. Device.
前記ゲージが所定大きさ以上の振動または変位を検出したら起動手段を作動させて、少なくとも前記ゲージに備えられ、前記基地局との間で通信する通信部へ前記電池から通電し、
それと同時かまたはその後に、工作機械に取り付けた測定子で予め定めた物理量を計測する測定部へ通電して測定モードに移行し、
前記ゲージの計測が終了した後は前記基地局と前記通信部との間で通信するため前記通信部のみ通電し、前記測定部を非通電とする待機モードへ移行することを特徴とする無線通信装置における消費電力の低減方法。 In a method of reducing power consumption in a wireless communication device that wirelessly communicates between a base station and a gauge having a battery arranged in a machine tool.
When the gauge detects vibration or displacement of a predetermined magnitude or more, the starting means is activated to energize at least the communication unit provided in the gauge and communicating with the base station from the battery.
At the same time or after that, the measuring unit that measures a predetermined physical quantity with a stylus attached to the machine tool is energized to shift to the measurement mode.
After the measurement of the gauge is completed, in order to communicate between the base station and the communication unit, only the communication unit is energized and the measurement unit is de-energized to shift to the standby mode. How to reduce power consumption in equipment.
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