特許 7560703 シミュレーション装置及びコンピュータプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-24

(45)【発行日】2024-10-02

(54)【発明の名称】シミュレーション装置及びコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/4069 20060101AFI20240925BHJP

   B23Q 15/00 20060101ALI20240925BHJP

【ＦＩ】

G05B19/4069

B23Q15/00 B

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2024538118

(86)(22)【出願日】2024-03-22

(86)【国際出願番号】 JP2024011494

【審査請求日】2024-06-21

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(74)【代理人】

【識別番号】100160794

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 寛明

(72)【発明者】

【氏名】有松 小次郎

(72)【発明者】

【氏名】小木曽 太郎

【審査官】亀田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／０８４６７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２３／２２３４７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－２１９９１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｂ １９／１８ － １９／４６

Ｇ０５Ｂ １７／００

Ｂ２３Ｑ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

工作機械のシミュレーション装置であって、
加工プログラムに基づいて、前記工作機械の軸動作指令を生成する数値制御模擬部と、
前記軸動作指令、及び前記工作機械の軸動作を模擬するための軸動作仮想実績に基づいてトルク指令を生成するサーボ制御模擬部と、
前記数値制御模擬部及び前記サーボ制御模擬部とは独立した形態であり、交換可能なモジュール部と、を備え、
前記モジュール部は、
前記サーボ制御模擬部から前記トルク指令を受信し、前記サーボ制御模擬部へ前記軸動作仮想実績を送信する送受信部と、
前記トルク指令に基づいて、前記工作機械の駆動軸の動作をシミュレーションすると共に、前記軸動作仮想実績を更新する駆動軸模擬部と、
を備え、
前記モジュール部は、前記工作機械を制御するシステムに依存しない外部装置によって生成されており、
前記サーボ制御模擬部は、前記軸動作仮想実績が得られた場合、前記トルク指令を生成し、前記軸動作仮想実績が得られない場合、前記トルク指令を生成しない、シミュレーション装置。

【請求項2】

前記軸動作仮想実績は、前記サーボ制御模擬部が初回の動作においてのみ取得する軸動作仮想実績初期値及び前記駆動軸模擬部によって更新される軸動作仮想実績更新値を含む、請求項１に記載のシミュレーション装置。

【請求項3】

前記モジュール部は、前記工作機械の検出器情報に基づいて前記軸動作仮想実績を補正する検出器模擬部を更に備える、請求項１又は２に記載のシミュレーション装置。

【請求項4】

前記シミュレーション装置は、前記工作機械の検出器情報に基づいて前記軸動作仮想実績を補正する検出器模擬部を更に備え、
前記送受信部は、補正された前記軸動作仮想実績を前記検出器模擬部へ送信する、請求項１又は２に記載のシミュレーション装置。

【請求項5】

前記検出器情報は、少なくとも、前記駆動軸模擬部の計算周期、計算結果の遅延量、駆動軸の検出器の分解能、及びフィードバックの遅延量を含む、請求項３に記載のシミュレーション装置。

【請求項6】

前記駆動軸模擬部は、複数のモータによって駆動される駆動機構をシミュレーションする場合、前記工作機械の他の軸の前記トルク指令又は前記他の軸の前記軸動作仮想実績に基づいて、シミュレーションを実行する、請求項１又は２に記載のシミュレーション装置。

【請求項7】

コンピュータに、
数値制御模擬部によって、加工プログラムに基づいて、工作機械の軸動作指令を生成するステップと、
サーボ制御模擬部によって、前記軸動作指令、及び前記工作機械の軸動作を模擬するための軸動作仮想実績に基づいてトルク指令を生成するステップと、
数値制御模擬部及びサーボ制御模擬部とは独立した形態であり、交換可能なモジュール部によって、サーボ制御模擬部から前記トルク指令を受信し、前記サーボ制御模擬部へ前記軸動作仮想実績を送信するステップと、
前記モジュール部によって、前記トルク指令に基づいて、前記工作機械の駆動軸の動作をシミュレーションすると共に、前記軸動作仮想実績を更新するステップと、
を実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記モジュール部は、前記工作機械を制御するシステムに依存しない外部装置によって生成されており、
前記軸動作仮想実績が得られた場合、前記トルク指令を生成し、前記軸動作仮想実績が得られない場合、前記トルク指令を生成しない、
コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、シミュレーション装置及びコンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の駆動軸と、それらの複数の駆動軸を制御するコントローラとを備える工作機械の動作を検証するために、当該コントローラのユーザプログラムの実行を模擬するシミュレーション装置によって動作を検証することができる。このようなシミュレーション装置において、駆動軸のシミュレーションのモデルは、予め決定されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６４６０１３８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、工作機械の動作は、軸のイナーシャ、摩擦、干渉等の駆動軸の様態に依存する部分が大きい。工作機械における駆動軸の様態は、多様であり、固定されたモデルでは、全ての駆動軸を模擬することはできない。例えば、特許文献１では、軸干渉、摩擦の考慮、他の軸の状態でイナーシャが変わる等のような駆動軸の構成を模擬することができない。

【0005】

このように既存の工作機械のシミュレーション装置は、予め決定された固定のモデルでしか駆動軸を模擬できない。そのため、駆動軸のシミュレーションのモデルを変更して、様々な種類の駆動軸をシミュレーションできるシミュレーション装置及びコンピュータプログラムが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様は、工作機械のシミュレーション装置であって、加工プログラムに基づいて、前記工作機械の軸動作指令を生成する数値制御模擬部と、前記軸動作指令、及び前記工作機械の軸動作を模擬するための軸動作仮想実績に基づいてトルク指令を生成するサーボ制御模擬部と、前記数値制御模擬部及び前記サーボ制御模擬部とは独立した形態であり、交換可能なモジュール部と、を備え、前記モジュール部は、前記サーボ制御模擬部から前記トルク指令を受信し、前記サーボ制御模擬部へ前記軸動作仮想実績を送信する送受信部と、前記トルク指令に基づいて、前記工作機械の駆動軸の動作をシミュレーションすると共に、前記軸動作仮想実績を更新する駆動軸模擬部と、を備え、前記モジュール部は、前記工作機械を制御するシステムに依存しない外部装置によって生成されており、前記サーボ制御模擬部は、前記軸動作仮想実績が得られた場合、前記トルク指令を生成し、前記軸動作仮想実績が得られない場合、前記トルク指令を生成しない、シミュレーション装置である。

【0007】

本開示の一態様は、コンピュータに、数値制御模擬部によって、加工プログラムに基づいて、工作機械の軸動作指令を生成するステップと、サーボ制御模擬部によって、前記軸動作指令、及び前記工作機械の軸動作を模擬するための軸動作仮想実績に基づいてトルク指令を生成するステップと、前記数値制御模擬部及び前記サーボ制御模擬部とは独立した形態であり、交換可能なモジュール部によって、前記サーボ制御模擬部から前記トルク指令を受信し、前記サーボ制御模擬部へ前記軸動作仮想実績を送信するステップと、前記モジュール部によって、前記トルク指令に基づいて、前記工作機械の駆動軸の動作をシミュレーションすると共に、前記軸動作仮想実績を更新するステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記モジュール部は、前記工作機械を制御するシステムに依存しない外部装置によって生成されており、前記軸動作仮想実績が得られた場合、前記トルク指令を生成し、前記軸動作仮想実績が得られない場合、前記トルク指令を生成しない、コンピュータプログラム。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係るシミュレーション装置の概要を示す機能ブロック図である。

【図2】実際の工作機械とシミュレーション装置との構成の対応関係を示す図である。

【図3】シミュレーション装置によるシミュレーション例における伝達関数のブロック線図である。

【図4】第１実施形態に係るシミュレーション装置の動作例を示す図である。

【図5】第２実施形態に係るシミュレーション装置の概要を示す機能ブロック図である。

【図6】第２実施形態に係る、補正後の軸動作仮想実績を算出する例を示す図である。

【図7】第２実施形態に係る、補正後の軸動作仮想実績を算出する例を示す図である。

【図8】図６に示す軸動作仮想実績を予測する例を示す図である。

【図9】第３実施形態に係るシミュレーション装置の概要を示す機能ブロック図である。

【図10】第４実施形態に係るシミュレーション装置の概要を示す図である。

【図11】タンデム制御の例を示す図である。

【図12】旋削加工の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［第１実施形態］
以下、本開示の実施形態の一例について説明する。図１は、第１実施形態に係るシミュレーション装置１の概要を示す図である。シミュレーション装置１は、駆動軸と、駆動軸を制御するコントローラとを備える工作機械の動作をシミュレーションする。シミュレーション装置１は、例えば、工作機械及び数値制御装置と接続されたコンピュータ装置等であってもよい。また、シミュレーション装置１は、工作機械及び数値制御装置と接続されないシミュレーション用のコンピュータ装置であってもよい。

【0010】

シミュレーション装置１は、数値制御模擬部１１と、サーボ制御模擬部１２と、モジュール部１３と、を備える。

【0011】

数値制御模擬部１１は、工作機械のＣＮＣ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御を模擬する機能部である。数値制御模擬部１１は、加工プログラム１０に基づいて、工作機械の駆動軸の軸動作指令を生成する。

【0012】

サーボ制御模擬部１２は、工作機械のサーボモータ制御を模擬する機能部である。サーボ制御模擬部１２は、工作機械の駆動軸の軸動作指令、及び工作機械の駆動軸の軸動作を模擬するための軸動作仮想実績に基づいてトルク指令を生成する。

【0013】

ここで、軸動作仮想実績は、サーボ制御模擬部１２が初回の動作においてのみ取得する軸動作仮想実績初期値及び駆動軸模擬部によって更新される軸動作仮想実績更新値を含む。軸動作仮想実績初期値は、数値制御模擬部１１から与えられてもよく、その他のデータベース（図示せず）に記憶されていてもよく、モジュール部１３内に設定されてもよい。例えば、軸動作仮想実績初期値は、前回の起動時の最終位置が初期値として与えられる。また、軸動作仮想実績は、駆動軸の位置、駆動軸の速度、駆動軸の加速度、及び駆動軸の移動量のいずれかであってもよい。

【0014】

モジュール部１３は、数値制御模擬部１１及びサーボ制御模擬部１２とは独立した形態であり、交換可能となっている。モジュール部１３は、例えばコンピュータ上で個別に取り扱いが可能なＤＬＬ（ダイナミックリンクライブラリ）、．ｅｘｅ（実行形式）等の形式のファイル又はアプリケーション等である。また、モジュール部１３は、ＵＳＢメモリやＳＤカード等の記憶媒体又はマイクロコンピュータ等であってもよく、個別に取り扱いが可能なＤＬＬ、．ｅｘｅ等の形式のファイル又はアプリケーション等を格納してもよい。

【0015】

また、モジュール部１３は、送受信部１３１と、駆動軸模擬部１３２と、を備える。送受信部１３１は、サーボ制御模擬部１２からトルク指令を受信し、サーボ制御模擬部１２へ軸動作仮想実績を送信する。駆動軸模擬部１３２は、トルク指令に基づいて、工作機械の駆動軸の動作をシミュレーションすると共に、軸動作仮想実績を更新する。

【0016】

モジュール部１３は、工作機械を制御するシステムに依存しない外部装置によって生成されている。サーボ制御模擬部１２は、軸動作仮想実績が得られた場合、トルク指令を生成し、軸動作仮想実績が得られない場合、トルク指令を生成しない。工作機械を制御するシステムは、例えば、工作機械を制御するオペレーティングシステムであってもよく、工作機械の動作をシミュレーションするためのシミュレーション装置のオペレーティングシステムや、アプリケーションプログラムであってもよい。また、外部装置は、シミュレーション装置１と通信可能なコンピュータ装置又はアプリケーションプログラムである。また、外部装置は、ＵＳＢメモリやＳＤカード等の記憶媒体を介してシミュレーション装置１へデータを受け渡し可能なコンピュータ装置又はアプリケーションプログラムであってもよい。

【0017】

なお、上述した数値制御模擬部１１の計算周期、サーボ制御模擬部１２の計算周期、及び駆動軸模擬部１３２の計算周期は、数値制御模擬部１１、サーボ制御模擬部１２及び駆動軸模擬部１３２それぞれ間の通信において計算周期が異なっていても、問題なく動作するものとする。

【0018】

図２は、実際の工作機械１００とシミュレーション装置１との構成の対応関係を示す図である。図２に示すように、実際の工作機械１００は、例えば、ＣＮＣ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御部１０１と、サーボ制御部１０２と、モータ駆動軸１０３と、を備える。ＣＮＣ制御部１０１は、位置指令をサーボ制御部１０２へ出力し、サーボ制御部１０２は、位置指令に基づいてトルク指令をモータ駆動軸１０３へ出力する。モータ駆動軸１０３は、トルク指令に基づいて軸を駆動し、ロータリエンコーダ等の検出器から出力された位置フィードバックをサーボ制御部１０２へ出力する。

【0019】

一方、シミュレーション装置１は、数値制御模擬部１１及びサーボ制御模擬部１２等に相当するシミュレーションソフト本体２０と、駆動軸模擬部１３２等が格納されるモジュール部１３と、を備える。

【0020】

シミュレーションソフト本体２０は、上記の実際の工作機械１００をシミュレーションするために、トルク指令をモジュール部１３へ出力し、モジュール部１３は、トルク指令に基づいてシミュレーションを実行すると共に、位置フィードバックをシミュレーションソフト本体２０へ出力する。ここで、駆動軸模擬部１３２等が格納されるモジュール部１３は、工作機械メーカや、工作機械のユーザによって、それぞれの機械に対応して作成される。よって、駆動軸模擬部１３２によってシミュレーションされる駆動軸のモデルは、様々な様態の駆動軸を含むことができる。

【0021】

図３は、シミュレーション装置１によるシミュレーション例における伝達関数のブロック線図である。詳細には、図３は、駆動軸が送り軸であり、シミュレーション装置１により軸動作をシミュレーションする例における伝達関数のブロック線図である。

【0022】

シミュレーション装置１は、加工プログラムに基づく軌跡を描く送り軸と、工具又はワークを回転させる主軸との動作のシミュレーションを行う。シミュレーション装置１は、例えば、軸が送り軸である場合、図３の伝達関数のブロック線図で示される。図３のブロック線図と同様な構成のブロック線図は、特開平３－１１０６０７号公報、ＷＯ２０２３／１５７２４４等に記載されている。駆動軸模擬部１３２の伝達関数は、伝達関数４０１から伝達関数４０７の結合により構成される。

【0023】

図３において、伝達関数４０１は、位置ループの伝達関数であり、Ｋｐはポジションゲインを示す。伝達関数４０２は、速度ループの伝達関数であり、ｋ_１は積分ゲイン、ｋ_２は比例ゲインを示す。伝達関数４０３及び４０４はモータの伝達関数である。Ｋ_ｔはトルク定数、Ｊ_ｍはモータイナーシャ（慣性モーメント）を示す。伝達関数４０５は、サーボモータと機械の結合部であるボールネジ等を示す。伝達関数４０６は、機械の伝達関数であり、Ｊ_Lは機械のイナーシャを示す。伝達関数４０７は、機械の可動部の速度を積分して機械の位置を求める積分要素の伝達関数である。

【0024】

伝達関数４０１で示される位置ループ、及び伝達関数４０２で示される速度ループは、サーボ制御モデルとなり、伝達関数４０３、４０４、４０５、４０６及び４０７で示される、モータ、ボールネジ等及び積分要素は、プラントモデルである。

【0025】

位置指令からリニアスケール等で検出される機械の位置のフィードバック信号Ｐ_ｆを減じて位置偏差を求め、この位置偏差にポジションゲインＫｐを乗じて、速度指令Ｖ_ｃが求められる。この速度指令Ｖ_ｃからサーボモータに取付けられたパルスコーダ等で検出されるモータ速度のフィードバック値Ｖ_ｆを減じて速度偏差を求め、比例積分してトルク指令Ｔ_Ｃ（電流指令）を求める。サーボモータは、トルク指令Ｔ_ｃに基づいて駆動され、サーボモータは、クローズド・ループ方式で位置、速度のフィードバック制御がなされる。

【0026】

また、シミュレーション装置１は、伝達関数４０７がサーボモータの角速度を積分してサーボモータの角度を求め、サーボモータの角度を機械の位置に換算した値を機械の位置とみなす構成であってもよい。このような伝達関数４０４、４０５、４０６、４０７は、駆動軸模擬部１３２によるシミュレーションに相当する。

【0027】

図４は、第１実施形態に係るシミュレーション装置１の動作例を示す図である。上述したように数値制御模擬部１１は、加工プログラム１０に基づいて、工作機械の駆動軸の軸動作指令を生成する。サーボ制御模擬部１２は、軸動作指令及び軸動作仮想実績に基づいてトルク指令を生成する。駆動軸模擬部１３２は、トルク指令に基づいて、軸動作仮想実績を更新する。

【0028】

すなわち、図４に示すように、サーボ制御模擬部１２は、加工プログラム１０に基づいて、軸動作指令としてのＸ軸指令位置Ａ１と、軸動作仮想実績初期値としてのＸ軸初期位置Ｂとに基づいて、トルク指令Ｃ１を生成する。そして、サーボ制御模擬部１２は、Ｘ軸指令位置Ａ２と、軸動作仮想実績の更新値としてのＸ軸移動位置Ｄ１とに基づいて、トルク指令Ｃ２を生成する。ここで、サーボ制御模擬部１２は、軸動作仮想実績であるＸ軸移動位置Ｄ１が得られなければ、トルク指令Ｃ２を生成しない。このようにトルク指令及び軸動作仮想実績は、サーボ制御模擬部１２及び駆動軸模擬部１３２によって、逐次生成及び更新される。

【0029】

以上説明したように第１実施形態によれば、シミュレーション装置１は、加工プログラム１０に基づいて、工作機械の軸動作指令を生成する数値制御模擬部１１と、軸動作指令、及び工作機械の軸動作を模擬するための軸動作仮想実績に基づいてトルク指令を生成するサーボ制御模擬部１２と、数値制御模擬部１１及びサーボ制御模擬部１２とは独立した形態であり、交換可能なモジュール部１３と、を備える。モジュール部１３は、サーボ制御模擬部１２からトルク指令を受信し、サーボ制御模擬部１２へ軸動作仮想実績を送信する送受信部１３１と、トルク指令に基づいて、工作機械の駆動軸の動作をシミュレーションすると共に、軸動作仮想実績を更新する駆動軸模擬部１３２と、を備える。モジュール部１３は、工作機械を制御するシステムに依存しない外部装置によって生成されており、サーボ制御模擬部１２は、軸動作仮想実績が得られた場合、トルク指令を生成し、軸動作仮想実績が得られない場合、トルク指令を生成しない。

【0030】

このような構成を備えることによって、第１実施形態に係るシミュレーション装置１は、駆動軸のシミュレーションのモデルを変更して、様々な種類の駆動軸をシミュレーションできる。更に、シミュレーション装置１は、駆動軸の様態に対応したシミュレーションを独立して開発できるため、開発したシミュレーションによって駆動軸の様態を反映したシミュレーションを行うことが可能となる。

【0031】

また、軸動作仮想実績は、サーボ制御模擬部１２が初回の動作においてのみ取得する軸動作仮想実績初期値及び駆動軸模擬部１３２によって更新される軸動作仮想実績更新値を含む。これにより、シミュレーション装置１は、サーボ制御模擬部１２が初回の動作においてもトルク指令を生成し、駆動軸模擬部１３２によるシミュレーションを行うことができる。

【0032】

［第２実施形態］
図５は、第２実施形態に係るシミュレーション装置１Ａの概要を示す機能ブロック図である。なお、第２実施形態の説明においては、主に第１実施形態と異なる点について説明し、第１実施形態と同様の構成及び処理については説明を省略する。

【0033】

第２実施形態に係るシミュレーション装置１Ａは、工作機械の検出器情報１３４に基づいて軸動作仮想実績を補正する検出器模擬部１３３を更に備える。また、送受信部１３１は、補正された軸動作仮想実績を検出器模擬部１３３へ送信する。

【0034】

ここで、検出器情報１３４は、少なくとも、駆動軸模擬部１３２の計算周期、計算結果の遅延量、駆動軸の検出器（シミュレーション対象）の分解能、及びデータの送受信によるフィードバックの遅延量を含む。

【0035】

図６及び図７は、第２実施形態に係る、補正後の軸動作仮想実績を算出する例を示す図である。具体的には、図６及び図７は、駆動軸模擬部１３２から出力される補正前の軸動作仮想実績と、検出器模擬部１３３から出力される補正後の軸動作仮想実績とを示す。

【0036】

図６に示す例では、検出器情報については、分解能が０．０１ｄｅｇであり、駆動軸模擬部１３２の計算周期が０．２ｍｓである。また、図６において、時間－０．１ｍｓでの軸動作仮想実績は、１００．１１３である。

【0037】

検出器模擬部１３３は、０．１ｍｓごとのトルク指令に対して、計算量の低減のために０．２ｍｓごとに駆動軸の計算を行う場合、直近の軸動作仮想実績に基づいて、抜けている軸動作仮想実績を予測する。

【0038】

図８は、図６に示す軸動作仮想実績を予測する例を示す図である。例えば、図８に示すように、図６における０．６ｍｓにおける補正後の軸動作仮想実績は、０．５ｍｓにおける補正前の軸動作仮想実績（１００．６２６）と、０．３ｍｓにおける補正前の軸動作仮想実績（１００．４６４）とから求められる。

【0039】

詳細には、図６における０．６ｍｓにおける補正後の軸動作仮想実績は、１００．６２６＋１／２（１００．６２６－１００．４６４）＝１００．７１のように求められる。同様に、図６における０．２ｍｓにおける補正後の軸動作仮想実績は、１００．２９２＋１／２＊（１００．２９２－１００．１１３）＝１００．３８のように求められる。０．４ｍｓにおける補正後の軸動作仮想実績は、１００．４６４＋１／２＊（１００．４６４－１００．２９２）＝１００．５５のように求められる。

【0040】

図７に示す例では、図６に示す例に加え、計算の都合上、０．２ｍｓ遅れた軸動作仮想実績が得られる場合である。図７に示す例では、検出器情報については、分解能が０．０１ｄｅｇであり、駆動軸模擬部１３２の計算周期が０．２ｍｓであり、遅延が０．２ｍｓである。また、図７において、時間－０．１ｍｓでの軸動作仮想実績は、１００．１１３である。

【0041】

このような場合、検出器模擬部１３３は、０．１ｍｓごとのトルク指令に対して、直近の軸動作仮想実績に基づいて、抜けている軸動作仮想実績を予測する。

【0042】

例えば、図７における０．１ｍｓにおける補正後の軸動作仮想実績は、０．１ｍｓにおける補正前の軸動作仮想実績（１００．２９２）と、－０．１ｍｓにおける補正前の軸動作仮想実績と（１００．１１３）とから求められる。詳細には、図７における０．１ｍｓにおける補正後の軸動作仮想実績は、１００．２９２＋２／２＊（１００．２９２－１００．１１３）＝１００．４７のように求められる。０．３ｍｓ及び０．５ｍｓにおける補正後の軸動作仮想実績も同様に求められる。

【0043】

また、０．２ｍｓにおける補正後の軸動作仮想実績は、１００．２９２＋３／２＊（１００．２９２－１００．１１３）＝１００．５６のように求められる。０．４ｍｓ及び０．６ｍｓにおける補正後の軸動作仮想実績も同様に求められる。

【0044】

図６及び図７に示す例の場合、軸動作仮想実績が補正されなければ、サーボ制御模擬部１２は、０．２ｍｓごとに停止し、正確なシミュレーションを実現できない場合がある。上記の例では、補正後の軸動作仮想実績が途切れないため、サーボ制御模擬部１２は、問題なく０．１ｍｓごとにトルク指令を出力する。

【0045】

以上説明したように、第２実施形態によれば、モジュール部１３は、工作機械の検出器情報１３４に基づいて軸動作仮想実績を補正する検出器模擬部１３３を更に備える。これにより、シミュレーション装置１Ａは、数値制御模擬部１１の計算周期、サーボ制御模擬部１２の計算周期、及び駆動軸模擬部１３２の計算周期が、互いに異なっている場合であっても、計算周期の違いを補間することができる。

【0046】

また、検出器情報１３４は、少なくとも、駆動軸模擬部１３２の計算周期、計算結果の遅延量、駆動軸の検出器の分解能、及びフィードバックの遅延量を含む。これにより、シミュレーション装置１Ａは、計算周期、分解能、遅延量等の影響を補間することができる。

【0047】

［第３実施形態］
図９は、第３実施形態に係るシミュレーション装置１Ｂの概要を示す機能ブロック図である。なお、第３実施形態の説明においては、主に第１及び第２実施形態と異なる点について説明し、第１及び第２実施形態と同様の構成及び処理については説明を省略する。

【0048】

第３実施形態に係るシミュレーション装置１Ｂは、工作機械の検出器情報１５に基づいて軸動作仮想実績を補正する検出器模擬部１４を更に備える。また、送受信部１３１は、補正された軸動作仮想実績を検出器模擬部１３３へ送信する。すなわち、第３実施形態に係るシミュレーション装置１Ｂは、第２実施形態に係る検出器模擬部１３３及び検出器情報１３４に替えて、検出器模擬部１４及び検出器情報１５を備える。

【0049】

ここで、検出器情報１５は、第２実施形態と同様に、少なくとも、駆動軸模擬部１３２の計算周期、計算結果の遅延量、駆動軸の検出器の分解能、及びフィードバックの遅延量を含む。

【0050】

このように第３実施形態によれば、シミュレーション装置１Ｂは、工作機械の検出器情報１３４に基づいて軸動作仮想実績を補正する検出器模擬部１３３を更に備え、送受信部１３１は、補正された軸動作仮想実績を検出器模擬部１３３へ送信する。これにより、シミュレーション装置１Ｂは、数値制御模擬部１１の計算周期、サーボ制御模擬部１２の計算周期、及び駆動軸模擬部１３２の計算周期が、互いに異なっている場合であっても、計算周期の違いを補間することができる。

【0051】

［第４実施形態］
図１０は、第４実施形態に係るシミュレーション装置１Ｃの概要を示す図である。なお、第４実施形態の説明においては、主に第１、第２及び第３実施形態と異なる点について説明し、第１、第２及び第３実施形態と同様の構成及び処理については説明を省略する。第４実施形態に係るシミュレーション装置１Ｃは、駆動軸模擬部１３２Ａ及び１３２Ｂを有する。

【0052】

駆動軸模擬部１３２Ａ及び１３２Ｂは、複数（例えば、２つ）のモータによって駆動される駆動機構をシミュレーションする場合、工作機械の他の軸のトルク指令又は他の軸の軸動作仮想実績に基づいて、シミュレーションを実行する。

【0053】

具体的には、駆動軸模擬部１３２Ａは、駆動軸模擬部１３２Ｂへ出力されるトルク指令又は送受信部１３１に出力される軸動作仮想実績に基づいて、シミュレーションを実行する。同様に、駆動軸模擬部１３２Ｂは、駆動軸模擬部１３２Ａへ出力されるトルク指令又は送受信部１３１に出力される軸動作仮想実績に基づいて、シミュレーションを実行する。

【0054】

複数のモータで駆動される駆動機構の例は、タンデム制御、及び主軸と送り軸とによる旋削加工等である。

【0055】

図１１は、タンデム制御の例を示す図である。図１１に示す制御装置５００は、複数（２つ）のモータ５４，５５によって１つの駆動機構５０１を駆動するタンデム制御を行うためのものである。駆動機構５０１は、移動体５８及び歯車等の機械部品５６，５７からなる工作機械である。移動体５８には、機械部品５６を介してモータ５４から駆動力が伝達されるとともに、機械部品５７を介してモータ５５の駆動力が伝達される。

【0056】

制御装置５００は、ＣＮＣ制御部５０と、モータ制御部５１と、を備える。ＣＮＣ制御部５０は、駆動機構５０１を動作させるための各種の処理を行う。モータ制御部５１は、ＣＮＣ制御部５０からの指令に基づいてアンプ５２を介してモータ５４の電流制御を行うとともに、アンプ５３を介してモータ５５の電流制御を行う。モータ５４，５５はサーボモータであり、モータ制御部４はモータ５４，５５のそれぞれから位置や速度を取得するためのフィードバック信号を受信する。

【0057】

図１１に示すように、２つのモータ５４，５５によって１つの駆動機構５０１を駆動するタンデム制御では、一方のモータの動作によって、他方のモータに掛かる外力が変化する。そのため、シミュレーション装置１Ｃは、駆動機構５０１の模擬を行う場合、他の軸のトルク指令又は軸仮想実績を用いることができる。

【0058】

図１２は、旋削加工の例を示す図である。一般に、切削抵抗主分力（主軸６００の回転方向の切削抵抗）は、切削断面積に比例するとされている。そのため、図１２のような旋削加工における切削抵抗主分力は、以下の式によって計算できる。

【0059】

【数1】

【0060】

ここで、ａｐ（ｍｍ）は、切り込み量を示し、ｌ（ｍｍ／ｍｉｎ）は、直線軸の送り速度を示し、Ｋｃ（ＭＰａ）は、比切削抵抗を示し、ｎ（ｍｉｎ－１）は、主軸回転速度を示す。上記の式のように旋削加工において主軸６００の切削反力（Ｆ）は、直線軸６０１の送りの送り速度（ｌ）の影響を受ける。そのため、シミュレーション装置１Ｃは、主軸６００の正確な模擬を行う場合、他の軸である直線軸６０１の軸動作仮想実績（速度）を用いることができる。

【0061】

このように第４実施形態によれば、駆動軸模擬部１３２Ａ及び１３２Ｂは、複数のモータによって駆動される駆動機構をシミュレーションする場合、工作機械の他の軸のトルク指令又は他の軸の軸動作仮想実績に基づいて、シミュレーションを実行する、これにより、シミュレーション装置１Ｃは、他の駆動軸との干渉を考慮して、正確なシミュレーションを行うことができる。

【0062】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記のシミュレーション装置１は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。また、上記のシミュレーション装置１により行なわれる制御方法も、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。

【0063】

プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）を用いて記憶され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ））を含む。

【0064】

本開示について詳述したが、本開示は上述した個々の実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、または、特許請求の範囲に記載された内容とその均等物から導き出される本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、置き換え、変更、部分的削除等が可能である。また、これらの実施形態は、組み合わせて実施することもできる。例えば、上述した実施形態において、各動作の順序や各処理の順序は、一例として示したものであり、これらに限定されるものではない。また、上述した実施形態の説明に数値又は数式が用いられている場合も同様である。

【0065】

上記実施形態及び変形例に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
工作機械のシミュレーション装置（１）であって
加工プログラム（１０）に基づいて、前記工作機械の軸動作指令を生成する数値制御模擬部（１１）と、
前記軸動作指令、及び前記工作機械の軸動作を模擬するための軸動作仮想実績に基づいてトルク指令を生成するサーボ制御模擬部（１２）と、
前記数値制御模擬部（１１）及び前記サーボ制御模擬部（１２）とは独立した形態であり、交換可能なモジュール部（１３）と、を備え、
前記モジュール部（１３）は、
前記サーボ制御模擬部（１２）から前記トルク指令を受信し、前記サーボ制御模擬部（１２）へ前記軸動作仮想実績を送信する送受信部（１３１）と、
前記トルク指令に基づいて、前記工作機械の駆動軸の動作をシミュレーションすると共に、前記軸動作仮想実績を更新する駆動軸模擬部（１３２）と、
を備え、
前記モジュール部（１３）は、前記工作機械を制御するシステムに依存しない外部装置によって生成されており、
前記サーボ制御模擬部（１２）は、前記軸動作仮想実績が得られた場合、前記トルク指令を生成し、前記軸動作仮想実績が得られない場合、前記トルク指令を生成しない、シミュレーション装置（１）。
（付記２）
前記軸動作仮想実績は、前記サーボ制御模擬部（１２）が初回の動作においてのみ取得する軸動作仮想実績初期値及び前記駆動軸模擬部（１３２）によって更新される軸動作仮想実績更新値を含む、付記１に記載のシミュレーション装置（１）。
（付記３）
前記モジュール部（１３）は、前記工作機械の検出器情報（１３４）に基づいて前記軸動作仮想実績を補正する検出器模擬部（１３３）を更に備える、付記１又は２に記載のシミュレーション装置（１）。
（付記４）
前記シミュレーション装置（１）は、前記工作機械の検出器情報（１５）に基づいて前記軸動作仮想実績を補正する検出器模擬部（１４）を更に備え、
前記送受信部（１３１）は、補正された前記軸動作仮想実績を前記検出器模擬部（１４）へ送信する、付記１又は２に記載のシミュレーション装置（１）。
（付記５）
前記検出器情報は、少なくとも、前記駆動軸模擬部（１３２）の計算周期、計算結果の遅延量、駆動軸の検出器の分解能、及びフィードバックの遅延量を含む、付記３に記載のシミュレーション装置（１）。
（付記６）
前記駆動軸模擬部（１３２）は、複数のモータによって駆動される駆動機構をシミュレーションする場合、前記工作機械の他の軸の前記トルク指令又は前記他の軸の前記軸動作仮想実績に基づいて、シミュレーションを実行する、付記１又は２に記載のシミュレーション装置（１）。
（付記７）
コンピュータに、数値制御模擬部（１１）によって、加工プログラムに基づいて、工作機械の軸動作指令を生成するステップと、サーボ制御模擬部（１２）によって、前記軸動作指令、及び前記工作機械の軸動作を模擬するための軸動作仮想実績に基づいてトルク指令を生成するステップと、前記数値制御模擬部（１１）及び前記サーボ制御模擬部（１２）とは独立した形態であり、交換可能なモジュール部（１３）によって、前記サーボ制御模擬部（１２）から前記トルク指令を受信し、前記サーボ制御模擬部（１２）へ前記軸動作仮想実績を送信するステップと、前記モジュール部（１３）によって、前記トルク指令に基づいて、前記工作機械の駆動軸の動作をシミュレーションすると共に、前記軸動作仮想実績を更新するステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記モジュール部（１３）は、前記工作機械を制御するシステムに依存しない外部装置によって生成されており、前記軸動作仮想実績が得られた場合、前記トルク指令を生成し、前記軸動作仮想実績が得られない場合、前記トルク指令を生成しない、コンピュータプログラム。

【符号の説明】

【0066】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ シミュレーション装置
１０ 加工プログラム
１１ 数値制御模擬部
１２ サーボ制御模擬部
１３ モジュール部
１４，１３３ 検出器模擬部
１５，１３４ 検出器情報
１３１ 送受信部
１３２，１３２Ａ，１３２Ｂ 駆動軸模擬部

【要約】

工作機械のシミュレーション装置であって加工プログラムに基づいて、前記工作機械の軸動作指令を生成する数値制御模擬部と、前記軸動作指令、及び前記工作機械の軸動作を模擬するための軸動作仮想実績に基づいてトルク指令を生成するサーボ制御模擬部と、前記数値制御模擬部及び前記サーボ制御模擬部とは独立した形態であり、交換可能なモジュール部と、を備え、前記モジュール部は、前記サーボ制御模擬部から前記トルク指令を受信し、前記サーボ制御模擬部へ前記軸動作仮想実績を送信する送受信部と、前記トルク指令に基づいて、前記軸動作仮想実績を更新する駆動軸模擬部と、を備え、前記モジュール部は、前記工作機械を制御するシステムに依存しない外部装置によって生成されており、前記サーボ制御模擬部は、前記軸動作仮想実績が得られない場合、前記トルク指令を生成しない、シミュレーション装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】