JPWO2013008274A1

JPWO2013008274A1 - 数値制御装置

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Publication number: JPWO2013008274A1
Application number: JP2012502038A
Authority: JP
Inventors: 加藤　健二; 健二加藤; 正一嵯峨▲崎▼
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-07-13
Filing date: 2011-07-13
Publication date: 2015-02-23
Anticipated expiration: 2031-07-13
Also published as: CN103688178B; DE112011105434T5; JP5083476B1; CN103688178A; DE112011105434B4; US20140180466A1; WO2013008274A1

Abstract

予め各周辺機器１１４を制御するI/O制御信号に対応するデバイスとその周辺機器の消費電力とをパラメータ１０３として登録しておき、状態監視部１１０がI/O制御信号がオンしたかどうかを監視して稼動時間を算出し、電力量算出部１１１がその稼働時間と消費電力から該当する周辺機器の消費電力量を算出する。また状態監視部１１０は、加工完了後、一定時間または一定消費電量を越えても停止しない周辺機器があれば強制的に停止する機能を持ち、無駄な消費電力を削減する。

Description

この発明は、消費電力量を計算する手段を有する数値制御（Numerical Control；以下ＮＣという）装置に係り、特にＮＣ装置により制御される工作機械を構成する周辺機器の消費電力量算出に関するものである。

周辺機器も含めた機械全体の消費電力量を計算する制御装置として、周辺機器の消費電力量を、該当機器の通電時間と消費電力の積で求める手段を備えたものが提案されている。(例えば特許文献1参照)

同様に周辺機器も含めた機械全体の消費電力量を計算する制御装置として、予め制御装置に取り込まれる情報を利用して、周辺機器の消費電力量を、該当機器がオン状態になっている間消費電力を積算していくことにより得る手段を備えたものが提案されている(例えば特許文献2参照)

特開2000-206150号公報特開2010-115063号公報

ところで、上記前者のような従来の制御装置では、周辺機器の稼動状態を把握する手段がないため、新たに稼動状況を把握する手段を設けなければならないという問題点があった。

また上記後者のような従来の制御装置では、周辺機器における実際の稼動状況に応じた正確な消費電力を算出できないという問題点があった。

更に上記のような従来の制御装置では、周辺機器の消費電力は算出できるが、無駄な消費電力を削減することができないという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであって、周辺機器の消費電力量を精度よく、また外部に装置を設けることなく算出することができるＮＣ装置を得ることを目的としている。

またこの発明は、無駄に電力を消費している周辺機器がある場合は周辺機器の動作を止めることができるＮＣ装置を得ることを目的としている。

この発明に係る数値制御装置は、工作機械を構成する周辺機器の消費電力を記憶する記憶手段と、前記周辺機器を制御するI/O制御信号または補助指令の状態変化を監視することにより前記周辺機器の稼働状態を把握する状態監視手段と、この状態監視手段からの信号と前記記憶手段に記憶された周辺機器の消費電力に基づいて周辺機器の消費電力量を計算する電力算出手段とを備えてなるものである。

またこの発明に係る数値制御装置は、前記状態監視手段が、加工終了後、周辺機器が停止しているか否かを判断し、周辺機器が停止していない場合、ＰＬＣ処理部に周辺機器を停止させる信号を出力させる機能を有するものである。

この発明によれば、ＮＣ装置として必須のI/O制御信号や補助指令の状態変化に基づいて消費電力量を算出するので、新たに装置や配線を追加することなく消費電力量を算出でき、ひいてはコストをさほど増加させることなく消費電力量を算出できる。

またこの発明によれば、加工が終了しても周辺機器がオフになっていない場合でも、周辺機器を強制的に停止させるため無駄な消費電力量を削減できる。

この発明の実施例1に係るＮＣ装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施例１に係る加工プログラム例を示す図である。この発明の実施例１に係るパラメータ設定例を示す図である。この発明の実施例１に係る状態監視部の動作を示すフローチャートである。

実施例１．
以下この発明の実施例1について図１〜図４を用いて説明する。
図１はこの発明の実施例1に係るＮＣ装置１００の構成を示すブロック図で、このＮＣ装置１００は、入力される加工プログラム１０２の内容に従って工作機械（図示せず）及び周辺機器１１４の動作を制御するものであり、記憶部１０１、解析部１０４、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）処理部１０６、消費電力量処理部１０９、Ｉ／Ｆ（インターフェイス）部１１２、表示装置１１５より構成されている。
なお、このＮＣ装置１００のハードウエア構成は、ＣＰＵ、メモリなどからなる一般のＮＣ装置と同様のであり、また解析部１０４、消費電力量処理部１０９などはソフトウエアにより構成されている。

記憶部１０１には、加工プログラム１０２や、図３に示すパラメータ１０３などを記憶している。なお、図３に示すパラメータ１０３には、図示しない入力手段により、電力量を算出したい周辺機器（クーラント、チップコンベア、ライトなど）を制御するＭコード（補助指令）に対応して、パラメータ番号、消費電力、I/O（入出力）制御信号に対応するデバイス番号、加工終了からオフまでの時間、加工終了からオフまでの電力量、グループ番号、Ｍコードの意味が設定されている。
また加工プログラム１０２などを解析実行する解析部１０４には、記憶部１０１にある加工プログラム１０２を読み出し解析実行するとともに、解析実行結果に応じて、PLC処理部１０６に対して加工プログラムの実行状態の通知を行う（加工プログラムの解析結果が補助指令であった場合、ＰＬＣ処理部１０６にその補助指令を実行させる）加工プログラム解析処理部１０５を有する。

PLC処理部１０６は、機械動作や周辺機器１１４を制御するシーケンスプログラムを処理する機能を持ち、加工プログラム解析処理部１０５からの加工プログラム実行状態通知（補助指令通知）を元に、I/O制御信号（入力信号１０７、出力信号１０８）をオン／オフすることで周辺機器１１４の制御を行う。
I/F部１１２のPLC I/F部１１３は、PLC処理部１０６と周辺機器１１４との信号を授受する機能を持ち、PLC処理部１０６から出力されたI/O制御信号を周辺機器１１４へ、また逆に周辺機器１１４の稼動状態を表す信号をPLC処理部１０６へ入力する。

消費電力量処理部１０９にある状態監視部１１０は、パラメータ１０３に設定されたPLC処理部１０６のI/O制御信号を監視する機能を持ち、起動中の周辺機器１１４があれば稼働時間の算出を行う。また加工完了後も稼動中の周辺機器１１４があればPLC処理部１０６を介して停止させる機能も持つ。
消費電力量処理部１０９にある電力量算出部１１１は、状態監視部１１０で算出した稼働時間、パラメータ１０３に設定された消費電力（Ｗ）を元に周辺機器１１４の消費電力量を算出する機能を持つ。また算出した消費電力量をパラメータ１０３に設定されたグループ単位で合算する処理を行う。
表示装置１１５は、消費電力量処理部１０９で求めた消費電力量を表示する機能を持ち、機械全体の消費電力量及び各グループ単位の消費電力量の表示を行う。

次にこの発明の実施例１に係るＮＣ装置の動作について説明する。
即ち、プログラム解析処理部１０５が、記憶部１０１にある加工プログラム１０２を読み出し解析処理する。例えば図２に示す加工プログラム１０２を解析処理すると、まず補助指令であるＭ１００（加工に必要な切削液（クーラント）の吐出命令）が指令されたことをPLC処理部１０６に通知する。
PLC処理部１０６は機械動作や周辺機器１１４を制御するシーケンスプログラムを処理するものであるが、プログラム解析処理部１０５でM１００が解析されると、PLC処理部１０６では、切削液を吐出するためのI/O制御信号をPLC I/F部１１３に出力する。
PLC I/F部１１３はPLC処理部１０６と周辺機器１１４との信号授受を行なうものであるが、PLC I/F部１１３では、PLC処理部１０６からのI/O制御信号を周辺機器１１４へ通知する。この結果、周辺機器１１４では切削液の吐出が開始される。また周辺機器１１４による切削液の吐出が開始されると、周辺機器１１４は切削液吐出状態であることをPLC I/F部１１３へ信号通知する。

PLC処理部１０６はPLC I/F部１１３から周辺機器１１４の稼働状況信号を受けると、切削液の吐出が開始したことを加工プログラム解析処理部１０５へ通知する。これを加工プログラム解析処理部１０５より受けて補間処理部（図示せず）が、次ブロックの処理（G０１ X１００．Y１００．F１００；）を実行（補間）し、図示しない周知のスムージング部、出力部を介してサーボ制御部に出力することで、サーボモータが駆動され切削が開始される。

消費電力量処理部１０９にある状態監視部１１０は、図４に示すように動作する。即ち、状態監視部１１０は、ステップ１でPLC処理部１０６のI/O制御信号を監視しており、I/O制御信号の状態変化があった場合（例えばＹ０Ａ０がオンした場合）、ステップ２に移行し、状態変化したI/O制御信号に対応するデバイスがパラメータ１０３に設定されているか否かを判断し、設定されていない場合は処理を終了する。また、設定されている場合は、ステップ３に移行し、そのI/O制御信号に対応する周辺機器１１４の動作時間のカウントを開始し、ステップ４に移行する。

ステップ４ではそのI/O制御信号の状態変化があるか否かを監視し、I/O制御信号の状態変化がない場合、ステップ６に移行し、プログラム終了命令（例えばＭ０２指令）があるか否かを監視する。プログラム終了命令がない場合、ステップ４に戻り、I/O制御信号の状態変化があるか否かを監視する。ステップ４でI/O制御信号の状態変化があった場合、例えば、図２のＭ１０1指令（切削液の吐出停止（クーラントオフ）指令）が実行された場合、ステップ５に移行して、動作時間のカウントを停止するとともに、カウントした動作時間を電力量算出部１１１に連絡する。
また、ステップ６で、プログラム終了指令（例えばＭ０２指令）があった場合、ステップ７に移行する。
なお、ステップ７に移行する場合は、プログラミングの際、Ｍ１０１指令（クーラントオフ指令）の記述を忘れ、Ｍ１０１指令が記述されていないのにプログラム終了命令（例えばＭ０２指令）が来た場合である。

ステップ７では、パラメータ１０３より、予め設定された加工終了（プログラム終了指令読み込み）からオフまでの時間を読み取り、その時間が経過したか否かを判断する。そしてその時間が経過した場合、ステップ８に移行し、ステップ８では、ＰＬＣ処理部１０６へＯＦＦのＩ/Ｏ制御信号を出力するよう連絡するとともに、ステップ５に移行する。
状態監視部１１０は以上のように動作する。
なお、状態監視部１１０より、ＯＦＦのＩ/Ｏ制御信号を出力するよう連絡を受けたＰＬＣ処理部１０６は、Ｉ/Ｆ部１１２を介して周辺機器１１４を停止させるＩ/Ｏ制御信号を出力する。例えば、図２の加工プログラムで、Ｍ１０1（クーラントオン）指令はされているが、（記述を忘れ）Ｍ１０２（クーラントオフ）指令がされておらず、加工が終了しても冷却液が出ている状態であっても、所定時間経過後にクーラントの吐出が停止される。

また状態監視部１１０よりカウントした動作時間を連絡された電力量算出部１１１は、パラメータ１０３より動作時間を連絡されたデバイス（I/O制御信号）に対応する消費電力（Ｗ）を読み出し、消費電力（Ｗ）×動作時間の演算を行って各周辺機器の消費電力量を求め、記憶部１０１に記憶する。さらにパラメータ１０３に記憶してあるグループ番号から同一グループの消費電力量を積算する。
なお、この電力量算出部１１１は、算出した各周辺機器の消費電力量を加工プログラムのシーケンス番号と対応付けることにより、加工プログラムの実行に伴い、各周辺機器の消費電力量がどのように変化するかを表示することも可能である。
表示部１１５では消費電力量処理部１０９で求めた消費電力量を表示する機能を持つ、例えば機械全体の消費電力量を表示したり、各グループ単位で表示したりすることができる。

以上説明したようにこの実施例１によれば、ＮＣ装置として必須のI/O制御信号の状態変化を監視することにより、加工状況に応じて周辺機器の消費電力量を求めることができる。
またこの実施例１では、I/O制御信号の状態変化を監視しているため、加工プログラム以外の例えば機械の操作盤上にあるボタンなどから起動される周辺機器についても、消費電力量の計測が可能となる。
また、加工プログラム実行終了後も一定時間起動したままの周辺機器を強制的にオフする機能を有するため、例えば加工プログラム実行停止後、パラメータに設定されている加工終了からオフまでの時間、または加工終了からオフまでの電力量を超えても停止状態にならない場合、強制的に周辺機器を停止することができる。
このように実施例１にかかるNC装置によれば、NC装置としては必須のI/O制御信号を使うことにより周辺機器の消費電力量を稼働状況に応じて正確に算出できるようになり、また無駄な消費電力量を削減することができる。

なお、前記実施例１では、機械の操作盤上にあるボタンなどから起動される周辺機器についても消費電力量の計測が可能となるよう、消費電力量処理部１０９にある状態監視部１１０はPLC処理部１０６のＩ/Ｏ制御信号を監視（Ｉ/Ｏ制御信号に対応するデバイスの状態変化を監視）しているが、これに限定されるものではなく、Ｍコードの変化を監視することで、周辺機器の動作時間のカウント開始・停止をすることができる。
また、前記実施例１では、図４のステップ７で、パラメータ１０３に設定されている加工終了からオフまでの時間を読み出し、この時間が経過したか否かを判断しているが、パラメータ１０３に設定されている加工終了からオフまでの電力量を読み出し、この電力量を超えたか否かを判断することにより、ＰＬＣ処理部１０６へオフのＩ/Ｏ制御信号を出力するよう連絡するように構成してもよい。
また、前記実施例１では、パラメータ１０３に、加工終了からオフまでの時間及び加工終了からオフまでの電力量の両方を設定したものについて説明したが、どちらか一方を設定するのみで初期の目的を達成できることは言うまでもない。

この発明に係る数値制御装置は、周辺機器の消費電力量を算出するのに適している。

１００数値制御装置、１０１記憶部、１０２加工プログラム、１０３パラメータ、１０４解析部、１０５加工プログラム解析処理部、１０６ＰＬＣ処理部、１０７入力信号、１０８出力信号、１０９消費電力量処理部、１１０状態監視部、１１１電力量算出部、１１２ I/F部、１１３ PLC I/F部、１１４周辺機器、１１５表示装置。

この発明は、消費電力量を計算する手段を有する数値制御（Numerical Control；以下ＮＣという）装置に係り、特にＮＣ装置により制御される工作機械を構成する周辺機器の消費電力の制御に関するものである。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであって、無駄に電力を消費している周辺機器がある場合は周辺機器の動作を止めることができるＮＣ装置を得ることを目的としている。

この発明に係る数値制御装置は、工作機械を構成する周辺機器の加工終了からオフまでの時間または加工終了からオフまでの電力量を記憶する記憶手段と、前記周辺機器を制御するI/O制御信号または補助指令の状態変化を監視することにより前記周辺機器の稼動状態を把握し、加工終了後、前記記憶手段に記憶された前記周辺機器の加工終了からオフまでの時間または加工終了からオフまでの電力量を超えても前記周辺機器が停止していない場合、ＰＬＣ処理部に前記周辺機器を停止させる信号を出力させる状態監視手段とを備えてなるものである。

この発明によれば、加工が終了しても周辺機器がオフになっていない場合でも、周辺機器を強制的に停止させるため無駄な消費電力量を削減できる。

この発明に係る数値制御装置は、周辺機器の消費電力を制御するのに適している。

Claims

工作機械を構成する周辺機器の消費電力を記憶する記憶手段と、前記周辺機器を制御するI/O制御信号または補助指令の状態変化を監視することにより前記周辺機器の稼働状態を把握する状態監視手段と、この状態監視手段からの信号と前記記憶手段に記憶された周辺機器の消費電力に基づいて周辺機器の消費電力量を計算する電力算出手段とを備えてなる数値制御装置。
前記状態監視手段は、加工終了後、周辺機器が停止しているか否かを判断し、周辺機器が停止していない場合、ＰＬＣ処理部に周辺機器を停止させる信号を出力させる機能を有することを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
周辺装置をグループ化しグループ単位で消費電力を表示する表示手段を備えてなる請求項1または請求項２に記載の数値制御装置。