具有多個機械以及至少一個傳感器的系統的制作方法

本發明涉及具有多個機械以及至少一個傳感器的系統。特別是，本發明涉及包括：至少一個機械、至少一個機械控制裝置以及至少一個傳感器的系統，所述機械針對多個工件進行作業，所述機械控制裝置對該至少一個機械進行控制，所述傳感器取得與多個工件相關的數據。

背景技術：

在具有多個產業機械的系統中，有時分別控制多個產業機械中的每一個的多個控制裝置根據來自上位管理控制器的指令使各產業機械進行工作。例如，在日本專利第4827731號公報中，一個主控制器與多個機器控制器連接。并且，主控制器接收多個傳感器所取得的位置數據，將位置數據發送給多個機器控制器，由此來處理工件。

此外，在國際公開第2010/149185號中，包括多個機器人控制器的網絡與包括多個傳感器的傳感器網絡連接。并且，多個機器人控制器中的一個機器人控制器作為系統的主控制器發揮功能。在作為主控制器的一個機器人控制器發生了故障時，其他的機器人控制器作為主控制器發揮功能。

在系統具有多個傳感器的情況下，希望將這些多個傳感器的檢測結果以及檢查結果進行整合，通過多個產業機械來分擔作業。但是，在日本專利第4827731號公報中沒有將多個傳感器的檢測結果以及檢查結果進行整合。因此，在日本專利第4827731號公報中，需要將檢測結果，例如位置的消息與檢查結果的消息分開進行處理，程序處理的負荷增大。

并且，日本專利第4827731號公報的主控制器沒有與比該主控制器上位的進行工序管理的裝置連接。因此，在希望增減系統中的生產量時，不能夠進行與該希望相應的作業的分配。并且，在因保養等而有計劃地使多個產業機械中的一個產業機械停止時，也不能夠進行與一個產業機械的停止相應的作業的分配。

并且，日本專利第4827731號公報的主控制器將包含應該進行處理的工件的消息發送給多個產業機械，并且接收多個產業機械中的處理結果(狀態(status))。并且，主控制器將處理結果發送給其他所有的產業機械。因此，產業機械的數量越多，通信量越大，從而可能造成日本專利第4827731號公報的主控制器的負荷越大。

并且，在國際公開第2010/149185號中，存在如下問題：由于需要在包括多個機器人控制器的網絡之外另行準備包括多個傳感器的傳感器網絡，因此系統所需的費用增加。

技術實現要素：

本發明是鑒于這樣的事情而完成的，其目的在于提供一種低價的系統，即使在產業機械的數量增加時也能夠避免主控制器的負荷增加。

為了達成所述的目的，根據第一發明提供一種系統，包括：至少一個機械，其針對多個工件進行作業；至少一個機械控制裝置，其控制該至少一個機械；以及至少一個傳感器，其取得與所述多個工件相關的數據，其中，所述系統具有：單元控制裝置，其以能夠通信的方式與所述至少一個機械控制裝置以及所述至少一個傳感器連接，該單元控制裝置具有：傳感器管理部，其接收來自所述至少一個傳感器的信息，并且對這些信息進行整合管理；工件管理部，其對由該傳感器管理部接收到的來自所述至少一個傳感器的信息所包含的所述工件的移動量以及狀態量中的至少一者進行監視；以及作業管理部，其從所述至少一個機械控制裝置接收針對所述工件的作業請求，并且根據由所述工件管理部監視到的所述工件的移動量以及狀態量中的至少一者和所述作業請求，選擇出應該進行作業的工件，將該應該進行作業的工件的信息分別發送給所述至少一個機械控制裝置。

根據第二發明，在第一發明的基礎上，所述作業管理部還接收所述至少一個機械根據所述應該進行作業的工件的信息而進行的作業的結果。

根據第三發明，在第一或者第二發明的基礎上，所述傳感器管理部對應于所述工件的移動量以及狀態量中的至少一者，使所述至少一個傳感器進行檢測或者檢查。

根據第四發明，在第一發明的基礎上，所述作業管理部根據以下信息中的至少一個來選擇出應該進行作業的工件：所述至少一個機械各自的作業分擔比例、作業條件和運轉狀態、以及來自與所述單元控制裝置連接的上位管理控制器的生產計劃。

根據第五發明，在第四發明的基礎上，所述上位管理控制器將工序管理信息發送給所述單元控制裝置。

根據第六發明，在第五發明的基礎上，所述工序管理信息是生產量的變更以及所述至少一個機械各自的保養時間中的至少一方。

從附圖所示的本發明典型的實施方式的詳細說明，進一步明確本發明的這些目的、特征和優點以及其他目的、特征和優點。

附圖說明

圖1是基于本發明的系統的框圖。

圖2是表示單元控制裝置與機械控制裝置的關系的局部放大圖。

圖3是表示基于本發明的系統的第一實施方式的概要圖。

圖4是表示基于本發明的系統的第二實施方式的概要圖。

圖5是表示基于本發明的系統的第三實施方式的概要圖。

圖6是表示基于本發明的系統的第四實施方式的概要圖。

圖7是表示基于本發明的系統的第五實施方式的概要圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。在以下的附圖中對相同的部件標注相同的參照符號。為了便于理解，這些附圖適當變更了比例尺。

圖1是基于本發明的系統的框圖。系統10具有：單元16，其包括至少一個、優選多個(在圖示例中是三個)機械r1～r3和控制機械r1～r3的至少一個(通常與機械相同數量)的機械控制裝置(數值控制裝置)14a～14c的；單元控制裝置(單元控制器)18，其構成為能夠與機械控制裝置14a～14c中的每一個通信；以及上位管理控制器20，其構成為能夠與單元控制裝置18通信。

單元16是用于實施預先設定的作業的多個機械的集合。此外，機械r1～r3例如是機床、多關節機器人、并聯桿系機器人、制造機械、產業機械等，各機械可以彼此相同也可以不同。圖1所示的機械r1～r3是進行如下作業的并聯桿系機器人：拾取多個工件w并將其移動到其他場所。以下，在本申請說明書中所謂機械r1～r3實施的預先設定的“作業”表示拾取工件w并將其移動至其他場所。其中，系統10中的機械r1～r3也可以實施其他作業。

單元16包括：在箭頭方向輸送多個工件w(工件w1～wn(n是自然數))的輸送器25；驅動輸送器25的電動機26；以及檢測電動機26的旋轉量的旋轉量檢測器27。并且，單元16包括配置于與輸送器25的至少一部分對應的位置的多個傳感器34、35。另外，傳感器34、35的檢測范圍也可以是整個輸送器25。

傳感器34是檢測多個工件w的位置的位置檢測器34，例如能夠是低析像度的照相機。位置檢測器34以及電動機26的旋轉量檢測器27按單位時間取得檢測值，并發送給單元控制裝置18。由此，單元控制裝置18能夠掌握多個工件w各自在每一單位時間的移動量。本申請說明書中的“移動量”包含工件的移動前后的位置以及移動方向。另外，在位置檢測器34的檢測范圍是整個輸送器25時，只通過位置檢測器34的檢測結果來掌握多個工件w的移動量。

此外，傳感器35能夠是檢查多個工件w的檢查裝置35，例如是使用了高析像度的照相機的外觀檢查裝置。同樣地，檢查裝置35對工件w的外觀等進行檢查，按單位時間取得工件的狀態量，發送給單元控制裝置18。由此，單元控制裝置18能夠掌握多個工件w各自在每一單位時間的狀態量。另外，本申請說明書中的“狀態量”是使工件的污染程度或者形成于工件表面的傷的量等數值化而得的量。對于通過檢查裝置35而判定為狀態量比預定值小的工件，機械r1～r3可以不進行作業。此外，在位置檢測器34是照相機時，該照相機也能夠檢查多個工件w的外觀。該情況下，也可以排除檢查裝置35。

機械控制裝置14a～14c分別進行機械r1～r3的動作控制，并且還能夠將在各機械中測定出的數據發送給單元控制裝置18。這里，在該數據中也包含各機械中的工件是加工過還是未加工。此外，在該數據中還包含在各機械中進行了作業的工件的作業結果等。

另外，在本實施方式中，單元16能夠設置于制造制品的工場等，而單元控制裝置18以及上位管理控制器20能夠設置于與工場不同的建筑等。該情況下，單元控制裝置18與機械控制裝置14a～14c能夠經由因特網等網絡(第一通信部22)連接。此外，上位管理控制器20能夠設置于遠離工場的事務所等。該情況下，上位管理控制器20能夠經由因特網等網絡(第二通信部24)能夠通信地與單元控制裝置18連接。但是，這是一個示例，第一通信部22只要將單元控制裝置18與機械控制裝置14a～14c能夠通信地連接，則可以是任何裝置，此外，第二通信部24只要將單元控制裝置18與上位管理控制器20能夠通信地連接，則可以是的任何裝置。

單元控制裝置18構成為控制單元16，具體來說，能夠將各種指令依次發送給機械控制裝置14a～14c，或者分別從機械控制裝置14a～14c依次取得機械r1～r3的運轉狀態(也包含上述數據)等。

如圖1所示，單元控制裝置18包括：傳感器管理部31，其接收來自至少一個傳感器34、35的信息并且對這些信息進行整合管理。傳感器管理部31還能夠對應于工件w的移動量以及狀態量中的至少一方，使至少一個傳感器34、35進行檢測或者檢查。

單元控制裝置18還包括：工件管理部32，其對由傳感器管理部31接收到的來自至少一個傳感器34、35的信息所包含的工件w的移動量以及狀態量中的至少一方進行監視；以及作業管理部33，其從機械控制裝置14a～14c接收針對工件w的作業請求，并且根據由工件管理部32監視到的工件w的移動量以及狀態量中的至少一方與作業請求，選擇出應該進行作業的工件w，將該應該進行作業的工件w的信息(以下，有時簡稱為“工件信息”)分別發送給機械控制裝置14a～14c。

上位管理控制器20例如是個人計算機，擬定配置單元16的工場的運轉計劃。所述的運轉計劃是包含系統10的生產量的變更、特定機械的保養時間等的工序管理信息。工序管理信息被發送給單元控制裝置18。生產量的變更意味著機械r1～r3每單位時間從輸送器25拾取的工件w的數量的變更。

圖2是表示單元控制裝置與機械控制裝置的關系的局部放大圖。在圖2中，省略了單元16的顯示。如圖2所示，針對工件w的作業請求分別從機械控制裝置14a～14c通過第一通信部22而被供給到單元控制裝置18。

此外，由作業管理部33決定的工件信息從單元控制裝置18通過第一通信部22而被分別供給到機械控制裝置14a～14c。工件信息是與分別在機械r1～r3中應該進行作業的特定的工件w相關的信息。例如，工件w1、w2的信息被供給到機械控制裝置14a，工件w3、w4的信息被供給到機械控制裝置14b，工件w5、w6的信息被供給到機械控制裝置14c。

然后，如圖2所示，機械控制裝置14a～14c在根據工件信息進行了工件的作業之后，將該作業結果通過第一通信部22供給到單元控制裝置18。作業結果表示所述作業的成功或者失敗。

這樣，在本發明中，包括傳感器管理部31、單元管理部32以及作業管理部33的單元控制裝置18作為集中管理系統10的單元16的主控制器實質性地發揮功能。

單元控制裝置18的作業管理部33根據工件w的移動量以及狀態量中的至少一方與來自機械控制裝置14a～14c的作業請求，將應該進行作業的工件w的信息分別發送給機械控制裝置14a～14c。從圖2可以明確，在本發明中，沒有將機械r1～r3中的作業結果發送給其他所有機械。也就是說，某個機械控制裝置14a沒有識別其他機械控制裝置14b、14c的機械r2、r3的作業結果。

因此，在本發明中，即使在機械r1～r3的數量增加的情況下，通信量也不會大幅增長，因此，抑制了單元控制裝置18的負荷變大。并且，由于不需要現有技術那樣的傳感器網絡，因此能夠低價地構成系統10。

圖3是表示基于本發明的系統的第一實施方式的概要圖。在圖3以及后述的其他附圖中，沿著輸送器25的輸送方向依次配置有多個例如三個機械r1～r3。并且，在圖3中，從輸送器25的輸送方向上游端按順序示出了多個工件w1～w9。在后述的其他附圖中也大致相同。

在圖3所示的實施方式中，機械r1～r3的作業分擔比例為1：1：1的作業請求被供給到單元控制裝置18。具體來說，首先，設定成相對于輸送方向位于最下游的機械r3針對位于最下游的機械r3和位于該機械r3的正上游的其他機械r2之間的所有工件w進行作業。換言之，機械r3的機械控制裝置14c將針對朝向機械r3輸送的全部工件w進行作業這樣的作業請求供給到單元控制裝置18。

接下來，機械r2的機械控制裝置14b將針對朝向機械r2輸送的多個工件中的1/2工件進行作業這樣的作業請求供給到單元控制裝置18。然后，機械r1的機械控制裝置14a將針對朝向機械r1輸送的多個工件中的1/3工件進行作業這樣的作業請求供給到單元控制裝置18。換言之，位于最上游的機械r1將針對機械的數量的倒數的工件進行作業這樣的作業請求供給到單元控制裝置18。

在這樣設定了作業請求的情況下，機械r1～r3各自的作業分擔比例均等。作業管理部33根據這樣的作業請求與所述的工件w的移動量、或者根據作業請求與工件w的移動量以及狀態量這兩方來決定機械r1～r3各自應該進行作業的工件w的信息并供給到機械控制裝置14a～14c。

該情況下，如圖3所示，對機械控制裝置14a供給工件w1、w4、w7的工件信息，對機械控制裝置14b供給工件w2、w5、w8的工件信息，對機械控制裝置14c供給工件w3、w6、w9的工件信息。

這樣，在本發明中，單元控制裝置18的作業管理部33根據作業分配比例如上所述地選定機械r1～r3各自應該進行作業的工件w。因此，在本發明中，能夠使工件w分別相對于機械r1～r3的分配最佳化。

圖4是表示基于本發明的系統的第二實施方式的概要圖。在圖4中，多個工件w1～w9由第一種類至第三種類的工件wa～wc構成。在圖4所示的實施方式中，在這樣的作業條件下，作業管理部33決定工件信息。另外，第一種類至第三種類的工件wa～wc能夠由檢查裝置35來判別，例如顏色或者表面粗糙度等彼此不同。

在這樣的情況下，機械r3的機械控制裝置14c將針對工件wc進行作業這樣的作業請求供給到單元控制裝置18。接下來，機械r2的機械控制裝置14b將針對工件wb進行作業這樣的作業請求供給到單元控制裝置18。然后，機械r1的機械控制裝置14a將針對工件wa進行作業這樣的作業請求供給到單元控制裝置18。

換言之，當存在多種工件時，使至少一個機械，例如機械r3只針對單一種類的工件w進行作業。另外，也可以使一個機械，例如機械r2針對工件wa、wb進行作業。

如上所述檢查裝置35進行工件wa、wb、wc的判別，該判別結果包含于狀態量中。然后，根據所述的作業請求與工件w的移動量以及狀態量這兩方，作業管理部33決定機械r1～r3各自應該進行作業的工件w的信息，并供給到機械控制裝置14a～14c。

從圖4可以明確，第一種類的工件wa是工件w1、w4，第二種類的工件wb是工件w2、w5、w7，第三種類的工件wc是工件w3、w6、w8、w9。因此，該情況下，對機械控制裝置14a供給工件w1、w4的工件信息，對機械控制裝置14b供給工件w2、w5、w7的工件信息，對機械控制裝置14c供給工件w3、w6、w8、w9的工件信息。這樣在第二實施方式中，能夠根據作業條件，適當地選擇出機械r1～r3中各自應該進行作業的工件w。

圖5是表示基于本發明的系統的第三實施方式的概要圖。在圖5中，機械r1～r3分別具有手部，所述手部能夠通過三個把持機構分別把持多個例如三個工件w。

如上所述，由傳感器34檢測出的工件w的移動量包含各工件的移動前后的位置以及移動方向。并且，傳感器34取得多個工件w全部的移動量。因此，如果參照移動量，則能夠從多個工件中提取出處于彼此最短距離的三個工件的組。另外，如圖5所示，在第三實施方式中，提取出多個組s1～s3。并且，機械r1～r3通過各把持機構連續地把持組s1～s3各自所包含的工件。由此，機械r1～r3能夠以最小限度的移動來把持三個工件w。在第三實施方式中，作業管理部33在這樣的作業條件下決定工件信息，嚴格來說是工件的組的信息。

并且，與第一實施方式同樣地，最下游的機械r3的機械控制裝置14c將針對朝向該機械r3輸送的所有組進行作業這樣的作業請求供給到單元控制裝置18。接下來，機械r2的機械控制裝置14b將針對朝向機械r2輸送的多個組中的1/2組進行作業這樣的作業請求供給到單元控制裝置18。然后，機械r1的機械控制裝置14a將針對朝向機械r1輸送的多個組中的1/3組進行作業這樣的作業請求供給到單元控制裝置18。即，位于最上游的機械r1將針對機械的數量的倒數的組進行作業這樣的作業請求供給到單元控制裝置18。

根據這樣的作業請求與工件w的移動量以及狀態量這兩方，作業管理部33決定機械r1～r3各自應該進行作業的組的信息并供給到機械控制裝置14a～14c。

該情況下，如圖5所示，對機械控制裝置14a供給組s1所包含的工件信息，對機械控制裝置14b供給組s2所包含的工件信息，對機械控制裝置14c供給組s3所包含的工件信息。能夠明確：即使在這樣的情況下，也能夠獲得與第一實施方式大致相同的效果。

圖6是表示基于本發明的系統的第四實施方式的概要圖。在圖6中，從輸送器25的輸送方向上游端按順序示出了多個工件w1～w7。該情況下，與第一實施方式同樣地，最下游的機械r3的機械控制裝置14c將針對朝向該機械r3輸送的所有組進行作業這樣的作業請求供給到單元控制裝置18。對于其他的機械r2、r3，也與第一實施方式相同。即，使機械r1～r3各自的作業比例均等。

并且，假設如下情況：上位管理控制器20擬定的工序管理信息包含有一個機械例如機械r2的保養時間。因此，在機械r2進行保養時，發生機械r2不能夠實施作業這一運轉狀態。因此，作業管理部33發揮如下功能：根據該運轉狀態將機械r2的作業分擔分配給余下的機械r1、r3。具體來說，機械r2的作業分擔被均等地分配給余下的機械r1、r3。

因此，從圖6可以明確，對機械控制裝置14a供給工件w2、w4的工件信息，對機械控制裝置14c供給工件w1、w3、w5、w6、w7的工件信息。當然，不對機械控制裝置14b供給工件信息。

這樣，在第四實施方式中，一個機械r2的作業被再分配給其他機械r1、r3。由此，可以明確：即使是一個機械r2進行保養的情況下，也能夠使工件的分配最佳化，能夠使系統10繼續運轉。在其他的機械r1、r3進行保養時以及機械因保養以外的理由而停止時也是相同的。

圖7是表示基于本發明的系統的第五實施方式的概要圖。在圖7中，示出了檢查裝置35。該情況下，存在這樣的作業條件：最下游的機械r3的機械控制裝置14c只針對通過檢查裝置35判定為狀態量比預定值小的一個或者多個工件w0進行作業。并且，機械控制裝置14c將這樣的作業請求供給到單元控制裝置18。

并且，機械r2的機械控制裝置14b將針對朝向機械r2輸送的多個工件中的、除了工件w0之外的全部工件進行作業這樣的作業請求供給到單元控制裝置18。并且，機械r1的機械控制裝置14a將針對朝向機械r1輸送的多個工件中的1/2工件進行作業這樣的作業請求供給到單元控制裝置18。

并且，根據這樣的作業請求與所述的工件w的移動量以及狀態量這并且兩方，作業管理部33決定機械r1～r3各自應該進行作業的工件w的信息并供給到機械控制裝置14a～14c。

從圖7可以明確，對機械控制裝置14a供給工件w1、w4的工件信息，對機械控制裝置14b供給工件w2、w5、w7的工件信息。并且，向機械控制裝置14c供給由檢查裝置35判斷為狀態量比預定值小的工件w3、w6、w8的工件信息。該情況下，單元控制裝置18的作業管理部33能夠根據所述的作業條件適當地選擇出應該進行作業的工件。

并且，在前述的幾個實施方式中，有時使用傳感器34以及檢查裝置35雙方。在這樣的情況下，優選的是，將傳感器34以及檢查裝置35的輸出結果進行整合而供給到單元控制裝置18。在這樣的情況下，可以明確不會使通信量大幅增加，能夠使作業最佳化。另外，將所述的幾個實施方式進行適當組合也包含于本發明的范圍。

發明效果

在第一至第五發明中，相當于主控制器的獨立的單元控制裝置的作業管理部根據工件的移動量以及狀態量中的至少一方與來自至少一個機械控制幀的作業情況，決定應該進行作業的工件的信息并分別發送給至少一個機械控制裝置中。此時，不將至少一個機械的作業結果發送給其他所有機械。因此，即使在機械，例如產業機械的數量增加時，通信量也不會大幅增加，因此，抑制了單元控制裝置的負荷變大。并且，由于不需要傳感器網絡，因此能夠低價地構成系統。此外，由于根據工件的移動量以及狀態量中的至少一方與至少一個機械的作業請求，選擇應該進行作業的工件，因此能夠適當地選擇這樣的工件。

使用典型的實施方式說明了本發明，但本領域的技術人員應該能想到在不脫離本發明范圍的情況下還可進行上述的變更以及各種其他變更、省略、追加。