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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-03-31
(45)【発行日】2025-04-08
(54)【発明の名称】産業機械制御システム
(51)【国際特許分類】
G05B 23/02 20060101AFI20250401BHJP
G05B 13/04 20060101ALI20250401BHJP
【ＦＩ】
G05B23/02 G
G05B13/04
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2023550988
(86)(22)【出願日】2021-09-30
(86)【国際出願番号】 JP2021036347
(87)【国際公開番号】W WO2023053432
(87)【国際公開日】2023-04-06
【審査請求日】2024-04-05
(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】石割 久輝
(72)【発明者】
【氏名】井上 友貴
【審査官】田中 友章
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－２７１８９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－２１５９４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０９８３９９０１（ＣＮ，Ａ）
【文献】特許第６９１５７６２（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特開２０１８－１２４９２９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｂ ２３／０２
Ｇ０５Ｂ １３／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
産業機械を制御する制御装置を含むリアル装置及び該リアル装置をソフトウェアにて模倣するデジタル装置からなる産業機械制御システムであって、前記デジタル装置は、前記リアル装置において取得された動作状態データを前記デジタル装置に入力する入力部を備え、
前記動作状態データには、前記リアル装置の動作状態データと前記デジタル装置の動作状態データの差分データを含むとともに、
前記リアル装置から測定された動作状態データ、検出された動作状態データ、又は前記リアル装置内で作成された制御量の少なくともひとつを含み、
該入力部に入力された前記動作状態データにより、前記リアル装置を前記デジタル装置で模倣し、
前記デジタル装置は、前記差分データを入力することにより、前記リアル装置で実行されるプログラム又は前記リアル装置に設定されるパラメータを修正する、産業機械制御システム。
【請求項2】
前記動作状態データは、少なくとも信号処理速度、帰還量、ＣＰＵ性能、消費電力、又はモータ温度のいずれかを含む、請求項１に記載の産業機械制御システム。
【請求項3】
前記デジタル装置は、前記動作状態データが前記信号処理速度の場合、プログラムに含まれる命令毎の処理時間を用いて前記リアル装置の動作を再現する、請求項２に記載の産業機械制御システム。
【請求項4】
前記デジタル装置は、前記動作状態データが前記帰還量の場合、少なくとも位置フィードバック、速度フィードバック、又は電流フィードバックの帰還量のいずれかを用いて前記リアル装置の動作を再現する、請求項２に記載の産業機械制御システム。
【請求項5】
前記デジタル装置は、前記動作状態データが前記ＣＰＵ性能の場合、前記制御装置の指令処理速度の限界値、及びプログラムのブロック長と前記指令処理速度との関係を示す情報を用いてプログラムを修正する、請求項２に記載の産業機械制御システム。
【請求項6】
前記デジタル装置は、前記動作状態データが前記消費電力の場合、前記リアル装置に含まれるモータの送り速度又は主軸回転数と当該送り速度又は主軸回転数のときの消費電力との関係を用いてプログラムを修正する、請求項２に記載の産業機械制御システム。
【請求項7】
前記デジタル装置は、前記動作状態データが前記モータ温度の場合、前記リアル装置に含まれるモータの回転数又は電流と、前記モータの回転時間と、前記モータのモータ温度と、の関係を示す情報を用いて前記モータに関するアラームの発生を再現する、請求項２に記載の産業機械制御システム。
【請求項8】
前記デジタル装置は、修正した前記プログラムを前記リアル装置に送信する、請求項１に記載の産業機械制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、産業機械制御システムに関する。
【背景技術】
【0002】
産業機械及びそれらを制御・駆動する制御装置やモータ、アンプ等の駆動装置とからなるリアル装置を、上記の産業機械、制御装置、駆動装置等の個々を理論値に基づいてモデル化したデジタルシミュレータは従来より開発されている。
また、そのデジタルシミュレータは、個々の装置をソフトウェア的に再現した構造になっているのが一般的である。
この点、プラントに設置されたフィールド機器を制御する制御機器を動作させるソフトウェアを作成及びデバッグし、模擬入力又は制御機器への入力とソフトウェアとに従って制御機器の作動状態をシミュレーションするクラウドを有し、シミュレーションの作動結果と制御機器からの出力又は模擬入力とに基づいてソフトウェアのデバッグすることで、高品位なエンジニアリングを提供可能な技術が知られている。例えば、特許文献１参照。
また、そのデジタルシミュレータは、個々の装置をソフトウェア的に再現した構造になっているのが一般的である。
この点、プラントに設置されたフィールド機器を制御する制御機器を動作させるソフトウェアを作成及びデバッグし、模擬入力又は制御機器への入力とソフトウェアとに従って制御機器の作動状態をシミュレーションするクラウドを有し、シミュレーションの作動結果と制御機器からの出力又は模擬入力とに基づいてソフトウェアのデバッグすることで、高品位なエンジニアリングを提供可能な技術が知られている。例えば、特許文献１参照。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０２０－５２８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１のようなデジタルシミュレータは、産業機械及びそれらを制御・駆動する制御装置やモータ、アンプ等の駆動装置とからなるリアル装置を個々に模擬・模倣するが、その模擬・模倣には限界があり、リアル装置の挙動を正確に再現することは難しい。
その理由は、リアル装置には、ソフトウェアで簡単に模擬できない要素、例えば、通信間の遅れ、機械的ロス、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）の性能、周囲環境による変化等がその原因となる。
その理由は、リアル装置には、ソフトウェアで簡単に模擬できない要素、例えば、通信間の遅れ、機械的ロス、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）の性能、周囲環境による変化等がその原因となる。
【0005】
そこで、リアル装置の挙動を示す動作状態データを用いて、より正確なリアル装置の状態を再現することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の産業機械制御システムの一態様は、産業機械を制御する制御装置を含むリアル装置及び該リアル装置をソフトウェアにて模倣するデジタル装置からなる産業機械制御システムであって、前記デジタル装置は、前記リアル装置において取得された動作状態データを前記デジタル装置に入力する入力部を備え、該入力部に入力された前記動作状態データにより、前記リアル装置を前記デジタル装置で模倣する。
【発明の効果】
【0007】
一態様によれば、リアル装置の挙動を示す動作状態データを用いて、より正確なリアル装置の状態を再現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】一実施形態に係る産業機械制御システムの機能的構成例を示す機能ブロック図である。
【図2】実際の信号処理速度を用いてラダー制御装置の動作を再現する場合の産業機械制御システムの動作例を示す図である。
【図3A】ラダープログラムの命令の一例を示す図である。
【図4】実際の帰還量を用いて工作機械の動作を再現する場合の産業機械制御システムの動作例を示す図である。
【図5】実際の帰還量を用いて工作機械の動作を再現する場合の産業機械制御システムの動作例を示す図である。
【図6】実際の数値制御装置のＣＰＵ性能に応じて加工プログラムを修正する場合の産業機械制御システムの動作例を示す図である。
【図7】ＢＰＴｍｉｎを測定するテスト用の加工プログラムの一例を示す図である。
【図8】ブロック長－ＢＰＴの関係の一例を示す図である。
【図9】シミュレーション実行部による加工プログラムの指令点を追加又は削除の一例を示す図である。
【図10】実際の工作機械の消費電力に基づいて加工プログラムを修正する場合の産業機械制御システムの動作例を示す図である。
【図11】送り速度（又は主軸回転数）－消費電力の関係の一例を示す図である。
【図12】送り速度（又は主軸回転数）と総消費電力との関係の一例を示す図である。
【図13】工作機械のモータ温度を用いてオーバーヒートアラームの発生を再現する場合の産業機械制御システムの動作例を示す図である。
【図14】回転数（又は電流）毎に回転時間とモータ温度との関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
＜一実施形態＞
図１は、一実施形態に係る産業機械制御システムの機能的構成例を示す機能ブロック図である。ここでは、産業機械として工作機械を、また制御装置として数値制御装置を例示する。なお、本発明は、工作機械及び数値制御装置に限定されず、例えば射出成形機や産業用ロボット、サービス用ロボット等の産業機械、及び産業用ロボット等を制御するロボット制御装置に対しても適用可能である。
図１に示すように、産業機械制御システム１は、リアル装置としての工作機械１０、及びデジタル装置２０を含む。
工作機械１０、及びデジタル装置２０は、図示しない接続インタフェースを介して互いに直接接続されてもよい。なお、工作機械１０、及びデジタル装置２０は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やインターネット等の図示しないネットワークを介して相互に接続されていてもよい。この場合、工作機械１０、及びデジタル装置２０は、かかる接続によって相互に通信を行うための図示しない通信部を備えている。
図１は、一実施形態に係る産業機械制御システムの機能的構成例を示す機能ブロック図である。ここでは、産業機械として工作機械を、また制御装置として数値制御装置を例示する。なお、本発明は、工作機械及び数値制御装置に限定されず、例えば射出成形機や産業用ロボット、サービス用ロボット等の産業機械、及び産業用ロボット等を制御するロボット制御装置に対しても適用可能である。
図１に示すように、産業機械制御システム１は、リアル装置としての工作機械１０、及びデジタル装置２０を含む。
工作機械１０、及びデジタル装置２０は、図示しない接続インタフェースを介して互いに直接接続されてもよい。なお、工作機械１０、及びデジタル装置２０は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やインターネット等の図示しないネットワークを介して相互に接続されていてもよい。この場合、工作機械１０、及びデジタル装置２０は、かかる接続によって相互に通信を行うための図示しない通信部を備えている。
【0010】
＜工作機械１０＞
工作機械１０は、当業者にとって公知の工作機械であり、制御装置としての数値制御装置１１、駆動装置１２、周辺装置１３、及び情報収集装置１４を含む。工作機械１０は、後述する数値制御装置１１の動作指令に基づいて動作する。
なお、数値制御装置１１、駆動装置１２、周辺装置１３、及び情報収集装置１４それぞれは、工作機械１０に含まれるが、工作機械１０とは異なる装置でもよい。
工作機械１０は、当業者にとって公知の工作機械であり、制御装置としての数値制御装置１１、駆動装置１２、周辺装置１３、及び情報収集装置１４を含む。工作機械１０は、後述する数値制御装置１１の動作指令に基づいて動作する。
なお、数値制御装置１１、駆動装置１２、周辺装置１３、及び情報収集装置１４それぞれは、工作機械１０に含まれるが、工作機械１０とは異なる装置でもよい。
【0011】
数値制御装置１１は、当業者にとって公知の数値制御装置であり、例えば、図示しないＣＡＤ／ＣＡＭ装置等から取得した加工プログラムに基づいて動作指令を生成し、生成した動作指令を工作機械１０に送信する。これにより、数値制御装置１１は、工作機械１０の動作を制御する。なお、工作機械１０がロボット等の場合、数値制御装置１１は、ロボット制御装置等でもよい。
数値制御装置１１は、工作機械１０を制御している間、信号処理速度及びＣＰＵの処理能力に関する情報や、電力量等の情報を動作状態データＲとして後述する情報収集装置１４に出力する。
数値制御装置１１は、工作機械１０を制御している間、信号処理速度及びＣＰＵの処理能力に関する情報や、電力量等の情報を動作状態データＲとして後述する情報収集装置１４に出力する。
【0012】
駆動装置１２は、数値制御装置１１の指令に基づいて、駆動装置１２に含まれるアンプ（図示しない）を介して工作機械１０に含まれる主軸用のモータ（図示しない）を駆動する。具体的には、駆動装置１２は、例えば、図示しないエンコーダが検出した図示しないモータの位置及び速度を含む情報を信号としてフィードバックしながら、図示しないモータを駆動する。なお、図示しないモータは、工作機械の送り軸や主軸、あるいは産業機械、産業用ロボットのアーム等に用いられる各種モータに適用可能である。
駆動装置１２は、図示しないアンプ及びモータを駆動している間、図示しないモータや機械の挙動に関する情報（例えば、速度やモータ温度等）を動作状態データＲとして後述する情報収集装置１４に出力する。
駆動装置１２は、図示しないアンプ及びモータを駆動している間、図示しないモータや機械の挙動に関する情報（例えば、速度やモータ温度等）を動作状態データＲとして後述する情報収集装置１４に出力する。
【0013】
周辺装置１３は、ベルトコンベア等であり、数値制御装置１１の指令に基づいて動作する。周辺装置１３は、動作している間、温度等の周囲環境に関する情報を動作状態データＲとして後述する情報収集装置１４に出力する。
【0014】
情報収集装置１４は、例えば、コンピュータ等であり、動作状態データＲ取得部１４１を含む。情報収集装置１４は、ＣＰＵ等の演算処理装置を備える。また、情報収集装置１４は、アプリケーションソフトウェアやＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等の各種の制御用プログラムを格納したＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等の補助記憶装置や、演算処理装置がプログラムを実行する上で一時的に必要とされるデータを格納するためのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）といった主記憶装置も備える。
そして、情報収集装置１４において、演算処理装置が補助記憶装置からアプリケーションソフトウェアやＯＳを読み込み、読み込んだアプリケーションソフトウェアやＯＳを主記憶装置に展開させながら、これらのアプリケーションソフトウェアやＯＳに基づいた演算処理を行なう。また、この演算結果に基づいて、情報収集装置１４が備える各種のハードウェアを制御する。これにより、本実施形態の機能ブロックは実現される。すなわち、本実施形態は、ハードウェアとソフトウェアが協働することにより実現することができる。
そして、情報収集装置１４において、演算処理装置が補助記憶装置からアプリケーションソフトウェアやＯＳを読み込み、読み込んだアプリケーションソフトウェアやＯＳを主記憶装置に展開させながら、これらのアプリケーションソフトウェアやＯＳに基づいた演算処理を行なう。また、この演算結果に基づいて、情報収集装置１４が備える各種のハードウェアを制御する。これにより、本実施形態の機能ブロックは実現される。すなわち、本実施形態は、ハードウェアとソフトウェアが協働することにより実現することができる。
【0015】
動作状態データＲ取得部１４１は、数値制御装置１１、駆動装置１２、及び周辺装置１３それぞれから出力された動作状態データＲを取得し、取得した動作状態データＲを後述するデジタル装置２０に出力する。
【0016】
なお、本実施形態に係る産業機械制御システム１では、情報収集装置１４は、工作機械１０に配置されたが、デジタル装置２０に配置されてもよい。
【0017】
＜デジタル装置２０＞
デジタル装置２０は、例えば、コンピュータ等であり、入力部２１、制御部２２、及び記憶部２３を含む。また、制御部２２は、シミュレーション実行部２２０を含む。また、シミュレーション実行部２２０は、動作状態データ差分生成部２２１を含む。
デジタル装置２０は、例えば、コンピュータ等であり、入力部２１、制御部２２、及び記憶部２３を含む。また、制御部２２は、シミュレーション実行部２２０を含む。また、シミュレーション実行部２２０は、動作状態データ差分生成部２２１を含む。
【0018】
入力部２１は、リアル装置としての工作機械１０において取得された動作状態データＲをデジタル装置２０に入力する。
具体的には、入力部２１は、例えば、工作機械１０の情報収集装置１４により取得された工作機械１０の数値制御装置１１、駆動装置１２及び周辺装置１３それぞれの動作状態データＲをデジタル装置２０に入力する。
具体的には、入力部２１は、例えば、工作機械１０の情報収集装置１４により取得された工作機械１０の数値制御装置１１、駆動装置１２及び周辺装置１３それぞれの動作状態データＲをデジタル装置２０に入力する。
【0019】
記憶部２３は、ＲＡＭやＨＤＤ等であり、動作状態データＲ、動作状態差分データ２３１、及び動作状態データＤが記憶される。
動作状態データＲは、上述したように、工作機械１０の情報収集装置１４により取得された工作機械１０の数値制御装置１１、駆動装置１２及び周辺装置１３それぞれの動作状態データＲである。
動作状態差分データ２３１は、数値制御装置１１、駆動装置１２及び周辺装置１３それぞれの動作状態データＲと、後述するシミュレーション実行部２２０によりシミュレーションされた数値制御装置１１、駆動装置１２及び周辺装置１３それぞれの動作状態データＤと、を後述する動作状態データ差分生成部２２１により差分されたデータである。
動作状態データＤは、後述するシミュレーション実行部２２０によりシミュレーション（模倣）された数値制御装置１１、駆動装置１２及び周辺装置１３それぞれの動作状態データＤである。
動作状態データＲは、上述したように、工作機械１０の情報収集装置１４により取得された工作機械１０の数値制御装置１１、駆動装置１２及び周辺装置１３それぞれの動作状態データＲである。
動作状態差分データ２３１は、数値制御装置１１、駆動装置１２及び周辺装置１３それぞれの動作状態データＲと、後述するシミュレーション実行部２２０によりシミュレーションされた数値制御装置１１、駆動装置１２及び周辺装置１３それぞれの動作状態データＤと、を後述する動作状態データ差分生成部２２１により差分されたデータである。
動作状態データＤは、後述するシミュレーション実行部２２０によりシミュレーション（模倣）された数値制御装置１１、駆動装置１２及び周辺装置１３それぞれの動作状態データＤである。
【0020】
制御部２２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）メモリ等を有し、これらはバスを介して相互に通信可能に構成される、当業者にとって公知のものである。
ＣＰＵはデジタル装置２０を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたシステムプログラム及びアプリケーションプログラムを、バスを介して読み出し、システムプログラム及びアプリケーションプログラムに従ってデジタル装置２０全体を制御する。これにより、図１に示すように、制御部２２が、シミュレーション実行部２２０の機能を実現するように構成される。また、シミュレーション実行部２２０は、動作状態データ差分生成部２２１の機能を実現するように構成される。ＲＡＭには一時的な計算データや表示データ等の各種データが格納される。また、ＣＭＯＳメモリは図示しないバッテリでバックアップされ、デジタル装置２０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として構成される。
ＣＰＵはデジタル装置２０を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたシステムプログラム及びアプリケーションプログラムを、バスを介して読み出し、システムプログラム及びアプリケーションプログラムに従ってデジタル装置２０全体を制御する。これにより、図１に示すように、制御部２２が、シミュレーション実行部２２０の機能を実現するように構成される。また、シミュレーション実行部２２０は、動作状態データ差分生成部２２１の機能を実現するように構成される。ＲＡＭには一時的な計算データや表示データ等の各種データが格納される。また、ＣＭＯＳメモリは図示しないバッテリでバックアップされ、デジタル装置２０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として構成される。
【0021】
シミュレーション実行部２２０は、工作機械１０で実行される加工プログラムに基づいて数値制御装置１１、駆動装置１２及び周辺装置１３それぞれを動作させるシミュレーションを実行し、数値制御装置１１、駆動装置１２及び周辺装置１３それぞれの動作及び／又は状態を示す動作状態データＤを取得する。シミュレーション実行部２２０は、取得した数値制御装置１１、駆動装置１２及び周辺装置１３それぞれの動作状態データＤを記憶部２３に記憶する。
【0022】
動作状態データ差分生成部２２１は、数値制御装置１１、駆動装置１２及び周辺装置１３毎に動作状態データＲと動作状態データＤとを差分し、動作状態差分データ２３１を生成する。動作状態データ差分生成部２２１は、生成した数値制御装置１１、駆動装置１２及び周辺装置１３それぞれの動作状態差分データ２３１を記憶部２３に記憶する。
なお、本実施形態に係る産業機械制御システム１では、動作状態データ差分生成部２２１は、デジタル装置２０に配置されたが、工作機械１０の情報収集装置１４に配置されてもよく、情報収集装置１４及びデジタル装置２０の両方に配置されてもよい。動作状態データ差分生成部２２１が情報収集装置１４に配置される場合、デジタル装置２０は、シミュレーション実行部２２０によりシミュレーションされた数値制御装置１１、駆動装置１２及び周辺装置１３それぞれの動作状態データＤを工作機械１０の情報収集装置１４に出力するようにしてもよい。
なお、本実施形態に係る産業機械制御システム１では、動作状態データ差分生成部２２１は、デジタル装置２０に配置されたが、工作機械１０の情報収集装置１４に配置されてもよく、情報収集装置１４及びデジタル装置２０の両方に配置されてもよい。動作状態データ差分生成部２２１が情報収集装置１４に配置される場合、デジタル装置２０は、シミュレーション実行部２２０によりシミュレーションされた数値制御装置１１、駆動装置１２及び周辺装置１３それぞれの動作状態データＤを工作機械１０の情報収集装置１４に出力するようにしてもよい。
【0023】
次に、産業機械制御システム１の動作について、（Ａ）実際の信号処理速度を用いて工作機械１０の動作を再現する場合、（Ｂ）実際の帰還量を用いて工作機械１０の動作を再現する場合、（Ｃ）実際の数値制御装置１１のＣＰＵ性能に応じて加工プログラムを修正する場合、（Ｄ）実際の工作機械１０の消費電力に基づいて加工プログラムを修正する場合、及び（Ｅ）工作機械１０のモータ温度を用いてオーバーヒートアラームの発生を再現する場合をそれぞれ説明する。
【0024】
（Ａ）実際の信号処理速度を用いてラダー制御装置の動作を再現する場合について
図２は、実際の信号処理速度を用いてラダー制御装置の動作を再現する場合の産業機械制御システム１の動作例を示す図である。
図２に示すように、工作機械１０の数値制御装置１１は、例えば、数値制御装置１１と接続されたラダー制御装置（図示しない）にラダープログラムを工作機械１０に実装し実行する。数値制御装置１１は、工作機械１０を制御している間の信号処理速度を測定し、測定した信号処理速度に関する情報を動作状態データＲとして情報収集装置１４に出力する。情報収集装置１４は、数値制御装置１１の動作状態データＲをデジタル装置２０に出力する。デジタル装置２０は、工作機械１０から取得した動作状態データＲに含まれる信号処理速度に基づいて工作機械１０と同じ実装時の信号処理速度に調整し、ラダープログラムをシミュレーションする。
図２は、実際の信号処理速度を用いてラダー制御装置の動作を再現する場合の産業機械制御システム１の動作例を示す図である。
図２に示すように、工作機械１０の数値制御装置１１は、例えば、数値制御装置１１と接続されたラダー制御装置（図示しない）にラダープログラムを工作機械１０に実装し実行する。数値制御装置１１は、工作機械１０を制御している間の信号処理速度を測定し、測定した信号処理速度に関する情報を動作状態データＲとして情報収集装置１４に出力する。情報収集装置１４は、数値制御装置１１の動作状態データＲをデジタル装置２０に出力する。デジタル装置２０は、工作機械１０から取得した動作状態データＲに含まれる信号処理速度に基づいて工作機械１０と同じ実装時の信号処理速度に調整し、ラダープログラムをシミュレーションする。
【0025】
具体的には、数値制御装置１１は、例えば、図示しないラダー制御装置がラダープログラムの各命令を実行すると、各命令の処理時間を信号処理速度として測定する。
図３Ａは、ラダープログラムの命令の一例を示す図である。図３Ｂは、図３Ａの命令のタイミングチャートの一例を示す図である。なお、図３Ａに示す命令の場合について説明するが、他の命令についても図３Ａの場合と同様に信号処理速度が測定される。
例えば、図示しないラダー制御装置が図３Ａに示す数値制御装置１１にデータの書き込む命令を実行した場合、数値制御装置１１は、図示しないラダー制御装置が命令実行のＡＣＴ信号を出力した時刻ｔ１から、図示しないラダー制御装置で内部的に機能命令の処理が完了するまでの時刻ｔ３までの時間ｔを当該命令の処理時間として測定する。なお、完了信号Ｗ１が返ってくる時刻ｔ４から時刻ｔ６は、次以降のラダー実行周期のため、数値制御装置１１は、時刻ｔ１から時刻ｔ３の時間ｔを測定することにより、図示しないラダー制御装置の正確な処理時間を取得することができる。
数値制御装置１１は、ラダープログラムに含まれる全ての命令の処理時間を動作状態データＲの信号処理速度として、情報収集装置１４を介してデジタル装置２０に入力する。
図３Ａは、ラダープログラムの命令の一例を示す図である。図３Ｂは、図３Ａの命令のタイミングチャートの一例を示す図である。なお、図３Ａに示す命令の場合について説明するが、他の命令についても図３Ａの場合と同様に信号処理速度が測定される。
例えば、図示しないラダー制御装置が図３Ａに示す数値制御装置１１にデータの書き込む命令を実行した場合、数値制御装置１１は、図示しないラダー制御装置が命令実行のＡＣＴ信号を出力した時刻ｔ１から、図示しないラダー制御装置で内部的に機能命令の処理が完了するまでの時刻ｔ３までの時間ｔを当該命令の処理時間として測定する。なお、完了信号Ｗ１が返ってくる時刻ｔ４から時刻ｔ６は、次以降のラダー実行周期のため、数値制御装置１１は、時刻ｔ１から時刻ｔ３の時間ｔを測定することにより、図示しないラダー制御装置の正確な処理時間を取得することができる。
数値制御装置１１は、ラダープログラムに含まれる全ての命令の処理時間を動作状態データＲの信号処理速度として、情報収集装置１４を介してデジタル装置２０に入力する。
【0026】
デジタル装置２０は、デジタル装置２０におけるラダープログラムの命令の処理時間を、入力された処理時間に合わせて補正する。これにより、デジタル装置２０は、工作機械１０と同じタイミングでラダープログラムを実行することができる。
換言すれば、従来は、シミュレータでロジックは再現出来ても、実際の処理速度（応答速度）まで再現できなかったため、実装時に信号タイミングに不具合が生じることがあったが、デジタル装置２０は、信号処理速度をデジタル装置２０へ入力することにより、正確な再現が可能となる。
換言すれば、従来は、シミュレータでロジックは再現出来ても、実際の処理速度（応答速度）まで再現できなかったため、実装時に信号タイミングに不具合が生じることがあったが、デジタル装置２０は、信号処理速度をデジタル装置２０へ入力することにより、正確な再現が可能となる。
【0027】
（Ｂ）実際の帰還量を用いて工作機械１０の動作を再現する場合について
図４は、実際の帰還量を用いて工作機械１０の動作を再現する場合の産業機械制御システム１の動作例を示す図である。
図４に示すように、工作機械１０の数値制御装置１１は、加工プログラムを実行することにより、加工プログラムのブロック毎に位置指令を生成とともに、生成した位置指令に基づいて速度指令を生成する。数値制御装置１１は、生成した位置指令と工作機械１０に含まれる主軸等の機械ＭＡの実位置を示す位置フィードバック（帰還量）とから位置偏差を算出し、算出した位置偏差で位置指令を補正する。また、数値制御装置１１は、生成した速度指令と駆動装置１２が駆動するモータＭＯの実速度を示す速度フィードバック（帰還量）とから速度偏差を算出し、算出した速度偏差で速度指令を補正する。数値制御装置１１は、補正した位置指令と速度指令とを駆動装置１２に出力する。
また、数値制御装置１１は、求めた速度偏差に、例えばＰＩ（比例、積分）制御を施すことにより、電流指令（トルク指令）を生成してもよい。数値制御装置１１は、生成した電流指令と駆動装置１２がモータＭＯに出力する電流フィードバック（帰還量）との電流偏差で補正した電流指令を駆動装置１２に出力してもよい。
図４は、実際の帰還量を用いて工作機械１０の動作を再現する場合の産業機械制御システム１の動作例を示す図である。
図４に示すように、工作機械１０の数値制御装置１１は、加工プログラムを実行することにより、加工プログラムのブロック毎に位置指令を生成とともに、生成した位置指令に基づいて速度指令を生成する。数値制御装置１１は、生成した位置指令と工作機械１０に含まれる主軸等の機械ＭＡの実位置を示す位置フィードバック（帰還量）とから位置偏差を算出し、算出した位置偏差で位置指令を補正する。また、数値制御装置１１は、生成した速度指令と駆動装置１２が駆動するモータＭＯの実速度を示す速度フィードバック（帰還量）とから速度偏差を算出し、算出した速度偏差で速度指令を補正する。数値制御装置１１は、補正した位置指令と速度指令とを駆動装置１２に出力する。
また、数値制御装置１１は、求めた速度偏差に、例えばＰＩ（比例、積分）制御を施すことにより、電流指令（トルク指令）を生成してもよい。数値制御装置１１は、生成した電流指令と駆動装置１２がモータＭＯに出力する電流フィードバック（帰還量）との電流偏差で補正した電流指令を駆動装置１２に出力してもよい。
【0028】
情報収集装置１４は、数値制御装置１１から位置指令、速度指令、電流指令とともに、位置フィードバック、速度フィードバック、電流フィードバックを動作状態データＲとして取得する。情報収集装置１４は、取得した数値制御装置１１の動作状態データＲをデジタル装置２０に出力する。
【0029】
デジタル装置２０のシミュレーション実行部２２０は、取得した動作状態データＲと加工プログラムとに基づいて工作機械１０のシミュレーションを実行する。
具体的には、シミュレーション実行部２２０は、例えば、加工プログラムに基づいて、駆動装置１２をモデル化した駆動装置モデルＭ１、モータＭＯをモデル化したモータモデルＭ２、及び機械ＭＡをモデル化した機械モデルＭ３を動作させ、駆動装置モデルＭ１からの電流フィードバック、モータモデルＭ２からの速度フィードバック、及び機械モデルＭ３からの位置フィードバックの帰還量を算出する。シミュレーション実行部２２０は、工作機械１０から取得した動作状態データＲに含まれる電流フィードバック、速度フィードバック、及び位置フィードバックの帰還量と、算出した電流フィードバック、速度フィードバック、及び位置フィードバックの帰還量と、を比較し、各フィードバックの帰還量の差分を入力することにより、位置制御、速度制御、及び電流制御をシミュレーションする。
そうすることで、デジタル装置２０は、従来のシミュレータでは、実際のモータの挙動や機械の挙動に正確に合わせこむことが困難であったが、工作機械１０とデジタル装置２０との帰還量の差分をデジタル装置２０に入力することにより、正確な再現が可能となる。
具体的には、シミュレーション実行部２２０は、例えば、加工プログラムに基づいて、駆動装置１２をモデル化した駆動装置モデルＭ１、モータＭＯをモデル化したモータモデルＭ２、及び機械ＭＡをモデル化した機械モデルＭ３を動作させ、駆動装置モデルＭ１からの電流フィードバック、モータモデルＭ２からの速度フィードバック、及び機械モデルＭ３からの位置フィードバックの帰還量を算出する。シミュレーション実行部２２０は、工作機械１０から取得した動作状態データＲに含まれる電流フィードバック、速度フィードバック、及び位置フィードバックの帰還量と、算出した電流フィードバック、速度フィードバック、及び位置フィードバックの帰還量と、を比較し、各フィードバックの帰還量の差分を入力することにより、位置制御、速度制御、及び電流制御をシミュレーションする。
そうすることで、デジタル装置２０は、従来のシミュレータでは、実際のモータの挙動や機械の挙動に正確に合わせこむことが困難であったが、工作機械１０とデジタル装置２０との帰還量の差分をデジタル装置２０に入力することにより、正確な再現が可能となる。
【0030】
なお、駆動装置モデルＭ１及びモータモデルＭ２は、例えば、国際公開第２０２０／００３７３８号等の公知の手法を用いて作成される。また、機械モデルＭ３は、例えば、“ＮＣ工作機械の送り軸のための２慣性系モデルによる低周波振動抑制制御の研究”、2016年82 巻8 号p.745-750、精密工学会誌等の公知の手法を用いて作成される。
【0031】
また、図４では、産業機械制御システム１は、工作機械１０とデジタル装置２０との帰還量の差分をデジタル装置２０に入力したが、これに限定されない。例えば、産業機械制御システム１は、工作機械１０において取得された動作状態データＲに含まれる数値制御装置１１に対する電流フィードバック、速度フィードバック、及び位置フィードバックの帰還量を、デジタル装置２０に直接入力してもよい。
図５は、実際の帰還量を用いて工作機械１０の動作を再現する場合の産業機械制御システムの動作例を示す図である。なお、図４の要素と同様の機能を有する要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。また、デジタル装置２０において、モータモデルＭ２、及び機械モデルＭ３は省略される。
そうすることで、従来のシミュレータでは、実際のモータの挙動や機械の挙動に正確に合わせこむことが困難であったが、産業機械制御システム１は、工作機械１０の帰還量をデジタル装置２０に入力することにより、より正確な再現が可能となる。
図５は、実際の帰還量を用いて工作機械１０の動作を再現する場合の産業機械制御システムの動作例を示す図である。なお、図４の要素と同様の機能を有する要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。また、デジタル装置２０において、モータモデルＭ２、及び機械モデルＭ３は省略される。
そうすることで、従来のシミュレータでは、実際のモータの挙動や機械の挙動に正確に合わせこむことが困難であったが、産業機械制御システム１は、工作機械１０の帰還量をデジタル装置２０に入力することにより、より正確な再現が可能となる。
【0032】
（Ｃ）実際の数値制御装置１１のＣＰＵ性能に応じて加工プログラムを修正する場合について
図６は、実際の数値制御装置１１のＣＰＵ性能に応じて加工プログラムを修正する場合の産業機械制御システム１の動作例を示す図である。なお、図４の要素と同様の機能を有する要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
図６に示すように、数値制御装置１１は、後述するように、数値制御装置１１の指令処理速度（例えば、ＢＰＴ：ＢｌｏｃｋＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｉｍｅ）の限界値（最小値）であるＢＰＴｍｉｎを測定する。デジタル装置２０は、情報収集装置１４を介して数値制御装置１１における加工プログラムのブロック長とＢＰＴとの関係を示す情報と、ＢＰＴｍｉｎとを含む動作状態データＲを取得し、シミュレーション上において数値制御装置１１のＢＰＴｍｉｎと合わせる。デジタル装置２０は、シミュレーションを実行し、ＢＰＴｍｉｎに達するか否かで余裕度合いを判定し、加工プログラムの指令点を追加／削除によって、数値制御装置１１のＢＰＴｍｉｎに応じた加工プログラムに修正する。
図６は、実際の数値制御装置１１のＣＰＵ性能に応じて加工プログラムを修正する場合の産業機械制御システム１の動作例を示す図である。なお、図４の要素と同様の機能を有する要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
図６に示すように、数値制御装置１１は、後述するように、数値制御装置１１の指令処理速度（例えば、ＢＰＴ：ＢｌｏｃｋＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｉｍｅ）の限界値（最小値）であるＢＰＴｍｉｎを測定する。デジタル装置２０は、情報収集装置１４を介して数値制御装置１１における加工プログラムのブロック長とＢＰＴとの関係を示す情報と、ＢＰＴｍｉｎとを含む動作状態データＲを取得し、シミュレーション上において数値制御装置１１のＢＰＴｍｉｎと合わせる。デジタル装置２０は、シミュレーションを実行し、ＢＰＴｍｉｎに達するか否かで余裕度合いを判定し、加工プログラムの指令点を追加／削除によって、数値制御装置１１のＢＰＴｍｉｎに応じた加工プログラムに修正する。
【0033】
具体的には、数値制御装置１１は、例えば、送り速度一定の条件でブロック長が変わるテスト用の加工プログラムを実行することで、工作機械１０を運転し、ＢＰＴの限界値（ＢＰＴｍｉｎ）を測定し、ブロック長－ＢＰＴの関係（関数）を取得する。
図７は、ＢＰＴｍｉｎを測定するテスト用の加工プログラムの一例を示す図である。図７では、テスト用の加工プログラムの１ブロックを示す。
図７に示すように、数値制御装置１１は、ブロック長－ＢＰＴの関係（関数）を取得するために、テスト用の加工プログラムのブロック長を所定の割合（例えば、１／１０等）で変化させる等して減速が生じるまでのブロック長を小さくしブロック長の最小値を測定する。
図８は、ブロック長－ＢＰＴの関係の一例を示す図である。なお、ＢＰＴ（ｓ／ｂｌｏｃｋ）は、ブロック長（ｍｍ／ｂｌｏｃｋ）／送り速度（ｍｍ／ｍｓ）であり、数値制御装置１１の性能を表す指標かつ数値制御装置１１に含まれるＣＰＵ性能によって変化する。また、ＢＰＴｍｉｎは、ブロック長の最小値／指令送り速度である。
図８に示すように、ブロック長がブロック長ＢＬ０まで短くなるに従い、ＢＰＴは減少する。ブロック長がブロック長ＢＬ０以下に短くなった場合、ＢＰＴは一定の値「α」となる。すなわち、ＢＰＴの最小値「α」が限界値でありＢＰＴｍｉｎとなる。
図７は、ＢＰＴｍｉｎを測定するテスト用の加工プログラムの一例を示す図である。図７では、テスト用の加工プログラムの１ブロックを示す。
図７に示すように、数値制御装置１１は、ブロック長－ＢＰＴの関係（関数）を取得するために、テスト用の加工プログラムのブロック長を所定の割合（例えば、１／１０等）で変化させる等して減速が生じるまでのブロック長を小さくしブロック長の最小値を測定する。
図８は、ブロック長－ＢＰＴの関係の一例を示す図である。なお、ＢＰＴ（ｓ／ｂｌｏｃｋ）は、ブロック長（ｍｍ／ｂｌｏｃｋ）／送り速度（ｍｍ／ｍｓ）であり、数値制御装置１１の性能を表す指標かつ数値制御装置１１に含まれるＣＰＵ性能によって変化する。また、ＢＰＴｍｉｎは、ブロック長の最小値／指令送り速度である。
図８に示すように、ブロック長がブロック長ＢＬ０まで短くなるに従い、ＢＰＴは減少する。ブロック長がブロック長ＢＬ０以下に短くなった場合、ＢＰＴは一定の値「α」となる。すなわち、ＢＰＴの最小値「α」が限界値でありＢＰＴｍｉｎとなる。
【0034】
情報収集装置１４は、数値制御装置１１により取得された図７のブロック長－ＢＰＴとの関係（関数）と、ＢＰＴｍｉｎとを含む動作状態データＲをデジタル装置２０に出力する。
【0035】
デジタル装置２０のシミュレーション実行部２２０は、シミュレーション上において加工プログラムを実行するときのＢＰＴｍｉｎを、動作状態データＲに含まれるＢＰＴｍｉｎに合わせる。換言すれば、デジタル装置２０のシミュレーションの方がＢＰＴの限界値は小さくなる（より細かく、より高速にプログラムを処理できる）が、ＢＰＴｍｉｎを工作機械１０と合わせる。
そして、シミュレーション実行部２２０は、シミュレーションで加工プログラムを運転したときに、指令送り速度が出るか否か（すなわち、減速の有無）を判定し、判定結果によって加工プログラムの指令点を追加・削除して修正する。
例えば、シミュレーション実行部２２０は、指令送り速度が出る（減速しない）場合、加工プログラムに指令点を追加（ブロック長を小さく）し、指令送り速度が出ない（減速する）場合、加工プログラムから指令点を削除（ブロック長を大きく）する。
そして、シミュレーション実行部２２０は、シミュレーションで加工プログラムを運転したときに、指令送り速度が出るか否か（すなわち、減速の有無）を判定し、判定結果によって加工プログラムの指令点を追加・削除して修正する。
例えば、シミュレーション実行部２２０は、指令送り速度が出る（減速しない）場合、加工プログラムに指令点を追加（ブロック長を小さく）し、指令送り速度が出ない（減速する）場合、加工プログラムから指令点を削除（ブロック長を大きく）する。
【0036】
図９は、シミュレーション実行部２２０による加工プログラムの指令点を追加又は削除の一例を示す図である。
図９の下段に示すように、シミュレーション実行部２２０は、指令送り速度が出ない（減速する）場合、加工プログラムから指令点を削除、すなわちブロック長を大きくすることで、指令送り速度が出るようにする。
一方、例えば、元々の加工プログラムにおいてブロック長０．１ｍｍで指令送り速度が出る場合、シミュレーション実行部２２０は、ブロック長を０．０５ｍｍや０．０１ｍｍ等に変化させた、すなわち指令点を追加した加工プログラムで再度シミュレーションする。シミュレーション実行部２２０は、ブロック長が０．０５ｍｍでは減速せず０．０１ｍｍでは減速する場合、図９の上段に示すように、ブロック長を０．０５ｍｍになるように加工プログラムに指令点を追加して修正する。
デジタル装置２０は、修正した加工プログラムを工作機械１０に送信する。
これにより、デジタル装置２０は、従来のシミュレータでは、実際の数値制御の処理能力を考慮したものはなかったが、数値制御装置１１の指令処理能力（ＢＰＴ処理能力）をデジタル装置２０に入力することにより、数値制御装置１１の指令処理能力に応じて加工プログラムを最適化することができる。
図９の下段に示すように、シミュレーション実行部２２０は、指令送り速度が出ない（減速する）場合、加工プログラムから指令点を削除、すなわちブロック長を大きくすることで、指令送り速度が出るようにする。
一方、例えば、元々の加工プログラムにおいてブロック長０．１ｍｍで指令送り速度が出る場合、シミュレーション実行部２２０は、ブロック長を０．０５ｍｍや０．０１ｍｍ等に変化させた、すなわち指令点を追加した加工プログラムで再度シミュレーションする。シミュレーション実行部２２０は、ブロック長が０．０５ｍｍでは減速せず０．０１ｍｍでは減速する場合、図９の上段に示すように、ブロック長を０．０５ｍｍになるように加工プログラムに指令点を追加して修正する。
デジタル装置２０は、修正した加工プログラムを工作機械１０に送信する。
これにより、デジタル装置２０は、従来のシミュレータでは、実際の数値制御の処理能力を考慮したものはなかったが、数値制御装置１１の指令処理能力（ＢＰＴ処理能力）をデジタル装置２０に入力することにより、数値制御装置１１の指令処理能力に応じて加工プログラムを最適化することができる。
【0037】
（Ｄ）実際の工作機械１０の消費電力に基づいて加工プログラムを修正する場合について
図１０は、実際の工作機械１０の消費電力に基づいて加工プログラムを修正する場合の産業機械制御システム１の動作例を示す図である。なお、図４の要素と同様の機能を有する要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。また、図１０では、駆動装置１２の電流フィードバック、モータＭＯの速度フィードバック、及び機械ＭＡの位置フィードバックの図示を省略する。
数値制御装置１１は、後述するように、送り速度又は主軸回転数に応じた工作機械１０の消費電力（速度毎の瞬間値）を測定し、送り速度又は主軸回転数－消費電力の関係（関数）を取得する。デジタル装置２０は、情報収集装置１４を介して数値制御装置１１により測定された速度又は主軸回転数－消費電力の関係（関数）を含む動作状態データＲを取得する。デジタル装置２０は、実行するシミュレーションにおいて、取得した速度又は主軸回転数－消費電力の関係（関数）を駆動装置電力モデルＭ４として用いて加工プログラムの運転中に消費電力を積算することで工作機械１０での総消費電力を算出する。デジタル装置２０は、加工時間も含めた総消費電力が最小となる加工プログラムの送り速度又は主軸回転数を修正する。
図１０は、実際の工作機械１０の消費電力に基づいて加工プログラムを修正する場合の産業機械制御システム１の動作例を示す図である。なお、図４の要素と同様の機能を有する要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。また、図１０では、駆動装置１２の電流フィードバック、モータＭＯの速度フィードバック、及び機械ＭＡの位置フィードバックの図示を省略する。
数値制御装置１１は、後述するように、送り速度又は主軸回転数に応じた工作機械１０の消費電力（速度毎の瞬間値）を測定し、送り速度又は主軸回転数－消費電力の関係（関数）を取得する。デジタル装置２０は、情報収集装置１４を介して数値制御装置１１により測定された速度又は主軸回転数－消費電力の関係（関数）を含む動作状態データＲを取得する。デジタル装置２０は、実行するシミュレーションにおいて、取得した速度又は主軸回転数－消費電力の関係（関数）を駆動装置電力モデルＭ４として用いて加工プログラムの運転中に消費電力を積算することで工作機械１０での総消費電力を算出する。デジタル装置２０は、加工時間も含めた総消費電力が最小となる加工プログラムの送り速度又は主軸回転数を修正する。
【0038】
具体的には、数値制御装置１１は、例えば、送り速度（又は主軸回転数）が変わるテスト用の加工プログラムを実行することで、工作機械１０を運転し、送り速度（又は主軸回転数）毎に瞬間の消費電力を測定し、図１１に示すように、送り速度（又は主軸回転数）－消費電力の関係（関数）を取得する。
情報収集装置１４は、数値制御装置１１により取得された図１１の送り速度（又は主軸回転数）－消費電力の関係（関数）を含む動作状態データＲをデジタル装置２０に出力する。
情報収集装置１４は、数値制御装置１１により取得された図１１の送り速度（又は主軸回転数）－消費電力の関係（関数）を含む動作状態データＲをデジタル装置２０に出力する。
【0039】
デジタル装置２０のシミュレーション実行部２２０は、実行するシミュレーションにおいて、動作状態データＲに含まれる送り速度（又は主軸回転数）－消費電力の関係（関数）を駆動装置電力モデルＭ４として用いて、シミュレーションで送り速度（又は主軸回転数）毎に加工プログラムを運転した場合の瞬間の消費電力を算出し加算することで運転中の総消費電力を算出する。
図１２は、送り速度（又は主軸回転数）と総消費電力との関係の一例を示す図である。
図１２に示すように、例えば、シミュレーション実行部２２０は、加工プログラムに設定された元々の送り速度がＦ２０００［ｍｍ／ｍｉｎ］の場合に、シミュレーションにより総消費電力を１００Ｗｈと算出する。また、シミュレーション実行部２２０は、加工プログラムの送り速度がＦ１０００［ｍｍ／ｍｉｎ］、Ｆ１５００［ｍｍ／ｍｉｎ］、Ｆ３０００［ｍｍ／ｍｉｎ］それぞれに変化させた場合の総消費電力をシミュレーションにより８０Ｗｈ、４０Ｗｈ、６０Ｗｈとそれぞれ算出する。
シミュレーション実行部２２０は、シミュレーション結果に基づいて、送り速度をＦ２０００［ｍｍ／ｍｉｎ］から消費電力が最小となるＦ１５００［ｍｍ／ｍｉｎ］に加工プログラムを修正する。
デジタル装置２０は、修正した加工プログラムを工作機械１０に送信する。
そうすることで、デジタル装置２０は、従来のシミュレータでは、実際の電力量を理論的モデルだけで再現することは困難であったが、工作機械１０で測定された電力波形をデジタル装置２０に入力することにより、正確な電力シミュレーションの再現が可能となる。
図１２は、送り速度（又は主軸回転数）と総消費電力との関係の一例を示す図である。
図１２に示すように、例えば、シミュレーション実行部２２０は、加工プログラムに設定された元々の送り速度がＦ２０００［ｍｍ／ｍｉｎ］の場合に、シミュレーションにより総消費電力を１００Ｗｈと算出する。また、シミュレーション実行部２２０は、加工プログラムの送り速度がＦ１０００［ｍｍ／ｍｉｎ］、Ｆ１５００［ｍｍ／ｍｉｎ］、Ｆ３０００［ｍｍ／ｍｉｎ］それぞれに変化させた場合の総消費電力をシミュレーションにより８０Ｗｈ、４０Ｗｈ、６０Ｗｈとそれぞれ算出する。
シミュレーション実行部２２０は、シミュレーション結果に基づいて、送り速度をＦ２０００［ｍｍ／ｍｉｎ］から消費電力が最小となるＦ１５００［ｍｍ／ｍｉｎ］に加工プログラムを修正する。
デジタル装置２０は、修正した加工プログラムを工作機械１０に送信する。
そうすることで、デジタル装置２０は、従来のシミュレータでは、実際の電力量を理論的モデルだけで再現することは困難であったが、工作機械１０で測定された電力波形をデジタル装置２０に入力することにより、正確な電力シミュレーションの再現が可能となる。
【0040】
（Ｅ）工作機械１０のモータ温度を用いてオーバーヒートアラームの発生を再現する場合について
図１３は、工作機械１０のモータ温度を用いてオーバーヒートアラームの発生を再現する場合の産業機械制御システム１の動作例を示す図である。なお、図４の要素と同様の機能を有する要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
数値制御装置１１は、図４の場合と同様に、加工プログラムを実行することにより、位置指令、速度指令、電流指令とともに、位置フィードバック、速度フィードバック、電流フィードバックを動作状態データＲとして取得する。さらに、数値制御装置１１は、モータＭＯの回転数（又は電流）と、モータＭＯの回転時間と、モータＭＯに設けられた温度センサ（図示しない）により測定されたモータ温度と、の関係を示すモータＭＯをどの程度の時間回転させたかの情報も動作状態データＲとして取得する。デジタル装置２０は、情報収集装置１４を介して数値制御装置１１における動作状態データＲを取得し、数値制御装置１１により測定されたモータＭＯの回転数（又は電流）と、モータＭＯの動作時間と、モータＭＯのモータ温度と、の関係を使用して、モータモデルＭ２におけるモータ温度を補正することにより、オーバーヒートアラームの発生をシミュレーションする。
図１３は、工作機械１０のモータ温度を用いてオーバーヒートアラームの発生を再現する場合の産業機械制御システム１の動作例を示す図である。なお、図４の要素と同様の機能を有する要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
数値制御装置１１は、図４の場合と同様に、加工プログラムを実行することにより、位置指令、速度指令、電流指令とともに、位置フィードバック、速度フィードバック、電流フィードバックを動作状態データＲとして取得する。さらに、数値制御装置１１は、モータＭＯの回転数（又は電流）と、モータＭＯの回転時間と、モータＭＯに設けられた温度センサ（図示しない）により測定されたモータ温度と、の関係を示すモータＭＯをどの程度の時間回転させたかの情報も動作状態データＲとして取得する。デジタル装置２０は、情報収集装置１４を介して数値制御装置１１における動作状態データＲを取得し、数値制御装置１１により測定されたモータＭＯの回転数（又は電流）と、モータＭＯの動作時間と、モータＭＯのモータ温度と、の関係を使用して、モータモデルＭ２におけるモータ温度を補正することにより、オーバーヒートアラームの発生をシミュレーションする。
【0041】
具体的には、数値制御装置１１は、例えば、回転数（又は電流）を変化させるテスト用の加工プログラムを実行することで、回転数（又は電流）毎に回転時間とモータ温度との関係を測定する。
図１４は、回転数（又は電流）毎に回転時間とモータ温度との関係の一例を示す図である。図１４では、加工プログラムにおいて回転数として「Ｓ１０００」と「Ｓ１００００」が指令されており、それぞれの回転時間とモータ温度との関係が測定される。なお、図１４では、オーバーヒートアラームは発せられる閾値が予め設定されている。
図１４は、回転数（又は電流）毎に回転時間とモータ温度との関係の一例を示す図である。図１４では、加工プログラムにおいて回転数として「Ｓ１０００」と「Ｓ１００００」が指令されており、それぞれの回転時間とモータ温度との関係が測定される。なお、図１４では、オーバーヒートアラームは発せられる閾値が予め設定されている。
【0042】
情報収集装置１４は、数値制御装置１１により取得されたモータＭＯの回転数（又は電流）及びモータＭＯの回転時間とともに、図１４の回転時間－温度との関係（関数）を含む動作状態データＲをデジタル装置２０に出力する。
【0043】
デジタル装置２０のシミュレーション実行部２２０は、取得した動作状態データＲに含まれる回転時間－温度との関係（関数）から算出されるモータ温度と、モータモデルＭ２から算出されるモータ温度とを比較し差分を入力することにより、モータ温度を補正する。これにより、シミュレーション実行部２２０は、オーバーヒートアラームの発生を正確にシミュレーション（模倣）することができる。
換言すれば、デジタル装置２０は、従来のシミュレータでは、実際のモータ温度を理論的モデルだけで再現することは困難であったが、工作機械１０で測定されたモータ温度とデジタル装置２０のモータ温度との差分をデジタル装置２０に入力することにより、正確な温度シミュレーションの再現が可能となり、モータＭＯのオーバーヒートアラームの予防保全をすることが可能になる。
換言すれば、デジタル装置２０は、従来のシミュレータでは、実際のモータ温度を理論的モデルだけで再現することは困難であったが、工作機械１０で測定されたモータ温度とデジタル装置２０のモータ温度との差分をデジタル装置２０に入力することにより、正確な温度シミュレーションの再現が可能となり、モータＭＯのオーバーヒートアラームの予防保全をすることが可能になる。
【0044】
なお、数値制御装置１１は、モータＭＯの回転数（又は電流）及びモータＭＯの回転時間とともに、図１４の回転時間－温度との関係（関数）を含むモータＭＯをどの程度の時間回転させたかの情報を取得し、情報収集装置１４は、当該情報を含む動作状態データＲをデジタル装置２０に出力したが、これに限定されない。
例えば、数値制御装置１１は、停止時のモータＭＯのモータ温度Ｔ０と、切削時のモータＭＯのモータ温度Ｔｒ１及び切削速度Ｆ１とを測定するだけでもよい。情報収集装置１４は、数値制御装置１１により測定された停止時のモータＭＯのモータ温度Ｔ０と、切削時のモータＭＯのモータ温度Ｔｒ１及び切削速度Ｆ１とをデジタル装置２０に出力する。なお、モータの発熱は、モータの電流値と巻線抵抗とから理論発熱を計算できることから、停止時のモータＭＯのモータ温度Ｔ０に対する理論温度値は「０」度となる。また、切削時のモータＭＯのモータ温度Ｔｒ１に対する理論温度値はＴｄ１と計算される。
例えば、数値制御装置１１は、停止時のモータＭＯのモータ温度Ｔ０と、切削時のモータＭＯのモータ温度Ｔｒ１及び切削速度Ｆ１とを測定するだけでもよい。情報収集装置１４は、数値制御装置１１により測定された停止時のモータＭＯのモータ温度Ｔ０と、切削時のモータＭＯのモータ温度Ｔｒ１及び切削速度Ｆ１とをデジタル装置２０に出力する。なお、モータの発熱は、モータの電流値と巻線抵抗とから理論発熱を計算できることから、停止時のモータＭＯのモータ温度Ｔ０に対する理論温度値は「０」度となる。また、切削時のモータＭＯのモータ温度Ｔｒ１に対する理論温度値はＴｄ１と計算される。
【0045】
デジタル装置２０シミュレーション実行部２２０は、測定されたモータ温度と理論温度値Ｔｄ１との差分（Ｔｒ１－Ｔｄ１－Ｔ０）（＝ΔＴ）を算出する。
シミュレーション実行部２２０は、ΔＴを速度０から切削速度Ｆ１まで直線的に比例分配して、実速度Ｆのときの温度Ｔが理論温度値Ｔｄ１＋Ｔ０＋（ΔＴ／切削速度Ｆ１）×実速度Ｆと算出する。
なお、モータ温度Ｔ０には周囲温度、差分ΔＴには機械摩擦による負荷や工具摩耗による負荷による発熱、及び物理定数（抵抗値）のバラツキによる製品の個体差による発熱が含まれており、デジタル装置２０は、より正確なシミュレーションが可能となり、オーバーヒートアラームの発生を正確にシミュレーション（模倣）できる。
シミュレーション実行部２２０は、ΔＴを速度０から切削速度Ｆ１まで直線的に比例分配して、実速度Ｆのときの温度Ｔが理論温度値Ｔｄ１＋Ｔ０＋（ΔＴ／切削速度Ｆ１）×実速度Ｆと算出する。
なお、モータ温度Ｔ０には周囲温度、差分ΔＴには機械摩擦による負荷や工具摩耗による負荷による発熱、及び物理定数（抵抗値）のバラツキによる製品の個体差による発熱が含まれており、デジタル装置２０は、より正確なシミュレーションが可能となり、オーバーヒートアラームの発生を正確にシミュレーション（模倣）できる。
【0046】
以上により、一実施形態に係る産業機械制御システム１は、工作機械１０の挙動を示す動作状態データをデジタル装置２０に入力することによって、従来のシミュレータよりもより正確な工作機械１０の状態を再現することができる。
また、産業機械制御システム１は、デジタル装置２０で再現された精度良い情報を用いてシミュレーションを１回以上行うことにより、工作機械１０に存在する制御に係る設定値や制御プログラムを精度よく短時間で修正できる。
また、産業機械制御システム１は、デジタル装置２０で再現された精度良い情報を用いてシミュレーションを１回以上行うことにより、工作機械１０に存在する制御に係る設定値や制御プログラムを精度よく短時間で修正できる。
【0047】
以上、一実施形態について説明したが、産業機械制御システム１は、上述の実施形態に限定されるものではなく、目的を達成できる範囲での変形、改良等を含む。
【0048】
＜変形例１＞
一実施形態では、工作機械１０は、数値制御装置１１、駆動装置１２、周辺装置１３、及び情報収集装置１４を含んだが、これに限定されない。例えば、数値制御装置１１、駆動装置１２、周辺装置１３、及び情報収集装置１４それぞれは、工作機械１０とは異なる装置でもよい。
また、数値制御装置１１は、デジタル装置２０を含んでもよい。
一実施形態では、工作機械１０は、数値制御装置１１、駆動装置１２、周辺装置１３、及び情報収集装置１４を含んだが、これに限定されない。例えば、数値制御装置１１、駆動装置１２、周辺装置１３、及び情報収集装置１４それぞれは、工作機械１０とは異なる装置でもよい。
また、数値制御装置１１は、デジタル装置２０を含んでもよい。
【0049】
＜変形例２＞
また例えば、一実施形態では、デジタル装置２０は、測定されたモータＭＯのモータ温度と、シミュレーションされたモータモデルＭ２のモータ温度とを比較し差分をデジタル装置２０に入力することにより、モータＭＯのオーバーヒートアラームの予防保全をしたが、これに限定されない。
例えば、動作状態データＲは、工作機械１０に含まれるボールねじ、ベアリング、主軸等の部品の運転時間、切削時間、主軸回転数等の稼働情報を含み、デジタル装置２０は、取得した動作状態データＲに含まれる稼働情報と、シミュレーションにより求めた稼働情報とを比較し差分をデジタル装置２０に入力することにより、ボールねじ等の部品の交換時期をシミュレーションしてもよい。
また例えば、一実施形態では、デジタル装置２０は、測定されたモータＭＯのモータ温度と、シミュレーションされたモータモデルＭ２のモータ温度とを比較し差分をデジタル装置２０に入力することにより、モータＭＯのオーバーヒートアラームの予防保全をしたが、これに限定されない。
例えば、動作状態データＲは、工作機械１０に含まれるボールねじ、ベアリング、主軸等の部品の運転時間、切削時間、主軸回転数等の稼働情報を含み、デジタル装置２０は、取得した動作状態データＲに含まれる稼働情報と、シミュレーションにより求めた稼働情報とを比較し差分をデジタル装置２０に入力することにより、ボールねじ等の部品の交換時期をシミュレーションしてもよい。
【0050】
なお、一実施形態に係る産業機械制御システム１に含まれる各機能は、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それぞれ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。
【0051】
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）を用いて格納され、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、フレキシブルディスク、磁気テープ、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）を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（Ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は、無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【0052】
なお、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【0053】
以上を換言すると、本開示の産業機械制御システムは、次のような構成を有する各種各様の実施形態を取ることができる。
【0054】
（１）本開示の産業機械制御システム１は、工作機械１０を制御する数値制御装置１１を含むリアル装置及び該リアル装置をソフトウェアにて模倣するデジタル装置２０からなる産業機械制御システムであって、デジタル装置２０は、リアル装置において取得された動作状態データＲをデジタル装置２０に入力する入力部２１を備え、入力部２１に入力された動作状態データＲにより、リアル装置をデジタル装置２０で模倣する。
この産業機械制御システム１によれば、リアル装置の挙動を示す動作状態データを用いて、より正確なリアル装置の状態を再現することができる。
この産業機械制御システム１によれば、リアル装置の挙動を示す動作状態データを用いて、より正確なリアル装置の状態を再現することができる。
【0055】
（２） （１）に記載の産業機械制御システム１において、動作状態データには、リアル装置の動作状態データＲとデジタル装置２０の動作状態データＤの差分データを含んでもよい。
そうすることで、産業機械制御システム１は、より正確な再現が可能となる。
そうすることで、産業機械制御システム１は、より正確な再現が可能となる。
【0056】
（３） （１）に記載の産業機械制御システム１において、動作状態データには、リアル装置から測定された動作状態データＲ、検出された動作状態データＲ、又はリアル装置内で作成された制御量の少なくともひとつを含んでもよい。
そうすることで、産業機械制御システム１は、（２）と同様の効果を奏することができる。
そうすることで、産業機械制御システム１は、（２）と同様の効果を奏することができる。
【0057】
（４） （２）に記載の産業機械制御システム１において、デジタル装置２０は、差分データを入力することにより、リアル装置で実行されるプログラム又はリアル装置に設定されるパラメータを修正してもよい。
そうすることで、産業機械制御システム１は、産業機械の設計（アプリケーション開発）における設計効率を向上させることができ、産業機械の稼働（加工）における生産性を向上させることができる。
そうすることで、産業機械制御システム１は、産業機械の設計（アプリケーション開発）における設計効率を向上させることができ、産業機械の稼働（加工）における生産性を向上させることができる。
【0058】
（５） （１）から（４）のいずれかに記載の産業機械制御システム１において、動作状態データＲは、少なくとも信号処理速度、帰還量、ＣＰＵ性能、消費電力、又はモータ温度のいずれかを含んでもよい。
そうすることで、産業機械制御システム１は、状況に応じてリアル装置を正確に再現することができる。
そうすることで、産業機械制御システム１は、状況に応じてリアル装置を正確に再現することができる。
【0059】
（６） （５）に記載の産業機械制御システム１において、デジタル装置２０は、動作状態データＲが信号処理速度の場合、プログラムに含まれる命令毎の処理時間を用いて工作機械１０の動作を再現してもよい。
そうすることで、産業機械制御システム１は、工作機械１０と同じタイミングでプログラムが実行可能となる。
そうすることで、産業機械制御システム１は、工作機械１０と同じタイミングでプログラムが実行可能となる。
【0060】
（７） （５）に記載の産業機械制御システム１において、デジタル装置２０は、動作状態データＲが帰還量の場合、少なくとも位置フィードバック、速度フィードバック、又は電流フィードバックの帰還量のいずれかを用いて工作機械１０の動作を再現してもよい。
そうすることで、産業機械制御システム１は、実際の工作機械１０のモータの挙動や機械の挙動に正確に合わせこむことができる。
そうすることで、産業機械制御システム１は、実際の工作機械１０のモータの挙動や機械の挙動に正確に合わせこむことができる。
【0061】
（８） （５）に記載の産業機械制御システム１において、デジタル装置２０は、動作状態データＲがＣＰＵ性能の場合、数値制御装置１１の指令処理速度の限界値、及びプログラムのブロック長と前記指令処理速度との関係を示す情報を用いてプログラムを修正してもよい。
そうすることで、産業機械制御システム１は、実際の数値制御装置１１の処理能力を考慮してプログラムを最適化することができる。
そうすることで、産業機械制御システム１は、実際の数値制御装置１１の処理能力を考慮してプログラムを最適化することができる。
【0062】
（９） （５）に記載の産業機械制御システム１において、デジタル装置２０は、動作状態データＲが消費電力の場合、工作機械１０に含まれるモータＭＯの送り速度又は主軸回転数と当該送り速度又は主軸回転数のときの消費電力との関係を用いてプログラムを修正してもよい。
そうすることで、産業機械制御システム１は、工作機械１０の消費電力を精度良く再現することができる。
そうすることで、産業機械制御システム１は、工作機械１０の消費電力を精度良く再現することができる。
【0063】
（１０） （５）に記載の産業機械制御システム１において、デジタル装置２０は、動作状態データＲがモータ温度の場合、工作機械１０に含まれるモータＭＯの回転数又は電流と、モータＭＯの回転時間と、モータＭＯのモータ温度と、の関係を示す情報を用いてモータＭＯに関するアラームの発生を再現してもよい。
そうすることで、産業機械制御システム１は、モータＭＯに関するアラームの予防保全をすることが可能になる。
そうすることで、産業機械制御システム１は、モータＭＯに関するアラームの予防保全をすることが可能になる。
【0064】
（１１） （８）又は（９）に記載の産業機械制御システム１において、デジタル装置２０は、修正したプログラムを工作機械１０に送信してもよい。
そうすることで、産業機械制御システム１は、工作機械１０で実行されるプログラムを最適化することができる。
そうすることで、産業機械制御システム１は、工作機械１０で実行されるプログラムを最適化することができる。
【符号の説明】
【0065】
１ 産業機械制御システム
１０ 工作機械
１１ 数値制御装置
１２ 駆動装置
１３ 周辺装置
１４ 情報収集装置
２０ デジタル装置
２１ 入力部
２２ 制御部
２２０ シミュレーション実行部
２２１ 動作状態データ差分生成部
２３ 記憶部
Ｒ 動作状態データ
２３１ 動作状態差分データ
Ｄ 動作状態データ
１０ 工作機械
１１ 数値制御装置
１２ 駆動装置
１３ 周辺装置
１４ 情報収集装置
２０ デジタル装置
２１ 入力部
２２ 制御部
２２０ シミュレーション実行部
２２１ 動作状態データ差分生成部
２３ 記憶部
Ｒ 動作状態データ
２３１ 動作状態差分データ
Ｄ 動作状態データ
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】