CN111506040A - 机械的控制装置 - Google Patents

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CN111506040A CN202010064668.8A CN202010064668A CN111506040A CN 111506040 A CN111506040 A CN 111506040A CN 202010064668 A CN202010064668 A CN 202010064668A CN 111506040 A CN111506040 A CN 111506040A
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Abstract

本发明提供一种机械的控制装置，在预定时间内避免加工不良的产生，并且自动地实施诊断测试。机械的控制装置根据程序来控制机械的动作，并且在预定时间进行机械的安全功能的诊断测试，机械的控制装置具备：诊断测试时间计算部，其计算诊断测试的实施预定时刻；程序执行时间预测部，其在程序的执行前预测程序的结束预测时刻；诊断测试实施判定部，其通过判定程序的结束预测时刻(T2)是否超过诊断测试的实施预定时刻，由此判定是否在预定时间实施诊断测试；以及执行部，其执行诊断测试，在程序的结束预测时刻超过诊断测试的实施预定时刻时，诊断测试实施判定部指示诊断测试执行部在程序的执行前比诊断测试的实施预定时刻更靠前地实施诊断测试。

Description

机械的控制装置
技术领域
本发明涉及控制机床或工业用机器人等机械的控制装置。
背景技术
已知在机床或工业用机器人等机械中，为了避免安全功能由于机械部件的故障等而受损，例如以定期的时间间隔来实施诊断测试(例如参照专利文献1以及2)。
作为这种诊断测试的一例，列举在检测到机械的异常时，用于使轴移动紧急停止的动力阻断电路的诊断测试(MCC阻断测试)。该诊断测试实际进行动力阻断，通过确认此时的动力阻断电路的接点状态来检测阻断电路的异常。该诊断测试需要动力阻断，因此不能够在机械的自动运行中实施。因此，需要机械操作员估计不进行机械的自动运行的定时来实施诊断测试。
例如，控制机床或工业用机器人等机械的数值控制装置将经过了所设定的诊断测试的时间的情况通知给机械操作员(或者PLC装置)，机械操作员(或者PLC装置)根据机械的状态来判断诊断测试实施的定时并实施诊断测试。
专利文献
专利文献1：日本专利第5681224号公报
专利文献2：日本特开昭62-219105号公报
(1)在机械的自动运行中成为诊断测试的时刻时，如果优先进行机械的自动运行，则在预定周期内不能够实施诊断测试。此时，由于机械部件的故障等，安全功能不进行动作的风险提高。
(2)在机械的自动运行中成为诊断测试的时刻时，如果优先进行诊断测试，则加工在意想不到的定时会被中断。此时，会产生加工不良。
(3)为了在预定周期内确切地实施诊断测试，机械操作员需要确认诊断测试期间的经过时间和机械自动运行的时间。该作业会成为机械操作员的负担。
因此，希望在机械的控制装置中(1)在预定时间内，(2)避免加工不良的产生，(3)自动实施诊断测试。
发明内容
本公开的机械的控制装置根据程序来控制机械的动作，并且在预定时间进行机械的安全功能的诊断测试，具备：诊断测试时间计算部，其计算上述诊断测试的实施预定时刻T1；程序执行时间预测部，其在上述程序的执行前预测上述程序的结束预测时刻T2；诊断测试实施判定部，其通过判定上述程序的结束预测时刻T2是否超过上述诊断测试的实施预定时刻T1，由此判定是否在上述预定时间实施上述诊断测试；以及执行部，其执行上述诊断测试。在上述程序的结束预测时刻T2超过上述诊断测试的实施预定时刻T1时，上述诊断测试实施判定部指示上述诊断测试执行部在上述程序的执行前比上述诊断测试的实施预定时刻T1更靠前地实施上述诊断测试。
根据一个方式，在机械的控制装置中能够(1)在预定时间内，(2)避免加工不良的产生，(3)自动实施诊断测试。
附图说明
图1表示本实施方式的机械的控制装置的结构。
图2表示T3＜T2时的诊断测试实施以及程序执行的时序图。
图3表示T3＞T2以及T4＜T3时的诊断测试实施以及程序执行的时序图。
图4表示T3＞T2以及T4＞T3时的诊断测试实施以及程序执行的时序图。
图5是表示本实施方式的机械的控制装置的程序执行前的动作的流程图。
图6是表示本实施方式的机械的控制装置的程序执行中的动作的流程图。
图7表示本实施方式的变形例的机械的控制装置的结构。
附图标记说明：
10：机械的控制装置；
12：诊断测试时间计算部；
14：程序执行时间预测部；
16：存储部；
18：诊断测试实施判定部；
22：诊断测试实施管理部；
24：诊断测试执行部；
26：程序解析部；
28：程序执行部(程序停止处理部)；
32：接口(IF：获取部)。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明实施方式的一例。另外，在各个附图中对相同或相当的部分标注相同的标记。
图1表示本实施方式的机械的控制装置的结构。图1所示的机械的控制装置10是例如根据程序来控制机床或工业用机器人等机械的动作的数值控制装置。机械的控制装置10具有以定期的周期(时间间隔)来进行机械的安全功能的诊断测试的功能。
作为这种诊断测试，以下列举不能够在程序执行中实施的诊断测试。
(1)动力阻断电路测试
实际进行动力阻断，确认此时的动力阻断电路的接点状态，由此确认动力阻断电路的正常。
(2)刹车测试
用于确认刹车正常的诊断测试。对于如重力轴那样在失去动力时有轴落下等危险性的轴而实施。在进行了刹车的状态下对电动机施加转矩，确认电动机没有移动，由此确认刹车的正常。
(3)CPU自我诊断测试/RAM测试
用于确认控制装置的CPU和RAM正常的诊断测试。CPU自我诊断测试进行各种指令执行结果的确认或者对寄存器的读写动作的确认。RAM测试确认能够正确地进行RAM的读写动作。哪个诊断动作都会对程序执行中所使用的CPU和RAM区域实施诊断测试，因此需要在阻断动力并且轴没有移动的状态下实施。
机械的控制装置10具备诊断测试时间计算部12、程序执行时间预测部14、存储部16、诊断测试实施判定部18、诊断测试实施管理部22、诊断测试执行部24、程序解析部26、程序执行部(程序停止处理部)28。
控制装置10(除存储部16外)由例如DSP(Digital Signal Processor数字信号处理器)、FPGA(Field-Programmable Gate Array现场可编程门阵列)等运算处理器构成。控制装置10的各种功能例如通过执行存储在存储部中的预定软件(程序、应用软件)来实现。控制装置10的各种功能也可以通过硬件和软件的协作来实现。
存储部16是例如EEPROM等可改写的存储器，或者是例如HDD(Hard Disk Drive硬盘驱动器)或SSD(Solid State Drive固态驱动器)等可改写的磁盘。
另外，诊断测试时间计算部12、程序执行时间预测部14、存储部16以及诊断测试实施判定部18可以被设置在例如机械的控制装置上，也可以被设置在经由网络与机械的控制装置连接的服务器装置上。
图2表示T3＜T2时的诊断测试实施以及程序执行的时序图。
图3表示T3＞T2以及T4＜T3时的诊断测试实施以及程序执行的时序图。
图4表示T3＞T2以及T4＞T3时的诊断测试实施以及程序执行的时序图。
图2～图4中，各个时间、各个时刻以及各个记号如以下那样。
T1：诊断测试的实施预定时刻
T2：程序的结束预测时刻
T3：诊断测试的实施预定修正时刻
T4：程序的实际结束时刻
t1：程序的实际预测时间
t3：修正时间
白三角(向上)：程序的公开时刻
白三角(向下)：程序的结束预定时刻
黑三角(向下)：程序的实际结束时刻
白四角：诊断测试的实施预定修正时刻
白圆圈：诊断测试的实施预定时刻
黑圆圈：诊断测试的执行时刻
诊断测试时间计算部12计算诊断测试的实施预定时刻T1。
程序执行时间预测部14在程序执行前预测程序的执行预测时间t1，并且预测程序的结束预测时刻T2。
存储部16存储用于修正诊断测试的实施预定时刻T1的预定修正时间t3。程序的实际执行时间对执行预测时间t1有延长。即程序的实际结束时间相对于结束预测时刻T2较慢。作为该一例列举工具更换的程序。预定的修正时间t3考虑针对程序的执行预测时间t1的实际结束时间的延长时间即针对程序的结束预测时刻T2的实际结束时间的延迟时间来设定即可。
诊断测试实施判定部18判定是否在定期的周期(间隔时间)的下一个预定时间实施诊断测试。具体地说，诊断测试实施判定部18求出从诊断测试的实施预定时刻T1减去预定的修正时间t3后的诊断测试的实施预定修正时刻T3，并判定程序的结束预测时刻T2是否超过诊断测试的实施预定修正时刻T3。
如图2所示，当程序的结束预测时刻T2超过诊断测试的实施预定修正时刻T3时，诊断测试实施判定部18指示诊断测试执行部24在程序的执行前比诊断测试的实施预定时刻T1更靠前地实施诊断测试。
另一方面，如图3所示，当程序的结束预测时刻T2没有超过诊断测试的实施预定修正时刻T3时，诊断测试实施判定部18请求诊断测试实施管理部22在程序执行后在诊断测试的实施预定时刻T1实施诊断测试。
诊断测试实施管理部22在程序执行中以及执行后管理诊断测试的实施。
具体地说，
如图3所示，在通过诊断测试实施判定部18判定为程序的结束预测时刻T2没有超过诊断测试的实施预定修正时刻T3并且在程序执行中没有超过诊断测试的实施预定修正时刻T3时(即，程序的实际结束时刻T4没有超过诊断测试的实施预定修正时刻T3时)，诊断测试实施管理部22指示诊断测试执行部24在程序执行后在诊断测试的实施预定时刻T1实施诊断测试。
另一方面，如图4所示，在通过诊断测试实施判定部18判定为程序的结束预测时刻T2没有超过诊断测试的实施预定修正时刻T3并且在程序执行中超过诊断测试的实施预定修正时刻T3时(即，程序的实际结束时刻T4超过诊断测试的实施预定修正时刻T3时)，诊断测试实施管理部22请求程序执行部通过由程序解析部26解析出的程序的诊断测试可实施程序块(例如包括程序中的定位动作或停止动作的非加工程序块)来停止程序，并且指示诊断测试执行部24在程序的停止中实施诊断测试。
诊断测试执行部24根据来自诊断测试实施部18或诊断测试实施管理部22的诊断测试的实施指令来执行诊断测试。
程序解析部26解析程序。
程序执行部28执行程序。程序执行部28根据来自诊断测试实施管理部22的停止请求，通过由程序解析部26解析出的程序的诊断测试可实施程序块来停止程序。程序执行部28在停止程序后，使机械移动到参考位置。
接着，参照图5以及图6说明本实施方式的机械的控制装置的动作。图5是表示本实施方式的机械的控制装置的程序执行前的动作的流程图。图6是表示本实施方式的机械的控制装置的程序执行中的动作的流程图。
首先，参照图5说明程序执行前的机械的控制装置10的动作。诊断测试实施判定部18获取通过诊断测试时间计算部12计算出的诊断测试的实施预定时刻T1(S11)。另外，诊断测试实施判定部18获取通过程序执行时间预测部14预测出的程序的结束预测时刻T2(S12)。另外，诊断测试实施判定部18获取存储在存储部16中的修正时间t3，从而获取从诊断测试的实施预定时刻T1减去修正时间t3后的诊断测试的实施预定修正时刻T3(S13)。
诊断测试实施判定部18判定程序的结束预测时刻T2是否超过诊断测试的实施预定修正时刻T3，从而判定是否在定期的周期(时间间隔)的下一个预定时间实施诊断测试(S14)。
如图2所示，当程序的结束预测时刻T2超过诊断测试的实施预定修正时刻T3时(S14中为是)，诊断测试实施判定部18指示诊断测试执行部24实施诊断测试，使得在程序的执行前比诊断测试的实施预定时刻T1更靠前地实施诊断测试。这样，诊断测试执行部24在程序开始前实施诊断测试(S15)。
另外，诊断测试实施判定部18将诊断测试的请求标识设为OFF(关闭)(S16)。这样，诊断测试实施管理部22在后述的程序执行中以及执行后不进行诊断测试的实施管理。
另一方面，如图3所示，当程序的结束预测时刻T2没有超过诊断测试的实施预定修正时刻T3时(S14中为否)，诊断测试实施判定部18将诊断测试的请求标识设为ON(打开)(S17)。这样，诊断测试实施管理部22在后述的程序执行中以及执行后进行诊断测试的实施管理。
接着，参照图6说明程序执行中的机械的控制装置10的动作。
诊断测试实施管理部22判定诊断测试的请求标识是否为ON(即是否是程序的结束预测时刻T2没有超过诊断测试的实施预定修正时刻T3的情况)(S21)。
当诊断测试的请求标识为ON(即，如图3以及图4所示，程序的结束预测时刻T2没有超过诊断测试的实施预定修正时刻T3的情况)时(S21中为是)，诊断测试实施管理部22判定当前的时刻是否超过了诊断测试的实施预定修正时刻T3(即，是否在程序执行中超过了诊断测试的实施预定修正时刻T3，换言之，程序的实际结束时刻T4是否超过了诊断测试的实施预定修正时刻T3)(S22)。
在当前的时刻超过了诊断测试的实施预定修正时刻T3(即在程序执行中超过了诊断测试的实施预定修正时刻T3时，换言之，如图4所示，程序的实际结束时刻T4超过了诊断测试的实施预定修正时刻T3)时(S22中为是)，诊断测试实施管理部22对程序执行部28发出停止请求，使得通过由程序解析部26解析出的程序的诊断测试可实施程序块(例如包括程序中的定位动作或停止动作的非加工程序块)来停止程序。
这样，程序执行部28判定是否是诊断测试可实施程序块(S23)。
在是诊断测试可实施程序块时(S23中为是)，程序执行部28通过诊断测试可实施程序块来停止程序。例如，程序执行部28在定位动作的结束位置停止(中断)程序(S24)。程序执行部28在停止了程序后，使机械移动到参考位置(安全的位置)。
诊断测试实施管理部22指示诊断测试执行部24实施诊断测试，使得在程序停止中实施诊断测试。这样，诊断测试执行部24在程序停止中执行诊断测试(S25)。
接着，诊断测试实施管理部22请求程序执行部28重新开始。这样，程序执行部28使机械从参考位置恢复到例如定位动作的结束位置，重新开始程序(S26)。
另外，诊断测试实施管理部22将诊断测试的请求标识设为OFF(S27)。
另一方面，当在步骤S21中诊断测试的请求标识为OFF时(S21中为否)，转移到后述的步骤S28。
另外，当在步骤S21中诊断测试的请求标识为ON(即程序的结束预测时刻T2没有超过诊断测试的实施预定修正时刻T3)，并且当前的时刻没有超过诊断测试的实施预定修正时刻T3时(即，在程序执行中没有超过诊断测试的实施预定修正时刻T3时，换言之，如图3所示，程序的实际结束时刻T4没有超过诊断测试的实施预定修正时刻T3)时(S22中为否)，诊断测试实施管理部22指示诊断测试执行部24实施诊断测试，使得在程序执行后在诊断测试的实施预定时刻T1实施诊断测试。转到后述的步骤S28。
另外，当在步骤S21中诊断测试的请求标识为ON(即程序的结束预测时刻T2没有超过诊断测试的实施预定修正时刻T3)，当前的时刻超过诊断测试的实施预定修正时刻T3(即，在程序执行中超过诊断测试的实施预定修正时刻T3，换言之，实际的程序结束时刻超过诊断测试的实施预定修正时刻T3)，并且不是诊断测试的可实施程序块时(S23中为否)，转到后述的S28。
在步骤S28，判定程序是否结束(S28)。当程序结束时(S28中为是)，将诊断测试的请求标识设为OFF(S29)。另一方面，当程序没有结束时(S28中为否)，不将诊断测试的请求标识重置为OFF而结束(例如重复步骤S21～S29的动作)。
如以上所说明那样，根据本实施方式的机械的控制装置10，在程序的执行前预测程序的结束预测时刻，当程序的结束预测时刻超过诊断测试的实施预定时刻时，在程序的执行前比诊断测试的实施预定时刻更靠前地实施诊断测试。这样，
(1)能够在预定时间(定期的周期、时间间隔)内实施诊断测试。这样，能够抑制机械部件的故障等造成的机械安全性的下降。另外，如果将诊断测试的周期设定较短，则能够提高机械的安全性。
(2)能够避免加工不良的产生，并实施诊断测试。
(3)能够自动实施诊断测试。这样，能够减轻机械操作员的负担。
另外，根据本实施方式的机械的控制装置10，求出从诊断测试的实施预定时刻T1减去了预定的修正时间t3后的诊断测试的实施预定修正时刻T3，当程序的结束预测时刻T2超过诊断测试的实施预定修正时刻T3时，在程序的执行前比诊断测试的实施预定时刻T1更靠前地实施诊断测试。这样，能够补偿针对程序的执行预测时间t1的实际结束时间的延长时间，即能够补偿针对程序的结束预测时刻T2的实际结束时间的延迟时间。
另外，根据本实施方式的机械的控制装置10，当程序的结束预测时刻T2没有超过诊断测试的实施预定修正时刻T3并且在程序执行中超过诊断测试的实施预定修正时刻T3时，通过程序的诊断测试可实施程序块来停止程序，并在程序的停止中实施诊断测试。这样，
(2)即使在加工中，也能够避免加工不良的产生，并实施诊断测试。
作为避免机械的自动运行中的诊断测试的执行的方法，考虑延迟自动运行的开始时间的方法。但是，该方法会产生加工停止的无效时间，生成效率下降。对此，根据本实施方式的机械的控制装置10，能够避免加工停止的无效时间并避免生产效率的下降。
(变形例)
图7表示本实施方式的变形例的机械的控制装置的结构。图7所示的机械的控制装置10在还具备接口(IF：获取部)32的点与图1所示的机械的控制装置10不同。
接口32例如经由网络从机器人或运送机等周围设备的控制装置获取周围设备的动作预定时间(例如动作开始时刻以及动作结束时刻)。
诊断测试实施判定部18除了根据程序的结束预测时刻T2，还根据周围设备的动作结束时刻来判定诊断测试的实施。具体地说，诊断测试实施判定部18判定周围设备的动作预定时刻是否超过诊断测试的实施预定修正时刻T3，从而判定是否在预定时间实施诊断测试。
这样，诊断测试实施判定部18在周围设备的动作预定时刻超过诊断测试的实施预定修正时刻T3时，指示诊断测试执行部24在程序的执行前比诊断测试的实施预定时刻T1更靠前地实施诊断测试。
另外，通过诊断测试实施判定部18判定为周围设备的动作预定时刻没有超过诊断测试的实施预定修正时刻T3并且在程序执行中超过诊断测试的实施预定修正时刻T3时，诊断测试实施管理部22请求程序执行部28通过由程序解析部26解析出的程序的诊断测试可实施程序块来停止程序，并且指示诊断测试执行部24在程序的停止中实施诊断测试。
这样，除了根据程序的结束预测时刻T2，还根据周围设备的动作结束时刻来判定诊断测试的实施，从而能够避免在周围设备的动作中实施诊断测试。
(变形例)
在本实施方式中，在判定诊断测试的实施中，使用了从诊断测试的实施预定时刻T1减去预定的修正时间t3后的诊断测试的实施预定修正时刻T3，但是也可以使用诊断测试的实施预定时刻T1自身来代替诊断测试的实施预定修正时刻T3。
即使在这种情况下，诊断测试实施判定部18判定程序的结束预测时刻T2是否超过诊断测试的实施预定时刻T1，从而能够判定是否在定期的周期(时间间隔)的下一个预定时间实施诊断测试。另外，当程序的结束预测时刻T2超过诊断测试的实施预定时刻T1时，诊断测试实施判定部18能够指示诊断测试执行部24在程序的执行前比诊断测试的实施预定时刻T1更靠前地实施诊断测试。
以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不限于上述实施方式，能够进行各种变更以及变形。例如，在上述实施方式中，例示了以预定周期即以定期的时间间隔重复执行诊断测试的机械的控制装置，但是本实施方式不限于此而能够适用于在预定时间只进行一次诊断测试的机械的控制装置。
另外，在上述实施方式中，例示了控制机床的机床的数值控制装置，但是，本实施方式不限于此而能够适用于工业用机器人等各种机械的控制装置。

Claims (6)

1.一种机械的控制装置，该机械的控制装置根据程序来控制机械的动作，并且在预定时间进行机械的安全功能的诊断测试，
其特征在于，
上述机械的控制装置具备：
诊断测试时间计算部，其计算上述诊断测试的实施预定时刻；
程序执行时间预测部，其在上述程序的执行前预测上述程序的结束预测时刻；
诊断测试实施判定部，其通过判定上述程序的结束预测时刻是否超过上述诊断测试的实施预定时刻，由此判定是否在上述预定时间实施上述诊断测试；以及
执行部，其执行上述诊断测试，
在上述程序的结束预测时刻超过上述诊断测试的实施预定时刻时，上述诊断测试实施判定部指示上述诊断测试执行部在上述程序的执行前比上述诊断测试的实施预定时刻更靠前地实施上述诊断测试。
2.根据权利要求1所述的机械的控制装置，其特征在于，
上述诊断测试实施判定部求出从上述诊断测试的实施预定时刻减去预定的修正时间后的上述诊断测试的实施预定修正时刻，
上述诊断测试实施判定部通过判定上述程序的结束预测时刻是否超过上述诊断测试的实施预定修正时刻，由此判定是否在上述预定时间实施上述诊断测试，
当上述程序的结束预测时刻超过上述诊断测试的实施预定修正时刻时，上述诊断测试实施判定部指示上述诊断测试执行部在上述程序的执行前比上述诊断测试的实施预定时刻更靠前地实施上述诊断测试。
3.根据权利要求2所述的机械的控制装置，其特征在于，
上述机械的控制装置还具备：
诊断测试实施管理部，其在上述程序的执行中以及执行后管理上述诊断测试的实施；
程序解析部，其解析上述程序；以及
程序停止处理部，其进行上述程序的停止处理，
在由上述诊断测试实施判定部判定为上述程序的结束预测时刻没有超过上述诊断测试的实施预定修正时刻且在上述程序的执行中超过上述诊断测试的实施预定修正时刻时，上述诊断测试实施管理部请求上述程序停止处理部通过由上述程序解析部解析出的上述程序的诊断测试可实施程序块来停止上述程序，并且指示上述诊断测试执行部在上述程序停止中实施上述诊断测试。
4.根据权利要求3所述的机械的控制装置，其特征在于，
上述程序停止处理部在停止上述程序后，使上述机械移动到参考位置。
5.根据权利要求3所述的机械的控制装置，其特征在于，
上述诊断测试可实施程序块是包括上述程序中的定位动作或停止动作的非加工程序块。
6.根据权利要求2所述的机械的控制装置，其特征在于，
上述机械的控制装置还具备获取周围设备的动作结束时刻的获取部，
上述诊断测试实施判定部通过判定上述周围设备的动作预定时刻是否超过上述诊断测试的实施预定修正时刻，由此判定是否在上述预定时间实施上述诊断测试。
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