JP6580890B2 - 制御装置、制御システム、制御方法及び制御プログラム - Google Patents

制御装置、制御システム、制御方法及び制御プログラム Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、制御装置、制御システム、制御方法及び制御プログラムに関する。
オペレータにより入力されたデータに基づいて、所定の作業を実行する製造装置がある。この様な製造装置においては、製造工程や製造条件等が変わった際に、製造装置の動作を変更するためにデータの再入力が必要となる。そのため、オペレータの負担は多大なものとなる。この場合、既存の製造装置の制御部に記憶されているソフトウェアを改変して製造工程や製造条件などの変更に対応することもできる。
しかしながら、既存の製造装置に記憶されているソフトウェアを改変するためには、製造装置の構造図や回路図、ソフトウェアのソースコードなどの情報が必要となる。また、製造ラインには、色々な種類の製造装置が導入されている。そのため、既存の製造装置に記憶されているソフトウェアを改変することは困難である。そこで、既存の製造装置に記憶されているソフトウェアを改変することなく、製造装置の動作を変更することができる技術の開発が望まれていた。
特開2004−110489号公報
本発明の実施形態は、製造装置の製造効率を向上することができる制御装置、制御システム、制御方法及び制御プログラムを提供する。
本発明の実施形態によれば、通信部と、処理部と、を備えた制御装置が提供される。前記通信部は、電源部と、前記電源部を制御する制御部と、前記制御部と前記電源部とを電気的にON状態またはOFF状態にする第1のスイッチング機構とを有する製造装置の前記第1のスイッチング機構から送られた第1電気信号を受信するように構成される。前記処理部は、前記第1電気信号に対応する第2電気信号を出力するように構成される。前記通信部は、第2のスイッチング機構を有し、前記第2のスイッチング機構が、前記制御部と前記電源部との間において、前記第1のスイッチング機構と電気的に並列に接続するように構成され、前記第2電気信号によって前記第2のスイッチング機構が操作され、前記制御部は前記第2のスイッチング機構の操作を検出することで前記第1のスイッチング機構の操作に応じた制御を実行する。
また、本発明の他の実施形態によれば、入力操作する入力部と、前記入力部と第1の電気的な接続状態にあって、所定の制御を行う制御部とを有する製造装置の前記入力部から送られた第1電気信号を受信するように構成された通信部と、前記入力部と前記制御部との間において、前記第1の電気的な接続状態とは、電気的に並列に接続するように構成され、前記第1電気信号に対応する第2電気信号によって、前記制御部に前記入力部の入力操作に応じた制御を実行させる処理部と、を備えた制御装置が提供される。
本実施形態に係る制御システムを示す模式図である。 本実施形態に係る制御システムを示す模式図である。 本実施形態に係る制御装置の制御方法を示す図である。 本実施形態に係る制御装置の別の制御方法を示す図である。 本実施形態に係る制御方法の手順を示すフローチャートである。
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
(本実施形態)
図1は、本実施形態に係る制御システムを示す模式図である。
図2は、本実施形態に係る制御システムを示す模式図である。
図1は、制御システム1のブロック図を示している。図2は、制御システム1の外観図を示している。
図1及び図2に表すように、制御システム1は、製造装置10と、制御装置20と、を備えている。製造装置10及び制御装置20は、有線又は無線によって電気的に接続している。
以下、製造装置10について説明する。
製造装置10には、制御部11と、電源部12と、入力部13と、駆動部14と、記憶部15と、表示部16と、が設けられている。製造装置10は、例えば、工作機械等の加工装置やエッチング装置等の処理装置である。
制御部11は、電源部12、入力部13、駆動部14、記憶部15及び表示部16を制御する。例えば、制御部11は、電源部12が駆動部14に電力を供給するように電源部12を制御する。制御部11は、表示部16が記憶部15内のデータを表示するように表示部16を制御する。制御部11は、オペレータの入力操作によってワークを加工するように駆動部14を制御する。
電源部12は、例えば、直流電源を用いた電源装置である。
入力部13は、オペレータによって操作される入力機器である。例えば、入力部13は、スイッチ13a、タッチパネル13b、マウス13c、キーボード13d等を有する。入力部13は、ボタンを有しても良い。例えば、入力部13の入力操作によって、所定のコマンドが入力される。これにより、駆動部14が駆動して製造ライン上でワークが加工される。
また、入力部13と、他の機器との電気的接続には、種々の電気信号が用いられる。例えば、入力部13がスイッチ13aである場合、電気信号は電圧のON/OFF信号である。例えば、入力部13がタッチパネル13bである場合、電気信号はシリアル通信信号である。例えば、入力部13がマウス13cである場合、電気信号はUSB(Universal Serial Bus)マウス制御信号である。例えば、入力部13がキーボード13dである場合、電気信号はUSBキーボード制御信号である。例えば、このような電気信号は、入力部13から制御装置20の通信部23(第1通信部24)に第1電気信号として送られる。
駆動部14は、例えば、制御モータを備えた駆動装置である。
記憶部15は、例えば、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)等を含む。記憶部15は、例えば、駆動部14によって実行されるプログラム等を記憶する。
表示部16は、例えば、ディスプレイ等の表示機器である。表示部16は、例えば、製造装置10の状態(製造装置10内の圧力や温度)を表す表示灯16aやパトライト(登録商標)16bを有しても良い。表示部16は、入力部13と一体的に設けられても良い。表示部16と、他の機器との接続には、種々の電気信号が用いられる。例えば、表示部16が表示灯16aやパトライト(登録商標)16bである場合、電気信号は電圧のON/OFF信号である。このような電気信号は、制御装置20の通信部23(第1通信部24)に第1電気信号として送ることもできる。
以下、制御装置20について説明する。
制御装置20には、処理部21と、通信部23と、が設けられている。処理部21は、データ格納部22を有している。通信部23は、第1通信部24と、第2通信部25と、第3通信部26と、を有している。制御装置20は、例えば、製造装置10の外部に設置された外部コントローラである。
例えば、制御装置20は、製造装置10から第1電気信号を受信し、第2電気信号を出力することで製造装置10を制御する。また、制御装置20は、製造装置10から第1電気信号を受信し、第2電気信号を送信することで製造装置10を制御する。
処理部21は、例えば、CPU(Central Processing Unit)である。処理部21は、通信部23の第1通信部24に受信した第1電気信号に応じて、データ格納部22に格納されたデータに基づいた第2電気信号を出力する。
第2電気信号は、例えば、製造プログラムに関するデータに基づいた電気信号である。製造プログラムに関するデータとは、製造装置10が加工装置である場合、ワークの種類に応じた加工位置、加工順序や工具等の構成を設定するデータである。また、製造プログラムに関するデータは、ワークの加工条件であるレシピデータの設定値、生産枚数の設定値、各種履歴をクリアするデータである。また、製造プログラムに関するデータは、加工時の温度値や圧力値を設定するデータを含んでも良い。
第2電気信号は、第1電気信号に対応関係にあり、種々の第1電気信号に対応する第2電気信号が出力又は送信される。例えば、第2電気信号は、処理部21によって出力される。また、第2電気信号は、通信部23の第2通信部25を介して製造装置10の制御部11に送られる。その後、制御部11は、第2電気信号に基づいた制御を実行する。例えば、制御部11は、製造プログラムに基づいて駆動部14を制御し、ワークが加工される。
処理部21は、通信部23の第3通信部26に受信した第3電気信号に応じて、データ格納部22に格納されたデータに基づいた第2電気信号を出力しても良い。この場合、第3電気信号は、例えば、製造装置10及び制御装置20と異なる外部装置の入力機器によって送られる電気信号である。また、第3電気信号は、製造装置10の動作指示に関するデータに基づいた電気信号でも良い。
第3電気信号は、第2電気信号に対応関係にあり、種々の第3電気信号に対応する第2電気信号が出力又は送信される。例えば、第2電気信号は、処理部21によって出力される。また、第2電気信号は、通信部23の第2通信部25を介して製造装置10の制御部11に送られる。その後、製造装置10の制御部11が第2電気信号に基づいた制御を実行する。
データ格納部22は、例えば、RAM及びROM等を含む。データ格納部22は、例えば、処理部21によって実行されるプログラム等を記憶する。データ格納部22は、入力部13からの第1電気信号と、製造プログラムに関するデータに基づいた第2電気信号と、の組み合わせを格納している。例えば、第1電気信号と第2電気信号は、テーブルによって対応付けされている。これにより、第1電気信号に対応した第2電気信号が出力又は送信される。
また、データ格納部22は、外部装置からの第3電気信号と、製造プログラムに関するデータに基づいた第2電気信号と、の組み合わせを格納しても良い。例えば、第2電気信号と第3電気信号とは、テーブルによって対応付けされている。これにより、第3電気信号に対応した第2電気信号が出力又は送信される。
第1通信部24は、製造装置10の入力部13に対するデータ等を送信及び受信する。例えば、第1通信部24は、入力部13から送られた第1電気信号を受信する。第1通信部24は、電圧のON/OFF信号を入出力する機能、シリアル通信信号を検出する機能、及び、USB機器を接続する機能を有する。つまり、第1通信部24は、上述したプロトコルに関する信号を受信する機能を有するので、第1通信部24は、第1電気信号を受信することができる。
第2通信部25は、製造装置10の制御部11に対するデータ等を送信及び受信する。例えば、第2通信部25は、制御部11に第2電気信号を送信する。第2通信部25は、電圧のON/OFF信号を入出力する機能、シリアル通信信号を検出する機能、及び、USB機器を接続する機能を有する。つまり、第2通信部25は、上述したプロトコルに関する信号を送信する機能を有するので、第2通信部25は、第2電気信号を送信することができる。
第3通信部26は、製造装置10及び制御装置20と異なる外部装置に対するデータ等を送信及び受信する。例えば、第3通信部26は、外部装置から送られた第3電気信号を受信する。
通信部23は、第1通信部24と、第2通信部25と、第3通信部26と、を有するが、通信部23が第1電気信号、第2電気信号及び第3電気信号を送信又は受信するように構成されても良い。また、外部装置から第3電気信号を受信しない場合、通信部23に第3通信部26を設けなくても良い。この場合、通信部23と、製造装置10の入力部13及び制御部11と、の間で、第1電気信号及び第2電気信号を伝送しても良い。
以下、制御装置20が製造装置10を制御する方法を説明する。
図3は、本実施形態に係る制御装置の制御方法を示す図である。
図3は、製造装置10及び制御装置20の構成要素の配置図を示している。また、入力部13にスイッチ13aを用いた場合、制御装置20が製造装置10を制御する配置図が示されている。
最初に、製造装置10の制御部11の制御について説明する。
図3に表すように、製造装置10には、制御部11と、電源部12と、の間にスイッチ13aが設けられている。位置点aは、電源部12のプラス側に接続されている。位置点bは、電源部12のマイナス側に接続されている。
製造装置10の制御部11による制御では、スイッチ13aを押した場合、スイッチ13aの接点が閉じて位置点aから位置点bに電流が流れる。そして、制御部11内に設けられた電流検出部17が制御部11に流れる電流を検出して、制御部11はスイッチ13aが押されたことを検出する。その後、制御部11は、スイッチ13aの入力操作に基づいた制御を実行する。
続いて、制御装置20による製造装置10の制御について説明する。
第1通信部24は、制御部11とスイッチ13aとの間に設けられた配線パターンP1に電気信号ケーブルC1を介して接続されている。第1通信部24は、スイッチ13aと電源部12との間に設けられた配線パターンP2に電気信号ケーブルC2を介して接続されている。第1通信部24内には電気信号ケーブルC1、C2に接続されたスイッチ24aが設けられている。スイッチ24aの構成は、スイッチ13aの構成と同じでも良い。
これにより、制御装置20による製造装置10の制御では、第1通信部24がスイッチ13aから送られた第1電気信号を受信すると、処理部21は、第1電気信号に応じて第2電気信号を出力する。この場合、第1電気信号は電圧のON/OFF信号である。第2電気信号は、スイッチ24aを押すことに関するデータに基づいた電気信号である。即ち、第2電気信号が第1通信部24に送られてスイッチ24aが押される。
第2電気信号によって、第1通信部24のスイッチ24aが押されてスイッチ24aの接点が閉じて位置点aから位置点bに電流が流れる。そして、制御部11内に設けられた電流検出部17が制御部11に流れる電流を検出する。その後、制御部11は、スイッチ13aの入力操作に基づいた制御を実行する。即ち、制御部11は、スイッチ24aによって流れる電流を検出することでスイッチ13aが押されたことを擬似的に検出し、スイッチ13aの入力操作に基づいた制御を実行する。
図4は、本実施形態に係る制御装置の別の制御方法を示す図である。
図4は、製造装置10及び制御装置20の構成要素の配置図を示している。また、入力部13にタッチパネル13bを用いた場合、制御装置20が製造装置10を制御する配置図が示されている。
最初に、製造装置10の制御部11の制御について説明する。
図4に表すように、製造装置10には、制御部11と、タッチパネル13bと、が設けられている。電気信号ケーブルC3が制御部11及びタッチパネル13bを接続している。
製造装置10の制御部11による制御では、タッチパネル13bをタッチ操作した場合、電気信号ケーブルC3を介してシリアル通信信号が制御部11に送信される。その後、制御部11は、タッチパネル13bの入力操作に基づいた制御を実行する。
続いて、制御装置20による製造装置10の制御について説明する。
電気信号ケーブルC4がタッチパネル13b及び第1通信部24を接続している。電気信号ケーブルC5が制御部11及び第2通信部25を接続している。
これにより、制御装置20による製造装置10の制御では、第1通信部24がタッチパネル13bから送られた第1電気信号を受信すると、処理部21は、第1電気信号に応じて第2電気信号を第2通信部25を介して送信する。この場合、第1電気信号はシリアル通信信号である。第2電気信号は、タッチパネル13bにタッチ操作して入力されたシリアル通信データに基づいた電気信号である。第2電気信号は、タッチパネル13bに押された座標データに基づいた電気信号でも良い。
その後、第2電気信号が第2通信部25から制御部11に送られ、制御部11は、タッチパネル13bの入力操作に基づいた制御を実行する。第2電気信号によってシリアル通信データが送られた場合、制御部11は、シリアル通信データに基づいて制御を実行する。第2電気信号によって座標データが送られた場合、タッチパネル内の座標に表されたデータに基づいて制御を実行する。
タッチパネル13bに替えてマウス13cやキーボード13dを入力部13に用いても、同様の処理を行うことで制御装置20は製造装置10を制御することができる。なお、マウス13cやキーボード13dを入力部13に用いた場合、第1電気信号は、USBマウス制御信号やUSBキーボード制御信号である。例えば、キーボード13dを用いた場合、第2電気信号は、キーボード13dによって入力された文字列のデータに基づいた電気信号である。
ここで、各種製品の製造ラインにおいて、オペレータが入力機器を直接操作することで加工装置等の製造装置が動作している。オペレータの入力操作は、同じ手順を繰り返し行う操作が多く、このような操作は形式化できる場合がある。このようなオペレータの入力操作を軽減させるために、既存の製造装置の制御部に記憶されているソフトウェアを改変する技術がある。しかしながら、既存の製造装置に記憶されているソフトウェアを改変するためには、製造装置の構造図や回路図、ソフトウェアのソースコードなどの情報が必要となる。
本実施形態の制御装置20には、製造装置10の入力部13に電気的に接続され入力操作に関する第1電気信号を受信する通信部23と、第1電気信号に基づいて製造装置10の制御に関する第2電気信号を出力する処理部21と、が設けられている。よって、製造装置10の制御部11を改変することなく製造装置10の外部から製造装置10を制御できる。これにより、オペレータの入力操作が自動化されオペレータの入力操作を軽減させることができる。オペレータの入力操作が軽減されるので製造ラインの製造効率が向上する。
本発明の実施形態によれば、製造装置の製造効率を向上することができる制御装置及び制御システムが提供される。
図5は、本実施形態に係る制御方法の手順を示すフローチャートである。ここでは、図2に示す制御システムの構成を参照して説明する。
図5は、制御装置20によって製造装置10が制御されるフローチャートを示している。図5に示す例では、製造装置10は加工装置である。ワークが加工装置によって加工される場合、制御装置20によって加工装置が制御される手順が示されている。
最初に、オペレータによって製造装置10がワークを加工する手順の一例を以下に説明する。
はじめに、オペレータは、目視又は通信機器等によって製造装置10が運転中でなく、使用可能であることを確認する。製造装置10が使用可能である場合、製造装置10の駆動部14、例えば、ワーク投入部にワークをセットする。
次に、タッチパネル13bを操作してワークの加工条件であるレシピデータの設定、生産枚数の設定、各種履歴のクリア等を行う。
次に、タッチパネル13bの操作後、スイッチ13aを押すと製造装置10の運転が開始する。なお、この例におけるスイッチ13aは、製造装置10の運転を開始するスイッチである。
続いて、図5を参照して、制御装置20を使用した場合の製造装置10を制御する手順を以下に説明する。
はじめに、製造装置10の使用状態を判断する(ステップS110)。製造装置10の運転状態の判断について、制御装置20の第1通信部24が、表示部16の電気信号(例えば、パトライト(登録商標)による電圧のON/OFF信号)、又は、ワーク投入部に設けられたワーク検出器の電気信号を受信する機能を有するように制御装置20を構成し、受信した電気信号に基づいて処理部21が製造装置10が使用可能であるかどうかを判断する。
次に、製造装置10が使用可能であれば、オペレータにワークを搬送する指示を送る(ステップS120)。ワークを自動で搬送する機器が製造装置10に設けられている場合、搬送機器にワークを搬送する指示を送る。ワーク搬送の指示を受けて、オペレータ又は搬送機器がワークを製造装置10まで搬送し、ワーク投入部にセットする。制御装置20はワークの搬送作業が終わるまで動作はしない。例えば、制御装置20は、製造装置10の状態を監視する、若しくは、外部から動作指示を受けて動作することができる。
次に、ワークの加工条件であるレシピデータの設定、生産枚数の設定、各種履歴のクリア等を行うために、これらの操作に対応する電気信号の組み合わせをデータ格納部22から読み出す(ステップS130)。例えば、処理部21は、タッチパネル13bからのシリアル通信信号に応じて、製造プログラムに関するデータに基づいた電気信号を読み出す。つまり、処理部21は、第1電気信号に応じて第2電気信号を出力する。
次に、第2通信部25から制御部11に電気信号の組み合わせを送信して、制御部11にレシピデータの設定や生産枚数の設定、各種履歴のクリアを実行させる(ステップS140)。例えば、第2電気信号が第2通信部25から制御部11に送られ、制御部11は、タッチパネル13bの入力操作に基づいた制御を実行する。
次に、スイッチ13aに対応する電気信号の組み合わせをデータ格納部22から読み出す(ステップS150)。例えば、処理部21は、スイッチ13aからの電圧のON/OFF信号に応じて、製造プログラムに関するデータに基づいた電気信号を読み出す。つまり、処理部21は、第1電気信号に応じて第2電気信号を出力する。
次に、処理部21によって電気信号の組み合わせを出力する(ステップS160)。例えば、第2電気信号によって第1通信部24のスイッチ24aが押され、制御部11内に設けられた電流検出部17が制御部11に流れる電流を検出して、制御部11はスイッチ13aが押されたことを擬似的に検出する。その後、制御部11は、スイッチ13aの入力操作に基づいた制御を実行し、製造装置10の運転が開始する。
本実施形態によれば、製造装置の製造効率を向上することができる制御方法を提供する。
前述した実施形態の機能を実現するように前述した実施形態の構成を動作させるプログラム(例えば、図5の処理を実行するプログラム)を記憶媒体に記憶させ、記憶媒体に記憶されたプログラムをコードとして読み出し、コンピュータにおいて実行する処理方法も上述の実施形態の範疇に含まれる。前述のコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体は、そのコンピュータプログラム自体も上述の実施形態に含まれる。
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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。
1…制御システム、 10…製造装置、 11…制御部、 12…電源部、 13…入力部、 13a、24a…スイッチ、 13b…タッチパネル、 13c…マウス、 13d…キーボード、 14…駆動部、 15…記憶部、 16…表示部、 16a…表示灯、 16b…パトライト(登録商標)、 17…電流検出部、 20…制御装置、 21…処理部、 22…データ格納部、 23…通信部、 24…第1通信部、 25…第2通信部、 26…第3通信部、 a、b…位置点、 C1〜C5…電気信号ケーブル、 P1、P2…配線パターン

Claims (13)

  1. 電源部と、前記電源部を制御する制御部と、前記制御部と前記電源部とを電気的にON状態またはOFF状態にする第1のスイッチング機構とを有する製造装置の前記第1のスイッチング機構から送られた第1電気信号を受信するように構成された通信部と、
    前記第1電気信号に対応する第2電気信号を出力するように構成された処理部と、
    を備え
    前記通信部は、第2のスイッチング機構を有し、前記第2のスイッチング機構が、前記制御部と前記電源部との間において、前記第1のスイッチング機構と電気的に並列に接続するように構成され、前記第2電気信号によって前記第2のスイッチング機構が操作され、前記制御部は前記第2のスイッチング機構の操作を検出することで前記第1のスイッチング機構の操作に応じた制御を実行する制御装置。
  2. 入力操作する入力部と、前記入力部と第1の電気的な接続状態にあって、所定の制御を行う制御部とを有する製造装置の前記入力部から送られた第1電気信号を受信するように構成された通信部と、
    前記入力部と前記制御部との間において、前記第1の電気的な接続状態とは、電気的に並列に接続するように構成され、前記第1電気信号に対応する第2電気信号によって、前記制御部に前記入力部の入力操作に応じた制御を実行させる処理部と、
    を備えた制御装置。
  3. 前記第1電気信号と前記第2電気信号との組み合わせを格納するデータ格納部をさらに備えた請求項1又は2記載の制御装置。
  4. 前記処理部は、前記通信部に前記第2電気信号を送信する請求項1〜3のいずれか1つに記載の制御装置。
  5. 前記通信部は、前記製造装置に前記第2電気信号を送信する請求項記載の制御装置。
  6. 前記製造装置に設置可能である請求項1〜5のいずれか1つに記載の制御装置。
  7. 請求項記載の制御装置と、
    前記電源部と、前記制御部と、前記第1のスイッチング機構とを有する前記製造装置と、
    を備えた制御システム。
  8. 請求項記載の制御装置と、
    前記入力部と、前記制御部とを有する前記製造装置と、
    を備えた制御システム。
  9. 前記通信部は、前記入力部から前記第1電気信号を受信する第1通信部と、前記制御部に前記第2電気信号を送信する第2通信部と、前記制御装置及び前記製造装置とは異なる装置から第3電気信号を受信する第3通信部と、を有する請求項8記載の制御システム。
  10. 前記制御装置は、前記製造装置に設置可能である請求項7〜9のいずれか1つに記載の制御システム。
  11. 請求項1又は2記載の制御装置に前記第1電気信号を受信させる工程と、
    前記処理部が前記第1電気信号に対応する前記第2電気信号を出力する工程と、
    を備えた制御方法。
  12. 前記通信部が前記製造装置に前記第2電気信号を送信する工程をさらに備えた請求項11記載の制御方法。
  13. 請求項1又は2記載の制御装置において、
    コンピュータに、前記第1電気信号を受信すること、及び、前記第2電気信号を出力させること、を実行させる制御プログラム。
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