WO2022097607A1 - 制御装置 - Google Patents

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WO2022097607A1
WO2022097607A1 PCT/JP2021/040253 JP2021040253W WO2022097607A1 WO 2022097607 A1 WO2022097607 A1 WO 2022097607A1 JP 2021040253 W JP2021040253 W JP 2021040253W WO 2022097607 A1 WO2022097607 A1 WO 2022097607A1
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control
time
unit
adjustable section
speed
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PCT/JP2021/040253
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佳之 鈴木
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ファナック株式会社
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    • G05B19/4155—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by programme execution, i.e. part programme or machine function execution, e.g. selection of a programme
    • G—PHYSICS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/33—Director till display
    • G05B2219/33081—Parallel computing, pipeline

Definitions

  • the present invention relates to a control device, and particularly to a control device that adjusts the feed rate in consideration of wasted time.
  • multiple control processes may be performed in parallel.
  • this plurality of control processes for example, when parallel control is performed between systems constituting a multi-system system, or a control target (machine tool and its peripheral devices, between a plurality of peripheral devices, etc.) constituting a single system system is used.
  • Parallel control is realized by cooperative operation between multiple control programs, cooperative operation between blocks within a single control program, and cooperative operation between multiple commands within the same block. ..
  • FIG. 9 shows an example of a control program that performs a wait. In the control program of FIG.
  • the control device is an adjustable interval (for example, processing) in a command for controlling at least one control target among a plurality of control targets when waste time occurs in a system in which a plurality of control targets operate in parallel.
  • the wasted time is shortened by adjusting the speed and acceleration of the air cut section where the axis is moving without doing so, or the machining section where there is no big problem even if the machining conditions are adjusted). If the speed and acceleration of the adjustable section of the controlled object in which the waiting time occurs are adjusted in a direction of reducing the speed and acceleration, the power consumption of the controlled object and the impact generated in the machine can be reduced. Further, if the speed and acceleration of the adjustable section in the controlled object where the delay time occurs are adjusted in the direction of increasing, the cycle time of the entire system can be shortened. Regardless of which adjustment is made, the wasted time is reduced.
  • An aspect of the present invention is an analysis unit that analyzes the control program in a control device that controls a plurality of different control targets based on at least one control program and performs parallel control to process the workpiece.
  • the adjustable section detection unit that detects the adjustable section in the control program, and the plurality of control objects in the control program.
  • At least one of the wasted time detection unit that detects the wasted time generated in the execution of the command related to the meeting in the control program and the speed and acceleration of the command related to the movement of the axis included in the controlled object in the adjustable section in the control program. It is a control device provided with a speed adjusting unit for adjusting the waste time so as to reduce the wasted time.
  • FIG. 1 is a schematic hardware configuration diagram showing a main part of a control device according to the first embodiment of the present invention.
  • the control device 1 of the present invention can be implemented as a control device that controls, for example, the control targets 3a and 3b based on a control program prepared for each control target.
  • the function of the control device 1 according to the present embodiment can also be applied to the case where a plurality of control targets 3a and 3b are controlled in parallel by a single control program.
  • the CPU 11 included in the control device 1 is a processor that controls the control device 1 as a whole.
  • the CPU 11 reads the system program stored in the ROM 12 via the bus 22, and controls the entire control device 1 according to the system program. Temporary calculation data, display data, various data input from the outside, and the like are temporarily stored in the RAM 13.
  • the non-volatile memory 14 is composed of, for example, a memory backed up by a battery (not shown), an SSD (Solid State Drive), or the like, and the storage state is maintained even when the power of the control device 1 is turned off.
  • the non-volatile memory 14 contains control programs and data read from the external device 72 via the interface 15, control programs and data input from the input device 71 via the interface 18, and a fog computer via the network 5. Control programs, data, and the like acquired from other devices such as 6 and the cloud server 7 are stored.
  • the data stored in the non-volatile memory 14 is, for example, the position, speed, acceleration, load of each motor in the controlled objects 3a and 3b, and each physical quantity detected by a sensor (not shown) attached to the other controlled objects 3a and 3b. Such data and the like may be included.
  • the control program or data stored in the non-volatile memory 14 may be expanded in the RAM 13 at the time of execution / use. Further, various system programs such as a known analysis program are written in the ROM 12 in advance.
  • the interface 15 is an interface for connecting the CPU 11 of the control device 1 to an external device 72 such as an external storage medium. From the external device 72 side, for example, a control program, setting data, and the like used for controlling the controlled objects 3a and 3b are read. Further, the control program, setting data, and the like edited in the control device 1 can be stored in an external storage medium such as a CF card or a USB memory (not shown) via the external device 72.
  • the PLC (programmable logic controller) 16 executes a ladder program to execute a ladder program to control targets 3a and 3b and peripheral devices (for example, a tool changer, an actuator such as a robot, and control targets 3a and 3b).
  • a signal is output and controlled via the I / O unit 19 to a sensor (sensor such as a temperature sensor or a humidity sensor) attached to the robot.
  • a sensor sensor such as a temperature sensor or a humidity sensor
  • it receives signals from various switches and peripheral devices on the operation panel installed in the main bodies of the controlled objects 3a and 3b, processes the signals necessary for the signals, and then passes them to the CPU 11.
  • the interface 20 is an interface for connecting the CPU of the control device 1 and the wired or wireless network 5.
  • the network 5 communicates using technologies such as serial communication such as RS-485, Ethernet (registered trademark) communication, optical communication, wireless LAN, Wi-Fi (registered trademark), and Bluetooth (registered trademark). It may be there.
  • Higher-level management devices such as other machines, fog computers 6, and cloud servers 7 are connected to the network 5, and data is exchanged with and from the control device 1.
  • each data read on the memory, data obtained as a result of executing the program, etc. are output via the interface 17 and displayed on the screen.
  • the input device 71 composed of a keyboard, a pointing device, and the like passes commands, data, and the like based on operations by the operator to the CPU 11 via the interface 18.
  • the axis control circuits 30a and 30b for controlling the axes included in the controlled objects 3a and 3b receive the axis movement command amount from the CPU 11 and output the axis command to the servo amplifiers 40a and 40b, respectively.
  • the servo amplifiers 40a and 40b drive the servomotors 50a and 50b that move the drive unit included in the controlled objects 3a and 3b along the axis, respectively.
  • the shaft servomotors 50a and 50b have a built-in position / speed detector, and the position / speed feedback signals from the position / speed detector are fed back to the shaft control circuits 30a and 30b, respectively, to perform position / speed feedback control. ..
  • FIG. In the hardware configuration diagram of FIG.
  • FIG. 2 shows a schematic block diagram of the functions provided by the control device 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • Each function included in the control device 1 according to the present embodiment is realized by the CPU 11 included in the control device 1 shown in FIG. 1 executing a system program and controlling the operation of each part of the control device 1.
  • the control device 1 of the present embodiment includes an analysis unit 100, a control unit 110, an adjustable section detection unit 120, a wasted time detection unit 130, and a speed adjustment unit 140. Further, the RAM 13 to the non-volatile memory 14 of the control device 1 store control programs 200a and 200b for controlling the control targets 3a and 3b, respectively, and the adjustable sections of the control programs 200a and 200b are stored. An adjustable section storage unit 210, which is an area for storing, and a command position where wasted time occurs in the control programs 200a and 200b, and a wasted time storage unit 220, which is an area for storing the time, are provided, respectively. ing.
  • the analysis unit 100 is realized by executing a system program read from the ROM 12 by the CPU 11 included in the control device 1 shown in FIG. 1 and performing arithmetic processing mainly by the CPU 11 using the RAM 13 and the non-volatile memory 14. ..
  • the analysis unit 100 analyzes the control programs 200a and 200b and creates command data for controlling the control targets 3a and 3b provided with the servomotors 50a and 50b.
  • the control programs 200a and 200b include commands generally used for controlling the controlled objects 3a and 3b. Commonly used commands include waiting commands and the like.
  • the analysis unit 100 outputs the command data created based on the commands by the control programs 200a and 200b to the control unit 110.
  • the control unit 110 executes a system program read from the ROM 12 by the CPU 11 included in the control device 1 shown in FIG. 1, mainly performs arithmetic processing using the RAM 13 and the non-volatile memory 14 by the CPU 11, and axis control circuits 30a and 30b. , The control process of each part of the control target 3a and 3b using the PLC 16 and the input / output process via the interface 18 are performed.
  • the control unit 110 controls each unit of the control target 3a, 3b and the peripheral device based on the command data input from the analysis unit 100.
  • the control unit 110 generates data related to the movement of the axes based on a command for moving the drive unit along the axes of the controlled objects 3a and 3b, and outputs the data to the servomotors 50a and 50b. Further, the control unit 110 generates, for example, a predetermined signal for operating the peripheral device based on a command for operating the peripheral device of the controlled object 3a, 3b, and outputs the signal to the PLC 16. On the other hand, the control unit 110 acquires the states of the servomotors 50a and 50b (motor current value, position, speed, acceleration, load, etc.) as feedback values and uses them for each control process.
  • the states of the servomotors 50a and 50b (motor current value, position, speed, acceleration, load, etc.) as feedback values and uses them for each control process.
  • the adjustable section detection unit 120 executes a system program read from the ROM 12 by the CPU 11 included in the control device 1 shown in FIG. 1, and performs arithmetic processing mainly by the CPU 11 using the RAM 13 and the non-volatile memory 14. It will be realized.
  • the adjustable section detection unit 120 detects an adjustment section in which the speed and acceleration can be adjusted in the section in which the feed control of the axes of the control targets 3a and 3b is performed by the control programs 200a and 200b. ..
  • the adjustable section detection unit 120 detects a section in which the air cut is performed in the control targets 3a and 3b as an adjustable section based on, for example, the control status by the control unit 110 and the feedback value fed back from the control targets 3a and 3b. do.
  • the adjustable section detection unit 120 stores the detected adjustment section in the adjustable section storage unit 210 in association with the commands of the control programs 200a and 200b.
  • the adjustable section detection unit 120 may detect, for example, a section in which fast forward is instructed as an adjustable section. Further, the adjustable section detection unit 120 sets a section in which, for example, a cutting feed is instructed and the feedback value of the load from the servomotors 50a and 50b for driving the shaft is smaller than a predetermined threshold value. It may be detected as an adjustable section.
  • the adjustable section detection unit 120 may detect as an adjustable section a cutting section in which a machining condition does not cause a big problem in the section where the work is machined.
  • the adjustable section detection unit 120 may detect, for example, a section in which a cutting feed is instructed and a cutting section for machining a long range as an adjustable section.
  • the adjustable section detection unit 120 can adjust the section of the cutting feed that has been machined earlier, for example, in the section where the cutting feed is instructed and the same portion is machined in the previous machining. It may be detected as an interval.
  • the wasted time detection unit 130 is realized by executing a system program read from the ROM 12 by the CPU 11 included in the control device 1 shown in FIG. 1 and performing arithmetic processing mainly by the CPU 11 using the RAM 13 and the non-volatile memory 14. Will be done.
  • the wasted time detection unit 130 detects the wasted time generated in the controlled objects 3a and 3b based on the control status by the control unit 110, associates it with the command of the control programs 200a and 200b, and stores it in the wasted time storage unit 220. ..
  • the wasted time stored in the wasted time storage unit 220 may include at least the time (waiting time) elapsed from the execution of the wait command in the control program to be controlled until the wait command is released. Further, the wasted time stored in the wasted time storage unit 220 may include the time (delay time) elapsed from the execution of the wait command in the control program to be controlled until the wait identifier is notified. good.
  • the speed adjusting unit 140 is realized by executing a system program read from the ROM 12 by the CPU 11 included in the control device 1 shown in FIG. 1 and performing arithmetic processing mainly by the CPU 11 using the RAM 13 and the non-volatile memory 14. To.
  • the speed adjusting unit 140 refers to the adjustable section stored in the adjustable section storage unit 210 and the wasted time stored in the wasted time storage unit 220, and the control program 200a is used to reduce the wasted time.
  • 200b Adjust at least one of the command speeds and accelerations for the adjustable interval.
  • the speed adjusting unit 140 may preferentially adjust the air cut section in each adjustable section.
  • the speed adjusting unit 140 may adjust the cutting section when making adjustments for shortening the waiting time within the wasted time.
  • FIG. 3 is a graph illustrating the relationship between the speed and time of the axial feed in the controlled object 3a.
  • the horizontal shaded section indicates a cutting feed section in which the cutting load is equal to or higher than a predetermined threshold value
  • the diagonal line shaded section indicates a cutting feed section in which the cutting load is equal to or lower than a predetermined threshold value
  • the white section indicates a fast feed section. ..
  • the cutting feed section in which the cutting load is equal to or less than a predetermined threshold value and the fast-forward section can be considered as adjustable sections.
  • FIG. 3 is a graph illustrating the relationship between the speed and time of the axial feed in the controlled object 3a.
  • the horizontal shaded section indicates a cutting feed section in which the cutting load is equal to or higher than a predetermined threshold value
  • the diagonal line shaded section indicates a cutting feed section in which the cutting load is equal to or lower than a predetermined threshold value
  • the white section indicates a fast feed section. ..
  • the cutting feed command Na1 is executed at times t 0 to t 2
  • the cutting feed command Na 3 is executed at times t 3 to t 6
  • the fast forward command Na 2 and time t 6 to are executed at times t 2 to t 3 .
  • the fast-forward command Na 4 is executed.
  • the wait command Na5 is executed at time t7
  • the control target 3a enters the wait state
  • the control program 200b of the control target 3b commands the notification of the wait identifier at time t8 to cancel the wait state. And.
  • the time (t 8 -t 7 ) is the wasted time (waiting time) in the command Na 5. ) Is stored in the wasted time storage unit 220.
  • the speed adjusting unit 140 may, for example, cut feed speed v ac1 or acceleration at times t 1 to t 2 and time t 2 to so that the trigger for executing the command Na 5 coincides with approximately time t 8 . Adjust the fast-forward speed v ar and acceleration at t 3 , t 6 to t 7 , and the cutting feed speed v ac 2 and acceleration at times t 3 to t 4 , t 5 to t 6 to be small.
  • FIG. 4 is a graph illustrating the relationship between the speed and time of the axial feed in the controlled object 3a after adjusting the speed in the adjustable section.
  • FIG. 4 shows the speed and acceleration of the adjustable section adjusted so that the time t 7'when the movement by the fast-forward command Na 4 is completed coincides with the time t 8 .
  • This speed adjustment can be realized, for example, by instructing the control unit 110 to set the override small in the adjustable section.
  • the transition of the position of the axis when the override is adjusted may be calculated so that the time t 7'when the fast-forward command Na4 ends becomes the time t 8 .
  • the integrated value (movement amount) of the speed when each command is executed is at least one of the speed and the acceleration so as to match the integrated value of the speed when each command is executed in FIG. Is adjusted.
  • FIG. Is adjusted In FIG.
  • the speeds and accelerations of all the adjustable sections are adjusted, but only the speeds and accelerations of some adjustable sections may be adjusted.
  • the time t 7'when the movement by the fast-forward command Na 4 is completed is set to the time t 8 . Matching them has a great effect on reducing power consumption and impact on the machine.
  • FIG. 5 is a graph illustrating the relationship between the speed and time of the axial feed in the controlled object 3b.
  • the horizontal shaded section indicates a cutting feed section in which the cutting load is equal to or higher than a predetermined threshold value
  • the diagonal line shaded section indicates a cutting feed section in which the cutting load is equal to or lower than a predetermined threshold value
  • the white section indicates a fast feed section. ..
  • the cutting feed command Nb1 is executed at times t 0 to t 2
  • the cutting feed command Nb3 is executed at times t 3 to t 6
  • the fast forward command Nb 2 and time t 6 to are executed at times t 2 to t 3 .
  • the fast-forward command Nb4 is executed.
  • the wait command Na5 is executed by the control program 200a of the control target 3a to enter the wait state of the control target 3b
  • the wait identifier notification command Nb5 is issued by the control program 200b of the control target 3b. It is assumed that the execution is performed and the waiting state of the controlled object 3a is released.
  • the delay time is from the time t 7 when the wait command Na 5 is executed by the control program 200a of the control target 3a to the time t 8 when the wait identifier notification command Nb 5 is executed by the control program 200b of the control target 3b. Therefore, the time (t 8 -t 7 ) is stored in the wasted time storage unit 220 as the wasted time (delayed time) in the command Nb5.
  • the speed adjusting unit 140 may, for example, cut feed speed v bc1 at time t 1 to t 2 or acceleration, time t 2 ⁇ so that the trigger for executing the command Nb 5 coincides with approximately time t 7 .
  • the fast-forward speed v br and acceleration at t 3 , t 6 to t 7 , and the cutting feed speed v bc2 and acceleration at times t 3 to t 4 , t 5 to t 6 are greatly adjusted.
  • FIG. 6 is a graph illustrating the relationship between the speed and time of the axial feed in the controlled object 3b after adjusting the speed in the adjustable section.
  • FIG. 6 shows the speed and acceleration of the adjustable section adjusted so that the time t 8'when the movement by the fast-forward command Nb4 ends coincides with the time t 7 .
  • This speed adjustment can be realized, for example, by instructing the control unit 110 to set a large override in the adjustable section. The transition of the position of the axis when the override is adjusted may be calculated so that the time t 8'when the fast-forward command Nb4 ends becomes the time t 7 .
  • the integrated value (movement amount) of the speed when each command is executed is at least one of the speed and the acceleration so as to match the integrated value of the speed when each command is executed in FIG. Is adjusted.
  • the speeds and accelerations of all the adjustable sections are adjusted, but only the speeds and accelerations of some adjustable sections may be adjusted.
  • the speed adjustment unit 140 describes each of the reduction of the waiting time and the reduction of the delay time, but the speed adjustment unit 140 reduces the waiting time of one controlled object and the delay time of another controlled object. May be done in combination.
  • priority is given to shortening the waiting time and shortening the delay time, and the waste time of the higher priority is shortened first, and the portion that cannot be adjusted by that is lower in priority. You can make up for it by shortening the wasted time. For example, prioritize the reduction of waiting time, and reduce the speed or acceleration by 10% or more from the commanded speed, which must not be reduced below a predetermined threshold (for example, the speed or acceleration must not be reduced below a predetermined threshold).
  • the waiting time cannot be reduced to 0 by shortening the waiting time, adjustments may be made to shorten the delay time of other control targets.
  • priority is given to shortening the delay time, and the delay time is shortened under a predetermined limit (for example, the speed limit or acceleration of the shaft according to the mechanical specifications must not be larger). Therefore, if the delay time cannot be reduced to 0, adjustments may be made to shorten the waiting time of other controlled objects.
  • the speed adjusting unit 140 When the adjustable section is not stored in the adjustable section storage unit 210 or the wasted time is not stored in the wasted time storage unit 220, the speed adjusting unit 140 has the speed and the speed in the control programs 200a and 200b. At least one of the acceleration cannot be adjusted.
  • the adjustable section detection unit 120 detects the adjustable section and the waste time detection unit 130 detects the waste time while the control unit 110 controls the controlled objects 3a and 3b. Therefore, the speed adjusting unit 140 does not function in the processing of the first work in the present embodiment. However, the machining of the workpiece by the machine is repeated by automatic operation. Therefore, it should be noted that the speed adjustment by the speed adjusting unit 140 functions favorably in the second and subsequent machining by utilizing the adjustable section and the wasted time detected in the first machining.
  • the wasted time generated in the system for controlling a plurality of controlled objects in parallel is effectively utilized by reducing the power consumption and the impact generated in the machine and shortening the cycle time.
  • the power consumption It is possible to increase the cycle time without increasing the amount and the impact generated on the machine more than necessary.
  • the control device 1 according to the second embodiment of the present invention includes an analysis unit 100, a control unit 110, an adjustable section detection unit 120, a wasted time detection unit 130, and a speed adjustment unit 140.
  • the RAM 13 to the non-volatile memory 14 of the control device 1 store control programs 200a and 200b for controlling the control targets 3a and 3b, respectively, and the adjustable sections of the control programs 200a and 200b are stored.
  • the adjustable section storage unit 210 which is an area for storage, the command position where the wasted time occurs in the control programs 200a, 200b, and the wasted time storage unit 220, which is an area for storing the time, are provided, respectively. There is.
  • the analysis unit 100 has a function of pre-reading and analyzing the control programs 200a and 200b. Further, the analysis unit 100 has a function of predicting the time required to execute each command of the control programs 200a and 200b. For predicting the execution time of the command, for example, known techniques disclosed in Japanese Patent No. 4980458, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-146859, and the like may be used. As for peripheral devices, the system that manages the entire line where the controlled objects 3a and 3b are located and the standby state of the peripheral devices are detected based on the signal acquired via the PLC 16 so that they can be used next time. The time may be estimated from the received or previous execution time.
  • the adjustable section detection unit 120 can detect and adjust the section in which the fast-forward command is executed among the commands included in the control programs 200a and 200b as the adjustable section in at least the first machining. It is stored in the section storage unit 210. Further, the adjustable section detection unit 120 detects a machining section in which a major problem does not occur even if the machining conditions are adjusted among the commands included in the control programs 200a and 200b as the adjustable section, and stores the adjustable section. It may be stored in the unit 210. Further, the wasted time detecting unit 130 according to the present embodiment calculates the wasted time (waiting time and delay time) generated in the waiting included in the control programs 200a and 200b based on the prediction result of the processing time by the analysis unit. , The calculated wasted time is stored in the wasted time storage unit 220. The functions provided in the other configurations are the same as those in the first embodiment.
  • the control device 1 can pre-read the control programs 200a and 200b and detect the adjustable section and the wasted time in advance. Therefore, the wasted time can be shortened from the first processing. If the look-ahead by the analysis unit 100 is not sufficient, the normal processing is proceeded, but if the look-ahead is sufficient, the section that can be used within the look-ahead range can be grasped in advance, so that the speed and acceleration are within that range. At least one of the adjustments can be made. In order to further improve the accuracy, the above-mentioned machining time prediction function is used only in the first machining, and in parallel with this, accurate adjustable sections and wasted time are detected in the first machining, and the second machining. From machining, at least one of the adjustable intervals detected in the actual machining and the speed and acceleration based on the wasted time may be adjusted.
  • FIG. 8 shows a schematic block diagram of the functions included in the control device 1 according to the third embodiment of the present invention.
  • Each function included in the control device 1 according to the present embodiment is realized by the CPU 11 included in the control device 1 shown in FIG. 1 executing a system program and controlling the operation of each part of the control device 1.
  • the control device 1 Similar to the control device 1 according to the first embodiment, the control device 1 according to the present embodiment includes an analysis unit 100, a control unit 110, an adjustable section detection unit 120, a wasted time detection unit 130, and a speed adjustment unit 140, and further.
  • a simulation unit 150 is provided.
  • the RAM 13 to the non-volatile memory 14 of the control device 1 store control programs 200a and 200b for controlling the control targets 3a and 3b, respectively, and the adjustable sections of the control programs 200a and 200b are stored.
  • the adjustable section storage unit 210 which is an area for storage, the command position where the wasted time occurs in the control programs 200a, 200b, and the wasted time storage unit 220, which is an area for storing the time, are provided, respectively. There is.
  • the functions of the analysis unit 100, the control unit 110, and the speed adjustment unit 140 according to the present embodiment are the same as the functions according to the first embodiment.
  • the simulation unit 150 is realized by executing a system program read from the ROM 12 by the CPU 11 included in the control device 1 shown in FIG. 1 and performing arithmetic processing mainly by the CPU 11 using the RAM 13 and the non-volatile memory 14. ..
  • the simulation unit 150 performs a known simulation process based on the control programs 200a and 200b.
  • a known method disclosed in JP-A-2003-291333, JP-A-09-07330, and the like can be used.
  • the adjustable section detection unit 120 is a section in which a fast-forward section is commanded and a section in which a cutting feed is commanded based on the result of simulation processing by the simulation unit 150, and the work and the tool are connected to each other.
  • the non-contact air cut section is detected as an adjustable section and stored in the adjustable section storage unit 210.
  • the adjustable section detection unit 120 detects a processing section as an adjustable section, which does not cause a big problem even if the processing conditions are adjusted, based on the result of the simulation processing by the simulation unit 150, and the adjustable section storage unit 210. You may memorize it in.
  • the wasted time detecting unit 130 calculates the wasted time (waiting time and delay time) generated in the waiting included in the control programs 200a and 200b based on the result of the simulation processing by the simulation unit 150. , The calculated wasted time is stored in the wasted time storage unit 220.
  • the functions provided in the other configurations are the same as those in the first embodiment.
  • the control device 1 can detect the adjustable section and the wasted time in advance by the simulation process based on the control programs 200a and 200b. Therefore, the wasted time can be shortened from the first processing.
  • the above-mentioned machining time prediction function is used only in the first machining, and in parallel with this, accurate adjustable sections and wasted time are detected in the first machining, and the second machining. From machining, at least one of the adjustable intervals detected in the actual machining and the speed and acceleration based on the wasted time may be adjusted.
  • the speed adjusting unit 140 automatically determines an adjustable section for adjusting at least one of the speed and the acceleration.
  • the adjustable section for speed adjustment may be selected at the operator's discretion. In this case, for example, when the first machining is completed, a graph as illustrated in FIGS. 3 and 5 is displayed on the display device 70 of the control device 1. Then, the operator is made to select the adjustable section to be adjusted.
  • each control program is divided into a wait command and a command for notifying the wait identifier in advance to form a segment. Then, when adjusting at least one of the speed and the acceleration in order to reduce the wasted time related to a certain wait command and a command for notifying the wait identifier, the segment immediately before the wait command and the command for notifying the wait identifier. At least one of the velocity and the acceleration may be adjusted for the adjustable section within the range of.

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Abstract

制御装置は、制御用プログラムを解析し、その解析結果に基づいて複数の制御対象をそれらが並列動作するように制御する。この制御装置は、制御用プログラムにおける調整可能区間を検出し、制御用プログラムにおける複数の制御対象間での待ち合わせに係る指令の実行において発生する無駄時間を検出して、制御用プログラムにおける調整可能区間における制御対象が備える軸の移動に係る指令の速度及び／または加速度を、前記検出した無駄時間が短縮するように調整する機能を備える。

Description

制御装置
　本発明は、制御装置に関し、特に無駄時間を考慮して送り速度を調整する制御装置に関する。
　工作機械やロボットなどの産業機械を制御する制御装置では、複数の制御処理を並列して行う場合がある。この複数の制御処理は、例えば多系統システムを構成する系統間で並列制御をする場合や、単一系統のシステムを構成する制御対象（工作機械とその周辺装置、複数の周辺装置間など）を並列制御する場合などがある。並列制御は、複数の制御用プログラム間での協調動作や、単一の制御用プログラム内でのブロック間での協調動作、同じブロック内の複数の指令の間での協調動作で実現されている。
　一例として、多系統システムを複数の制御用プログラムでそれぞれ制御する場合について説明する。
複数の加工系統やローダ系統を備えた多系統システムを制御する多系統制御を行う場合、それぞれの系統間の動作を協調動作させるために待ち合わせ制御を行う場合がある（例えば、特許文献１等）。それぞれの系統を制御するための指令は、一般にそれぞれの系統毎に異なる制御用プログラムに含まれる。待ち合わせ制御を行うために、それぞれの制御用プログラムの指令には、他の系統や周辺機器と「待ち」を行う指令が存在する。各系統の制御用プログラムや周辺機器は、お互いに待つことで協調して動作する。図９は、待ち合わせを行う制御用プログラムの例を示している。図９の制御用プログラムでは、Ｍ１０１指令により系統間待ち合わせを行うことを指令し、ＷＡＩＴ（３）指令で他の系統から待ち合わせ識別子３が通知されるまで制御用プログラムの動作を一時停止する。そして、相手の系統が所定の状態になって待ち合わせ識別子３を通知してくると、制御用プログラムの実行を再開してＭ２００指令でローダを呼び出す。この制御用プログラムを用いることで、他の系統で待ち合わせ識別子３を通知する指令が実行されるまでローダ呼び出し指令の実行を待たせることができる。
　他の例として、単一系統のシステムを構成する制御対象を単一の制御用プログラムで並列制御をする場合について説明する。
単一系統内において、制御用プログラムから周辺装置を呼び出して利用する場合、該周辺装置を呼び出す指令を実行したあと、そのまま制御用プログラムの実行が継続される。この時、継続して実行されるブロックの中に、周辺装置の動作状態が所定の状態（周辺装置の駆動部が所定の位置まで移動した状態など）になるまで実行できないブロックがあった場合、当該ブロックにおいて、周辺装置が所定の状態になった時に通知される信号を待つ待ち指令が実行される。そして、周辺装置が所定の状態になり、信号が通知されると、待ち指令は解除されて制御用プログラムの実行が継続される。このような待ち合わせ処理は、同一ブロック内の指令間で行われることもある。
特開２０１６－１５３９３８号公報
　ここで、並列動作する複数の制御対象がある場合に、ある制御対象が、他の制御対象の動作を待つ待ち指令に早く到着する場合を考える。このような場合、当該制御対象の動作は他の制御対象が所定の状態になるまでの間、一時停止したままとなる。この待ち時間は、当該制御対象の動作のみに着目すると無駄な時間として捉えることができる。
　一方で、ある制御対象が、待ち指令の実行に遅れて所定の状態になる場合を考える。このような場合、当該制御対象が遅れて所定の状態になる分だけシステム全体の動作のサイクルタイムが低下することとなる。この遅れ時間は、システム全体の動作からするとやはり無駄な時間として捉えることができる。
　このような、複数の制御対象が並列動作するシステムにおいて発生する無駄時間を有効に活用する技術的手法が望まれている。
　本発明による制御装置は、複数の制御対象が並列動作するシステムにおいて無駄時間が発生する場合に、複数の制御対象の内の少なくとも１つの制御対象を制御する指令における調整可能な区間（例えば、加工せずに軸が移動しているエアカット区間や、加工条件を調整しても大きな問題が出ない加工区間など）の速度や加速度を調整することで無駄時間を短縮する。待ち時間が発生する制御対象における調整可能区間の速度や加速度を小さくする方向で調整すれば、該制御対象の消費電力や機械に発生する衝撃が低減される。また、遅れ時間が発生する制御対象における調整可能区間の速度や加速度を大きくする方向で調整すれば、システム全体のサイクルタイムが短縮される。いずれの調整を行う場合でも、無駄時間は短縮される。
　そして、本発明の一態様は、少なくとも１つの制御用プログラムに基づいて複数の異なる制御対象を制御してワークを加工する並列制御を行う制御装置において、前記制御用プログラムを解析する解析部と、前記解析部による解析結果に基づいて複数の前記制御対象を制御する制御部と、前記制御用プログラムにおける調整可能区間を検出する調整可能区間検出部と、前記制御用プログラムにおける複数の前記制御対象間での待ち合わせに係る指令の実行において発生する無駄時間を検出する無駄時間検出部と、前記制御用プログラムにおける前記調整可能区間における前記制御対象が備える軸の移動に係る指令の速度及び加速度の少なくともいずれかを、前記無駄時間が短縮するように調整する速度調整部と、を備えた制御装置である。
　本発明の一態様により、複数の制御対象が並列動作するシステムにおいて発生する無駄時間を、消費電力や機械に発生する衝撃の低減、サイクルタイムの短縮へと転換して有効に活用することが可能となる。
第１実施形態による制御装置の概略的なハードウェア構成図である。 第１実施形態による制御装置の機能を示す概略的なブロック図である。 ある系統における速度の推移と時間の関係を例示する図である。 待ち時間を短縮する処理の結果を例示する図である。 他の系統における速度の推移と時間の関係を例示する図である。 遅れ時間を短縮する処理の結果を例示する図である。 第２実施形態による制御装置の機能を示す概略的なブロック図である。 第３実施形態による制御装置の機能を示す概略的なブロック図である。 系統間の待ち合わせをする加工プログラムの例を示す図である。
　以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
　図１は本発明の第１実施形態による制御装置の要部を示す概略的なハードウェア構成図である。
本実施形態では、本発明の制御装置が備える機能を複数の制御対象を複数の制御用プログラムにより並列制御した場合を例として説明する。本発明の制御装置１は、例えば制御対象３ａ，３ｂを制御対象毎に用意された制御用プログラムに基づいて制御する制御装置として実装することができる。なお、本実施形態による制御装置１の機能は、単一の制御用プログラムにより複数の制御対象３ａ，３ｂを並列制御する場合にも適用できる。
　本実施形態による制御装置１が備えるＣＰＵ１１は、制御装置１を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたシステム・プログラムをバス２２を介して読み出し、該システム・プログラムに従って制御装置１全体を制御する。ＲＡＭ１３には一時的な計算データや表示データ、及び外部から入力された各種データ等が一時的に格納される。
　不揮発性メモリ１４は、例えば図示しないバッテリでバックアップされたメモリやＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）等で構成され、制御装置１の電源がオフされても記憶状態が保持される。不揮発性メモリ１４には、インタフェース１５を介して外部機器７２から読み込まれた制御用プログラムやデータ、インタフェース１８を介して入力装置７１から入力された制御用プログラムやデータ、ネットワーク５を介してフォグコンピュータ６やクラウドサーバ７等の他の装置から取得された制御用プログラムやデータ等が記憶される。不揮発性メモリ１４に記憶されるデータは、例えば制御対象３ａ，３ｂにおける各モータの位置や速度、加速度、負荷、その他の制御対象３ａ，３ｂに取り付けられた図示しないセンサで検出された各物理量に係るデータ等が含まれていてよい。不揮発性メモリ１４に記憶された制御用プログラムやデータは、実行時／利用時にはＲＡＭ１３に展開されてもよい。また、ＲＯＭ１２には、公知の解析プログラムなどの各種システム・プログラムがあらかじめ書き込まれている。
　インタフェース１５は、制御装置１のＣＰＵ１１と外部記憶媒体等の外部機器７２と接続するためのインタフェースである。外部機器７２側からは、例えば制御対象３ａ，３ｂの制御に用いられる制御用プログラムや設定データ等が読み込まれる。また、制御装置１内で編集した制御用プログラムや設定データ等は、外部機器７２を介して図示しないＣＦカードやＵＳＢメモリ等の外部記憶媒体に記憶させることができる。ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）１６は、ラダープログラムを実行して制御対象３ａ，３ｂ及び該制御対象３ａ，３ｂの周辺装置（例えば、工具交換装置や、ロボット等のアクチュエータ、制御対象３ａ，３ｂに取付けられている温度センサや湿度センサ等のセンサ）にＩ／Ｏユニット１９を介して信号を出力し制御する。また、制御対象３ａ，３ｂの本体に配備された操作盤の各種スイッチや周辺装置等の信号を受け取って、その信号に必要な信号処理をした後、ＣＰＵ１１に渡す。
　インタフェース２０は、制御装置１のＣＰＵと有線乃至無線のネットワーク５とを接続するためのインタフェースである。ネットワーク５は、例えばＲＳ－４８５等のシリアル通信、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）通信、光通信、無線ＬＡＮ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の技術を用いて通信をするものであってよい。ネットワーク５には、他の機械やフォグコンピュータ６、クラウドサーバ７等の上位の管理装置が接続され、制御装置１との間で相互にデータのやり取りを行っている。
　表示装置７０には、メモリ上に読み込まれた各データ、プログラム等が実行された結果として得られたデータ等がインタフェース１７を介して出力されてその画面に表示される。また、キーボードやポインティングデバイス等から構成される入力装置７１は、作業者による操作に基づく指令，データ等をインタフェース１８を介してＣＰＵ１１に渡す。
　制御対象３ａ，３ｂが備える軸を制御するための軸制御回路３０ａ，３０ｂは、ＣＰＵ１１からの軸の移動指令量を受け取って、軸の指令をサーボアンプ４０ａ，４０ｂにそれぞれ出力する。サーボアンプ４０ａ，４０ｂはこの指令を受け取って、制御対象３ａ，３ｂが備える駆動部を軸に沿って移動させるサーボモータ５０ａ，５０ｂをそれぞれ駆動する。軸のサーボモータ５０ａ，５０ｂは位置・速度検出器を内蔵し、この位置・速度検出器からの位置・速度フィードバック信号を軸制御回路３０ａ，３０ｂにそれぞれフィードバックし、位置・速度のフィードバック制御を行う。なお、図１のハードウェア構成図では軸制御回路３０ａ，３０ｂ、サーボアンプ４０ａ，４０ｂ、サーボモータ５０ａ，５０ｂはそれぞれ１つずつしか示されていないが、実際には制御対象となる制御対象３ａ，３ｂに備えられた軸の数だけ用意される。
　図２は、本発明の第１実施形態による制御装置１が備える機能を概略的なブロック図として示したものである。本実施形態による制御装置１が備える各機能は、図１に示した制御装置１が備えるＣＰＵ１１がシステム・プログラムを実行し、制御装置１の各部の動作を制御することにより実現される。
　本実施形態の制御装置１は、解析部１００、制御部１１０、調整可能区間検出部１２０、無駄時間検出部１３０、速度調整部１４０を備える。また、制御装置１のＲＡＭ１３乃至不揮発性メモリ１４には、制御対象３ａ，３ｂをそれぞれ制御するための制御用プログラム２００ａ，２００ｂが記憶されると共に、該制御用プログラム２００ａ，２００ｂの調整可能区間を記憶するための領域である調整可能区間記憶部２１０、及び該制御用プログラム２００ａ，２００ｂにおける無駄時間が発生する指令位置とその時間を記憶するための領域である無駄時間記憶部２２０がそれぞれ設けられている。
　解析部１００は、図１に示した制御装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理が行われることで実現される。解析部１００は、制御用プログラム２００ａ，２００ｂを解析してサーボモータ５０ａ，５０ｂを備えた制御対象３ａ，３ｂを制御するための指令データを作成する。制御用プログラム２００ａ，２００ｂには、制御対象３ａ，３ｂの制御に一般的に用いられる指令が含まれている。一般的に用いられる指令には、待ち指令等が含まれる。解析部１００は、制御用プログラム２００ａ，２００ｂによる指令に基づいて作成した指令データを制御部１１０に出力する。
　制御部１１０は、図１に示した制御装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理と、軸制御回路３０ａ，３０ｂ、ＰＬＣ１６を用いた制御対象３ａ，３ｂの各部の制御処理、インタフェース１８を介した入出力処理が行われることで実現される。制御部１１０は、解析部１００から入力された指令データに基づいて、制御対象３ａ，３ｂ及び周辺装置の各部を制御する。制御部１１０は、例えば制御対象３ａ，３ｂの各軸に沿って駆動部を移動させる指令に基づいて軸の移動に係るデータを生成してサーボモータ５０ａ，５０ｂに出力する。また、制御部１１０は、例えば制御対象３ａ，３ｂの周辺装置を動作させる指令に基づいて該周辺装置を動作させる所定の信号を生成してＰＬＣ１６に出力する。一方で、制御部１１０は、サーボモータ５０ａ，５０ｂの状態（モータの電流値、位置、速度、加速度、負荷等）をフィードバック値として取得して各制御処理に使用する。
　調整可能区間検出部１２０は、図１に示した制御装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理が行われることで実現される。調整可能区間検出部１２０は、制御用プログラム２００ａ，２００ｂにより制御対象３ａ，３ｂの軸の送り制御が行われている区間の内で、速度や加速度が調整可能な区間である調整区間を検出する。調整可能区間検出部１２０は、例えば制御部１１０による制御状況及び制御対象３ａ，３ｂからフィードバックされるフィードバック値に基づいて、制御対象３ａ，３ｂにおけるエアカットが行われた区間を調整可能区間として検出する。調整可能区間検出部１２０は、検出した調整区間を制御用プログラム２００ａ，２００ｂの指令と関連付けて調整可能区間記憶部２１０に記憶する。この場合、調整可能区間検出部１２０は、例えば早送りが指令されている区間を調整可能区間として検出してもよい。また、調整可能区間検出部１２０は、例えば切削送りが指令されている区間であって、且つ、当該軸を駆動するサーボモータ５０ａ，５０ｂからの負荷のフィードバック値が所定の閾値よりも小さい区間を調整可能区間として検出してもよい。
　また、調整可能区間検出部１２０は、ワークの加工が行われている区間の内で、加工条件を調整しても大きな問題が生じない切削区間を調整可能区間として検出するようにしても良い。この場合、調整可能区間検出部１２０は、例えば切削送りが指令されている区間であって、長い範囲を加工する切削区間を調整可能区間として検出してもよい。長い範囲を加工している切削区間における軸の速度や加速度を調整する場合、微小な調整量で無駄時間を解消できるので、このような切削区間を調整可能区間とすることができる。また、調整可能区間検出部１２０は、例えば切削送りが指令されている区間であって、先の加工において同じ箇所が加工されている場合に、先に加工されている切削送りの区間を調整可能区間として検出してもよい。
　無駄時間検出部１３０は、図１に示した制御装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理が行われることで実現される。無駄時間検出部１３０は、制御部１１０による制御状況に基づいて、制御対象３ａ，３ｂにおいて発生した無駄時間を検出して制御用プログラム２００ａ，２００ｂの指令と関連付けて無駄時間記憶部２２０に記憶する。無駄時間記憶部２２０に記憶する無駄時間は、少なくともある制御対象の制御用プログラムにおいて待ち指令が実行されてから該待ち指令が解除されるまでに経過した時間（待ち時間）を含んでいてよい。また、無駄時間記憶部２２０に記憶する無駄時間は、他の制御対象の制御用プログラムにおいて待ち指令が実行されてから待ち合わせ識別子が通知されるまでに経過した時間（遅れ時間）を含んでいてもよい。
　速度調整部１４０は、図１に示した制御装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理が行われることで実現される。速度調整部１４０は、調整可能区間記憶部２１０に記憶される調整可能区間と、無駄時間記憶部２２０に記憶される無駄時間とを参照して、該無駄時間を短縮するように制御用プログラム２００ａ，２００ｂにおける調整可能区間に係る指令の速度及び加速度の少なくともいずれかを調整する。速度調整部１４０は、各調整可能区間の中で、エアカット区間を優先して調整するようにしてよい。特に、無駄時間の内の遅れ時間を短縮するための調整の場合には、エアカット区間を優先して調整し、切削区間については調整しないようにすることが望ましい。これは、切削区間の速度や加速度を早くすると、加工面に問題が生じる場合が多いからである。一方で、速度調整部１４０は、無駄時間の内の待ち時間を短縮するための調整をする場合には、切削区間を調整するようにしてよい。
　図３及び図４を用いて、速度調整部１４０による待ち時間を短縮するための速度調整の例を説明する。
　図３は、制御対象３ａにおける軸送りの速度と時間との関係を例示するグラフである。図３において、横線網掛けの区間は切削負荷が所定の閾値以上の切削送り区間、斜線網掛け区間は切削負荷が所定の閾値以下の切削送り区間、白抜きの区間は早送り区間を示している。このうち、切削負荷が所定の閾値以下の切削送り区間、及び早送り区間は調整可能区間と考えることができる。図３の例では、時刻ｔ0～ｔ2では切削送り指令Ｎａ１、時刻ｔ3～ｔ6では切削送り指令Ｎａ３が実行されており、時刻ｔ2～ｔ3では早送り指令Ｎａ２、時刻ｔ6～ｔ7では早送り指令Ｎａ４が実行されているとする。また、時刻ｔ7に待ち指令Ｎａ５が実行されて制御対象３ａは待ち状態に入り、時刻ｔ8に制御対象３ｂの制御用プログラム２００ｂで待ち合わせ識別子の通知が指令されて待ち状態が解除されたものとする。
　図３によれば、時刻ｔ1～ｔ2、時刻ｔ3～ｔ4，ｔ5～ｔ6では切削送り指令が実行されているにも関わらず負荷が検出されていない。そのため、時刻ｔ1～ｔ2、時刻ｔ3～ｔ4，ｔ5～ｔ6の切削送り区間が調整可能区間として調整可能区間記憶部２１０に記憶される。また、早送り区間である時刻ｔ2～ｔ3、ｔ6～ｔ7も同様に調整可能区間として調整可能区間記憶部２１０に記憶される。そして、待ち指令Ｎａ５が実行された時刻ｔ7から待ち状態が解除された時刻ｔ8までは待ち時間と考えることができるので、時間（ｔ8－ｔ7）が指令Ｎａ５における無駄時間（待ち時間）として無駄時間記憶部２２０に記憶される。
　このような状況において、速度調整部１４０は、指令Ｎａ５が実行される契機が略時刻ｔ8に一致するように、例えば時刻ｔ1～ｔ2における切削送り速度ｖac1や加速度、時刻ｔ2～ｔ3、ｔ6～ｔ7における早送り速度ｖarや加速度、時刻ｔ3～ｔ4，ｔ5～ｔ6における切削送り速度ｖac2や加速度を小さく調整する。
図４は、調整可能区間における速度を調整した後の制御対象３ａにおける軸送りの速度と時間との関係を例示するグラフである。
図４は、早送り指令Ｎａ４による移動が終了した時刻ｔ7’が時刻ｔ8と一致するように調整可能区間の速度と加速度を調整したものである。この速度調整は、例えば調整可能の区間においてオーバライドを小さく設定するように制御部１１０に指令することで実現できる。オーバライドを調整した場合の軸の位置の推移を計算して、早送り指令Ｎａ４が終了する時刻ｔ7’が時刻ｔ8となるようにすればよい。この時、各指令が実行されている際の速度の積分値（移動量）は、図３における各指令が実行されている際の速度の積分値と一致するように速度及び加速度の少なくともいずれかの調整が行われる。なお、図４では、全ての調整可能区間の速度や加速度を調整しているが、一部の調整可能区間の速度及び加速度のみを調整するようにしてもよい。このような場合には、例えば図３において速度が大きく変化している早送り指令Ｎ２の速度や加速度を調整することでするは、早送り指令Ｎａ４による移動が終了した時刻ｔ7’が時刻ｔ8と一致するようにすると、消費電力や機械に対する衝撃の低減に大きな効果が生じる。
　次に、図５及び図６を用いて、速度調整部１４０による遅れ時間を短縮するための速度調整の例を説明する。
　図５は、制御対象３ｂにおける軸送りの速度と時間との関係を例示するグラフである。図５において、横線網掛けの区間は切削負荷が所定の閾値以上の切削送り区間、斜線網掛け区間は切削負荷が所定の閾値以下の切削送り区間、白抜きの区間は早送り区間を示している。図５の例では、時刻ｔ0～ｔ2では切削送り指令Ｎｂ１、時刻ｔ3～ｔ6では切削送り指令Ｎｂ３が実行されており、時刻ｔ2～ｔ3では早送り指令Ｎｂ２、時刻ｔ6～ｔ7では早送り指令Ｎｂ４が実行されているとする。また、時刻ｔ7に制御対象３ａの制御用プログラム２００ａで待ち指令Ｎａ５を実行されて制御対象３ｂの待ち状態に入り、時刻ｔ8に制御対象３ｂの制御用プログラム２００ｂで待ち合わせ識別子通知指令Ｎｂ５が実行されて制御対象３ａの待ち状態が解除されたものとする。
　図５によれば、時刻ｔ1～ｔ2、時刻ｔ3～ｔ4，ｔ5～ｔ6では切削送り指令が実行されているにも関わらず負荷が検出されていない。そのため、時刻ｔ1～ｔ2、時刻ｔ3～ｔ4，ｔ5～ｔ6の切削送り区間が調整可能区間として調整可能区間記憶部２１０に記憶される。また、早送り区間である時刻ｔ2～ｔ3、ｔ6～ｔ7も同様に調整可能区間として調整可能区間記憶部２１０に記憶される。そして、制御対象３ａの制御用プログラム２００ａで待ち指令Ｎａ５が実行された時刻ｔ7から、制御対象３ｂの制御用プログラム２００ｂで待ち合わせ識別子通知指令Ｎｂ５が実行された時刻ｔ8までは遅れ時間と考えることができるので、時間（ｔ8－ｔ7）が指令Ｎｂ５における無駄時間（遅れ時間）として無駄時間記憶部２２０に記憶される。
　このような状況において、速度調整部１４０は、指令Ｎｂ５が実行される契機が略時刻ｔ7に一致するように、例えば時刻ｔ1～ｔ2における切削送り速度ｖbc1や加速度、時刻ｔ2～ｔ3、ｔ6～ｔ7における早送り速度ｖbrや加速度、時刻ｔ3～ｔ4，ｔ5～ｔ6における切削送り速度ｖbc2や加速度を大きく調整する。
図６は、調整可能区間における速度を調整した後の制御対象３ｂにおける軸送りの速度と時間との関係を例示するグラフである。図６は、早送り指令Ｎｂ４による移動が終了した時刻ｔ8’が時刻ｔ7と一致するように調整可能区間の速度と加速度を調整したものである。この速度調整は、例えば調整可能区間においてオーバライドを大きく設定するように制御部１１０に指令することにより実現できる。オーバライドを調整した場合の軸の位置の推移を計算して、早送り指令Ｎｂ４が終了する時刻ｔ8’が時刻ｔ7となるようにすればよい。この時、各指令が実行されている際の速度の積分値（移動量）は、図５における各指令が実行されている際の速度の積分値と一致するように速度及び加速度の少なくともいずれかの調整が行われる。なお、図６では、全ての調整可能区間の速度や加速度を調整しているが、一部の調整可能区間の速度及び加速度のみを調整するようにしてもよい。
　上記では速度調整部１４０は待ち時間の短縮、または遅れ時間の短縮のそれぞれについて説明しているが、速度調整部１４０は、ある制御対象の待ち時間の短縮及び他の制御対象の遅れ時間の短縮を組み合わせて行うようにしてもよい。この場合、例えば待ち時間の短縮と、遅れ時間の短縮に対して優先順位をつけて、優先順位が高い方の無駄時間の短縮を先に行い、それで調整しきれなかった分を優先順位が低い方の無駄時間の短縮で補うようにすればよい。例えば、待ち時間の短縮を優先するようにしておき、所定の制限（例えば、所定の閾値以下に速度や加速度を落としてはいけない、指令されている速度よりも１０％以上速度や加速度を落としてはいけない等）の元で待ち時間の短縮を行い、それで待ち時間を０にできなかった場合に、他の制御対象の遅れ時間を短縮する調整を行うようにしてもよい。また、例えば、遅れ時間の短縮を優先するようにしておき、所定の制限（例えば、機械仕様による軸の制限速度や制限加速度より大きくしてはいけない等）の元で遅れ時間の短縮を行い、それで遅れ時間を０にできなかった場合に、他の制御対象の待ち時間を短縮する調整を行うようにしてもよい。
　なお、速度調整部１４０は、調整可能区間記憶部２１０に調整可能区間が記憶されていない場合や、無駄時間記憶部２２０に無駄時間が記憶されていない場合は制御用プログラム２００ａ，２００ｂに速度及び加速度の少なくともいずれかの調整を行うことができない。本実施形態では調整可能区間検出部１２０による調整可能区間の検出、及び無駄時間検出部１３０による無駄時間の検出は、制御部１１０による制御対象３ａ，３ｂの制御中に行われる。そのため、本実施形態における最初のワークの加工において速度調整部１４０は機能しない。しかしながら、機械によるワークの加工は自動運転で繰り返し行われる。そのため、１回目の加工において検出された調整可能区間及び無駄時間を利用して、２回目以降の加工において速度調整部１４０による速度調整は好適に機能することに留意されたい。
　上記構成を備えた制御装置１では、複数の制御対象を並列制御するシステムにおいて発生する無駄時間を、消費電力や機械に発生する衝撃の低減、サイクルタイムの短縮へと転換して有効に活用することが可能となる。即ち無駄な待ち時間待ちがある場合には、サイクルタイムを下げずに、電力消費量及び機械で発生する衝撃を低減することが可能となり、一方、無駄な遅れ時間がある場合には、電力消費量及び機械に発生する衝撃を必要以上に増大させず、サイクルタイムを上げることが可能となる。多系統機やライン内の複数の制御対象を制御する制御装置に適用することにより、サイクルタイムを上げつつ、電力消費量及び機械で発生する衝撃を低減することができる。
　以下では、本発明の第２実施形態による制御装置１について図７を参照して説明する。
　本実施形態による制御装置１は、第１実施形態による制御装置１と同様に、解析部１００、制御部１１０、調整可能区間検出部１２０、無駄時間検出部１３０、速度調整部１４０を備える。また、制御装置１のＲＡＭ１３乃至不揮発性メモリ１４には、制御対象３ａ，３ｂをそれぞれ制御するための制御用プログラム２００ａ，２００ｂが記憶されると共に、該制御用プログラム２００ａ，２００ｂの調整可能区間を記憶するための領域である調整可能区間記憶部２１０、該制御用プログラム２００ａ，２００ｂにおける無駄時間が発生する指令位置とその時間を記憶するための領域である無駄時間記憶部２２０がそれぞれ設けられている。
　本実施形態による解析部１００は、制御用プログラム２００ａ，２００ｂを先読みして解析する機能を備える。また、解析部１００は、制御用プログラム２００ａ，２００ｂの各指令の実行に掛かる時間を予測する機能を備える。指令の実行時間の予測には、例えば特許第４９８０４５８号公報、特開２０１７－１４６８５９号公報等に開示される公知の技術を用いればよい。また、周辺装置に関しては、制御対象３ａ，３ｂが配置されているライン全体を管理するシステムや、ＰＬＣ１６経由で取得される信号に基づいて周辺機器のスタンバイ状態を検出し、次に使用できるようになる時間を受信乃至以前の実行時間から推定するようにすればよい。
　本実施形態による調整可能区間検出部１２０は、少なくとも１回目の加工において、制御用プログラム２００ａ，２００ｂに含まれる指令の内で、早送り指令が実行される区間を調整可能区間として検出し、調整可能区間記憶部２１０に記憶する。また、調整可能区間検出部１２０は、制御用プログラム２００ａ，２００ｂに含まれる指令の内で、加工条件を調整しても大きな問題が生じない加工区間を調整可能区間として検出し、調整可能区間記憶部２１０に記憶してもよい。　また、本実施形態による無駄時間検出部１３０は、解析部による加工時間の予測結果に基づいて、制御用プログラム２００ａ，２００ｂに含まれる待ち合わせにおいて発生する無駄時間（待ち時間及び遅れ時間）を算出し、算出した無駄時間を無駄時間記憶部２２０に記憶する。
　その他の構成が備える機能については、第１実施形態と同様である。
　本実施形態による制御装置１は、制御用プログラム２００ａ，２００ｂを先読みして予め調整可能区間と無駄時間とを検出できる。そのため、最初の加工から無駄時間の短縮を行うことができる。解析部１００による先読みが十分でない場合には、通常通りの加工を進めるが、先読みが十分できている場合には、先読みした範囲内で利用できる区間があらかじめ把握できるため、その範囲で速度及び加速度の少なくともいずれかの調整を行うことができる。
　更に精度を上げるために、上記した加工時間の予測の機能は最初の加工においてのみ活用し、これと並列して１回目の加工で正確な調整可能区間及び無駄時間の検出を行い、２回目の加工からは実際の加工で検出された調整可能区間及び無駄時間に基づく速度及び加速度の少なくともいずれかの調整を行うようにしてもよい。
　図８は、本発明の第３実施形態による制御装置１が備える機能を概略的なブロック図として示したものである。本実施形態による制御装置１が備える各機能は、図１に示した制御装置１が備えるＣＰＵ１１がシステム・プログラムを実行し、制御装置１の各部の動作を制御することにより実現される。
　本実施形態による制御装置１は、第１実施形態による制御装置１と同様に、解析部１００、制御部１１０、調整可能区間検出部１２０、無駄時間検出部１３０、速度調整部１４０を備え、更にシミュレーション部１５０を備える。また、制御装置１のＲＡＭ１３乃至不揮発性メモリ１４には、制御対象３ａ，３ｂをそれぞれ制御するための制御用プログラム２００ａ，２００ｂが記憶されると共に、該制御用プログラム２００ａ，２００ｂの調整可能区間を記憶するための領域である調整可能区間記憶部２１０、該制御用プログラム２００ａ，２００ｂにおける無駄時間が発生する指令位置とその時間を記憶するための領域である無駄時間記憶部２２０がそれぞれ設けられている。
　本実施形態による解析部１００、制御部１１０、速度調整部１４０の機能は第１実施形態による各機能と同様である。
　シミュレーション部１５０は、図１に示した制御装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理が行われることで実現される。シミュレーション部１５０は、制御用プログラム２００ａ，２００ｂに基づく公知のシミュレーション処理を行う。シミュレーションの処理には、例えば特開２００３－２９１０３３号公報や特開平０９－０７３３０９等に開示される公知の方法を用いることができる。
　本実施形態による調整可能区間検出部１２０は、シミュレーション部１５０によるシミュレーション処理の結果に基づいて、早送り区間が指令されている区間、及び切削送りが指令されている区間であってワークと工具とが接触していないエアカット区間を、調整可能区間として検出し、調整可能区間記憶部２１０に記憶する。また、調整可能区間検出部１２０は、シミュレーション部１５０によるシミュレーション処理の結果に基づいて、加工条件を調整しても大きな問題が生じない加工区間を調整可能区間として検出し、調整可能区間記憶部２１０に記憶してもよい。
　また、本実施形態による無駄時間検出部１３０は、シミュレーション部１５０によるシミュレーション処理の結果に基づいて、制御用プログラム２００ａ，２００ｂに含まれる待ち合わせにおいて発生する無駄時間（待ち時間及び遅れ時間）を算出し、算出した無駄時間を無駄時間記憶部２２０に記憶する。
　その他の構成が備える機能については、第１実施形態と同様である。
　本実施形態による制御装置１は、制御用プログラム２００ａ，２００ｂに基づくシミュレーション処理により予め調整可能区間と無駄時間とを検出できる。そのため、最初の加工から無駄時間の短縮を行うことができる。更に精度を上げるために、上記した加工時間の予測の機能は最初の加工においてのみ活用し、これと並列して１回目の加工で正確な調整可能区間及び無駄時間の検出を行い、２回目の加工からは実際の加工で検出された調整可能区間及び無駄時間に基づく速度及び加速度の少なくともいずれかの調整を行うようにしてもよい。
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例のみに限定されることなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。
　例えば、上記した実施形態では、速度及び加速度の少なくともいずれかの調整を行う調整可能区間を速度調整部１４０で自動的に決定している。しかしながら、速度調整を行う調整可能区間をオペレータの判断により選択できるようにしてもよい。この場合、例えば１回目の加工が終了した時点で、図３，図５等に例示されるようなグラフを制御装置１の表示装置７０に表示する。そして、調整対処とする調整可能区間をオペレータに選択させる。複数の制御対象を並列制御するシステムでは、ある制御対象の軸の送り速度を上げることにより、加工中の他の制御対象の加工面に悪影響が生じる場合もある。このような区間が速度調整の対象となると、複数の制御対象間で機械的干渉（衝突など）が起きることがある。オペレータに速度調整対象となる調整可能区間を選択させることで、このような事態を回避することができる。
　また、上記した実施形態では２つの制御対象を制御する場合の例を示したが、３つ以上の制御対象について制御している場合でも、本願発明の技術は好適に適用できる。３つ以上の制御対象を制御している場合には、予め各制御用プログラムを、待ち指令及び待ち合わせ識別子を通知する指令で区切ることでセグメントを形成する。そして、ある待ち指令及び待ち合わせ識別子を通知する指令に係る無駄時間を短縮するべく速度及び加速度の少なくともいずれかの調整を行う際には、該待ち指令及び該待ち合わせ識別子を通知する指令の直前のセグメントの範囲内にある調整可能区間について速度及び加速度の少なくともいずれかの調整を行うようにすればよい。また、２つ以上の制御対象が同時に他の制御対象を待つ場合や、２つ以上の制御対象が同時に他の制御対象に対して遅れる場合には、無駄時間が大きい系統から順に速度及び加速度の少なくともいずれかの調整をするようにすればよい。このような調整を例えば制御用プログラムの前から順に行うことで、３つ以上の制御対象を制御している場合であっても無駄時間の調整を行うことが可能となる。
　　１　制御装置
　　３ａ，３ｂ　制御対象
　　５　ネットワーク
　　６　フォグコンピュータ
　　７　クラウドサーバ
　　１１　ＣＰＵ
　　１２　ＲＯＭ
　　１３　ＲＡＭ
　　１４　不揮発性メモリ
　　１５，１７，１８，２０　インタフェース
　　１６　ＰＬＣ
　　１９　Ｉ／Ｏユニット
　　２２　バス
　　３０ａ，３０ｂ　軸制御回路
　　４０ａ，４０ｂ　サーボアンプ
　　５０ａ，５０ｂ　サーボモータ
　　７０　表示装置
　　７１　入力装置
　　７２　外部機器
　　１００　解析部
　　１１０　制御部
　　１２０　調整可能区間検出部
　　１３０　無駄時間検出部
　　１４０　速度調整部
　　１５０　シミュレーション部
　　２００ａ，２００ｂ　制御用プログラム
　　２１０　調整可能区間記憶部
　　２２０　無駄時間記憶部

Claims (6)

  1. 　制御用プログラムに基づいて複数の異なる制御対象を制御してワークを加工する並列制御を行う制御装置において、
    　前記制御用プログラムを解析する解析部と、
    　前記解析部による解析結果に基づいて複数の前記制御対象を制御する制御部と、
    　前記制御用プログラムにおける調整可能区間を検出する調整可能区間検出部と、
    　前記制御用プログラムにおける複数の前記制御対象間での待ち合わせに係る指令の実行において発生する無駄時間を検出する無駄時間検出部と、
    　前記制御用プログラムの前記調整可能区間における前記制御対象が備える軸の移動に係る指令の速度及び加速度の少なくともいずれかを、前記無駄時間が短縮するように調整する速度調整部と、
    を備えた制御装置。
  2. 　前記無駄時間は、複数の前記制御対象の内の第１制御対象が待ち状態となってから、前記第１制御対象とは異なる第２制御対象が前記待ち状態が解除される所定の状態になるまでの時間である、前記第１制御対象の待ち時間であり、
    　前記速度調整部は、前記待ち状態になる以前に実行される調整可能区間における前記第１制御対象の前記軸の移動に係る指令の速度及び加速度の少なくともいずれかを小さくすることで、前記待ち時間を短縮する、
    請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記無駄時間は、複数の前記制御対象の内の第１制御対象が待ち状態となってから、前記第１制御対象とは異なる第２制御対象が前記待ち状態が解除される所定の状態になるまでの時間である、前記第２制御対象の遅れ時間であり、
    　前記速度調整部は、前記待ち状態になる以前に実行される調整可能区間における前記第２制御対象の前記軸の移動に係る指令の速度及び加速度の少なくともいずれかを大きくすることで、前記遅れ時間を短縮する、
    請求項１に記載の制御装置。
  4. 　前記調整可能区間検出部は、前記制御部による複数の前記制御対象の制御状況に基づいて前記調整可能区間を検出し、
    　前記無駄時間検出部は、前記制御部による複数の前記制御対象の制御状況に基づいて前記無駄時間を検出する、
    請求項１に記載の制御装置。
  5. 　前記解析部は、前記制御用プログラムに含まれる複数の指令を先読みして解析すると共に、複数の前記指令の実行時間を予測し、
    　前記調整可能区間検出部は、少なくとも１回目のワークの加工において、前記制御用プログラムに含まれる切削送り指令が実行されるにも関わらず負荷が検出されない区間を調整可能区間として検出し、
    　前記無駄時間検出部は、前記解析部による複数の前記指令の実行時間の予測結果に基づいて、前記無駄時間を検出する、
    請求項１に記載の制御装置。
  6. 　複数の前記制御用プログラムに基づいてシミュレーション処理を実行するシミュレーション部をさらに備え、
    　前記調整可能区間検出部は、少なくとも１回目のワークの加工において、前記シミュレーション処理の結果に基づいて調整可能区間を検出し、
    　前記無駄時間検出部は、前記シミュレーション処理の結果に基づいて前記無駄時間を検出する、
    請求項１に記載の制御装置。
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