JP6175976B2 - 産業用機械 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信が可能なリモコンを備える産業用機械に関する。

従来から、工作機械等の産業用機械において、リモコンを備える構成が知られている。リモコンは工作機械の制御装置と接続されており、オペレータがリモコンを操作することで、工作機械の作業部に指示を与えることができる。

産業用機械のリモコンは、以前は制御装置とケーブルで接続され、当該ケーブルにより（即ち有線で）指示を伝達していた。しかし近年では、オペレータの作業性を向上させる観点から、無線通信が可能なリモコンが採用されている。特許文献１は、この種の技術を開示する。

特許文献１には、産業用ロボットに教示作業を行う際のリモコン（教示装置）が記載されている。特許文献１で記載されたリモコンは、産業用ロボットに無線で教示を行うことができる。また、このリモコンを産業用ロボットの制御装置とケーブルで接続することで、リモコンの充電池を充電することができる。

また、リモコンを産業用ロボットの制御装置とケーブルで接続して充電する構成は、特許文献２にも開示されている。

特許第４６９７１１６公報 実用新案登録第２５５５８４７号公報

ところで、従来の産業用機械では、リモコンの充電池を充電する充電回路は、当然リモコン側に配置されていた。しかし、充電回路は、要求される充電電流又は電圧等によってはサイズが大きくなる。そのため、充電回路の存在がリモコンを小型化する際の障害となっていた。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、充電回路の観点からリモコンの小型化を実現した産業用機械を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、以下の構成の産業用機械が提供される。即ち、この産業用機械は、作業部と、リモコンと、制御装置と、を備える。前記リモコンは、操作部及び充電池を有し、当該操作部へ行われた操作に応じた前記作業部への指示である作業部指示信号を無線で送信する機能と、前記充電池の充電の開始を要求する充電開始信号を無線で送信する機能と、を有する。前記制御装置は、前記充電池を充電する充電回路を有し、前記リモコンから受信した前記作業部指示信号に基づいて前記作業部へ指示する機能と、前記リモコンから受信した前記充電開始信号を受けて給電ケーブルを介して前記充電池を充電する機能と、を有する。

これにより、充電回路を制御装置に配置することで、リモコンを小型化することができる。また、リモコンから充電の開始を要求可能とすることで、充電回路を制御装置に配置した構成でも適切なタイミングで充電を開始することができる。

前記の産業用機械においては、前記リモコンは、前記給電ケーブルが抜けたことを検出した場合、充電の停止を要求する充電停止信号を無線で前記制御装置へ送信することが好ましい。

これにより、充電回路を無駄に作動させることを防止できる。

前記の産業用機械においては、前記制御装置は、前記リモコンとの無線通信の途絶を検出した場合、前記充電池の充電を停止することが好ましい。

制御装置は、リモコンと無線通信できない場合、充電停止信号を受信できない。従って、無線通信の途絶を検出した場合に充電を停止することで、過充電による発熱又は寿命の低下等を防止できる。

前記の産業用機械においては、前記リモコンは、前記給電ケーブルによって前記制御装置と接続されている場合、前記制御装置から供給される電気により直接的に作動することが好ましい。

これにより、充電池に負荷を掛けることなくリモコンを作動させることができる。また、充電池の残量が無い場合であってもリモコンを作動させることができる。

前記の産業用機械においては、前記リモコンは、充電の開始後、予め設定された充電時間が経過した後に、充電の停止を要求する充電停止信号を無線で前記制御装置へ送信することが好ましい。

これにより、リモコンが充電され続けることを防止できるので、過充電による発熱又は寿命の低下等を防止できる。

前記の産業用機械においては、前記制御装置が有する前記充電回路が定電流回路を含むことが好ましい。

これにより、一般的に定電流回路は構成部品のサイズが大きくなり易いため、当該定電流回路を制御装置に配置することで、リモコンの大幅な小型化が実現できる。

本発明の別の観点によれば、以下の構成の産業用機械が提供される。即ち、この産業用機械は、作業部と、リモコンと、制御装置と、を備える。前記リモコンは、操作部及び充電池を有し、当該操作部へ行われた操作に応じた前記作業部への指示である作業部指示信号を無線で送信する機能と、給電ケーブルの着脱状態を無線で送信する機能と、を有する。前記制御装置は、前記給電ケーブルを介して前記充電池を充電する充電回路を有し、前記リモコンから受信した前記作業部指示信号に基づいて前記作業部へ指示する機能と、前記リモコンから受信した前記給電ケーブルの着脱状態に基づいて前記充電池の充電を開始又は停止する。

これにより、充電開始信号を送信する機能をリモコンが有していない場合であっても、適切なタイミングで充電を開始できるという本願の効果を発揮することができる。

本発明の一実施形態に係る工作機械の正面図。 給電ケーブルが接続されているときの工作機械の給電及び信号の流れを示すブロック図。 給電ケーブルが接続されていないときの工作機械の給電及び信号の流れを示すブロック図。 充電池の充電に関してリモコンが行う処理を示すフローチャート。 充電池の充電に関して制御装置が行う処理を示すフローチャート。 別の実施形態に係るリモコンが行う処理を示すフローチャート。 別の実施形態に係る制御装置が行う処理を示すフローチャート。

次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。初めに、図１を参照して、工作機械１の概要について説明する。図１は、工作機械１の正面図である。

本実施形態の工作機械１は、数値制御が可能な旋盤（ＮＣ旋盤）である。工作機械１は、図１に示すように、作業部１１と、制御装置２０と、リモコン３０と、を備える。

作業部１１は、被加工物を加工する。具体的には、作業部１１は、スピンドルを２つ有しており、当該スピンドルの先端に被加工物がそれぞれ取り付けられる。この状態で、スピンドルを回転させつつ、作業部１１が有する工具を被加工物に接触させることで、被加工物を切削加工することができる。

制御装置２０は、工作機械１の各部と電気的に接続されており、工作機械１の全体的な制御を行う。制御装置２０は、図１に示すように、入力キー２１と、表示部２２と、を備える。工作機械１のオペレータは、入力キー２１に所定の操作を行うことで、工作機械１の状態を表示部２２に表示することができる。

工作機械１による加工には、自動運転モードと、手動運転モードと、が含まれる。自動運転モードとは、設定された加工プログラム（ＮＣプログラム）に基づいて、制御装置２０が作業部１１に指示を行い、被加工物を加工するモードである。手動運転モードとは、オペレータの操作（制御装置２０の入力キー２１又はリモコン３０の操作部３１への操作）に基づいて、制御装置２０が作業部１１に指示を行い、被加工物を加工するモードである。

リモコン３０は、入力キー２１を操作することなく作業部１１を動作させる機器である。リモコン３０は、図１に示すように、操作部３１を備える。操作部３１には、例えば、上述の被加工物の送り量を調整するハンドル、加工プログラムを次の段階へ進行させる進行ボタン、リモコン３０の電源をオンにする電源スイッチ、緊急停止のための停止ボタン等が含まれている。

操作部３１のハンドル又は進行ボタンへ操作が行われることで、当該操作に応じた信号が作業部指示信号として制御装置２０へ無線で送信される。制御装置２０は、作業部指示信号に基づいた指示を作業部１１に行う。以上により、リモコン３０を用いて作業部１１を操作することができる。

なお、図１に鎖線で示す給電ケーブル４０によって、リモコン３０と制御装置２０とが接続されている場合、この給電ケーブル４０を介してリモコン３０が充電される。

次に、工作機械１の電気的な構成、特にリモコン３０の充電に関する構成について、図２及び図３を参照して説明する。図２及び図３は、工作機械の給電及び信号の流れを示すブロック図である。なお、図２及び図３では、給電の流れを太線で、信号の流れを細線で示している。

工作機械１は、電源１２を備える。電源１２は、作業部１１及び制御装置２０に電気を供給する。

制御装置２０は、図２に示すように、上述の入力キー２１及び表示部２２に加え、変圧器２３と、充電回路２４と、本体側制御部２５と、無線処理部２６と、無線アンテナ２７と、を備える。

変圧器２３は、例えば絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータであり、電源１２から制御装置２０に供給された電気を制御装置２０に適した電圧に降圧する。電源１２から供給された電気は、変圧器２３を経由した後に、図２の符号Ａから符号Ｃに示すように、充電回路２４、制御装置２０の各部、及びリモコン３０へ供給される。

充電回路２４は、リモコン３０を充電するための回路であり、定電流回路を含んでいる。大型になり易い定電流回路を含む充電回路２４を、リモコン３０ではなく制御装置２０に配置することで、リモコン３０の小型化が実現できる。なお、充電回路２４を制御装置２０に配置した場合、通常の構成では、リモコン３０で直接的に充電の開始又は停止を制御できない。この点、本実施形態ではリモコン３０が行う後述の処理によりこの課題を解決している。

本体側制御部２５は、上述した制御装置２０の制御（工作機械１の状態の表示又は作業部１１への指示等）を行う。無線処理部２６は、無線アンテナ２７を介してリモコン３０と無線通信を行う。

なお、無線処理部２６は、定期的にリモコン３０へ生存確認を無線で行っており、当該生存確認に対する返信が無かった場合、その旨を本体側制御部２５へ出力する。これにより、本体側制御部２５は、リモコン３０との無線通信が途絶したことを検出することができる。

リモコン３０は、図２に示すように、上述の操作部３１に加え、充電池３２と、変圧器３３と、スイッチ３４と、操作側制御部３５と、無線処理部３６と、無線アンテナ３７と、を備える。

充電池３２は、電気を蓄えることが可能な電池である。充電池３２は、給電ケーブル４０を介して接続された充電回路２４により充電される。変圧器３３は、充電池３２が供給する電気を降圧させることができる。

スイッチ３４は、電気回路を開閉する機器である。スイッチ３４が閉じられることで、充電池３２に蓄えられた電気がリモコン３０の各部（図３の符号Ｄ）に供給される。一方、スイッチ３４が開放されることで、充電池３２に蓄えられた電気は、リモコン３０の各部へ供給されない。

操作側制御部３５は、リモコン３０の全体的な制御を行う。例えば、操作側制御部３５は、ＡＣ−ＤＣコンバータ等を用いて充電池３２の電圧を測定することで、充電池３２の残量を検出可能である。

また、操作側制御部３５は、上記の符号Ｃで示す経路により供給される電気の電圧を検出可能である。この電圧が検出された場合、給電ケーブル４０が接続され、当該給電ケーブル４０を介して電気が供給されていることが分かる。操作側制御部３５は、この電圧を検出した場合はスイッチ３４を開放させ（図２）、この電圧が検出できない場合はスイッチ３４を閉じる（図３）。

これにより、給電ケーブル４０を介して電気が供給されていない場合（図３）にのみ、充電池３２に蓄えられた電気を利用することができる。従って、充電池３２に負荷を掛けることなくリモコン３０を作動させることができる。また、充電池３２の残量が無い場合であってもリモコン３０を作動させることができる。

なお、操作側制御部３５は、リモコン３０が充電池３２により作動している場合であって、操作部３１に一定時間操作がされないときは、スイッチ３４を開放させる。これにより、自然放電による充電池３２の残量の低下を防止できる。なお、再びリモコン３０を利用するときは、操作部３１の電源スイッチを操作すれば良い。

無線処理部３６は、無線アンテナ３７を介して制御装置２０と無線通信を行うことができる。

操作側制御部３５は、無線処理部３６及び無線アンテナ３７を介して、充電の開始を要求する充電開始信号を無線で制御装置２０へ送信することができる。制御装置２０の本体側制御部２５は、充電開始信号を受信した場合、充電回路２４を制御して、充電池３２の充電を開始する。

また、操作側制御部３５は、無線処理部３６及び無線アンテナ３７を介して、充電の停止を要求する充電停止信号を無線で制御装置２０へ送信することができる。制御装置２０の本体側制御部２５は、充電停止信号を受信した場合、充電回路２４を制御して、充電池３２の充電を停止する。

次に、充電池３２の充電が開始又は停止する条件について図４及び図５を参照して説明する。初めに、図４を参照して、充電池の充電に関してリモコン３０が行う処理を説明する。

リモコン３０は、上記のように充電池３２の残量を検出可能である。リモコン３０は、充電池３２の充電を行っていない場合において、充電池３２の残量が所定の閾値以下か否かを判断する（Ｓ１０１）。この閾値は、充電が必要か否かを判断するための値であり、例えば、リモコン３０の残りの利用可能時間又はリモコン３０の利用態様等に基づいて予め定められる。

リモコン３０は、充電池３２の残量が所定の閾値以下である場合、給電ケーブル４０の接続の有無を判断する（Ｓ１０２）。リモコン３０は、給電ケーブル４０が接続されていない場合、充電池３２の残量が少ない旨を例えば表示部２２等に表示して報知する（Ｓ１０３）。報知手段は任意であり、他の表示部、音、又は光等を用いることができる。

一方、リモコン３０は、充電池３２の残量が所定の閾値以下であって、給電ケーブル４０が接続されている場合、充電開始信号を無線で制御装置２０へ送信する（Ｓ１０４）。これにより、制御装置２０の充電回路２４による充電池３２の充電が開始する。

リモコン３０は、充電池３２の充電中において、給電ケーブル４０が抜けたか否かを判断する（Ｓ１０５）。また、リモコン３０は、充電の開始から経過した時間をカウントしており（Ｓ１０６）、給電ケーブル４０が抜けることなく所定時間が経過した場合、充電停止信号を無線で制御装置２０へ送信する（Ｓ１０７）。これにより、リモコン３０が充電され続けることを防止できるので、過充電による発熱又は寿命の低下等を防止できる。なお、この所定時間は、充電電流又は充電池の容量等に依存するが例えば１０時間から１６時間程度である。

また、リモコン３０は、充電池３２の充電中において、給電ケーブル４０の抜けを検出した場合も、充電停止信号を無線で制御装置２０へ送信する（Ｓ１０７）。これにより、充電回路２４を無駄に作動させることを防止できる。

リモコン３０が以上の処理を行うことで、充電回路２４を制御装置２０側に配置した場合においても、リモコン３０の充電を適切に行うことができる。

次に、図５を参照して、充電池３２の充電に関して制御装置２０が行う処理を説明する。

制御装置２０は、充電池３２の充電を行っていない場合において、リモコン３０から充電開始信号を受信したか否かを判断し（Ｓ２０１）、充電開始信号を受信した場合、充電回路２４を制御して充電池３２の充電を開始する（Ｓ２０２）。

制御装置２０は、充電池３２の充電中において、上述のようにリモコン３０との無線通信が途絶したか否かを判断する（Ｓ２０３）。また、制御装置２０は、充電停止信号を受信したか否かを判断し（Ｓ２０４）、充電停止信号を受信した場合、充電回路２４を制御して充電を停止する（Ｓ２０５）。これにより、充電池３２の充電が完了したタイミングで充電を停止することができる。

また、制御装置２０は、充電池３２の充電中にリモコン３０との無線通信の途絶を検出した場合、充電停止信号を待つことなく、充電回路２４を制御して充電を停止する（Ｓ２０５）。無線通信ができない場合は充電停止信号を受信できないので、充電を停止することで過充電による発熱又は寿命の低下等を防止できる。

以上に説明したように、本実施形態の工作機械１は、作業部１１と、リモコン３０と、制御装置２０と、を備える。リモコン３０は、操作部３１及び充電池３２を有し、操作部３１へ行われた操作に応じた作業部１１への指示である作業部指示信号を無線で送信する機能と、充電池３２への充電の開始を要求する充電開始信号を無線で送信する機能と、を有する。制御装置２０は、充電池３２を充電する充電回路２４を有し、リモコン３０から受信した作業部指示信号に基づいて作業部１１へ指示を行う機能と、リモコン３０から受信した充電開始信号を受けて給電ケーブル４０を介して充電池３２を充電する機能と、を有する。

これにより、充電回路２４を制御装置２０に配置することで、リモコン３０を小型化することができる。また、リモコン３０から充電の開始を要求可能とすることで、充電回路２４を制御装置２０に配置した構成でも適切なタイミングで充電を開始することができる。

次に、上記実施形態の別の実施形態を説明する。なお、当該別の実施形態の説明においては、上記実施形態と同一又は類似の部材には要素名に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

上記実施形態の制御装置２０は、リモコン３０による充電要求信号に基づいて充電を開始する。これに対し、本実施形態の制御装置２０は、リモコン３０から給電ケーブル４０の接続の有無（着脱状態）を受信し、それに基づいて充電を開始又は停止する。以下、具体的に説明する。

初めに、図６のフローチャートを参照して、リモコン３０が行う処理を説明する。リモコン３０は、内部時計等により時間をカウントし、給電ケーブル４０の接続の有無を送信するタイミングになったと判断した場合（Ｓ３０１）、上記実施形態と同様の処理で給電ケーブル４０の接続の有無を判断する（Ｓ３０２）。

リモコン３０は、給電ケーブル４０が接続されている場合はその旨を無線で制御装置２０へ送信し（Ｓ３０３）、給電ケーブル４０が接続されていない場合はその旨を無線で制御装置２０へ送信する（Ｓ３０４）。リモコン３０がステップＳ３０１からＳ３０４の処理を繰り返すことで、制御装置２０は、給電ケーブル４０の着脱状態を把握することができる。

次に、図７のフローチャートを参照して制御装置２０が行う処理を説明する。制御装置２０は、リモコン３０から給電ケーブル４０が接続されている旨を受信したと判断した場合（Ｓ４０１）、充電池３２の充電が必要か否かを判断する（Ｓ４０２）。この判断は、過去の充電履歴又は充電池３２の残量等に基づいて行うことができる。

制御装置２０は、充電が必要と判断した場合、充電回路２４によるリモコン３０の充電池３２の充電を開始する（Ｓ４０３）。また、制御装置２０は、充電池３２の充電中において、給電ケーブル４０が接続されていない旨を受信したと判断した場合（Ｓ４０４）、充電を停止する（Ｓ４０５）。制御装置２０は、このようにして、給電ケーブル４０の接続の有無に応じて、充電池３２の充電を開始又は停止する。なお、図７のフローチャートには記載していないが、制御装置２０は、充電の開始からの時間を計測する等して充電池３２が十分に充電されたと判断した場合にも、充電を停止する。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上述の構成は例えば以下のように変更することができる。

上記で説明したフローチャートは一例であり、処理の一部を省略したり、別の処理に置き換えたり、他の処理を追加しても良い。

作業部１１は、リモコン３０のみから操作可能であって、制御装置２０からは操作できない構成であっても良い。

制御装置２０とリモコン３０の無線による通信方式は任意であり、規格又は周波数等は適宜変更できる。

上記では、制御装置２０からリモコン３０へ生存確認を送り、その返信の有無に基づいて無線通信が途絶したか否かを検出したが、リモコン３０から制御装置２０へ生存通知を送っても良い。この場合、制御装置２０は、一定時間以上リモコン３０から生存通知が受信できない場合、無線通信が途絶したと判断する。

上記では、リモコン３０が充電開始後の経過時間を計測しているが、リモコン３０の代わりに又はリモコン３０に加えて、制御装置２０が充電開始後の経過時間を計測しても良い。この場合、制御装置２０は、所定時間が経過したときは、リモコン３０から充電停止信号を受信していなくても、充電池３２の充電を停止する。

充電回路２４には、定電流回路の代わりに、例えばトリクル充電又は間欠充電を行うための回路が含まれていても良い。

上記では、リモコン３０は、電圧を用いて給電ケーブル４０の接続の有無を検出したが、他の方式を採用しても良い。例えば給電ケーブル４０のコネクタに設けられた物理的なスイッチで、給電ケーブル４０の接続の有無を検出しても良い。

リモコン３０による充電池３２の残量を検知する方法は任意であり、電圧ではなく電流を用いても良い。また、充電池３２に残量を検知する回路を設け、充電池３２から本体側制御部２５へ残量を出力する構成であっても良い。

上記では、リモコン３０は、充電池３２を充電した時間に応じて充電停止信号を送信するが、充電池３２の残量に応じて充電停止信号を送信しても良い。

上記では、リモコン３０は、充電池３２の充電中であって、給電ケーブル４０が抜けたことを検出したときに充電停止信号を送信する。これに代えて、リモコン３０は、充電池３２が充電中か否か関係なく、給電ケーブル４０が抜けたことを検出したときに充電停止信号を送信しても良い。これにより、充電停止信号に関する制御が単純になる。なお、仮に充電池３２が充電中でない場合、制御装置２０は充電停止信号を無視すれば良い。

上記では、本発明を工作機械に適用する例を説明したが、他の産業用機械に適用することもできる。例えば、繊維機械、搬送機械等に適用することができる。

１ 工作機械（産業用機械）
１１ 作業部
１２ 電源
２０ 制御装置
２１ 入力キー
２２ 表示部
２３ 変圧器
２４ 充電回路
２５ 本体側制御部
２６ 無線処理部
２７ 無線アンテナ
３０ リモコン
３１ 操作部
３２ 充電池
３３ 変圧器
３４ スイッチ
３５ 操作側制御部
３６ 無線処理部
３７ 無線アンテナ
４０ 給電ケーブル

Claims (7)

1. 作業部と、
   操作部及び充電池を有し、当該操作部へ行われた操作に応じた前記作業部への指示である作業部指示信号を無線で送信する機能と、前記充電池の充電の開始を要求する充電開始信号を無線で送信する機能と、を有するリモコンと、
   前記充電池を充電する充電回路を有し、前記リモコンから受信した前記作業部指示信号に基づいて前記作業部へ指示する機能と、前記リモコンから受信した前記充電開始信号を受けて給電ケーブルを介して前記充電池を充電する機能と、を有する制御装置と、
   を備えることを特徴とする産業用機械。
2. 請求項１に記載の産業用機械であって、
   前記リモコンは、前記給電ケーブルが抜けたことを検出した場合、充電の停止を要求する充電停止信号を無線で前記制御装置へ送信することを特徴とする産業用機械。
3. 請求項１又は２に記載の産業用機械であって、
   前記制御装置は、前記リモコンとの無線通信の途絶を検出した場合、前記充電池の充電を停止することを特徴とする産業用機械。
4. 請求項１から３までの何れか一項に記載の産業用機械であって、
   前記リモコンは、前記給電ケーブルによって前記制御装置と接続されている場合、前記制御装置から供給される電気により直接的に作動することを特徴とする産業用機械。
5. 請求項１から４までの何れか一項に記載の産業用機械であって、
   前記リモコンは、充電の開始後、予め設定された充電時間が経過した後に、充電の停止を要求する充電停止信号を無線で前記制御装置へ送信することを特徴とする産業用機械。
6. 請求項１から５までの何れか一項に記載の産業用機械であって、
   前記制御装置が有する前記充電回路が定電流回路を含むことを特徴とする産業用機械。
7. 作業部と、
   操作部及び充電池を有し、当該操作部へ行われた操作に応じた前記作業部への指示である作業部指示信号を無線で送信する機能と、給電ケーブルの着脱状態を無線で送信する機能と、を有するリモコンと、
   前記給電ケーブルを介して前記充電池を充電する充電回路を有し、前記リモコンから受信した前記作業部指示信号に基づいて前記作業部へ指示する機能と、前記リモコンから受信した前記給電ケーブルの着脱状態に基づいて前記充電池の充電を開始又は停止する機能と、を有する制御装置と、
   を備えることを特徴とする産業用機械。

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