(57)【要約】【課題】本発明は、工作機械の動作シーケンスのシミュレーションを可能にしさらにシミュレーションを改善した工作機械において、シーケンスのシミュレーションに関する装置及び方法の提供を目的とする。【解決手段】本発明は、工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレーションするための装置及び方法に関し、全体的なシミュレーションアプローチを特徴とする。ＰＬＣ制御手段７２３とＰＬＣシーケンスシミュレーション手段７２５は、工作機械のＰＬＣ動作シーケンスをシミュレーションを支援し、これにより、全ての実質的な態様において、工作機械のリアルなシミュレーションを可能にする。その結果、特に訓練や機械稼働時間の判定中において、非常に有益である。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする装置（７０１）は、
工作機械の仮想イメージを作成するための工作機械データを記憶する第１記憶手段（７０２）と、
少なくとも１つの工作物の仮想イメージを作成するための工作物データを記憶する第２記憶手段（７０６）と、
少なくとも１つのリソースの仮想イメージを作成するためのリソースデータを記憶する第３記憶手段（７０７）と、
工作機械における工作物の機械加工に関するシーケンスを実行するための制御データを提供する手段（７１０）と、
前記制御データに応じたＣＮＣデータを作成するためのＣＮＣ制御手段（７２０）と、
ＰＬＣ制御出力データを作成するためのＰＬＣ制御手段（７２３）と、
前記ＰＬＣ制御出力データと前記機械工作データとにより、ＰＬＣシミュレーションデータとＰＬＣ制御入力データとを作成するためのＰＬＣシーケンスシミュレーション手段（７２５）と、
前記ＣＮＣデータと、前記ＰＬＣシミュレーションデータと、前記工作機械データと、前記工作機械データと、前記リソースデータと、による前記工作機械における工作物を機械加工するための前記シーケンスに関する全体シミュレーションデータを作成するための全体シミュレーション手段（７３１）と、
前記工作機械における工作物を機械加工するための前記シーケンスを表示する表示手段（７３６）を備える前記全体シミュレーションデータを視覚化するための視覚化手段（７３５）と、を備えることを特徴とする工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする装置。
【請求項２】
前記ＣＮＣ制御手段（７２０）は、実際のＣＮＣ制御のＣＮＣプログラムのソースコードから作成されるＣＮＣプログラム（７２１）を備えることを特徴とする請求項１に記載の工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする装置。
【請求項３】
前記ＰＬＣ制御手段（７２３）は、実際のＰＬＣ制御のＰＬＣプログラム（７２４）または実際のＰＬＣ制御のＰＬＣプログラムのソースコードから作成されるＰＬＣプログラム（７２４）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする装置。
【請求項４】
前記制御データを提供する手段（７１０）は、ＣＮＣ部品プログラム（７１１）が実際の工作機械において実行できるように、前記ＣＮＣ部品プログラムを記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする装置。
【請求項５】
工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする方法は、
工作機械の仮想イメージを作成するための工作機械データを提供する工程（８０１，８０２，８０３）と、
少なくとも１つの工作物の仮想イメージを作成するための工作物データを提供する工程（８０６）と、
少なくとも１つのリソースの仮想イメージを作成するためのリソースデータを提供する工程（８０４，８０５）と、
工作機械における工作物の機械加工と協働してシーケンスを実行するための制御データを提供する工程（９０１，９０２，９０３）と、
前記制御データに応じてＣＮＣデータを作成する工程（１００１）と、
ＰＬＣ制御出力データを作成する工程（１００３）と、
前記ＰＬＣ制御出力データと前記工作機械データとに応じて、ＰＬＣシミュレーションデータとＰＬＣ制御入力データとを作成する工程（１００５）と、
前記ＣＮＣデータと、前記ＰＬＣシミュレーションデータと、前記工作機械データと、前記工作機械データと、前記リソースデータと、に応じて前記工作機械における工作物を機械加工するための前記シーケンスに関する全体シミュレーションデータを作成する工程（１１０１）と、
前記工作機械における工作物を機械加工するための前記シーケンスを表示する工程を備える前記全体シミュレーションデータを視覚化する工程と、を備えることを特徴とする工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする方法。
【請求項６】
実際のＣＮＣ制御のＣＮＣプログラムのソースコードからＣＮＣプログラム（７２１）を作成する工程を備えることを特徴とする請求項５に記載の工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする方法。
【請求項７】
実際のＰＬＣ制御のＰＬＣプログラム（７２４）を提供する工程または実際のＰＬＣ制御のＰＬＣプログラムのソースコードからＰＬＣプログラム（７２４）を作成する工程を備えることを特徴とする請求項５または６に記載の工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする方法。
【請求項８】
制御データを提供する工程は、実際の工作機械においてＣＮＣ部品プログラムが実行可能である前記ＣＮＣ部品プログラムを提供する工程（９０１）を備えることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする方法。
【請求項９】
コンピュータプログラム製品は、コンピュータ可読可能媒体と、前記コンピュータ可読可能媒体に記憶されたコンピュータプログラムと、を備え、
前記コンピュータプログラムは、状態シーケンスの形式で記憶され、前記状態シーケンスは、請求項１〜４の少なくとも１つの請求項に係る装置を形成または請求項５〜８の少なくとも１つの請求項に係る方法を実行するように、データ処理手段のデータ処理媒体により処理されるために適用された命令に対応することを特徴とするコンピュータプログラム製品。
【請求項１０】
ＰＬＣ工作機械シーケンスデータを作成するための方法は、
ＰＬＣ制御データのシーケンスは少なくとも１つのＰＬＣ制御データからなる前記ＰＬＣ制御データのシーケンスを作成する工程と、
前記シーケンスの各前記ＰＬＣ制御データに関する初期状態と最終状態とを確定し、前記初期状態と前記最終状態はＰＬＣ制御入力データに関する工程と、
前記シーケンスの各前記ＰＬＣ制御データにおける前記初期状態の発生と前記最終状態の発生との間の時間を測定するために適用される測定ユニットを提供する工程と、
実際のＰＬＣ制御ユニットにより、実際の工作機械に関する前記ＰＬＣ制御データの前記シーケンスを実行し、前記測定ユニットは、前記シーケンスの各前記ＰＬＣ制御データにおける前記初期状態の発生と前記最終状態の発生との間の時間を測定する工程と、
前記測定ユニットの測定データからＰＬＣ工作機械シーケンスデータを作成する工程と、
前記ＰＬＣ工作機械シーケンスデータを記憶する工程と、を備えることを特徴とするＰＬＣ工作機械シーケンスデータを作成するための方法。
【請求項１１】
特に請求項１〜４の少なくもと１つの請求項に係る装置において使用するためのＰＬＣシーケンスシミュレーション手段は、
ＰＬＣ工作機械シーケンスデータを提供する手段（１３０１）と、
前記工作機械の前記ＰＬＣシーケンスが前記ＰＬＣ工作機械シーケンスデータにより記述されるように、前記工作機械のシーケンスシミュレーションをクロックするクロック手段（１３０２）と、
前記工作機械のアクチュエータを制御するためのＰＬＣ制御出力データを受け取るための入力（１３０３）と、
前記工作機械のセンサの出力信号をシミュレートするための出力（１３０４）と、
前記入力を介して受け取る前記ＰＬＣ制御出力データと、前記ＰＬＣ工作機械シーケンスデータと、クロックと、に応じて、ＰＬＣシミュレーションデータとＰＬＣ制御入力データとを作成するための内部シーケンスシミュレーション手段（１３０５）と、
前記ＰＬＣシミュレーションデータを出力し、前記出力を介して前記ＰＬＣ制御入力データを出力する出力手段（１３０６）と、を備えることを特徴とするＰＬＣシーケンスシミュレーション手段。
【請求項１２】
コンピュータプログラム製品は、コンピュータ可読可能媒体と、前記コンピュータ可読可能媒体に記憶されたコンピュータプログラムと、を備え、
前記コンピュータプログラムは、状態シーケンスの形式で記憶され、前記状態シーケンスは、請求項１１に係るＰＬＣシーケンスシミュレーション手段を形成するように、データ処理手段のデータ処理媒体により処理されるために適用された命令に対応することを特徴とするコンピュータプログラム製品。
【請求項１３】
工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする装置（７０１）は、
工作機械の仮想イメージを作成するための工作機械データを記憶する第１記憶手段（７０２）と、
少なくとも１つの工作物の仮想イメージを作成するための工作物データを記憶する第２記憶手段（７０６）と、
少なくとも１つのリソースの仮想イメージを作成するためのリソースデータを記憶する第３記憶手段（７０７）と、
工作機械における工作物の機械加工に関するシーケンスを実行するための制御データ（７１０）を提供する手段と、
実際のＣＮＣ制御のＣＮＣプログラムのソースコードから作成されるＣＮＣプログラム（７２１）を備え、前記制御データに応じてＣＮＣデータを作成するためのＣＮＣ制御手段（７２０）と、
ＰＬＣ制御出力データを作成するためのＰＬＣ制御手段（７２３）において、前記ＰＬＣ制御手段（７２３）は、実際のＰＬＣ制御のＰＬＣプログラム（７２４）または実際のＰＬＣ制御のＰＬＣプログラムのソースコードから作成されるＰＬＣプログラム（７２４）を備えるＰＬＣ制御手段（７２３）と、
前記ＰＬＣ制御出力データと前記工作機械データとに応じて、ＰＬＣシミュレーションデータとＰＬＣ制御入力データとを作成するためのＰＬＣシーケンスシミュレーション手段（７２５）と、
前記ＣＮＣデータと、前記ＰＬＣシミュレーションデータと、前記工作機械データと、前記工作物データと、前記リソースデータとに応じて、前記工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスに関する全体シミュレーションデータを作成するための全体シミュレーション手段（７３１）と、
前記工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスを表示する表示手段（７３６）を備える前記全体シミュレーションデータを視覚化するための視覚化手段（７３５）と、を備えることを特徴とする工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする装置。
【請求項１４】
工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする装置（７０１）は、
工作機械の仮想イメージを作成するための工作機械データを記憶する第１記憶手段（７０２）と、
少なくとも１つの工作物の仮想イメージを作成するための工作物データを記憶する第２記憶手段（７０６）と、
少なくとも１つのリソースの仮想イメージを作成するためのリソースデータを記憶する第３記憶手段（７０７）と、
工作機械における工作物の機械加工に関するシーケンスを実行するための制御データ（７１０）を提供する手段と、
実際のＣＮＣ制御のＣＮＣプログラムのソースコードから作成されるＣＮＣプログラム（７２１）を備え、前記制御データに応じてＣＮＣデータを作成するためのＣＮＣ制御手段（７２０）と、
ＰＬＣ制御出力データを作成するためのＰＬＣ制御手段（７２３）において、前記ＰＬＣ制御手段（７２３）は、実際のＰＬＣ制御のＰＬＣプログラム（７２４）または実際のＰＬＣ制御のＰＬＣプログラムのソースコードから作成されるＰＬＣプログラム（７２４）を備えるＰＬＣ制御手段（７２３）と、
前記ＰＬＣ制御出力データと前記工作機械データとに応じて、ＰＬＣシミュレーションデータとＰＬＣ制御入力データとを作成するためのＰＬＣシーケンスシミュレーション手段（７２５）と、
前記ＣＮＣデータと、前記ＰＬＣシミュレーションデータと、前記工作機械データと、前記工作物データと、前記リソースデータとに応じて、前記工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスに関する全体シミュレーションデータを作成するための全体シミュレーション手段（７３１）と、
前記工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスを表示する表示手段（７３６）を備える前記全体シミュレーションデータを視覚化するための視覚化手段（７３５）と、を備えることを特徴とする工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械における工作物を機械加工するシーケンスのシミュレーションのための装置及び方法に関する。特に、ＣＮＣ（コンピュータ数値制御）工作機械におけるシーケンスのシミュレーションを可能とする。
【背景技術】
【０００２】
ＣＮＣという用語は、制御機能を実行するための１つまたは複数のマイクロプロセッサを有する数値制御のことである。ＣＮＣの外観的特徴は、ディスプレイ画面とキーボードである。数値制御（ＣＮＣ）は、内挿、姿勢制御及び速度制御などのような、全ての必要な機能を網羅するＣＮＣプログラムにより制御される。１つまたは複数のマイクロプロセッサとＣＮＣプログラムとを使用して、通常、工作機械の操作者により指定されるＣＮＣ部品プログラムが、工作物に応じて実行される。
【０００３】
ＣＮＣ部品プログラムは、工作物を機械加工する工作機械の作業シーケンス全体を順に段階的に記述する文からなり、前記文は何行でもよい。プログラム内の各文は、形状の機械加工工程及び／または特定の工作機械の機能を意味している。文は、異なる命令を有することも可能である。
識別は以下の間で行われる。
・  工具と工作物との間の相対運動を制御する形状に関連する命令
・  送り速度、スピンドル速度及び工具を決定する技術に関連する命令
・  例えば、急速動作、直線内挿、円弧補間及びレベル選択などの動作種類を決定する移動に関する命令
・  工具の選択、テーブル位置の指標付け、冷却液供給に関するスイッチング命令
・  例えば、工具の長さの補正、フライスカッター直径の補正、刃先半径の補正及びゼロ点補正に関する補正コール
・  頻繁に再帰するプログラム部分のサイクルコールまたはサブプログラムコール
数値制御、ＣＮＣプログラム及びＣＮＣ部品プログラムとは別に、工作機械の製造業者により作製されプログラム内蔵型論理制御（ＳＰＳ：ＰＬＣプログラム可能論理制御装置）に作製または組込まれる被制御工作機械の論理制御プログラム（ＰＬＣプログラム）が、追加的に必要とされる。その中で、工具の変更、工作物の変更及び軸制限のような特定の機能シーケンスに関する全ての機械指向リンケージ及びインターロックが決定される。
【０００４】
いくつかのＣＮＣとＰＬＣとにおける更なる制限に関する差異について重視することを目的とする。工作物を機械加工するためのＣＮＣ部品プログラムは、工作機械の操作者により作成される。ＣＮＣ部品プログラムは、任意に操作者により変更または改良することが可能である。
【０００５】
また、工作機械による工作物上の除去のシミュレーションに関するシミュレーションシステムは、先行技術により公知である。このような方法において、工作物及び工作機械による該工作物上で行われる除去は、例えば、３次元的に視覚化され、視覚化された工作物は様々な角度から見ることが可能である。
【０００６】
これにより、工作物及び工作機械の一部を視覚化するグラフィカルな環境において、ユーザがシステムの仮想モデル上でテストできる機械加工シーケンスを指定可能であり、その後、前記シーケンスがＣＮＣ部品プログラムに変換されるシステムは公知である。
【０００７】
先行技術として上記に説明した例は特許文献１に記載されている。当該明細書中で説明されているシステムは、少なくとも１つの仮想操作ユニットを使用することにより、仮想工作物に関するＣＮＣ部品プログラムの作成が可能となっている。このシステムにおいて、ユーザはデータ入力手段を使用して、仮想動作を指定することができる。仮想操作ユニット上における所定の仮想動作は、所定の機械及び制御の設定を考慮して、無衝突動作を行う制御プログラムの制御命令に自動的に変換される。このシステムでは、ユーザは機械及び制御装置の設定を知る必要はない。ユーザは単に、シミュレートされる仮想動作及び仮想操作ユニットに集中することができるように、複雑な機械及び制御装置を設定する主体は、ユーザからデータ処理手段に移行する。
【特許文献１】欧州特許第０９０２３４３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ＰＬＣプログラムは、工作機械製造業者により作成され、例えばＲＯＭ（読み出し専用メモリ）に記憶されている。ＰＬＣプログラムは、特に操作中にＰＬＣにおいてプログラミングの実行がされないような例外的な状況においてのみ、差換えまたは変更が必要となる。そのような状況では、ＰＬＣプログラムは、各ＰＬＣ（プログラム内蔵論理制御装置）に対して作製されなくてはならず、他社製のＰＬＣに対してコンパイルされることができない。この大きな差異によって、各工作機械毎に、数千ものＣＮＣ部品プログラムを用意することとなりかねない。ＣＮＣ部品プログラムは工作機械操作者により作成されるが、固定サイクル及びサブプログラムは可能な限り製造業者により供給されなければならない。通常、１つのＰＬＣに対する固定された特定の現場仕様のプログラムが１つのみある。たいていは、利用可能な操作ユニットを使用することで、工作機械の製造業者によりプログラムは作成される。
【０００９】
先行技術を発端として、本発明は、工作機械の動作シーケンスのシミュレーションを可能にしさらにシミュレーションを改善した工作機械において、シーケンスのシミュレーションに関する装置及び方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によると、請求項１に記載された特徴を備える装置と、請求項５に記載された特徴を備える方法及び請求項９に記載された特徴を備えるコンピュータプログラムと、により目的が達成される。さらに、本発明は、請求項１０に記載された特徴を備えるＰＬＣ工作機械手順データを作成する方法と、上記目的を達成するように支援するために、請求項１２に記載された特徴を備えるコンピュータプログラムとして設計することが可能な、請求項１１に記載された特徴を備えるＰＬＣ手順シミュレーション手段と、を備える。
【００１１】
本発明の効果及び好適な実施例は、下位クレームに記載してある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、工作機械における工作物を機械加工するための手順をシミュレートする装置について説明する。本発明によると、この装置は、工作機械の仮想イメージを作成するための工作機械データを記憶する第１記憶手段と、少なくとも１つの工作物の仮想イメージを作成するための工作物データを記憶する第２記憶手段と、少なくとも１つのリソースの仮想イメージを作成するためのリソースデータを記憶する第３記憶手段と、を備える。
【００１３】
これらの手段により、工作機械のリアルなイメージの作成に必要とされるデータが提供される。これは、ツールテーブルと工作物のみとではなく、シミュレーション中に締付け状況を詳細に表すことも可能となる。さらに、例えば、防護キャブを有している場合を含め、工作機械の様々な設定を示すこと、即ち、工作物と工具と共にツールテーブルのみを表示するための外観図または近接図として、表示することも可能である。対応データは、全体シミュレーション装置に対応手段により供給される。その結果、工作物及び工具を装備した工作機械が仮想的に作り出される。
【００１４】
特にリアルな工作機械における工作物の機械加工工程の表示は、本発明によると、ＣＮＣ制御手段と、ＰＬＣ制御手段と、それらの間において必要なデータ交換を行うＰＬＣシーケンスシミュレーション手段と、を提供することにより実現される。そうすることで、入力手段等の対応手段により提供される制御データで、ＣＮＣ制御手段は、工作機械及び／または工作機械の対応状態における対応制御信号に応じて、ユーザまたはデータ記憶媒体によりＣＮＣデータを作成する。
【００１５】
本発明の装置において、ＰＬＣシミュレーションは特に重要である。本発明では、ＰＬＣ制御出力データを作成するためのＰＬＣ制御手段と、ＰＬＣシミュレーションデータを作成するためのＰＬＣシーケンスシミュレーション手段と、ＰＬＣ制御出力データに応じたＰＬＣ制御入力データと、機械加工データと、の相互関係によりＰＬＣシミュレーションが実現される。ここで、ＰＬＣ制御手段の機能とは、ＰＬＣ制御出力データを作成することである。これらは、例えば、ＣＮＣ部品プログラムの文に応じて読み出され、工作機械の機械加工状態を参照する命令に対応することが可能である。それに応じて、ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段は、工作機械の操作状態をＰＬＣ制御手段に通知するＰＬＣ制御入力データを作成する。このことにより、ＣＮＣ及びＰＬＣ制御により出力される命令を有する加工作業の完全なシーケンスを記述することが可能となる。
【００１６】
また、ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段は、ＰＬＣ制御動作シーケンスを記述するＰＬＣシミュレーションデータを生成する。全体シミュレーション手段は、ＰＬＣシミュレーションデータ及びＣＮＣデータを受取り、それにより、ＣＮＣ制御手段、ＰＬＣ制御手段及びＰＬＣシーケンスシミュレーションと共同して、最初に、実際の工作機械で実行できる全ての動作シーケンスをシミュレートできるようにする。
【００１７】
このコンセプトに基づき、本発明の装置は、実際の工作機械が有するような全ての機能が、容易な方法でシミュレーションに組込まれる仕組みを提供する。例えば、テーブル、ヘッド及びスピンドルのオーバーライドまたは手動での移動操作などの機械加工機能は、適切なモジュールにより容易な方法でシミュレーションに表示される。これにより、工作機械における実際のデータ処理シーケンスに広く適用され、必要であれば、逐次的に修正され得るデータ処理技術に関する基本的な仕組みを提供することが可能となる。
【００１８】
即ち、ＣＮＣ制御手段、ＰＬＣ制御手段、ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段及び全体シミュレーション装置間の相互関連は、特に工作物を機械加工する際に、対応する部分機能を考慮することにより、特に現実に近いシミュレーションを提供する全体的なシミュレーションアプローチを実現する。
【００１９】
これにより、本発明のシミュレーション装置は、現在のところ、従来のシミュレーションアプローチに近いタスクを実行することが可能である。例えば、切迫した衝突、特にＰＬＣシーケンスにより引き起こされる衝突を全て検知する。例えば、工具の自動変更（工具オートメーション）及び工作物の自動変更（工作物オートメーション）も同様に、シミュレートすることが可能である。このような方法で、例えば、工具入れのフラップが閉じている場合に工具変更を実行すること、スピンドルに他の工具がまだ締付けられているにも関わらずスピンドルに工具を受入れること、またはスピンドルから外された工具を他の工具が納まっている工具入れの場所に戻すこと、による衝突を検知することが可能である。工作物オートメーションのシミュレーションのフレーム内において、例えば、円形または棚形などに形成することもできるパレット収納庫もシミュレートすることが可能である。例えば、工作機械にパレットが導入される際に衝撃が起こるような、工具がパレット上に誤って締付けられていることにより引き起こされる衝突を検出することが可能である。
【００２０】
さらに、本発明のシミュレーション装置は、ＰＬＣ制御手段が実際のＰＬＣ制御装置の動作を再現可能であることと、ＰＬＣシーケンスの適時な動作の実際に近いシミュレートが可能なＰＬＣシーケンスシミュレーション手段と相互関連することと、により実際に近い機械稼働時間の概算が可能である。工作物の生産コストの大部分は、機械稼働時間に関係しているため、本発明のシミュレーション装置により、素早くかつ正確に工作物の生産コストを見極めることが可能となる。
【００２１】
好ましくは、ＣＮＣ制御手段は、実際のＣＮＣ制御のＣＮＣプログラムのソースコードから作成されたＣＮＣプログラムからなる。
【００２２】
それは、実際の工作機械に関する制御の製造業者が高水準プログラミング言語で当該業者用のＣＮＣプログラムを作成し、ＣＮＣ制御のオペレーティングシステム（ＯＳ）用に当該ＣＮＣプログラムをコンパイルすることが、その背景にあるからである。本発明によると、高水準プログラムミング言語で記述されたこのＣＮＣプログラムは、本実施形態に使用され、当該ＣＮＣプログラムから作成されたＣＮＣプログラムのバージョンは、市販のコンピュータにより実行可能である。これにより、ＣＮＣ制御手段は、実際のＣＮＣ制御手段の正確な複製であり、ＰＣにおいて実行可能なものとすることができる。
【００２３】
好ましくは、ＰＬＣ制御手段は、実際のＰＬＣ制御のＰＬＣプログラムまたは当該プログラムのソースコードから作成されたＰＬＣプログラムを備える。
【００２４】
この場合の背景も、ＣＮＣプログラムの背景に類似している。実際のＰＬＣ制御のＰＬＣプログラムが直接ＰＬＣ制御手段により実行される場合、実際のＰＬＣ制御のＰＬＣプログラムは、本実施形態において、如何なる変更もなしに適用される。しかしながら、たいていは、ＰＬＣ制御手段の製造業者は、高水準プログラミング言語でＰＬＣプログラムを組み、ＰＬＣ制御のＯＳに合わせてプログラムをコンパイルする。このような場合、高水準プログラミング言語で記述されたこのＰＬＣプログラムを正確に利用して、市販のコンピュータで実行可能なようにこのプログラムをコンパイルまたはインタープリトするのが好ましい。ＰＬＣ制御手段も、実際のＰＬＣ制御手段の正確な複製であることが可能である。
【００２５】
好ましい実施形態において、制御データを提供する手段は、ＣＮＣ部品プログラムが実際の工作機械で実行可能なので、少なくとも１つのＣＮＣ部品プログラムを記憶する記憶手段を備える。
【００２６】
本発明の装置において、実際の工作機械で実行されるようなＣＮＣ部品プログラムに対応するＣＮＣ部品プログラムは、記憶され使用されることが可能である。全般的に見て、実際の工作機械を現実に近い形でシミュレートできることが有利な点である。
【００２７】
好適には、さらに、制御データを提供する手段は、工作機械の動作状態を変更するために、ユーザによる制御データの手動入力用の入力手段を備える。
【００２８】
この入力手段により、全体シミュレーションのフレーム内で再生される制御命令を、ユーザが手動で入力可能となる利点が得られる。例えば、誰かが工作機械チャンバーのドアを仮想的に開いた場合、ヘッド及びスピンドルを手動で移動させた場合、もしくは冷却液供給を開始または終了する場合などである。この機能性により、ＣＮＣ工作機械の操作者の訓練が可能である。単なるシミュレーションのため、訓練課程において、訓練生は工作機械を損傷することがない。しかし、工作機械の仮想イメージとはいえ、現実感を伴うものである。ユーザが実際の工作機械に入力または入力しなければならない全ての手動入力も、シミュレーション上の工作機械に入力可能である。そのため、現実感はあるが、コスト効率の高く危険の伴わない訓練が可能となる。
【００２９】
好適には、入力手段は、工作機械でＣＮＣプログラムを実行する際に、ＣＮＣ部品プログラムと変更された送り速度及び回転速度とにそれぞれ従い、送り速度と回転速度との比率としてオーバーライドをそれぞれ入力するためのオーバーライド入力手段を備える。このオーバーライド入力手段を用いて、実際の工作機械のノブを回すオーバーライドをエミュレートする。ノブを回すこのオーバーライドを使用することで、ＣＮＣ工作機械のユーザは、新たにインストールされたＣＮＣ部品プログラムを初期段階でゆっくりと実行させて、更に確実にシーケンスをチェックし衝突を防止できる。
【００３０】
また、有利な実施形において、入力手段は、スピンドル、ヘッド及び／またはテーブルを手動で移動するための制御データを入力する手動移動パス入力手段を備える。この手動移動パス入力手段を用いることで、シミュレーションのユーザは、スピンドル、ヘッド及び／またはテーブルを実際の工作機械のもののように手動で移動可能である。その結果、シミュレーションは、この点についても、実際の工作機械をリアルに表示する。
【００３１】
また、入力手段は、工作物を締付ける制御データを入力するための締付け入力手段を備える。この締付け入力手段は、シミュレーションのユーザが、工作物の締付けを練習し、ＣＮＣ部品プログラムのシーケンスに関する工作機械の仮想イメージを準備することが可能である。
【００３２】
また、入力手段は、好適には、ゼロ点を確定するゼロ点決め入力手段を備える。このゼロ点決め入力手段を使用して、シミュレーションのユーザは、実際の工作機械で行うようにゼロ点を確定することが可能である。工作物のゼロ点の確定は、実際の操作において非常に重要な役割を担っている。ゼロ点決め入力手段を用いて、ユーザはゼロ点の確定を練習することができる。
【００３３】
有利な実施形態において、入力手段はさらに、工作機械が操作即応性の状態に達するために実際の工作機械を起動した後に、工作機械の操作者により入力される制御データを手動で入力するスイッチオン手順入力手段を備える。このスイッチオン手順入力手段を使用して、工作機械が起動された後に、工作機械を操作即応性の状態にするために、実際の工作機械において必要な全ての手動入力が行われる。これらのスイッチオン命令は、例えば、工具の挿入や締付けなどが可能なようにドアの開閉を含む。
【００３４】
好ましい実施形態において、入力手段は、好適には、ＣＮＣ操作パネル及び／またはＰＬＣ操作パネルを有する、実際の工作機械の操作者用机を備える。一方では、実際の操作者用机と、他方では、本発明のシミュレーション装置によりレンダリング可能となった機械加工操作の全体的シミュレーションと、の組合わせにより、初歩的段階にあるユーザに対して、実際の工作機械で仕事をする感覚を直接持てるため、擬似的な現実を提供することができる。即ち、実際に近い訓練が可能となる。
【００３５】
また、入力手段は、実際の操作者用机の仮想イメージである仮想的な操作者用机を備える。好適には、仮想的な操作者用机は、接続されたマウスの使用またはタッチセンサ式のモニタを介して、操作することが可能である。実際の操作者用机を購入したくないユーザに関してでさえ、仮想的な操作者用机により、実際に近い操作状況が作り出される。
【００３６】
好適には、ＰＬＣ制御手段は、制御データに応じたＰＬＣ制御出力データを作成することが可能である。この利点は、工作機械チャンバーのドアを開く命令のような、入力手段を介する制御データの入力がＰＬＣ制御手段により実行されることが可能なことである。
【００３７】
しかしながら、ＰＬＣ制御手段は制御データを直接実行する際にアクティブになるだけでなく、ＣＮＣ制御手段がＣＮＣ部品プログラムを実行し、それにより、いくつかの命令の実行をＰＬＣ制御手段に任せる状況も頻繁に発生する。
【００３８】
好ましい実施形態において、本発明の装置は、ＣＮＣ部品プログラム内の文の選択が、入力手段と、ＣＮＣ部品プログラムの開始時点における全体シミュレーションデータを作成する全体シミュレーション手段と、工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスを表示するために、選択された文の位置において選択された文から開始する全体シミュレーションデータを視覚化する視覚化手段と、を介して可能となるように適用される。
【００３９】
従って、この好ましい実施形態において、入力手段を介してＣＮＣ部品プログラム内のセンテンスを選択することが可能である。よって、ユーザはこのセンテンスの位置における動作シーケンスを確認したいことを示す。この位置において視覚化を開始できるように、部品プログラムがこの位置で有している工作機械の状態を作り出すことが必要である。よって、ある種の高速経路における開始地点から、部品プログラムは実行される。しかしながら、視覚化は選択されたセンテンスからのみ開始する。選択可能なセンテンスから視覚化を開始できるということは、訓練分野において新たな訓練方法の機会を広げるものである。
【００４０】
好適には、表示手段は、実際の工作機械の実際のＣＮＣ表示手段を備える。従って、実際の工作機械のそばに立つユーザの感覚がさらに向上し、実際に近い訓練が可能である。
【００４１】
また、表示手段は、実際の工作機械の実際のＣＮＣ表示手段の仮想イメージである仮想ＣＮＣ表示手段を備える。これは、市販のディスプレイ画面に実際のＣＮＣ表示手段を真似たことを意味する。たとえ実際のＣＮＣ表示手段が利用可能でなくても、これにより実際に近い訓練状況を作り出す。
【００４２】
好適には、視覚化手段は、全体シミュレーションデータを３次元的に視覚化するために適用する。これにより、実際に近い感覚を得る。
【００４３】
好ましい実施形態において、第１記憶手段は、工作機械の力学的動作を記述するための力学的データを記憶する手段を備える。力学的データは、工作機械が動作中に如何に動作するかを記述する情報を有する。例えば、力学的データは、特定の動作シーケンスの実行時間を有する。
【００４４】
さらに、第１記憶手段は、工作機械要素の仮想イメージを作成するための工作機械要素データを記憶する手段を備えることが可能である。また、第１記憶手段は、工作機械要素データ、力学的データ及び設定データに応じて、工作機械の仮想イメージを作成するための設定データを記憶する手段を備えることが可能である。
【００４５】
設定データを用いて、個々の工作機械要素から工作機械の仮想イメージを構成することで、特に効率的な方法で様々な種類の工作機械を表示することが可能である。それは、異なる種類の工作機械においても、多くの工作機械要素は同一だからである。これは、完全な工作機械モデルを得るために、所定の工作機械要素を如何に組合わせるかを、設定データが示していることを意味する。
【００４６】
好ましい実施形態において、第３記憶手段は、少なくとも１つの工具の仮想イメージを作成するための工具データを記憶する手段を備える。その結果、工作機械により使用される工具をモデル化することが可能であることが有利な点となる。
【００４７】
好適には、第３記憶手段は、少なくとも１つの締付け手段の仮想イメージを作成するための締付け手段を記憶する手段を備える。これにより、工作物が締付けられる締付け手段をモデル化することが可能となる。
【００４８】
好ましい実施形態において、本発明の装置は、ＣＮＣ制御手段及び／またはＰＬＣ制御手段をパラメータ化するためのパラメータ化手段を備える。好適には、このパラメータ化手段は、移動範囲パラメータ、閉ループ制御動作パラメータ、補正パラメータ及び工具入れパラメータからなるグループの少なくとも１つのパラメータに関するＣＮＣ制御手段及び／またはＰＬＣ制御手段をパラメータ化するために適用される。このパラメータ化手段により、実際のＣＮＣ制御手段及び／またはＰＬＣ制御手段のようなＣＮＣ制御手段及び／またはＰＬＣ制御手段のパラメータ化が可能である。
【００４９】
好適には、本発明の装置は、ＣＮＣ制御手段と全体シミュレーション手段との間の情報通信用のインターフェイスを備える。このインターフェイスは、ＤＣＯＭまたはＣＯＲＢＡ（共通オブジェクト・リクエスト・ブローカー機構）のようなミドルウェアに基づいて実現されることが可能である。ＣＮＣ制御手段と全体シミュレーション手段との間の情報通信用のインターフェイスは、ＣＮＣ制御手段からインターフェイスにより得られる非オブジェクト指向のＣＮＣデータを、全体シミュレーション手段に送る前に、オブジェクト指向形式に変換するために適用されることが好ましい。
【００５０】
視覚化手段は、好適には、ＯｐｅｎＧＬに基づいて実現される。ＯｐｅｎＧＬは、オブジェクト指向である。それと比較すると、既に確立されたＣＮＣ制御手段の多くのＣＮＣプログラムは、Ｃ言語によりプログラムされている。即ち、非オブジェクト指向の言語である。そのため、ＣＮＣ制御手段と視覚化手段との間の相互運用性を作り出すために、非オブジェクト指向のＣＮＣデータをオブジェクト指向形式に変換する必要がある。
【００５１】
好適には、ＣＮＣ制御手段と全体シミュレーション手段との間の情報通信用のインターフェイスは、全体シミュレーション手段がＣＮＣ制御手段により送られるＣＮＣデータの量から一部分のみを得られるように、ＣＮＣ制御手段によりインターフェイスに送られるＣＮＣデータの量をフィルタにかけるフィルタ手段を備える。
【００５２】
例えば、ＣＮＣ制御手段は、新たなＣＮＣデータを１５ミリ秒毎に送るために、適用されることが可能である。全てのＣＮＣデータが全体シミュレーション手段に送られる場合は、全体シミュレーション手段は１５ミリ秒毎に工作機械モデルを更新しなければならない。この計算量は、とても１５ミリ秒内で実行されるものではなく、リアルタイムのシミュレーションはとても難しい。ＣＮＣデータの量の一部分のみ、例えば、ＣＮＣデータが１５０ミリ秒毎に全体シミュレーションを通過すること、即ち１０番目のＣＮＣデータ組ごとに、フィルタ手段を介して全体シミュレーションに送られる。たとえ１０番目のＣＮＣデータ組ごとだけを送るにしても、工作機械の動作シーケンスを完全に再生することが可能である。しかしながら、全体シミュレーション手段は、計算量が少なく済むようにしてリアルタイムのシミュレーションが実現可能なように、それほど頻繁でない程度に、工作機械モデルを更新する必要がある。
【００５３】
好適には、本発明の装置は、フィルタ手段の設定に関する設定データを入力するための入力手段を備える。この入力手段を使用することにより、例えば、フィルタ手段が、どの程度の度合いでＣＮＣデータをフィルタにかけるかを決めることができる。例えば、５番目のＣＮＣデータ組ごと、または１５番目のＣＮＣデータ組ごとが、全体シミュレーション手段に送られるように入力可能となる。
【００５４】
好適には、ＣＮＣ制御手段と全体シミュレーションとの間の情報通信のインターフェイスは、ＣＮＣ制御手段と全体シミュレーションとの間の情報通信を同期するための同期手段を備える。
【００５５】
好ましい実施形態において、本発明の装置は、ＰＬＣ制御手段とＰＬＣシーケンスシミュレーション手段との間の情報通信のインターフェイスを備える。好適には、インターフェイスは、信号装置を介してＰＬＣ制御手段とＰＬＣシーケンスシミュレーション手段との間の同期が可能なように適用される。ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段がＰＬＣ制御出力データを記憶装置から読込む前に、インターフェイスは、記憶手段を有しかつＰＬＣ制御手段が１周期間に作成される全てのＰＬＣ制御出力データを記憶手段に書き込むことを確実にする同期手段を備える。同様の方法で、ＰＬＣ制御手段がＰＬＣ制御入力データを記憶装置から読込む前に、インターフェイスは、記憶手段を有しかつＰＬＣシーケンスシミュレーション手段が１周期間に作成される全てのＰＬＣ制御入力データを記憶手段に書き込むことを確実にする同期手段を備える。
【００５６】
このようにして、ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段がＰＬＣ制御出力データの完全な組を読み出す前に、ＰＬＣ制御手段は常にそれらを最初に書き込むことが保証される。これは、１周期の全ての出力データの原子性が得られることを意味し、実際のＰＬＣ制御手段の動作をよりリアルに表示するためにも好ましい。なお反対に、ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段は、ＰＬＣ制御手段がＰＬＣ制御入力データの完全な組を読み出す前に、それらをそれぞれ作成し、記憶手段に書き込む。この場合も、１周期の全てのＰＬＣ制御入力データの原子性が得られる。
【００５７】
好ましい実施形態において、本発明の装置は、全体シミュレーション手段とＰＬＣシーケンスシミュレーション手段との間の情報通信のインターフェイスを備える。これは、ミドルウェアに基づいて実現されることが可能である。好適には、全体シミュレーション手段とＰＬＣシーケンスシミュレーション手段との間の情報通信のインターフェイスは、全体シミュレーション手段がＰＬＣシーケンスシミュレーション手段により送られるＰＬＣデータの量から一部分のみを得るように、ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段によりインターフェイスに送られるＰＬＣデータの量をフィルタにかけるフィルタ手段を備える。この場合も、全体シミュレーション手段が工作機械モデルを頻繁に更新する必要がなく、その結果、リアルタイムのシミュレーションが大量の計算量の理由でさらに難しくならないように、フィルタリングがもう一度行われる。好適には、どの程度の度合いでフィルタ手段がＰＬＣデータをフィルタにかけるかの調整を行えるように、フィルタ手段は入力手段を介して順に設定されることが可能である。好適には、全体シミュレーション手段とＰＬＣシーケンスシミュレーション手段との間の情報通信のインターフェイスは、全体シミュレーション手段とＰＬＣシーケンスシミュレーション手段との間の情報通信を同期するための同期手段を備える。
【００５８】
言及した全てのインターフェイスは、リモートインターフェイスとしても適用可能である。リモートインターフェイスは、異なる場所にいる通信相手との間でリモート通信が行えるように適用される。これは、個々の手段をいくつかのコンピュータに分散させることが可能である。例えば、ＰＬＣ制御手段と、ＣＮＣ制御手段と、ＰＬＣシーケンスシミュレーションと、が第２コンピュータで処理されている間、全体シミュレーション手段と視覚化手段とを第１コンピュータで処理することが利点となりうる。これは、全体シミュレーション手段及び視覚化手段には、高い計算能力を必要とするため、これらは利点となる。これは、ＣＮＣ制御手段と全体シミュレーション手段との間の情報通信のインターフェイスと同様に、ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段と全体シミュレーション手段との間の情報通信のインターフェイスも、リモートインターフェイスとして適用されることにより、全体シミュレーションのより速い実行が可能であることを意味する。
【００５９】
さらに、全ての言及したインターフェイスは、一方の通信相手が使用可能な技術を、他方の通信相手に呼び出すことが可能である。これにより、個々の手段がそれらの間でデータを交換するだけでなく、相互にそれらの技術を使用することが可能である。
【００６０】
好適には、本発明に係る装置は、リソースを有する工作機械と工作物との間で、全体シミュレーションに応じて、衝突を検知するために適用した衝突検知手段を備える。このようにして、ＣＮＣ部品プログラムまたは手動入力された制御データも衝突に至るかどうか確認可能となる。特に、リソースには使用した工具を含む。
【００６１】
好ましい実施形態において、本発明の装置は、工作機械が近づくことのできる所定位置か否かを確認する移動範囲確認手段を備える。所定の位置は、例えば、ＣＮＣ部品プログラムに起因するか、または手動で入力することが可能である。移動範囲確認手段を用いて、例えば、特定の工作物がある工作機械で作成されているかどうかを見つけ出すことが可能である。また、本発明の販売支援用の装置を使用することが可能である。販売員は、例えば、工作機械の購入を考えている顧客に対して、ラップトップ上で仮想的に工作機械をプレゼンテーションすることができ、要求された工作物がこの工作機械によりどのように作成されるかを、顧客に対して見せることが可能である。工作機械が十分な大きさを持つかどうか、所望の工作物を作成するために適したものであるかどうか、確認することが可能である。
【００６２】
好ましい実施形態において、視覚化手段は、全体シミュレーションデータを、所定時間帯の間、工作機械における工作物を機械加工するための実際のシーケンスの速度に対して一定比率の速度で表示するために適用される。特に、視覚化手段は、リアルタイムでシミュレーションデータを表示するために適用することが可能である。このようにして、実際に工作機械における工作物の機械加工がどのように進んでいくのかリアルな印象を得れるように、工作機械における工作物の機械加工するためのシーケンスをリアルに視覚化することが可能である。
【００６３】
好適には、制御データを提供するための手段は、５軸工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスを行うための制御データを提供するように適用される。５軸となっているため、ユーザが機械加工シーケンスを想像するのが特に難しいので、機械加工シーケンスの視覚化は特に５軸工作機械にとって利点がある。
【００６４】
好ましい実施形態において、本発明の装置は、第１時間帯の間に第１工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスを、第２時間帯の間に第２工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートするように適用される。
【００６５】
本発明によると、これにより、第１工作機械に関連するＣＮＣ制御手段及びＰＬＣ制御手段、即ち、ＣＮＣプログラム、ＰＬＣプログラム及びパラメータを含む上記全てを、第２工作機械に関連するＣＮＣ制御手段及びＰＬＣ制御手段に完全に置き換えることにより達成できる。これにより、例えば、第１事例ではシーメンス（Siemens）社製制御と、第２事例ではハイデンハイン（Heidenhain）社製制御とを、それぞれ使用し表示することが可能である。その結果、異なる工作機械及び／または異なる工作機械制御をシミュレートすることが可能となる。これにより、例えば、容易で費用効率の高い方法により、見習い操作者がいくつかの工作機械と工作機械制御とを訓練できる利点が得られる。
【００６６】
あるいは、異なる工作機械をシミュレートする機能は、ＰＬＣプログラム及びＣＮＣ制御手段のパラメータ化を交換可能とすることにより、達成されることが可能である。これにより、例えば、ディッケル・マホ・ギルドマイスター（Deckel-Maho-Gildemeister）等の同じ工作機械メーカーの異なる工作機械を、容易で費用効率の高い方法でシミュレートすることが可能となる。
【００６７】
好適には、本発明の装置は、工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスのシミュレーションのフレーム内で使用される制御を選択するための制御選択手段を備える。例えば、対応するＣＮＣ制御手段と対応するＰＬＣ制御手段とを選択すること、または対応するＰＬＣプログラムと対応するパラメータとを選択することにより、制御を選択することが可能である。従って、シミュレーション手段のユーザは制御を選択でき、選択した制御に基づいて、工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートすることが可能である。
【００６８】
本発明に係る装置は、多くの有利な点を有する。まず、工作機械のリアルなシミュレーションを可能にする。その結果、衝突がより良く検出されることが可能である。特に、ＰＬＣ動作シーケンスにより生ずるそのような衝突を検出することが可能である。全体的なシミュレーション、即ち、シミュレーションにおける工作機械の全ての態様を含むものは、機械利用時間のより良い予測が可能となる。また、工作機械のユーザは、シミュレーションの支援により訓練されることが可能である。訓練を行う企業は、もはや工作機械を絶対的に購入する必要なくシミュレーションを使用することが可能である。これにより、資金の運用を低減する。同時に、シミュレーションの支援により様々な制御機器製造業者の異なる工作機械及び異なる制御をシミュレートすることが可能である。シミュレーションの仮想工作機械は損傷しないため、不慣れなユーザによる工作機械への損傷が防止される。また、シミュレーションは販売支援に使用される。工作機械は、例えば、工作機械の購入を考慮している顧客に対して、ラップトップコンピュータに視覚化されることが可能である。さらに、シミュレーションの結果から、工作機械の構築の最終結果を描くことが可能である。これにより、工作機械の絶え間ない改善が可能となる。同時に、工作機械の構築に関する新たなアイデアを、如何なるリスクもなしにモデル上でテストすることが可能である。
【００６９】
さらに、本発明は、工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする方法を備える。本発明によると、前記方法は、工作機械の仮想イメージを作成するための工作機械データを提供する工程と、少なくとも１つの工作物の仮想イメージを作成するための工作物データを提供する工程と、少なくとも１つのリソースの仮想イメージを作成するためのリソースデータを提供する工程と、工作機械における工作物の機械加工と協働してシーケンスを実行するための制御データを提供する工程と、前記制御データに応じてＣＮＣデータを作成する工程と、ＰＬＣ制御出力データを作成する工程と、前記ＰＬＣ制御出力データと前記工作機械データとに応じてＰＬＣシミュレーションデータ及びＰＬＣ制御入力データを作成する工程と、前記ＣＮＣデータ、前記ＰＬＣシミュレーションデータ、前記工作機械データ、前記工作物データ及び前記リソースデータに応じて、前記工作機械における工作物を機械加工するための前記シーケンスに関する全体シミュレーションデータを作成する工程と、前記工作機械における工作物を機械加工するための前記シーケンスを表示する工程を備える前記全体シミュレーションデータを視覚化する工程と、を備える。
【００７０】
工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスのシミュレーションに関する本発明の方法は、本発明の装置と同様の利点を提供する。
【００７１】
好適には、前記方法は、実際のＣＮＣ制御のＣＮＣプログラムのソースコードからＣＮＣプログラムを作成する工程を備える。また、前記方法は、実際のＰＬＣ制御のＰＬＣプログラムを提供する工程、または実際のＰＬＣ制御のＰＬＣプログラムのソースコードからＰＬＣプログラムを作成する工程を備えることが可能である。
【００７２】
有利な実施形態において、ＣＮＣ部品プログラムは実際の工作機械で実行可能なので、制御データを提供する工程はＣＮＣ部品プログラムを提供する工程を備える。
【００７３】
好適には、制御データを提供する工程は、工作機械の動作状態を変更するためにユーザが手動で制御データを入力する工程を備える。
【００７４】
手動で制御データを入力する工程は、工作機械のＣＮＣ部品プログラムを実行する際に、ＣＮＣ部品プログラムに従い送り速度と変更された送り速度の比率としてオーバーライドを入力する工程を備えることが可能である。
【００７５】
同様に、手動で制御データを入力する工程は、スピンドル、ヘッド及び／またはテーブルを手動で移動するための制御データを入力する工程を備えることが可能である。
【００７６】
好適には、手動で制御データを入力する工程も、工作物を締付けるための制御データを入力する工程を備える。
【００７７】
特に好ましい実施形態において、手動で制御データを入力する工程は、ゼロ点を確定するための制御データを入力する工程を備える。
【００７８】
好適には、手動で制御データを入力する工程は、工作機械の操作即応性の状態にするために実際の工作機械を起動した後、工作機械の操作者により入力される制御データを入力する工程を備える。
【００７９】
好ましい実施形態において、手動で制御データを入力する工程では、ＣＮＣ操作パネル及び／またはＰＬＣ操作パネルを備える実際の工作機械の実際の操作者用机を介して入力が行われる。
【００８０】
同様に、手動で制御データを入力する工程では、実際の操作者用机の仮想イメージとして仮想操作者用机を介して入力が行われる。
【００８１】
好適には、ＰＬＣ制御出力データを作成する工程において、ＰＬＣ制御出力データは制御データに応じて作成される。
【００８２】
好ましい実施形態において、前記方法は、ＣＮＣ部品プログラム内の文の選択を入力する工程と、ＣＮＣ部品プログラムの開始点から全体シミュレーションを作成する工程と、工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスを表示するために、選択された文の位置において選択された文から開始する全体シミュレーションデータを視覚化する工程と、を備える。
【００８３】
好適には、工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスを表示する工程において、表示は実際の工作機械の実際のＣＮＣ表示手段を介して行われる。
【００８４】
別の方法または追加として、工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスを表示する工程において、表示は実際の工作機械の実際のＣＮＣ表示手段の仮想イメージとして、仮想ＣＮＣ表示手段を介して可能である。
【００８５】
好適には、全体シミュレーションデータを視覚化する工程において、全体シミュレーションデータは、３次元で視覚化される。
【００８６】
工作機械データを提供する工程は、工作機械の力学的動作を記述するための力学的データを提供する工程を備えることが可能である。同様に、工作機械データを提供する工程は、工作機械要素の仮想イメージを作成するための工作機械要素データを提供する工程を備えることが可能である。好適には、工作機械データを提供する工程は、工作機械要素データ、力学的データ及び設定データに応じて、工作機械の仮想イメージを作成するための設定データを提供する工程を備える。
【００８７】
好ましい実施形態において、リソースデータを提供する工程は、少なくとも１つの工具の仮想イメージを作成するための工具データを提供する工程を備える。同様に、リソースデータを提供する工程は、少なくとも１つの締付け手段の仮想イメージを作成するための締付け手段データを提供する工程を備える。
【００８８】
好ましい実施形において、本発明の工程は、ＣＮＣデータを作成する工程及び／またはＰＬＣ制御出力データを作成する工程をパラメータ化する工程を備える。
【００８９】
好適には、ＣＮＣデータを作成する工程及び／またはＰＬＣ制御出力データを作成する工程をパラメータ化する工程において、パラメータ化は、移動範囲パラメータと、閉ループ制御動作パラメータと、補正パラメータと、工具入れパラメータと、からなるグループから、少なくとも１つのパラメータに関して行われる。
【００９０】
好ましい実施形態において、本発明の方法は、ＣＮＣ制御手段から全体シミュレーション手段にＣＮＣデータを伝達する工程を備える。
【００９１】
好ましくは、ＣＮＣ制御手段から全体シミュレーション手段にＣＮＣデータを伝達する工程において、情報伝達はミドルウェアを介して行われる。
【００９２】
ＣＮＣ制御手段から全体シミュレーション手段にＣＮＣデータを伝達する工程は、非オブジェクト指向のＣＮＣデータをオブジェクト指向の形式に変換する工程を備えることが可能である。
【００９３】
好適には、ＣＮＣ制御手段から全体シミュレーション手段にＣＮＣデータを伝達する工程は、全体シミュレーション手段がＣＮＣ制御手段により伝達されるＣＮＣデータの量の一部の量のみを取得するように、ＣＮＣデータの量をフィルタリングする工程を備える。本発明の方法は、ＣＮＣデータの量をフィルタリングする工程に対して設定データを入力して設定する工程を備えることが可能である。
【００９４】
好ましい実施形態において、本発明の方法は、ＰＬＣ制御手段とＰＬＣシーケンスシミュレーション手段との間でＰＬＣ制御出力データ及びＰＬＣ制御入力データを送る工程を備える。
【００９５】
ＰＬＣ制御手段とＰＬＣシーケンスシミュレーション手段との間でＰＬＣ制御出力データ及びＰＬＣ制御入力データを伝達する工程は、信号装置を介してＰＬＣ制御手段及びＰＬＣシーケンスシミュレーション手段を同期する工程を備えることが可能である。
【００９６】
好適には、ＰＬＣ制御手段とＰＬＣシーケンスシミュレーション手段との間でＰＬＣ制御出力データ及びＰＬＣ制御入力データを伝達する工程において、ＰＬＣ制御手段は、ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段がＰＬＣ制御出力データを記憶手段から読込む前に、１周期の間に作成された全てのＰＬＣ制御出力データを記憶手段に書き込む。
【００９７】
好適には、ＰＬＣ制御手段とＰＬＣシーケンスシミュレーション手段との間でＰＬＣ制御出力データ及びＰＬＣ制御入力データを伝達する工程において、
ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段は、ＰＬＣ制御手段がＰＬＣ制御入力データを記憶手段から読込む前に、１周期の間に作成された全てのＰＬＣ制御入力データを記憶手段に書き込む。
【００９８】
好ましい実施形態において、本発明の工程は、ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段と全体シミュレーション手段との間でＰＬＣシミュレーションデータを伝達する工程を備える。
【００９９】
好適には、ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段と全体シミュレーション手段との間でＰＬＣシミュレーションデータを伝達する工程において、情報伝達はミドルウェアを介して行われる。
【０１００】
ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段と全体シミュレーション手段との間でＰＬＣシミュレーションデータを伝達する工程は、全体シミュレーション手段がＰＬＣシーケンスシミュレーション手段により伝達されるＰＬＣシミュレーションデータの量の一部のみを取得するように、ＰＬＣシミュレーションデータの量をフィルタリングする工程を備えることが可能である。
【０１０１】
好適には、少なくとも１つの情報伝達工程において、遠隔通信は異なる場所に位置する通信相手との間で行う。
【０１０２】
好適には、少なくとも１つの情報伝達工程は、他方の通信相手に一方の通信相手が利用可能な技術を呼び出す工程を備える。
【０１０３】
有利な実施形態において、本発明の方法は、全体シミュレーションデータに応じて、リソースを有する工作機械と工作物との間の衝突を検知する工程を備える。
【０１０４】
また、本発明の方法は、工作機械が所定の位置に接近するか否か確認する工程を備えることが可能である。
【０１０５】
好適には、全体シミュレーションデータを視覚化する工程において、全体シミュレーションデータは、所定時間帯の間、工作機械における工作物を機械加工するための実際のシーケンスの速度に応じて一定比率の速度で表示される。
【０１０６】
好適には、全体シミュレーションデータを視覚化する工程において、全体シミュレーションデータはリアルタイムで表示される。
【０１０７】
特に好ましい実施形態において、制御データを提供する工程は、５軸工作機械で工作物を機械加工するシーケンスを実行するための制御データを備える。
【０１０８】
好ましい実施形態において、本発明の方法は、第１工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートし、第２工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする第２ＣＮＣ制御手段及び第２ＰＬＣ制御手段を提供するための第１ＣＮＣ制御手段及び第１ＰＬＣ制御手段を提供する工程を備える。さらに、本発明に係る方法は、第１工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートするためのＣＮＣ制御手段をパラメータ化するための第１ＰＬＣプログラム及び第１パラメータを提供し、第２工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートするためのＣＮＣ制御手段をパラメータ化するための第２ＰＬＣプログラム及び第２パラメータを提供する工程を備えることが可能である。好適には、本発明の方法は、工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスのシミュレーションのフレーム内で使用する制御を選択する工程を備える。
【０１０９】
また、本発明は、コンピュータ可読媒体及び前記媒体に記録されたコンピュータプログラムからなるコンピュータプログラム製品を備え、前記コンピュータプログラムは状態シーケンスの形式で記憶され、前記状態シーケンスは、本発明に係る装置が形成される、または工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートするための本発明の方法が実行されるように、データ処理手段のデータ処理媒体により処理されるように適用される命令に対応する。
【０１１０】
本発明の装置の説明のフレーム内で記述されたＰＬＣシーケンスシミュレーション手段は、時間に関してＰＬＣシーケンスをシミュレートできるようにするために、シミュレートされる工作機械の適時の動作に関するデータを必要とする。このため、本発明はさらに、ＰＬＣ工作機械シーケンスデータを作成する方法は、ＰＬＣ制御データのシーケンスを作成し、前記シーケンスは少なくとも１つのＰＬＣ制御データからなる工程と、前記シーケンスの各前記ＰＬＣ制御データに関する初期状態と最終状態とを確定し、前記初期状態と前記最終状態はＰＬＣ制御入力データに関する工程と、前記シーケンスの各前記ＰＬＣ制御データにおける前記初期状態の発生と前記最終状態の発生との間の時間を測定するために適用される測定ユニットを提供する工程と、実際のＰＬＣ制御ユニットにより、実際の工作機械に関する前記ＰＬＣ制御データの前記シーケンスを実行し、前記測定ユニットは、前記シーケンスの各前記ＰＬＣ制御データにおける前記初期状態の発生と前記最終状態の発生との間の時間を測定する工程と、前記測定ユニットの測定データからＰＬＣ工作機械シーケンスデータを作成する工程と、前記ＰＬＣ工作機械シーケンスデータを記憶する工程と、を備える
この方法の背景は、工作機械がアクチュエータとセンサを備えることである。アクチュエータは、ＰＬＣ制御手段によりＰＬＣ制御出力データを介して制御される。ＰＬＣ制御手段は、センサからＰＬＣ制御入力データを受け取る。
ＰＬＣ工作機械シーケンスデータを作成する方法の目的は、ＰＬＣ制御手段が（それにより）工作機械を運転するＰＬＣ制御出力データに対する応答としてどのＰＬＣ制御入力データをいつ実際の工作機械のセンサーが発生するのかに係る情報を提供するデータを作成することが目的である。
【０１１１】
ＰＬＣ工作機械シーケンスデータを作成する方法の利点は、この方法を使用することにより、ＰＬＣ制御命令が実行される際に関する工作機械の実際の動作を表示するデータを作成することができることである。また、本発明は、ＰＬＣ工作機械シーケンスデータを提供する手段と、前記工作機械の前記ＰＬＣシーケンスが前記ＰＬＣ工作機械シーケンスデータにより記述されるように、前記工作機械のシーケンスシミュレーションをクロックするクロック手段と、前記工作機械のアクチュエータを制御するためのＰＬＣ制御出力データを受け取るための入力と、前記工作機械のセンサの出力信号をシミュレートするための出力と、前記入力を介して受け取る前記ＰＬＣ制御出力データと、前記ＰＬＣ工作機械シーケンスデータと、クロックと、に応じて、ＰＬＣシミュレーションデータとＰＬＣ制御入力データとを作成するための内部シーケンスシミュレーション手段と、前記ＰＬＣシミュレーションデータを出力し、前記出力を介して前記ＰＬＣ制御入力データを出力する出力手段と、を備える。
【０１１２】
本発明のＰＬＣシーケンスシミュレーション手段の利点は、特に時間に関して、適切な方法で実際の工作機械で実行されるＰＬＣシーケンスをシミュレートすることが可能となる。
【０１１３】
また、本発明は、コンピュータ可読媒体と前記媒体に記憶されたコンピュータプログラムとからなるコンピュータプログラム製品を備え、前記コンピュータプログラムは状態シーケンスの形式で記憶され、前記状態シーケンスは、本発明に係るＰＬＣシーケンスシミュレーション手段が形成されるように、データ処理手段のデータ処理媒体により処理されるように適用された命令に対応する。
【０１１４】
有利な成果及びさらなる本発明の詳細は、図面を参照して様々な実施形態を用いて以下に記述される。
【０１１５】
図１は、本発明に係る装置の実施形態を示したものである。特に、図は、本実施形態の事例において、本発明装置のユーザが目にするものである。ユーザは仮想ＣＮＣ表示手段を表示する第１表示手段１０１を目にする。本実施例において、その左手側には工作機械の仮想イメージを表示するための第２表示手段１０２がある。実際の工作機械の実際の操作者用机１０３がユーザに対して備えられている。また、ユーザはキーボード１０４を介してデータを入力することが可能である。
【０１１６】
図２は、さらに詳細な工作機械の仮想イメージの一例を示したものである。実質的には、全ての部品は、工作機械においても見られるようなものである。例えば、工作機械チャンバー２０１が視覚化されている。さらに、工作機械の機械加工ヘッド２０２及び工作物を支えるための対応するテーブル２０３を見ることができる。同様に、ＣＮＣ操作者用机２０４及びＣＮＣ表示手段２０５も見ることができる。工作機械の形式表示２０７及びドアの窓２０８を有する工作機械チャンバーのドア２０６でさえ表示される。このことにより、極めてリアルな工作機械のイメージが本発明に係る装置のユーザに対して示されていることは明確である。
【０１１７】
図３は、図２の工作機械の仮想イメージに仮想操作者用机３０１を追加したものである。仮想操作者用机は、ＣＮＣ操作パネル３０２及びＰＬＣ操作パネル３０３を備える。参照番号３０４は、ノブを回すオーバーライドを意味する。
【０１１８】
図４は、本実施形態において、工作機械の多くの要素を隠すことができることを示している。示された例において、工作機械チャンバー２０１はもはや見える必要がないため、ユーザがテーブル２０３の画像を遮るものなしに見れるようにする。工作機械ヘッド２０２は、締付け工具４０１が工作物４０２に入る程度の範囲を移動する。工作物４０２は、締付け手段４０３を介してテーブル２０３上に固定される。工作物４０２から取除かれた材料４０４は、工作機械の仮想イメージに視覚化される。要するに、ユーザはこの設定における工作機械における工作物を機械加工する全体の動作シーケンスを見ることが可能である。
【０１１９】
図５は、シミュレーションに関する装置のユーザが、実際の工作機械の傍に立つ際に持つようなリアルな印象を得ることができることを明らかにしたものである。ユーザは仮想工作機械の傍に立ち、ドア２０６の窓２０８から工作機械のテーブル２０３を見ることになる。ユーザは工作物４０２上の機械加工シーケンスを見ることになる。同時に、ユーザは操作者用机２０４とＣＮＣ表示手段２０５を見ることになる。
【０１２０】
図６は、仮想ＣＮＣ表示手段６０１の一例を示したものである。特に、仮想ＣＮＣ表示手段６０１は、個々の文６０３からなる実行されるＣＮＣ部品プログラム６０２を示している。さらに、他の部品の間に、工作機械のヘッドの位置が領域６０４に見られる。
【０１２１】
図７は、工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする本発明の装置の実施形態の概略的構造を示している。装置７０１は、工作機械データを記憶する第１記憶手段７０２を備える。第１記憶手段はさらに記憶手段を備える。一方の記憶手段は力学的データ７０３を記憶する。もう一方の記憶手段は工作機械要素データ７０４を記憶する。さらに、第１記憶手段が有しているもう一方の記憶手段は、設定データ７０５を記憶する。また、装置７０１は工作物データを記憶する第２記憶手段７０６を備える。リソースデータは装置７０１が有する第３記憶手段７０７に記憶される。第３記憶手段７０７は、工具データを記憶する別の記憶手段７０８と、さらに締付け手段データを記憶する別の記憶手段７０９とを備える。
【０１２２】
装置７０１は、本実施例の５軸工作機械の制御データにおいて、制御データ７１０を提供する手段を備える。制御データ７１０を提供する手段は、少なくとも１つのＣＮＣ部品プログラムを記憶する記憶手段７１１を備える。さらに、制御データ７１０を提供する手段は、入力手段７１２を備える。入力手段７１２は、複数のさらなる入力手段を備える。特に、入力手段７１２は、オーバーライド７１３を入力する入力手段と、工作物７１４を締付けるための制御データを入力する入力手段と、起動手順７１５を実行するための制御データを入力する入力手段と、手動で移動パス７１６を入力する入力手段と、ゼロ点７１７を確定するための制御データを入力する入力手段と、ＣＮＣ部品プログラム７１８内で文を選択するための入力手段と、工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスのシミュレーションのフレーム内で使用されることを意図する制御７１９を選択するための入力手段と、を備える。入力手段７１２が有する入力手段のエミュレーションは、最終的なものと理解されるべきものではなく、単に入力手段のいくつかの態様を明らかにするために用いているに過ぎない。
【０１２３】
また、工作機械７０１における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする装置は、ＣＮＣ制御手段７２０を備える。ＣＮＣ制御手段７２０は、ＣＮＣプログラム７２１を備える。さらに、本実施形態において、ＣＮＣ制御手段をパラメータ化するＣＮＣ制御手段はパラメータ７２２を備える。
【０１２４】
また、装置７０１は、ＰＬＣプログラム７２４を有するＰＬＣ制御手段７２３を備える。ＰＬＣプログラムは、実際の工作機械の実際のＰＬＣ制御を描画する。
【０１２５】
また、装置７０１は、工作機械のＰＬＣシーケンスをシミュレートするＰＬＣシーケンスシミュレーション手段７２５を備える。ＰＬＣ制御手段７２３は、インターフェイス７２６を介して、ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段７２５と情報伝達を行う。このインターフェイスは、最初に、ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段７２５がＰＬＣ制御出力データの完全な文を読み出す前に、常にＰＬＣ制御出力データの完全な文をＰＬＣ制御手段７２３に書き込ませる同期手段７２７を備える。反対に、同期手段７２７は、ＰＬＣ制御手段７２３がＰＬＣ制御入力データを読み出す前に、ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段７２５が常にＰＬＣ制御入力データの完全な文を最初に書き込むことを確認する。
【０１２６】
とりわけ、ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段７２５は、ＰＬＣシミュレーションデータを作成する。ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段７２５は、これらのＰＬＣシミュレーションデータを全体シミュレーション手段７３１に対して送る。ＰＬＣシミュレーションデータの情報伝達は、フィルタ手段７２９と同期手段７３０とを備えるインターフェイス７２８を介して描画される。フィルタ手段７２９は、ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段７２５により全体シミュレーションに送られるＰＬＣシミュレーションデータの量を調節することができる。同期手段７３０は、ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段７２５と全体シミュレーション手段７３１との間の情報伝達を同期する。
【０１２７】
また、全体シミュレーション手段７３１は、インターフェイス７３２を介してＣＮＣ制御手段７２０からＣＮＣデータを受け取る。インターフェイス７３２も、同じようにフィルタ手段７３３と同期手段７３４とを備える。このフィルタ手段７３３は、ＣＮＣ制御手段７２０により全体シミュレーション手段７３１に提供されるＣＮＣデータの量を調節できる。同期手段７３４は、ＣＮＣ制御手段７２０と全体シミュレーション手段７３１との間の情報伝達を同期する。
【０１２８】
全体シミュレーション手段７３１は、工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスに関する全体シミュレーションデータを作成する。全体シミュレーションデータを作成するために、全体シミュレーション手段７３１は、ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段７２５から受け取るＰＬＣシミュレーションデータと、ＣＮＣ制御手段７２０から受け取るＣＮＣデータと、第１記憶手段７０２からの工作機械データと、第２記憶手段７０６からの工作物データと、第３記憶手段７０７からのリソースデータと、を使用する。
【０１２９】
全体シミュレーション手段７３１は、作成された全体シミュレーションデータを視覚化手段７３５に送る。視覚化手段７３５は、３次元表示手段７３６を備える。３次元表示手段７３６を使用して、視覚化手段７３５は、工作物を機械加工するための工作機械の機械加工シーケンスと同様に、工作物及びリソースを有する工作機械を視覚化する。
【０１３０】
また、装置７０１は、ＣＮＣ制御手段７２０及び／またはＰＬＣ制御手段７２３をパラメータ化するパラメータ化手段７３７を備える。
【０１３１】
全体シミュレーション手段７３１から受け取る全体シミュレーションデータにより、衝突検出手段７３９はリソースを有する工作機械と工作物との間の衝突を検出する。
【０１３２】
また、装置７０１は、工作機械により近づくことが可能な所定位置か否かを確認する移動範囲確認手段７３８を備える。
【０１３３】
図８は、工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする方法の実施形態の第１部分を示している。工程８０１において、工作機械要素データが提供される。工程８０２において、力学的データが提供される。工程８０３において、設定データが提供される。その後、工程８０４において、工具データが提供される。次に、工程８０５において、締付け手段データが提供され、工程８０６において、工作物データが提供される。方法の説明の図中Ａの位置において、図９及び図１１に示される手順が開始される。
【０１３４】
図９は、工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする方法の実施形態の第２部分を示している。工程９０１において、ＣＮＣ部品プログラムが提供される。実質的には、工程９０２において、工作物を締付けるための制御データは、ユーザにより入力される。その後、工程９０３において、ユーザはゼロ点を確定するための制御データを入力する。図１０で明らかにされた手順が、Ｂ点において開始される。
【０１３５】
図１０は、工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする方法の実施形態の第３部分を示している。工程１００１において、ＣＮＣデータが作成される。工程１００２において、これらのＣＮＣデータは送られる。その後、新たなＣＮＣデータが作成させる（工程１００１）または工程１００３においてＰＬＣ制御出力データが作成されるかのどちらかである。実質的には、工程１００４において、作成されたＰＬＣ制御出力データが送られる。工程１００５において、ＰＬＣシミュレーションデータ及びＰＬＣ制御入力データが作成される。工程１００６において、これらのＰＬＣシミュレーションデータ及びＰＬＣ制御入力データが送られる。その後、工程の流れは、工程１００３または工程１００１に戻る。もちろん、図１０に示された工程の流れは、特にユーザによる入力またはＣＮＣ部品プログラムの最後に到達したことにより停止可能である。
【０１３６】
図１１は、工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする方法の実施形態の第４部分を示している。工程１１０１において、全体シミュレーションデータが作成される。工程１１０２において、これらの全体シミュレーションデータが視覚化される。特に、工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスが表示される。工程１１０３において、終了しない限り、ＣＮＣデータ及びＰＬＣシミュレーションデータが受け取られる。実質的には、工程１１０１に戻ることで、新たな全体シミュレーションデータは新たに受け取ったＣＮＣデータ及び新たに受け取ったＰＬＣシミュレーションデータに基づいて作成される。この図１１に示された工程の流れは、好適にはユーザの入力により同様に停止されることができる。
【０１３７】
図１２は、ＰＬＣ工作機械シーケンスデータを作成する本発明の工程の実施形態を示している。工程１２０１において、ＰＬＣ制御データのシーケンスが作成される。実質的には、工程１２０２において、シーケンスの各ＰＬＣ制御データに関する初期状態及び最終状態が取得される。工程１２０３において、測定ユニットが提供される。実質的には、工程１２０４において、ＰＬＣ制御データのシーケンスが、実際のＰＬＣ制御を使用することにより実際の工作機械で実行される。実行中に、シーケンスの各ＰＬＣ制御データに関する初期状態の開始と最終状態の開始との間の時間が、測定ユニットにより測定される（工程１２０５）。これは、一方の後の他方のＰＬＣ制御データが実行され、初期状態及び最終状態が開始する際に測定されることを意味する。実質的には、初期状態の開始と最終状態の開始との間の適時の間隔が得られる。工程１２０６において、ＰＬＣ工作機械シーケンスデータは、測定データから作成される。工程１２０７において、これらのＰＬＣ工作機械シーケンスデータは記憶される。
【０１３８】
図１３は、本発明のＰＬＣシーケンスシミュレーション手段の実施形態を示している。ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段７２５は、ＰＬＣ工作機械シーケンスデータ１３０１を提供する手段を備える。ＰＬＣ工作機械シーケンスデータ１３０１を提供する手段は、例えば、ＰＬＣ工作機械シーケンスデータが記憶される第１記憶手段７０２へのインターフェイスでもよい。さらに、特に時間に関して、工作機械のＰＬＣシーケンスがＰＬＣ工作機械シーケンスデータにより記述されるので、ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段７２５は、工作機械のシーケンスシミュレーションをクロックするクロック手段１３０２を備える。
【０１３９】
また、ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段７２５は、ＰＬＣ制御出力データをＰＬＣ制御手段７２３から受け取るための入力１３０３を備える。また、ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段７２５は、ＰＬＣ制御手段７２３にＰＬＣ制御入力データを送るための出力１３０４を備える。また、ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段７２５は、入力１３０３における入力信号と、ＰＬＣ工作機械シーケンスデータ１３０１を提供するための手段により送られるようなＰＬＣ工作機械シーケンスデータと、クロック手段１３０２のクロックとに応じて、ＰＬＣシミュレーションデータ及びＰＬＣ制御入力データを作成する内部シーケンスシミュレーション手段１３０５を備える。ＰＬＣシミュレーションデータは、出力手段１３０６により全体シミュレーション手段７３１に送られ、ＰＬＣ制御入力データは、出力１３０４を介して出力手段１３０６を用いて出力される。
【０１４０】
図１４は、本発明のＰＬＣシーケンスシミュレーション手段の実施形態へのユーザインターフェイスの実施形態を示している。ユーザインターフェイス１４０１は、入力状況が表示される出力範囲１４０２を備える。０（０ボルト）または１（５ボルト）が入力ワイヤに印加されるか否かを示すような各入力をイメージできる。目の前の入力のグラフィカルアイコンは、０または１が印加されていることを示している。ユーザインターフェイス１４０１は、さらに出力状態が示される出力範囲１４０３を備える。そこに表示される各入力は、出力に印加された状態を示している。また、ユーザインターフェイス１４０１は、ＰＬＣシーケンスの完了度を示す出力範囲１４０４を備える。例えば、「キャビンのドアの磁気ロックの工程が１００％実行されました。」のメッセージがフィールド１４０５から取得することができる。
【０１４１】
実施形態及び図面は、単に実例であり、それによる如何なる制限を課すものではない。アプリケーションの目的に応じて最適化された方法でさらなる実施形態を提供するために、実施形態に記述された特徴から少し外れた特徴を組合わせることができる。このような変更が当業者にとって自明である限り、上記の実施形態の記述により暗黙的に開示されている。
【０１４２】
例えば、任意的な多くの技術的特徴は図７に記述されている。例えば、衝突検知手段及び移動範囲確認手段のない本発明装置も考えられる。さらなる実施形態を提供するために、これらの手段が省略されることもでき、たとえこれらの手段がなくても、対応する実施形態が暗黙的に開示していると解することは当業者にとっては自明である。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】ユーザが目にする本発明に係る装置の実施形態を示している。
【図２】視覚化された工作機械の一例を示している。
【図３】仮想操作者用机が挿入された視覚化された工作機械を示している。
【図４】動作シーケンスの視覚化の一例を示している。
【図５】実際の工作機械のユーザが目にする視覚化のリアルさを示している。
【図６】仮想ＣＮＣ表示手段を示している。
【図７】本発明に係る装置の実施形態のダイアグラムである。
【図８】工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする本発明に係る方法の第１部分のフローチャートである。
【図９】工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする本発明に係る方法の第２部分のフローチャートである。
【図１０】工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする本発明に係る方法の第３部分のフローチャートである。特に、ＣＮＣデータ及びＰＬＣシミュレーションデータの作成に関して示している。
【図１１】工作機械における工作物を機械加工するためのシーケンスをシミュレートする本発明に係る方法の第４部分のフローチャートである。特に、全体シミュレーションデータの作成に関して示している。
【図１２】ＰＬＣ工作機械シーケンスデータを作成する本発明に係る方法の実施形態のフローチャートである。
【図１３】本発明に係るＰＬＣシーケンスシュミレーション手段における実施形態のダイアグラムである。
【図１４】本発明に係るＰＬＣシーケンスシミュレーション手段における実施形態のユーザインターフェイスである。
【符号の説明】
【０１４４】
装置            ７０１
第１記憶手段    ７０２
第２記憶手段    ７０６
第３記憶手段    ７０７
制御データを提供する手段  ７１０
ＣＮＣ部品プログラム  ７１１
ＣＮＣ制御手段  ７２０
ＣＮＣプログラム  ７２１
ＰＬＣ制御手段  ７２３
ＰＬＣプログラム  ７２４
ＰＬＣシーケンスシミュレーション手段  ７２５
全体シミュレーション手段  ７３１
表示手段        ７３６
視覚化手段      ７３５
工作機械データを提供する工程  ８０１，８０２，８０３
リソースデータを提供する工程  ８０４，８０５
工作物データを提供する工程    ８０６
制御データを提供する工程      ９０１，９０２，９０３
ＣＮＣデータを作成する工程    １００１
ＰＬＣ制御出力データを作成する工程  １００３
ＰＬＣ制御入力データを作成する工程  １００５
全体シミュレーションデータを作成する工程  １１０１
ＰＬＣ工作機械シーケンスデータを提供する手段  １３０１
クロック手段  １３０２
入力          １３０３
出力          １３０４
内部シーケンスシミュレーション手段  １３０５
出力手段      １３０６
【図７】
2008071350.tif 000003
【図８】
2008071350.tif 000004
【図９】
2008071350.tif 000005
【図１０】
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【図１１】
2008071350.tif 000007
【図１２】
2008071350.tif 000008
【図１３】
2008071350.tif 000009
【図１４】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008071350.tif 000016
【外国語明細書】
Device and Method for Simulating a Sequence 
for Machining a Workpiece on a Machine Tool
The present invention relates to a device and method for simulating a sequence for machining a workpiece on a machine tool. Particularly, it is made possible to simulate sequences on CNC (computerized numerical control) machines. 
The term CNC refers to a numerical control comprising one or a plurality of microprocessors for executing the control functions. The outer characteristics of a CNC are a display screen and a keyboard. The numerical control (CNC) is operated by a CNC program which comprises all necessary functions, such as interpolation, attitude control and speed control. Using the one or the plurality of microprocessors and the CNC program, a CNC part program depending on the workpiece is carried out which normally will be specified by the user of the machine.
A CNC part program consists of any number of sentences describing step by step the overall working sequence of the machine for machining a workpiece. Each sentence in the program represents a geometric machining step and/or a specific machine function. A sentence may contain different instructions. Distinctions are made between:
・  Geometrical instructions by which the relative movements between the tool and the workpiece are controlled, 
・  Technological instructions by which feed rate, spindle speed and tools are determined,
・  Traveling instructions determining the kind of movement, for example rapid movement, straight-line interpolation, circular interpolation and level selection, 
・  Switching commands for selecting the tools, indexing table positions, coolant supply, 
・  Correction calls, for example for a tool length correction, milling cutter diameter correction, cutting edge radius correction and zero point offset, as well as
・  Cycle or sub-program calls for frequently recurring program sections.
Apart from the numerical control, the CNC program and the CNC part program, a logic control program (PLC program) to the machine to be controlled is additionally needed which will be created and integrated into a stored-program logic control ((SPS = PLC (programmable logic controller)) by the manufacturer of the machine. Therein, all machine-oriented linkages and interlocks for specific functional sequences are determined, such as for tool changes, workpiece changes and the axle limitations.
It is intended to emphasize some differences for a further limitation between CNC and PLC. A CNC part program for machining the workpieces is created by the machine user. CNC part programs may be changed or modified at random by the user. A PLC program, however, is created by the machine manufacturer and captively stored, for example on a ROM (read only memory). The PLC program needs to be altered or changed only in exceptional cases. Particularly, no programming during operation is performed in the PLC. PLC programs have to be created for each PLC (stored-program logic controller) and cannot be compiled for other PLC brands. The result based on this vital difference is that there may be up to several thousand CNC part programs per machine. The CNC part programs are created by the machine user, fixed cycles and subprograms may by all means be provided by the manufacturer. Usually, there is only one fixed, site-oriented program to one PLC. The program is created by the manufacturer of the machine, mostly by using available operating units.
Simulation systems for simulating the removal on a workpiece by a machine tool are known from the prior art. In such process, the workpiece and the removal performed thereon by the machine tool, for example, are visualized three-dimensionally. The visualized workpiece can be viewed from different angles.
On this basis systems are known which enable the user in graphical surroundings that visualize the workpiece and parts of the machine tool to specify machining sequences which may be tested on the virtual model in the system and are subsequently translated into a CNC part program.
An example of the prior art as described above is disclosed in EP 0 902 343. The system described therein allows the creation of a CNC part program for a virtual workpiece by using at least one virtual operating unit. In this system the user may specify virtual actions using a data input means. The predetermined virtual actions on the virtual operating units are automatically converted into control instructions of the control program that allow collision-free actions, taking into consideration a predetermined machine and control configuration. In this system the user does not have to know the machine and controller configuration. The complexity comprised in the machine and controller configuration is shifted from the user to the data processing means such that the user is enabled to solely concentrate on the virtual actions and virtual operating units to be simulated.
Starting from the prior art, it is the object of the invention to provide a device and method for simulating sequences on machine tools, which enable an enhanced simulation of movement sequences on machine tools.
According to the present invention, the object is achieved by a device comprising the features of claim 1, by a method comprising the features of claim 47 and a computer program product comprising the features of claim 93. Furthermore, the invention comprises a method for creating PLC machine tool sequence data including the features of claim 94 and a PLC sequence simulation means including the features of claim 95, which may be designed as a computer program product comprising the features of claim 96 in order to assist in achieving the above object.
Advantageous developments and preferred embodiments of the invention are statedin the sub-claims.
The invention describes a device for simulating a sequence for machining a workpiece on a machine tool. According to the invention, this device comprises a first storage means for storing machine tool data for creating a virtual image of a machine tool, a second storage means for storing workpiece data for creating a virtual image of at least one workpiece, and a third storage means for storing resource data for creating a virtual image of at least one resource.
Due to these means the data required for the creation of a realistic image of the machine tool are provided. This does not only include an illustration of the tool table and the workpiece but also the possibility of representing the clamping situation in detail during simulation. Furthermore, it is made possible to show the machine tool in various configurations, e. g., including the protective cab, i. e. as an external view or in a close view for exclusively displaying the tool table together with the workpiece and the tool. The corresponding data are supplied to the overall simulation apparatus by the corresponding means. Thus, a machine tool loaded with workpiece and tool is virtually provided.
A representation of a machining process of a workpiece on a machine tool which is particularly close to reality is realized according to the invention by providing a CNC control means, a PLC control means and a PLC sequence simulation means which perform the necessary data exchange among themselves. In doing so, depending on the control data which are provided by a corresponding means, such as an input means, by the user or a data carrier, the CNC control means creates CNC data in correspondence with the corresponding control signals on the machine tool and/or the corresponding states of the machine tool. 
In this inventive device the PLC simulation is of particular importance. In the present invention the same is realized by the interaction of a PLC control means for creating PLC control output data and a PLC sequence simulation means for creating PLC simulation data and PLC control input data depending on the PLC control output data and the machine tool data. Here, it is the function of the PLC control means to create PLC control output data. These may be retrieved, for example, by corresponding sentences of a CNC part program and correspond to the instructions referring to machining states of the machine tool. As a reaction thereto, the PLC sequence simulation means creates PLC control input data which notify the PLC control means of the operating state of the machine tool. This enables the description of a complete sequence of the processing operations including the instructions output by the CNC and PLC controls.
Moreover, the PLC sequence simulation means generates PLC simulation data describing the PLC controlled movement sequences. The  overall simulation means receives the PLC simulation data and the CNC data and thus, in combination with the CNC control means, the PLC control means and the PLC sequence simulation, makes it possible for the first time to simulate all movement sequences which can be carried out on a real machine tool.
Based on this concept, the inventive device provides a structure which makes it possible in a simple manner to implement all functions in the simulation such as they exist on a real machine tool. For example, machining functions such as override or manual moving operations of table, head and spindle may be displayed in the simulation in a simple manner by suitable modules. This allows the provision of a basic structure in relation to the technology of data processing, which is largely adapted to the real data processing sequences on the machine tool and can be successively amended, if requested. 
In other words, the interaction between the CNC control means, the PLC control means, the PLC sequence simulation means and the overall simulation device in particular realizes a holistic simulation approach wherein a simulation particularly close to reality may be provided due to the consideration of the corresponding partial functions when machining the workpiece.
Through this, the inventive simulation device can fulfil tasks which have been closed to conventional simulation approaches so far. For example, all imminent collisions may be detected, especially the collisions which may be caused by PLC sequences. The automatic change of tools (tool automation) and the automatic change of workpieces (workpiece automation), for example, may be simulated as well. In this way it is possible to detect collisions, for example, which are due to the fact that a tool change is to be performed when the flap to the tool magazine is closed, that a tool is to be received in the spindle although another tool is still clamped therein or that a tool taken from the spindle is to be inserted into a spot in the tool magazine where another tool is already placed. Within the frame of the simulation of the workpiece automation the pallet storage, for example, which may be built e. g. in a circular form or in a shelf form, may also be simulated. Collisions may be detected which are caused, for example, by the fact that a tool is incorrectly clamped on the pallet such that there would be an impact when the pallet is introduced into the machine tool.
Moreover, the inventive simulation device enables a realistic estimation of machine utilization times due to the fact that the PLC control means is able to reproduce the behavior of a real PLC controller and interacts with a PLC sequence simulation means which allows it to realistically simulate the timely behaviour of the PLC sequences. As a large part of the production costs of a workpiece is linked to the machine utilization times the inventive simulation device makes it possible to quickly and accurately predict costs for the production of a workpiece.
Preferably, the CNC control means comprises a CNC program created from the source code of a CNC program of a real CNC control.
The background thereof is that manufacturers of controls for real machine tools program their CNC programs in a high-level programming language and compile them for the operating system of the CNC control. According to the invention, in the present embodiment this CNC program in the high-level programming language is used and a version of the CNC program created therefrom that is executable on a commercially available computer. This makes it possible that the CNC control means is an exact replication of the real CNC control means, which can be executed on a PC.
Preferably, the PLC control means comprises a PLC program of a real PLC control or a PLC program created from the source code of a PLC program of a real PLC control.
The background in this case is similar to that of the CNC program. If the PLC program of the real PLC control can be directly executed by the PLC control means, the PLC program of the real PLC control is adopted without any change in the present embodiment. Frequently, however, the manufacturers of PLC control means program the PLC program in a high-level programming language and compile this program for the operating system of the PLC control. In this case it is preferred to use exactly this PLC program in the high-level programming language and to compile or interpret it such that it is execut-able on a commercially available computer. This makes it possible that the PLC control means is also an exact replication of the real PLC control means.
In a preferred embodiment the means for providing control data comprises a storage means for storing at least one CNC part program, the CNC part program being executable on a real machine tool.
This makes it possible that in the inventive device a CNC part program is stored and used which corresponds to a CNC part program such as is executed on a real machine tool. All in all, the advantage results that the real machine tool can be simulated in a manner close to reality.
Preferably, the means for providing control data furthermore comprises an input means for the manual input of control data by the user for changing the operating state of the machine tool.
Due to this input means the advantage is obtained that the user may manually input control instructions which will then be reproduced within the frame of the overall simulation. For example, he or she may open the door of the machine tool chamber virtually, may make the head and spindle travel manually or may start or end the coolant supply. This functionality makes it possible to train operating staff for CNC machines. During the educational process the trainees cannot damage the machine tool because it is only simulated. Yet the virtual image of the machine tool is realistic. All manual inputs which a user would or would have to enter into a real machine tool may also be entered into the simulated machine tool. Thus, a very realistic, yet cost-efficient and risk-fee training becomes possible.
Preferably, the input means comprises an override input means for inputting an override as a ratio of the feed rate and rotary speed, respectively, according to the CNC part program and the changed feed rate and rotary speed, respectively, when executing the CNC part program on the machine tool. By means of this override input means the override turning knob of a real machine tool is emulated. Using this override turning knob the user of a CNC machine tool makes a newly installed CNC part program run slowly at first to be better able to check the sequence and prevent collisions, if any. 
Furthermore, in an advantageous embodiment the input means comprises a manual travel path input means for inputting the control data for manually moving the spindle, the head and/or the table. By means of this manual travel path input means the user of the simulation may move the spindle, the head and/or the table manually as on a real machine tool. Therefore, the simulation realistically displays a real machine tool also in this regard. 
Moreover, the input means may comprise a clamping input means for inputting control data for clamping workpieces. This clamping input means enables the user of the simulation to practice the clamping of workpieces and to prepare the virtual image of the machine tool for the sequence of a CNC part program.
In addition, the input means preferably comprises a zero-point determination input means for determining a zero point. Using this zero-point determination input means the user of the simulation may determine zero points like on a real machine tool. The determination of the zero point of a workpiece plays an important role in practical operations in particular. By means of the zero-point determination input means the user is able to practice the determination of zero points. 
In an advantageous embodiment the input means furthermore comprises a switch-on procedure input means for manually inputting control data to be input by the operator of the machine tool after a real machine tool has been switched on in order to achieve a state of operational readiness of the machine tool. Using this switch-on procedure input means all manual inputs may be made which are necessary in a real machine tool in order to bring the machine tool into a state of operational readiness after the machine tool has been switched on. These switch-on operations include, for example, the opening and closing of the door to be able to insert a tool, the clamping of tools, and the like.
In a preferred embodiment the input means comprises a real operator's desk of a real machine tool, which preferably comprises a CNC operating panel and/or a PLC operating panel. Due to the inventive combination of the real operator’s desk on the one hand and the holistic simulation of the machining operations rendered possible by the inventive simulation device on the other hand a closeness to reality may be suggested to the user which could not be achieved rudimentarily because he or she directly has the impression that he or she is working at a real machine tool. This allows e. g. for a realistic training.
Moreover, the input means may comprise a virtual operator's desk as a virtual image of a real operator's desk. Preferably, the virtual operator’s desk can be operated by using a connected mouse or via a touch-sensitive monitor. Due to the virtual operator’s desk a realistic operating situation may be created even for those users who do not wish to buy a real operator’s desk.
Preferably, the PLC control means may create PLC control output data depending on the control data. The advantage thereof is that the control data input via the input means, such as the instruction to open the door of the machine tool chamber, may be executed by the PLC control means.
However, the PLC control means not only becomes active when it directly executes control data, but the situation that the CNC control means executes the CNC part program, and in doing so delegates the execution of some instructions to the PLC control means, occurs more often.
In a preferred embodiment the inventive device is adapted to enable the selection of a sentence within the CNC part program through the input means, the overall simulation means creating the overall simulation data as of the start of the CNC part program and the visualization means visualizing the overall simulation data as of the selected sentence so as to display the sequence for machining a workpiece on the machine tool starting from the selected sentence.
Therefore, it is possible in this preferred embodiment to select a sentence within the CNC part program through the input means. The user thus signalizes that he or she would like to see the movement sequence as of this sentence. In order for a visualization to be able to start as of this point, it is necessary that firstly the state be created which the machine tool would have at this point in the part program. This is why the part program is run through from the start in a kind of fast track. The visualization, however, only starts as of the selected sentence. This possibility of starting the visualization at selectable sentences opens new didactic chances in the field of training.
Preferably, the display means comprises a real CNC display means of a real machine tool. Thus, the user’s feeling to be standing at a real machine tool is further enhanced. A more realistic training becomes possible.
In addition, the display means may comprise a virtual CNC display means as a virtual image of a real CNC display means of a real machine tool. This means that a real CNC display means is imitated on a commercially obtainable display screen. This creates a realistic training situation even if no real CNC display means is available.
Preferably, the visualization means is adapted to visualize the overall simulation data three-dimensionally. This creates a realistic impression.
In a preferred embodiment the first storage means comprises a means for storing kinematics data for describing the kinematic behavior of the machine tool. The kinematics data comprise information describing how the machine tool behaves during movement. The kinematics data include, for example, times for the execution of specific movement sequences.
Furthermore, the first storage means may comprise a means for storing machine tool element data for creating a virtual image of machine tool elements. Moreover, the first storage means may comprise a means for storing configuration data for creating a virtual image of the machine tool depending on the machine tool element data, the kinematics data and the configuration data.
By composing a virtual image of the machine tool from separate machine tool elements by means of the configuration data it becomes possible to display different types of machine tools in a particularly efficient manner because many machine elements are identical even on different types of machine tools. This means that the configuration data indicate how predetermined machine elements must be combined to obtain a complete machine model.
In a preferred embodiment the third storage means comprises a means for storing tool data for creating a virtual image of at least one tool. The result thereof is the advantage that the tools used by the machine tool can be modeled.
Preferably, the third storage means comprises a means for storing clamping means data for creating a virtual image of at least one clamping means. This allows the clamping means into which the workpieces are clamped to become modelable.
In a preferred embodiment the inventive device comprises a parameterization means for parameterizing the CNC control means and/or the PLC control means. Preferably, this parameterization means is adapted to parameterize the CNC control means and/or the PLC control means regarding at least one parameter of the group consisting of traveling range parameters, closed-loop control behavior parameters, compensation parameters, and tool magazine parameters. This parameterization means allows the parameterization of the CNC control means and/or the PLC control means like real CNC controls and/or PLC controls.
Preferably, the inventive device comprises an interface for the communication between the CNC control means and the overall simulation means. This interface may be realized on the basis of a middleware, such as DCOM or CORBA (Common Object Request Broker Architecture). It is preferred that the interface for the communication between the CNC control means and the overall simulation means is adapted to convert non-object-oriented CNC data obtained by the interface from the CNC control means into an object-oriented form before they are delivered to the overall simulation means.
This is particularly advantageous because the visualization means is preferably realized on the basis of OpenGL. OpenGL is object-oriented. In contrast thereto, many CNC programs of established CNC control means are programmed in C, that is, in a non-object-oriented language. Therefore it is necessary to convert non-object-oriented CNC data into an object-oriented form to generate interoperability between the CNC control means and the visualization means.
Preferably, the interface for the communication between the CNC control means and the overall simulation means comprises a filter means which filters the amount of the CNC data delivered by the CNC control means to the interface so that the overall simulation means obtains only a partial amount from the amount of the CNC data delivered by the CNC control means.
For example, the CNC control means may be adapted to deliver new CNC data every 15 milliseconds. If all CNC data were delivered to the overall simulation means, the overall simulation means would have to update the machine tool model every 15 milliseconds. This computational effort can hardly be accomplished in 15 milliseconds so that a simulation in real time will be very difficult. Only a partial amount of the CNC data is delivered to the overall simulation means via the filter means, e. g. the CNC data are passed on to the overall simulation means every 150 milliseconds, i. e. every tenth CNC data set. Even if only every tenth CNC data set is delivered it is possible to completely reproduce the movement sequence of the machine tool. The overall simulation means, however, needs to update the machine tool model less often so that less computational effort is necessary and it becomes possible to simulate in real time.
Preferably, the inventive device comprises an input means for inputting configuration data for the configuration of the filter means. By using this input means it is possible, for example, to determine how intensely the filter means is to filter the CNC data. There it is possible to input, for example, that every fifth CNC data set or every fifteenth CNC data set is to be delivered to the overall simulation means.
Preferably, the interface for the communication between the CNC control means and the overall simulation means comprises a synchronization means for synchronizing the communication between the CNC control means and the overall simulation means.
In a preferred embodiment the inventive device comprises an interface for the communication between the PLC control means and the PLC sequence simulation means. Preferably, the interface is adapted to enable synchronization between the PLC control means and the PLC sequence simulation means via a semaphore. The interface may comprise a synchronization means having a storage means and ensuring that the PLC control means writes all PLC control output data created during a period into the storage means before the PLC sequence simulation means reads the PLC control output data out of the storage means. In the same manner, the interface may comprise a synchronization means having a storage means and ensuring that the PLC sequence simulation means writes all PLC control input data created during a period into the storage means before the PLC control means reads the PLC control input data out of the storage means.
In this way it is ensured that the PLC control means always writes a complete set of PLC control output data first before the PLC sequence simulation means reads them out. This means that atomicity of all output data of one period is obtained. This is desirable in order to display the behavior of a real PLC control means even more realistically. In the opposite direction as well it is achieved that the PLC sequence simulation means respectively creates a complete set of PLC control input data and writes them into the storage means before the PLC control means reads them out. In this case, too, atomicity of all PLC control input data of one period is obtained.
In a preferred embodiment the inventive device comprises an interface for the communication between the overall simulation means and the PLC sequence simulation means. It may be realized on the basis of a middleware. Preferably, the interface for the communication between the overall simulation means and the PLC sequence simulation means comprises a filter means which filters the amount of the PLC data delivered by the PLC sequence simulation means to the interface so that the overall simulation means obtains only a partial amount from the amount of the PLC data delivered by the PLC sequence simulation means. In this case, too, filtering is carried out again so that the overall simulation means does not have to update the machine tool model too often and thus a simulation in real time is made more difficult due to the high computational effort. Preferably, the filter means may in turn be configured via an input means so that an adjustment how intensely the filter means filters the PLC data may be made. Preferably, the interface for the communication between the overall simulation means and the PLC sequence simulation means comprises a synchronization means for synchronizing the communication between the overall simulation means and the PLC sequence simulation means.
All interfaces mentioned may be adapted as a remote interface. A remote interface is adapted to enable a remote communication between communication partners located at different places. This allows a distribution of the individual means to several computers. For example, it may be advantageous to operate the overall simulation means and the visualization means on a first computer while the PLC control means, the CNC control means and the PLC sequence simulation may be carried out on a second computer. This is an advantage because the overall simulation means and the visualization means require very much computation capacity. This means that by the fact that the interface between the PLC sequence simulation means and the overall simulation means as well as the interface between the CNC control means and the overall simulation means are adapted as a remote interface it is possible to achieve a faster execution of the overall simulation.
Furthermore, all mentioned interfaces may enable the call of techniques made available by one communication partner to the other communication partner. This allows the individual means not only to exchange data among themselves but also to mutually use their techniques.
Preferably, the device according to the invention comprises a collision detection means adapted to detect collisions, depending on the overall simulation data, between the machine tool including the resources and the workpiece. In this way it is possible to check CNC part programs or also manually entered control data whether they lead to collisions. In particular the resources include the used tools.
In a preferred embodiment the inventive device comprises a traveling range checking means for checking whether a predetermined position can be approached by the machine tool. The predetermined position may result, for example, from the CNC part program or it may have been input manually. By means of the traveling range checking means it is possible to find out, for example, whether a specified workpiece can be produced on a certain machine tool. This allows the use of the inventive device for sales support. Sales representatives are able to present the machine tool virtually, for example on their laptops, for clients who intend to buy a machine tool, and they are able to display to the client how the requested workpieces are manufactured by this machine tool. A check may be made whether the machine tool is big enough and suited for the production of the desired workpiece.
In a preferred embodiment the visualization means is adapted to display the overall simulation data at a speed which during a predetermined period of time is at a constant ratio to the speed of the real sequence for machining a workpiece on a machine tool. In particular, the visualization means may be adapted to display the simulation data in real time. In this way it is possible to realistically visualize sequences for machining a workpiece on a machine tool so that the observer gains a realistic impression of how the machining of a workpiece on a machine tool would proceed in reality.
Preferably, the means for providing control data is adapted to provide control data for executing a sequence for machining a workpiece on a 5-axis machine tool. The visualization of machining sequences is particularly advantageous for 5-axis machine tools because due to the five axes it is especially difficult for a user to imagine the machining sequence.
In a preferred embodiment the inventive device is adapted to simulate, during a first period of time, a sequence for machining a workpiece on a first machine tool and, during a second period of time, a sequence for machining a workpiece on a second machine tool.
According to the invention, this may be achieved by replacing the CNC control means and the PLC control means relating to a first machine tool, completely, i. e. above all including the CNC program, the PLC program and the parameters, by a CNC control means and a PLC control means relating to a second machine tool. This makes it poss-ible, for example, that in the first case a Siemens control and in the second case a Heidenhain control is used and displayed, respectively. Thus, it becomes possible to simulate different machine tools and/or different machine tool controls. For example, this leads to the advantage that apprentices can be trained on several machine tools and several machine tool controls in a simple and cost-efficient manner.
Alternatively, the ability to simulate different machine tools can be achieved by the possibility to exchange the PLC program and the parameterization of the CNC control means. This makes it possible, for example, to simulate different machine tools of the same machine tool manufacturer, such as Deckel-Maho-Gildemeister, for example, in a simple and cost-efficient manner.
Preferably, the inventive device comprises a control selection means for selecting a control to be used within the frame of the simulation of a sequence for machining a workpiece on a machine tool. For example, a control may be chosen by selecting a corresponding CNC control means and a corresponding PLC control means or by selecting a corresponding PLC program and corresponding parameters. Thus, a user of the simulation means may conveniently select a control and simulate a sequence for machining a workpiece on a machine tool based on the selected control.
The device according to the invention has many advantages. It allows a realistic simulation of a machine tool. Thus, collisions can be better detected. Particularly, it is possible to detect such collisions which would be caused by PLC movement sequences. The holistic simulation, that is, the inclusion of all aspects of the machine tool in the simulation, makes a better prediction of machine utilization times possible. Users of the machine tool can be trained with the help of the simulation. Training companies no longer have to absolutely buy a machine tool but can use the simulation. This reduces the employment of capital. At the same time it is possible to simulate different machine tools and different controls of various control manufacturers with the aid of the simulation. Damage to machine tools by inexperienced users is prevented because the virtual machine tool of the simulation cannot be damaged. In addition, the simulation may be used for sales support. Machine tools may be visualized, for example on a laptop, for clients who may want to buy a machine tool. Moreover, it is possible to draw conclusions for the construction of machine tools from the results of the simulation. This allows constant improvement of the machine tools. At the same time, new ideas for the construction of machine tools can be tested on the model without taking any risks.
Furthermore, the invention comprises a method for simulating a sequence for machining a workpiece on a machine tool. According to the invention, the method comprises the steps of providing machine tool data for creating a virtual image of a machine tool, providing workpiece data for creating a virtual image of at least one workpiece, providing resource data for creating a virtual image of at least one resource, providing control data for performing a sequence in conjunction with the machining of a workpiece on a machine tool, creating CNC data depending on the control data, creating PLC control output data, creating PLC simulation data and PLC control input data depending on the PLC control output data and the machine tool data, creating overall simulation data concerning the sequence for machining a workpiece on the machine tool depending on the CNC data, the PLC simulation data, the machine tool data, the workpiece data and the resource data, and visualizing the overall simulation data, comprising the step of displaying the sequence for machining a workpiece on the machine tool.
This inventive method for the simulation of a sequence for machining a workpiece on a machine tool offers the same advantages as the inventive device.
Preferably, the method comprises the step of creating a CNC program from the source code of a CNC program of a real CNC control. Furthermore, the method may comprise the step of providing a PLC program of a real PLC control or the step of creating a PLC program from the source code of a PLC program of a real PLC control.
In an advantageous embodiment the step of providing control data comprises the step of providing a CNC part program, the CNC part program being executable on a real machine tool.
Preferably, the step of providing control data comprises the step of manually inputting control data by the user for changing the operating state of the machine tool.
The step of manually inputting control data may comprise the step of inputting an override as a ratio of the feed rate according to the CNC part program and the changed feed rate when executing the CNC part program on the machine tool.
Likewise, the step of manually inputting control data may comprise the step of inputting control data for manually moving the spindle, the head and/or the table.
Preferably, the step of manually inputting control data also comprises the step of inputting control data for clamping workpieces.
In a particularly preferred embodiment the step of manually inputting control data comprises the step of inputting control data for determining a zero point.
Preferably, the step of manually inputting control data comprises the step of inputting control data to be input by the operator of the machine tool after a real machine tool has been switched on in order to achieve a state of operational readiness of the machine tool.
In a preferred embodiment, in the step of manually inputting control data the inputs are made through a real operator's desk of a real machine tool comprising a CNC operating panel and/or a PLC operating panel.
Likewise, in the step of manually inputting control data inputs are made through a virtual operator's desk as a virtual image of a real operator's desk.
Preferably, in the step of creating PLC control output data PLC control output data are created depending on the control data.
In a preferred embodiment the method comprises the steps of inputting a selection of a sentence within the CNC part program, creating overall simulation data from the start of the CNC part program and visualizing the overall simulation data as of the selected sentence so as to display the sequence for machining a workpiece on the machine tool starting from the selected sentence.
Preferably, in the step of displaying the sequence for machining a workpiece on the machine tool the displaying takes place through a real CNC display means of a real machine tool.
As an alternative or addition, it is possible that in the step of displaying the sequence for machining a workpiece on the machine tool the displaying is made through a virtual CNC display means as a virtual image of a real CNC display means of a real machine tool.
Preferably, in the step of visualizing the overall simulation data the overall simulation data are visualized three-dimensionally.
The step of providing machine tool data may comprise the step of providing kinematics data for describing the kinematic behavior of the machine tool. Likewise, the step of providing machine tool data may comprise the step of providing machine tool element data for creating a virtual image of machine tool elements. Preferably, the step of providing machine tool data comprises the step of providing configuration data for creating a virtual image of the machine tool depending on the machine tool element data, the kinematics data and the configuration data.
In a preferred embodiment the step of providing resource data comprises the step of providing tool data for creating a virtual image of at least one tool. Likewise, the step of providing resource data comprises the step of providing clamping means data for creating a virtual image of at least one clamping means.
In a preferred embodiment the inventive process comprises the step of parameterizing the step of creating CNC data and/or the step of creating PLC control output data.
Preferably, in the step of parameterizing the step of creating CNC data and/or the step of creating PLC control output data parameterizing takes place with regard to at least one parameter from the group consisting of a traveling range parameter, a closed-loop control behavior parameter, a compensation parameter, and a tool magazine parameter.
In a preferred embodiment the inventive method comprises the step of communicating CNC data from a CNC control means to an overall simulation means.
Preferably, in the step of communicating CNC data from a CNC control means to an overall simulation means the communication takes place via a middleware.
The step of communicating CNC data from the CNC control means to the overall simulation means may comprise the step of converting non-object-oriented CNC data into an object-oriented form.
Preferably, the step of communicating CNC data from the CNC control means to the overall simulation means comprises the step of filtering the amount of the CNC data so that the overall simulation means obtains only a partial amount from the amount of the CNC data communicated by the CNC control means. The inventive method may comprise the step of configurating the step of filtering the amount of the CNC data by inputting configuration data.
In a preferred embodiment the inventive method comprises the step of communicating PLC control output data and PLC control input data between a PLC control means and a PLC sequence simulation means.
The step of communicating PLC control output data and PLC control input data between the PLC control means and the PLC sequence simulation means may comprise the step of synchronizing the PLC control means and the PLC sequence simulation means via a semaphore.
Preferably, in the step of communicating PLC control output data and PLC control input data between the PLC control means and the PLC sequence simulation means the PLC control means writes all PLC control output data created during a period into a storage means before the PLC sequence simulation means reads the PLC control output data out of the storage means.
Preferably, in the step of communicating PLC control output data and PLC control input data between the PLC control means and the PLC sequence simulation means the PLC sequence simulation means writes all PLC control input data created during a period into the storage means before the PLC control means reads the PLC control input data out of the storage means.
In a preferred embodiment the inventive process comprises the step of communicating PLC simulation data between the PLC sequence simulation means and the overall simulation means.
Preferably, in the step of communicating PLC simulation data between the PLC sequence simulation means and the overall simulation means communication takes place via a middleware.
The step of communicating PLC simulation data between the PLC sequence simulation means and the overall simulation means may comprise the step of filtering the amount of the PLC simulation data so that the overall simulation means obtains only a partial amount from the amount of the PLC simulation data communicated by the PLC sequence simulation means.
Preferably, in at least one of the communication steps remote communication takes place between communication partners located at different places.
Preferably, at least one of the communication steps comprises the step of calling a technique made available by one communication partner to the other communication partner.
In an advantageous embodiment the inventive method comprises the step of detecting collisions between the machine tool including the resources and the workpiece depending on the overall simulation data.
Furthermore, the inventive method may comprise the step of checking whether a predetermined position can be approached by the machine tool.
Preferably, in the step of visualizing the overall simulation data the overall simulation data are displayed at a speed which during a predetermined period of time is in a constant ratio to the speed of the real sequence for machining a workpiece on a machine tool.
Preferably, in the step of visualizing the overall simulation data the overall simulation data are displayed in real time.
In a particularly preferred embodiment in the step of providing control data control data for executing a sequence for machining a workpiece on a 5-axis machine tool are provided.
In a preferred embodiment the inventive method comprises the step of providing a first CNC control means and a first PLC control means for simulating a sequence for machining a workpiece on a first machine tool and providing a second CNC control means and a second PLC control means for simulating a sequence for machining a workpiece on a second machine tool. Furthermore, the method according to the invention may comprise the step of providing a first PLC program and first parameters for parameterizing the CNC control means for simulating a sequence for machining a workpiece on a first machine tool and providing a second PLC program and second parameters for parameterizing the CNC control means for simulating a sequence for machining a workpiece on a second machine tool. Prefer-ably, the inventive method comprises the step of selecting a control to be used within the frame of the simulation of a sequence for machining a workpiece on a machine tool.
Furthermore, the invention comprises a computer program product comprising a computer-readable medium and a computer program stored therein, the computer program being stored in the form of a sequence of states, the sequence of states corresponding to instructions adapted to be processed by a data processing medium of a data processing means so that a device according to the invention is formed or the inventive method for simulating a sequence for machining a workpiece on a machine tool is performed.
The PLC sequence simulation means described within the frame of the description of the inventive device requires data on the timely behavior of the simulated machine tool in order to be thus able to simulate the PLC sequences as regards time. This is why the invention furthermore comprises a method for creating PLC machine tool sequence data, comprising the steps of creating a sequence of PLC control data, the sequence comprising at least one PLC control datum, determining an initial state and an end state for each PLC control datum of the sequence, the initial state and the end state relating to the PLC control input data, providing a measuring unit adapted to measure a period of time between the occurrence of the initial state and the occurrence of the end state of each PLC control datum of the sequence, executing the sequence of PLC control data on a real machine tool by a real PLC control unit, the measuring unit measuring the period of time between the occurrence of the initial state and the occurrence of the end state for each PLC control datum of the sequence, creating PLC machine tool sequence data from the measuring data of the measuring unit, and storing the PLC machine tool sequence data.
The background of this method is that a machine tool includes actuators and sensors. The actuators are controlled by the PLC control means through PLC control output data. The PLC control means receives PLC control input data back from the sensors. It is the object of the method for creating PLC machine tool sequence data to generate data which provide information on when the sensors of the real machine tool generate which PLC control input data as a response to PLC control output data with which the PLC control means has driven the machine tool.
The advantage of the method for creating PLC machine tool sequence data is that by using this method it is possible to generate data that display the real behavior of a machine tool as regards time when PLC control instructions are executed.
Furthermore, the invention comprises a PLC sequence simulation means comprising a means for providing PLC machine tool sequence data, a clocking means for clocking the sequence simulation of the machine tool, the PLC sequences of the machine tool being described by the PLC machine tool sequence data particularly as regards time, inputs for receiving PLC control output data for controlling actuators of the machine tool, outputs for simulating output signals of sensors of the machine tool, an internal sequence simulation means for creating PLC simulation data and PLC control input data depending on the PLC control output data received through the inputs, on the PLC machine tool sequence data and on the clocking, and an output means for outputting the PLC simulation data and for outputting the PLC control input data through the outputs.
The advantage of the inventive PLC sequence simulation means is that it makes it possible to simulate the PLC sequences being run on a real machine tool in an appropriate manner, particularly as regards time.
Furthermore, the invention comprises a computer program product comprising a computer-readable medium and a computer program stored therein, the computer program being stored in the form of a sequence of states, the sequence of states corresponding to instructions adapted to be processed by a data processing medium of a data processing means so that a PLC sequence simulation means according to the invention is formed.
Advantageous developments and further details of the present invention will be described below by means of various embodiments with reference to the Figures.
Fig. 1     shows an embodiment of the device according to the invention as a user would see it before him or her.
Fig. 2     shows an example of a visualized machine tool.
Fig. 3     shows a visualized machine tool with a virtual operator’s desk inserted.
Fig. 4     shows an example of the visualization of a movement sequence.
Fig. 5     clarifies how realistic the visualization is of what a user of a real machine tool would see.
Fig. 6     shows a virtual CNC display means.
Fig. 7     shows an embodiment of the inventive device as a diagram.
Fig. 8     shows a first part of the inventive method for simulating a sequence for machining a workpiece on a machine tool.
Fig. 9     shows a second part of the inventive method for simulating a sequence for machining a workpiece on a machine tool.
Fig. 10    shows a third part of the inventive method for simulating a sequence for machining a workpiece on a machine tool. In particular, the creation of CNC data and PLC simulation data is illustrated.
Fig. 11    shows a fourth part of the inventive method for simulating a sequence for machining a workpiece on a machine tool. In particular, the creation and visualization of overall simulation data is illustrated.
Fig. 12    shows an embodiment of the inventive method for creating PLC machine tool sequence data.
Fig. 13    shows an embodiment of an inventive PLC sequence simulation means.
Fig. 14    shows the user interface of an embodiment of an inventive PLC sequence simulation means.
Figure 1 shows an embodiment of a device according to the invention. Particularly, an illustration is given of what a user of the inventive device sees in front of himself or herself in the case of the present embodiment. The user sees a first display means 101 which shows a virtual CNC display means. On the left hand side thereof in the embodiment, there is a second display means 102 for displaying a virtual image of the machine tool. A real operator's desk 103 of a real machine tool is provided to the user. Additionally, he or she may enter data via a keyboard 104.
Figure 2 shows an example of a virtual image of a machine tool in greater detail. Substantially, all the components can be seen that would also be seen on a machine tool. For example, the machine tool chamber 201 is visualized. Further, the machining head 202 of the machine tool and the corresponding table 203 for receiving the workpiece can be seen. Likewise, a CNC operator's desk 204 and a CNC display means 205 can be seen. Even the door of the machine tool chamber 206 including the type designation 207 of the machine tool and the window 208 of the door is shown. This clarifies that a very realistic image of a machine tool is presented to the user of the device according to the invention.
Figure 3 shows the virtual image of the machine tool of Fig. 2 with an additional virtual operator's desk 301. The virtual operator's desk comprises a CNC operating panel 302 and a PLC operating panel 303. Reference numeral 304 denotes an override turning knob.
Figure 4 shows that in this embodiment many elements of the machine tool can be hidden. In the example as shown, the machine tool chamber 201 can no longer be seen so that the user has an unobstructed view of the table 203. The head of the machine tool 202 has traveled in to such an extent that the clamped tool 401 plunges into the workpiece 402. The workpiece 402 is fixed on the table 203 through the clamping means 403. The material 404 removed from the workpiece 402 is visualized in the virtual image of the machine tool. Altogether, the user may see the whole movement sequence for machining the workpiece on the machine tool in this setting.
Figure 5 makes clear that a user of the device for simulation may gain a realistic impression of what he or she would see when standing at a real machine tool. The user will stand at the virtual machine tool and look at the table 203 of the machine tool through the window 208 in the door 206. There the user will see the machining sequence on the workpiece 402. At the same time, the user will see the operator's desk 204 and the CNC display means 205.
Figure 6 shows an example of a virtual CNC display means 601. Particularly, the virtual CNC display means 601 shows the CNC part program 602 to be executed which consists of individual sentences 603. Further, among other things, the position of the machine tool head can be seen in field 604.
Figure 7 shows a schematic structure of an embodiment of an inventive device for simulating a sequence for machining a workpiece on a machine tool. The device 701 comprises a first storage means 702, which stores machine tool data. The first storage means comprises further storage means. One storage means stores kinematics data 703. Another storage means stores machine tool element data 704. Still another storage means included in the first storage means stores configuration data 705. Further, the device 701 comprises a second storage means 706 which stores workpiece data. Resource data are stored in a third storage means 707 included in the device 701. The third storage means 707 comprises another storage means 708 for storing tool data and still another storage means 709 for storing clamping means data.
The device 701 comprises a means for providing control data 710, in the present example control data for a five-axis machine tool. This means for providing control data 710 comprises a storage means 711 which stores at least a CNC part program. Further, the means for providing control data 710 comprises an input means 712. The input means 712 comprises a plurality of further input means. Particularly, the input means 712 comprises an input means for inputting an override 713, an input means for inputting control data for clamping workpieces 714, an input means for inputting control data in order to perform a switch-on procedure 715, an input means for manually inputting a travel path 716, an input means for inputting control data in order to determine a zero point 717, an input means for selecting a sentence within the CNC part program 718 and an input means for selecting a control 719, which is intended to be used within the frame of a simulation of a sequence for machining a workpiece on a machine tool. This enumeration of input means included in the input means 712 is not to be understood to be final, but only serves to illustrate some aspects of the input means.
Further, the device for simulating a sequence for machining a workpiece on a machine tool 701 comprises a CNC control means 720. The CNC control means 720 comprises a CNC program 721. Further, in the present embodiment, the CNC control means comprises parameters 722 which parameterize the CNC control means.
Additionally, the device 701 comprises a PLC control means 723, which comprises a PLC program 724. The PLC program pictures a real PLC control of a real machine tool.
Furthermore, the device 701 comprises a PLC sequence simulation means 725 for simulating the PLC sequences on a machine tool. The PLC control means 723 communicates with the PLC sequence simulation means 725 through an interface 726. This interface comprises a synchronization means 727, which causes the PLC control means 723 to always write a complete sentence of PLC control output data first before the PLC sequence simulation means 725 reads them out. In the opposite direction, the synchronization means 727 ensures that the PLC sequence simulation means 725 always writes a complete sentence of PLC control input data first before the PLC control means 723 reads out the PLC control input data.
Among other things, the PLC sequence simulation means 725 creates PLC simulation data. The PLC sequence simulation means 725 communicates these PLC simulation data to an overall simulation means 731. The communication of the PLC simulation data is rendered via an interface 728 comprising a filter means 729 and a synchronization means 730. The filter means 729 provides for the amount of the PLC simulation data delivered by the PLC sequence simulation means 725 to the overall simulation means 731 to be adjustable. The synchronization means 730 synchronizes the communication between the PLC sequence simulation means 725 and the overall simulation means 731.
Furthermore, the overall simulation means 731 receives CNC data from the CNC control means 720 via the interface 732. The interface 732 in turn comprises a filter means 733 and synchronization means 734. This filter means 733 causes the amount of the CNC data provided by the CNC control means 720 to the overall simulation means 731 to be adjustable. The synchronization means 734 synchronizes the communication between the CNC control means 720 and the overall simulation means 731.
The overall simulation means 731 creates overall simulation data regarding the sequence for machining a workpiece on the machine tool. In order to create the overall simulation data the overall simulation means 731 uses the PLC simulation data it receives from the PLC sequence simulation means 725, the CNC data it receives from the CNC control means 720, the machine tool data from the first storage means 702, the workpiece data from the second storage means 706, and the resource data from the third storage means 707.
The overall simulation means 731 passes on the created overall simulation data to a visualization means 735. This visualization means 735 comprises a 3D display means 736. By using the 3D display means 736 the visualization means 735 visualizes the machine tool including the workpiece and the resources as well as the machining sequence of the machine tool for machining the workpiece.
In addition the device 701 comprises a parameterization means 737 for parameterizing the CNC control means 720 and/or the PLC control means 723.
Depending on the overall simulation data it receives from the overall simulation means 731, a collision detection means 739 detects collisions between the machine tool including the resources and the workpiece.
Additionally, the device 701 comprises a travel range checking means 738 for checking whether a predetermined position can be approached by the machine tool.
Figure 8 shows a first part of an embodiment of the method for simulating a sequence for machining a workpiece on a machine tool. In step 801 machine tool element data are provided. In step 802 machine tool kinematics data are provided. In step 803 the provision of configuration data follows. After that, tool data are provided in step 804. Next are the provision of clamping means data in step 805 and the provision of workpiece data in step 806. At point A in the method procedures are started off which are shown in Fig. 9 and Fig. 11.
Figure 9 shows a second part of an embodiment of the method for simulating a sequence for machining a workpiece on a machine tool. In step 901 a CNC part program is provided. Subsequently, control data for clamping a workpiece are input by the user in step 902. After that, in step 903 the user enters control data for determining a zero point. At this point B the procedure clarified in Fig. 10 is initiated.
Figure 10 illustrates a third part of an embodiment of the method for simulating a sequence for machining a workpiece on a machine tool. In step 1001 CNC data are created. These CNC data are communicated in step 1002. After that, either the creation of new CNC data follows (step 1001) or PLC control output data are created in step 1003. Subsequently, the created PLC control output data are communicated in step 1004. In step 1005 PLC simulation data and PLC control input data are created. These PLC simulation data and PLC control input data are communicated in step 1006. After that, the procedure jumps back either to step 1003 or to step 1001. Of course, the procedure shown in Figure 10 may be stopped, particularly by an input by the user or by reaching the end of the CNC part program.
Figure 11 illustrates a fourth part of an embodiment of the method for simulating a sequence for machining a workpiece on the machine tool. In step 1101 overall simulation data are created. These overall simulation data are visualized in step 1102. In particular, the sequence for machining the workpiece on the machine tool is displayed. In step 1103 CNC data and PLC simulation data are received, as far as such exist. Subsequently, a return to step 1101 follows in which new overall simulation data are created on the basis of the newly received CNC data and the newly received PLC simulation data. The procedure shown in Figure 11 may be stopped as well, preferably by an input by the user.
Figure 12 shows an embodiment of an inventive process for creating PLC machine tool sequence data. In step 1201 a sequence of PLC control data is generated. Subsequently, in step 1202 an initial state and an end state for each PLC control datum of the sequence is obtained. In step 1203 a measuring unit is provided. Subsequently, the sequence of PLC control data is executed on a real machine tool by using a real PLC control in step 1204. During the execution the time periods between the start of the initial state and the start of the end state for each PLC control datum of the sequence are measured by the measuring unit (Step 1205). This means that one PLC control datum after the other is executed and it is measured when the initial state and when the end state starts. Subsequently, the timely interval between the start of the initial state and the start of the end state is obtained. In step 1206 PLC machine tool sequence data are created from the measurement data. These PLC machine tool sequence data are stored in step 1207.
Figure 13 shows an embodiment of an inventive PLC sequence simulation means. The PLC sequence simulation means 725 comprises a means for providing PLC machine tool sequence data 1301. This means for providing PLC machine tool sequence data 1301 may, for example, be an interface to the first storage means 702 in which the PLC machine tool sequence data are stored. Furthermore, the PLC sequence simulation means 725 comprises a clocking means 1302 for clocking the sequence simulation of the machine tool, the PLC sequences of the machine tool being described by the PLC machine tool sequence data, particularly as regards time.
Furthermore, the PLC sequence simulation means 725 comprises inputs 1303 for receiving PLC control output data from the PLC control means 723. Moreover, the PLC sequence simulation means 725 comprises outputs 1304 to deliver PLC control input data to the PLC control means 723. Further, the PLC sequence simulation means 725 comprises an internal sequence simulation means 1305 that gene-rates PLC simulation data and PLC control input data depending on the input signals at the inputs 1303, the PLC machine tool sequence data as delivered by the means for providing PLC machine tool sequence data 1301, and on the clocking of the clocking means 1302. The PLC simulation data are delivered to the overall simulation means 731 by the output means 1306 and the PLC control input data are output via the outputs 1304 by means of the output means 1306.
Figure 14 illustrates an embodiment of a user interface to an embodiment of the inventive PLC sequence simulation means. The user interface 1401 comprises an output range 1402 wherein the state of the inputs is displayed. One can image each input such that it shows whether 0 (e. g. 0 volts) or 1 (e. g. 5 volts) is applied to an input wire. The graphical icon in front of the input shows whether 0 or 1 is applied. The user interface 1401 furthermore comprises an output range 1403 wherein the state of the outputs is shown. Each of the inputs displayed there shows the state applied to an output. Moreover, the user interface 1401 comprises an output range 1404 where-in the degree of completion of the PLC sequences is displayed. For example, it can be taken from field 1405 that the step of magnetically locking the cabin door has been carried out by 100 percent.
The embodiments and drawings are merely illustrative and should not be considered limitations. It is possible to combine the features described in the embodiments in a deviating manner in order to provide further embodiments in this way which are optimized for the corresponding purpose of application. As far as such modifications are self-explanatory to a skilled person, they shall be implicitly disclosed by the above description of the embodiments.
For example many technical features that are optional have been described in Fig. 7. For example, an inventive device without a collision detection means and without a travel range checking means is conceivable. It is obvious for the skilled person that these means may be omitted in order to provide a further embodiment so that corresponding embodiments shall be considered to be implicitly disclosed even without these means.
Claims
1. A device (701) for simulating a sequence for machining a workpiece on a machine tool, comprising
- a first storage means (702) for storing machine tool data for creating a virtual image of a machine tool,
- a second storage means (706) for storing workpiece data for creating a virtual image of at least one workpiece,
- a third storage means (707) for storing resource data for creating a virtual image of at least one resource,
- a means for providing control data (710) for performing a sequence in conjunction with the machining of a workpiece on a machine tool,
- a CNC control means (720) for creating CNC data depending on the control data,
- a PLC control means (723) for creating PLC control output data,
- a PLC sequence simulation means (725) for creating PLC simulation data and PLC control input data depending on the PLC control output data and the machine tool data,
- an overall simulation means (731) for creating overall simulation data concerning the sequence for machining a workpiece on the machine tool depending on the CNC data, the PLC simulation data, the machine tool data, the workpiece data and the resource data, and
- a visualization means (735) for visualizing the overall simulation data, comprising a display means (736) for displaying the sequence for machining a workpiece on the machine tool.
2. The device according to claim 1, characterized in that the CNC control means (720) comprises a CNC program (721) created from the source code of a CNC program of a real CNC control.
3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the PLC control means (723) comprises a PLC program (724) of a real PLC control or a PLC program (724) created from the source code of a PLC program of a real PLC control.
4. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the means for providing control data (710) comprises a storage means for storing a CNC part program (711), the CNC part program being executable on a real machine tool.
5. A method for simulating a sequence for machining a workpiece on a machine tool, comprising the steps of:
- providing machine tool data (801, 802, 803) for creating a virtual image of a machine tool,
- providing workpiece data (806) for creating a virtual image of at least one workpiece,
- providing resource data (804, 805) for creating a virtual image of at least one resource,
- providing control data (901, 902, 903) for performing a sequence in conjunction with the machining of a workpiece on a machine tool,
- creating CNC data (1001) depending on the control data,
- creating PLC control output data (1003),
- creating PLC simulation data and PLC control input data (1005) depending on the PLC control output data and the machine tool data,
- creating overall simulation data (1101) concerning the sequence for machining a workpiece on the machine tool depending on the CNC data, the PLC simulation data, the machine tool data, the workpiece data and the resource data, and
- visualizing the overall simulation data (1102), comprising the step of displaying the sequence for machining a workpiece on the machine tool.
6. The method according to claim 5, characterized by the step of creating a CNC program (721) from the source code of a CNC program of a real CNC control.
7. The method according to claim 5 or 6, characterized by the step of providing a PLC program (724) of a real PLC control or by the step of creating a PLC program (724) from the source code of a PLC program of a real PLC control.
8. The method according to at least one of claims 5 to 7, characterized in that the step of providing control data comprises the step of providing a CNC part program (901), wherein the CNC part program is executable on a real machine tool.
9. A computer program product comprising a computer-readable medium and a computer program stored therein, the computer program being stored in the form of a sequence of states, the sequence of states corresponding to instructions adapted to be processed by a data processing medium of a data processing means so that a device according to at least one of claims 1 to 4 is formed or the method according to at least one of claims 5 to 8 is performed.
10. A method for creating PLC machine tool sequence data, comprising the steps of
- creating a sequence of PLC control data (1201), the sequence comprising at least one PLC control datum,
- determining an initial state and an end state for each PLC control datum of the sequence (1202), the initial state and the end state relating to the PLC control input data,
- providing a measuring unit (1203) adapted to measure a period of time between the occurrence of the initial state and the occurrence of the end state of each PLC control datum of the sequence,
- executing the sequence of PLC control data (1204) on a real machine tool by a real PLC control unit, the measuring unit measuring the period of time between the occurrence of the initial state and the occurrence of the end state for each PLC control datum of the sequence (1205),
- creating PLC machine tool sequence data (1206) from the measuring data of the measuring unit, and
- storing the PLC machine tool sequence data (1207).
11. A PLC sequence simulation means, especially for use in a device according to at least one of claims 1 to 4, comprising:
- a means for providing PLC machine tool sequence data (1301),
- a clocking means (1302) for clocking the sequence simulation of the machine tool, the PLC sequences of the machine tool being described by the PLC machine tool sequence data,
- inputs (1303) for receiving PLC control output data for controlling actuators of the machine tool,
- outputs (1304) for simulating output signals of sensors of the machine tool,
- an internal sequence simulation means (1305) for creating PLC simulation data and PLC control input data depending on the PLC control output data received through the inputs, on the PLC machine tool sequence data and on the clocking, and
- an output means (1306) for outputting the PLC simulation data and for outputting the PLC control input data through the outputs.
12. A computer program product comprising a computer-readable medium and a computer program stored therein, said computer program being stored in the form of a sequence of states, the sequence of states corresponding to instructions adapted to be processed by a data processing medium of a data processing means so that a PLC sequence simulation means according to claim 11 is formed.
13. A device (701) for simulating a sequence for machining a workpiece on a machine tool, comprising
- a first storage means (702) for storing machine tool data for creating a virtual image of a machine tool,
- a second storage means (706) for storing workpiece data for creating a virtual image of at least one workpiece,
- a third storage means (707) for storing resource data for creating a virtual image of at least one resource,
- a means for providing control data (710) for executing a sequence in conjunction with the machining of a workpiece on a machine tool, 
- a CNC control means (720) for creating CNC data depending on the control data, the CNC control means (720) comprising a CNC program (721) created from the source code of a CNC program of a real CNC control,
- a PLC control means (723) for creating PLC control output data, the PLC control means (723) comprising a PLC program (724) of a real PLC control or a PLC program (724) created from the source code of a PLC program of a real PLC control,
- a PLC sequence simulation means (725) for creating PLC simulation data and PLC control input data depending on the PLC control output data and the machine tool data,
- an overall simulation means (731) for creating overall simulation data concerning the sequence for machining a workpiece on the machine tool depending on the CNC data, the PLC simulation data, the machine tool data, the workpiece data and the resource data, and
- a visualization means (735) for visualizing the overall simulation data, comprising a display means (736) for displaying the sequence for machining a workpiece on the machine tool.
14. A device (701) for simulating a sequence for machining a workpiece on a machine tool, comprising
- a first storage means (702) for storing machine tool data for creating a virtual image of a machine tool,
- a second storage means (706) for storing workpiece data for creating a virtual image of at least one workpiece,
- a third storage means (707) for storing resource data for creating a virtual image of at least one resource,
- a means for providing control data (710) for executing a sequence in conjunction with the machining of a workpiece on a machine tool, the means for providing control data (710) comprising an input means for the manual input of control data (712) by the user for changing the operating state of the machine tool, the input means (712) comprising a real operator's desk (103) of a real machine tool,
- a CNC control means (720) for creating CNC data depending on the control data, the CNC control means (720) comprising a CNC program (721) created from the source code of a CNC program of a real CNC control,
- a PLC control means (723) for creating PLC control output data, the PLC control means (723) comprising a PLC program (724) of a real PLC control or a PLC program (724) created from the source code of a PLC program of a real PLC control,
- a PLC sequence simulation means (725) for creating PLC simulation data and PLC control input data depending on the PLC control output data and the machine tool data,
- an overall simulation means (731) for creating overall simulation data concerning the sequence for machining a workpiece on the machine tool depending on the CNC data, the PLC simulation data, the machine tool data, the workpiece data and the resource data, and
- a visualization means (735) for visualizing the overall simulation data, comprising a display means (736) for displaying the sequence for machining a workpiece on the machine tool.
Abstract
Device and Method for Simulating a Sequence 
for Machining a Workpiece on a Machine Tool
The invention relates to a device and a method for simulating a sequence for machining a workpiece on a machine tool. The invention is characterized by a holistic simulation approach. Particularly, a PLC control means 723 and a PLC sequence simulation means 725 assist in simulating the PLC movement sequences of the machine tool. This enables a realistic simulation of a machine tool in all its substantial aspects, resulting in considerable advantages especially in the field of training and during the determination of machine utilization times.
Fig. 7
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