JPH0665456B2 - 機械制御システムの切換方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、複数の機械を集中制御するように構成された
システムを分散制御方式に切り換える方法に関する。

［従来の技術］ 複数の機械加工ステーションを上位管理位置により集中
制御するシステムの例として、第６図（Ａ）（Ｂ）に示
す自動調節弁本体加工システムが知られている。これ
は、コンピュータにより直接数値制御（DNC）を行なう
もので、８つの加工ステーション（stn.1〜stn.8）と12
台の工作機械で構成されるクローズドループのトランス
ファーマシン・システムである。このシステムでは、上
位管理装置である１台のコンピュータ（CPU）により、
全ての工作機械のNCを行なうと共にシステム全体を管理
するという集中制御方式を採用している。システムは、
コンピュータがコンベアモデルに基づくシミュレーショ
ンでワーク加工用パレットの動きを監視し、時分割数値
制御装置（TSNC）及び機械制御装置（MTC）によって各
工作機械を制御するように構成されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記のような集中制御システムには、一
旦トラブルが発生すると、コンベアモデルと実際のパレ
ットの動きとが一致しなくなる場合が生じ、その確認や
復旧作業に手間がかかるという問題がある。

そこで、各ステーションがそれぞれ単独にコンピュータ
による数値制御（CNC）装置として機能できるように、
制御機能を分散化するシステムが考えられている。とこ
ろが、既存の設備をそのように改造するには、新しいシ
ステムを別の場所で構築して全交換するか、或は既存の
設備を長期間停止した状態で工事をしなければならない
という問題点があった。

それ故、本発明の目的は、既存の集中制御方式の加工機
械やラインを有効に活用し、新たな設備投資を最小にし
て機能を分散化したシステムを構成できるシステムの切
換方法を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、複数の機械加工ステーションを上位管理装置
により集中制御するように構成したシステムを分散制御
方式に切り換える方法であって、各ステーションに、予
め制御手順を組み込んだ機械制御装置と、各ステーショ
ンの間を移動するパレットに取り付けた情報記憶手段か
ら情報を読み取る読取り制御装置と、機械制御装置によ
る制御下で読取り制御装置から送られた情報に従って加
工機械を制御する数値制御装置とを設け、各ステーショ
ンを上位管理装置から切り離すことで独立させ、全ての
ステーションを独立させるまでは、前記機械制御装置が
上位管理装置からの集中制御指令に応答する信号を出力
するようにして、複数の機械加工ステーションの制御方
式を順次分散制御に切り換えることを特徴とする。

［作用］ 本発明によれば、各ステーションは、機械制御装置と読
取り制御装置と数値制御装置とを設けた後、上位管理装
置から切り離されることで、それぞれ独立して加工機械
を制御するようになる。その場合、機械制御装置による
制御下で、読取り制御装置が各ステーションの間を移動
するパレットに取り付けた情報記憶手段から情報を読み
取り、数値制御装置がその情報に従って加工機械を制御
する。

一方、独立しないステーションは上位管理装置により集
中制御される。上記のようにして全てのステーションを
独立させるまでの間、新旧すなわち集中と分散という異
なる制御方式のステーションが併存するが、機械制御装
置に上位管理装置からの集中制御指令に応答する信号を
出力する制御手順を組み込むことにより、新旧の制御方
式が併存するシステム全体が健全に作動している状態を
作ることができる。

従って、既存の集中制御方式の設備を併存させながら、
運転を停止することなく、複数の機械加工ステーション
の制御方式を切り換えていくことが可能となる。

［実施例］ 第１図は、本発明により分散制御方式に切り換えたシス
テムの一例として、バルブ加工分散制御システムを示
す。

これは、FAコンピュータ10を含む主制御ユニット11によ
って複数の加工ステーションST＃１〜＃８を集中管理す
るが、制御機能は各ステーションに分散している。その
ため、各ステーションに、予め加工手順を組み込んだ機
械制御装置（マシンコントローラ）12と、各ステーショ
ンの間を移動するパレット20に加工データ等の情報記憶
手段として取り付けた記憶素子（ID−TAGと称する）か
ら適宜のセンサ13Sにより情報を読み取る読取り制御装
置（TAGコントローラ）13と、機械制御装置12による制
御下で読取り制御装置13から送られた情報に従って加工
機械を制御する数値制御装置（CNCユニット）14とが設
けられ、パレット20に付帯したID−TAGの情報に従っ
て、それぞれ独立した状態で加工を行なう。なお、マシ
ンコントローラ12は、各ステーションに設けられている
機械制御盤15を介して本システムのライン制御装置16に
接続される。

第２図は、既存の集中制御システム（第６図）を分散制
御システム（第１図）に切り換える方法の実施例とし
て、各ステーションにおける工事内容を示す。

まず、予め制御手順を組み込んだマシンコントローラ12
と、機械を数値制御するCNCユニット14を工作機械21に
接続する一方、パレット20に付帯したTAG（タッグ）か
ら数値制御情報を読み込むTAGコントローラ13をマシン
コントローラ12に接続する。

また、CNCユニット14によりサーボ機構を介して工作機
械21を数値制御するため、既存の機械制御装置（MTC）
に接続された工作機械の電気油圧パルスモータ（EHPM）
22をACサーボモータ23に交換し、これをサーボコントロ
ーラ17に接続する。

なお、既存のMTCは、上位管理装置であるCPUから時分割
数値制御装置（TSNC）のパルス分配器（IPL）を介して
入力されるパルス列に応じて工作機械21の軸制御機能を
実行し、パルスモータの駆動を制御する一方、TSNCのデ
ィジタル入出力部（DIO）及びインタラプト（IRT）との
間で制御指令に応じた動作をするコマンド制御機能を備
えている。

各ステーションにおいて、上記のようにマシンコントロ
ーラ12、TAGコントローラ13、CNCユニット14及びサーボ
コントローラ17を設けた後、既存設備の結線を×印で示
すように切断することにより、各ステーションは、上位
管理装置すなわちCPU及びTSNCから切り離されて独立状
態となる。

しかしながら、全てのステーションを独立させるまでの
間、上位管理装置から既存のMTCを介して送られる集中
制御指令に応答する信号を出力するシーケンスをマシン
コントローラ12に組み込むことにより、制御システムが
健全に作動している状態を維持する。そして、既存のCP
U、TSNC及びMTCは全ステーションの切換え後に撤去され
る。

一方、各ステーションの間でパレットを移動させるコン
ベア24は、コンベア制御盤25を含むパレットコンベアコ
ントローラ（第６図（Ｂ））によって制御されるが、コ
ンベア制御盤25を制御する主制御盤26に代えて、各ステ
ーションに共通のライン制御装置16が設けられる。この
制御装置16は、前述のように各ステーションの機械制御
盤15を介してマシンコントローラ12に接続される。その
結果、既存のライン運転制御用の主制御盤26は、最後に
撤去される。

第１図の制御システムでは、前述した集中制御方式を分
散制御方式に変更することによって機能の分散化を図
り、その後のシステム変更や拡張を容易にすると共に、
システムの信頼性を高めている。

また、新たに機能を追加した情報処理系は、FAコンピュ
ータ10を含む主制御ユニット11と各ステーション＃１〜
＃８及び上位の情報システムとをネットワーク化したも
のであり、管理情報の集中管理を可能にしている。各ス
テーションのステータス情報は、リアルタイムで監視さ
れると共に、上位情報システムの生産管理情報と結び付
いた生産計画を立てることができる。

第１図のシステムにおけるライン内の情報の流れは、次
の通りである。

生産情報（NCデータ、工具情報、型番等）は後述のロー
ディングステーション31のワークに同期してFAコンピュ
ータ10からTAGコントローラ13に伝送される。ローディ
ングステーション31でタッグに書き込まれたデータは、
パレット20と共に加工ステーション32（第３図参照）に
運ばれる。

各加工ステーションでは、そのデータを搬入前待機位置
においてTAGコントローラ13で読み取り、NCデータはCNC
ユニット14で、工具情報はマシンコントローラ12の工具
管理シーケンスでそれぞれ処理し、段替えの有無、工具
寿命管理等を行なう。

段替え情報及び型番等のワーク情報は、マシンコントロ
ーラ12からCRT等の表示ターミナル18を介して適時オペ
レータに知らされ、段替えが発生する場合は、事前に機
外段取りを指示し、段替えに伴う損失を最小に抑えるよ
うにする。

複数の加工ステーション（この場合、＃１〜＃８）の各
々で同様の工程が繰返され、パレットは物と情報を一体
化しながら移動する。一方、各ステーションのステータ
ス情報は、リアルタイムで収集することができる。

上記のように機械制御システムを集中制御方式から分散
制御方式に変更する場合、システム構築上問題になるこ
とは、CNC化された各ステーションにおいて、パレット
に搭載されたワークの加工情報をいかに自動認識し、CN
C装置及び段替え表示装置に指示するかである。このた
め、本実施例ではID−TAGが利用される。

第３図は、ID−TAGによるパレット自動認識機構の説明
図である。パレット自動認識は、ローディングステーシ
ョン31と加工ステーション32の各々で前述のTAGコント
ローラ13を使用して、パレットに付帯させたタッグへの
書込み及びタッグからの読込みにより行なわれる。

ローディングステーション31は、第４図（Ａ）に示すよ
うに、FAコンピュータ10とこれに接続したワーク認定操
作盤33、モニタ34及びTAGコントローラ13とで構成され
る。ここではFAコンピュータ10により、第４図（Ｂ）に
示すTAG書込み動作が行なわれる。

まず、ワークの寸法を認定し、チェック後TAGコントロ
ーラ13を介してタッグ19にデータを書き込む。詳細に
は、TAGコントローラ13のデータエリアを初期化後、デ
ータを送信し、タッグ19へデータを書込む。次に、FAコ
ンピュータ10は再度タッグ19からデータを読み込んでデ
ータをチェックし、異常があれば所定の異常処理を行な
い、正常であれば次のデータ書込み及びチェックを行な
う。データ送信が正常に終了すると、パレット20を加工
ステーション32へ搬送する。

一方、加工ステーション32は、第５図（Ａ）に示すよう
に、マシンコントローラ12とこれに接続したCNCユニッ
ト14、表示装置18、TAGコントローラ13及び機械制御盤1
5とで構成される。なお、機械制御盤15には、パレット
搬入前待機位置検出用のリミットスイッチ35が接続され
ている。加工ステーション32では、マシンコントローラ
12により、第５図（Ｂ）に示すTAG読込み動作が行なわ
れる。

まず、リミットスイッチ35がONか否かをチェックし、ON
すなわちパレット搬入前待機位置を検出した時は、TAG
コントローラ13の用意ができたかどうかをチェックし、
OKであれば、TAGコントローラ13を介してタッグ19から
データを読み込み、それが完了したところでデータのエ
ラーをチェックする。その結果、データエラーがあれば
再びTAGコントローラ13の用意をチェックした上でデー
タの読込みを行なう。データエラーがなければ、CNCユ
ニット14への送信可能をチェックした上で、TAGコント
ローラ13からCNCユニット14へNCプログラムを送信す
る。なお、同時に表示用ターミナル18に段替え表示用信
号を送り、次の加工ワークに必要な工具情報及びワーク
情報を画面に表示する。オペレータは、この情報に基づ
き、必要に応じて事前に段替え作業を実行することがで
きる。

CNCユニット14へのNCプログラム送信が完了すると、TAG
コントローラ13をリセットし、パレット20を次のステー
ションへ搬送する。

実施例においては、上記のような送信ネットワークとID
−TAGによるデータキャリア方式（データ・ドリブン・
コントロール）により、情報の集約化と機能の分散化が
実現される。データ・ドリブンとは、ワークの加工情報
をそのワークに帯同させ、ワークの持っている情報に従
って工作機械が加工を行なう方式である。

上記の実施例では、パレット20に取り付けられたタッグ
19が、ワークに帯同する情報の記録媒体となっている。
すなわち、従来の集中方式で制御していた加工情報とそ
れに付随する情報は、ID−TAGで物と情報を一体化して
搬送される。そのため、各機械はワークの搬入から搬出
までのシーケンス動作を別個のシーケンス制御装置（マ
シンコントローラ）で行なえばよく、「ワークが搬入さ
れたら加工情報を読み、それに従って機械を動かし、加
工が終了したらワークを搬出する。」という制御の単純
化が可能となる。また、従来の機械制御装置（MTC）が
併存する時は、マシンコントローラに上位管理装置から
の集中制御情報に応答する信号を生じさせ、あたかも制
御系が健全に構成されている状態を作ることにより、旧
設備の併存が可能となる。

上記の集中制御方式から分散制御方式への変更は、シス
テムの基本機能の変更であり、一括して一斉に実行され
るのが一般的な考え方であるが、本発明においては、集
中制御の対象範囲（ステーション）を順次挟め、その分
を分散制御システムに置き換えるようにした。すなわ
ち、切換え工事の開始から完了までの期間、複数の加工
ステーションのいくつかが旧方式の集中制御系で、他が
新方式の分散制御系で工作機械を制御するようにする。
このような順次切換えを可能にする要因としては、新旧
２つの制御系の間で制御・管理情報やタイミングの同期
を保証する必要のないことが挙げられる。

以上、実施例について説明したが、本発明はこれに限ら
ない。例えば、本発明により切り換えられるシステム
は、第６図のような調節弁加工システムに限らず、切換
え後の分散制御システムも第１図に限定されない。ま
た、パレットに付帯する情報記憶手段としては、実施例
のID−TAGに限らず、バーコード、その他データ書込み
／読込みができるものであればよい。

［発明の効果］ 上記のように、本発明は既存の集中制御システムの設備
を活用して分散制御への順次切換えを行なうので、以下
の効果が得られる。

従来、制御方式の切換えを行なう場合は、システム全
体のソフトウェアを完成し、その後デバッグをするため
に膨大な時間を費やしているが、本発明によれば、シス
テムの部分的構築が可能となり、デバッグ時間の短縮も
含めてソフトウェア開発に要する時間を大幅に短縮でき
る。

本発明の順次切換方法は、システムの拡張や変更にも
適用することができ、柔軟なライン変更を可能にする。

既存のDNCラインによる生産を止めずに各ステーショ
ンのCNC化工事を実施できる。

設備投資を極力抑え、既存設備を有効に活用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は分散制御システムの一例を示す図、 第２図は集中制御システムの各ステーションにおける切
換方法を示す図、 第３図はID−TAGによるパレット自動認識機構の説明
図、 第４図（Ａ）及び（Ｂ）はローディングステーションの
ハードウェア構成図及びタッグへの書込み手順を示すフ
ローチャート、 第５図（Ａ）及び（Ｂ）は加工ステーションのハードウ
ェア構成図及びタッグからの読込み手順を示すフローチ
ャート、 第６図（Ａ）は集中制御システムの一例として自動調節
弁本体加工システムを示す略平面図、同図（Ｂ）は同シ
ステムの構成図である。 10……FAコンピュータ、 11……主制御ユニット、 12……マシンコントローラ、 13……TAGコントローラ、 14……CNCユニット、 15……機械制御盤、 16……ライン制御装置、 17……サーボコントローラ、 18……表示装置、19……タッグ、 20……パレット、21……工作機械、 24……コンベア、 25……コンベア制御盤、 26……主制御盤、 31……ローディングステーション、 32……加工ステーション。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の機械加工ステーションを上位管理装
   置によって集中制御するように構成されたシステムを分
   散制御方式に切り換える方法であって、 前記ステーションの各々に、予め制御手順を組み込んだ
   機械制御装置と、各ステーションの間を移動するパレッ
   トに取り付けた情報記憶手段から情報を読み取る読取り
   制御装置と、前記機械制御装置による制御下で前記読取
   り制御装置から送られた情報に従って加工機械を制御す
   る数値制御装置とを設け、各ステーションを前記上位管
   理装置から切り離して独立させ、全てのステーションを
   独立させるまでの間は前記機械制御装置が前記上位管理
   装置からの集中制御指令に応答する信号を出力するよう
   にして、前記複数の機械加工ステーションの制御方式を
   順次分散制御に切り換えることを特徴とする機械制御シ
   ステムの切換方法。