WO2022059611A1 - 異常判定システム及びプログラム - Google Patents

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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50206—Tool monitoring integrated in nc control

Definitions

  • the present invention relates to an abnormality determination system and a program.
  • a numerical control device drives and controls a movable part (for example, a control shaft) of a machine tool based on a machining program (NC program) created in advance, and the movable part processes a workpiece or the like to be machined. do.
  • a machining program NC program
  • the machine tool can be moved due to reasons such as an error in the machining program, an incorrect mounting position of the workpiece with respect to the machine tool, or an error in the input of the tool offset. Interference between parts and between moving parts of the machine tool and other parts of the machine tool may occur.
  • the numerical control device described in Patent Document 1 simulates the operation of the machine tool based on the simulation conditions including the preceding position of the moving part of the machine tool and the shape data of the machine tool.
  • the numerical control device needs to execute the simulation prior to the actual operation of the machine tool, the processing time for processing the simulation is limited. Therefore, the numerical control device needs to reduce the accuracy of the simulation when the processing time is not sufficient, and conversely, the simulation can be performed with high accuracy when the processing time is sufficient.
  • the accuracy of the simulation can also be affected by the specifications of the computer that executes the simulation.
  • the numerical control device needs to set a wide range of the detection threshold when determining the detection threshold for detecting the abnormality of the machine tool, assuming that the accuracy of the simulation is poor. There is. As a result, the numerical control device sets a wide range of the detection threshold even when the simulation can be performed with high accuracy, so that the accuracy of detecting the abnormality of the machine tool is low.
  • the abnormality determination system includes a pre-reading unit that pre-reads a machining program and creates command data, a pre-position calculation unit that calculates a preceding position of a movable portion of a machine tool based on the command data, and the preceding position calculation unit.
  • the interference check unit for checking the interference between the movable part of the machine tool and other parts of the machine tool by simulating the operation of the machine tool based on the position and the shape data of the machine tool, and the interference.
  • a motor information estimation unit that estimates motor estimation information about the motor of the machine tool based on the interference between the moving part and the other parts checked by the check unit, and an estimation that determines the estimation accuracy of the motor estimation information.
  • An accuracy determination unit a detection threshold determination unit that determines a detection threshold for detecting an abnormality of the machine tool based on the motor estimation information and the estimation accuracy, and a motor measurement unit that acquires motor measurement information related to the motor. And a state determination unit for determining the state of the machine tool based on the motor measurement information and the detection threshold.
  • the program according to the present disclosure includes a step of pre-reading a machining program on a computer and creating command data, a step of calculating a leading position of a movable part of a machine tool based on the command data, and the leading position and the above.
  • a step of determining a detection threshold for detecting an abnormality in a machine a step of acquiring motor measurement information regarding the motor, and a step of determining the state of the machine tool based on the motor measurement information and the detection threshold. , Is executed.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of an abnormality determination system 1 according to the present embodiment.
  • the abnormality determination system 1 aims to determine an abnormality in a machine tool.
  • the abnormality determination system 1 includes a numerical control device 2 and a simulation device 3.
  • the numerical control device 2 is a device for causing the machine tool 4 to perform predetermined machining or the like by controlling the machine tool 4.
  • the numerical control device 2 includes the machining program 21, the look-ahead unit 22, the look-ahead block command data 23, the distribution processing unit 24, the movement command output unit 25, the acceleration / deceleration processing unit 26, the servo control unit 27, and the preceding. It includes a position calculation unit 28, a current position register 29, a motor measurement unit 30, a detection threshold value determination unit 35, and a state determination unit 36.
  • the purpose of the simulation device 3 is to check the interference between the moving part of the machine tool 4 and other parts of the machine tool 4 by simulation.
  • the simulation device 3 includes a preceding position receiving unit 31, an interference checking unit 32, a motor information estimation unit 33, and an estimation accuracy determination unit 34.
  • the machining program 21 is a program that is stored in a storage device such as a memory of the numerical control device 2 and causes the machine tool 4 to perform predetermined machining.
  • the look-ahead unit 22 pre-reads the machining program 21 and creates command data from the machining program 21. Specifically, the look-ahead unit 22 creates look-ahead block command data 23 as command data.
  • the look-ahead block command data 23 is a plurality of data in which commands are read out from the machining program 21 for each block by the look-ahead unit 22 and converted into an execution format.
  • the look-ahead block command data 23 is stored in a storage device such as a memory of the numerical control device 2.
  • the distribution processing unit 24 reads the look-ahead block command data 23 block by block, and based on the movement amount and speed of each axis commanded by each block, the distribution movement amount commanded to the servomotor 41 of each axis for each distribution cycle. Ask for.
  • the distribution processing unit 24 updates the current position of the servomotor 41 of each axis by adding the obtained distribution movement amount to, for example, the current position register 29. Further, the distribution processing unit 24 outputs the obtained distribution movement amount to the acceleration / deceleration processing unit 26 via the movement command output unit 25.
  • the movement command output unit 25 stops outputting the distribution movement amount in the movement command output from the distribution processing unit 24 to the acceleration / deceleration processing unit 26. Therefore, the movement command output unit 25 outputs the movement command to the acceleration / deceleration processing unit 13 unless the axis stop command is input from the simulation device 3.
  • the acceleration / deceleration processing unit 26 performs acceleration / deceleration processing based on the movement command, and outputs a movement command of the amount of movement processed for acceleration / deceleration to the servo control unit 27.
  • the servo control unit 27 feeds back the position and speed from the position and speed detector attached to the servomotor 41 (or the movable part of the machine tool 4 driven by the servomotor 41), and outputs from the acceleration / deceleration processing unit 26.
  • the position and speed feedback control is performed based on the movement command. Further, the servo control unit 27 drives and controls the servomotor 41 via the servo amplifier.
  • the servo control unit 27 performs the same control on the servomotor 41 of each axis in the machine tool 4. That is, the position and speed of the servomotor 41 of each axis are controlled by the servo control unit 27.
  • the leading position calculation unit 28 calculates the leading position of the movable part of the machine tool 4 based on the look-ahead block command data 23 as command data.
  • the leading position calculation unit 28 calculates the leading position of the moving part of the machine tool 4 based on the current position of the moving part of the machine tool 4, the preset leading time, and the look-ahead block command data 23. ..
  • the leading position of the movable portion of the machine tool 4 indicates a position where the movable portion driven by the servomotor 41 moves from the current position after the preceding time.
  • the leading position calculation unit 28 outputs the coordinate values of the leading time and the leading position to the simulation device 3 in order to check the interference between the moving part of the machine tool 4 and the other parts of the machine tool 4.
  • the movable part of the machine tool 4 indicates a work, a tool (for example, a cutting tool), a work, a movable part other than the tool, etc. driven by the servomotor 41. Further, the other parts of the machine tool 4 show parts other than the workpiece, the tool, and the movable part driven by the servomotor 41.
  • the current position register 29 registers the current position of the moving part of the machine tool 4.
  • the current position of the movable part of the machine tool 4 is sequentially updated by the distribution processing unit 24.
  • the motor measurement unit 30 measures motor measurement information related to the servo motor 41. Specifically, the motor measuring unit 30 measures motor measurement information such as the current value of the motor, the load of the servomotor 41 estimated from the current value, and the load of the spindle. The motor measurement unit 30 may measure motor measurement information regarding the spindle motor 42 in addition to the servo motor 41.
  • the leading position receiving unit 31 of the simulation device 3 receives the leading position of the movable portion of the machine tool 4 calculated by the leading position calculation unit 28.
  • the interference check unit 32 checks for interference between the movable part of the machine tool 4 and other parts of the machine tool based on the preceding position of the movable part of the machine tool 4 and the shape data of the machine tool 4. Specifically, the interference check unit 32 connects the movable part of the machine tool 4 and other parts by simulating the operation of the machine tool 4 based on the simulation conditions including the preceding position and the shape data of the machine tool 4. Check for interference.
  • the shape data of the machine tool 4 is, for example, data based on the design data of the machine tool 4, and is stored in the memory of the numerical control device 2 or the like.
  • the motor information estimation unit 33 estimates the motor estimation information regarding the motor of the machine tool 4 based on the interference between the moving part checked by the interference check unit 32 and other parts. Specifically, the motor information estimation unit 33 interferes with the moving part of the machine tool 4 and other parts, that is, the load of the servomotor 41 and the load of the servomotor 41 based on the simulation of the operation of the machine tool 4. Motor estimation information including the current value of the servomotor 41 estimated from, the load of the spindle, the current value, and the like is estimated.
  • the estimation accuracy determination unit 34 determines the estimation accuracy of the motor estimation information estimated by the motor information estimation unit 33. Specifically, the estimation accuracy determination unit 34 determines the estimation accuracy of the motor estimation information based on simulation conditions such as time resolution and accuracy of shape data.
  • the detection threshold value determination unit 35 of the numerical control device 2 determines the detection threshold value for detecting the abnormality of the machine tool 4 based on the motor estimation information and the estimation accuracy. Specifically, the detection threshold value determination unit 35 determines the detection threshold value to a relatively small value when the estimation accuracy is relatively high, and sets the detection threshold value to a relatively large value when the estimation accuracy is relatively low. To decide.
  • the state determination unit 36 determines the state of the machine tool 4 based on the motor measurement information measured by the motor measurement unit 30 and the detection threshold value determined by the detection threshold value determination unit 35. Specifically, the state determination unit 36 determines that the operation of the machine tool 4 is abnormal when the motor measurement information exceeds the detection threshold value, and when the motor measurement information does not exceed the detection threshold value, the operation of the machine tool 4 Is determined to be normal.
  • the conventional simulation device simulates the operation of the machine tool 4 based on the simulation conditions including the preceding position of the moving part of the machine tool and the shape data of the machine tool.
  • the simulation device needs to finish the simulation before the actual operation of the machine tool, the processing time for processing the simulation is limited.
  • the numerical control device when determining the detection threshold value for detecting the abnormality of the machine tool, it is necessary to set a wide range of the detection threshold value on the premise that the accuracy of the simulation by the simulation device is poor. .. As a result, the numerical control device sets a wide range of the detection threshold even when the simulation can be performed with high accuracy, so that the accuracy of detecting the abnormality of the machine tool is low.
  • the abnormality determination system 1 improves the accuracy of detecting the abnormality of the machine tool 4 by determining the detection threshold value according to the accuracy of the simulation.
  • FIGS. 3A and 3B are diagrams showing an example of a detection threshold value.
  • the simulation device 3 represents the work cut by the machine tool 4 by the voxel models M1 and M2.
  • the voxel models M1 and M2 are models in which the target shape is represented by a set of minute cubes.
  • the interference check unit 32 of the simulation device 3 uses the boxel models M1 and M2 to cut the work (that is, other parts of the machine tool 4) and the movable part of the machine tool 4 (for example, for example).
  • the operation of the cutting tool T) shown in FIGS. 2A and 3A is simulated.
  • the interference check unit 32 simulates the cutting load and the motor torque from the geometrical relationship between the voxel models M1 and M2 that model the workpiece and the cutting tool T.
  • the interference check unit 32 according to the present embodiment simulates the cutting load and the motor torque by using a known method.
  • the interference check unit 32 simulates the voxel models M1 and M2 so that only the part to be cut remains according to the progress of cutting by the cutting tool T.
  • the accuracy of the simulation depends on the simulation conditions such as the voxel size and the time resolution in the voxel models M1 and M2, for example. Therefore, the interference check unit 32 adjusts the simulation conditions so that the simulation can be completed within a limited time.
  • the estimation accuracy determination unit 34 determines the estimation accuracy of the motor estimation information based on the adjusted simulation conditions. For example, as shown in FIG. 2A, when the size of the voxel in the voxel model M1 as a simulation condition is smaller than that of the voxel model M2 shown in FIG. 3A, the estimation accuracy determination unit 34 uses the motor estimation information (for example, the motor torque). Estimated value) is determined to be a relatively high value.
  • the detection threshold value determination unit 35 determines the detection threshold value to a relatively small value when the estimation accuracy is relatively high.
  • the state determination unit 36 determines the state of the machine tool 4 based on the motor measurement information (for example, the measured value of the motor torque) and the detection threshold value determined by the detection threshold value determination unit 35. judge.
  • the simulation device 3 expresses the work cut by the machine tool 4 by the voxel model M2.
  • the simulation device 3 uses the boxel model M2 to form a workpiece (that is, another part of the machine tool 4) cut by the machine tool 4 and a moving part of the machine tool 4 (for example, the cutting tool T shown in FIG. 3A). Simulate the operation.
  • the estimation accuracy determination unit 34 uses the motor estimation information (for example, the motor). Determine the estimation accuracy (estimated value of torque) to a relatively low value.
  • the detection threshold value determination unit 35 determines the detection threshold value to a relatively large value when the estimation accuracy is relatively low.
  • the state determination unit 36 determines the state of the machine tool 4 based on the motor measurement information (for example, the measured value of the motor torque) and the detection threshold value determined by the detection threshold value determination unit 35.
  • the state determination unit 36 detects the measured value of the motor torque that may be erroneously detected if the detection threshold value remains a relatively small value. No, that is, it is determined that the state of the machine tool 4 is normal.
  • the abnormality determination system 1 determines the detection threshold value to a relatively large value to determine the state of the machine tool 4. It can be judged appropriately.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a processing flow of the abnormality determination system 1 according to the present embodiment.
  • the look-ahead unit 22 pre-reads the machining program 21 and creates the look-ahead block command data 23 as command data before the operation of the machine tool 4.
  • step S2 the leading position calculation unit 28 calculates the leading position of the moving part of the machine tool 4 based on the current position of the moving part of the machine tool 4, the preset leading time, and the look-ahead block command data 23.
  • step S3 the interference check unit 32 interferes with the moving part of the machine tool 4 and other parts by simulating the operation of the machine tool 4 based on the simulation conditions including the preceding position and the shape data of the machine tool 4. Check.
  • step S4 the motor information estimation unit 33 estimates the motor estimation information regarding the motor of the machine tool 4 based on the interference between the moving part checked by the interference check unit 32 and other parts.
  • step S5 the estimation accuracy determination unit 34 determines the estimation accuracy of the motor estimation information estimated by the motor information estimation unit 33.
  • step S6 the detection threshold value determination unit 35 determines the detection threshold value for detecting the abnormality of the machine tool 4 based on the motor estimation information and the estimation accuracy.
  • step S7 the state determination unit 36 determines the state of the machine tool 4 based on the motor measurement information measured by the motor measurement unit 30 and the detection threshold value determined by the detection threshold value determination unit 35.
  • the abnormality determination system 1 works based on the pre-reading unit 22 that pre-reads the machining program 21 and creates the pre-reading block command data 23 as command data, and the pre-reading block command data 23.
  • the leading position calculation unit 28 that calculates the leading position of the moving part of the machine 4 and the leading position and the shape data of the machine tool 4
  • the moving part of the machine tool 4 and the machine tool 4 are simulated.
  • the interference check unit 32 that checks the interference with other parts of 4 and the interference between the movable part and other parts checked by the interference check unit 32, the motor estimation information regarding the motor of the machine tool 4 is estimated.
  • the motor information estimation unit 33 the estimation accuracy determination unit 34 that determines the estimation accuracy of the motor estimation information, and the detection threshold that determines the detection threshold for detecting the abnormality of the machine tool 4 based on the motor estimation information and the estimation accuracy. It includes a determination unit 35, a motor measurement unit 30 that acquires motor measurement information about the motor, and a state determination unit 36 that determines the state of the machine tool 4 based on the motor measurement information and the detection threshold.
  • the abnormality determination system 1 determines the detection threshold value according to the accuracy of the simulation, so that even if the accuracy of the simulation varies, the abnormality of the machine tool 4 can be detected with high accuracy. Therefore, in the abnormality determination system 1, there is a difference between the simulation of the operation of the machine tool 4 and the actual operation of the machine tool (for example, the installation position of the work is incorrect, or the cutting tool is damaged. Etc.), even if the accuracy of the simulation varies, the abnormality of the machine tool 4 can be detected with high accuracy.
  • the detection threshold value determination unit 35 determines the detection threshold value to a relatively small value when the estimation accuracy is relatively high, and determines the detection threshold value to a relatively large value when the estimation accuracy is relatively low. .. As a result, the abnormality determination system 1 determines the detection threshold value according to the accuracy of the simulation, so that the detection threshold value for detecting the abnormality of the machine tool 4 can be set to an appropriate value.
  • the interference check unit 32 connects with the movable part of the machine tool 4 and other parts of the machine tool 4 by simulating the operation of the machine tool 4 based on the simulation conditions including the preceding position and the shape data of the machine tool 4. Check for interference.
  • the estimation accuracy determination unit 34 determines the estimation accuracy of the motor estimation information based on the simulation conditions. As a result, the abnormality determination system 1 can determine the estimation accuracy of the motor estimation information indicating the accuracy of the simulation, so that the abnormality of the machine tool 4 can be detected accurately according to the accuracy of the simulation.
  • the state determination unit 36 determines that the operation of the machine tool 4 is abnormal when the motor measurement information exceeds the detection threshold value, and when the motor measurement information does not exceed the detection threshold value, the operation of the machine tool 4 is normal. Judge that there is.
  • the abnormality determination system 1 includes a numerical control device 2 for controlling the machine tool 4 and a simulation device 3 for simulating the operation of the machine tool 4.
  • the numerical control device 2 includes a look-ahead unit 22, a preceding position calculation unit 28, a motor measurement unit 30, a detection threshold value determination unit 35, and a state determination unit 36
  • the simulation device 3 includes an interference check unit 32 and a motor information estimation unit. 33 and an estimation accuracy determination unit 34 are provided.
  • the abnormality determination system 1 can accurately detect the abnormality of the machine tool 4 by the numerical control device 2 and the simulation device 3.
  • the above-mentioned abnormality determination system 1 can be realized by hardware, software, or a combination thereof. Further, the control method performed by the above-mentioned abnormality determination system 1 can also be realized by hardware, software, or a combination thereof.
  • what is realized by software means that it is realized by a computer reading and executing a program.
  • Non-transitory computer-readable media include various types of tangible storage media (tangible studio media).
  • Examples of non-temporary computer-readable media include magnetic recording media (eg, hard disk drives), optomagnetic recording media (eg, optomagnetic disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs, CD-Rs /. W, including semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (random access memory)).

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Abstract

工作機械の異常を精度良く検出することができる異常判定システム及びプログラムを提供すること。異常判定システムは、加工プログラムを先読みし、指令データを作成する先読み部と、前記指令データに基づいて、工作機械の可動部の先行位置を算出する先行位置算出部と、前記工作機械の前記可動部と前記工作機械の他の部分との干渉をチェックする干渉チェック部と、前記可動部と前記他の部分との干渉に基づいて、前記工作機械のモータに関するモータ推定情報を推定するモータ情報推定部と、前記モータ推定情報の推定精度を決定する推定精度決定部と、前記モータ推定情報及び前記推定精度に基づいて、前記工作機械の異常を検出するための検出閾値を決定する検出閾値決定部と、前記モータに関するモータ計測情報を取得するモータ計測部と、前記モータ計測情報及び前記検出閾値に基づいて、前記工作機械の状態を判定する状態判定部と、を備える。

Description

異常判定システム及びプログラム
　本発明は、異常判定システム及びプログラムに関する。
　従来より、数値制御装置は、予め作成された加工プログラム（ＮＣプログラム）に基づいて、工作機械の可動部（例えば、制御軸）を駆動制御し、可動部によって被加工物であるワーク等を加工する。
　数値制御装置及び工作機械の運転中において、加工プログラムに間違いが存在する、工作機械に対するワークの取り付け位置が間違っている、工具オフセットの入力に誤りがある等のような原因によって、工作機械の可動部間の干渉や、工作機械の可動部と工作機械の他の部分との間に干渉が発生する場合がある。
　このような干渉の発生を防ぐために、工作機械の先行位置及び工作機械の可動部と他の部分との形状データに基づいて、工作機械の可動部と他の部分との干渉をシミュレーションすることにより、工作機械内の異常を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１０－２４４２５６号公報
　ここで、特許文献１に記載の数値制御装置は、工作機械の可動部の先行位置及び工作機械の形状データを含むシミュレーション条件に基づいて工作機械の動作をシミュレーションする。しかし、数値制御装置は、工作機械の実際の動作に先行してシミュレーションを実行する必要があるため、シミュレーションを処理するための処理時間は限られる。そのため、数値制御装置は、処理時間に余裕がないときはシミュレーションの精度を落とす必要があり、逆に処理時間に余裕があるときは高精度にシミュレーションすることができる。また、シミュレーションの精度は、シミュレーションを実行する計算機のスペックにも影響されうる。
　シミュレーションの精度にばらつきがある場合、数値制御装置は、工作機械の異常を検出するための検出閾値を決定する際に、シミュレーションの精度が悪い状態を前提として、検出閾値の範囲を広く設定する必要がある。それにより、数値制御装置は、高い精度でシミュレーションが可能な場合であっても、検出閾値の範囲を広く設定しているため、工作機械の異常を検出する精度が低くなる。
　そこで、シミュレーションの精度にばらつきがあったとしても、工作機械の異常を精度良く検出することができる異常判定システムが求められている。
　本開示に係る異常判定システムは、加工プログラムを先読みし、指令データを作成する先読み部と、前記指令データに基づいて、工作機械の可動部の先行位置を算出する先行位置算出部と、前記先行位置及び前記工作機械の形状データに基づいて前記工作機械の動作をシミュレーションすることによって、前記工作機械の前記可動部と前記工作機械の他の部分との干渉をチェックする干渉チェック部と、前記干渉チェック部によりチェックされた前記可動部と前記他の部分との干渉に基づいて、前記工作機械のモータに関するモータ推定情報を推定するモータ情報推定部と、前記モータ推定情報の推定精度を決定する推定精度決定部と、前記モータ推定情報及び前記推定精度に基づいて、前記工作機械の異常を検出するための検出閾値を決定する検出閾値決定部と、前記モータに関するモータ計測情報を取得するモータ計測部と、前記モータ計測情報及び前記検出閾値に基づいて、前記工作機械の状態を判定する状態判定部と、を備える。
　本開示に係るプログラムは、コンピュータに、加工プログラムを先読みし、指令データを作成するステップと、前記指令データに基づいて、工作機械の可動部の先行位置を算出するステップと、前記先行位置及び前記工作機械の形状データに基づいて前記工作機械の動作をシミュレーションすることによって、前記工作機械の前記可動部と前記工作機械の他の部分との干渉をチェックするステップと、前記可動部と前記他の部分との干渉に基づいて、前記工作機械のモータに関するモータ推定情報を推定するステップと、前記モータ推定情報の推定精度を決定するステップと、前記モータ推定情報及び前記推定精度に基づいて、前記工作機械の異常を検出するための検出閾値を決定するステップと、前記モータに関するモータ計測情報を取得するステップと、前記モータ計測情報及び前記検出閾値に基づいて、前記工作機械の状態を判定するステップと、を実行させる。
　本発明によれば、工作機械の異常を精度良く検出することができる。
本実施形態に係る異常判定システムの概要を示す図である。 工作機械によって切削されるワークのボクセルモデルを示す図である。 検出閾値の例を示す図である。 工作機械によって切削されるワークのボクセルモデルを示す図である。 検出閾値の例を示す図である。 本実施形態に係る異常判定システムの処理の流れを示すフローチャートである。
　以下、本発明の実施形態の一例について説明する。図１は、本実施形態に係る異常判定システム１の概要を示す図である。異常判定システム１は、工作機械の異常を判定することを目的とする。図１に示すように、異常判定システム１は、数値制御装置２と、シミュレーション装置３と、を備える。
　数値制御装置２は、工作機械４を制御することにより、工作機械４に所定の機械加工等を行わせるための装置である。数値制御装置２は、加工プログラム２１と、先読み部２２と、先読みブロック指令データ２３と、分配処理部２４と、移動指令出力部２５と、加減速処理部２６と、サーボ制御部２７と、先行位置算出部２８と、現在位置レジスタ２９と、モータ計測部３０と、検出閾値決定部３５と、状態判定部３６と、を備える。
　シミュレーション装置３は、シミュレーションによって工作機械４の可動部と工作機械４の他の部分との干渉をチェックすることを目的とする。シミュレーション装置３は、先行位置受信部３１と、干渉チェック部３２と、モータ情報推定部３３と、推定精度決定部３４と、を備える。
　加工プログラム２１は、数値制御装置２のメモリ等の記憶装置に記憶され、工作機械４に所定の機械加工を行わせるためのプログラムである。
　先読み部２２は、加工プログラム２１を先読みし、加工プログラム２１から指令データを作成する。具体的には、先読み部２２は、指令データとして先読みブロック指令データ２３を作成する。
　先読みブロック指令データ２３は、先読み部２２によって加工プログラム２１から１ブロック毎に指令を読み出され、実行形式に変換された複数のデータである。先読みブロック指令データ２３は、数値制御装置２のメモリ等の記憶装置に記憶される。
　分配処理部２４は、先読みブロック指令データ２３を１ブロックずつ読み出し、各ブロックで指令された各軸の移動量及び速度に基づいて、分配周期毎の各軸のサーボモータ４１へ指令する分配移動量を求める。分配処理部２４は、求めた分配移動量を、例えば現在位置レジスタ２９に加算することによって、各軸のサーボモータ４１の現在位置を更新する。また、分配処理部２４は、求めた分配移動量を、移動指令出力部２５を介して加減速処理部２６に出力する。
　移動指令出力部２５は、シミュレーション装置３から、軸停止指令が入力されたとき、分配処理部２４から出力された移動指令における分配移動量を、加減速処理部２６に出力することを停止させる。よって、移動指令出力部２５は、シミュレーション装置３から軸停止指令が入力されない限り、移動指令を加減速処理部１３に出力する。
　加減速処理部２６は、移動指令に基づいて加減速処理を行い、加減速処理された移動量の移動指令をサーボ制御部２７に出力する。
　サーボ制御部２７は、サーボモータ４１（又はサーボモータ４１によって駆動される工作機械４の可動部）に取り付けられた位置及び速度検出器からの位置及び速度のフィードバックと、加減速処理部２６から出力された移動指令とに基づいて、位置及び速度のフィードバック制御を行う。また、サーボ制御部２７は、サーボアンプを介してサーボモータ４１を駆動制御する。
　なお、図１では、１つのサーボモータ４１のみ表しているが、サーボ制御部２７は、工作機械４における各軸のサーボモータ４１に対して同様の制御を行う。すなわち、各軸のサーボモータ４１は、サーボ制御部２７によって位置及び速度を制御される。
　先行位置算出部２８は、指令データとしての先読みブロック指令データ２３に基づいて、工作機械４の可動部の先行位置を算出する。
　具体的には、先行位置算出部２８は、工作機械４の可動部の現在位置、予め設定された先行時間及び先読みブロック指令データ２３に基づいて、工作機械４の可動部の先行位置を算出する。ここで、工作機械４の可動部の先行位置は、サーボモータ４１によって駆動される可動部が、現在位置から先行時間後に移動する位置を示す。
　そして、先行位置算出部２８は、工作機械４の可動部と工作機械４の他の部分との干渉をチェックするために、先行時間と先行位置の座標値をシミュレーション装置３へ出力する。
　ここで、工作機械４の可動部は、サーボモータ４１によって駆動されるワーク、工具（例えば、切削工具）、ワーク及び工具以外の可動部等を示す。また、工作機械４の他の部分は、サーボモータ４１によって駆動されるワーク、工具及び可動部以外の部分を示す。
　現在位置レジスタ２９は、工作機械４の可動部の現在位置を登録する。工作機械４の可動部の現在位置は、分配処理部２４によって逐次更新される。
　モータ計測部３０は、サーボモータ４１に関するモータ計測情報を計測する。具体的には、モータ計測部３０は、例えば、モータの電流値及び当該電流値から推定されるサーボモータ４１の負荷及び主軸の負荷等のモータ計測情報を計測する。なお、モータ計測部３０は、サーボモータ４１に加えて、スピンドルモータ４２に関するモータ計測情報を計測してもよい。
　シミュレーション装置３の先行位置受信部３１は、先行位置算出部２８によって算出された工作機械４の可動部の先行位置を受信する。
　干渉チェック部３２は、工作機械４の可動部の先行位置及び工作機械４の形状データに基づいて、工作機械４の可動部と工作機械の他の部分との干渉をチェックする。具体的には、干渉チェック部３２は、先行位置及び工作機械４の形状データを含むシミュレーション条件に基づいて工作機械４の動作をシミュレーションすることによって、工作機械４の可動部と他の部分との干渉をチェックする。
　ここで、工作機械４の形状データは、例えば、工作機械４の設計データに基づくデータであり、数値制御装置２のメモリ等に記憶される。
　モータ情報推定部３３は、干渉チェック部３２によりチェックされた可動部と他の部分との干渉に基づいて、工作機械４のモータに関するモータ推定情報を推定する。具体的には、モータ情報推定部３３は、工作機械４の可動部と他の部分との干渉、すなわち、工作機械４の動作のシミュレーションに基づいて、サーボモータ４１の負荷、サーボモータ４１の負荷から推定されるサーボモータ４１の電流値、主軸の負荷及び電流値等を含むモータ推定情報を推定する。
　推定精度決定部３４は、モータ情報推定部３３によって推定されたモータ推定情報の推定精度を決定する。具体的には、推定精度決定部３４は、時間分解能や形状データの精度等のシミュレーション条件に基づいてモータ推定情報の推定精度を決定する。
　次に、数値制御装置２の検出閾値決定部３５は、モータ推定情報及び推定精度に基づいて、工作機械４の異常を検出するための検出閾値を決定する。具体的には、検出閾値決定部３５は、推定精度が相対的に高い場合、検出閾値を相対的に小さい値に決定し、推定精度が相対的に低い場合、検出閾値を相対的に大きい値に決定する。
　状態判定部３６は、モータ計測部３０によって計測されたモータ計測情報及び検出閾値決定部３５によって決定された検出閾値に基づいて、工作機械４の状態を判定する。具体的には、状態判定部３６は、モータ計測情報が検出閾値を超える場合、工作機械４の動作が異常であると判定し、モータ計測情報が検出閾値を超えない場合、工作機械４の動作が正常であると判定する。
　ここで、従来のシミュレーション装置は、工作機械の可動部の先行位置及び工作機械の形状データを含むシミュレーション条件に基づいて工作機械４の動作をシミュレーションする。しかし、シミュレーション装置は、工作機械の実際の動作前にシミュレーションを終了する必要があるため、シミュレーションを処理するための処理時間は限られる。
　よって、従来の数値制御装置は、工作機械の異常を検出するための検出閾値を決定する際に、シミュレーション装置によるシミュレーションの精度が悪い状態を前提として、検出閾値の範囲を広く設定する必要がある。それにより、数値制御装置は、高い精度でシミュレーションが可能な場合であっても、検出閾値の範囲を広く設定しているため、工作機械の異常を検出する精度が低くなる。
　そこで、本実施形態に係る異常判定システム１は、シミュレーションの精度に応じて検出閾値を決定することによって、工作機械４の異常を検出する精度を向上させる。
　図２Ａ及び図３Ａは、工作機械４によって切削されるワークのボクセルモデルを示す図であり、図３Ａ及び図３Ｂは、検出閾値の例を示す図である。
　図２Ａ及び図３Ａに示すように、シミュレーション装置３は、工作機械４によって切削されるワークをボクセルモデルＭ１及びＭ２によって表現する。ここで、ボクセルモデルＭ１及びＭ２は、対象形状を微小な立方体の集合によって表現したモデルである。
　そして、シミュレーション装置３の干渉チェック部３２は、ボクセルモデルＭ１及びＭ２を用いて、工作機械４によって切削されるワーク（すなわち、工作機械４の他の部分）及び工作機械４の可動部（例えば、図２Ａ及び図３Ａに示す切削工具Ｔ）の動作をシミュレーションする。
　例えば、干渉チェック部３２は、ワークをモデル化したボクセルモデルＭ１及びＭ２と切削工具Ｔとの幾何学的関係から切削負荷及びモータトルクをシミュレーションする。なお、ボクセルモデルを用いた切削負荷及びモータトルクのシミュレーション方法は、様々な方法が存在し、本実施形態に係る干渉チェック部３２は、既知の方法を用いて切削負荷及びモータトルクをシミュレーションする。また、干渉チェック部３２は、切削工具Ｔによる切削の進行に合わせて、ボクセルモデルＭ１及びＭ２を被切削部分だけが残るようにシミュレーションする。
　シミュレーションの精度は、例えば、ボクセルモデルＭ１及びＭ２におけるボクセルのサイズ及び時間分解能等のシミュレーション条件に依存する。そのため、干渉チェック部３２は、限られた時間内にシミュレーションを完了できるようにシミュレーション条件を調整する。
　推定精度決定部３４は、調整されたシミュレーション条件に基づいてモータ推定情報の推定精度を決定する。例えば、図２Ａに示すように、シミュレーション条件としてのボクセルモデルＭ１におけるボクセルのサイズが、図３Ａに示すボクセルモデルＭ２よりも細かい場合、推定精度決定部３４は、モータ推定情報（例えば、モータトルクの推定値）の推定精度を相対的に高い値に決定する。
　そして、図２ＢのグラフＧ１に示すように、検出閾値決定部３５は、推定精度が相対的に高い場合、検出閾値を相対的に小さい値に決定する。これにより、図２Ｂに示すように、状態判定部３６は、モータ計測情報（例えば、モータトルクの実測値）及び検出閾値決定部３５によって決定された検出閾値に基づいて、工作機械４の状態を判定する。
　同様に、図３Ａに示すように、シミュレーション装置３は、工作機械４によって切削されるワークをボクセルモデルＭ２によって表現する。シミュレーション装置３は、ボクセルモデルＭ２を用いて、工作機械４によって切削されるワーク（すなわち、工作機械４の他の部分）及び工作機械４の可動部（例えば、図３Ａに示す切削工具Ｔ）の動作をシミュレーションする。
　そして、例えば、図３Ａに示すように、シミュレーション条件としてのボクセルモデルＭ２におけるボクセルのサイズが、図２Ａに示すボクセルモデルＭ１よりも粗い場合、推定精度決定部３４は、モータ推定情報（例えば、モータトルクの推定値）の推定精度を相対的に低い値に決定する。
　図３ＢのグラフＧ２に示すように、検出閾値決定部３５は、推定精度が相対的に低い場合、検出閾値を相対的に大きい値に決定する。これにより、状態判定部３６は、モータ計測情報（例えば、モータトルクの実測値）及び検出閾値決定部３５によって決定された検出閾値に基づいて、工作機械４の状態を判定する。
　ここで、状態判定部３６は、検出閾値が相対的に大きい値に決定されているため、検出閾値が相対的に小さい値のままだと誤検出する可能性があるモータトルクの実測値を検出しない、すなわち、工作機械４の状態を正常であると判定する。
　したがって、異常判定システム１は、モータ推定情報（例えば、モータトルクの推定値）の推定精度が相対的に低い場合、検出閾値を相対的に大きい値に決定することによって、工作機械４の状態を適切に判定することができる。
　図４は、本実施形態に係る異常判定システム１の処理の流れを示すフローチャートである。
　ステップＳ１において、先読み部２２は、工作機械４の動作前に、加工プログラム２１を先読みし、指令データとして先読みブロック指令データ２３を作成する。
　ステップＳ２において、先行位置算出部２８は、工作機械４の可動部の現在位置、予め設定された先行時間及び先読みブロック指令データ２３に基づいて、工作機械４の可動部の先行位置を算出する。
　ステップＳ３において、干渉チェック部３２は、先行位置及び工作機械４の形状データを含むシミュレーション条件に基づいて工作機械４の動作をシミュレーションすることによって、工作機械４の可動部と他の部分との干渉をチェックする。
　ステップＳ４において、モータ情報推定部３３は、干渉チェック部３２によりチェックされた可動部と他の部分との干渉に基づいて、工作機械４のモータに関するモータ推定情報を推定する。
　ステップＳ５において、推定精度決定部３４は、モータ情報推定部３３によって推定されたモータ推定情報の推定精度を決定する。
　ステップＳ６において、検出閾値決定部３５は、モータ推定情報及び推定精度に基づいて、工作機械４の異常を検出するための検出閾値を決定する。
　ステップＳ７において、状態判定部３６は、モータ計測部３０によって計測されたモータ計測情報及び検出閾値決定部３５によって決定された検出閾値に基づいて、工作機械４の状態を判定する。
　以上説明したように、本実施形態に係る異常判定システム１は、加工プログラム２１を先読みし、指令データとして先読みブロック指令データ２３を作成する先読み部２２と、先読みブロック指令データ２３に基づいて、工作機械４の可動部の先行位置を算出する先行位置算出部２８と、先行位置及び工作機械４の形状データに基づいて工作機械４の動作をシミュレーションすることによって、工作機械４の可動部と工作機械４の他の部分との干渉をチェックする干渉チェック部３２と、干渉チェック部３２によりチェックされた可動部と他の部分との干渉に基づいて、工作機械４のモータに関するモータ推定情報を推定するモータ情報推定部３３と、モータ推定情報の推定精度を決定する推定精度決定部３４と、モータ推定情報及び推定精度に基づいて、工作機械４の異常を検出するための検出閾値を決定する検出閾値決定部３５と、モータに関するモータ計測情報を取得するモータ計測部３０と、モータ計測情報及び検出閾値に基づいて、工作機械４の状態を判定する状態判定部３６と、を備える。
　これにより、異常判定システム１は、シミュレーションの精度に応じて検出閾値を決定するため、シミュレーションの精度にばらつきがあったとしても、工作機械４の異常を精度良く検出することができる。よって、異常判定システム１は、工作機械４の動作のシミュレーションと実際の工作機械の動作との間に差異が生じている（例えば、ワークの設置位置が誤っている、切削工具が破損している等）場合、シミュレーションの精度にばらつきがあったとしても、工作機械４の異常を精度良く検出することができる。
　また、検出閾値決定部３５は、推定精度が相対的に高い場合、検出閾値を相対的に小さい値に決定し、推定精度が相対的に低い場合、検出閾値を相対的に大きい値に決定する。これにより、異常判定システム１は、シミュレーションの精度に応じて検出閾値を決定するため、工作機械４の異常を検出するための検出閾値を適切な値に設定することができる。
　また、干渉チェック部３２は、先行位置及び工作機械４の形状データを含むシミュレーション条件に基づいて工作機械４の動作をシミュレーションすることによって、工作機械４の可動部と工作機械４の他の部分との干渉をチェックする。推定精度決定部３４は、シミュレーション条件に基づいてモータ推定情報の推定精度を決定する。これにより、異常判定システム１は、シミュレーションの精度を示すモータ推定情報の推定精度を決定することができるため、シミュレーションの精度に応じて、工作機械４の異常を精度良く検出することができる。
　また、状態判定部３６は、モータ計測情報が検出閾値を超える場合、工作機械４の動作が異常であると判定し、モータ計測情報が検出閾値を超えない場合、工作機械４の動作が正常であると判定する。
　また、異常判定システム１は、工作機械４を制御する数値制御装置２と、工作機械４の動作をシミュレーションするシミュレーション装置３と、を備える。そして、数値制御装置２は、先読み部２２、先行位置算出部２８、モータ計測部３０、検出閾値決定部３５及び状態判定部３６を備え、シミュレーション装置３は、干渉チェック部３２、モータ情報推定部３３及び推定精度決定部３４を備える。これにより、異常判定システム１は、数値制御装置２及びシミュレーション装置３によって、工作機械４の異常を精度良く検出することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記の異常判定システム１は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。また、上記の異常判定システム１により行なわれる制御方法も、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。
　プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｒｅａｄａｂｌｅ　ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ　ａｃｃｅｓｓ　ｍｅｍｏｒｙ））を含む。
　また、上述した各実施形態は、本発明の好適な実施形態ではあるが、上記各実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
　１　異常判定システム
　２　数値制御装置
　３　シミュレーション装置
　４　工作機械
　２１　加工プログラム
　２２　先読み部
　２３　先読みブロック指令データ
　２４　分配処理部
　２５　移動指令出力部
　２６　加減速処理部
　２７　サーボ制御部
　２８　先行位置算出部
　２９　現在位置レジスタ
　３０　モータ計測部
　３１　先行位置受信部
　３２　干渉チェック部
　３３　モータ情報推定部
　３４　推定精度決定部
　３５　検出閾値決定部
　３６　状態判定部

Claims (5)

  1. 　加工プログラムを先読みし、指令データを作成する先読み部と、
    　前記指令データに基づいて、工作機械の可動部の先行位置を算出する先行位置算出部と、
    　前記先行位置及び前記工作機械の形状データに基づいて前記工作機械の動作をシミュレーションすることによって、前記工作機械の前記可動部と前記工作機械の他の部分との干渉をチェックする干渉チェック部と、
    　前記干渉チェック部によりチェックされた前記可動部と前記他の部分との干渉に基づいて、前記工作機械のモータに関するモータ推定情報を推定するモータ情報推定部と、
    　前記モータ推定情報の推定精度を決定する推定精度決定部と、
    　前記モータ推定情報及び前記推定精度に基づいて、前記工作機械の異常を検出するための検出閾値を決定する検出閾値決定部と、
    　前記モータに関するモータ計測情報を取得するモータ計測部と、
    　前記モータ計測情報及び前記検出閾値に基づいて、前記工作機械の状態を判定する状態判定部と、
    を備える異常判定システム。
  2. 　前記検出閾値決定部は、前記推定精度が相対的に高い場合、前記検出閾値を相対的に小さい値に決定し、前記推定精度が相対的に低い場合、前記検出閾値を相対的に大きい値に決定する、請求項１に記載の異常判定システム。
  3. 　前記干渉チェック部は、前記先行位置及び前記工作機械の形状データを含むシミュレーション条件に基づいて前記工作機械の動作をシミュレーションすることによって、前記工作機械の前記可動部と前記工作機械の前記他の部分との干渉をチェックし、
    　前記推定精度決定部は、前記シミュレーション条件に基づいて前記モータ推定情報の前記推定精度を決定する、請求項１又は２に記載の異常判定システム。
  4. 　前記状態判定部は、前記モータ計測情報が前記検出閾値を超える場合、前記工作機械の動作が異常であると判定し、前記モータ計測情報が前記検出閾値を超える場合、前記工作機械の動作が正常であると判定する、請求項１から３のいずれか一項に記載の異常判定システム。
  5. 　コンピュータに、
    　加工プログラムを先読みし、指令データを作成するステップと、
    　前記指令データに基づいて、工作機械の可動部の先行位置を算出するステップと、
    　前記先行位置及び前記工作機械の形状データに基づいて前記工作機械の動作をシミュレーションすることによって、前記工作機械の前記可動部と前記工作機械の他の部分との干渉をチェックするステップと、
    　前記可動部と前記他の部分との干渉に基づいて、前記工作機械のモータに関するモータ推定情報を推定するステップと、
    　前記モータ推定情報の推定精度を決定するステップと、
    　前記モータ推定情報及び前記推定精度に基づいて、前記工作機械の異常を検出するための検出閾値を決定するステップと、
    　前記モータに関するモータ計測情報を取得するステップと、
    　前記モータ計測情報及び前記検出閾値に基づいて、前記工作機械の状態を判定するステップと、
    を実行させるためのコンピュータプログラム。
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