JP2022068919A - Numerical control arithmetic system - Google Patents

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Abstract

To achieve safe stop while shortening downtime at the time of occurrence of communication abnormality in a system for executing numerical control of a machine tool or the like with an external numerical control arithmetic device.SOLUTION: A numerical control arithmetic system includes: automated machines 9, 11, 13 and 15 corresponding to numerical control; numerical control arithmetic devices 1, 3 and 5 connected to the automated machines through a communication line 7 to calculate control data for operating the automated machines and transmit the control data to the automated machines; and communication monitoring units 2, 4, 6 and 8 for monitoring a communication state between the numerical control arithmetic devices and the automated machines. The communication monitoring units stop transmitting the control data to the automated machines up to a block satisfying a prescribed safe condition among blocks of the control data stored in an internal buffer when a communication abnormality is detected.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、数値制御演算システムに関する。 The present invention relates to a numerical control calculation system.

近年、通信技術の発展により大容量のデータを低遅延で安定して通信ができるようになってきている。そのため工作機械やロボット等の数値制御対応の複数の自動化機械に通信回線を介して遠隔のコンピュータ装置を接続し、それらの同期制御や機械同士の干渉防止、機械学習による動作の改善など高度な演算を必要とする制御を行うことが考えられている（例えば特許文献１参照）。 In recent years, with the development of communication technology, it has become possible to stably communicate a large amount of data with low delay. Therefore, remote computer devices are connected to multiple automated machines that support numerical control such as machine tools and robots via communication lines, and advanced calculations such as synchronous control of them, prevention of interference between machines, and improvement of operation by machine learning are performed. (See, for example, Patent Document 1).

工作機械やロボットの数値制御にはリアルタイム性や安全性が必要不可欠である。そのため通信遮断や数値制御演算装置の異常等に起因する通信異常が発生したときの対処が重要である。 Real-time performance and safety are indispensable for numerical control of machine tools and robots. Therefore, it is important to take measures when a communication error occurs due to a communication interruption or an abnormality in the numerical control arithmetic unit.

通信異常が発生したときには工作機械やロボット等を安全に停止させることはもちろんであるが、ダウンタイムをできるだけ短縮させることも重要である。 It goes without saying that machine tools and robots should be stopped safely when a communication error occurs, but it is also important to reduce downtime as much as possible.

特開２０１６－７１４０７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-71407

目的は、工作機械等の数値制御を外部の数値制御演算装置で実行するシステムにおいて、通信異常が発生した時に、ダウンタイムの短縮化を図りながら工作機械等を安全に停止させることが望まれている。 The purpose is to safely stop machine tools, etc. while reducing downtime when a communication error occurs in a system that executes numerical control of machine tools, etc. with an external numerical control arithmetic unit. There is.

本開示の一態様に係る数値制御演算システムは、数値制御対応の自動化機械と、自動化機械に通信回線を介して接続され、自動化機械を動作させるための制御データを演算するとともに、制御データを自動化機械に送信する数値制御演算装置と、数値制御演算装置と自動化機械との間の通信状況を監視する通信監視ユニットとを具備する。通信監視ユニットは、通信異常が検出されたとき、内部のバッファに記憶した制御データのブロックのうち所定の安全条件を満たすブロックまで制御データを自動化機械へ送信して一時停止させる。 The numerical control calculation system according to one aspect of the present disclosure is connected to an automated machine compatible with numerical control via a communication line, calculates control data for operating the automated machine, and automates the control data. It includes a numerical control calculation device for transmitting to a machine and a communication monitoring unit for monitoring the communication status between the numerical control calculation device and the automated machine. When a communication abnormality is detected, the communication monitoring unit transmits control data to the automation machine up to a block of control data stored in an internal buffer that satisfies a predetermined safety condition, and suspends the control data.

本態様によれば、通信異常が発生したときに、ダウンタイムの短縮化を図りながら工作機械等を安全に停止させることができる。 According to this aspect, when a communication abnormality occurs, the machine tool or the like can be safely stopped while shortening the downtime.

図１は一実施形態に係る数値制御演算システムの全体構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a numerical control calculation system according to an embodiment. 図２は図１の数値制御演算システムのブロック構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a block configuration of the numerical control calculation system of FIG. 図３は図２の通信監視ユニットの処理手順を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of the communication monitoring unit of FIG. 図４は本実施形態における通常時の制御データ及びフィードバックデータの流れを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a flow of control data and feedback data in a normal time in the present embodiment. 図５は本実施形態における通信異常時の制御データ及びフィードバックデータの流れを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the flow of control data and feedback data at the time of communication abnormality in this embodiment. 図６は本実施形態において、安全ブロックが存在するときの動作と安全ブロックが存在しないときの動作を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an operation when the safety block is present and an operation when the safety block is not present in the present embodiment.

以下、図面を参照しながら本開示の実施形態に係る数値制御演算システム（生産システムともいう）を説明する。
図１に示すように本実施形態に係る数値制御演算システムは、工作機械９，１１、ロボット１３、自動搬送車（ＡＧＶ）１５等の数値制御対応の複数の自動化機械を有する。工作機械９，１１等は、有線又は無線による構内通信回線網（ＬＡＮ）又は公衆通信回線網（インターネット回線網）を構成する通信回線網７を介してコンピュータ装置として実装される複数の数値制御演算装置１，３，５に接続される。なお、シリアルポート通信などの他の通信手段を介して数値制御演算装置１，３，５に工作機械９，１１が接続されるものであってもよい。複数の数値制御演算装置１，３，５各々は複数の工作機械９，１１，１３，１５のいずれかに対して予め割り当てられている。例えば数値制御演算装置１は工作機械９に対して割り当てられる。 Hereinafter, the numerical control calculation system (also referred to as a production system) according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the numerical control calculation system according to the present embodiment includes a plurality of automated machines that support numerical control, such as machine tools 9, 11, robot 13, and automatic guided vehicle (AGV) 15. Machine tools 9, 11 and the like are a plurality of numerical control operations implemented as a computer device via a communication line network 7 constituting a wired or wireless premises communication line network (LAN) or a public communication line network (Internet line network). Connected to devices 1, 3 and 5. The machine tools 9 and 11 may be connected to the numerical control arithmetic units 1, 3 and 5 via another communication means such as serial port communication. Each of the plurality of numerical control arithmetic units 1, 3, and 5 is pre-assigned to any one of the plurality of machine tools 9, 11, 13, and 15. For example, the numerical control arithmetic unit 1 is assigned to the machine tool 9.

数値制御演算装置１，３，５各々はそれぞれ割り当てられた工作機械９，１１，１３，１５を動作するための制御データを演算する。制御データは、ユーザ指定されたＮＣプログラム等の他、ＮＣパラメータ、工具オフセットデータ、機械固有のデータを使用して生成された機械の制御情報としてのパルス数情報、機械入力制御信号などからなり、ＮＣプログラムを構成するブロックを識別するブロックコードが付されている。数値制御演算装置１，３，５各々はそれぞれ割り当てられた工作機械９，１１，１３，１５に制御データを逐次送信する。各工作機械９，１１，１３，１５は、それぞれ対応する数値制御演算装置１，３，５からの制御データを受信し、パルス数情報、機械入力制御信号に従って動作するとともに、フィードバックデータとして、機械出力制御信号、サーボ遅れ量、位置データ、サーボ／スピンドル負荷電流値などを数値制御演算装置１，３，５に送信する。数値制御演算装置１，３，５各々はそれぞれ割り当てられた工作機械９，１１，１３，１５から受信したフィードバックデータを用いて制御データを演算し工作機械９，１１，１３，１５に送信する。 Each of the numerical control arithmetic units 1, 3 and 5 calculates the control data for operating the assigned machine tools 9, 11, 13, and 15, respectively. The control data consists of NC parameters specified by the user, NC parameters, tool offset data, pulse number information as machine control information generated using machine-specific data, machine input control signals, and the like. A block code that identifies the blocks that make up the NC program is attached. Each of the numerical control arithmetic units 1, 3 and 5 sequentially transmits control data to the assigned machine tools 9, 11, 13, and 15. Each machine tool 9, 11, 13, 15 receives control data from the corresponding numerical control calculation devices 1, 3 and 5, respectively, operates according to the pulse number information and the machine input control signal, and is used as feedback data by the machine. The output control signal, servo delay amount, position data, servo / spindle load current value, etc. are transmitted to the numerical control calculation devices 1, 3 and 5. Each of the numerical control arithmetic units 1, 3 and 5 calculates the control data using the feedback data received from the assigned machine tools 9, 11, 13 and 15, and transmits the control data to the machine tools 9, 11, 13 and 15.

なお、数値制御演算装置１，３，５と工作機械９，１１，１３，１５とは典型的には一対一の関係で予め割り当てられているが、数値制御演算装置１，３，５の一が２又はそれ以上の工作機械９，１１，１３，１５に対して割り当てられていてもよい。 Although the numerical control arithmetic units 1, 3, 5 and the machine tools 9, 11, 13, 15 are typically assigned in advance in a one-to-one relationship, one of the numerical control arithmetic units 1, 3, 5 May be assigned to 2 or more machine tools 9, 11, 13, 15.

当該システムには数値制御演算装置１，３，５と工作機械９，１１，１３，１５との間の通信状況を監視する複数の通信監視ユニット２，４，６，８が数値制御演算装置１，３，５と工作機械９，１１，１３，１５との間にそれぞれ介在される。なおレトロフィットできるよう通信監視ユニット２，４，６，８は自動化機械９，１１，１３，１５から独立しているが、自動化機械９，１１，１３，１５のＣＰＵなどに内蔵しても良い。通信異常としては、工作機械９，１１，１３，１５から制御データが一定時間以上継続して制御データを受信できない状況として定義される。通信異常の主な原因としては通信設備それ自体の故障、数値制御演算装置１，３，５の故障の他にメンテナンス作業中にも発生することが想定されている。 In the system, a plurality of communication monitoring units 2, 4, 6, 8 for monitoring the communication status between the numerical control arithmetic units 1, 3, 5 and the machine tools 9, 11, 13, 15 are included in the numerical control arithmetic unit 1. , 3, 5 and machine tools 9, 11, 13, 15 are intervened, respectively. The communication monitoring units 2, 4, 6, and 8 are independent of the automated machines 9, 11, 13, and 15 so that they can be retrofitted, but they may be built into the CPUs of the automated machines 9, 11, 13, and 15. .. A communication abnormality is defined as a situation in which control data cannot be continuously received from machine tools 9, 11, 13, and 15 for a certain period of time or longer. It is assumed that the main causes of communication abnormalities are the failure of the communication equipment itself, the failure of the numerical control arithmetic units 1, 3 and 5, and also during maintenance work.

図２に示すように、数値制御演算装置１は、ＣＰＵ１７、通信インタフェース１９その他コンピュータ装置が通常備える構成を備える。ＣＰＵ１７は、図示しない記憶部に記憶されているシステムプログラム、制御データを演算する演算プログラム、通信プログラム等をロードし実行して、割り当てられている例えば工作機械９に対する制御データを演算し、また送信する。他の数値制御演算装置３，５も同様の構成を有する。 As shown in FIG. 2, the numerical control arithmetic unit 1 has a configuration usually provided in a CPU 17, a communication interface 19, and other computer devices. The CPU 17 loads and executes a system program stored in a storage unit (not shown), an arithmetic program for calculating control data, a communication program, and the like, and calculates and transmits control data for, for example, the assigned machine tool 9. do. Other numerical control arithmetic units 3 and 5 have the same configuration.

通信監視ユニット２は、数値制御演算装置１から受信した制御データを一時的に記憶するバッファ２０１、通信遮断や通信遅延等の通信状態の異常を判定する通信異常判定部２０３、制御データのブロックについて所定の安全条件を満たすか否かを判定し、安全条件を満たすブロックに安全フラグを付する安全判定部２０５、通信状態に応じてバッファ２０１の制御データの工作機械９への送信（転送）を制御する通信制御部２０７、異常時に制御主体としての接続先を数値制御演算装置１から他の数値制御演算装置３，５へ切り替える接続切替部２０９を有する。通信異常判定部２０３、安全判定部２０５、通信制御部２０７、通信制御部２０９は、図示しない記憶部に記憶されているプログラムをロードして実行するＣＰＵにより実装される。他の通信監視ユニット４，６，８も同様の構成を有する。 The communication monitoring unit 2 has a buffer 201 that temporarily stores control data received from the numerical control calculation device 1, a communication abnormality determination unit 203 that determines an abnormality in communication status such as communication interruption or communication delay, and a block of control data. The safety determination unit 205, which determines whether or not a predetermined safety condition is satisfied and attaches a safety flag to the block satisfying the safety condition, transmits (transfers) the control data of the buffer 201 to the machine tool 9 according to the communication state. It has a communication control unit 207 to be controlled, and a connection switching unit 209 for switching a connection destination as a control main body from the numerical control calculation device 1 to other numerical control calculation devices 3 and 5 in the event of an abnormality. The communication abnormality determination unit 203, the safety determination unit 205, the communication control unit 207, and the communication control unit 209 are implemented by a CPU that loads and executes a program stored in a storage unit (not shown). Other communication monitoring units 4, 6 and 8 have a similar configuration.

工作機械９は、機械操作盤３５、スピンドルアンプ／サーボアンプ３７、スピンドルモータ／サーボモータ３９、表示器４１等からなる工作機械本体３６と、制御データに従って工作機械本体３６を制御し、また動作状況などの必要な情報を表示するための中間処理ユニット（制御処理ユニットともいう）２３とからなる。中間処理ユニット２３は通信インタフェース２５、ＣＰＵ２７、バッファ２９、記憶部３２、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）３１、軸制御部３３、表示回路３４等から構成される。記憶部３２にはシステムプログラムの他に制御データやフィードバックデータのバッファ２９への一時記憶及び読み出し等を制御する手段等をＣＰＵ２７に実現するためのプログラムが記憶される。軸制御部３３は制御データに従ってスピンドルアンプ／サーボアンプ３７を制御すると共に図示しないリニアエンコーダやロータリーエンコーダからのパルスに基づいてフィードバックデータを生成する。他の自動化機械１１，１３，１５も同様の構成を有する。 The machine tool 9 controls the machine tool main body 36 including the machine operation panel 35, the spindle amplifier / servo amplifier 37, the spindle motor / servo motor 39, the display 41, etc., and the machine tool main body 36 according to the control data, and also operates. It is composed of an intermediate processing unit (also referred to as a control processing unit) 23 for displaying necessary information such as. The intermediate processing unit 23 includes a communication interface 25, a CPU 27, a buffer 29, a storage unit 32, a PLC (programmable logic controller) 31, an axis control unit 33, a display circuit 34, and the like. In addition to the system program, the storage unit 32 stores a program for realizing in the CPU 27 means for controlling temporary storage and reading of control data and feedback data into the buffer 29. The axis control unit 33 controls the spindle amplifier / servo amplifier 37 according to the control data, and generates feedback data based on a pulse from a linear encoder or a rotary encoder (not shown). Other automated machines 11, 13 and 15 have similar configurations.

次に本実施形態の動作について説明する。まず動作概要として、通信監視ユニット２，４，６，８の通信異常判定部２０３で通信異常が検出されたとき、通信制御部２０９は異常検出前に内部のバッファ２０１に記憶されている制御データのブロックのうち安全判定部２０５で判定された所定の安全条件を満たすブロックまで制御データを工作機械９，１１，１３，１５へ送信し、停止する。また、通信制御部２０９は、内部のバッファ２０１に記憶されている制御データのブロックの中に安全条件を満たすブロックが存在しないときには、バッファ２０１に記憶されている制御データの全てのブロックについて工作機械９，１１，１３，１５への送信を継続させ、その送信完了後に所定の退避用の制御データを工作機械９，１１，１３，１５へ送信するとともに通信異常を表すメッセージを表示する。なお、退避用の制御データを送信することなく、通信異常を表すメッセージを表示するものであってもよい。 Next, the operation of this embodiment will be described. First, as an outline of operation, when a communication abnormality is detected by the communication abnormality determination unit 203 of the communication monitoring units 2, 4, 6 and 8, the communication control unit 209 controls data stored in the internal buffer 201 before the abnormality detection. The control data is transmitted to the machine tools 9, 11, 13, and 15 up to the block that satisfies the predetermined safety condition determined by the safety determination unit 205, and is stopped. Further, when the communication control unit 209 does not have a block satisfying the safety condition among the blocks of control data stored in the internal buffer 201, the machine tool performs all the blocks of control data stored in the buffer 201. The transmission to 9, 11, 13, and 15 is continued, and after the transmission is completed, the predetermined save control data is transmitted to the machine tools 9, 11, 13, and 15, and a message indicating a communication abnormality is displayed. It should be noted that a message indicating a communication abnormality may be displayed without transmitting control data for saving.

以下詳細に説明する。図３には通信監視ユニット２の処理手順を主に示している。図４には通常時の制御データ及びフィードバックデータの流れを示している。図５には異常時の制御データ及びフィードバックデータの流れを示している。なお、ここでは便宜状、数値制御演算装置１、通信監視ユニット２及び工作機械９の動作について説明するが、他の数値制御演算装置３，５、通信監視ユニット４，６，８及び自動化機械１１，１３，１５の動作も同様である。 This will be described in detail below. FIG. 3 mainly shows the processing procedure of the communication monitoring unit 2. FIG. 4 shows the flow of control data and feedback data during normal operation. FIG. 5 shows the flow of control data and feedback data at the time of abnormality. Although the operation of the convenience letter, the numerical control arithmetic unit 1, the communication monitoring unit 2, and the machine tool 9 will be described here, the other numerical control arithmetic units 3, 5, the communication monitoring units 4, 6, and 11 and the automated machine 11 are described. The operations of, 13 and 15 are the same.

数値制御演算装置１から制御データが逐次送信され、通信監視ユニット２に受信される（工程Ｓ１）。通信監視ユニット２の異常判定部２０３は、数値制御演算装置１からの制御データの受信が正常か否か判断する（Ｓ２）。制御データが一定時間以上受信されないとき、「通信異常」が判定され（ＮＯ）、通信異常信号（切替信号）を工作機械９に送信する。制御データが安定して受信されており、または制御データの受信が途切れた場合であっても一定時間未満で回復しときには「通信正常」が判定される（ＹＥＳ）。 Control data is sequentially transmitted from the numerical control arithmetic unit 1 and received by the communication monitoring unit 2 (step S1). The abnormality determination unit 203 of the communication monitoring unit 2 determines whether or not the reception of control data from the numerical control arithmetic unit 1 is normal (S2). When the control data is not received for a certain period of time or more, "communication abnormality" is determined (NO), and the communication abnormality signal (switching signal) is transmitted to the machine tool 9. Even if the control data is stably received or the reception of the control data is interrupted, "communication normal" is determined when the control data is recovered within a certain period of time (YES).

工程Ｓ２で“ＹＥＳ”のときは、制御データはバッファ２０１に一次記憶される（Ｓ３）。工程Ｓ４において、安全判定部２０５は、制御データについてブロック単位で所定の安全条件を満たすか否かを判断する。所定の安全条件としては、例えば工具が加工物から離間していること、主軸回転ではないこと、位置が他の工作機械１１，１３等に干渉しない等の所定の範囲内であるというように当該ＮＣプログラム等の作業内容に応じて適宜事前に設定される。所定の安全条件を満たすと判断されたブロックには安全フラグを付する（Ｓ５）。 When "YES" in step S2, the control data is primarily stored in the buffer 201 (S3). In step S4, the safety determination unit 205 determines whether or not a predetermined safety condition is satisfied for the control data in block units. The predetermined safety conditions include, for example, that the tool is separated from the workpiece, that the spindle does not rotate, and that the position does not interfere with other machine tools 11, 13, etc. It is set in advance as appropriate according to the work content of the NC program or the like. A safety flag is attached to a block determined to satisfy a predetermined safety condition (S5).

制御データは通信制御部２０７の制御のもとでバッファ２０１から読み出され(Ｓ６)、工作機械９に送信（転送）される（Ｓ７）。軸制御部３６の制御に従ってスピンドルアンプ／サーボアンプ３７はスピンドルモータ／サーボモータ３９を駆動する。それにより当該ブロックに記述された動作が工作機械本体３６で実行される。軸制御部３６によりスピンドルモータ／サーボモータ３９のエンコーダパルスに基づいてフィードバックデータが取得される（Ｓ８）。フィードバックデータは通常時には通信監視ユニット２を介して数値制御演算装置１に送信され、異常時には通信監視ユニット２の通信制御部２０９に送信される。工程Ｓ１－Ｓ８は予定作業が完了するまで繰り返される（Ｓ９）。 The control data is read from the buffer 201 under the control of the communication control unit 207 (S6) and transmitted (transferred) to the machine tool 9 (S7). The spindle amplifier / servo amplifier 37 drives the spindle motor / servo motor 39 according to the control of the axis control unit 36. As a result, the operation described in the block is executed by the machine tool main body 36. Feedback data is acquired by the axis control unit 36 based on the encoder pulse of the spindle motor / servo motor 39 (S8). The feedback data is normally transmitted to the numerical control arithmetic unit 1 via the communication monitoring unit 2, and is transmitted to the communication control unit 209 of the communication monitoring unit 2 when an abnormality occurs. Steps S1-S8 are repeated until the scheduled work is completed (S9).

工程Ｓ２で“ＮＯ”（通信異常発生）のときは、制御データがバッファ２０１から通信制御部２０７に読み出され（Ｓ１１）、当該ブロックが安全か否か、つまり安全フラグが付されているか否かが既定の安全条件とＮＣプログラムとに基づいて判定される（Ｓ１２）。当該ブロックが安全であるとき（ＹＥＳ）、現在のブロックの制御データの送信を完了した時点で次のブロックの制御データを工作機械９に供給しない。つまり安全ブロックまでで制御データの工作機械９への送信を停止する。それにより工作機械９の工作機械本体３６は安全ブロックの動作完了後に停止する（Ｓ１３）。このブロックは安全条件を満たしているので、工作機械本体３６を安全に停止させることができる。 When "NO" (communication abnormality occurs) in step S2, the control data is read from the buffer 201 to the communication control unit 207 (S11), and whether or not the block is safe, that is, whether or not a safety flag is attached. Is determined based on the default safety conditions and the NC program (S12). When the block is safe (YES), the control data of the next block is not supplied to the machine tool 9 when the transmission of the control data of the current block is completed. That is, the transmission of the control data to the machine tool 9 is stopped up to the safety block. As a result, the machine tool main body 36 of the machine tool 9 is stopped after the operation of the safety block is completed (S13). Since this block satisfies the safety condition, the machine tool main body 36 can be safely stopped.

工程Ｓ１３に続いて、通信監視ユニット２の接続切替部２０９は、予め保存されている他の数値制御演算装置３の接続情報を参照して他の数値制御演算装置３に接続先を切り替える処理を実行する（Ｓ１４）。なお、元の数値制御演算装置１から他の数値制御演算装置３への接続切替の処理は、通信異常を検出した時点で即時に開始してもよいが、制御動作に影響がないスムーズな切替を行うため、またバッファ２０１の読み込み中に元の数値制御演算装置１との通信が回復する可能性を考慮して動作停止後に開始することが好ましい。 Following the step S13, the connection switching unit 209 of the communication monitoring unit 2 performs a process of switching the connection destination to the other numerical control arithmetic unit 3 with reference to the connection information of the other numerical control arithmetic unit 3 stored in advance. Execute (S14). The process of switching the connection from the original numerical control arithmetic unit 1 to the other numerical control arithmetic unit 3 may be started immediately when a communication abnormality is detected, but smooth switching without affecting the control operation may be started. It is preferable to start after the operation is stopped in consideration of the possibility that the communication with the original numerical control arithmetic unit 1 is restored during the reading of the buffer 201.

他の数値制御演算装置３との接続が完了したとき（Ｓ１５、ＹＥＳ）、工程Ｓ６に復帰され、次のブロックの制御データがバッファ２０１から読み出され、工作機械９に供給され（Ｓ７）、次のブロックから動作が再開される。工程Ｓ８，Ｓ９を経て工程Ｓ１にリターンし、続きの制御データを他の数値制御演算装置３から受信する。停止位置はＮＣプログラム上の指定位置であるので、ＮＣプログラムの流れに沿って、停止位置からそのまま次のブロックの動作を即時に開始することができる。つまり、退避動作をせず、退避位置を迂回する準備動作が不要になるので、制御動作への影響が無く、ダウンタイムの短縮化を図ることができる。 When the connection with the other numerical control arithmetic unit 3 is completed (S15, YES), the process returns to step S6, the control data of the next block is read from the buffer 201, and is supplied to the machine tool 9 (S7). Operation resumes from the next block. It returns to the process S1 through the steps S8 and S9, and receives the subsequent control data from the other numerical control arithmetic unit 3. Since the stop position is a designated position on the NC program, the operation of the next block can be immediately started from the stop position according to the flow of the NC program. That is, since the evacuation operation is not performed and the preparatory operation for bypassing the evacuation position is not required, there is no influence on the control operation and the downtime can be shortened.

工程Ｓ１２において、現在動作中の制御データのブロックが安全でないとき（ＮＯ）、工程２１が実行される。工程２１では、次のブロックの制御データがバッファ２０１に記憶されているか否かが通信制御部２０７により判定される。次のブロックの制御データがバッファ２０１に記憶されているとき（Ｓ２１，ＹＥＳ）、工程Ｓ６に復帰され、次のブロックの制御データがバッファ２０１から読み出され、工作機械９に供給され（Ｓ７）、次のブロックの動作が継続される。 In step S12, when the currently operating control data block is unsafe (NO), step 21 is executed. In step 21, the communication control unit 207 determines whether or not the control data of the next block is stored in the buffer 201. When the control data of the next block is stored in the buffer 201 (S21, YES), the process returns to step S6, the control data of the next block is read from the buffer 201, and is supplied to the machine tool 9 (S7). , The operation of the next block continues.

次のブロックの制御データがバッファ２０１に記憶されていないとき、つまりバッファ２０１には未動作の制御データが記憶されていないとき（Ｓ２１、ＮＯ）、図示しない通信監視ユニット上のＣＰＵもしくはＣＰＵ２７により、現在のブロックの位置から予め記憶されている安全な所定の退避位置まで移動するための退避動作を実行するための退避用の制御データが演算され、工作機械９に供給される。それにより工作機械本体３６は退避動作を実行し、安全な退避位置で停止する（Ｓ２２）。 When the control data of the next block is not stored in the buffer 201, that is, when the inactive control data is not stored in the buffer 201 (S21, NO), the CPU or CPU 27 on the communication monitoring unit (not shown) Control data for evacuation for executing an evacuation operation for moving from the position of the current block to a predetermined safe evacuation position stored in advance is calculated and supplied to the machine tool 9. As a result, the machine tool main body 36 executes the evacuation operation and stops at the safe evacuation position (S22).

工程Ｓ２２で工作機械本体３６が安全な退避位置で停止した後、表示器４１又は図示しない通信監視ユニットの表示部に通信異常が発生して復帰操作をユーザに促すためのメッセージが表示され、またその他ランプやブザーなどの状態表示装置が作動する（Ｓ２３）。メッセージや状態表示を確認したユーザは数値制御演算装置１との通信異常原因と特定し通信回復作業を実行し、完了次第動作再開を指示する。再開指示が入力されると、工程Ｓ１にリターンし、次の制御データの受信を待機する。 After the machine tool main body 36 is stopped at a safe retracted position in step S22, a communication abnormality occurs in the display unit 41 or the display unit of the communication monitoring unit (not shown), and a message for prompting the user to return is displayed. Other status display devices such as lamps and buzzers operate (S23). The user who confirms the message and the status display identifies the cause of the communication abnormality with the numerical control arithmetic unit 1, executes the communication recovery work, and instructs the restart of the operation as soon as it is completed. When the restart instruction is input, the process returns to step S1 and waits for the next control data to be received.

なお、工程Ｓ２２で工作機械本体３６が安全な退避位置で停止した後に、工程Ｓ１４にシフトして接続先を他の数値制御演算装置３に切り替える処理に移行するようにしてもよい。 After the machine tool main body 36 is stopped at a safe retracted position in step S22, the process may be shifted to step S14 to shift to the process of switching the connection destination to another numerical control arithmetic unit 3.

次に当該動作について具体例を参照して説明する。図６（ａ）に例示するように、数値制御演算装置１から制御データがブロック“Ｎ１０１”、“Ｎ１０２”・・・の順番に従って通信監視ユニット２を介して工作機械９に逐次送信され、順番に動作が実行される。安全判定部２０５ではブロックごとに安全条件を満たすか否かを判断し、安全条件を満たすブロックの制御データに安全フラグを付す。ここではブロック“Ｎ１０５”が安全条件を満たすものと仮定する。 Next, the operation will be described with reference to a specific example. As illustrated in FIG. 6A, control data is sequentially transmitted from the numerical control arithmetic unit 1 to the machine tool 9 via the communication monitoring unit 2 in the order of blocks “N101”, “N102” ... The operation is executed. The safety determination unit 205 determines whether or not the safety condition is satisfied for each block, and attaches a safety flag to the control data of the block that satisfies the safety condition. Here, it is assumed that the block "N105" satisfies the safety condition.

例えばブロック“Ｎ１０６”の制御データの受信中に通信異常が発生したとき、この時点で工作機械９ではブロック“Ｎ１０３”の制御データに従って動作している過程する。このブロック“Ｎ１０３”には安全フラグが付けられていないため、工程Ｓ１２で“ＮＯ”と判定され、さらに次の工程Ｓ２１において、次のブロック“Ｎ１０４”の制御データの受信が完了し、バッファ２０１に記憶されているので“ＹＥＳ”が判定され、そして工程Ｓ６に復帰して工程Ｓ７により次のブロック“Ｎ１０４”の制御データに従って工作機械９が動作する。工程Ｓ８－Ｓ９を経て工程Ｓ１にリターンし、この時点で通信が正常に回復していないときには、工程Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１を経由して工程Ｓ６－Ｓ９が実行され、次のブロック“Ｎ１０５”の制御データに従って工作機械９の動作が継続する。さらに工程Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１１，Ｓ１２を経て、安全フラグが付けられているブロック“Ｎ１０５”の制御データに従って工作機械本体３６が動作し、そして停止する。 For example, when a communication abnormality occurs while receiving the control data of the block “N106”, the machine tool 9 is in the process of operating according to the control data of the block “N103” at this point. Since the safety flag is not attached to this block "N103", it is determined as "NO" in the step S12, and in the next step S21, the reception of the control data of the next block "N104" is completed, and the buffer 201 is completed. Since it is stored in, "YES" is determined, and the process returns to step S6, and the machine tool 9 operates according to the control data of the next block "N104" by step S7. When the process returns to step S1 via steps S8-S9 and communication is not normally restored at this point, steps S6-S9 are executed via steps S11, S12, and S21, and the next block "N105" is used. The operation of the machine tool 9 continues according to the control data. Further, through steps S1, S2, S11, and S12, the machine tool main body 36 operates and stops according to the control data of the block "N105" to which the safety flag is attached.

このように安全ブロックが存在するときには、バッファ２０１に記憶されている安全ブロックまで工作機械９の動作が継続され、安全ブロックの動作終了後に動作が停止する。それにより加工物や工具を破損させることなく、また他の自動化機械１１，１３等に緩衝することなく、安全な位置で停止させることができる。通信異常が生じたときには、安全ブロックまで動作継続するため、通信異常後に通信が回復したときには、通常運転に復帰することができ、工作物や工具の破損をなくし、ダウンタイムを回避できる。ＮＣプログラムのブロックで停止するので、通信回復した時、復帰動作を不要にして、停止位置からそのまま次のブロックの制御データに従って動作を再開することができるので、ダウンタイムを最小限に抑えることができる。 When the safety block is present in this way, the operation of the machine tool 9 is continued until the safety block stored in the buffer 201, and the operation is stopped after the operation of the safety block is completed. As a result, the workpiece and the tool can be stopped at a safe position without being damaged and without being buffered by other automated machines 11, 13 and the like. When a communication abnormality occurs, the operation continues until the safety block. Therefore, when the communication is restored after the communication abnormality, the normal operation can be resumed, damage to the workpiece and tools can be eliminated, and downtime can be avoided. Since it stops at the block of the NC program, when the communication is restored, the return operation is unnecessary and the operation can be restarted according to the control data of the next block as it is from the stop position, so downtime can be minimized. can.

次に図６（ｂ）を参照して、通信異常が発生した時点で受信完了している制御データのブロック“Ｎ１０１”－“Ｎ１０５”の全てが安全条件を満たさない状況での動作について説明する。ブロック“Ｎ１０３”の制御データに従って動作している最中に通信異常が発生したとき、ブロック“Ｎ１０５”までの制御データの受信が完了し、バッファ２０１に記憶されており、これらには全て安全フラグが付いていないので、工程Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ６－Ｓ９のループが循環し、ブロック“Ｎ１０５”の動作に続いて工程Ｓ２２において退避動作が実行され、安全な位置で停止する。 Next, with reference to FIG. 6B, the operation in a situation where all of the control data blocks “N101”-“N105” that have been received at the time when the communication abnormality occurs do not satisfy the safety conditions will be described. .. When a communication error occurs while operating according to the control data of the block "N103", the reception of the control data up to the block "N105" is completed and stored in the buffer 201, all of which are safety flags. Since there is no ..

このように安全ブロックが存在しないときには、バッファ２０１に記憶されているブロックまで工作機械本体の動作が継続され、退避動作終了後に動作が停止する。それにより安全な位置で停止させることができる。通信異常が生じたときには、バッファ２０１に残っているブロックまで動作継続してから退避動作を行うので、バッファ２０１に残存している制御データの自動化工作機械への送信期間中に通信が回復したときには、通常運転に復帰することができ、ダウンタイムを回避できる。 When the safety block does not exist in this way, the operation of the machine tool main body is continued until the block stored in the buffer 201, and the operation is stopped after the evacuation operation is completed. Thereby, it can be stopped at a safe position. When a communication error occurs, the operation is continued until the block remaining in the buffer 201 and then the evacuation operation is performed. Therefore, when the communication is restored during the transmission period of the control data remaining in the buffer 201 to the automated machine tool. , It is possible to return to normal operation and avoid downtime.

本実施形態によると、通信異常が発生したときには、可能な限り動作を継続させ、安全な位置で工作機械本体を停止させることができる。通信復旧後も自動で再開することができ、通信等の乱れが発生した場合にも不具合を最小限に抑えることができる。また複数の工作機械、ロボットなどの自動化機械の情報を共有し、同期制御や機械同士の干渉防止、機械学習による動作の改善などの高度な演算を、工作機械のハードウェアを更新することなく高性能の数値制御演算装置を割り当てることにより、容易に実現することができる。異常が生じた際やメンテナンスの際にも、機械を止めることなく、そのまま可能な限り安全に駆動することが可能となる。 According to this embodiment, when a communication abnormality occurs, the operation can be continued as much as possible and the machine tool main body can be stopped at a safe position. Even after communication is restored, it can be restarted automatically, and even if communication is disturbed, problems can be minimized. In addition, information on automated machines such as multiple machine tools and robots can be shared, and advanced calculations such as synchronous control, prevention of interference between machines, and improvement of operation by machine learning can be performed without updating the hardware of the machine tools. It can be easily realized by assigning a numerical control calculation device for performance. Even in the event of an abnormality or maintenance, the machine can be driven as safely as possible without stopping.

上述の説明では、自動化工作機械９，１１，１３，１５に付加される通信監視ユニット２，４，６，８の動作として説明したが、各通信監視ユニットが装備する機能（通信異常判定部、安全判定部、通信制御部、接続切替部）を自動化工作機械９，１１，１３，１５に実装させて、図３の処理手順を工作機械９の中間処理ユニット２３で実行しても良い。 In the above description, the operation of the communication monitoring units 2, 4, 6, and 8 added to the automated machine tools 9, 11, 13, and 15 has been described, but the functions provided in each communication monitoring unit (communication abnormality determination unit, The safety determination unit, the communication control unit, and the connection switching unit) may be mounted on the automated machine tools 9, 11, 13, and 15, and the processing procedure of FIG. 3 may be executed by the intermediate processing unit 23 of the machine tool 9.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof, as are included in the scope and gist of the invention.

１，３，５…数値制御演算装置、２，４，６，８…通信監視ユニット、７…通信回線網、９，１１…工作機械、１３…ロボット、１５…自動搬送車。

1,3,5 ... Numerical control arithmetic unit, 2,4,6,8 ... Communication monitoring unit, 7 ... Communication network, 9,11 ... Machine tool, 13 ... Robot, 15 ... Automatic guided vehicle.

Claims (8)

数値制御対応の自動化機械と、
前記自動化機械に通信回線を介して接続され、前記自動化機械を動作させるための制御データを演算するとともに、前記制御データを自動化機械に送信する数値制御演算装置と、
前記数値制御演算装置と前記自動化機械との間の通信状況を監視する通信監視ユニットとを具備し、
前記通信監視ユニットは、通信異常が検出されたとき、内部のバッファに記憶した前記制御データのブロックのうち所定の安全条件を満たすブロックまでで前記制御データの前記自動化機械への送信を停止する、数値制御演算システム。 An automated machine that supports numerical control,
A numerical control arithmetic unit that is connected to the automated machine via a communication line, calculates control data for operating the automated machine, and transmits the control data to the automated machine.
A communication monitoring unit for monitoring the communication status between the numerical control arithmetic unit and the automated machine is provided.
When a communication abnormality is detected, the communication monitoring unit stops transmitting the control data to the automation machine up to a block satisfying a predetermined safety condition among the blocks of the control data stored in the internal buffer. Numerical control calculation system. 前記通信監視ユニットは、前記内部のバッファに記憶されている前記制御データのブロックの中に前記安全条件を満たすブロックが存在しないときには、前記バッファに記憶されている前記制御データの全てのブロックについて前記自動化機械本体への送信を継続させる、請求項１記載の数値制御演算システム。 When the block satisfying the safety condition does not exist in the block of the control data stored in the internal buffer, the communication monitoring unit may refer to all the blocks of the control data stored in the buffer. The numerical control calculation system according to claim 1, wherein transmission to the main body of the automated machine is continued. 前記通信監視ユニットは、前記バッファに記憶されている前記制御データの全てのブロックについて前記自動化機械本体への送信完了後に所定の退避用制御データを前記自動化機械へ送信する、請求項２記載の数値制御演算システム。 The numerical value according to claim 2, wherein the communication monitoring unit transmits predetermined save control data to the automated machine after completion of transmission to the automated machine main body for all blocks of the control data stored in the buffer. Control calculation system. 前記自動化機械は、工作機械、ロボット又は自動搬送車（ＡＧＶ）である請求項１乃至３のいずれか一項記載の数値制御演算システム。 The numerical control calculation system according to any one of claims 1 to 3, wherein the automated machine is a machine tool, a robot, or an automatic guided vehicle (AGV). 前記通信監視ユニットは、前記通信異常が検出されたとき前記数値制御演算装置を他の数値制御演算装置に接続先を切り替える請求項１乃至４のいずれか一項記載の数値制御演算システム。 The numerical control calculation system according to any one of claims 1 to 4, wherein the communication monitoring unit switches the connection destination of the numerical control arithmetic unit to another numerical control arithmetic unit when the communication abnormality is detected. 前記他の数値制御演算装置への接続切り替え完了を契機として前記自動化機械への前記制御データの送信が再開される請求項５記載の数値制御演算システム。 The numerical control calculation system according to claim 5, wherein transmission of the control data to the automated machine is resumed when the connection switching to the other numerical control calculation device is completed. 数値制御対応の自動化機械と、
前記自動化機械に通信回線を介して接続され、前記自動化機械を動作させるための制御データを演算するとともに、前記制御データを自動化機械に送信する数値制御演算装置と、
前記数値制御演算装置と前記自動化機械との間の通信状況を監視する通信監視ユニットとを具備し、
前記自動化機械は、自動化機械本体と、前記数値制御演算装置から受信した前記制御データに従って前記自動化機械本体を制御する制御処理ユニットとを有し、
前記制御処理ユニットは前記通信監視ユニットにより、通信異常が検出されたとき、内部バッファに記憶されている前記制御データのブロックのうち所定の安全条件を満たすブロックまで前記自動化機械本体の動作を継続させて前記安全条件を満たすブロックで動作を停止させる、数値制御演算システム。 An automated machine that supports numerical control,
A numerical control arithmetic unit that is connected to the automated machine via a communication line, calculates control data for operating the automated machine, and transmits the control data to the automated machine.
A communication monitoring unit for monitoring the communication status between the numerical control arithmetic unit and the automated machine is provided.
The automated machine has a main body of the automated machine and a control processing unit that controls the main body of the automated machine according to the control data received from the numerical control arithmetic unit.
When a communication abnormality is detected by the communication monitoring unit, the control processing unit continues the operation of the automated machine body until a block of the control data stored in the internal buffer that satisfies a predetermined safety condition. A numerical control calculation system that stops operation at a block that meets the above safety conditions. 前記制御処理ユニットは、前記内部のバッファに記憶されている前記制御データのブロックの中に前記安全条件を満たすブロックが存在しないときには、前記内部バッファに記憶されている前記制御データの全てのブロックについて前記自動化機械本体の動作を継続させた後に所定の退避動作を実行させる、請求項７記載の数値制御演算システム。

When the control processing unit does not have a block satisfying the safety condition among the blocks of the control data stored in the internal buffer, the control processing unit has the same for all blocks of the control data stored in the internal buffer. The numerical control calculation system according to claim 7, wherein a predetermined save operation is executed after the operation of the automated machine main body is continued.
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