DE112021006982T5 - Simulation device, machine tool system, simulation method and machining method - Google Patents

Simulation device, machine tool system, simulation method and machining method Download PDF

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Seiji Uozumi
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Abstract

Eine Simulationsvorrichtung (1a) beinhaltet: eine Modellvorlagendatenbankeinheit (10), in der zwei oder mehr Modellvorlagen gespeichert sind, wobei in jeder der Modellvorlagen eine Beziehung zwischen Eingaben und Ausgaben von Elementen, die einen Vorgang bilden, der von einer mechanischen Vorrichtung durchzuführen ist, die zwei oder mehr Aktuatoren antreibt, in einer Berechnungsformel beschrieben wird; eine Modellkonfigurationsauswahleinheit (11) zum Auswählen einer oder mehrerer der Modellvorlagen auf der Grundlage von Konfigurationsinformationen, die eine Konfiguration der mechanischen Vorrichtung und den Vorgang kennzeichnen; eine Modellparameterfestlegungseinheit (12) zum Festlegen, für die von der Modellkonfigurationsauswahleinheit (11) ausgewählte Modellvorlage, eines Modellparameters, der eine Variable für die Modellvorlage ist; und eine Simulationsausführungseinheit (13a) zum Ausführen einer Simulation des Vorgangs auf der Grundlage der Modusvorlage, die erhalten wird, nachdem die Modellparameterfestlegungseinheit (12) den Modellparameter und einen Befehlspfad festgelegt hat, der ein Pfad ist, den ein bei dem Vorgang verwendetes Werkzeug bei der Ausführung des Vorgangs durchlaufen sollte, um ein Vorhersageergebnis des Vorgangs zu berechnen.A simulation device (1a) includes: a model template database unit (10) in which two or more model templates are stored, in each of the model templates a relationship between inputs and outputs of elements constituting an operation to be performed by a mechanical device drives two or more actuators, is described in a calculation formula; a model configuration selection unit (11) for selecting one or more of the model templates based on configuration information identifying a configuration of the mechanical device and the operation; a model parameter setting unit (12) for setting, for the model template selected by the model configuration selection unit (11), a model parameter which is a variable for the model template; and a simulation execution unit (13a) for executing a simulation of the operation based on the mode template obtained after the model parameter setting unit (12) sets the model parameter and a command path, which is a path that a tool used in the operation performs execution of the operation to calculate a prediction result of the operation.

Description

GebietArea

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Simulationsvorrichtung, ein Werkzeugmaschinensystem, ein Simulationsverfahren und ein Bearbeitungsverfahren zum Vorhersagen eines durch eine mechanische Einrichtung zu erzielenden Vorgangsergebnisses.The present disclosure relates to a simulation device, a machine tool system, a simulation method and a machining method for predicting an operation result to be achieved by a mechanical device.

Hintergrundbackground

Eine mechanische Vorrichtung, die einen Vorgang unter Verwendung von Bewegung mit mehreren Freiheitsgraden durchführt, wie etwa eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine, eine Industriemaschine oder ein Roboter, beinhaltet Achsen zum Realisieren der mehreren Freiheitsgrade und eine Vielzahl von Servosteuervorrichtungen, die die Achsen antreiben. Eine solche mechanische Vorrichtung steuert eine Position eines Objekts für jede Achse und steuert gleichzeitig die Bewegungen auf den Achsen synchron zueinander, um die Bewegung mit mehreren Freiheitsgraden zu realisieren.A mechanical device that performs an operation using multiple degrees of freedom motion, such as a numerically controlled machine tool, an industrial machine, or a robot, includes axes for realizing the multiple degrees of freedom and a plurality of servo control devices that drive the axes. Such a mechanical device controls a position of an object for each axis and at the same time controls the movements on the axes synchronously with each other to realize the movement with multiple degrees of freedom.

Die Servosteuervorrichtung ist ein System, das einen Positionsdetektor verwendet, der die Position eines zu steuernden Objektes detektiert, um eine Rückkopplungssteuerung durchzuführen, sodass die Position des Objektes mit einer Befehlsposition zusammenfällt, wobei ein Elektromotor, wie etwa ein Rotationsmotor, ein Linearmotor oder ein Schwingspulenmotor, oder ein Aktuator, wie etwa ein Ölhydraulikzylinder, ein Druckluftkolben, eine piezoelektrische Vorrichtung, verwendet wird.The servo control device is a system that uses a position detector that detects the position of an object to be controlled to perform feedback control so that the position of the object coincides with a command position using an electric motor such as a rotary motor, a linear motor or a voice coil motor. or an actuator such as an oil hydraulic cylinder, an air piston, a piezoelectric device is used.

Als numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine gibt es eine Schnittbearbeitungsmaschine, eine Laserbearbeitungsmaschine, eine Elektroerosionsmaschine oder dergleichen, wobei die Schnittbearbeitungsmaschine dazu konfiguriert ist, ein Schneidwerkzeug und/oder ein Werkstück in Bezug auf eine Achse anzutreiben und Material von einer Oberfläche des Werkstücks zu entfernen, wobei die Laserbearbeitungsmaschine dazu konfiguriert ist, eine Laserlichtquelle in Bezug auf eine Achse zum Schneiden eines Werkstücks anzutreiben, wobei die Elektroerosionsmaschine dazu konfiguriert ist, ein Elektrodenwerkzeug oder ein Drahtwerkzeug in Bezug auf eine Achse anzutreiben und eine elektrische Entladung zwischen dem Werkzeug und einem Werkstück zum Entfernen von Material zu erzeugen. Als Industriemaschine gibt es eine Bestückungsmaschine, eine Halbleiterbelichtungsmaschine oder dergleichen, wobei die Bestückungsmaschine dazu konfiguriert ist, eine elektrische Komponente in Bezug auf eine Achse anzutreiben und die Komponente an einer spezifizierten Stelle auf einer Leiterplatte einzustellen, wobei die Halbleiterbelichtungsmaschine dazu konfiguriert ist, eine Ansteuerung auf einer Achse und eine Abtastung mit einer Lichtquelle zur Durchführung einer Lithographie durchzuführen. Als Roboter gibt es einen Roboter, der dazu konfiguriert ist, jedes Gelenk unter Verwendung einer Servosteuervorrichtung anzutreiben und ein Werkstück mit einer Hand zu transportieren, die an einem distalen Ende des Roboters befestigt ist, einen anderen Roboter, der dazu konfiguriert ist, ein Werkzeug zu verwenden, das an einem distalen Ende davon befestigt ist, um Schweißen oder Bearbeiten oder dergleichen durchzuführen.As a numerically controlled machine tool, there is a cutting processing machine, a laser processing machine, an electrical discharge machine or the like, wherein the cutting processing machine is configured to drive a cutting tool and/or a workpiece with respect to an axis and to remove material from a surface of the workpiece, the laser processing machine is configured to drive a laser light source with respect to an axis for cutting a workpiece, the electrical discharge machine being configured to drive an electrode tool or a wire tool with respect to an axis and to provide an electrical discharge between the tool and a workpiece for removing material generate. As an industrial machine, there is a mounting machine, a semiconductor exposure machine or the like, the mounting machine is configured to drive an electrical component with respect to an axis and to set the component at a specified location on a circuit board, the semiconductor exposure machine is configured to provide driving an axis and scanning with a light source to perform lithography. As a robot, there is a robot configured to drive each joint using a servo control device and transport a workpiece with a hand attached to a distal end of the robot, another robot configured to drive a tool use fixed to a distal end thereof to perform welding or machining or the like.

Selbst bei einer derartigen mechanischen Vorrichtung, die eine Servosteuervorrichtung aufweist und eine Rückkopplungssteuerung durchführt, können einige Fehler in vielfältigen Vorgängen davon verursacht werden Was als vorübergehender Fehler, der dadurch verursacht wird, dass die Rückkopplungssteuerung dem Fehler nicht folgen kann, bezeichnet wird, ist beispielsweise ein Bewegungsfehler, ein Überschwingen oder dergleichen, wobei der Bewegungsfehler aus einer Ansprechverzögerung entsteht, die abhängig von mechanischen Eigenschaften der mechanischen Vorrichtung oder einer Störkraft, wie etwa Reibung, Schnittkraft oder einer Kontaktkraft entsteht, die durch einen von der mechanischen Vorrichtung durchgeführten Vorgang verursacht wird, wobei sich das Überschwingen aus der Einstellung eines Reglers ergibt. In einer anderen Hinsicht ist in der mechanischen Vorrichtung, die Vorgänge ausführt, ein Werkstück, ein Werkzeug, ein transportiertes Objekt oder eine Stelle, wie etwa eine Roboterhand zum tatsächlichen Ausführen eines Vorgangs ein gesteuertes Objekt, das wirklich zu steuern ist. Da es schwierig ist, einen Positionsdetektor perfekt im Einklang an dem gesteuerten Objekt zu befestigen, ist in dieser Situation auch eine Möglichkeit bekannt, einen Fehler, wie etwa eine Vibration oder eine Ansprechverzögerung in der Bewegung des eigentlichen gesteuerten Objekts zu verursachen, auch wenn die Bewegung, die durch detektierte Ergebnisse des Positionsdetektors dargestellt wird, keinen Fehler verursacht.Even in such a mechanical device having a servo control device and performing feedback control, some errors may be caused in various operations thereof. What is called a temporary error caused by the feedback control being unable to follow the error is, for example, a Motion error, overshoot or the like, wherein the motion error arises from a response delay that arises depending on mechanical properties of the mechanical device or a disturbing force such as friction, cutting force or a contact force caused by an operation performed by the mechanical device, wherein The overshoot results from the setting of a controller. In another respect, in the mechanical device that performs operations, a workpiece, a tool, a transported object, or a location such as a robot hand for actually performing an operation is a controlled object to be actually controlled. In this situation, since it is difficult to attach a position detector to the controlled object in perfect unison, there is also known a possibility of causing an error such as vibration or response delay in the movement of the actual controlled object even if the movement , which is represented by detected results of the position detector, does not cause any error.

Ein Bewegungsfehler, der durch eine vorübergehende Eigenschaft dieser Servosteuervorrichtung entsteht, und ein Fehler, der in dem gesteuerten Objekt verursacht wird und der von dem Positionsdetektor nicht detektiert werden kann, sind nicht bevorzugt, weil diese Fehler Ursachen für einen Bearbeitungsfehler und/oder einen fehlerhaften Vorgang sein können. Um ein solches Problem anzugehen, ist ein System bekannt, in dem die Genauigkeit eines Vorgangs durch eine Simulation unter Verwendung eines Modells vorhergesagt wird und die Steuerung geändert wird, um einen Fehler zu reduzieren.A movement error caused by a temporary characteristic of this servo control device and an error caused in the controlled object that cannot be detected by the position detector are not preferable because these errors cause a machining error and/or an erroneous operation could be. To address such a problem, a system is known in which the accuracy of an operation is predicted by simulation using a model and the control is changed to reduce an error.

Patentliteratur 1 offenbart beispielsweise ein Verfahren, bei dem auf einer Serverplattform mindestens ein Softwaremodellalgorithmus zur Simulation einer mechanischen Bewegung im Systembetrieb ausgeführt wird und die Steuerung auf der Grundlage von Simulationsergebnissen geändert wird.Patent Literature 1, for example, discloses a method in which min at least one software model algorithm for simulating mechanical movement in system operation is executed and the control is changed based on simulation results.

Entgegenhaltungslistecitation list

PatentliteraturPatent literature

Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2008-542854Patent Literature 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-542854

KurzdarstellungShort presentation

Technisches ProblemTechnical problem

Jedoch weisen mechanische Vorrichtungen untereinander auch dann individuelle Unterschiede bezüglich ihrer Eigenschaften auf, wenn die mechanischen Vorrichtungen jeweils gleiche Komponentensätze verwenden, wobei sich die individuellen Unterschiede aus Schwankungen der Montagegenauigkeit zum Zeitpunkt der Herstellung, einer Umgebung, in der die mechanische Vorrichtung installiert ist, Betriebsbedingungen, unter denen die mechanische Vorrichtung eingesetzt wird, Alterung, die durch Wiederholung von Vorgängen verursacht wird, und dergleichen ergeben. Weiterhin schwankt das Ausmaß eines möglicherweise verursachten Fehlers abhängig von einer Art, einer Form oder dergleichen eines Materials eines Werkzeugs, einer Hand oder eines Werkstücks, die für einen Vorgang verwendet werden.However, even when the mechanical devices use the same sets of components, mechanical devices have individual differences in their characteristics, the individual differences resulting from variations in assembly accuracy at the time of manufacture, an environment in which the mechanical device is installed, operating conditions, under which the mechanical device is used, aging caused by repetition of operations, and the like. Furthermore, the extent of a possible error varies depending on a type, a shape, or the like of a material of a tool, a hand, or a workpiece used for an operation.

Um eine Vorgangsgenauigkeit durch Simulation präzise vorhersagen zu können, muss zu diesem Zweck ein für die Simulation verwendetes Modell gemäß dem individuellen Unterschied und einem Vorgang einer mechanischen Zielvorrichtung geändert werden. Andererseits werden Simulationen für alle an den Vorgängen beteiligten Maschinen notwendig, um eine Simulation von Vorgängen vorzunehmen, die von mehreren Maschinen durchzuführen sind, was zu aufwändigen Aufgaben führt. Mit anderen Worten ist es erforderlich, eine Simulation vorzunehmen, bei der die individuellen Unterschiede bei den Eigenschaften unter den mechanischen Vorrichtungen ausgeglichen werden können und eine einfache und benutzerfreundliche Modellerstellung gewährleisten.For this purpose, in order to accurately predict an operation accuracy through simulation, a model used for simulation needs to be changed according to the individual difference and an operation of a mechanical aiming device. On the other hand, simulations are necessary for all machines involved in the processes in order to simulate processes that have to be carried out by several machines, which leads to complex tasks. In other words, it is necessary to carry out a simulation that can compensate for the individual differences in characteristics among mechanical devices and ensure easy and user-friendly model creation.

Die in der Patentliteratur 1 beschriebene Technik lehrt das Vornehmen einer Simulation unter Verwendung eines im Voraus erstellten Modells, lehrt aber keine technische Art und Weise, das Modell individuell für ein Zielobjekt zu modifizieren, das heißt ein Verfahren zum Ausgleichen der individuellen Unterschiede bei den Eigenschaften unter den mechanischen Vorrichtungen, um die Vorhersagegenauigkeit zu verbessern. Daher bestand ein Problem darin, dass eine Simulationsumgebung gemäß einem individuellen Unterschied bei den Eigenschaften der mechanischen Vorrichtung nicht in kurzer Zeit für die auszuführende Simulation erstellt werden kann.The technique described in Patent Literature 1 teaches performing simulation using a model prepared in advance, but does not teach a technical way to modify the model individually for a target object, that is, a method for compensating for individual differences in characteristics the mechanical devices to improve the prediction accuracy. Therefore, there has been a problem that a simulation environment cannot be created in a short time according to an individual difference in the characteristics of the mechanical device for the simulation to be carried out.

Die vorliegenden Offenbarung wurde in Anbetracht der vorstehenden Umständen erstellt und eine Aufgabe davon besteht darin, eine Simulationsvorrichtung bereitzustellen, die in kürzerer Zeit ein Model erstellen kann, das für eine Simulation jeder der individuellen mechanischen Vorrichtungen geeignet ist, während es den individuellen Unterschied bei den Eigenschaften unter den mechanischen Vorrichtungen und einen Unterschied bei den Betriebsbedingungen widerspiegelt und die Simulationsgenauigkeit verbessern kann.The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a simulation apparatus that can create a model suitable for simulation of each of the individual mechanical devices in a shorter time while taking into account the individual difference in characteristics among the mechanical devices and a difference in operating conditions and can improve the simulation accuracy.

Lösung des Problemsthe solution of the problem

Um das vorgenannte Problem zu lösen und die Aufgabe zu erfüllen, stellt die vorliegende Offenbarung eine Simulationsvorrichtung bereit, die Folgendes umfasst: eine Modellvorlagendatenbankeinheit, in der zwei oder mehr Modellvorlagen gespeichert sind, wobei in jeder der Modellvorlagen eine Beziehung zwischen Eingaben und Ausgaben von Elementen, die einen Vorgang bilden, der von einer mechanischen Vorrichtung durchzuführen ist, die zwei oder mehr Aktuatoren antreibt, in der Berechnungsformel beschrieben wird; eine Modellkonfigurationsauswahleinheit zum Auswählen einer oder mehrerer Modellvorlagen aus der Modellvorlagendatenbankeinheit auf der Grundlage von Konfigurationsinformationen, die eine Konfiguration der mechanischen Vorrichtung und den Vorgang kennzeichnen; eine Modellparameterfestlegungseinheit zum Festlegen, für die von der Modellkonfigurationsauswahleinheit ausgewählte Modellvorlage, eines Modellparameters, der eine Variable für die Modellvorlage ist; und eine Simulationsausführungseinheit, zum Ausführen einer Simulation des Vorgangs auf der Grundlage der Modusvorlage, die erhalten wird, nachdem die Modellparameterfestlegungseinheit den Modellparameter und einen Befehlspfad festgelegt hat, der ein Pfad ist, den ein bei dem Vorgang verwendetes Werkzeug bei der Ausführung des Vorgangs durchlaufen sollte, um ein Vorhersagevorgangsergebnis zu berechnen, das ein Vorhersageergebnis des Vorgangs ist.In order to solve the aforementioned problem and achieve the object, the present disclosure provides a simulation apparatus comprising: a model template database unit in which two or more model templates are stored, in each of the model templates a relationship between inputs and outputs of elements, which constitute an operation to be performed by a mechanical device driving two or more actuators, described in the calculation formula; a model configuration selection unit for selecting one or more model templates from the model template database unit based on configuration information identifying a configuration of the mechanical device and the operation; a model parameter setting unit for setting, for the model template selected by the model configuration selection unit, a model parameter that is a variable for the model template; and a simulation execution unit for executing a simulation of the operation based on the mode template obtained after the model parameter setting unit sets the model parameter and a command path, which is a path that a tool used in the operation should traverse when executing the operation to calculate a prediction operation result, which is a prediction result of the operation.

Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous effects of the invention

Die Simulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung erreicht als eine vorteilhafte Wirkung, dass sie in kürzerer Zeit ein Model erstellen kann, das für eine Simulation jeder der individuellen mechanischen Vorrichtungen geeignet ist, während es den individuellen Unterschied bei den Eigenschaften unter den mechanischen Vorrichtungen und einen Unterschied bei den Betriebsbedingungen widerspiegelt und die Simulationsgenauigkeit verbessern kann.The simulation device according to the present disclosure achieves, as an advantageous effect, that it can create a model suitable for simulation of each of the individual mechanical devices in a shorter time while taking into account the individual difference in characteristics tens among the mechanical devices and a difference in operating conditions and can improve the simulation accuracy.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

  • 1 ist eine Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel für eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a numerically controlled machine tool according to a first embodiment.
  • 2 ist eine schematische Darstellung zum Beschreiben einer Konfiguration einer X-Achsen-Antriebseinheit, die die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine gemäß der ersten Ausführungsform bildet. 2 is a schematic diagram for describing a configuration of an X-axis drive unit constituting the numerically controlled machine tool according to the first embodiment.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für eine Servosteuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a servo control unit according to the first embodiment.
  • 4 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für ein Werkzeugmaschinensystem gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of a machine tool system according to the first embodiment.
  • 5 ist ein Blockdiagramm, das Details einer Prozesssteuereinheit veranschaulicht. 5 is a block diagram illustrating details of a process control unit.
  • 6 ist ein Blockdiagramm, das Details einer Konfiguration der Simulationsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. 6 is a block diagram illustrating details of a configuration of the simulation device according to the first embodiment.
  • 7 ist ein Blockdiagramm, das Details einer Simulationsausführungseinheit der Simulationsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. 7 is a block diagram illustrating details of a simulation execution unit of the simulation apparatus according to the first embodiment.
  • 8 ist eine Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel für eine Servosteuersimulationseinheit der Simulationsausführungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. 8th is a diagram illustrating a configuration example of a servo control simulation unit of the simulation execution unit according to the first embodiment.
  • 9 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf einer Simulation der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine veranschaulicht, der unter Verwendung der Simulationsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird. 9 is a flowchart illustrating a flow of simulation of the numerically controlled machine tool performed using the simulation apparatus according to the first embodiment.
  • 10 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine Modellvorlage eines Antriebsmechanismus veranschaulicht. 10 is a diagram illustrating an example of a drive mechanism model template.
  • 11 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für einen Fall veranschaulicht, in dem eine Verarbeitungsschaltung, die die Simulationsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform realisiert, mit einem Prozessor und einem Speicher konfiguriert ist. 11 is a diagram illustrating an example of a case where a processing circuit that realizes the simulation device according to the first embodiment is configured with a processor and a memory.
  • 12 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für einen Fall veranschaulicht, in dem eine Verarbeitungsschaltung, die die Simulationsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform realisiert, mit einem dediziertem Hardwaresatz konfiguriert ist. 12 is a diagram illustrating an example of a case where a processing circuit that realizes the simulation device according to the first embodiment is configured with a dedicated hardware set.
  • 13 ist eine Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel für eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. 13 is a diagram illustrating a configuration example of a numerically controlled machine tool according to a second embodiment.
  • 14 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für ein Werkzeugmaschinensystem gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. 14 is a block diagram illustrating a configuration example of a machine tool system according to the second embodiment.
  • 15 ist ein Blockdiagramm, das Details einer Konfiguration der Simulationsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. 15 is a block diagram illustrating details of a configuration of the simulation device according to the second embodiment.
  • 16 ist ein Block, der Details einer Simulationsausführungseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. 16 is a block illustrating details of a simulation execution unit according to the second embodiment.
  • 17 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf einer Simulation der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine veranschaulicht, der unter Verwendung der Simulationsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird. 17 is a flowchart illustrating a flow of simulation of the numerically controlled machine tool performed using the simulation apparatus according to the second embodiment.
  • 18 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine Modellvorlage veranschaulicht, die in einer Modelleinheit der mechanischen Struktur einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform zu verwenden ist. 18 is a diagram illustrating an example of a model template to be used in a model unit of the mechanical structure of a numerically controlled machine tool according to the second embodiment.
  • 19 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für ein Werkzeugmaschinensystem gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht. 19 is a block diagram illustrating a configuration example of a machine tool system according to the third embodiment.
  • 20 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf einer Simulation einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine veranschaulicht, der unter Verwendung einer Simulationsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform durchgeführt wird. 20 is a flowchart illustrating a flow of simulation of a numerically controlled machine tool performed using a simulation apparatus according to the third embodiment.
  • 21 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für ein Werkzeugmaschinensystem gemäß einer fünften Ausführungsform veranschaulicht. 21 is a block diagram illustrating a configuration example of a machine tool system according to a fifth embodiment.
  • 22 ist ein Blockdiagramm, das Details einer Konfiguration einer Simulationsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform veranschaulicht. 22 is a block diagram illustrating details of a configuration of a simulation device according to the fifth embodiment.
  • 23 ist ein Blockdiagramm, das Details einer Simulationsausführungseinheit gemäß der fünften Ausführungsform veranschaulicht. 23 is a block diagram illustrating details of a simulation execution unit according to the fifth embodiment.
  • 24 ist ein Blockdiagramm, das Details einer Simulationsausführungseinheit gemäß einer sechsten Ausführungsform veranschaulicht. 24 is a block diagram illustrating details of a simulation execution unit according to a sixth embodiment.
  • 25 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für ein Werkzeugmaschinensystem gemäß einer siebten Ausführungsform veranschaulicht. 25 is a block diagram illustrating a configuration example of a machine tool system according to a seventh embodiment.
  • 26 ist eine schematische Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel für ein Werkzeugmaschinensystem gemäß einer achten Ausführungsform veranschaulicht. 26 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a machine tool system according to an eighth embodiment.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

Nachfolgend werden in dieser Schrift eine Simulationsvorrichtung, ein Werkzeugmaschinensystem, ein Simulationsverfahren und ein Bearbeitungsverfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. In jeder nachfolgend beschriebenen Ausführungsform ist die Beschreibung insbesondere für einen Fall angegeben, bei dem eine Simulationsvorrichtung eine Simulation einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine durchführt, die vorliegende Offenbarung soll jedoch nicht auf eine in jeder Ausführungsform dargestellte Konfiguration beschränkt sein. Eine in jeder Ausführungsform beschriebene Simulationsvorrichtung kann auch auf mechanische Vorrichtungen, wie etwa Industriemaschinen, Roboter und Trägermaschinen angewendet werden, die eine Vielzahl von Aktuatoren antreiben, um Vorgänge auszuführen.Below, in this document, a simulation device, a machine tool system, a simulation method and a machining method will be described in detail with reference to the drawings. In each embodiment described below, the description is given specifically for a case where a simulation device performs simulation of a numerically controlled machine tool, but the present disclosure is not intended to be limited to a configuration shown in each embodiment. A simulation device described in each embodiment may also be applied to mechanical devices such as industrial machines, robots and carrier machines that drive a variety of actuators to perform operations.

Erste Ausführungsform.First embodiment.

1 ist eine Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel für eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 99 gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht. Die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 99 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Schneidmaschine von der Art einer orthogonalen Dreiachsenvertikalmaschine. Die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 99 beinhaltet eine X-Achsen-Antriebseinheit 93X, eine Y-Achsen-Antriebseinheit 93Y, eine Z-Achsen-Antriebseinheit 93Z und eine Hauptwellensteuereinheit 94. Die X-Achsen-Antriebseinheit 93X ist dazu konfiguriert, eine Servosteuervorrichtung zu beinhalten, die eine X-Achse antreibt. Die Y-Achsen-Antriebseinheit 93Y ist dazu konfiguriert, eine Servosteuervorrichtung zu beinhalten, die eine Y-Achse antreibt. Die Z-Achsen-Antriebseinheit 93Z ist dazu konfiguriert, eine Servosteuervorrichtung zu beinhalten, die eine Z-Achse antreibt. Die Hauptwellensteuereinheit 94 ist dazu konfiguriert, eine Prozesssteuervorrichtung zu beinhalten, die eine Hauptwelle 83 steuert, die eine einzelne Achse ist. Die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 99 treibt ein Werkzeug 76 in Richtung der X-Achse und der Z-Achse an, treibt ein auf einem Werktisch 77 platziertes Werkstück 78 in einer Richtung der Y-Achse an, und dreht das Werkzeug 76 unter Verwendung der Hauptwelle 83, um dadurch die Bearbeitung des Werkstücks 78 durchzuführen. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a numerically controlled machine tool 99 according to a first embodiment. The numerically controlled machine tool 99 according to the present embodiment is a cutting machine of a three-axis vertical orthogonal machine type. The numerically controlled machine tool 99 includes an X-axis drive unit 93X, a Y-axis drive unit 93Y, a Z-axis drive unit 93Z, and a main shaft control unit 94. The which drives an X-axis. The Y-axis drive unit 93Y is configured to include a servo control device that drives a Y-axis. The Z-axis drive unit 93Z is configured to include a servo control device that drives a Z-axis. The main shaft control unit 94 is configured to include a process control device that controls a main shaft 83, which is a single axis. The numerically controlled machine tool 99 drives a tool 76 in an X-axis and Z-axis direction, drives a workpiece 78 placed on a work table 77 in a Y-axis direction, and rotates the tool 76 using the main shaft 83 to thereby perform machining of the workpiece 78.

Vorgänge die von der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99 durchgeführt werden, sollen eine bearbeitete Form des Werkstücks 78 durch einen Schneidprozess realisieren. Abhängig davon, ob die bearbeitete Form des Werkstücks 78 ein definiertes Kriterium erfüllt, oder genauer gesagt, ob die bearbeitete Form eine Formgenauigkeit und eine Oberflächengenauigkeit, genau wie sie im Voraus konstruiert wurden, erfüllt, wird bestimmt, ob der Vorgang der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99 richtig oder falsch ist.Operations performed by the numerically controlled machine tool 99 are intended to realize a machined shape of the workpiece 78 through a cutting process. Depending on whether the machined shape of the workpiece 78 satisfies a defined criterion, or more specifically, whether the machined shape satisfies a shape accuracy and a surface accuracy exactly as designed in advance, it is determined whether the operation of the numerically controlled machine tool 99 is right or wrong.

Für jede Achse in der numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 99 wird eine Drehbewegung eines Motors 71, der als Aktuator dient, durch eine Vorschubspindel 73 in eine geradlinige Bewegung entlang einer Antriebsrichtung jeder Achse umgesetzt. Bei dieser Umsetzung wird die Drehbewegung durch einen Führungsmechanismus 72 unterstützt und daher weist die Achse nur in einer Vorschubrichtung der Vorschubspindel 73 einen Freiheitsgrad auf. In der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99 wird die Bewegung in einem dreidimensionalen Raum, das heißt, die 3 Freiheitsgrade aufweist, durch Folgendes erreicht: Bewegung des Werkzeugs 76, das 2 Freiheitsgrade aufweist, in einer X-Z-Lage, zu der die geradlinigen Bewegungen für die entsprechenden Achsen kombiniert werden; und Bewegung des Werkstücks 78, das einen Freiheitsgrad in der Y-Richtung aufweist. Die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 99 dreht das Werkzeug 76 unter Verwendung der Hauptwelle 83 und entfernt einen Materialabschnitt/Materialabschnitte des Werkstücks 78, der/die sich mit dem Werkzeug 76 überlagert/überlagern, um eine dreidimensionale bearbeitete Form des Werkstücks 78 zu erzeugen.For each axis in the numerically controlled machine tool 99, a rotational movement of a motor 71 serving as an actuator is converted into a rectilinear movement along a driving direction of each axis by a feed screw 73. In this implementation, the rotational movement is supported by a guide mechanism 72 and therefore the axis has a degree of freedom only in one feed direction of the feed spindle 73. In the numerically controlled machine tool 99, movement in a three-dimensional space, that is, having 3 degrees of freedom, is achieved by: moving the tool 76, having 2 degrees of freedom, in an X-Z position to which the rectilinear movements for the corresponding ones Axes can be combined; and moving the workpiece 78 having a degree of freedom in the Y direction. The numerically controlled machine tool 99 rotates the tool 76 using the main shaft 83 and removes a material portion(s) of the workpiece 78 that overlap(s) with the tool 76 to produce a three-dimensional machined shape of the workpiece 78.

Die folgende Beschreibung wird für die X-Achsen-Antriebseinheit 93X, die Y-Achsen-Antriebseinheit 93Y und die Z-Achsen-Antriebseinheit 93Z, die die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 99 bilden, angegeben. In der vorliegenden Ausführungsform wird die X-Achsen-Antriebseinheit 93X als ein Beispiel beschrieben, jedoch ist ihre Konfiguration im Wesentlichen dieselbe wie bei der Y-Achsen-Antriebseinheit 93Y und der Z-Achsen-Antriebseinheit 93Z. Es besteht jedoch ein Unterschied darin, dass ein für die X-Achse und die Z-Achse zu steuerndes Objekt das Werkzeug 76 ist, ein für die Y-Achse zu steuerndes Objekt jedoch das Werkstück 78 ist.The following description will be given for the X-axis drive unit 93X, the Y-axis drive unit 93Y and the Z-axis drive unit 93Z constituting the numerically controlled machine tool 99. In the present embodiment, the X-axis drive unit 93X is described as an example, but its configuration is substantially the same as the Y-axis drive unit 93Y and the Z-axis drive unit 93Z. However, there is a difference in that an object to be controlled for the X axis and the Z axis is the tool 76, but an object to be controlled for the Y axis is the workpiece 78.

2 ist eine schematische Darstellung zum Erläutern einer Konfiguration einer X-Achsen-Antriebseinheit 93X, die die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 99 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. 2 is a schematic diagram for explaining a configuration of an X-axis drive unit 93X which is the numerically controlled Machine tool 99 according to the first embodiment.

Wie in 2 veranschaulicht, beinhaltet die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 99 eine Befehlswertberechnungseinheit 9, eine Servosteuervorrichtung 95X und eine mechanische Vorrichtungseinheit 96. Die mechanische Vorrichtungseinheit 96 beinhaltet einen Antriebsmechanismus 97X und eine mechanische Struktur 98. Die Befehlswertberechnungseinheit 9, die Servosteuervorrichtung 95X und der Antriebsmechanismus 97X bilden die X-Achsen-Antriebseinheit 93X. Die Servosteuervorrichtung 95X beinhaltet eine Servosteuereinheit 6a. Es ist darauf hinzuweisen, dass die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 99 ferner Folgendes beinhaltet: eine Servosteuervorrichtung 95Y und einen Antriebsmechanismus 97Y, die die Y-Achsen-Antriebseinheit 93Y bilden; und eine Servosteuervorrichtung 95Z und einen Antriebsmechanismus 97Z, die die Z-Achsen-Antriebseinheit 93Z bilden, deren Veranschaulichung in 2 jedoch weggelassen ist.As in 2 As illustrated, the numerically controlled machine tool 99 includes a command value calculation unit 9, a servo control device 95X and a mechanical device unit 96. The mechanical device unit 96 includes a drive mechanism 97X and a mechanical structure 98. The command value calculation unit 9, the servo control device 95X and the drive mechanism 97X form the X- Axle drive unit 93X. The servo control device 95X includes a servo control unit 6a. It should be noted that the numerically controlled machine tool 99 further includes: a servo controller 95Y and a drive mechanism 97Y constituting the Y-axis drive unit 93Y; and a servo controller 95Z and a drive mechanism 97Z constituting the Z-axis drive unit 93Z, shown in FIG 2 however, is omitted.

Der Antriebsmechanismus 97X ist ein Mechanismus, der eine Rolle bei der Umsetzung der Drehbewegung des Motors 71 für die X-Achse in eine translatorische Bewegung und eine Rolle bei der Unterstützung des Motors hat. Bei der X-Achsen-Antriebseinheit 93X wird die Drehbewegung, die von dem Motor 71 durchgeführt wird, über eine Kupplung 74 auf die Vorschubspindel 73 übertragen und über eine Mutter 81 und ein Untersetzungsgetriebe 79 in eine translatorische Bewegung umgesetzt. Die translatorische Bewegung der Vorschubspindel 73 wird durch Stützlager 75a und 75b begrenzt. Die translatorische Bewegung der Mutter 81 treibt das Werkzeug 76 in der Richtung der X-Achse durch die mechanische Struktur 98 für die X-Achse an, als die die Z-Achse, die sich zwischen dem Werkzeug 76 und der Mutter 81 befindet, ein Stützelement und dergleichen zusammen bezeichnet werden. Es ist zu beachten, dass die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 99 einen dreiachsigen Beschleunigungssensor beinhaltet, der sich auf der Hauptwelle 83 nahe dem Werkzeug 76 befindet. Außerdem unterscheidet sich der Wirkbereich der mechanischen Struktur 98 abhängig von der Achse. Beispielsweise spielt der Antriebsmechanismus 97Z für die Z-Achse keine Rolle bei dem Umsetzen der Bewegung des Motors 71 für die X-Achse aus der Sicht der X-Achse, und deshalb ist der Antriebsmechanismus 97Z in der mechanischen Struktur 98 für die X-Achse beinhaltet.The drive mechanism 97X is a mechanism that has a role in converting the rotational motion of the X-axis motor 71 into translational motion and a role in supporting the motor. In the X-axis drive unit 93X, the rotational motion performed by the motor 71 is transmitted to the feed screw 73 via a clutch 74 and converted into translational motion via a nut 81 and a reducer 79. The translational movement of the feed spindle 73 is limited by support bearings 75a and 75b. The translational movement of the nut 81 drives the tool 76 in the X-axis direction through the X-axis mechanical structure 98 as the Z-axis located between the tool 76 and the nut 81, a support member and the like are referred to together. Note that the numerically controlled machine tool 99 includes a three-axis acceleration sensor located on the main shaft 83 near the tool 76. In addition, the effective range of the mechanical structure 98 differs depending on the axis. For example, the Z-axis drive mechanism 97Z plays no role in implementing the movement of the X-axis motor 71 from the X-axis perspective, and therefore the drive mechanism 97Z is included in the X-axis mechanical structure 98 .

Ein Positionsbefehl Xc für die X-Achse wird von einer Befehlswertberechnungseinheit 9 ausgegeben und in die Servosteuereinheit 6a eingegeben. Der Positionsbefehl Xc stellt eine Position eines angetriebenen Objekts in einem gewünschten Steuerzustand dar, wobei die Position von der Befehlswertberechnungseinheit 9 berechnet wird. Die Servosteuereinheit 6a führt eine Rückkopplungssteuerung durch, sodass ein Fehler zwischen einer Detektionsposition Xd und dem Positionsbefehl Xc kleiner gemacht wird, wobei die Detektionsposition Xd durch Multiplizieren eines Drehwinkels des Motors 71, der von einem an dem Motor 71 befestigten Drehwinkeldetektor 2 detektiert wird, mit einer Spindelsteigung der Vorschubspindel 73 erhalten wird, und gibt einen Elektromotorstrom Ix an den Motor 71 aus, um den Antriebsmechanismus 97X anzutreiben. Der Antriebsmechanismus 97X ist mit der mechanischen Struktur 98 verbunden, die das Werkzeug 76 beinhaltet, das ein zu steuerndes Objekt ist. Der in dieser Schrift genannte Drehwinkeldetektor 2 ist dazu konfiguriert, nur einen Drehwinkel des Motors 71 zu detektieren, aber eine Umsetzung zwischen der Drehbewegung und der translatorischen Bewegung kann ohne Weiteres wie vorstehend beschrieben durchgeführt werden. Aus diesem Grund kann der Drehwinkeldetektor 2 dazu konfiguriert sein, den Motordrehwinkel mit einer Spindelsteigung der Vorschubspindel 73 zu multiplizieren und eine Detektionsposition Xd nach der Umsetzung in die translatorische Bewegung der Servosteuervorrichtung 95X für die X-Achse auszugeben. In der nachstehenden Beschreibung wird davon ausgegangen, dass der Drehwinkeldetektor 2 ein Positionsdetektor ist, der an dem Motor 71, das heißt einem Detektionspunkt, angebracht ist und die Detektionsposition Xd ausgibt.An X-axis position command Xc is output from a command value calculation unit 9 and input to the servo control unit 6a. The position command Xc represents a position of a driven object in a desired control state, the position being calculated by the command value calculation unit 9. The servo control unit 6a performs feedback control so that an error between a detection position Xd and the position command Xc is made smaller, the detection position Spindle pitch of the feed screw 73 is obtained, and outputs an electric motor current Ix to the motor 71 to drive the drive mechanism 97X. The drive mechanism 97X is connected to the mechanical structure 98 that includes the tool 76, which is an object to be controlled. The rotation angle detector 2 mentioned in this document is configured to detect only a rotation angle of the motor 71, but conversion between the rotational movement and the translational movement can be easily performed as described above. For this reason, the rotation angle detector 2 may be configured to multiply the motor rotation angle by a spindle pitch of the feed screw 73 and output a detection position Xd after conversion into the translational movement of the X-axis servo controller 95X. In the description below, it is assumed that the rotation angle detector 2 is a position detector that is attached to the motor 71, that is, a detection point, and outputs the detection position Xd.

3 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für die Servosteuereinheit 6a gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Die Servosteuereinheit 6a verwendet den Positionsbefehl Xc, der von der Befehlswertberechnungseinheit 9 eingegeben wird, und die Detektionsposition Xd, die von dem Drehwinkeldetektor 2 eingegeben wird, um den Elektromotorstrom Ix zu berechnen und gibt den Strom an den Motor 71 aus. Zuerst berechnet ein Addierer/Subtrahierer 61a eine Positionsabweichung (Xc-Xd), die eine Differenz zwischen dem Positionsbefehl Xc und der Detektionsposition Xd ist. Ein Positionsregler 62 führt eine Positionsregelung gemäß der Positionsabweichung (Xc-Xd) durch und erzeugt einen Geschwindigkeitsbefehl Vc. Ein Beispiel für den Positionsregler 62 ist ein Proportionalregler (P). Ein Geschwindigkeitsrechner 65 erzeugt aus der Detektionsposition Xd, die von dem Drehwinkeldetektor 2 ausgegeben wird, eine Detektionsgeschwindigkeit Vd. Ein Beispiel für den Geschwindigkeitsrechner 65 ist ein Differenziator. Der Addierer/Subtrahierer 61b berechnet eine Geschwindigkeitsabweichung (Vde=Vc-Vd), die eine Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehl Vc und einer Detektionsgeschwindigkeit Vd ist. Ein Geschwindigkeitsregler 63 führt eine Geschwindigkeitsregelung gemäß der Geschwindigkeitsabweichung Vde durch und erzeugt einen Strombefehl Ic. Ein Beispiel für den Geschwindigkeitsregler 63 ist ein Proportional-Integral-Regler (PI-Regler). Ein Addierer/Subtrahierer 61c berechnet eine Stromabweichung (Ic-Ix), die eine Differenz zwischen dem Strombefehl Ic und dem Motorstrom Ix ist, die von einem Stromregler 64 ausgegeben wird. Schließlich führt der Stromregler 64 eine Stromregelung gemäß der Stromabweichung (Ic-Ix) durch und gibt den Motorstrom Ix aus. Ein Beispiel für den Stromregler 64 ist ein PI-Regler. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the servo control unit 6a according to the first embodiment. The servo control unit 6a uses the position command Xc input from the command value calculation unit 9 and the detection position Xd input from the rotation angle detector 2 to calculate the electric motor current Ix and outputs the current to the motor 71. First, an adder/subtractor 61a calculates a position deviation (Xc-Xd), which is a difference between the position command Xc and the detection position Xd. A position controller 62 performs position control according to the position deviation (Xc-Xd) and generates a speed command Vc. An example of the position controller 62 is a proportional controller (P). A speed calculator 65 generates a detection speed Vd from the detection position Xd output from the rotation angle detector 2. An example of the speed calculator 65 is a differentiator. The adder/subtractor 61b calculates a speed deviation (Vde=Vc-Vd), which is a difference between the speed command Vc and a detection speed Vd. A speed controller 63 performs speed control according to the speed deviation Vde and generates a current command Ic. An example of the speed controller 63 is a proportional-integral controller (PI controller). An adder/subtractor 61c calculates a current deviation (Ic-Ix), which is a difference between the current command Ic and the motor current Ix, output from a current regulator 64. Finally, the current regulator 64 performs current control according to the current deviation (Ic-Ix) and outputs the motor current Ix. An example of the current regulator 64 is a PI controller.

In der Servosteuereinheit 6a werden Verstärkungen für die vorgenannte P-Regelung und PI-Regelung als Parameter festgelegt, und die Festlegung der Parameter ermöglicht, dass das Verhalten der Servosteuervorrichtung 95X geändert wird.In the servo control unit 6a, gains for the aforementioned P control and PI control are set as parameters, and the setting of the parameters enables the behavior of the servo control device 95X to be changed.

Wie vorstehend beschrieben, nutzt die Servosteuereinheit 6a eine Rückkopplungssteuerung, um die Steuerung auszuführen, sodass die Detektionsposition Xd mit einer Position übereinstimmt, die durch den Positionsbefehl Xc angegeben wird. Selbst wenn eine solche Rückkopplungssteuerung ordnungsgemäß durchgeführt wird, können jedoch während des Bearbeitungsprozesses Fehler zwischen einer Position des Kopfs des Werkzeugs 76 und einer Bearbeitungsstelle des Werkstücks 78 verursacht werden, und es können unvollständiges Schneiden, übermäßiges Schneiden und/oder dergleichen des Materials des Werkstücks 78 verursacht werden, was zu einem Bearbeitungsfehler führt. In einem Fall, in dem eine Störung, die von dem Drehwinkeldetektor 2 nicht detektiert werden kann, bei dem zu steuernden Objekt auftritt, oder in einem Fall, in dem die Rückkopplungssteuerung der Servosteuereinheit 6a der Eingabe der Störung nicht folgen kann, da beispielsweise nicht bewirkt werden kann, dass eine Befestigungsposition des Drehwinkeldetektors 2 mit einer Spitze des Werkzeugs 76, die ein zu steuerndes Objekt ist, zusammenfällt, wird bei der Bewegung des Werkzeugs 76 ein Fehler verursacht. Als Beispiel für eine Ursache einer solchen Störung liegt beispielsweise ein Fehler oder dergleichen vor, der durch Vibrationen und/oder Reibkraft in der Kupplung 74, der Vorschubspindel 73, dem Führungsmechanismus 72, der mechanischen Struktur 98 oder dergleichen verursacht wird. Es ist bekannt, dass diese Störungen Eigenschaften aufweisen, die abhängig von Folgendem schwanken: einer Position einer anderen Achse, die sich zwischen dem Werkzeug 76 und der Mutter 81 befindet; Massen des Werkzeugs 76 und des Werkstücks 78; Alterung der Maschine; Abnutzung der Vorschubspindel 73 und der Mutter 81; Menge an Schmieröl auf jeder beweglichen Welle/Achse; Änderung der Lufttemperatur; Veränderungen bei der Montage während der Fertigung und dergleichen. Weiterhin treten bei dem Schneidprozess selbsterregte Vibrationen, die als Rattervibrationen bezeichnet werden, zwischen dem Werkzeug 76 und dem Werkstück 78 abhängig von einer Kombination aus der Anzahl der Umdrehungen des Werkzeugs 76, einer Schnitttiefe pro Umdrehung und einer Schnitttiefe in axialer Richtung des Werkzeugs 76 auf. Da das Werkzeug 76 und das Werkstück 78 durch das Auftreten der Rattervibrationen in Vibration versetzt werden, treten Bearbeitungsfehler auf.As described above, the servo control unit 6a uses feedback control to execute control so that the detection position Xd coincides with a position specified by the position command Xc. However, even if such feedback control is properly performed, errors may be caused between a position of the head of the tool 76 and a machining location of the workpiece 78 during the machining process, and incomplete cutting, excessive cutting, and/or the like of the material of the workpiece 78 may be caused resulting in a processing error. In a case where a disturbance that cannot be detected by the rotation angle detector 2 occurs in the object to be controlled, or in a case where the feedback control of the servo control unit 6a cannot follow the input of the disturbance because, for example, it is not effected If a fixing position of the rotation angle detector 2 coincides with a tip of the tool 76, which is an object to be controlled, an error is caused in the movement of the tool 76. As an example of a cause of such a fault, there is, for example, a fault or the like caused by vibrations and/or frictional force in the clutch 74, the feed screw 73, the guide mechanism 72, the mechanical structure 98 or the like. These perturbations are known to have characteristics that vary depending on: a position of another axis located between the tool 76 and the nut 81; masses of the tool 76 and the workpiece 78; aging of the machine; wear of feed screw 73 and nut 81; Amount of lubricating oil on each moving shaft/axle; change in air temperature; Changes in assembly during manufacturing and the like. Furthermore, in the cutting process, self-excited vibrations, referred to as chatter vibrations, occur between the tool 76 and the workpiece 78 depending on a combination of the number of revolutions of the tool 76, a depth of cut per revolution, and a depth of cut in the axial direction of the tool 76. Since the tool 76 and the workpiece 78 are vibrated by the occurrence of the chatter vibrations, machining errors occur.

Wenn ein Bearbeitungsfehler wie vorstehend beschrieben und eine erhebliche Abweichung von der konstruierten Formgenauigkeit und Oberflächengenauigkeit verursacht, wird ein Ergebnis des Vorgangs fehlerhaft und es entsteht eine Notwendigkeit, bei der das Werkstück 78 verworfen und ein gewisser Modifizierungsprozess durchgeführt werden muss. Dies führt in der Folge zu einem dahingehenden Problem, dass Ausschussmaterialien steigen und die Produktivität durch eine längere Vorgangszeit reduziert wird. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, dass eine durch einen Vorgang erreichte Bearbeitungsgenauigkeit im Voraus vorhergesagt wird und wenn die Bearbeitungsgenauigkeit eine Zielgenauigkeit nicht erfüllt, das Ziel geändert wird, um mit einer Vorgangsbedingung übereinzustimmen, die realisiert werden kann. Die Vorgangsbedingung wird beispielsweise durch Einstellung der für die Rückkopplungssteuerung verwendeten Parameter geändert.If a machining error as described above causes a significant deviation from the designed shape accuracy and surface accuracy, a result of the operation becomes defective and a need arises in which the workpiece 78 must be discarded and a certain modification process must be carried out. As a result, this leads to a problem in that scrap materials increase and productivity is reduced due to a longer operation time. For this reason, it is preferable that a machining accuracy achieved by an operation is predicted in advance, and when the machining accuracy does not meet a target accuracy, the target is changed to conform to an operation condition that can be realized. The operation condition is changed, for example, by setting the parameters used for feedback control.

4 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für das Werkzeugmaschinensystem 101a gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Das Werkzeugmaschinensystem 101a ist ein System, das durch die Integration einer Simulationsvorrichtung 1a in die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 99, die vorstehend beschrieben ist, erhalten wird. Das Werkzeugmaschinensystem 101a beinhaltet die Befehlswertberechnungseinheit 9, eine Prozesssteuereinheit 5, Servosteuereinheiten 6a, 6b und 6c, die mechanische Vorrichtung 96, eine Informationssammeleinheit für die mechanische Vorrichtung 4, eine Aufbewahrungseinheit für mechanische Informationen 7 und eine Simulationsvorrichtung 1a. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of the machine tool system 101a according to the first embodiment. The machine tool system 101a is a system obtained by integrating a simulation device 1a into the numerically controlled machine tool 99 described above. The machine tool system 101a includes the command value calculation unit 9, a process control unit 5, servo control units 6a, 6b and 6c, the mechanical device 96, a mechanical device information collecting unit 4, a mechanical information storage unit 7 and a simulation device 1a.

Die Servosteuereinheit 6a in 4 entspricht der Servosteuereinheit 6a, die in 2 veranschaulicht ist, und ist dazu konfiguriert, einen Elektromotorstrom Ix zum Antreiben der X-Achse auszugeben. Die Servosteuereinheit 6b dient als Servosteuervorrichtung, die die Y-Achse antreibt, und ist dazu konfiguriert, einen Elektromotorstrom Iy zum Antreiben der Y-Achse auszugeben. Die Servosteuereinheit 6c dient als Servosteuervorrichtung, die die Z-Achse antreibt, und ist dazu konfiguriert, einen Elektromotorstrom Iz zum Antreiben der Z-Achse auszugeben. Die Prozesssteuereinheit 5 dient als Prozesssteuervorrichtung, die die Hauptwelle 83 steuert, und ist dazu konfiguriert, einen elektrischen Strom Is zum Antreiben der Hauptwelle 83 auszugeben. Details über die Prozesssteuereinheit 5 werden später beschrieben.The servo control unit 6a in 4 corresponds to the servo control unit 6a, which is in 2 is illustrated, and is configured to output an electric motor current Ix for driving the X-axis. The servo control unit 6b serves as a servo control device that drives the Y-axis, and is configured to output an electric motor current Iy for driving the Y-axis. The servo control unit 6c serves as a servo control device that drives the Z-axis, and is configured to output an electric motor current Iz for driving the Z-axis. The process control unit 5 serves as a process control device that controls the main shaft 83, and is configured to output an electric current I for driving the main shaft 83. Details via the process control unit 5 will be described later.

Eine Befehlspfaderzeugungseinheit 3 ist dazu konfiguriert, zur einen Befehlspfad des Werkzeugmaschinensystems 101a zu erzeugen. Die Befehlspfaderzeugungseinheit 3 gibt einen Befehlspfad, der in einer Sprache mit der Bezeichnung EIA(Electrical Industries Alliance)-Code oder G-Code beschrieben wird, auf Grundlage einer dreidimensionalen, durch CAD (Computer Aided Design) konstruierten, bearbeiteten Form aus. Der Befehlspfad bezieht sich auf ein Programm, in dem ein Pfad, den ein Werkzeug in einem Bearbeitungsprozess durchlaufen sollte, in einer dreidimensionalen Koordinate mit einer Befehlsgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Durchlaufens und einer Drehzahl des Werkzeugs beschrieben wird.A command path generation unit 3 is configured to generate a command path of the machine tool system 101a. The command path generation unit 3 outputs a command path described in a language called EIA (Electrical Industries Alliance) code or G code based on a three-dimensional machined shape constructed by CAD (Computer Aided Design). The command path refers to a program in which a path that a tool should traverse in a machining process is described in a three-dimensional coordinate with a command speed at the time of traversal and a rotational speed of the tool.

Im Fall einer Verwendung von CAM(Computer Aided Manufacturing)-Software für die Befehlspfaderzeugungseinheit 3 ist die Befehlspfaderzeugungseinheit 3 häufig in einem Computer angeordnet, der sich außerhalb einer numerischen Steuervorrichtung befindet. In diesem Fall erfolgt eine Online-Übertragung eines Befehlspfades oder eine Offline-Übertragung eines Befehlspfades. Die Online-Übertragung basiert auf der Verbindung mit der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99 über ein Netzwerk, wie etwa das Internet oder ein Intranet oder durch Kommunikation nach dem Standard RS-232-C oder dergleichen. Die Offline-Übertragung erfolgt über mindestens einen Datenspeichermedium, wie etwa einen USB(Universal Serial Bus)-Speicher oder eine SD-Karte. Für die Befehlspfaderzeugungseinheit 3 kann in der numerischen Steuervorrichtung CAM-Software umgesetzt sein, oder anstelle der CAM-Software kann in der numerischen Steuervorrichtung eine interaktive Programmvorbereitungssoftware umgesetzt sein. Die interaktive Programmvorbereitungssoftware ist dazu konfiguriert, eine bearbeitete Form unter Verwendung eines interaktiven Dialogs zu konstruieren und einen in EIA-Codes oder G-Codes beschriebenen Befehlspfad auszugeben.In the case of using CAM (Computer Aided Manufacturing) software for the command path generation unit 3, the command path generation unit 3 is often arranged in a computer external to a numerical control device. In this case, an online transmission of a command path or an offline transmission of a command path takes place. The online transmission is based on connection with the numerically controlled machine tool 99 via a network such as the Internet or an intranet or through communication according to the RS-232-C standard or the like. The offline transmission takes place via at least one data storage medium, such as a USB (Universal Serial Bus) memory or an SD card. For the command path generation unit 3, CAM software may be implemented in the numerical control device, or instead of the CAM software, interactive program preparation software may be implemented in the numerical control device. The interactive program preparation software is configured to construct an edited form using an interactive dialog and output a command path described in EIA codes or G codes.

Befehlswertberechnungseinheit 9 ist in der numerischen Steuervorrichtung umgesetzt. Die Befehlswertberechnungseinheit 9 ist dazu konfiguriert, eine Verarbeitung zur Interpolation und eine Verarbeitung zur Beschleunigung und Verlangsamung auf Grundlage des oder der eingegebenen Befehlspfads/Befehlspfade durchzuführen und Zeitreihenpositionsbefehle für einzelne Achsen, das heißt die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse, sowie einen Zeitreihendrehbefehl für die Hauptwelle zu erzeugen. Die Positionsbefehle sind Beispiele für Befehle für die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse. Außerdem ist der Drehbefehl ein Beispiel für einen Befehl für die Hauptwelle. In der folgenden Beschreibung können Befehle für die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse fallweise jeweils als axiale Befehle bezeichnet werden. Außerdem kann ein Befehl für die Hauptwelle in einigen Fällen als ein Prozessbefehl bezeichnet werden. Weiterhin kann es auch Fälle geben, in denen die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse gemeinsam als Antriebsachsen oder -achse bezeichnet werden.Command value calculation unit 9 is implemented in the numerical control device. The command value calculation unit 9 is configured to perform interpolation processing and acceleration and deceleration processing based on the input command path(s) and time series position commands for individual axes, that is, the X-axis, the Y-axis and the Z-axis , as well as to generate a time series rotation command for the main shaft. The position commands are examples of X-axis, Y-axis, and Z-axis commands. Additionally, the rotation command is an example of a main shaft command. In the following description, X-axis, Y-axis, and Z-axis commands may each be referred to as axial commands, as applicable. Additionally, a command for the main shaft may in some cases be referred to as a process command. Furthermore, there may also be cases in which the X-axis, the Y-axis and the Z-axis are collectively referred to as drive axes or axles.

Die Servosteuereinheiten 6a, 6b und 6c dienen als Komponenten von X-Achsen-, Y-Achsen- bzw. Z-Achsen-Servosteuervorrichtungen, die jeweils an einer Antriebseinheit oder einem Servoverstärker montiert sind, die bzw. der den Motor 71 in der Servosteuervorrichtung steuert. Wenn in der folgenden Beschreibung ein gemeinsamer Gegenstand der Servosteuereinheiten 6a, 6b und 6c ohne diesbezüglichen Unterschied beschrieben wird, so können sie als Servosteuereinheit 6 oder Servosteuereinheiten 6 bezeichnet werden.The servo control units 6a, 6b and 6c serve as components of X-axis, Y-axis and Z-axis servo control devices, respectively, which are each mounted on a drive unit or a servo amplifier that controls the motor 71 in the servo control device . In the following description, when a common subject of the servo control units 6a, 6b and 6c is described without distinction, they may be referred to as the servo control unit 6 or servo control units 6.

Die Servosteuereinheit 6 führt eine Rückkopplungssteuerung über einen Drehwinkel des Motors gemäß einem von der Befehlswertberechnungseinheit 9 eingegebenen Positionsbefehl durch. Üblicherweise soll nicht für jede Achse einer Servosteuervorrichtung eine individuelle Konstruktionsentwicklung vorgenommen werden, sondern die Steuerung für jede der Antriebsachsen wird unter Verwendung eines gemeinsamen Steueralgorithmus durchgeführt. In diesem Fall werden für die Steuerung zu verwendende Steuerparameter für jede Antriebsachse individuell eingestellt, um dadurch für jede Antriebsachse eine optimale Steuerung zu realisieren.The servo control unit 6 performs feedback control over a rotation angle of the motor according to a position command input from the command value calculation unit 9. Typically, individual design development should not be undertaken for each axis of a servo control device, but control for each of the drive axes is carried out using a common control algorithm. In this case, control parameters to be used for the control are set individually for each drive axis in order to thereby realize optimal control for each drive axis.

Die Prozesssteuereinheit 5 dient als Komponente einer Prozesssteuervorrichtung, die auf einer Hauptwelleneinheit oder einem Hauptwellenverstärker montiert ist, die bzw. der einen Hauptwellenmotor in der Prozesssteuervorrichtung steuert. Die Prozesssteuereinheit 5 führt eine Rückkopplungssteuerung an einer Drehzahl und einem Drehmoment der Hauptwelle gemäß dem Drehbefehl für die Hauptwelle durch. 5 ist ein Blockdiagramm, das Details der Prozesssteuereinheit 5 veranschaulicht. Die Prozesssteuereinheit 5 verwendet einen Prozessbefehl als Eingabe, führt eine Steuerung unter Verwendung von Prozessrückkopplung durch und gibt einen Prozessänderungsbetrag aus. In dem Fall der Verwendung einer Schneidmaschine bezieht sich der Prozessbefehl auf eine Hauptwellendrehzahl Vc und der Prozessänderungsbetrag bezieht sich auf einen Hauptwellenstrom Ix. Die Prozessrückkopplung betrifft einen Drehwinkel Xd, der von einem Positionsdetektor für die Hauptwelle gemessen wird. Die Prozesssteuereinheit 5 unterscheidet sich von der Servosteuereinheit 6a dadurch, dass der Positionsregler 62 nicht vorgesehen ist und ein Hauptwellendrehzahlbefehl als Eingabe verwendet wird. Andererseits kann in dem Fall der Durchführung der Positionsregelung für die Hauptwelle die Prozesssteuereinheit 5 die gleiche Steuerarchitektur wie die Servosteuereinheit 6a aufweisen, die einen Hauptwellendrehwinkels als Prozessbefehl verwendet.The process control unit 5 serves as a component of a process control device mounted on a main shaft unit or a main shaft amplifier that controls a main shaft motor in the process control device. The process control unit 5 performs feedback control on a rotation speed and a torque of the main shaft according to the rotation command for the main shaft. 5 is a block diagram illustrating details of the process control unit 5. The process control unit 5 takes a process command as input, performs control using process feedback, and outputs a process change amount. In the case of using a cutting machine, the process command refers to a main shaft speed Vc and the process change amount refers to a main shaft current Ix. The process feedback relates to a rotation angle Xd, which is measured by a position detector for the main shaft. The process control unit 5 differs from the servo control unit 6a in that the position controller 62 is not provided and a main shaft speed command is used as input. On the other hand, in this case the implementation In order to control the position of the main shaft, the process control unit 5 has the same control architecture as the servo control unit 6a, which uses a main shaft rotation angle as a process command.

Die mechanische Vorrichtung 96 beinhaltet Folgendes: den Antriebsmechanismus 97X, 97Y und 97Z für die Antriebsachsen, d. h. die X-Achse, Y-Achse bzw. Z-Achse; die Hauptwelle 83; und die mechanische Struktur 98 und empfängt Befehle für den Motor von den Servosteuereinheiten 6 und der Prozesssteuereinheit 5. Die mechanische Vorrichtung 96 bewirkt, dass das Werkzeug 76 und das Werkstück 78 relativ zueinander verlagert werden, indem die Antriebsvorrichtungen 97X, 97Y und 97Z entsprechend den empfangenen Befehlen betrieben werden, um eine Bearbeitung durchzuführen, und gibt eine bearbeitete Form aus, die ein tatsächliches Vorgangsergebnis ist.The mechanical device 96 includes the following: the drive mechanisms 97X, 97Y and 97Z for the drive axles, i.e. H. the X-axis, Y-axis and Z-axis, respectively; the main shaft 83; and the mechanical structure 98 and receives commands for the motor from the servo control units 6 and the process control unit 5. The mechanical device 96 causes the tool 76 and the workpiece 78 to be displaced relative to each other by driving the drive devices 97X, 97Y and 97Z in accordance with the received ones commands to perform editing and outputs an edited form that is an actual operation result.

Die Informationssammeleinheit für die mechanische Vorrichtung 4 ist als Software, die in einer numerischen Steuervorrichtung geladen wird, oder als Hardware, die mit der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99 verbunden ist, umgesetzt. Die Informationssammeleinheit für die mechanische Vorrichtung 4 sammelt Befehlsdaten und Steuerparameter von der Befehlswertberechnungseinheit 9, wobei die Befehlsdaten Befehle beinhalten, die von der Befehlswertberechnungseinheit 9 an die Servosteuereinheiten 6a, 6b und 6c bzw. die Prozesssteuereinheit 5 auszugeben sind. Außerdem sammelt die Informationssammeleinheit für die mechanische Vorrichtung 4 von jeder der Servosteuereinheiten 6a, 6b und 6c und der Prozesssteuereinheit 5 eine Zustandsgröße, bei der es sich um Servosteuerdaten und einen Steuerparameter handelt. Weiterhin sammelt die Informationssammeleinheit für die mechanische Vorrichtung 4 Sensordaten von dem Beschleunigungssensor 80, der an der Hauptwelle 83 der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99 befestigt ist. Die Informationssammeleinheit für die mechanische Vorrichtung 4 gibt verschiedene Arten von Daten, einschließlich der Befehlsdaten, der Zustandsgrößen, der Steuerparameter, der Sensordaten und dergleichen, die gesammelt wurden, als Modellidentifikationsdaten an die Simulationsvorrichtung 1a aus.The information collecting unit for the mechanical device 4 is implemented as software loaded in a numerical control device or as hardware connected to the numerically controlled machine tool 99. The mechanical device information collecting unit 4 collects command data and control parameters from the command value calculation unit 9, the command data including commands to be output from the command value calculation unit 9 to the servo control units 6a, 6b and 6c and the process control unit 5, respectively. In addition, the mechanical device information collecting unit 4 collects a state quantity, which is servo control data and a control parameter, from each of the servo control units 6a, 6b and 6c and the process control unit 5. Further, the information collecting unit for the mechanical device 4 collects sensor data from the acceleration sensor 80 attached to the main shaft 83 of the numerically controlled machine tool 99. The mechanical device information collecting unit 4 outputs various kinds of data including the command data, the state variables, the control parameters, the sensor data and the like that have been collected as model identification data to the simulation device 1a.

Die Aufbewahrungseinheit für mechanische Informationen 7 bewahrt Konfigurationsinformationen auf, die in der Simulationsvorrichtung 1a zu referenzieren sind. Die Konfigurationsinformationen sind Informationen, die eine Konfiguration der mechanischen Vorrichtung 96, die als mechanische Vorrichtung dient, die einer Simulation durch die Simulationsvorrichtung 1a zu unterziehen ist, und einen Vorgang, der von der mechanischen Vorrichtungseinheit 96 durchzuführen ist, kennzeichnen. Details der Konfigurationsinformationen werden unter Bezugnahme auf ein bestimmtes Beispiel gesondert beschrieben. Die Aufbewahrungseinheit für mechanische Informationen 7 kann innerhalb einer numerischen Steuervorrichtung montiert sein oder in einem Computer oder einem Server montiert sein, der sich entfernt von der numerischen Werkzeugmaschine 99 befindet.The mechanical information storage unit 7 stores configuration information to be referenced in the simulation device 1a. The configuration information is information identifying a configuration of the mechanical device 96 serving as a mechanical device to be subjected to simulation by the simulation device 1a and an operation to be performed by the mechanical device unit 96. Details of the configuration information will be described separately with reference to a specific example. The mechanical information storage unit 7 may be mounted within a numerical control device or mounted in a computer or a server remote from the numerical machine tool 99.

Die Simulationsvorrichtung 1a ist dazu ausgelegt, unter Verwendung des Befehlspfades, der Konfigurationsinformationen und der Modellidentifikationsdaten als Eingaben davon eine Simulation durchzuführen, und sagt eine bearbeitete Form vorher, die erhalten wird, nachdem die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 99 eine Bearbeitung durchführt. Die Simulationsvorrichtung 1a gibt ein Vorhersageergebnis der bearbeiteten Form aus. Im folgenden Teil kann das Vorhersageergebnis der bearbeiteten Form in einigen Fällen als Vorhersagevorgangsergebnis bezeichnet werden. Die bearbeitete Form wird als dreidimensionale Formdaten oder als zweidimensionale Daten erzeugt, die eine Form auf einer als Basislinie verwendeten Referenzgeraden ausdrücken. Die Simulationsvorrichtung 1a kann in einer numerischen Steuervorrichtung montiert sein, in einem Motorcomputer, der in der Nähe der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99 installiert ist, umgesetzt sein oder in einem Computer, einem Server oder einer Cloud umgesetzt sein, der/die sich an einem entfernten Standort weit von der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99 weg befindet.The simulation device 1a is configured to perform simulation using the command path, the configuration information and the model identification data as inputs thereof, and predicts a machined shape obtained after the numerically controlled machine tool 99 performs machining. The simulation device 1a outputs a prediction result of the processed shape. In the following part, the prediction result of the edited shape can be called the prediction operation result in some cases. The edited shape is generated as three-dimensional shape data or as two-dimensional data expressing a shape on a reference line used as a baseline. The simulation device 1a may be mounted in a numerical control device, implemented in an engine computer installed near the numerically controlled machine tool 99, or implemented in a computer, server or cloud located at a remote location is located far away from the numerically controlled machine tool 99.

6 ist ein Blockdiagramm, das Details einer Konfiguration der Simulationsvorrichtung 1a gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Die Simulationsvorrichtung 1a beinhaltet eine Modellvorlagendatenbankeinheit 10, einer Modellkonfigurationsauswahleinheit 11, eine Modellparameterfestlegungseinheit 12 und eine Simulationsausführungseinheit 13a. 6 is a block diagram illustrating details of a configuration of the simulation device 1a according to the first embodiment. The simulation device 1a includes a model template database unit 10, a model configuration selection unit 11, a model parameter setting unit 12 and a simulation execution unit 13a.

Die Modellvorlagendatenbankeinheit 10 bewahrt Modellvorlagen auf, die in einer Simulation durch die Simulationsvorrichtung 1a zu verwenden sind. Zwei oder mehr Vorlagen sind in der Modellvorlagendatenbankeinheit 10 gespeichert, in denen eine Beziehung zwischen einer Eingabe und einer Ausgabe von jedem von zwei oder mehr Elementen, die jeden von der mechanischen Vorrichtungseinheit 96 durchzuführenden Vorgang bilden, in der Berechnungsformel beschrieben wird. Mit anderen Worten wird eine Vielzahl von Modellvorlagen für ein Element vorab vorbereitet und in der Modellvorlagendatenbankeinheit 10 gespeichert.The model template database unit 10 stores model templates to be used in a simulation by the simulation device 1a. Two or more templates are stored in the model template database unit 10, in which a relationship between an input and an output of each of two or more elements constituting each operation to be performed by the mechanical device unit 96 is described in the calculation formula. In other words, a plurality of model templates for an element are prepared in advance and stored in the model template database unit 10.

Die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 wählt zwei oder mehr Modellvorlagen, die für die Verwendung in der Simulationsvorrichtung 1a geeignet sind, aus der Modellvorlagendatenbankeinheit 10 auf der Grundlage der Konfigurationsinformationen aus, die von der Aufbewahrungseinheit für mechanische Informationen 7 aufbewahrt werden. Die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 gibt die mehr als eine ausgewählte Modellvorlage an die Simulationsausführungseinheit 13a aus, während sie Modellinformationen, bei denen es sich um Informationen über die ausgewählten Modellvorlagen handelt, an die Modellparameterfestlegungseinheit 12 ausgibt.The model configuration selection unit 11 selects two or more model templates suitable for use in the simulation device 1a are selected from the model template database unit 10 based on the configuration information stored by the mechanical information storage unit 7. The model configuration selection unit 11 outputs the more than one selected model template to the simulation execution unit 13a, while outputting model information, which is information about the selected model templates, to the model parameter setting unit 12.

Die Modellparameterfestlegungseinheit 12 identifiziert einen Modellparameter, bei dem es sich um eine Variable der Modellvorlage handelt, aus den Modellidentifikationsdaten auf der Grundlage der Modellinformationen, die von der Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 eingegeben wurden, und der Modellidentifikationsdaten, die von der Informationssammeleinheit für die mechanische Vorrichtung 4 eingegeben wurden. Genauer identifiziert die Modellparameterfestlegungseinheit 12 einen Modellparameter aus den Modellidentifikationsdaten unter Verwendung der Anzahl der Modellparameter, die von den ausgewählten Modellvorlagen verwendet werden und von Informationen über eine Zustandsgröße als eine Eingabe der Modellvorlage und eine weitere Zustandsgröße als eine Ausgabe derselben und gibt den identifizierten Modellparameter an die Simulationsausführungseinheit 13a aus. Die Simulationsausführungseinheit 13a führt eine Simulation auf der Grundlage des Befehlspfades, der von der Befehlspfaderzeugungseinheit 3 in diese eingegeben wurde, unter Verwendung der Modellvorlage, die von der Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 eingegeben wurde, und des Modellparameters, der von der Modellparameterfestlegungseinheit 12 eingegeben wurde, aus, um das Vorhersagevorgangsergebnis zu berechnen.The model parameter setting unit 12 identifies a model parameter, which is a variable of the model template, from the model identification data based on the model information input from the model configuration selection unit 11 and the model identification data input from the mechanical device information collecting unit 4 . More specifically, the model parameter setting unit 12 identifies a model parameter from the model identification data using the number of model parameters used by the selected model templates and information about a state variable as an input of the model template and another state variable as an output thereof, and outputs the identified model parameter Simulation execution unit 13a. The simulation execution unit 13a executes a simulation based on the command path input thereto from the command path generation unit 3 using the model template input from the model configuration selection unit 11 and the model parameter input from the model parameter setting unit 12 to calculate the prediction process result.

7 ist ein Blockdiagramm, das Details der Simulationsausführungseinheit 13a der Simulationsvorrichtung 1a gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Die Simulationsausführungseinheit 13a beinhaltet eine Befehlswertberechnungssimulationseinheit 14, Servosteuersimulationseinheiten 51a, 51b und 51c, eine Prozesssteuersimulationseinheit 15, Antriebsmechanismusmodelleinheiten 16a, 16b und 16c, eine Modelleinheit der mechanischen Struktur 17 und eine Prozessmodelleinheit 18. In der folgenden Beschreibung können die Servosteuersimulationseinheiten 51a, 51b und 51c fallweise als Servosteuersimulationseinheit 51 oder Servosteuersimulationseinheiten 51 bezeichnet werden, wenn ein gemeinsamer Gegenstand derselben ohne Unterschied zwischen ihnen beschrieben wird. Ebenso können die Antriebsmechanismusmodelleinheiten 16a, 16b und 16c von fallweise als Antriebsmechanismusmodelleinheit 16 oder Antriebsmechanismusmodelleinheiten 16 bezeichnet werden, wenn ein gemeinsamer Gegenstand derselben ohne Unterschied zwischen ihnen beschrieben wird. 7 is a block diagram illustrating details of the simulation execution unit 13a of the simulation apparatus 1a according to the first embodiment. The simulation execution unit 13a includes a command value calculation simulation unit 14, servo control simulation units 51a, 51b and 51c, a process control simulation unit 15, drive mechanism model units 16a, 16b and 16c, a mechanical structure model unit 17 and a process model unit 18. In the following description, the servo control simulation units 51a, 51 b and 51c on a case-by-case basis may be referred to as servo control simulation unit 51 or servo control simulation units 51 when a common subject thereof is described without distinction between them. Likewise, the drive mechanism model units 16a, 16b and 16c may be referred to as the drive mechanism model unit 16 or drive mechanism model units 16 as appropriate when a common subject matter thereof is described without distinction between them.

8 ist eine Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel für die Servosteuersimulationseinheit 51a der Simulationsausführungseinheit 13a gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Es ist zu beachten, dass diese Konfiguration den Konfigurationen der Servosteuersimulationseinheiten 51b und 51c entspricht. 8th is a diagram illustrating a configuration example of the servo control simulation unit 51a of the simulation execution unit 13a according to the first embodiment. Note that this configuration corresponds to the configurations of the servo control simulation units 51b and 51c.

Die Servosteuersimulationseinheit 51a weist eine Konfiguration auf, in der ein Drehmomentschätzer 70 zu der hinteren Stufe des Stromreglers 64 der Servosteuereinheit 6a, die 3 veranschaulicht ist, hinzugefügt ist. Anstelle der Detektionsposition Xd von dem Drehwinkeldetektor 2 wird ein Schätzwert Xd1 der Position als Vorhersageaxialrückkopplung von der Antriebsmechanismusmodelleinheit 16a in die Servosteuersimulationseinheit 51a eingegeben. Ein Addierer-Subtrahierer 61a und der Geschwindigkeitsrechner 65 der Servosteuersimulationseinheit 51a führen eine Berechnung unter Verwendung von Xd1 durch. Das heißt, der Addierer-Subtrahierer 61a der Servosteuersimulationseinheit 51a berechnet eine Standortabweichung (Xc-Xd1), die eine Differenz zwischen dem Positionsbefehl Xc und dem Schätzwert Xd1 der Position ist. Der Positionsregler 62 führt eine Positionsregelung gemäß der Standortabweichung durch und erzeugt einen Schätzwert Vc1 von einem Geschwindigkeitsbefehl. Der Geschwindigkeitsrechner 65 erzeugt aus dem Schätzwert Xd1 der Position einen Schätzwert Vd1 einer Detektionsgeschwindigkeit. Der Addierer-Subtrahierer 61b berechnet einen Geschwindigkeitsabweichungsschätzwert Vde1=Vc1-Vd1, der eine Differenz zwischen dem Schätzwert Vc1 des Geschwindigkeitsbefehls und dem Schätzwert Vd1 der Detektionsgeschwindigkeit ist. Der Geschwindigkeitsregler 63 führt eine Geschwindigkeitsregelung gemäß dem Geschwindigkeitsabweichungsschätzwert Vde1 durch und erzeugt einen Schätzwert Ic1 eines Strombefehls. Der Addierer-Subtrahierer 61c berechnet einen Stromabweichungsschätzwert (Ic1-Ix1), der eine Differenz zwischen dem Schätzwert Ic1 des Strombefehls und einem Schätzwert Ix1 des von dem Stromregler 64 ausgegebenen Motorstroms ist. Der Stromregler 64 führt eine Stromregelung gemäß dem Stromabweichungsschätzwert (Ic1-Ix1) durch und gibt den Schätzwert Ix1 des Motorstroms aus. Der Drehmomentschätzer 70 berechnet aus dem Schätzwert Ix1 des von dem Stromregler 64 ausgegebenen Motorstroms einen Schätzwert Tx1 des Drehmoments des Motors 71 und gibt den Schätzwert Tx1 des Drehmoments an die Antriebsmechanismusmodelleinheit 16a aus.The servo control simulation unit 51a has a configuration in which a torque estimator 70 is supplied to the rear stage of the current regulator 64 of the servo control unit 6a 3 is illustrated, is added. Instead of the detection position An adder-subtractor 61a and the speed calculator 65 of the servo control simulation unit 51a perform calculation using Xd 1 . That is, the adder-subtractor 61a of the servo control simulation unit 51a calculates a position deviation (Xc-Xd 1 ), which is a difference between the position command Xc and the position estimate value Xd 1 . The position controller 62 performs position control according to the location deviation and generates an estimate Vc 1 of a speed command. The speed calculator 65 generates an estimated value Vd 1 of a detection speed from the estimated value Xd 1 of the position. The adder-subtractor 61b calculates a speed deviation estimate Vde 1 =Vc 1 -Vd 1 , which is a difference between the speed command estimate Vc 1 and the detection speed estimate Vd 1 . The speed controller 63 performs speed control according to the speed deviation estimate Vde 1 and generates a current command estimate Ic 1 . The adder-subtractor 61c calculates a current deviation estimate (Ic 1 -Ix 1 ), which is a difference between the current command estimate Ic 1 and an estimate Ix 1 of the motor current output from the current controller 64. The current controller 64 performs current control according to the current deviation estimate (Ic 1 -Ix 1 ) and outputs the estimated value Ix 1 of the motor current. The torque estimator 70 calculates an estimated torque Tx 1 of the motor 71 from the estimated value Ix 1 of the motor current output from the current controller 64, and outputs the estimated torque Tx 1 to the drive mechanism model unit 16a.

9 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf einer Simulation der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99 unter Verwendung der Simulationsvorrichtung 1a gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Dieses Ablaufdiagramm wird verwendet, um den Ablauf der Simulation unter Verwendung der Simulationsvorrichtung 1a zu beschreiben. 9 is a flowchart showing a flow of a simulation of the numerically controlled machine tool 99 using the simulation lation device 1a illustrated according to the first embodiment. This flowchart is used to describe the flow of simulation using the simulation device 1a.

Bei der Simulation der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99 erfasst zunächst die Simulationsausführungseinheit 13a einen Befehlspfad, der von der Befehlspfaderzeugungseinheit 3 erzeugt wird (Schritt S1).When simulating the numerically controlled machine tool 99, the simulation execution unit 13a first acquires a command path generated by the command path generation unit 3 (step S1).

Anschließend erfasst die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 die Konfigurationsinformationen von der Aufbewahrungseinheit für mechanische Informationen 7 (Schritt S2). Die Konfigurationsinformationen sind Informationen über Merkmale einer Konfiguration der mechanischen Vorrichtung 96 und einen Vorgang, der von der mechanischen Vorrichtung 96 durchgeführt wird. Die Konfigurationsinformationen beinhalten Informationen über die mechanische Konstruktion der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99 und Informationen über die Bearbeitung in dem von der Befehlspfaderzeugungseinheit 3 erzeugten Befehlspfad. Als Informationen über die mechanische Konstruktion der numerisch gesteuerten Maschineneinrichtung 99 werden als konkrete Beispiele für die Konfigurationsinformationen folgende Arten von Informationen beispielhaft genannt: ein Name, eine Typennummer, Software und eine BS-Version jeder der numerischen Steuervorrichtung, der Servosteuervorrichtung und der Prozesssteuervorrichtung, die in der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99 verwendet werden; eine Typennummer eines in der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99 verwendeten Motors und die Art und Auflösung eines in dieser verwendeten Codierers; Informationen über eine Struktur der mechanischen Vorrichtungseinheit 96; und Informationen über eine Konfiguration der Achse/Welle der mechanischen Vorrichtungseinheit 96; Informationen über die Geometrie einer Achse/Welle der mechanischen Vorrichtungseinheit 96, die jeweils als Informationen dienen, die für das eindeutige Auswählen einer Modellvorlage notwendig sind.Subsequently, the model configuration selection unit 11 acquires the configuration information from the mechanical information storage unit 7 (step S2). The configuration information is information about features of a configuration of the mechanical device 96 and an operation performed by the mechanical device 96. The configuration information includes information about the mechanical construction of the numerically controlled machine tool 99 and information about machining in the command path generated by the command path generation unit 3. As information about the mechanical construction of the numerically controlled machine device 99, the following kinds of information are exemplified as concrete examples of the configuration information: a name, a type number, software and a OS version of each of the numerical control device, the servo control device and the process control device shown in the numerically controlled machine tool 99 can be used; a type number of a motor used in the numerically controlled machine tool 99 and the type and resolution of an encoder used therein; information about a structure of the mechanical device unit 96; and information about a configuration of the axis/shaft of the mechanical device unit 96; Information about the geometry of an axis/shaft of the mechanical device unit 96, each serving as information necessary for uniquely selecting a model template.

Die Informationen über eine Struktur der mechanischen Vorrichtungseinheit 96 beziehen sich auf eine Bezeichnung zur Kennzeichnung einer mechanischen Struktur davon und entsprechen beispielsweise einem Namen eines C-Säulen-Struktur, einer torartigen Struktur, eines 5-Achsen-Drehtischtyps, eines 5-Achsen-Hauptachsendrehtyps oder dergleichen. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Bezeichnung zur Kennzeichnung der Struktur durch Spezifizieren eines beliebigen Namens erfolgen kann oder auf einer Abbildung und/oder einem Foto einer Struktur, die grafisch dargestellt ist, anstelle eines Namens, beruhen kann, solange eine tatsächliche Konfiguration mit einem Namen der Struktur verknüpft ist.The information about a structure of the mechanical device unit 96 refers to a name for identifying a mechanical structure thereof, and corresponds to, for example, a name of a C-pillar structure, a gate-like structure, a 5-axis rotary table type, a 5-axis main axis rotary type, or the like. It should be noted that the designation to identify the structure may be by specifying any name or may be based on an illustration and/or photograph of a structure graphically represented instead of a name, as long as an actual configuration with a name linked to the structure.

Die Informationen über eine Konfiguration einer Achse/Welle der mechanischen Vorrichtungseinheit 96 sind Informationen zur Kennzeichnung einer Konstruktion jeder Achse/Welle. Diese Informationen sind beispielsweise so festgelegt, dass ein Achsen-/Wellenname mit einer Typennummer, eine Form und einer Spezifikation für jedes von einem Lager, einem Kugelgewindetriebmechanismus, einem Führungsmechanismus und einen Tisch verknüpft sind, die für jede Achse/Welle verwendet werden. Diesbezüglich können die Informationen jedoch eine Konstruktionszeichnung, ein 3D-Modell, eine Abbildung oder ein Foto einer Komponente sein, die grafisch dargestellt sind, solange die Informationen zur Kennzeichnung einer Konfiguration der Achse/Welle festgelegt sind.The information about a configuration of an axis/shaft of the mechanical device unit 96 is information for identifying a construction of each axis/shaft. For example, this information is defined so that an axle/shaft name is associated with a type number, a shape and a specification for each of a bearing, a ball screw mechanism, a guide mechanism and a table used for each axle/shaft. However, in this regard, the information may be a design drawing, a 3D model, an illustration or a photograph of a component graphically represented, as long as the information is specified to identify a configuration of the axle/shaft.

Die Informationen über die Geometrie der Achse/Welle der mechanischen Vorrichtungseinheit 96 sind Informationen zur Kennzeichnung der Geometrie der Achse/Welle. In dem Fall, in dem die axiale Geometrie, die einen Bereich von einer werkzeugnahen Achse bis zum Werkstück abdeckt, beispielsweise durch einige Zeichen angegeben wird, lauten solche Informationen für die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 99, die in den 1 und 2 veranschaulicht ist, beispielsweise wie folgt. Obwohl das Folgende zum Zweck der Darstellung von Entsprechungsbeziehungen mit den Figuren unter Einbeziehung von Bezugszeichen ausgeführt wird, müssen die tatsächlichen Informationen keine Bezugszeichen beinhalten.The information about the geometry of the axis/shaft of the mechanical device unit 96 is information for identifying the geometry of the axis/shaft. In the case where the axial geometry, which covers a range from an axis near the tool to the workpiece, is indicated by some characters, for example, such information for the numerically controlled machine tool 99, which is in the 1 and 2 is illustrated, for example, as follows. Although the following is presented with the inclusion of reference numerals for the purpose of illustrating correspondence relationships with the figures, the actual information need not include reference numerals.

Werkzeug 76 - Hauptwelle 83 - Stößel 92 - Z-Achse - Säule 90 - X-Achse - Bett 91 - Y-Achse - Arbeitstisch 77 - Werkstück 78Tool 76 - Main shaft 83 - Ram 92 - Z axis - Column 90 - X axis - Bed 91 - Y axis - Work table 77 - Workpiece 78

Diese Darstellungsweise ist jedoch nur ein Beispiel, und jede andere Darstellungsweise kann übernommen werden, solange die Informationen die Geometrie der Achse/Welle kennzeichnen können, wie etwa die Verwendung einer grafisch dargestellten Abbildung anstelle von Zeichen oder die Verknüpfung mit einem Namen, einer Typennummer, einer Seriennummer oder dergleichen der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99.However, this representation is only an example, and any other representation can be adopted as long as the information can characterize the geometry of the axis/shaft, such as using a graphical image instead of characters or linking it to a name, type number, etc Serial number or the like of the numerically controlled machine tool 99.

Weiterhin hat dreidimensionale CAD-Software, die bei der Konstruktion einer mechanischen Vorrichtung verwendet wird, die Funktion, eine Form einer Maschine, nachdem die Maschine mit zwei oder mehreren Komponenten kombiniert wurde, zu bestätigen, wobei die Form in einer Datei gespeichert wird, die als Baugruppendatei bezeichnet wird. In der Baugruppendatei sind ein Name jeder Komponente, ein Typenname einer verwendeten Elementkomponente und Informationen über eine Konfiguration von Achse/Welle gespeichert. Solche dreidimensionalen CAD-Daten können als die Informationen über die Geometrie der Achse/Welle der mechanischen Vorrichtung 96 registriert sein, das heißt Informationen zur Kennzeichnung der Geometrie der Achse/Welle.Furthermore, three-dimensional CAD software used in the design of a mechanical device has the function of confirming a shape of a machine after the machine is combined with two or more components, storing the shape in a file called Assembly file is called. The assembly file contains a name of each component, a type name of a feature component used, and information about a configuration of axis/shaft is saved. Such three-dimensional CAD data may be registered as the axis/shaft geometry information of the mechanical device 96, that is, information identifying the axis/shaft geometry.

Außerdem speichern einige numerische Steuervorrichtungen eine Spezifikation, die einen Namen einer Achse oder Welle, Größen der verwendeten Elementkomponenten und dergleichen sowie Informationen über die Geometrie der Achse oder die Welle als Parameter, um eine Steuerung durchzuführen, beinhalten. Parameter, die die Geometrie der Achse oder Welle und die Konfiguration der Achse oder Welle betreffen, die in der numerischen Steuervorrichtung gespeichert wurden, können als Informationen zur Kennzeichnung der Geometrie der Achse oder Welle verwendet werden.In addition, some numerical control devices store a specification including a name of an axis or shaft, sizes of element components used, and the like, as well as information about the geometry of the axis or the shaft as parameters to perform control. Parameters relating to the geometry of the axle or shaft and the configuration of the axle or shaft stored in the numerical control device can be used as information for characterizing the geometry of the axle or shaft.

Die Informationen über die Bearbeitung in dem Befehlspfad, der von der Befehlspfaderzeugungseinheit 3 erzeugt wird, sind Informationen zur Kennzeichnung des zu simulierenden Vorgangs der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99. Die Informationen beziehen sich beispielsweise auf einen Namen oder eine Typennummer eines zu verwendenden Werkzeugs oder einen Namen eines Bearbeitungsverfahrens/einer Bearbeitungsweise. Für diese Informationen sind zudem ein Name eines verwendeten Werkzeugs, ein Verfahren zur Verwendung oder Bearbeitung und ein Bearbeitungszyklus als Parameter registriert, und diese Parameter können verwendet werden.The information about the machining in the command path generated by the command path generation unit 3 is information for identifying the operation to be simulated of the numerically controlled machine tool 99. The information relates, for example, to a name or a type number of a tool to be used or a name of a Processing process/method. For this information, a name of a tool used, a method of use or machining, and a machining cycle are also registered as parameters, and these parameters can be used.

Anschließend wählt die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 aus der Modellvorlagendatenbankeinheit 10 eine Modellvorlage aus, die für die Simulation der Simulationsausführungseinheit 13a zu verwenden ist (Schritt S3). Genauer wählt die Modellkonfigurationsauswahl 11 zunächst eine Modellvorlage aus, die in der Befehlswertberechnungssimulationseinheit 14 zu verwenden ist. Die Befehlswertberechnungssimulationseinheit 14 bezieht sich auf ein Modell zum Simulieren eines Vorgangs der Befehlswertberechnungseinheit 9, das einem Modell zum Berechnen eines Vorhersageaxialbefehls für jede der Antriebsachsen, d. h. die X-Achse, Y-Achse, Z-Achse, und einem Vorhersageprozessbefehl für die Hauptwelle 83 auf der Grundlage des Befehlspfades entspricht. In der Modellvorlagendatenbankeinheit 10 sind Modellvorlagen zur Berechnung eines Vorhersageaxialbefehls und eines Vorhersageprozessbefehls von dem Befehlspfad gespeichert, wobei die Vorlagen für verschiedene Befehlswertberechnungssimulationseinheiten 14 verwendet werden können. Beispielsweise kann die Modellvorlage ein Modell, mit dem das Verhalten der Befehlswertberechnungseinheit 9 für jeden Maschinentyp oder für jede Softwareversion auf Quellcodeebene wiedergegeben wird, ein Modell, mit dem die Verarbeitung der Befehlswertberechnungseinheit 9 approximiert wird, oder ein Modell der Befehlswertberechnungseinheit 9, das von verschiedenen Herstellern definiert ist, sein. Da die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 99 eine Befehlspfaderzeugungseinheit 3 aufweist, wählt die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 eine Modellvorlage aus, die auf Grundlage der Konfigurationsinformationen entsprechend bezeichnet wurde. Aus einer Anzahl von Modellvorlagen, die mit ihren jeweiligen Versionen von Software einer numerischen Steuervorrichtung, die in der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99 verwendet wird, bezeichnet ist, beispielsweise eine Modellvorlage, die mit einer Bezeichnung einer Version von Software, die in den Konfigurationsinformationen beinhaltet ist, übereinstimmt. Andererseits kann für die Bezeichnung der Modellvorlagen ein beliebiger Name, wie etwa eine Typennummer oder Seriennummer der numerischen Steuervorrichtung oder eine Abbildung oder ein Foto verwendet werden, sofern das Modell eindeutig identifiziert werden kann.Subsequently, the model configuration selection unit 11 selects a model template to be used for the simulation of the simulation execution unit 13a from the model template database unit 10 (step S3). More specifically, the model configuration selector 11 first selects a model template to be used in the command value calculation simulation unit 14. The command value calculation unit 14 refers to a model for simulating an operation of the command value calculation unit 9, which is similar to a model for calculating a predictive axial command for each of the drive axles, i.e. H. the X-axis, Y-axis, Z-axis, and a prediction process command for the main shaft 83 based on the command path. In the model template database unit 10, model templates for calculating a prediction axial command and a prediction process command from the command path are stored, which templates can be used for various command value calculation simulation units 14. For example, the model template may be a model with which the behavior of the command value calculation unit 9 is reproduced for each machine type or for each software version at the source code level, a model with which the processing of the command value calculation unit 9 is approximated, or a model of the command value calculation unit 9 that is from different manufacturers is defined, to be. Since the numerically controlled machine tool 99 has a command path generation unit 3, the model configuration selection unit 11 selects a model template appropriately designated based on the configuration information. Of a number of model templates designated with their respective versions of software of a numerical control device used in the numerically controlled machine tool 99, for example, a model template designated with a designation of a version of software included in the configuration information, matches. On the other hand, any name such as a type number or serial number of the numerical control device or an illustration or a photograph may be used for the designation of the model templates, as long as the model can be clearly identified.

Auf ähnliche Weise wählt die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 Modellvorlagen für die Servosteuersimulationseinheiten 51a, 51b und 51c und die Servosteuereinheiten 6a, 6b und 6c sowie für die Prozesssteuersimulationseinheit 15 und die Prozesssteuereinheit 5 aus.Similarly, the model configuration selection unit 11 selects model templates for the servo control simulation units 51a, 51b and 51c and the servo control units 6a, 6b and 6c as well as for the process control simulation unit 15 and the process control unit 5.

Modelle, die in den Servosteuersimulationseinheiten 51a, 51b und 51c festgelegt sind, sind Modelle, die jeweils zum Berechnen eines Vorhersageaktuatorbefehls aus dem Vorhersageaxialbefehl und der Vorhersageaxialrückkopplung festgelegt sind. Ein Modell, das in der Prozesssteuersimulationseinheit 15 festgelegt ist, ist ein Modell, das zum Berechnen eines Vorhersageprozessänderungsbetrages aus dem Vorhersageprozessbefehl und der Vorhersageprozessrückkopplung festgelegt ist. Da die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 99 eine Hauptwelle und drei Servosteuervorrichtungen aufweist, wählt die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 eine Modellvorlage für die Prozesssteuersimulationseinheit 15 und drei Modellvorlagen für die Servosteuersimulationseinheiten 51a, 51b und 51c aus. Beispielsweise wählt die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 eine Modellvorlage aus, die die gleiche Typennummer und die gleiche Softwareversion wie die Servosteuervorrichtung aufweist, aus den Modellvorlagen aus, die in der Servosteuersimulationseinheit 51 festgelegt werden dürfen, und wählt eine Modellvorlage, die die gleiche Typennummer und die gleiche Softwareversion wie die Prozesssteuervorrichtung aufweist, aus Modellvorlagen aus, die in der Prozesssteuersimulationseinheit 15 festgelegt werden dürfen.Models set in the servo control simulation units 51a, 51b and 51c are models each set for calculating a predictive actuator command from the predictive axial command and the predictive axial feedback. A model set in the process control simulation unit 15 is a model set for calculating a prediction process change amount from the prediction process command and the prediction process feedback. Since the numerically controlled machine tool 99 has a main shaft and three servo control devices, the model configuration selection unit 11 selects a model template for the process control simulation unit 15 and three model templates for the servo control simulation units 51a, 51b and 51c. For example, the model configuration selection unit 11 selects a model template having the same type number and the same software version as the servo control device from among the model templates allowed to be set in the servo control simulation unit 51, and selects a model template having the same type number and the same software version as the process control device has, from model templates that may be set in the process control simulation unit 15.

Weiterhin wählt die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 Modellvorlagen, die für die Antriebsmechanismusmodelleinheiten 16a, 16b und 16c zu verwenden sind, aus. Die Antriebsmechanismusmodelleinheiten 16a, 16b und 16c berechnen jeweils eine Vorhersageaxialposition auf der Grundlage des Vorhersageaktuatorbefehls und der Vorhersageaxialstörung. Beispielsweise wählt die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 eine Modellvorlage für einen Kugelgewindetriebmechanismus aus Axialkonfigurationsinformationen, die den Kugelgewindetriebmechanismus, eine starre Kupplung und ein beidseitiges Stützlager abdecken.Further, the model configuration selection unit 11 selects model templates to be used for the drive mechanism model units 16a, 16b and 16c. The drive mechanism model units 16a, 16b and 16c each calculate a predictive axial position based on the predictive actuator command and the predictive axial disturbance. For example, the model configuration selection unit 11 selects a model template for a ball screw mechanism from axial configuration information covering the ball screw mechanism, a rigid coupling, and a double-sided support bearing.

10 stellt ein Beispiel für die Modellvorlage für einen Antriebsmechanismus. Die Modellvorlage aus 10 ist ein Beispiel für eine Modellvorlage für einen Antriebsmechanismus, der einen Kugelgewindetriebmechanismus aufweist, den Motor über eine starre Kupplung verbindet und von einer Lagerstruktur getragen wird, die dazu konfiguriert ist, beider Enden zu stützen. Diese Modellvorlage gehört zu einem mechanischen Modell und wird als Vierfach-Trägheitsmodell bezeichnet, bei dem vier Kategorien von Trägheit einschließlich Motorträgheit, Kupplungsträgheit, Kugelgewindeträgheit und eine Tischmasse mittels Federn und Dämpfungen verbunden sind. Das Vierfach-Trägheitsmodell ist ein Modell, bei dem als Eingaben ein Motormoment Tm und eine Vorhersagesachsenstörung verwenden werden und eine Motorposition Xm und eine Tischposition als Vorhersageaxialrückkopplung bzw. Vorhersageaxialposition Xt ausgegeben werden. Außerdem ist ein Reibungsmodell für ein rotierendes System ein Reibungsmodell, bei dem eine Motordrehzahl als Eingabe verwendet wird und eine auf den Motor wirkende Reibungskraft in einer Gleichung oder Gleichungen beschrieben wird. Ein Reibungsmodell für ein Linearbewegungssystem ist ein Reibungsmodell, bei dem eine Tischgeschwindigkeit als Eingabe verwendet wird und eine auf den Tisch wirkende Reibungskraft in einer Gleichung beschrieben wird. Eine Berechnungsformel für das Reibungsmodell kann im Falle von Viskositätswiderstand durch F = Cv ausgedrückt werden, wobei C ein Viskositätswiderstand, v eine Geschwindigkeit und F eine Reibungskraft ist. Alternativ kann sie im Falle von Coulomb-Reibung als F = Vorzeichen(v)* F0 ausgedrückt werden, wobei „Vorzeichen“ eine Signumfunktion und F0 eine Coulomb-Reibkonstante ist. Es können auch andere Reibungsmodelle, die als Polynomgleichung oder Tabelle umgesetzt sind, verwendet werden. 10 provides an example of the drive mechanism model template. The model template 10 is an example of a drive mechanism model template that includes a ball screw mechanism connecting the motor via a rigid coupling and supported by a bearing structure configured to support both ends. This model template belongs to a mechanical model and is called a quadruple inertia model, in which four categories of inertia including motor inertia, coupling inertia, ball screw inertia and a table mass are connected using springs and dampers. The quadruple inertia model is a model in which a motor torque Tm and a prediction axis disturbance are used as inputs, and a motor position Xm and a table position are output as prediction axial feedback and prediction axial position Xt, respectively. Additionally, a friction model for a rotating system is a friction model in which a motor speed is used as an input and a friction force acting on the motor is described in an equation or equations. A friction model for a linear motion system is a friction model in which a table speed is used as input and a friction force acting on the table is described in an equation. A calculation formula for the friction model can be expressed by F = Cv in the case of viscous drag, where C is a viscous drag, v is a velocity and F is a friction force. Alternatively, in the case of Coulomb friction, it can be expressed as F = sign(v)* F0, where “sign” is a sign function and F0 is a Coulomb friction constant. Other friction models implemented as polynomial equations or tables can also be used.

Darüber hinaus wählt die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 eine Modellvorlage aus, die für die Modelleinheit der mechanischen Struktur 17 zu verwenden ist. Die Modelleinheit der mechanischen Struktur 17 bezieht sich auf ein Modell, das für jede Antriebsachse eine Vorhersageaxialposition und eine Vorhersageprozessstörung als Eingaben verwendet und für jede Antriebsachse eine Vorhersageaxialstörung und eine Vorgangspunktverlagerung ausgibt. Die Vorgangspunktverlagerung sind Informationen, die einen Pfad darstellen, den das für den Vorgang verwendete Werkzeug 76 tatsächlich durchläuft. Die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 wählt ein 3-Eingaben- und 4-Ausgaben-Zustandsraummodell aus, das einer mechanischen Struktur des C-Säulen-Typs entspricht, in einer auf die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 99 gerichteten Simulation aus.In addition, the model configuration selection unit 11 selects a model template to be used for the model unit of the mechanical structure 17. The mechanical structure model unit 17 refers to a model that takes a prediction axial position and a prediction process disturbance as inputs for each driving axis and outputs a prediction axial disturbance and an operation point displacement for each driving axis. The operation point offset is information that represents a path that the tool 76 used for the operation actually traverses. The model configuration selection unit 11 selects a 3-input and 4-output state space model corresponding to a C-pillar type mechanical structure in a simulation directed to the numerically controlled machine tool 99.

Schließlich wählt die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 eine Modellvorlage aus, die für die Prozessmodelleinheit 18 zu verwenden ist. Die Prozessmodelleinheit 18 verwendet die Vorgangspunktverlagerung und den Vorhersageprozessänderungsbetrag als Eingaben und gibt eine Vorhersageprozessstörung und eine bearbeitete Form aus, die ein Vorhersagevorgangsergebnis ist. In einem Fall, in dem die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 99 das Fräsen unter Verwendung eines vorderen Fräswerkzeugs durchführt, wählt die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 eine Modellvorlage aus, die eine Bearbeitungskraft beim Fräsen vorhersagt, gibt eine Schnittkraft als Vorhersageprozessstörung in jeder Achsrichtung aus und gibt eine Oberflächenform, die durch das Fräsen ausgebildet wird, als Vorhersagevorgangsergebnis aus.Finally, the model configuration selection unit 11 selects a model template to be used for the process model unit 18. The process model unit 18 takes the operation point displacement and the prediction process change amount as inputs, and outputs a prediction process disturbance and an edited shape that is a prediction operation result. In a case where the numerical control machine tool 99 performs milling using a front milling tool, the model configuration selection unit 11 selects a model template that predicts a machining force in milling, outputs a cutting force as a prediction process disturbance in each axis direction, and outputs a surface shape is formed by milling as a prediction process result.

Im vorstehenden Teil wurde eine Beschreibung für ein bestimmtes Verfahren angegeben, bei dem die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 eine Modellvorlage aus der Modellvorlagendatenbankeinheit 10 auswählt, aber das in diesem Teil ausgewählte Modell ist nur ein Beispiel. Wenn die Berechnungsformel, mit der eine Eingabe- und Ausgabebeziehung definiert wird, die für die Modelle notwendigen Eingaben und Ausgaben abdeckt, ist es möglich, eine beliebige Modellstruktur oder dergleichen zu übernehmen, die in beliebigen von verschiedenen Arten von Modellierungsverfahren unter Verwendung einer bekannten Black Box, einer White Box, einer Grey Box, eines Surrogates, eines Verhaltens, eines Zustandsraums, eines Subraums, einer Übertragungsfunktion, eines FEM (Finite-Elemente-Verfahrens) oder dergleichen beschrieben sind. Außerdem kann die Modellvorlagendatenbankeinheit 10 alle Modellvorlagen ohne Sortierung/Klassifizierung speichern oder die Modellvorlagen nach Modellvorlagen klassifizieren, die für die Befehlswertberechnungssimulationseinheit bestimmt sind, Modellvorlagen, die für die Servosteuersimulationseinheit bestimmt sind, und Modellvorlagen, die für die Antriebsmechanismusmodelleinheit bestimmt sind, und die klassifizierten Modellvorlagen speichern.In the above part, a description has been given for a specific method in which the model configuration selection unit 11 selects a model template from the model template database unit 10, but the model selected in this part is only an example. If the calculation formula used to define an input and output relationship covers the inputs and outputs necessary for the models, it is possible to adopt any model structure or the like that can be used in any of various types of modeling methods using a known black box , a white box, a gray box, a surrogate, a behavior, a state space, a subspace, a transfer function, a FEM (finite element method) or the like. In addition, the model template database unit 10 may store all the model templates without sorting/classification or classify the model templates into model templates intended for the command value calculation simulation unit, model templates intended for the servo control simulation unit, and model templates intended for the drive mechanism model unit, and store the classified model templates .

Solche Modellvorlagen können vorab von Herstellern von mechanischen Vorrichtungen und Herstellern von numerischen Steuervorrichtungen bei der Lieferung von Maschinen registriert sein oder Modelle, die von einem Maschinenbenutzer, einem Hersteller, einem Softwareanbieter oder einem Dritten erstellt wurden, können heruntergeladen und verwendet werden. Außerdem kann die Modellvorlage eine Modellvorlage sein, die entsprechend einer Maschine erstellt und registriert wurde, die ein Benutzer der mechanischen Vorrichtung besitzt.Such model templates may be pre-registered by mechanical device manufacturers and numerical control device manufacturers upon delivery of machines, or models created by a machine user, a manufacturer, a software provider or a third party may be downloaded and used. In addition, the model template may be a model template created and registered according to a machine owned by a user of the mechanical device.

Anschließend bestätigt die Modellparameterfestlegungseinheit 12 auf der Grundlage der Modellinformationen, ob ein Modellparameter vorhanden ist, der einer in Schritt S3 ausgewählten Modellvorlage entspricht (Schritt S4). Das heißt, die Modellparameterfestlegungseinheit 12 bestätigt, ob ein Modellparameter, der durch Ausführen einer Simulation unter Verwendung der in Schritt S3 ausgewählten Modellvorlage erhalten wird, bereits vorhanden ist. Wenn der entsprechende Modellparameter nicht vorhanden ist (Schritt S4: Nein) bestimmt die Modellparameterfestlegungseinheit 12 auf der Grundlage der mechanischen Konfigurationsinformationen einen Anfangswert eines Modellparameters (nachfolgend als Anfangsparameter bezeichnet) und legt den Anfangsparameter für jede Modellvorlage fest (Schritt S5). Der Anfangsparameter kann ein durch theoretische Berechnung aus den Konfigurationsinformationen berechneter Parameter oder ein aus CAD-Daten berechneter Wert sein. Außerdem kann ein Modellparameter, der bei einem zuvor durchgeführten Bearbeitungsprozess identifiziert wurde, als Anfangswert verwendet werden. Beispielsweise können Parameter, die bereits in der numerischen Steuervorrichtung registriert sind, als Parameter für die Befehlswertberechnungseinheit 9 und die Servosteuereinheit 6 verwendet werden. Aus den CAD-Daten kann eine Vorgangsmasse berechnet werden. Außerdem kann ein Modellparameter verwendet werden, der als Anfangswert für jede Modellvorlage bestimmt wird. Wenn der entsprechende Modellparameter nicht vorhanden ist, kann der Schritt S9 ausgeführt werden, um eine Erstbearbeitung unter Weglassung des später beschriebenen Schrittes S7, der ein Ausführungsschritt der Simulation ist, durchzuführen, um dadurch vorab Parameter zu bestimmen, die für die Simulation erforderlich sind, und anschließend die Simulation zu starten.Subsequently, the model parameter setting unit 12 confirms, based on the model information, whether there is a model parameter corresponding to a model template selected in step S3 (step S4). That is, the model parameter setting unit 12 confirms whether a model parameter obtained by performing simulation using the model template selected in step S3 already exists. If the corresponding model parameter does not exist (step S4: No), the model parameter setting unit 12 determines an initial value of a model parameter (hereinafter referred to as an initial parameter) based on the mechanical configuration information, and sets the initial parameter for each model template (step S5). The initial parameter may be a parameter calculated by theoretical calculation from the configuration information or a value calculated from CAD data. Additionally, a model parameter identified in a previously performed machining process can be used as an initial value. For example, parameters that are already registered in the numerical control device can be used as parameters for the command value calculation unit 9 and the servo control unit 6. A process mass can be calculated from the CAD data. In addition, a model parameter can be used, which is determined as an initial value for each model template. If the corresponding model parameter does not exist, step S9 may be executed to perform initial processing by omitting step S7 described later, which is an execution step of the simulation, thereby determining in advance parameters required for the simulation, and then start the simulation.

Wenn ein Modellparameter vorhanden ist, der einer in Schritt S3 ausgewählten Modellvorlage entspricht (Schritt S4: Ja), legt die Modellparameterfestlegungseinheit 12 den entsprechenden Modellparameter für jede Modellvorlage fest (Schritt S6).If there is a model parameter corresponding to a model template selected in step S3 (step S4: Yes), the model parameter setting unit 12 sets the corresponding model parameter for each model template (step S6).

Anschließend führt die Simulationsausführungseinheit 13 eine Simulation unter Verwendung des Befehlspfades, der ausgewählten Modellvorlage und des festgelegten Modellparameters aus und gibt eine vorhergesagte bearbeitete Form als Vorhersagevorgangsergebnis aus (Schritt S7).Subsequently, the simulation execution unit 13 executes a simulation using the command path, the selected model template, and the specified model parameter, and outputs a predicted edited shape as a prediction operation result (step S7).

Dann wird bestätigt, ob ein Simulationsergebnis, das das von der Simulationsausführungseinheit 13a ausgegebene Vorhersagevorgangsergebnis ist, eine Konstruktionsgenauigkeit erfüllt (Schritt S8). Eine solche Bestätigung, ob das Simulationsergebnis die Konstruktionsgenauigkeit erfüllt, kann durch einen Benutzer oder durch das Werkzeugmaschinensystem 101a durchgeführt werden. Beispielsweise wird eine Bestimmung, ob es die Konstruktionsgenauigkeit erfüllt, durch Vergleichen eines Fehlers zwischen der bearbeiteten Form, die durch den Befehlspfad dargestellt wird, und dem Vorhersagevorgangsergebnis mit einem Schwellwert durchgeführt.Then, it is confirmed whether a simulation result, which is the prediction operation result output from the simulation execution unit 13a, satisfies a design accuracy (step S8). Such confirmation as to whether the simulation result meets the design accuracy may be performed by a user or by the machine tool system 101a. For example, a determination of whether it satisfies the design accuracy is made by comparing an error between the edited shape represented by the command path and the prediction operation result with a threshold value.

Wenn das Simulationsergebnis die Konstruktionsgenauigkeit nicht erfüllt (Schritt S8: Nein), kehrt der Verarbeitungsablauf zu Schritt S1 zurück. In diesem Fall korrigiert die Befehlspfaderzeugungseinheit 3 Daten, die zur Erzeugung des Befehlspfades zu verwenden sind und führt anschließend den Schritt S1 erneut aus, und die Simulationsausführungseinheit 13a erfasst den korrigierten Befehlspfad. Danach werden die Schritte S2 bis S7 ausgeführt.If the simulation result does not satisfy the design accuracy (Step S8: No), the processing flow returns to Step S1. In this case, the command path generation unit 3 corrects data to be used for generating the command path and then executes step S1 again, and the simulation execution unit 13a acquires the corrected command path. Steps S2 to S7 are then carried out.

Wenn das Simulationsergebnis die Konstruktionsgenauigkeit erfüllt (Schritt S8: Ja), wird der Befehlspfad an die Befehlswertberechnungseinheit 9 übergeben und die tatsächliche Bearbeitung wird in der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99 durchgeführt (Schritt S9). Das heißt, die Prozesssteuereinheit 5 und die Servosteuereinheiten 6 steuern die Hauptwelle 83 und die Antriebsachsen der mechanischen Vorrichtung 96, um das Werkstück 78 zu bearbeiten. Zu diesem Zeitpunkt sammelt die Informationssammeleinheit für die mechanische Vorrichtung 4 Daten, die während des Prozesses der Bearbeitung von der Prozesssteuereinheit 5 und den Servosteuereinheiten 6 erhoben wurden, und überträgt die gesammelten Daten als Modellidentifikationsdaten an die Simulationsvorrichtung 1a.If the simulation result satisfies the design accuracy (step S8: Yes), the command path is passed to the command value calculation unit 9 and the actual machining is performed in the numerically controlled machine tool 99 (step S9). That is, the process control unit 5 and the servo control units 6 control the main shaft 83 and the driving axes of the mechanical device 96 to process the workpiece 78. At this time, the mechanical device information collecting unit 4 collects data collected during the process of machining from the process control unit 5 and the servo control units 6, and transmits the collected data to the simulation device 1a as model identification data.

Anschließend führt die Modellparameterfestlegungseinheit 12 auf der Grundlage der Modellinformationen eine Identifikation eines Modellparameters für jede Modellvorlage durch, die in der Simulationsausführungseinheit 13a festgelegt ist, und führt eine Aktualisierung durch, um einen Modellparameter auszubilden, der der tatsächlichen Bearbeitung auf einer höheren Ebene entspricht (Schritt S10). Außerdem speichert die Modellparameterfestlegungseinheit 12 den aktualisierten Modellparameter als Modellparameter, der der Modellvorlage entspricht, die in der Simulationsausführungseinheit 13a festgelegt ist. Ein zur Identifikation des Modellparameters verwendeter Algorithmus kann eine beliebige Parameteranpassungstechnik sein, wie etwa eine numerische Berechnung oder die Methode der kleinsten Quadrate, ein bekannter Parameteridentifikationsalgorithmus, wie etwa ARX oder ARMAX, ein Lernalgorithmus, der ein neuronales Netzwerk oder Q-learning verwendet, und dergleichen. Die Modellinformationen sind Informationen über eine Struktur des Modells und beziehen sich beispielsweise auf Eingabe- und Ausgabedaten des Modells, die Anzahl der in dem Modell beinhalteten Parameter oder dergleichen. Die Modellinformationen beinhalten Informationen, die zur Bestimmung eines Identifikationsalgorithmus des Modellparameters erforderlich sind. Die Modellinformationen können ferner Informationen beinhalten, die angeben, ob eine Parameteraktualisierung der Modellparameterfestlegungseinheit 12 zugelassen werden soll oder nicht. Da beispielsweise die Befehlswertberechnungseinheit 9, die Prozesssteuereinheit 5 und die Servosteuereinheit 6 durch Software umgesetzt sind, muss ein wahrer Wert des Modellparameters nicht identifiziert werden, solange ein Parameter bestätigt werden kann, der in der tatsächlich verwendeten Maschine festgelegt ist. Daher macht das Nichtvorliegen der Genehmigung der Parameteraktualisierung, die von der Modellparameterfestlegungseinheit 12 durchgeführt wird, eine Reduzierung einer Berechnungszeit möglich, die zur Identifizierung der Parameter verwendet wird. Außerdem können die Modellinformationen Informationen einer Berechnungsformel beinhalten, die zur Identifikation der Modellparameter zu verwenden ist. Dadurch kann die Modellparameterfestlegungseinheit 12 eine vorbestimmte Berechnungsformel zum Identifizieren von Modellparametern auswählen.Subsequently, the model parameter setting unit 12 performs identification of a model parameter for each model template set in the simulation execution unit 13a based on the model information, and performs an update to form a model parameter corresponding to the actual processing at a higher level (step S10 ). In addition, the model parameter setting unit 12 stores the updated model parameter as a model parameter corresponding to the model template set in the simulation execution unit 13a is laid. An algorithm used to identify the model parameter may be any parameter fitting technique such as numerical calculation or least squares, a known parameter identification algorithm such as ARX or ARMAX, a learning algorithm using a neural network or Q-learning, and the like . The model information is information about a structure of the model and relates, for example, to input and output data of the model, the number of parameters included in the model or the like. The model information includes information required to determine an identification algorithm of the model parameter. The model information may further include information indicating whether or not a parameter update of the model parameter setting unit 12 should be permitted. For example, since the command value calculation unit 9, the process control unit 5 and the servo control unit 6 are implemented by software, a true value of the model parameter does not need to be identified as long as a parameter set in the machine actually used can be confirmed. Therefore, the absence of approval of the parameter update performed by the model parameter setting unit 12 makes it possible to reduce a calculation time used for identifying the parameters. In addition, the model information may include information of a calculation formula that is to be used to identify the model parameters. This allows the model parameter setting unit 12 to select a predetermined calculation formula for identifying model parameters.

Wie vorstehend beschrieben, kann die Simulationsvorrichtung 1a gemäß der ersten Ausführungsform ein Modell erstellen, das einen individuellen Unterschied und einen Unterschied zwischen Betriebsbedingungen für eine kürzere Zeit widerspiegelt, und eine Vorhersagegenauigkeit des Vorgangsergebnisses verbessern. Weiterhin ergibt sich eine vorteilhafte Wirkung, die darin besteht, dass durch die Verwendung des aktualisierten Parameters immer das Ausführen einer genaueren Simulation ermöglicht wird, auch wenn sich die zu bearbeitende Form ändert oder selbst wenn sich ein Zustand der Maschine aufgrund einer wiederholt durchgeführten Bearbeitung ändert. Außerdem ist es durch Einstellen von Parametern, durch die ein Vorgang der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99 bestimmt wird, auf der Grundlage des Simulationsergebnisses möglich, die Bearbeitungsgenauigkeit zu verbessern und eine Leistungsverbesserung der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99 zu realisieren.As described above, the simulation device 1a according to the first embodiment can create a model that reflects an individual difference and a difference between operating conditions for a shorter time and improve a prediction accuracy of the operation result. Furthermore, there is an advantageous effect that the use of the updated parameter always makes it possible to carry out a more accurate simulation, even if the shape to be machined changes or even if a state of the machine changes due to repeatedly performed machining. In addition, by setting parameters by which an operation of the numerically controlled machine tool 99 is determined based on the simulation result, it is possible to improve machining accuracy and realize performance improvement of the numerically controlled machine tool 99.

Nunmehr erfolgt die Beschreibung für Hardware zum Umsetzen der Simulationsvorrichtung 1a gemäß der ersten Ausführungsform. Die Modellvorlagendatenbankeinheit 10 der Simulationsvorrichtung 1a ist durch einen Speicher umgesetzt. Die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11, die Modellparameterfestlegungseinheit 12 und die Simulationsausführungseinheit 13a sind durch eine Verarbeitungsschaltung umgesetzt. Bei der Verarbeitungsschaltung kann es sich um einen Prozessor und einen Speicher, wobei der Prozessor ein im Speicher gespeichertes Programm ausführt, oder um einen dedizierten Hardwaresatz handeln.The description will now be given for hardware for implementing the simulation device 1a according to the first embodiment. The model template database unit 10 of the simulation device 1a is implemented by a memory. The model configuration selection unit 11, the model parameter setting unit 12 and the simulation execution unit 13a are implemented by a processing circuit. The processing circuitry may be a processor and memory, where the processor executes a program stored in memory, or a dedicated set of hardware.

11 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für einen Fall veranschaulicht, in dem eine Verarbeitungsschaltung zum Umsetzen der Simulationsvorrichtung 1a gemäß der ersten Ausführungsform mit einem Prozessor und einem Speicher konfiguriert ist. In dem Fall, bei dem die Verarbeitungsschaltung mit einem Prozessor 201 und einem Speicher 202 aufgebaut ist, werden Funktionen einer Verarbeitungsschaltung der Simulationsvorrichtung 1a, das heißt die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11, die Modellparameterfestlegungseinheit 12 und die Simulationsausführungseinheit 13a durch Software, Firmware oder eine Kombination aus Software und Firmware umgesetzt. Die Software oder Firmware wird als ein Programm oder Programme beschrieben und ist in dem Speicher 202 gespeichert. In der Verarbeitungsschaltung werden die Funktionen durch Auslesen und Ausführen des in dem Speicher 202 gespeicherten Programms durch den Prozessor 201 umgesetzt. Mit anderen Worten weist die Verarbeitungsschaltung den Speicher 202 zum Speichern eines Programmes auf, durch das als Ergebnis eine Verarbeitung der Simulationsvorrichtung 1a erfolgen soll. Es lässt sich außerdem sagen, dass das Programm oder die Programme einen Computer dazu veranlassen, die Vorgehensweise und das Verfahren der Simulationsvorrichtung 1a auszuführen. 11 is a diagram illustrating an example of a case where a processing circuit for implementing the simulation device 1a according to the first embodiment is configured with a processor and a memory. In the case where the processing circuit is constructed with a processor 201 and a memory 202, functions of a processing circuit of the simulation device 1a, that is, the model configuration selection unit 11, the model parameter setting unit 12 and the simulation execution unit 13a are performed by software, firmware or a combination of software and Firmware implemented. The software or firmware is described as a program or programs and is stored in memory 202. In the processing circuit, the functions are implemented by reading and executing the program stored in the memory 202 by the processor 201. In other words, the processing circuit has the memory 202 for storing a program through which the simulation device 1a is to be processed as a result. It can also be said that the program or programs cause a computer to execute the procedure and method of the simulation device 1a.

Es ist zu beachten, dass der Prozessor 201 eine Zentraleinheit (central processing unit - CPU), eine Verarbeitungsvorrichtung, eine Rechenvorrichtung, ein Mikroprozessor, ein Mikrocomputer, ein digitaler Signalprozessor (DSP) oder dergleichen sein kann. Der Speicher 202 entspricht Folgendem: zum Beispiel einem flüchtigen oder nicht flüchtigen Halbleiterspeicher, wie etwa einem Direktzugriffsspeicher (random access memory - RAM), einem Festwertspeicher (read only memory - ROM), einem Flash-Speicher, einem löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (erasable programmable read only memory - EPROM) oder einem elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (electrically erasable programmable readonly memory - EEPROM) (eingetragenes Warenzeichen); einer Magnetplatte; einer flexiblen Platte; einer optischen Platte; einer Compact Disc; einer Mini Disc; einer Digital Versatile Disk (DVD) oder dergleichen.Note that the processor 201 may be a central processing unit (CPU), a processing device, a computing device, a microprocessor, a microcomputer, a digital signal processor (DSP), or the like. The memory 202 corresponds to: for example, a volatile or non-volatile semiconductor memory, such as a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), a flash memory, an erasable programmable read only memory (EPROM) or an electrically erasable programmable readonly memory (EEPROM) (registered trademark); a magnetic disk; a flexible plate; an optical one Plate; a compact disc; a mini disc; a Digital Versatile Disk (DVD) or the like.

12 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für einen Fall veranschaulicht, in dem eine Verarbeitungsschaltung zum Umsetzen der Simulationsvorrichtung 1a gemäß der ersten Ausführungsform durch dedizierte Hardware konfiguriert ist. Wenn die Verarbeitungsschaltung durch dedizierte Hardware konfiguriert ist, wird die in 12 veranschaulichte Verarbeitungsschaltung 203 beispielsweise durch eine Einzelschaltung, eine Verbundschaltung, einen programmierten Prozessor, einen programmierten Parallelprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (application specific integrated circuit - ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) oder eine Schaltung, in der beliebige hiervon kombiniert sind, realisiert. Jede der Funktionen der Simulationsvorrichtung 1a kann durch die Verarbeitungsschaltung 203 in Einheiten einer Funktion umgesetzt werden oder alle Funktionen davon können zusammen durch die Verarbeitungsschaltung 203 umgesetzt werden. 12 is a diagram illustrating an example of a case where a processing circuit for implementing the simulation device 1a according to the first embodiment is configured by dedicated hardware. If the processing circuit is configured by dedicated hardware, the in 12 For example, processing circuit 203 is illustrated by a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a programmed parallel processor, an application specific integrated circuit (ASIC), a field programmable gate array (FPGA), or a circuit combining any of these , realized. Each of the functions of the simulation device 1a may be implemented in units of a function by the processing circuit 203, or all functions thereof may be implemented together by the processing circuit 203.

Es ist darauf hinzuweisen, dass ein Teil der Funktionen der Simulationsvorrichtung 1a durch dedizierte Hardware umgesetzt werden kann und der Rest davon kann durch Software oder Firmware umgesetzt werden. Wie soeben beschrieben kann die Verarbeitungsschaltung die vorstehend beschriebenen Funktionen unter Verwendung dedizierter Hardware, Software, Firmware oder einer Kombination davon realisieren.It should be noted that part of the functions of the simulation device 1a can be implemented by dedicated hardware and the rest of them can be implemented by software or firmware. As just described, the processing circuitry may implement the functions described above using dedicated hardware, software, firmware, or a combination thereof.

Die Beschreibung wurde für die Hardware, die die Simulationsvorrichtung 1a in der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99 umsetzt, angegeben und zudem können die Servosteuervorrichtung, die Prozesssteuervorrichtung und die numerische Steuervorrichtung durch die ähnliche Hardware umgesetzt werden.The description has been given for the hardware that implements the simulation device 1a in the numerical control machine tool 99, and further, the servo control device, the process control device and the numerical control device can be implemented by the similar hardware.

Ausführungsform 2.Embodiment 2.

13 ist eine Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel für eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. In der vorliegenden Ausführungsform wird hauptsächlich ein Unterschied zu der ersten Ausführungsform beschrieben. 13 is a diagram illustrating a configuration example of a numerically controlled machine tool 100 according to a second embodiment. In the present embodiment, a difference from the first embodiment is mainly described.

Die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 100 ist eine Laserbearbeitungsmaschine, die dazu konfiguriert ist, Vorgänge zur Realisierung einer bearbeiteten Form durch Schneiden des Werkstücks 78 mittels kondensiertem Laserlicht vorzunehmen. Ein Laserlicht wird durch eine Linse in einem Laserkopf 82 kondensiert und aus einer Düse 84 ausgegeben. Die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 100 ist eine Bearbeitungsmaschine, die eine Portalstruktur 111 aufweist, die als Torbearbeitungsmaschine bezeichnet wird und dazu konfiguriert ist, den Laserkopf 82 auf der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse anzutreiben. Die Y-Achse zum Antreiben der Portalstruktur 111 ist eine Konstruktion, die als Tandemachse bezeichnet wird. Die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 100 kann eine breite Struktur, wie etwa die Portalstruktur 111 stabil antreiben, indem sie zwei Achsen, das heißt eine Hauptachse und eine Nebenachse, synchronisiert, um ihren Antrieb durchzuführen. Bei der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 100 stellt eine Y-Achsenantriebseinheit 93Y einen Antrieb für die Y-Achse dar, die die Hauptachse ist, und eine V-Achsenantriebseinheit 93V stellt den Antrieb für eine V-Achse, die eine Nebenachse ist, dar.The numerically controlled machine tool 100 is a laser processing machine configured to perform operations to realize a machined shape by cutting the workpiece 78 using condensed laser light. A laser light is condensed by a lens in a laser head 82 and output from a nozzle 84. The numerically controlled machine tool 100 is a processing machine that has a gantry structure 111, called a gate processing machine, and is configured to drive the laser head 82 on the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis. The Y axis for driving the gantry structure 111 is a structure called a tandem axis. The numerically controlled machine tool 100 can stably drive a wide structure such as the gantry structure 111 by synchronizing two axes, that is, a major axis and a minor axis, to perform its driving. In the numerically controlled machine tool 100, a Y-axis drive unit 93Y provides a drive for the Y-axis, which is the major axis, and a V-axis drive unit 93V provides the drive for a V-axis, which is a minor axis.

Außerdem gehören bei der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 100 die X-Achse, Y-Achse und V-Achse zu einem Übertragungsmechanismus für einen Zahnstangenantrieb und die Z-Achse gehört zu einem Übertragungsmechanismus für einen Linearmotorantrieb. Bei dem Zahnstangenantrieb wird durch die Bewegung eines Ritzels 86, das ein Zahnrad in Bezug auf eine Zahnstange 85 ist, bei der es sich um ein lineares Zahnrad handelt, wobei das Ritzel 86 entlang der Zahnstange 85 angeordnet ist, die Drehbewegung des Motors 71 in eine geradlinige Bewegung umgesetzt. Außerdem ist bei dem Zahnstangenantrieb zur Verlangsamung des Motors ein Mechanismus zwischen dem Motor 71 und dem Ritzel 86 bereitgestellt, in dem der Motor 71 durch ein Untersetzungsgetriebe 79 verlangsamt wird. Ein Linearmotor hat keinen mechanischen Antriebsmechanismus und realisiert eine Linearbewegung unter Verwendung eines Elektromagneten.Furthermore, in the numerically controlled machine tool 100, the In the rack and pinion drive, by moving a pinion 86, which is a gear, with respect to a rack 85, which is a linear gear, the pinion 86 being disposed along the rack 85, the rotation of the motor 71 is converted into one straight-line movement implemented. Furthermore, in the rack and pinion drive, for decelerating the motor, a mechanism is provided between the motor 71 and the pinion 86 in which the motor 71 is decelerated by a reduction gear 79. A linear motor has no mechanical drive mechanism and realizes linear movement using an electromagnet.

14 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für das Werkzeugmaschinensystem 101b gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Das Werkzeugmaschinensystem 101b ist ein System, das durch die Einbindung einer Simulationsvorrichtung 1a in die vorstehend beschriebene numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 100 erhalten wird. Unterschiede zu dem Werkzeugmaschinensystem 101a (siehe 4) gemäß der ersten Ausführungsform sind: ein Merkmal, dass eine Servosteuereinheit 6d für das Herstellen des Antriebs der V-Achse bereitgestellt wird; ein Merkmal, dass die Aufbewahrungseinheit für mechanische Informationen 7 eine oder mehrere Simulationsanforderungen aufbewahrt und die aufbewahrten Simulationsanforderung als Konfigurationsinformationen an die Simulationsvorrichtung 1b übertragen werden; ein Merkmal, dass die Informationssammeleinheit für die mechanische Vorrichtung 4 die Messdaten des tatsächlichen Vorgangsergebnisses sammelt, in denen ein tatsächliches Vorgangsergebnis von der Vorgangsergebnismesseinheit 8 ausgewertet wurde; ein Merkmal, dass zusätzlich zu den Konfigurationsinformationen, dem Befehlspfad und den Modellidentifikationsdaten eine Anpassungsanforderung in die Simulationsvorrichtung 1b eingegeben wird; und ein Merkmal, dass die Simulationsvorrichtung 1b zusätzlich zum Vorhersagevorgangsergebnis einen optimalen Parameter ausgibt. Ein Steuerobjekt der Prozesssteuereinheit 5 in der Laserbearbeitungsmaschine ist ein Laseroszillator, nicht die Hauptwelle. Anstelle des Geschwindigkeitsbefehls Vc wird daher ein Laseroszillatorsteuerbefehl Sc als Prozessbefehl in die Prozesssteuereinheit 5 eingegeben. 14 is a block diagram illustrating a configuration example of the machine tool system 101b according to the second embodiment. The machine tool system 101b is a system obtained by incorporating a simulation device 1a into the numerically controlled machine tool 100 described above. Differences to the machine tool system 101a (see 4 ) According to the first embodiment: a feature that a servo control unit 6d is provided for producing the V-axis drive; a feature that the mechanical information storage unit 7 stores one or more simulation requests, and the stored simulation requests are transmitted to the simulation device 1b as configuration information; a feature that the information collecting unit for the mechanical device 4 collects the actual operation result measurement data in which an actual operation result is evaluated by the operation result measurement unit 8 became; a feature that an adjustment request is input to the simulation device 1b in addition to the configuration information, the command path and the model identification data; and a feature that the simulation device 1b outputs an optimal parameter in addition to the prediction operation result. A control object of the process control unit 5 in the laser processing machine is a laser oscillator, not the main shaft. Therefore, instead of the speed command Vc, a laser oscillator control command Sc is input into the process control unit 5 as a process command.

Die Simulationsanforderungen, die von der mechanischen Aufbewahrungseinheit für mechanische Informationen 7 aufbewahrt werden, beziehen sich auf Informationen über eine für die Simulation erforderliche Genauigkeit. Im Allgemeinen müssen zur Verbesserung der Simulationsgenauigkeit kompliziertere Modelle verwendet werden, aber kompliziertere Modelle führen zu einer Verlängerung der für die Simulation erforderlichen Zeit oder zu höherem Leistungsbedarf bei der für die Simulation erforderlichen Hardware. Andererseits muss die für die Simulation erforderliche Genauigkeit nur eine Genauigkeit sein, die für die Änderung der Bearbeitungsbedingung notwendig und ausreichend ist. Durch das Festlegen der für die Simulation erforderlichen Genauigkeit ist es daher möglich, eine Simulation zu realisieren, die sowohl die notwendige und ausreichende Genauigkeit als auch die Berechnungszeit unterstützt.The simulation requirements stored by the mechanical mechanical information storage unit 7 relate to information about an accuracy required for the simulation. In general, to improve simulation accuracy, more complicated models need to be used, but more complicated models lead to an increase in the time required for simulation or more power required in the hardware required for simulation. On the other hand, the accuracy required for the simulation only needs to be an accuracy that is necessary and sufficient for changing the machining condition. Therefore, by specifying the accuracy required for the simulation, it is possible to realize a simulation that supports both the necessary and sufficient accuracy and the calculation time.

Die Vorgangsergebnismesseinheit 8 dient als Vorrichtung zum Messen einer bearbeiteten Form, die ein Vorgangsergebnis ist, das dazu konfiguriert ist, die bearbeitete Form, die ein tatsächliches Vorgangsergebnis ist, in Daten umzusetzen und die Daten als Messdaten des tatsächlichen Vorgangsergebnisses an die Informationssammeleinheit für die mechanische Vorrichtung 4 zu übertragen. Die Vorgangsergebnismesseinheit 8 ist als bildmessende Vorrichtung oder Formmessvorrichtung von der Art einer Sonde montiert. Die Datenübertragung der Vorgangsergebnismesseinheit 8 kann zur gleichen Zeit wie die Datensammlung im Bearbeitungsprozess erfolgen oder kann durchgeführt werden, bevor die Simulationsvorrichtung 1b die Identifikation des Modellparameters nach der Bearbeitung ausführt. Durch das Durchführen der Modellidentifikation unter Verwendung von Daten über das tatsächliche Vorgangsergebnis ist es möglich, genauere Modellparameter zu bestimmen.The operation result measuring unit 8 serves as a device for measuring a processed shape that is an operation result, which is configured to convert the processed shape that is an actual operation result into data and send the data as measurement data of the actual operation result to the mechanical device information collecting unit 4 to transfer. The process result measuring unit 8 is mounted as an image measuring device or shape measuring device of a probe type. The data transmission of the process result measurement unit 8 can be carried out at the same time as the data collection in the machining process or can be carried out before the simulation device 1b carries out the identification of the model parameter after the machining. By performing model identification using data about the actual operation result, it is possible to determine more accurate model parameters.

15 ist ein Blockdiagramm, das Details der Konfiguration der Simulationsvorrichtung 1b gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Unterschiede zu der Simulationsvorrichtung 1a gemäß der ersten Ausführungsform (siehe 6) sind: ein Merkmal, dass eine Optimierungsberechnungsausführungseinheit 19 bereitgestellt wird; und ein Merkmal, dass anstelle der Simulationsausführungseinheit 13a eine Simulationsausführungseinheit 13b bereitgestellt wird. Die Optimierungsberechnungsausführungseinheit 19 ist dazu konfiguriert, einen optimalen Parameter für die Simulation auf der Grundlage des Vorhersagevorgangsergebnisses, das durch die Vorhersage der Simulationsausführungseinheit 13b und die eingegebene Einstellanforderung erhalten wird, zu berechnen und einen Modellparameteränderungsbefehl zur Änderung des berechneten Parameters an die Modellparameterfestlegungseinheit 12 auszugeben, während der berechnete Parameter als optimaler Parameter nach außen ausgegeben wird. 15 is a block diagram illustrating details of the configuration of the simulation device 1b according to the second embodiment. Differences from the simulation device 1a according to the first embodiment (see 6 ) are: a feature that an optimization calculation execution unit 19 is provided; and a feature that a simulation execution unit 13b is provided instead of the simulation execution unit 13a. The optimization calculation execution unit 19 is configured to calculate an optimal parameter for the simulation based on the prediction operation result obtained by the prediction of the simulation execution unit 13b and the inputted adjustment request, and to issue a model parameter change command to change the calculated parameter to the model parameter setting unit 12 while the calculated parameter is output to the outside as the optimal parameter.

Die Einstellanforderung, die in die Optimierungsberechnungsausführungseinheit 19 eingegeben wird, beinhaltet einen Zielwert der Leistung, die bei dem tatsächlichen Vorgang durch die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 100 zu erreichen ist, einen zu optimierenden Parameter und eine Obergrenze der Anzahl der Versuche für die Optimierung. Wenn das Vorhersagevorgangsergebnis den in der Einstellanforderung beinhalteten Befehlswert der Leistung nicht erfüllt, ändert die Optimierungsberechnungsausführungseinheit 19 die Befehlspfaderzeugungseinheit 3, die Servosteuereinheit 6, die Prozesssteuereinheit 5 und die mechanische Vorrichtung 96b und berechnet einen oder mehrere Parameter, sodass der Befehlswert der Leistung erreicht werden kann. Im Allgemeinen ist es relativ einfach, Parameter, die Steuervorgänge betreffen, wie etwa Parameter der Befehlspfaderzeugungseinheit 3, der Servosteuereinheit 6 und der Prozesssteuereinheit 5, zu ändern. Andererseits ist es schwierig, Parameter, die die Konstruktion betreffen, wie etwa Parameter einer Antriebsvorrichtung, einer mechanischen Struktur usw., zu ändern. Außerdem gibt es aus Gründen der Beschränkungen einer Zykluszeit und eines Bearbeitungsverfahrens einen unveränderbaren Parameter unter den Parametern, die Steuervorgänge betreffen. In dem Versuch, diese Situation anzugehen, wird ein zu optimierender Modellparameter auf der Grundlage der Einstellanforderung festgelegt. Ist es darüber hinaus physikalisch unmöglich, den festgelegten Zielwert der Leistung zu erreichen, kann es unter Umständen nicht möglich sein, die Optimierung innerhalb eines endlichen Zeitraums abzuschließen. Aus diesem Grund wird eine oder werden beide der Anzahl der Versuche für die Optimierung und die Obergrenze einer Versuchszeitdauer festgelegt, wodurch es möglich wird, die Optimierung innerhalb eines realistischen Zeitraums abzuschließen. Die Simulationsvorrichtung 1b wiederholt eine Simulation, während der oder die in der Simulationsausführungseinheit 13b verwendete(n) Modellparameter geändert wird/werden, und veranlasst die Optimierungsberechnungsausführungseinheit 19, bei der Simulation nach einem optimalen Parameter zu suchen. Als Verfahren zur Parameteroptimierung kann ein beliebiger der bekannten Optimierungsalgorithmen und Lernalgorithmen verwendet werden.The adjustment request input to the optimization calculation execution unit 19 includes a target value of the performance to be achieved in the actual operation by the numerically controlled machine tool 100, a parameter to be optimized, and an upper limit of the number of attempts for the optimization. When the prediction operation result does not satisfy the command value of power included in the setting request, the optimization calculation execution unit 19 changes the command path generation unit 3, the servo control unit 6, the process control unit 5 and the mechanical device 96b and calculates one or more parameters so that the command value of power can be achieved. In general, it is relatively easy to change parameters relating to control operations, such as parameters of the command path generation unit 3, the servo control unit 6 and the process control unit 5. On the other hand, it is difficult to change parameters related to construction such as parameters of a driving device, a mechanical structure, etc. In addition, due to limitations of a cycle time and a machining method, there is an unchangeable parameter among the parameters relating to control operations. In an attempt to address this situation, a model parameter to be optimized is determined based on the tuning requirement. Furthermore, if it is physically impossible to achieve the specified performance target value, it may not be possible to complete the optimization within a finite period of time. For this reason, one or both of the number of attempts for optimization and the upper limit of a trial period are set, making it possible to complete the optimization within a realistic time period. The simulation device 1b repeats a simulation while changing the model parameter(s) used in the simulation execution unit 13b, and initiates the optimization calculation Execution unit 19 to search for an optimal parameter during the simulation. Any of the known optimization algorithms and learning algorithms can be used as a method for parameter optimization.

16 ist ein Blockdiagramm, das Details der Simulationsausführungseinheit 13b gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Unterschiede zu der Simulationsausführungseinheit 13a gemäß der ersten Ausführungsform (siehe 7) sind: ein Merkmal, dass die Prozesssteuersimulationseinheit 15 und die Prozessmodelleinheit 18 nicht bereitgestellt werden; und ein Merkmal, dass eine Antriebsmechanismusmodelleinheit 16d, eine geometrische Formberechnung 20 und eine Servosteuersimulationseinheit 51d bereitgestellt sind. Die Einheit zur Berechnung der geometrischen Form 20 ist dazu konfiguriert, eine dreidimensionale bearbeitete Form zu berechnen, die ein Vorhersagevorgangsergebnis aus Verlagerungen des Vorgangspunktes ist, und die berechnete bearbeitete Form als Vorhersagevorgangsergebnis auszugeben. Außerdem ist die Servosteuersimulationseinheit 51d ein Modell, das der Servosteuereinheit 6d für die V-Achse entspricht. 16 is a block diagram illustrating details of the simulation execution unit 13b according to the second embodiment. Differences from the simulation execution unit 13a according to the first embodiment (see 7 ) are: a feature that the process control simulation unit 15 and the process model unit 18 are not provided; and a feature that a drive mechanism model unit 16d, a geometric shape calculation unit 20, and a servo control simulation unit 51d are provided. The geometric shape calculation unit 20 is configured to calculate a three-dimensional machined shape that is a prediction operation result from displacements of the operation point, and output the calculated machined shape as a prediction operation result. In addition, the servo control simulation unit 51d is a model corresponding to the V-axis servo control unit 6d.

17 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf einer Simulation der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 100 veranschaulicht, wobei die Simulation die Simulationsvorrichtung 1b gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet. Der Verarbeitungsablauf der Simulation unter Verwendung der Simulationsvorrichtung 1b ist unter Verwendung dieses Ablaufdiagramms beschrieben. Der Ablauf der Simulation wird mit Unterschieden zu der ersten Ausführungsform als Hauptpunkte beschrieben. 17 is a flowchart illustrating a processing flow of a simulation of the numerically controlled machine tool 100, the simulation using the simulation device 1b according to the second embodiment. The processing flow of the simulation using the simulation device 1b is described using this flowchart. The simulation process is described with differences from the first embodiment as main points.

In 17 sind Prozesse, die den Prozessen aus dem Ablaufdiagramm entsprechen, das in 9 veranschaulicht ist, für den Ablauf der Simulation unter Verwendung der Simulationsvorrichtung 1a gemäß der ersten Ausführungsform mit den gleichen Schrittnummern wie in 9 gekennzeichnet. Anders ausgedrückt beinhaltet das Ablaufdiagramm, das in 17 dargestellt ist, die Schritte S14 und S15 anstelle der Schritte S4 bis S8 des in 9 dargestellten Ablaufdiagramms.In 17 are processes that correspond to the processes from the flowchart shown in 9 is illustrated, for the course of the simulation using the simulation device 1a according to the first embodiment with the same step numbers as in 9 marked. In other words, the flowchart included in 17 is shown, steps S14 and S15 instead of steps S4 to S8 of FIG 9 flowchart shown.

Zuerst erfasst die Simulationsausführungseinheit 13b einen Befehlspfad, der von der Befehlspfaderzeugungseinheit 3 erzeugt wird, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform (Schritt S1).First, the simulation execution unit 13b acquires a command path generated by the command path generation unit 3, similarly to the first embodiment (step S1).

Anschließend erfasst die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 die Konfigurationsinformationen von der Aufbewahrungseinheit für mechanische Informationen 7 (Schritt S2). Die in diesem Schritt S2 erfassten Konfigurationsinformationen beinhalten neben Informationen, die in den Konfigurationsinformationen beinhaltet sind, die in Schritt S2 aus 9 erfasst wurden, die für die erste Ausführungsform beschrieben wurden, eine Simulationsanforderung. Mit anderen Worten beinhalten die bei der Simulation gemäß der zweiten Ausführungsform zu verwendenden Konfigurationsinformationen Folgendes: Informationen über die mechanische Konstruktion der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 100; Informationen über die Bearbeitung im von der Befehlspfaderzeugungseinheit 3 erzeugten Befehlspfad; und die Simulationsanforderung.Subsequently, the model configuration selection unit 11 acquires the configuration information from the mechanical information storage unit 7 (step S2). The configuration information recorded in this step S2 includes, in addition to information contained in the configuration information, that in step S2 9 acquired that were described for the first embodiment, a simulation requirement. In other words, the configuration information to be used in the simulation according to the second embodiment includes: information about the mechanical construction of the numerically controlled machine tool 100; information about processing in the command path generated by the command path generating unit 3; and the simulation requirement.

Die Informationen, die die mechanische Konstruktion der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 100 betreffen, beinhalten beispielsweise Informationen, die eine Portalstruktur angeben, als Strukturinformationen über die mechanische Vorrichtung 96b. Außerdem sind im Fall der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 100, die in 13 veranschaulicht ist, zum Beispiel Informationen, die nachstehend angegeben sind, in Informationen beinhaltet, die eine axiale Konfiguration der mechanischen Vorrichtungseinheit 96b betreffen. Obwohl das Folgende zum Zweck der Darstellung von Entsprechungsbeziehungen mit den Figuren unter Einbeziehung von Bezugszeichen ausgeführt wird, müssen die tatsächlichen Informationen keine Bezugszeichen beinhalten.The information concerning the mechanical construction of the numerically controlled machine tool 100 includes, for example, information indicating a gantry structure as structural information about the mechanical device 96b. Furthermore, in the case of the numerically controlled machine tool 100, the in 13 For example, information given below is included in information relating to an axial configuration of the mechanical device unit 96b. Although the following is presented with the inclusion of reference numerals for the purpose of illustrating correspondence relationships with the figures, the actual information need not include reference numerals.

Werkzeug 76 - Z-Achse - Sattel 112 - X-Achse - Portalstruktur 111 - Y/V-Achse - Bett 91 - Werkstück 78Tool 76 - Z axis - saddle 112 - X axis - portal structure 111 - Y/V axis - bed 91 - workpiece 78

Wiederum sind beispielsweise Informationen beinhaltet, die das Laserschneiden als Informationen über die Bearbeitung in dem von der Befehlspfaderzeugungseinheit 3 erzeugten Befehlspfad angeben.Again, for example, information is included that indicates laser cutting as information about the processing in the command path generated by the command path generation unit 3.

Beispielsweise kann die Simulationsanforderung eine Anforderung sein, die durch Zahlenwerte dargestellt wird, die eine Genauigkeit der Simulation in der Simulationsvorrichtung 1b, eine in der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 100 zu erreichende Genauigkeit, eine Begrenzung eines Simulationszeitraums oder dergleichen beinhalten, oder sie kann eine qualitative Anforderung sein, wie etwa eines von einem hohen, mittleren oder niedrigen Niveau der Simulationsgenauigkeit. Als Simulationsanforderung kann zudem direkt eine Bezeichnung der Modellvorlage, die aus der Modellvorlagendatenbankeinheit 10 auszuwählen ist, festgelegt werden. Die vorliegende Ausführungsform basiert auf der Annahme, dass die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 100 eine Laserbearbeitungsmaschine ist, für die eine Bearbeitungsgenauigkeit von 10 Mikrometern erforderlich ist, und die folgende Beschreibung wird für einen Fall angegeben, bei dem eine Simulationsanforderung festgelegt wird, für die die Simulationsgenauigkeit 5 Mikrometer betragen sollte.For example, the simulation requirement may be a requirement represented by numerical values including an accuracy of simulation in the simulation device 1b, an accuracy to be achieved in the numerically controlled machine tool 100, a limitation of a simulation period, or the like, or it may be a qualitative requirement , such as one of a high, medium, or low level of simulation accuracy. A designation of the model template, which is to be selected from the model template database unit 10, can also be specified directly as a simulation requirement. The present embodiment is based on the assumption that the numerical control machine tool 100 is a laser processing machine that requires a machining precision of 10 microns, and the following description is given for a case where a simulation requirement is set, for which the simulation accuracy should be 5 micrometers.

Nach Abschluss eines Vorgangs für den Schritt S2 wählt die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 dann aus der Modellvorlagendatenbankeinheit 10 eine für die Simulation in der Simulationsausführungseinheit 13b zu verwendende Modellvorlage auf der Grundlage der Konfigurationsinformationen aus (Schritt S3). Das heißt, die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 der Simulationsvorrichtung 1b wählt Modellvorlagen, die für die Befehlswertberechnungssimulationseinheit 14, die Servosteuersimulationseinheiten 51a, 51b, 51c und 51d, die Antriebsmechanismusmodelleinheiten 16a, 16b, 16c und 16d, die Modelleinheit der mechanischen Struktur 17 bzw. die Einheit zur Berechnung der geometrischen Form 20 der Simulationsausführungseinheit 13b zu verwenden sind, gemäß einer ähnlichen Vorgehensweise aus wie bei der Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 der Simulationsvorrichtung 1a.After completing a process for step S2, the model configuration selection unit 11 then selects a model template to be used for simulation in the simulation execution unit 13b from the model template database unit 10 based on the configuration information (step S3). That is, the model configuration selection unit 11 of the simulation device 1b selects model templates for the command value calculation simulation unit 14, the servo control simulation units 51a, 51b, 51c and 51d, the drive mechanism model units 16a, 16b, 16c and 16d, the mechanical structure model unit 17 and the calculation unit, respectively the geometric shape 20 of the simulation execution unit 13b are to be used, according to a similar procedure to that of the model configuration selection unit 11 of the simulation device 1a.

Die Simulationsausführungseinheit 13b weist zu einem großen Teil die gleiche Konfiguration wie die Simulationsausführungseinheit 13a gemäß der ersten Ausführungsform auf, aber in einem Fall, in dem die Simulationsgenauigkeit 5 Mikrometer beträgt, legt die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 keine Modellvorlagen für eine Verarbeitungseinheit fest, die der Prozesssteuersimulationseinheit der Simulationsausführungseinheit 13a entspricht. Aus diesem Grund weist die Simulationsausführungseinheit 13b keine Prozesssteuersimulationseinheit auf. In der Simulationsausführungseinheit 13b berechnet die Befehlswertberechnungssimulationseinheit 14 einen Vorhersageprozessbefehl, es gibt jedoch keine Prozesssteuersimulationseinheit, sodass keine Vorhersageprozessbefehle in der Simulation verwendet werden. Da das Bearbeitungsverfahren in der Simulationsausführungseinheit 13b ferner Laserverarbeitung ist und keine Modellvorlagen für die Prozesssteuersimulationseinheit festgelegt werden, wird die Einheit zur Berechnung der geometrischen Form 20 anstelle der in der Simulationsausführungseinheit 13a beinhalteten Prozessmodelleinheit 18 verwendet. Die Einheit zur Berechnung der geometrischen Form 20 berechnet aus Bewegungsbahnen von Bewegungen für X, Y und Z unter Verwendung von Verlagerungen des Vorgangspunktes eine Bewegungsbahn einer Oberfläche, die Laserschneiden unterzogen wird, um rechnerisch eine bearbeitete Form zu erhalten und gibt die bearbeitete Form als Vorhersagevorgangsergebnis aus. Im Fall des Verwendens der Einheit zur Berechnung der geometrischen Form 20 wird keine Vorhersageprozessstörung in die Modelleinheit der mechanischen Struktur 17 eingegeben. Die Modelleinheit der mechanischen Struktur 17 behandelt eine Eingabe der Vorhersageprozessstörung als Null, um die Verlagerungen des Vorgangspunkts zu berechnen.The simulation execution unit 13b has much of the same configuration as the simulation execution unit 13a according to the first embodiment, but in a case where the simulation accuracy is 5 micrometers, the model configuration selection unit 11 does not set model templates for a processing unit that is the process control simulation unit of the simulation execution unit 13a corresponds. For this reason, the simulation execution unit 13b does not have a process control simulation unit. In the simulation execution unit 13b, the command value calculation simulation unit 14 calculates a prediction process command, but there is no process control simulation unit, so no prediction process commands are used in the simulation. Further, since the machining method in the simulation execution unit 13b is laser processing and no model templates are set for the process control simulation unit, the geometric shape calculation unit 20 is used instead of the process model unit 18 included in the simulation execution unit 13a. The geometric shape calculation unit 20 calculates a trajectory of a surface subjected to laser cutting from trajectories of movements for . In the case of using the geometric shape calculation unit 20, no prediction process disturbance is input to the mechanical structure modeling unit 17. The mechanical structure model unit 17 treats an input of the prediction process disturbance as zero to calculate the displacements of the process point.

Die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 wählt aus Informationen über eine Portalstruktur und Informationen, die eine axiale Konfiguration betreffen, die in den Konfigurationsinformationen beinhaltet sind, ein dem vorliegenden Beispiel entsprechendes Portalstrukturmodell als Modellvorlage aus, die in der Modelleinheit der mechanischen Struktur 17 zu verwenden ist.The model configuration selection unit 11 selects a gantry structure model corresponding to the present example as a model template to be used in the mechanical structure model unit 17 from information about a gantry structure and information relating to an axial configuration included in the configuration information.

18 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine Modellvorlage veranschaulicht, die in der Modelleinheit der mechanischen Struktur 17 der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 100 gemäß der zweiten Ausführungsform zu verwenden ist. In 18 ist ein Beispiel für eine Modellvorlage zum Berechnen einer Verlagerung des Vorgangspunktes in der von der X-Achse erzeugten X-Richtung, einer Verlagerung des Vorgangspunktes in der von der Z-Achse erzeugten Z-Richtung und einer Verlagerung des Vorgangspunktes in der Y-Richtung, die unter Berücksichtigung einer Interferenz der Y-Achse und der Z-Achse erhalten wird. Die vorgenannte Vorgehensweise bei der Auswahl zum Auswählen der Konfigurationsinformationen und der Modellvorlage ist ein Beispiel. Solange die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 in Bezug auf die Konfigurationsinformationen eine Modellvorlage eindeutig auswählen kann, ist es eine Wahl, die von der Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 in ihrer Konstruktionsspezifikation getroffen wird, welche Modellvorlage ausgewählt werden sollte, oder eine Zuordnung mit einer Auswahl auszubilden, damit keine Modellvorlagen verwendet werden, und die Wahl kann entsprechend geändert werden. 18 is a diagram illustrating an example of a model template to be used in the model unit of the mechanical structure 17 of the numerically controlled machine tool 100 according to the second embodiment. In 18 is an example of a model template for calculating a displacement of the operation point in the X direction generated by the X-axis, a displacement of the operation point in the Z direction generated by the Z axis, and a displacement of the operation point in the Y direction, which is obtained taking into account interference of the Y-axis and the Z-axis. The aforementioned selection procedure for selecting the configuration information and the model template is an example. As long as the model configuration selection unit 11 can uniquely select a model template with respect to the configuration information, it is a choice made by the model configuration selection unit 11 in its design specification which model template should be selected or to form an association with a selection so that no model templates are used , and the choice can be changed accordingly.

Anschließend werden die Simulation in der Simulationsausführungseinheit 13b und die Optimierung des Modellparameters in der Optimierungsberechnungsausführungseinheit 19 durchgeführt (Schritt S14). Das heißt, die Simulationsausführungseinheit 13b führt eine Simulation unter Verwendung des Befehlspfades, der ausgewählten Modellvorlage und des Modellparameters durch, um eine bearbeitete Form vorherzusagen, und gibt die vorhergesagte bearbeitete Form als das Vorhersagevorgangsergebnis aus. Außerdem führt die Optimierungsberechnungsausführungseinheit 19 eine Optimierung des Modellparameters auf der Grundlage des Vorhersagevorgangsergebnisses und der Einstellanforderung durch. Die Optimierungsberechnungsausführungseinheit 19 führt eine Optimierung durch, wobei der Parameter der Servosteuervorrichtung als zu optimierendes Objekt verwendet wird. Die Optimierungsberechnungsausführungseinheit 19 sucht nach einem Servoparameter, der eine bestimmte Einstellanforderung für die Bearbeitungsgenauigkeit von beispielsweise 10 Mikrometern erfüllt. Während der Optimierung ändert die Optimierungsberechnungsausführungseinheit 19 den Modellparameter für zwei oder mehr Male und die Simulationsausführungseinheit 13b führt eine Simulation unter Verwendung des geänderten Modellparameters durch, wobei die Änderung und Simulation des Modellparameters wiederholt werden, bis das Vorhersagevorgangsergebnis die Einstellanforderung erfüllt. Wenn die Optimierungsberechnungsausführungseinheit 19 einen Modellparameter erfasst, der die Einstellanforderung erfüllt, gibt die Optimierungsberechnungsausführungseinheit 19 den erfassten Parameter als optimalen Parameter aus.Subsequently, the simulation is performed in the simulation execution unit 13b and the optimization of the model parameter is performed in the optimization calculation execution unit 19 (step S14). That is, the simulation execution unit 13b performs simulation using the command path, the selected model template, and the model parameter to predict an edited shape, and outputs the predicted edited shape as the prediction operation result. In addition, the optimization calculation execution unit 19 performs optimization of the model parameter based on the prediction operation result and the adjustment request. The optimization calculation execution unit 19 performs optimization using the parameter of the servo control device as an object to be optimized. The optimization calculation execution unit 19 searches for a servo parameter that meets a certain machining accuracy setting requirement of, for example, 10 micrometers Fulfills. During optimization, the optimization calculation execution unit 19 changes the model parameter for two or more times, and the simulation execution unit 13b performs simulation using the changed model parameter, repeating the change and simulation of the model parameter until the prediction operation result meets the setting requirement. When the optimization calculation execution unit 19 acquires a model parameter that satisfies the setting requirement, the optimization calculation execution unit 19 outputs the acquired parameter as an optimal parameter.

Nach Abschluss des Schrittes S14 wird der optimale Parameter für die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 100 festgelegt (Schritt S15), und die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 100 führt den tatsächlichen Bearbeitungsvorgang aus und gibt das tatsächliche Vorgangsergebnis aus (Schritt S9). In dieser Situation sammelt die Informationssammeleinheit für die mechanische Vorrichtung 4 nicht nur die Daten in dem Prozess der Bearbeitung, sondern auch die Daten der bearbeiteten Form, die durch das tatsächliche Vorgangsergebnis dargestellt werden, die durch die Vorgangsergebnismesseinheit 8 nach der Bearbeitung gemessen werden.After completing step S14, the optimal parameter for the numerically controlled machine tool 100 is set (step S15), and the numerically controlled machine tool 100 executes the actual machining operation and outputs the actual operation result (step S9). In this situation, the information collecting unit for the mechanical device 4 collects not only the data in the process of machining but also the data of the machined shape represented by the actual operation result measured by the operation result measuring unit 8 after the machining.

Anschließend identifiziert die Modellparameterfestlegungseinheit 12 der Simulationsvorrichtung 1b einen Modellparameter jeder Modellvorlage, die von der Simulationsausführungseinheit 13b zu verwenden ist, und aktualisiert den Modellparameter (Schritt S10).Subsequently, the model parameter setting unit 12 of the simulation device 1b identifies a model parameter of each model template to be used by the simulation execution unit 13b, and updates the model parameter (step S10).

Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß der Simulationsvorrichtung 1b der zweiten Ausführungsform möglich, den Modellparameter zu optimieren, während die erforderliche und ausreichende Simulationsgenauigkeit und Berechnungszeit erreicht werden.As described above, according to the simulation device 1b of the second embodiment, it is possible to optimize the model parameter while achieving the required and sufficient simulation accuracy and calculation time.

Ausführungsform 3.Embodiment 3.

Obwohl die Simulation in der ersten und zweiten Ausführungsform vor dem tatsächlichen Bearbeitungsvorgang durchgeführt wird, können die Simulation und der Bearbeitungsvorgang gleichzeitig, d. h. parallel, durchgeführt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird daher eine Beschreibung für einen Fall angegeben, bei dem die Simulation und die Bearbeitung gleichzeitig durchgeführt werden.Although the simulation is performed before the actual machining operation in the first and second embodiments, the simulation and the machining operation can be carried out simultaneously, that is, at the same time. H. be carried out in parallel. Therefore, in the present embodiment, a description is given of a case where the simulation and the machining are performed simultaneously.

19 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für ein Werkzeugmaschinensystem 101c gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht. Das Werkzeugmaschinensystem 101c ist ein System, das durch die Integration der Simulationsvorrichtung 1b gemäß der zweiten Ausführungsform in die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 99 gemäß der ersten Ausführungsform, die in den 1 und 2 veranschaulicht ist, erhalten wird. Das Werkzeugmaschinensystem 101c ist dazu konfiguriert, den optimalen Parameter festzulegen, der von der Simulationsvorrichtung 1b direkt an die Befehlswertberechnungseinheit 9, die Prozesssteuereinheit 5 und die Servosteuereinheiten 6a, 6b und 6c ausgegeben wird. 19 is a block diagram illustrating a configuration example of a machine tool system 101c according to a third embodiment. The machine tool system 101c is a system constructed by integrating the simulation device 1b according to the second embodiment into the numerically controlled machine tool 99 according to the first embodiment shown in Figs 1 and 2 is illustrated. The machine tool system 101c is configured to set the optimal parameter that is output from the simulation device 1b directly to the command value calculation unit 9, the process control unit 5 and the servo control units 6a, 6b and 6c.

20 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf einer Simulation der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99 veranschaulicht, wobei die Simulation die Simulationsvorrichtung 1b gemäß der dritten Ausführungsform verwendet. In der dritten Ausführungsform werden nachdem die Simulationsvorrichtung 1b die Schritte S1 bis S3 ausgeführt hat und eine zu verwendende Modellvorlage ausgewählt hat, die Simulation der Simulationsvorrichtung 1b und die Bearbeitung der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99, das heißt der Bearbeitungsvorgang an dem Werkstück, der durch die mechanische Vorrichtung 96 vorgenommen wird, zur gleichen Zeit durchgeführt (Schritt S7 und S9). Genauer startet in der Simulationsvorrichtung 1b die Befehlswertberechnungssimulationseinheit 14 der Simulationsausführungseinheit 13b die Simulation, während die Befehlswertberechnungseinheit 9 der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99 beginnt, einen Befehlswert für die Bearbeitung auszugeben, und den Vorhersageaxialbefehl und den Vorhersageprozessbefehl zu demselben Zeitpunkt wie dem Zeitpunkt ausgibt, zu dem die Befehlswertberechnungseinheit 9 den Axialbefehl und den Prozessbefehl ausgibt. 20 is a flowchart illustrating a processing flow of a simulation of the numerically controlled machine tool 99, the simulation using the simulation device 1b according to the third embodiment. In the third embodiment, after the simulation device 1b carries out steps S1 to S3 and selects a model template to be used, the simulation of the simulation device 1b and the machining of the numerically controlled machine tool 99, that is, the machining operation on the workpiece performed by the mechanical Device 96 is made at the same time (steps S7 and S9). More specifically, in the simulation device 1b, the command value calculation unit 14 of the simulation execution unit 13b starts the simulation, while the command value calculation unit 9 of the numerically controlled machine tool 99 starts to output a command value for machining, and outputs the prediction axial command and the prediction process command at the same time as the time at which the Command value calculation unit 9 outputs the axial command and the process command.

In der zweiten Ausführungsform wird die Optimierung des Modellparameters durchgeführt, während die Simulation wiederholt durchgeführt wird, aber in der dritten Ausführungsform wird die Optimierung in jedem Fall nach Bedarf in dem Prozess der Simulation durchgeführt. Das heißt mit dem Festlegen eines Berechnungszyklus des Modellparameters für die Simulationsanforderung berechnet die Optimierungsberechnungsausführungseinheit 19 der Simulationsvorrichtung 1b einen optimalen Parameter, der die Einstellanforderung pro festgelegtem Berechnungszyklus erfüllt. Die Optimierungsberechnungsausführungseinheit 19 überträgt dann sofort die berechneten optimalen Parameter an die Befehlswertberechnungseinheit 9, die Prozesssteuereinheit 5 und die Servosteuereinheit 6, um die optimalen Parameter in den von diesen Einheiten verwendeten Modellen festzulegen (Schritt S28). Die Informationssammeleinheit für die mechanische Vorrichtung 4 überträgt die Modellidentifikationsdaten, die für jeden Berechnungszyklus des Modellparameters gesammelt werden, an die Simulationsvorrichtung 1b, und die Modellparameterfestlegungseinheit 12 der Simulationsvorrichtung 1b aktualisiert den Modellparameter (Schritt S29).In the second embodiment, the optimization of the model parameter is performed while the simulation is repeatedly performed, but in the third embodiment, the optimization is performed in each case as needed in the process of the simulation. That is, by setting a calculation cycle of the model parameter for the simulation requirement, the optimization calculation execution unit 19 of the simulation device 1b calculates an optimal parameter that satisfies the setting requirement per set calculation cycle. The optimization calculation execution unit 19 then immediately transmits the calculated optimal parameters to the command value calculation unit 9, the process control unit 5 and the servo control unit 6 to set the optimal parameters in the models used by these units (step S28). The mechanical device information collecting unit 4 transmits the model identification data collected for each calculation cycle of the model parameter to the simulation device device 1b, and the model parameter setting unit 12 of the simulation device 1b updates the model parameter (step S29).

Wie vorstehend beschrieben, wird in dem Werkzeugmaschinensystem 101c gemäß der dritten Ausführungsform die Simulation zu dem gleichen Zeitpunkt durchgeführt, zu dem die Bearbeitung und die sukzessive Aktualisierung auf den optimalen Parameter vorgenommen wird, wodurch es möglich wird, die Bearbeitungsgenauigkeit aufrechtzuerhalten, die die Einstellanforderung erfüllt.As described above, in the machine tool system 101c according to the third embodiment, the simulation is performed at the same time as the machining and successive updating to the optimal parameter, thereby making it possible to maintain the machining precision that meets the setting requirement.

Ausführungsform 4.Embodiment 4.

In dieser Ausführungsform wird eine Beschreibung für eine Modifikation eines Vorgangs zum Durchführen einer Simulation angegeben, um einen Modellparameter in dem Werkzeugmaschinensystem 101c zu aktualisieren, der dieselbe Konfiguration aufweist, wie die der dritten Ausführungsform.In this embodiment, a description is given for a modification of a process of performing simulation to update a model parameter in the machine tool system 101c having the same configuration as that of the third embodiment.

In der dritten Ausführungsform werden der tatsächliche Bearbeitungsvorgang und die Simulation zum gleichen Zeitpunkt durchgeführt, um den Modellparameter nach Bedarf zu aktualisieren, aber eine Fortschrittsgeschwindigkeit der Simulation kann größer gemacht werden als eine Fortschrittsgeschwindigkeit der tatsächlichen Bearbeitung, selbst in dem Fall, dass die Simulation zum gleichen Zeitpunkt wie der Bearbeitungsvorgang gestartet wird.In the third embodiment, the actual machining operation and the simulation are performed at the same time to update the model parameter as needed, but a progress speed of the simulation may be made larger than a progress speed of the actual machining even in the case that the simulation is at the same time Time at which the processing process is started.

In der Simulation ist es möglich, eine Simulationszeitdauer im Vergleich zu der tatsächlichen Bearbeitungszeitdauer zu verkürzen. Die Simulation ermöglicht beispielsweise eine Bearbeitung, die im Echtzeitbetrieb Treal Sekunden benötigt, um über Tsim Sekunden in einer Simulation vollständig durchgeführt zu werden (Treal>Tsim). Es ist daher möglich, dass das Auftreten eines Bearbeitungsfehlers durch die Simulation vorhergesagt wird, bevor die tatsächliche Bearbeitung möglicherweise einen Fehler verursacht, und dass eine Aktualisierung auf den optimalen Parameter vorab durchgeführt wird, bevor eine Stelle des Fehlers bei der tatsächlichen Bearbeitung erreicht wird.In simulation, it is possible to shorten a simulation time period compared to the actual processing time period. For example, the simulation enables processing that requires Treal seconds in real-time operation to be completely carried out over Tsim seconds in a simulation (Treal>Tsim). It is therefore possible that the occurrence of a machining error is predicted by the simulation before the actual machining is likely to cause an error, and an update to the optimal parameter is performed in advance before a location of the error is reached in the actual machining.

Außerdem kann ein Zyklus für jedes der Modelle, die eine Simulation auszuführen haben, in der Simulationsvorrichtung 1b geändert werden. Beispielsweise sind die Befehlswertberechnungssimulationseinheit 14 und die Servosteuersimulationseinheiten 51 der Simulationsausführungseinheit 13b als Software in einem zeitdiskreten System umgesetzt. Unter den Umständen wird eine Konfiguration übernommen, bei der eine Berechnung derart durchgeführt wird, dass ein Servoberechnungszyklus dts kürzer ist als ein Befehlswertberechnungszyklus dtr ist (dtr>dts). In dieser Situation wird die Simulation mit einem Simulationsausführungszyklus (dt), der als gemeinsamer Faktor des Befehlswertberechnungszyklus und des Servoberechnungszyklus (dtr=A*dt, dts =B*dt; A und B sind ganze Zahlen) festgelegt ist, durchgeführt, wobei die Berechnung der Servosteuersimulationseinheit 51 ausgeführt wird, wenn die Simulationszeit dem Servoberechnungszyklus entspricht, und die Berechnung der Befehlswertberechnungssimulationseinheit 14 wird ausgeführt, wenn die Simulationszeit dem Befehlswertberechnungszyklus entspricht. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Befehlswertberechnungszyklus dtr ein Zyklus ist, in dem die Befehlswertberechnungseinheit 9 die Berechnung eines Befehlswertes durchführt, und der Servoberechnungszyklus dts ein Zyklus ist, in dem die Servosteuereinheit 6 den Motor 71 steuert, das heißt ein Zyklus zur Aktualisierung eines Ausgabewertes eines Elektromotorstroms an den Motor 71.In addition, a cycle for each of the models to be performed simulation can be changed in the simulation device 1b. For example, the command value calculation simulation unit 14 and the servo control simulation units 51 of the simulation execution unit 13b are implemented as software in a discrete-time system. Under the circumstances, a configuration is adopted in which calculation is performed such that a servo calculation cycle dts is shorter than a command value calculation cycle dtr (dtr>dts). In this situation, the simulation is performed with a simulation execution cycle (dt) set as a common factor of the command value calculation cycle and the servo calculation cycle (dtr=A*dt, dts=B*dt; A and B are integers), where the calculation of the servo control simulation unit 51 is executed when the simulation time corresponds to the servo calculation cycle, and the calculation of the command value calculation simulation unit 14 is carried out when the simulation time corresponds to the command value calculation cycle. Note that the command value calculation cycle dtr is a cycle in which the command value calculation unit 9 performs calculation of a command value, and the servo calculation cycle dts is a cycle in which the servo control unit 6 controls the motor 71, that is, a cycle for updating an output value an electric motor current to the motor 71.

Als ergänzende Bemerkung ist eine häufig verwendete numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine oft derart konstruiert, dass ein Zyklus, in dem eine Verarbeitungseinheit, die der Servosteuereinheit 6 entspricht, die in 6 veranschaulicht ist und so weiter, eine Servosteuerung durchführt, und ein Zyklus, in dem eine Verarbeitungseinheit, die der Befehlswertberechnungseinheit 9 entspricht, eine Befehlswertberechnung durchführt, einen gemeinsamen Faktor aufweisen. Da jedoch die Antriebsmechanismusmodelleinheit 16 und die Modelleinheit der mechanischen Struktur 17 auf einem kontinuierlichen System basieren, kann die Berechnung möglicherweise nicht in Übereinstimmung mit einem Zyklus eines ganzzahligen Vielfachen des Berechnungszyklus der Servosteuersimulationseinheit 51 durchgeführt werden. In einem solchen Fall, das heißt in einem Fall, in dem ein Berechnungsvorgang zu einem Zeitpunkt durchgeführt werden muss, der nicht auf den Berechnungszyklus eines Vorgängerprozessmodells abgestimmt ist, erhalten die Antriebsmechanismusmodelleinheit 16 und die Modelleinheit der mechanischen Struktur 17 einen aktuellen Eingabewert durch Extrapolation auf Grundlage des vorherigen Eingabewerts oder der vorherigen Eingabewerte aus dem Vorgängerprozessmodell, zum Beispiel einen Eingabewert von vor zwei Abtastwerten und einen Eingabewert von vor einem Abtastwert, und verwenden den erhaltenen Eingabewert, um eine Simulation durchzuführen.As a supplementary note, a commonly used numerically controlled machine tool is often designed such that a cycle in which a processing unit corresponding to the servo control unit 6 in 6 is illustrated and so on, performs servo control, and a cycle in which a processing unit corresponding to the command value calculation unit 9 performs command value calculation have a common factor. However, since the drive mechanism model unit 16 and the mechanical structure model unit 17 are based on a continuous system, the calculation may not be performed in accordance with a cycle of an integer multiple of the calculation cycle of the servo control simulation unit 51. In such a case, that is, in a case where a calculation operation needs to be performed at a time that is not aligned with the calculation cycle of a previous process model, the drive mechanism model unit 16 and the mechanical structure model unit 17 obtain a current input value by extrapolation based the previous input value or values from the previous process model, for example an input value from two samples ago and an input value from one sample ago, and use the obtained input value to perform a simulation.

Wie vorstehend beschrieben, erreicht die Simulationsvorrichtung 1b gemäß der vierten Ausführungsform eine vorteilhafte Wirkung, die darin besteht, dass die Simulation selbst in dem Fall noch geeigneter durchgeführt werden kann, wenn Modellblöcke mit ihren jeweiligen unterschiedlichen Berechnungszyklen miteinander verbunden sind.As described above, the simulation device 1b according to the fourth embodiment achieves an advantageous effect that the simulation can be performed more appropriately even in the case where model blocks with their respective different calculation cycles are connected to each other.

Ausführungsform 5.Embodiment 5.

21 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für ein Werkzeugmaschinensystem 101d gemäß einer fünften Ausführungsform veranschaulicht. Das Werkzeugmaschinensystem 101d ist ein System, das durch die Integration der Simulationsvorrichtung 1c gemäß der fünften Ausführungsform in die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 99 gemäß der ersten Ausführungsform, die in den 1 und 2 veranschaulicht ist, erhalten wird. Ein Unterschied zu der ersten Ausführungsform besteht in einem Merkmal, dass anstelle des Befehlspfades Befehlsdaten, die eine Ausgabe der Befehlswertberechnungseinheit 9 sind, in die Simulationsvorrichtung 1c eingegeben werden. Die Befehlsdaten beziehen sich auf ein Array, das einen Prozessbefehl für die Hauptwelle und einen Axialbefehl für jeden Antrieb beinhaltet. Eine Simulation, die von der Simulationsvorrichtung 1c gemäß der fünften Ausführungsform ausgeführt wird, wird als HILS (hardware in loop simulation) bezeichnet, was einer Simulation unter Verwendung eines Signals, das durch Hardware berechnet wird, als eine Eingabe entspricht. 21 is a block diagram illustrating a configuration example of a machine tool system 101d according to a fifth embodiment. The machine tool system 101d is a system constructed by integrating the simulation device 1c according to the fifth embodiment into the numerically controlled machine tool 99 according to the first embodiment shown in Figs 1 and 2 is illustrated. A difference from the first embodiment is a feature that instead of the command path, command data, which is an output of the command value calculation unit 9, is input to the simulation device 1c. The command data refers to an array containing a process command for the main shaft and an axial command for each drive. A simulation performed by the simulation device 1c according to the fifth embodiment is called HILS (hardware in loop simulation), which corresponds to a simulation using a signal calculated by hardware as an input.

22 ist ein Blockdiagramm, das Details einer Konfiguration der Simulationsvorrichtung 1c gemäß der fünften Ausführungsform veranschaulicht. Ein Unterschied zu der Simulationsvorrichtung 1a gemäß der ersten Ausführungsform (siehe 6) besteht in einem Merkmal, dass die Simulationsausführungseinheit 13c die Befehlsdaten von der Befehlswertberechnungseinheit 9 als eine Eingabe davon verwendet. 22 is a block diagram illustrating details of a configuration of the simulation device 1c according to the fifth embodiment. A difference from the simulation device 1a according to the first embodiment (see 6 ) is a feature that the simulation execution unit 13c uses the command data from the command value calculation unit 9 as an input thereof.

23 ist ein Blockdiagramm, das Details einer Simulationsausführungseinheit 13c gemäß der fünften Ausführungsform veranschaulicht. Ein Unterschied zu der Simulationsvorrichtung 13a gemäß der ersten Ausführungsform (siehe 7) besteht in einem Merkmal, dass die Befehlswertberechnungssimulationseinheit 14 nicht bereitgestellt wird und dass ein Vorhersageprozessbefehl, der in den eingegebenen Befehlsdaten beinhaltet ist, in die Prozesssteuersimulationseinheit 15 eingegeben wird und dass ein Vorhersageaxialbefehl, der in den Befehlsdaten beinhaltet ist, in die Servosteuersimulationseinheit 51 eingegeben wird. Während die Befehlswertberechnungseinheit 9 Bestandteil von Software für die numerische Steuervorrichtung ist, kann die Befehlswertberechnung zu einem Fall führen, in dem ein Drehzahländerungsbefehl, wie etwa Übersteuern, ein Verlangsamungsbefehl von außen oder ein Axialbewegungsbefehl, der ein Überschreiten eines axialen Bewegungsbereichs spezifiziert, ein Unterbrechungsvorgang werden kann, der durch ein Überfahren verursacht wird, wodurch die Achse oder Welle angehalten oder verlangsamt werden. Durch die Verwendung einer Ausgabe der Befehlswertberechnungseinheit 9 als Eingabe für die Simulationsvorrichtung 1c ist es möglich, eine Axialbewegung mit höherer Genauigkeit zu reproduzieren. 23 is a block diagram illustrating details of a simulation execution unit 13c according to the fifth embodiment. A difference from the simulation device 13a according to the first embodiment (see 7 ) is a feature that the command value calculation simulation unit 14 is not provided and that a prediction process command included in the input command data is input to the process control simulation unit 15 and that a prediction axial command included in the command data is input to the servo control simulation unit 51 . While the command value calculation unit 9 is part of software for the numerical control device, the command value calculation may lead to a case where a speed change command such as oversteer, a deceleration command from outside, or an axial movement command specifying exceeding an axial movement range may become an interruption operation , which is caused by overtravel, which stops or slows the axle or shaft. By using an output of the command value calculation unit 9 as an input to the simulation device 1c, it is possible to reproduce axial movement with higher accuracy.

Wie vorstehend beschrieben, ist das Werkzeugmaschinensystem 101d gemäß der fünften Ausführungsform dazu konfiguriert, die Befehlsdaten, die von der Befehlswertberechnungseinheit 9 ausgegeben werden, in die Simulationsvorrichtung 1c einzugeben. Mit dieser Konfiguration wird vorteilhafterweise eine Wirkung erzielt, sodass auch für den Unterbrechungsvorgang eine genauere Simulation bereitgestellt werden kann.As described above, the machine tool system 101d according to the fifth embodiment is configured to input the command data output from the command value calculation unit 9 to the simulation device 1c. This configuration advantageously achieves an effect such that a more precise simulation can also be provided for the interruption process.

Ausführungsform 6.Embodiment 6.

24 ist ein Blockdiagramm, das Details einer Simulationsausführungseinheit 13d gemäß der sechsten Ausführungsform veranschaulicht. Ein Unterschied zu der Simulationsausführungseinheit 13b gemäß der zweiten Ausführungsform (siehe 16) besteht in einem Merkmal, dass eine SPS-Simulationseinheit 21 bereitgestellt ist, die dazu konfiguriert ist, einen Vorgang einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) zu simulieren. Die Simulationsausführungseinheit 13d ist dazu konfiguriert, eine Simulation für die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 99, die in den 1 und 2 veranschaulicht ist, durchzuführen, die die Servosteuersimulationseinheit 51d und die Antriebsmechanismusmodelleinheit 16d nicht aufweist. 24 is a block diagram illustrating details of a simulation execution unit 13d according to the sixth embodiment. A difference from the simulation execution unit 13b according to the second embodiment (see 16 ) is a feature that a PLC simulation unit 21 configured to simulate a programmable logic controller (PLC) operation is provided. The simulation execution unit 13d is configured to execute a simulation for the numerically controlled machine tool 99 included in FIGS 1 and 2 is illustrated, which does not include the servo control simulation unit 51d and the drive mechanism model unit 16d.

Die SPS-Simulationseinheit 21 verwendet als Eingaben eine SPS-Anweisung, die eine Anweisung ist, die in einem von der SPS ausgeführten Steuerprogramm beschrieben ist, eine Zustandsgröße des mechanischen Modells, die einen Zustand der Modelleinheit der mechanischen Struktur 17 darstellt, eine Zustandsgröße des Antriebsmechanismusmodells, die einen Zustand der Antriebsmechanismusmodelleinheit 16 darstellt, und eine Zustandsgröße des Servomodells, die einen Zustand der Servosteuersimulationseinheit 51 darstellt, und berechnet einen SPS-Befehl, der ein Befehl ist, der von der SPS für eine zu steuernde Vorrichtung auszugeben ist, um dann den SPS-Befehl an die Befehlswertberechnungssimulationseinheit 14 auszugeben. Die SPS erzeugt einen Stopp- oder Verlangsamungsbefehl als Reaktion auf eine Eingabe von einem Konsolenpanel oder eine Eingabe für Überfahren, Kontaktabtastung oder dergleichen. Die SPS wird als SPS-Vorrichtung oder SPS-Software in der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99 umgesetzt.The PLC simulation unit 21 uses as inputs a PLC instruction which is an instruction described in a control program executed by the PLC, a state quantity of the mechanical model which represents a state of the model unit of the mechanical structure 17, a state quantity of the drive mechanism model , which represents a state of the drive mechanism model unit 16, and a state quantity of the servo model, which represents a state of the servo control simulation unit 51, and calculates a PLC command, which is a command to be output from the PLC to a device to be controlled, and then the PLC command to be output to the command value calculation simulation unit 14. The PLC generates a stop or slow down command in response to an input from a console panel or an input for overrun, contact sensing, or the like. The PLC is implemented as a PLC device or PLC software in the numerically controlled machine tool 99.

Die Befehlswertberechnungssimulationseinheit 14 berechnet einen Vorhersageaxialbefehl für die Servosteuersimulationseinheit 51 auf Grundlage des Befehlspfades und des SPS-Befehls.The command value calculation simulation unit 14 calculates a predictive axial command for the servo control simulation unit 51 based on the command path and the PLC command.

Wie vorstehend beschrieben, stellt die Simulationsvorrichtung, die mit der Simulationsausführungseinheit 13d gemäß der sechsten Ausführungsform ausgestattet ist, vorteilhafterweise eine Simulation bereit, die unter Berücksichtigung von Verhaltensweisen der SPS vorgenommen wird und ermöglicht, dass genauere Verhaltensweisen, die durch den SPS-Befehl erzeugt werden, simuliert werden können.As described above, the simulation apparatus equipped with the simulation execution unit 13d according to the sixth embodiment advantageously provides a simulation performed taking into account behaviors of the PLC and enables more accurate behaviors generated by the PLC command. can be simulated.

Ausführungsform 7.Embodiment 7.

25 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für ein Werkzeugmaschinensystem 101e gemäß der siebenten Ausführungsform veranschaulicht. Das Werkzeugmaschinensystem 101e weist die Simulationsvorrichtung 1b gemäß der zweiten Ausführungsform (siehe 15 und 16) und eine Struktursimulationsvorrichtung 22 auf. 25 is a block diagram illustrating a configuration example of a machine tool system 101e according to the seventh embodiment. The machine tool system 101e has the simulation device 1b according to the second embodiment (see 15 and 16 ) and a structural simulation device 22.

Die Struktursimulationsvorrichtung 22 führt eine Strukturberechnung durch das FEM durch, das auch als Finite-Elemente-Verfahren oder dergleichen bezeichnet wird. Bei der Konstruktionsbewertung an einer Werkzeugmaschine wird die Eigenschwingung oft unter Verwendung des FEM bewertet. Bei dem FEM wird ein dreidimensionales mechanisches Modell, das per CAD erzeugt wird, in Netze unterteilt, wodurch genauere mechanische Vibrationseigenschaften berechnet werden können. Da andererseits eine größere Anzahl von Elementen verwendet wird, ist das FEM oft nicht ausreichend für eine Hochgeschwindigkeitssimulation, wie etwa eine Bearbeitungssimulation.The structural simulation device 22 performs structural calculation by the FEM, which is also referred to as the finite element method or the like. When evaluating the design of a machine tool, natural vibration is often evaluated using the FEM. In FEM, a three-dimensional mechanical model created using CAD is divided into meshes, allowing more accurate mechanical vibration properties to be calculated. On the other hand, since a larger number of elements are used, the FEM is often not sufficient for high-speed simulation such as machining simulation.

In dem Werkzeugmaschinensystem 101e gibt die Struktursimulationsvorrichtung 22 Vibrationseigenschaften, die in dem FEM von der Struktursimulationsvorrichtung 22 berechnet wurden, als Modellidentifikationsdaten in die Simulationsvorrichtung 1b ein. In der Simulationsvorrichtung 1b wird die Identifikation unter Verwendung der Vibrationseigenschaften, die in dem FEM gemäß der Modellvorlage berechnet wurden, durchgeführt, um das Modell zu approximieren und eine Modellgröße zu reduzieren. Dies wird Degeneration genannt. In der Simulationsvorrichtung 1b berechnet die Modellkonfigurationsauswahleinheit 11 beispielsweise Vibrationseigenschaften der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 99 oder 100 und degeneriert eine aus der Modellvorlagendatenbankeinheit 10 ausgewählte Modellvorlage. Die Simulationsvorrichtung 1b führt eine Modelldegeneration durch, wodurch es möglich wird, eine Simulation mit höherer Geschwindigkeit durchzuführen. Außerdem optimiert die Simulationsvorrichtung 1b Konstruktionsparameter für die Strukturberechnung.In the machine tool system 101e, the structural simulation device 22 inputs vibration characteristics calculated in the FEM by the structural simulation device 22 as model identification data to the simulation device 1b. In the simulation device 1b, the identification is performed using the vibration characteristics calculated in the FEM according to the model template to approximate the model and reduce a model size. This is called degeneration. In the simulation device 1b, the model configuration selection unit 11 calculates, for example, vibration characteristics of the numerically controlled machine tool 99 or 100 and degenerates a model template selected from the model template database unit 10. The simulation device 1b performs model degeneration, making it possible to perform simulation at a higher speed. In addition, the simulation device 1b optimizes design parameters for the structure calculation.

Als vorteilhafte Wirkung kann das Werkzeugmaschinensystem 101e gemäß der siebten Ausführungsform die Leistung der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine in einem Konstruktionsstadium vor der Probefertigung vorab bewerten und eine Verbesserung der Konstruktionseffizienz realisieren.As an advantageous effect, the machine tool system 101e according to the seventh embodiment can pre-evaluate the performance of the numerically controlled machine tool at a design stage before trial production and realize improvement in design efficiency.

Ausführungsform 8.Embodiment 8.

26 ist eine schematische Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel für ein Werkzeugmaschinensystem 101f gemäß einer achten Ausführungsform veranschaulicht. Das Werkzeugmaschinensystem 101f weist eine Simulationsvorrichtung 1f und eine Vielzahl von numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen 99-1 bis 99-3 auf. Die Simulationsvorrichtung 1f ist in einem Computer 23 umgesetzt und über ein Netzwerk-Hub 24 mit jeder der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen 99-1 bis 99-3 verbunden. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Anzahl der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen, die mit der Simulationsvorrichtung 1f zu verbinden ist, nicht notwendigerweise auf die in der Figur dargestellte Anzahl beschränkt ist. 26 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a machine tool system 101f according to an eighth embodiment. The machine tool system 101f has a simulation device 1f and a plurality of numerically controlled machine tools 99-1 to 99-3. The simulation device 1f is implemented in a computer 23 and connected to each of the numerically controlled machine tools 99-1 to 99-3 via a network hub 24. It should be noted that the number of numerically controlled machine tools to be connected to the simulation device 1f is not necessarily limited to the number shown in the figure.

In dem Werkzeugmaschinensystem 101f gemäß der achten Ausführungsform führen die numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen 99-1 bis 99-3 nacheinander ihre jeweiligen unterschiedlichen Bearbeitungsvorgänge an dem Werkstück 78 durch (in der Figur nicht veranschaulicht) und realisieren dadurch eine endgültige Form. In dieser Situation führt die Simulationsvorrichtung 1f die Auswahl der Modellvorlage und die Identifikation des Modellparameters für jede der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen 99-1 bis 99-3 durch. Bei dem Durchführen einer Simulation für einen Bearbeitungsvorgang führt die Simulationsvorrichtung 1f die Simulationen der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen 99-1 bis 99-3 durch, während die Simulationen gewechselt werden, um dadurch die endgültige Form des Werkstücks 78 vorherzusagen, und berechnet einen Einfluss eines Bearbeitungsvorgangs, der durch jede der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen 99-1 bis 99-3 verursacht wird.In the machine tool system 101f according to the eighth embodiment, the numerically controlled machine tools 99-1 to 99-3 sequentially perform their respective different machining operations on the workpiece 78 (not illustrated in the figure), thereby realizing a final shape. In this situation, the simulation device 1f performs the selection of the model template and the identification of the model parameter for each of the numerically controlled machine tools 99-1 to 99-3. When performing simulation for a machining operation, the simulation device 1f performs the simulations of the numerically controlled machine tools 99-1 to 99-3 while switching the simulations to thereby predict the final shape of the workpiece 78, and calculates an influence of a machining operation, caused by each of the numerically controlled machine tools 99-1 to 99-3.

Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß dem Werkzeugmaschinensystem 101f der achten Ausführungsform möglich, eine Simulation einer Konfiguration unter Verwendung von zwei oder mehr numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen zu realisieren, um eine bearbeitete Form zu erreichen, die die endgültige Form ist.As described above, according to the machine tool system 101f of the eighth embodiment, it is possible to realize a simulation of a configuration using two or more numerically controlled machine tools to achieve a machined shape that is the final shape.

Die Konfigurationen, die in den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben sind, veranschaulichen nur Beispiele und können jeweils mit anderen öffentlich bekannten Techniken kombiniert werden. Die Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden und ein Teil der Konfiguration kann weggelassen und/oder modifiziert werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.The configurations described in the above embodiments are illustrative only, and each may be combined with other publicly known techniques. The embodiments can be combined with each other and some of the configuration can be omitted may be left and/or modified without departing from the scope of the present disclosure.

Liste der BezugszeichenList of reference symbols

1a, 1b, 1c, 1f Simulationsvorrichtung; 2 Drehwinkeldetektor; 3 Befehlspfaderzeugungseinheit; 4 Informationssammeleinheit für die mechanische Vorrichtung; 5 Prozesssteuereinheit; 6a, 6b, 6c, 6d Servosteuereinheit; 7 Aufbewahrungseinheit für mechanische Informationen; 8 Vorgangsergebnismesseinheit; 9 Befehlswertberechnungseinheit; 10 Modellvorlagendatenbankeinheit; 11 Modellkonfigurationsauswahleinheit; 12 Modellparameterfestlegungseinheit; 13a, 13b, 13c, 13d Simulationsausführungseinheit; 14 Befehlswertberechnungssimulationseinheit; 15 Prozesssteuersimulationseinheit; 16a, 16b, 16c, 16d Antriebsmechanismusmodelleinheit; 17 Modelleinheit der mechanischen Struktur; 18 Prozessmodelleinheit; 19 Optimierungsberechnungsausführungseinheit; 20 Einheit zur Berechnung der geometrischen Form; 21 SPS-Simulationseinheit; 22 Struktursimulationsvorrichtung; 23 Computer; 24 Netzwerk-Hub; 51a, 51b, 51c, 51d Servosteuersimulationseinheit; 61a, 61b, 61c Addierer-Subtrahierer; 62 Positionsregler; 63 Geschwindigkeitsregler; 64 Stromregler; 65 Geschwindigkeitsrechner; 70 Drehmomentschätzer; 71 Motor; 72 Führungsmechanismus; 73 Vorschubspindel; 74 Kupplung; 75a, 75b Stützlager; 76 Werkzeug; 77 Arbeitstisch; 78 Werkstück; 79 Untersetzungsgetriebe; 80 Beschleunigungssensor; 81 Mutter; 82 Laserkopf; 83 Antriebswelle; 84 Düse; 85 Zahnstange; 86 Ritzel; 90 Säule; 91 Bett; 92 Stößel; 93X X-Achsen-Antriebseinheit; 93Y Y-Achsen-Antriebseinheit; 93Z Z-Achsen-Antriebseinheit; 94 Hauptwellensteuereinheit; 95X Servorsteuervorrichtung; 96, 96b mechanische Vorrichtungseinheit; 97X Antriebsmechanismus; 98 mechanische Struktur; 99, 99-1, 99-2, 99-3, 100 numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine; 101a, 101b, 101c, 101d, 101e, 101f Werkzeugmaschinensystem; 111 Portalstruktur; 112 Sattel.1a, 1b, 1c, 1f simulation device; 2 rotation angle detector; 3 command path generation unit; 4 information collection unit for the mechanical device; 5 process control unit; 6a, 6b, 6c, 6d servo control unit; 7 mechanical information storage unit; 8 operation result measurement unit; 9 command value calculation unit; 10 model template database unit; 11 model configuration selection unit; 12 model parameter setting unit; 13a, 13b, 13c, 13d simulation execution unit; 14 command value calculation simulation unit; 15 process control simulation unit; 16a, 16b, 16c, 16d drive mechanism model unit; 17 mechanical structure model unit; 18 process model unit; 19 optimization calculation execution unit; 20 Unit for calculating geometric shape; 21 PLC simulation unit; 22 structural simulation device; 23 computers; 24 network hub; 51a, 51b, 51c, 51d servo control simulation unit; 61a, 61b, 61c adder-subtractor; 62 position controllers; 63 speed controller; 64 current regulators; 65 Speed Calculator; 70 torque estimator; 71 engine; 72 guiding mechanism; 73 feed spindle; 74 clutch; 75a, 75b support bearings; 76 tool; 77 work table; 78 workpiece; 79 reduction gears; 80 accelerometer; 81 mother; 82 laser head; 83 drive shaft; 84 nozzle; 85 rack; 86 sprockets; 90 column; 91 bed; 92 pestles; 93X X-axis drive unit; 93Y Y-axis drive unit; 93Z Z-axis drive unit; 94 main shaft control unit; 95X servo control device; 96, 96b mechanical device unit; 97X drive mechanism; 98 mechanical structure; 99, 99-1, 99-2, 99-3, 100 numerically controlled machine tool; 101a, 101b, 101c, 101d, 101e, 101f machine tool system; 111 portal structure; 112 saddle.

Claims (18)

Simulationsvorrichtung, umfassend: eine Modellvorlagendatenbankeinheit, in der zwei oder mehr Modellvorlagen gespeichert sind, wobei in jeder der Modellvorlagen eine Beziehung zwischen Eingaben und Ausgaben von Elementen, die einen Vorgang bilden, der von einer mechanischen Vorrichtung durchzuführen ist, die zwei oder mehr Aktuatoren antreibt, in einer Berechnungsformel beschrieben wird; eine Modellkonfigurationsauswahleinheit zum Auswählen einer oder mehrerer Modellvorlagen aus der Modellvorlagendatenbankeinheit auf der Grundlage von Konfigurationsinformationen, die eine Konfiguration der mechanischen Vorrichtung und den Vorgang kennzeichnen; eine Modellparameterfestlegungseinheit zum Festlegen, für die von der Modellkonfigurationsauswahleinheit ausgewählte Modellvorlage, eines Modellparameters, der eine Variable für die Modellvorlage ist; und eine Simulationsausführungseinheit zum Ausführen einer Simulation des Vorgangs auf der Grundlage der Modusvorlage, die erhalten wird, nachdem die Modellparameterfestlegungseinheit den Modellparameter und einen Befehlspfad festgelegt hat, der ein Pfad ist, den ein bei dem Vorgang verwendetes Werkzeug bei der Ausführung des Vorgangs durchlaufen sollte, um ein Vorhersagevorgangsergebnis zu berechnen, das ein Vorhersageergebnis des Vorgangs ist.Simulation device comprising: a model template database unit in which two or more model templates are stored, wherein in each of the model templates a relationship between inputs and outputs of elements constituting an operation to be performed by a mechanical device driving two or more actuators is described in a calculation formula becomes; a model configuration selection unit for selecting one or more model templates from the model template database unit based on configuration information identifying a configuration of the mechanical device and the operation; a model parameter setting unit for setting, for the model template selected by the model configuration selection unit, a model parameter that is a variable for the model template; and a simulation execution unit for executing a simulation of the operation based on the mode template obtained after the model parameter setting unit sets the model parameter and has specified a command path, which is a path that a tool used in the operation should traverse when executing the operation to calculate a prediction operation result, which is a prediction result of the operation. Simulationsvorrichtung nach Anspruch 1, umfassend: eine Optimierungsberechnungsausführungseinheit zum Durchführen einer Optimierung des Modellparameters auf der Grundlage des Vorhersagevorgangsergebnisses und einer bei dem Vorgang zu erzielenden Leistung.Simulation device according to Claim 1 , comprising: an optimization calculation execution unit for performing optimization of the model parameter based on the prediction operation result and a performance to be achieved in the operation. Simulationsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei nach dem Festlegen des Modellparameters, wenn ein Vorgangsergebnis erhalten wird, das durch die mechanische Vorrichtung geliefert wird, für die der Modellparameter, der einer Optimierung durch die Optimierungsberechnungsausführungseinheit unterliegt, festgelegt worden ist, die Modellparameterfestlegungseinheit den bereits für die Modellvorlage festgelegten Modellparameter auf der Grundlage des erhaltenen Vorgangsergebnisses aktualisiert.Simulation device according to Claim 2 , wherein after setting the model parameter, when an operation result provided by the mechanical device for which the model parameter subject to optimization by the optimization calculation execution unit has been set is obtained, the model parameter setting unit sets the model parameter already set for the model template on the Updated based on the received operation result. Simulationsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Verarbeitung für die Optimierungsberechnungsausführungseinheit zum Optimieren des Modellparameters und die Verarbeitung für die Modellparameterfestlegungseinheit zum Aktualisieren des Modellparameters, der bereits für die Modellvorlage festgelegt wurde, parallel ausgeführt werden.Simulation device according to Claim 3 , wherein the processing for the optimization calculation execution unit for optimizing the model parameter and the processing for the model parameter setting unit for updating the model parameter already set for the model template are executed in parallel. Simulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Modellkonfigurationsauswahleinheit die Modellvorlage unter Verwendung von Steuerparametern auswählt, die für eine Servosteuervorrichtung und eine Prozesssteuervorrichtung als Konfigurationsinformationen festgelegt sind, wobei die Servosteuervorrichtung dazu konfiguriert ist, eine Achse der mechanischen Vorrichtung zu steuern.Simulation device according to one of the Claims 1 until 4 , wherein the model configuration selection unit selects the model template using control parameters set for a servo control device and a process control device as configuration information, the servo control device being configured to control an axis of the mechanical device. Simulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Modellparameterfestlegungseinheit den Modellparameter auf der Grundlage eines Merkmalsbetrages einer Servosteuervorrichtung, die eine Achse der mechanischen Vorrichtung steuert, und von Sensordaten, die von einem in der mechanischen Vorrichtung installierten Sensor ausgegeben werden, identifiziert und den identifizierten Modellparameter für die Modellvorlage festlegt.Simulation device according to one of the Claims 1 until 5 , where the model parameter setting unit determines the model parameter on the basis location of a feature amount of a servo control device that controls an axis of the mechanical device and sensor data output from a sensor installed in the mechanical device, and sets the identified model parameter for the model template. Simulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Simulationsausführungseinheit Folgendes umfasst: eine Befehlswertberechnungssimulationseinheit zum Berechnen eines Zeitreihenvorhersageachsbefehls für jede Antriebsachse der mechanischen Vorrichtung und eines Zeitreihenvorhersageprozessbefehls für eine Hauptwelle davon auf der Grundlage des Befehlspfades; zwei oder mehr Servosteuersimulationseinheiten jeweils zum Berechnen eines Vorhersageaktuatorantriebsbefehls für seine entsprechende Antriebsachse auf der Grundlage des Vorhersageaxialbefehls und eines Vorhersageaxialrückkopplungssignals; eine Prozesssteuersimulationseinheit zum Berechnen eines Vorhersageprozessänderungsbetrages für die Hauptwelle auf der Grundlage des Vorhersageprozessbefehls und eines Vorhersageprozessrückkopplungssignals; zwei oder mehr Antriebsmechanismusmodelleinheiten jeweils zum Berechnen einer Vorhersageaxialposition für die entsprechende Antriebsachse auf der Grundlage des Vorhersageaktuatorantriebsbefehls und einer Vorhersageaxialstörung und zum Ausgeben der berechneten Vorhersageaxialpositionen als die Vorhersageaxialrückkopplungssignale jeweils an die Servosteuersimulationseinheiten; eine Modelleinheit der mechanischen Struktur zum Berechnen einer Vorgangspunktverlagerung und der Vorhersageaxialstörung für jede Antriebsachse auf der Grundlage der von den zwei oder mehr Antriebsmechanismusmodelleinheiten berechneten Vorhersageaxialpositionen bzw. einer Vorhersageprozessstörung; und eine Prozessmodelleinheit zum Berechnen eines Vorhersagevorgangsergebnisses und der Vorhersageprozessstörung auf der Grundlage der Vorgangspunktverlagerung.Simulation device according to one of the Claims 1 until 6 , wherein the simulation execution unit comprises: a command value calculation simulation unit for calculating a time series prediction axis command for each driving axis of the mechanical device and a time series prediction process command for a main shaft thereof based on the command path; two or more servo control simulation units each for calculating a predictive actuator drive command for its corresponding drive axis based on the predictive axial command and a predictive axial feedback signal; a process control simulation unit for calculating a prediction process change amount for the main shaft based on the prediction process command and a prediction process feedback signal; two or more drive mechanism model units each for calculating a prediction axial position for the corresponding drive axle based on the prediction actuator drive command and a prediction axial disturbance and outputting the calculated prediction axial positions as the prediction axial feedback signals to the servo control simulation units, respectively; a mechanical structure model unit for calculating an operation point displacement and the prediction axial disturbance for each drive axle based on the prediction axial positions and a prediction process disturbance calculated by the two or more drive mechanism model units, respectively; and a process model unit for calculating a prediction process result and the prediction process failure based on the process point displacement. Simulationsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Befehlswertberechnungssimulationseinheit den Vorhersageaxialbefehl und den Vorhersageprozessbefehl auf einem Zyklus berechnet, der kürzer ist als ein Zyklus, auf dem eine Befehlswertberechnungseinheit in der mechanischen Vorrichtung einen Axialbefehl für die Antriebsachse und einen Prozessbefehl für die Hauptwelle berechnet.Simulation device according to Claim 7 , wherein the command value calculation simulation unit calculates the prediction axial command and the prediction process command on a cycle that is shorter than a cycle on which a command value calculation unit in the mechanical device calculates an axial command for the drive axle and a process command for the main shaft. Simulationsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei ein Servoberechnungszyklus, der ein Zyklus ist, in dem die Servosteuersimulationseinheit eine Berechnung durchführt, kürzer ist als ein Befehlswertberechnungszyklus, der ein Zyklus ist, in dem die Befehlswertberechnungssimulationseinheit eine Berechnung durchführt, ein Simulationsausführungszyklus festgelegt wird, wobei der Simulationsausführungszyklus ein Zyklus ist, der eine Zeitdauer aufweist, die gleich einem ganzzahligen Vielfachen des Servoberechnungszyklus und auch gleich einem ganzzahligen Vielfachen des Befehlswertberechnungszyklus ist, die Befehlswertberechnungssimulationseinheit den Vorhersageaxialbefehl und den Vorhersageprozessbefehl zu einem Zeitpunkt berechnet, zu dem der Befehlswertberechnungszyklus und der Simulationsausführungszyklus aufeinander abgestimmt sind, und die Servosteuersimulationseinheit den Vorhersageaktuatorantriebsbefehl zu einem Zeitpunkt berechnet, zu dem der Servoberechnungszyklus und der Simulationsausführungszyklus aufeinander abgestimmt sind.Simulation device according to Claim 7 or 8th , wherein a servo calculation cycle, which is a cycle in which the servo control simulation unit performs calculation, is shorter than a command value calculation cycle, which is a cycle in which the command value calculation simulation unit performs calculation, a simulation execution cycle is set, where the simulation execution cycle is a cycle which a time period equal to an integer multiple of the servo calculation cycle and also equal to an integer multiple of the command value calculation cycle, the command value calculation simulation unit calculates the prediction axial command and the prediction process command at a time when the command value calculation cycle and the simulation execution cycle are aligned, and the servo control simulation unit assigns the prediction actuator drive command calculated at a time when the servo calculation cycle and the simulation execution cycle are aligned. Simulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei wenn ein Zeitpunkt, zu dem die Vorhersageaxialposition von einem Zeitpunkt abweicht, zu dem die Servosteuersimulationseinheit den Vorhersageaktuatorantriebsbefehl berechnet, die Antriebsmechanismusmodelleinheit die Vorhersageaxialposition unter Verwendung eines vorliegenden Vorhersageaktuatorantriebsbefehls berechnet, der auf der Grundlage eines Vorhersageaktuatorantriebsbefehls erhalten wird, der zuvor von der Servosteuersimulationseinheit berechnet wurde, und wenn ein Zeitpunkt, zu dem die Vorgangspunktverlagerung und die Vorhersageaxialstörung berechnet werden, von einem Zeitpunkt abweicht, zu dem die Antriebsmechanismusmodelleinheit die Vorhersageaxialposition berechnet, berechnet die Modelleinheit der mechanischen Struktur die Vorgangspunktverlagerung und die Vorhersageaxialstörung unter Verwendung einer vorliegenden Vorhersageaxialposition, die auf der Grundlage einer Vorhersageaxialposition erhalten wird, die zuvor von der Antriebsmechanismusmodelleinheit berechnet wurde.Simulation device according to one of the Claims 7 until 9 , wherein when a timing at which the prediction axial position deviates from a timing at which the servo control simulation unit calculates the prediction actuator drive command, the drive mechanism model unit calculates the prediction axial position using a present prediction actuator drive command obtained based on a prediction actuator drive command previously calculated by the servo control simulation unit , and when a timing at which the operation point displacement and the prediction axial disturbance are calculated is different from a timing at which the drive mechanism model unit calculates the prediction axial position, the mechanical structure modeling unit calculates the operation point displacement and the prediction axial disturbance using a present prediction axial position based on a predicted axial position previously calculated by the drive mechanism model unit. Simulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Simulationsausführungseinheit Folgendes umfasst: eine Befehlswertberechnungssimulationseinheit zum Berechnen eines Zeitreihenvorhersageaxialbefehls für jede Antriebsachse der mechanischen Vorrichtung auf der Grundlage eines Befehls für eine programmierbare logische Steuerung zum Steuern der mechanischen Vorrichtung und des Befehlspfades; mehr als eine Servosteuersimulationseinheit zum Berechnen eines Vorhersageaktuatorantriebsbefehls für die entsprechende eine der Antriebsachsen auf der Grundlage des Vorhersageaxialbefehls und eines Vorhersageaxialrückkopplungssignals; mehr als eine Antriebsmechanismusmodelleinheit zum Berechnen einer Vorhersageaxialposition für die entsprechende eine der Antriebsachsen auf der Grundlage des Vorhersageaktuatorantriebsbefehls und einer Vorhersageaxialstörung und zum Ausgeben der berechneten Vorhersageaxialposition als Vorhersageaxialrückkopplungssignal an die Servosteuersimulationseinheit; eine Modelleinheit der mechanischen Struktur zum Berechnen einer Vorgangspunktverlagerung auf der Grundlage der jeweils von den Antriebsmechanismusmodelleinheiten berechneten Vorhersageaxialpositionen; und eine Einheit zur Berechnung der geometrischen Form zum Berechnen eines Vorhersagevorgangsergebnisses auf der Grundlage der Vorgangspunktverlagerung. Simulation device according to one of the Claims 1 until 6 , wherein the simulation execution unit comprises: a command value calculation simulation unit for calculating a time series prediction axial command for each driving axis of the mechanical device based on a command for a programmable logic controller for controlling the mechanical device and the command path; more than one servo control simulation unit for calculating a predictive actuator drive miss for the corresponding one of the drive axles based on the predictive axial command and a predictive axial feedback signal; more than one drive mechanism model unit for calculating a predictive axial position for the corresponding one of the driving axles based on the predictive actuator drive command and a predictive axial disturbance and outputting the calculated predictive axial position as a predictive axial feedback signal to the servo control simulation unit; a mechanical structure model unit for calculating an operation point displacement based on the prediction axial positions calculated by the drive mechanism model units, respectively; and a geometric shape calculation unit for calculating a prediction operation result based on the operation point displacement. Simulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Simulationsausführungseinheit die Simulation unter Verwendung eines Befehls für die mechanische Vorrichtung, der auf der Grundlage des Befehlspfades berechnet wird, ausführt.Simulation device according to one of the Claims 1 until 11 , wherein the simulation execution unit executes the simulation using a command for the mechanical device calculated based on the command path. Simulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Modellvorlage eine Struktur ist, die unter Verwendung einer Black Box, einer White Box, einer Grey Box, eines Surrogates, eines Verhaltens, eines Zustandsraums, eines Subraums, einer Übertragungsfunktion oder eines Finite-Elemente-Verfahrens beschrieben ist.Simulation device according to one of the Claims 1 until 12 , where the model template is a structure described using a black box, a white box, a gray box, a surrogate, a behavior, a state space, a subspace, a transfer function or a finite element method. Simulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Modellkonfigurationsauswahleinheit die ausgewählte Modellvorlage auf der Grundlage der Vibrationseigenschaften der mechanischen Vorrichtung degeneriert und die Simulationsausführungseinheit die Simulation unter Verwendung der degenerierten Modellvorlage ausführt.Simulation device according to one of the Claims 1 until 13 , wherein the model configuration selection unit degenerates the selected model template based on the vibration characteristics of the mechanical device, and the simulation execution unit executes the simulation using the degenerated model template. Simulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Simulationsvorrichtung sequenziell Simulationen von Vorgängen von zwei oder mehr Bearbeitungsvorrichtungen eines Systems durchführt, in dem die Bearbeitungsvorrichtungen ihre jeweiligen Bearbeitungsvorgänge an einem Werkstück durchführen, um eine endgültige Form zu erreichen, um die endgültige Form vorherzusagen.Simulation device according to one of the Claims 1 until 14 , wherein the simulation device sequentially performs simulations of operations of two or more machining devices of a system in which the machining devices perform their respective machining operations on a workpiece to achieve a final shape to predict the final shape. Werkzeugmaschinensystem, umfassend: die Simulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15; und eine Werkzeugmaschine zum Durchführen einer Bearbeitung eines Werkstücks unter einer Vorgangsbedingung auf der Grundlage des von der Simulationsvorrichtung ausgegebenen Vorhersagevorgangsergebnisses.Machine tool system, comprising: the simulation device according to one of the Claims 1 until 15 ; and a machine tool for performing machining of a workpiece under an operation condition based on the predicted operation result output from the simulation device. Simulationsverfahren, das von einer Simulationsvorrichtung ausgeführt wird, die ein Ergebnis eines Vorgangs vorhersagt, der durch Antreiben von zwei oder mehr Aktuatoren ausgeführt wird, umfassend: einen ersten Schritt des Auswählens einer oder mehrerer einer Vielzahl von Modellvorlagen auf der Grundlage von Konfigurationsinformationen, die eine Konfiguration einer den Vorgang durchführenden mechanischen Vorrichtung und den Vorgang kennzeichnen, wobei in jeder der Modellvorlagen eine Beziehung zwischen Eingaben und Ausgaben von Elementen, die den Vorgang bilden, in einer Berechnungsformel beschrieben wird; einen zweiten Schritt des Festlegens eines Modellparameters, der eine Variable für die Modellvorlage ist, für die im ersten Schritt ausgewählte Modellvorlage; und einen dritten Schritt des Ausführens einer Simulation des Vorgangs auf der Grundlage der Modusvorlage, die erhalten wird, nachdem der Modellparameter durch den zweiten Schritt festgelegt wurde, und eines Befehlspfades, der ein Pfad ist, den ein in dem Vorgang verwendetes Werkzeug bei der Ausführung des Vorgangs durchlaufen sollte, um ein Vorhersagevorgangsergebnis zu berechnen, das ein Vorhersageergebnis des Vorgangs ist.A simulation method performed by a simulation device that predicts a result of an operation performed by driving two or more actuators, comprising: a first step of selecting one or more of a plurality of model templates based on configuration information identifying a configuration of a mechanical device performing the operation and the operation, wherein in each of the model templates a relationship between inputs and outputs of elements constituting the operation , is described in a calculation formula; a second step of setting a model parameter, which is a variable for the model template, for the model template selected in the first step; and a third step of executing a simulation of the operation based on the mode template obtained after the model parameter is set by the second step and a command path that is a path that a tool used in the operation executes the operation should go through to calculate a prediction operation result, which is a prediction result of the operation. Bearbeitungsverfahren, umfassend: einen ersten Schritt einer Simulationsvorrichtung, der eine oder mehrere einer Vielzahl von Modellvorlagen auf der Grundlage von Konfigurationsinformationen auswählt, die eine Konfiguration einer mechanischen Vorrichtung und eines Bearbeitungsvorgangs kennzeichnen, wobei in jeder der Modellvorlagen eine Beziehung zwischen Eingaben und Ausgaben von Elementen, die den Bearbeitungsvorgang bilden, in der Berechnungsformel beschrieben wird, wobei der Bearbeitungsvorgang durch die mechanische Vorrichtung ausgeführt wird, die zwei oder mehr Aktuatoren antreibt; einen zweiten Schritt der Simulationsvorrichtung, der einen Modellparameter, der eine Variable für die Modellvorlage ist, für die im ersten Schritt ausgewählte Modellvorlage festlegt; einen dritten Schritt der Simulationsvorrichtung, der eine Simulation des Bearbeitungsvorgangs auf der Grundlage der Modusvorlage, die erhalten wird, nachdem der Modellparameter durch den zweiten Schritt festgelegt wurde, und eines Befehlspfades, der ein Pfad ist, den ein Werkzeug bei der Ausführung des Bearbeitungsvorgangs durchlaufen sollte, ausführt, um ein Vorhersagevorgangsergebnis zu berechnen, das ein Vorhersageergebnis des Bearbeitungsvorgangs ist. einen vierten Schritt der Simulationsvorrichtung, der einen Parameter einstellt, der für die mechanische Vorrichtung zum Durchführen des Bearbeitungsvorgangs auf der Grundlage des Vorhersagevorgangsergebnisses verwendet wird; und einen Schritt der mechanischen Vorrichtung, der den Bearbeitungsvorgang unter Verwendung des eingestellten Parameters durchführt.Machining method comprising: a first step of a simulation device that selects one or more of a plurality of model templates based on configuration information characterizing a configuration of a mechanical device and a machining operation, wherein in each of the model templates a relationship between inputs and outputs of elements, which constitute the machining operation is described in the calculation formula, wherein the machining operation is carried out by the mechanical device driving two or more actuators; a second step of the simulation device that sets a model parameter, which is a variable for the model template, for the model template selected in the first step; a third step of the simulation device that performs a simulation of the machining operation based on the mode template obtained after the model parameter is set by the second step and a command path that is a path that a tool should traverse when executing the machining operation , executes to calculate a prediction operation result that is a prediction result of the editing operation. a fourth step of the simulation device that sets a parameter used for the mechanical device to perform the machining operation based on the prediction operation result; and a step of the mechanical device that performs the machining operation using the set parameter.
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