CN113711143A - 数控装置 - Google Patents

Abstract

NC装置在使用刀具对工件进行加工的工作机械中对使刀具或者工件旋转动作的机构的驱动源即电动机进行控制。NC装置具有：临时模型设定部(23)，其求出表示机构所具有的旋转轴的位置偏移的现象即芯振动的模型函数，由此对通过芯振动产生的机械误差的临时模型进行设定；拟合处理部(24)，其使模型函数与对机构的动作进行测定得到的结果即测定数据进行拟合，由此求出机械误差的模型即误差模型；以及校正部，其基于误差模型对向电动机的指令进行校正。

Description

数控装置

技术领域

本发明涉及一种对工业用机械进行控制的数控装置。

背景技术

在工业用机械即工作机械具有用于使加工对象物即工件或者刀具的旋转角度变化的机构即主轴等驱动轴。对该工作机械进行控制的数控装置对驱动轴进行控制。此外，在下面的说明中，有时将数控装置称为NC(Numerical Control)装置。在专利文献1公开了对工作机械所具有的主轴进行控制的NC装置。

专利文献1：日本特开平2－309401号公报

发明内容

在通过NC装置进行的驱动轴的控制中，例如主轴由于主轴的构造，有时在按照指令的动作和实际的动作之间产生误差。如上所述，由于机构具有的构造而产生的误差被称为机械误差。在主轴产生的机械误差举出由旋转轴的位置从原本的位置偏移的现象即芯振动引起的机械误差。为了能够实现通过工作机械进行的高精度的加工，在上述专利文献1公开的现有的NC装置被要求高精度地对由芯振动引起的机械误差进行校正。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，得到能够实现由旋转轴的位置偏移引起的机械误差的高精度的校正的数控装置。

为了解决上述的课题，达到目的，本发明所涉及的数控装置在使用刀具对工件进行加工的工作机械中对使刀具或者工件旋转动作的机构的驱动源即电动机进行控制。本发明所涉及的数控装置具有：临时模型设定部，其求出表示机构所具有的旋转轴的位置偏移的现象即芯振动的模型函数，由此对通过芯振动产生的机械误差的临时模型进行设定；拟合处理部，其使模型函数与对机构的动作进行测定得到的结果即测定数据进行拟合，由此求出机械误差的模型即误差模型；以及校正部，其基于误差模型对向电动机的指令进行校正。

发明的效果

本发明所涉及的数控装置具有下述效果，即，能够实现由旋转轴的位置偏移引起的机械误差的高精度的校正。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的NC装置和由NC装置控制的工作机械的图。

图2是对由图1所示的NC装置控制的主轴中的芯振动误差和周期误差进行说明的图。

图3是表示图1所示的NC装置所具有的芯振动误差处理部的框图。

图4是表示用于对由图1所示的NC装置控制的主轴之中的旋转角度进行检测的结构的图。

图5是对由图1所示的NC装置控制的主轴中的芯振动误差进行说明的第1图。

图6是对由图1所示的NC装置控制的主轴中的芯振动误差进行说明的第2图。

图7是对由图1所示的NC装置控制的主轴中的芯振动误差进行说明的第3图。

图8是表示在图1所示的NC装置所具有的显示部进行显示的画面的例子的图。

图9是表示本发明的实施方式1所涉及的NC装置的硬件结构的框图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式所涉及的数控装置详细地进行说明。此外，本发明不受本实施方式限定。

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的NC装置1和由NC装置1控制的工作机械2的图。工作机械2使用刀具对工件5进行加工。工作机械2具有：直线驱动轴3，其通过直线运动使工件5和刀具的相对位置变化；以及主轴4，其通过旋转运动使刀具或者工件5的旋转角度变化。在图1示出了使工件5旋转的主轴4。主轴4具有作为旋转轴的轴37。在图1中，省略了刀具的图示。

直线驱动轴3具有：伺服电动机32，其是直线驱动轴3的驱动源；伺服放大器31，其使伺服电动机32动作；滚珠丝杠33，其通过伺服电动机32的驱动而旋转；以及移动体34，其通过滚珠丝杠33的旋转向与滚珠丝杠33的中心轴平行的轴向移动。直线驱动轴3是将滚珠丝杠33的旋转运动变换为直线运动的机构。伺服放大器31按照从NC装置1输出的轴指令使伺服电动机32动作。NC装置1向伺服放大器31输出轴指令，由此对伺服电动机32进行控制。

主轴4具有：主轴电动机36，其是主轴4的驱动源；以及主轴放大器35，其使主轴电动机36动作。卡盘38使工件5固定于主轴电动机36的作为输出轴的轴37。主轴4是使安装于轴37的工件5旋转的机构。主轴放大器35按照从NC装置1输出的轴指令使主轴电动机36动作。NC装置1向主轴放大器35输出轴指令，由此对主轴电动机36进行控制。

NC装置1具有：程序取得部10，其取得加工程序；程序解析部11，其对取得的加工程序进行解析；以及轴指令生成部12，其基于程序解析部11的解析结果而生成轴指令。轴指令生成部12生成针对直线驱动轴3的轴指令和针对主轴4的轴指令。轴指令生成部12将生成的轴指令向加法器18和校正量决定部16输出。

NC装置1具有：数据取得部13，其取得机械误差的测定数据；输入部14，其接受用于信息输入的操作；数据处理部15，其执行测定数据的处理；以及显示部20，其对信息进行显示。数据处理部15具有：芯振动误差处理部21，其承担与芯振动误差校正有关的数据处理；以及周期误差处理部22，其承担与周期误差校正有关的数据处理。关于芯振动误差处理部21和周期误差处理部22的详细内容在后面记述。

主轴4的机械误差由测定仪器进行测定。在图1中，省略了测定仪器的图示。数据取得部13导入由测定仪器得到的测定结果即测定数据。通过NC装置1的用户的操作，向输入部14输入与数据处理部15中的处理相关的信息。数据处理部15基于从数据取得部13导入的测定数据和向输入部14输入的信息，执行数据处理。显示部20对与数据处理部15中的处理相关的信息进行显示。

数据处理部15将数据处理的结果即误差数据向误差数据储存部17输出。误差数据储存部17对误差数据进行储存。校正量决定部16基于从误差数据储存部17读出的误差数据，决定用于对机械误差进行校正的校正量。校正量决定部16关于主轴4，决定用于将与所指定的旋转角度的偏差抵消的角度即校正量。校正量决定部16将决定的校正量向加法器18输出。

加法器18在针对主轴4的指令角度的值加上决定的校正量。校正量决定部16及加法器18作为对向主轴电动机36的指令进行校正的校正部起作用。加法器18将经过校正量的相加后的轴指令向驱动指令部19输出。驱动指令部19将针对主轴4的轴指令向主轴放大器35输出。此外，NC装置1在主轴4使刀具旋转的机构的情况下，与主轴4使工件5旋转的机构的情况同样地，能够对针对主轴4的轴指令进行校正。

NC装置1关于直线驱动轴3，通过校正量决定部16和加法器18进行轴指令的校正。在实施方式1中，关于针对直线驱动轴3的轴指令的校正而省略说明。

接下来，对芯振动误差校正和周期误差校正进行说明。图2是对由图1所示的NC装置1控制的主轴4的芯振动误差和周期误差进行说明的图。主轴4由于卡盘38、工件5或者刀具的重量的不均衡而发生芯振动。芯振动是轴37的位置从原本的位置偏移的现象。由于芯振动，轴37的旋转中心位置在与轴37的中心轴垂直的方向偏移。由主轴4的芯振动产生的误差成为在主轴4产生的机械误差的主要成分。上述测定仪器将主轴4的旋转1周的角度范围分割为多个，针对每个分割点对轴37的实际的旋转角度和指令角度的误差进行测定。NC装置1基于从测定数据得到的误差模型或者从测定数据得到的插补数据对指令角度进行校正。如上所述，NC装置1关于主轴4，基于针对每个分割点的误差的测定数据可减小机械误差。NC装置1基于针对每个分割点的误差的测定数据对指令位置或者指令角度进行校正，由此进行芯振动误差校正。

在这里，表示图2所示的芯振动误差的波形的周期与主轴4的旋转周期同步。图2所示的芯振动误差的周期与主轴4的旋转周期一致。

在主轴4产生的机械误差包含有芯振动误差成分和周期性地产生的误差即周期误差成分。主轴4的周期误差是由安装于主轴电动机36的位置检测器引起的。位置检测器对主轴电动机36的旋转角度进行检测。主轴放大器35以由位置检测器检测出的旋转角度的值追随指令位置的方式对主轴电动机36进行驱动。在图1中，省略了主轴电动机36中的位置检测器的图示。在下面的说明中，周期误差校正是指将误差模型确定为任意的波形，且确定任意的周期而周期性地对误差进行校正。此外，如图2所示，周期误差具有以比芯振动误差的周期短的周期进行振动的特性。NC装置1关于主轴4，通过与芯振动误差成分有关的校正即芯振动误差校正和与周期误差成分有关的校正即周期误差校正的同时使用而对机械误差进行校正。

数据取得部13关于主轴4，取得针对每个分割点的误差的测定数据。芯振动误差处理部21基于该测定数据，执行用于芯振动误差校正的数据处理。误差数据储存部17对通过芯振动误差处理部21的数据处理而得到的误差模型或者插补数据即误差数据进行储存。关于芯振动误差处理部21的详细内容在后面记述。

数据取得部13取得在主轴4产生的周期误差的测定数据。周期误差处理部22基于该测定数据，执行用于周期误差校正的数据处理。周期误差处理部22基于测定数据而确定任意的周期，并且求出用于周期性的校正的误差数据。误差数据储存部17对通过周期误差处理部22的数据处理而得到的误差数据进行储存。

校正量决定部16关于主轴4的芯振动误差校正和主轴4的周期误差校正，从误差数据储存部17读出与轴指令中的指令位置相对应的误差量。校正量决定部16使读出的误差量的值进行符号反转，由此求出与指令位置相对应的校正量的值。校正量决定部16关于芯振动误差校正和周期误差校正，决定与指令位置相对应的校正量。校正量决定部16关于主轴4，求出用于芯振动误差校正的校正量和用于周期误差校正的校正量之和，将求出的和向加法器18输出。如上所述，NC装置1将用于芯振动误差校正的校正量和用于周期误差校正的校正量之和设定为用于对机械误差进行校正的校正量，对与主轴4有关的轴指令进行校正。

接下来，对芯振动误差处理部21进行说明。图3是表示图1所示的NC装置1所具有的芯振动误差处理部21的框图。芯振动误差处理部21具有临时模型设定部23，其通过求出表示可在机构产生的机械误差的要因即现象的模型函数，从而对机械误差的临时模型进行设定。芯振动误差处理部21具有拟合处理部24，其通过将模型函数与对机构的动作进行测定得到的结果即测定数据进行拟合，从而求出机械误差的模型即误差模型。另外，芯振动误差处理部21具有执行测定数据的插补处理的插补处理部25。

NC装置1对考虑了机构具有的构造的临时模型进行设定，将临时模型的模型函数与测定数据拟合而求出误差模型。模型函数的周期与轴37的旋转周期同步。NC装置1基于误差模型，决定用于间距误差校正的校正量。NC装置1在误差模型从实际的误差偏离的情况下，或者在临时模型的设定困难的情况下，能够通过测定数据的样条插补而决定校正量。

下面，对通过芯振动误差处理部21进行的处理进行说明。图4是表示用于由图1所示的NC装置1控制的主轴4之中的旋转角度的检测的结构的图。在图4中，示出了图1所示的主轴4之中的轴37和位置检测器40。位置检测器40具有发光体即发光二极管41、固定狭缝42和受光体即光电二极管43。

光电二极管43对来自发光二极管41的光进行检测。固定狭缝42配置于发光二极管41和光电二极管43之间。在固定狭缝42分别设置有能够使光经过的A相狭缝45和B相狭缝46。光电二极管43对经过了A相狭缝45的光和经过了B相狭缝46的光进行检测。光电二极管43输出表示经过了A相狭缝45的光的检测结果的A相信号和表示经过了B相狭缝46的光的检测结果的B相信号。

在轴37安装有与轴37一起旋转的旋转盘44。旋转盘44的中心与轴37的轴心一致。旋转盘44以轴37为中心进行旋转。在旋转盘44的外周设置有等间隔排列的多个齿。来自发光二极管41的光到达齿而向光电二极管43的射入被遮挡，在经过了齿和齿之间的情况下向光电二极管43射入。

位置检测器40基于A相信号的脉冲数和B相信号的脉冲数，对经过A相狭缝45及B相狭缝46两者前的齿的数量进行计数。位置检测器40基于齿的计数值，对轴37的旋转角度进行检测。位置检测器40基于A相信号和B相信号的相位差，对轴37的旋转方向进行检测。

图5是对由图1所示的NC装置1控制的主轴4中的芯振动误差进行说明的第1图。图6是对由图1所示的NC装置1控制的主轴4中的芯振动误差进行说明的第2图。在图5及图6中，对位置检测器40和旋转盘44的位置关系的变化进行说明。在由主轴电动机36的芯振动引起的机械误差在主轴4产生的情况下，旋转盘44与轴37一起移动，由此位置检测器40和旋转盘44的位置关系变化。

在图5，关于没有发生芯振动的情况下的旋转盘44，示出了旋转盘44所具有的多个齿之中的1个齿47由位置检测器40检测到时的状态。点O设为没有发生芯振动的情况下的旋转盘44的中心。

在图6，示出了发生芯振动的情况下的旋转盘44。点C是发生了芯振动的情况下的旋转盘44的中心。在图6所示的例子中，通过芯振动产生的旋转盘44的移动量，即点O和点C之间的长度设为“d”。另外，由于旋转盘44的移动，旋转盘44所具有的多个齿之中的与上述的齿47不同的1个齿48由位置检测器40检测到。齿47和齿48之间的角度相当于由于主轴电动机36的芯振动而引起的主轴4的机械误差即误差E。

图7是对由图1所示的NC装置1控制的主轴4中的芯振动误差进行说明的第3图。在图7中，以图6所示的芯振动的现象的模型化为例，对在临时模型设定部23设定的临时模型进行说明。在图7中，作为第1轴的X轴和作为第2轴的Y轴设为彼此垂直的2轴。X轴和Y轴的原点设为点O。另外，在图7，示出了将旋转盘44的平面形状单纯化的圆51、52。圆51表示没有发生芯振动的情况下的旋转盘44。圆52表示发生了芯振动的情况下的旋转盘44。另外，圆51、52的半径各自设为“P”。圆51的中心点与点O一致。

在图7中，与图6同样地，通过芯振动产生的旋转盘44的移动量为“d”。旋转盘44的中心点由于芯振动而移动。圆52的中心即点C是发生了芯振动时的旋转盘44的中心点。点C设为由于芯振动而沿圆53移动。圆53是点O为中心且半径为“d”的圆。根据芯振动的现象，在轴37旋转1周的期间点C以圆53为1周。

圆51通过下面的式(1)表示。另外，圆53通过下面的式(2)表示。

【式1】

x²+y²＝P²…(1)

【式2】

x²+y²＝d²…(2)

关于X轴上的点C’，线段OC’和线段C’C彼此垂直，设为∠COC’＝θ。在这里，θ是将通过芯振动而移动的中心点即点C和点O连结的线段OC和X轴所成的角度。圆52通过下面的式(3)表示。此外，圆52和Y轴的交点即点A表示图6所示的齿48的位置。Y＞0的线段C’C的延长线和圆52的交点即点B’表示图6所示的齿47的位置。

【式3】

(x-d cosθ)²+(y-d sinθ)²＝P²…(3)

关于线段CB’上的点B，线段CB和线段AB彼此垂直，线段AB的长度通过下面的式(4)表示。在式(4)中，“AB”表示线段AB的长度，“O’C”表示线段O’C的长度，“OC’”表示线段OC’的长度。

【式4】

O′C＝OC′＝AB＝d cosθ…(4)

线段AC的长度为圆52的半径即“P”。如果设为∠ACB＝α，则通过上述的式4，下面的式(5)成立。另外，通过式(5)，下面的式(6)成立。在式(5)中，“AB”表示线段AB的长度，“AC”表示线段AC的长度。

【式5】

【式6】

在这里，将上述的式(6)所示的“P/d”置换为“P’”。另外，考虑上述的“θ”的基准位置未知的情况，将上述的式(6)所示的“θ”置换为

表示附加有

的相位。通过这些置换，上述的式(6)按照下面的式(7)进行表示。

表示以点O为基准的旋转盘44的中心点的方向的角度的、由芯振动产生的变化量。

【式7】

上述的式(7)所示的“α”是相当于上述的误差E的角度。式(7)表示与通过主轴电动机36的芯振动产生的主轴4的机械误差有关的模型函数。图3所示的临时模型设定部23关于通过芯振动的现象产生的机械误差，将上述的式(7)所示的模型函数设定于临时模型。如上所述，临时模型设定部23关于芯振动的现象，能够通过简易的模型化对临时模型进行设定。

临时模型设定部23通过由用户进行的输入操作，进行直至设定临时模型为止的处理。临时模型设定部23使用由用户输入的条件值而生成临时模型。条件值是上述的“P”及“d”等。临时模型设定部23可以取得由NC装置1的外部的装置创建的模型函数，由此设定临时模型。此外，临时模型设定部23并不将由芯振动形成的点C的轨迹限定为圆，也可以为椭圆。临时模型设定部23与主轴电动机36的特性相应地，能够将表示点C的轨迹的形状适当设定。

接下来，以与通过芯振动产生的主轴4的机械误差有关的模型函数为例，对向测定数据的临时模型的拟合进行说明。拟合处理部24进行通过最小二乘法实施的拟合。上述的式(7)是将“θ”、

及“P’”设为自变量的多变量函数。上述的式(7)如下面的式(8)所示进行擦写。

【式8】

将主轴4的旋转1周的角度范围进行m分割，与通过主轴4的芯振动产生的误差有关的测定数据为{(θ_i，z_i)；i＝1、···、m}。“m”设为大于或等于2的整数。“θ_i”设为与指令相对应的旋转角度、且分割点的1个即第i个点处的旋转角度。“z_i”设为在第i个点处测定出的误差。

拟合处理部24求出使下面的式(9)所示的“J”的函数最小化的

及“P’”，由此进行拟合。

【式9】

拟合处理部24通过非线性最小二乘法而求出非线性的误差模型。在通过拟合处理部24进行的拟合时，能够使用代表性的非线性最小二乘法即高斯-牛顿法。可以在拟合时使用高斯-牛顿法以外的方法。拟合处理部24能够将通过拟合求出的误差模型向误差数据储存部17输出。

拟合处理部24也可以取代向上述的临时模型的拟合，将1变量的多项式向测定数据拟合而求出误差模型。拟合处理部24在通过上述的式(9)求出的误差模型从实际的误差偏离的情况下，有时通过多项式的拟合，得到与实际的误差接近的误差模型。

在通过多项式进行的拟合中，拟合处理部24将误差模型假定为由下面的式(10)表示的n次多项式。式(10)是将“θ”设为变量的多项式。“c_k”表示k次的项的系数。“n”设为大于或等于2的整数。“k”设为表示0至n的整数的变量。

【式10】

拟合处理部24求出使下面的式(11)所示的“J”的函数最小化的“c_k”，由此进行拟合。

【式11】

拟合处理部24由于最小化的变量即“c_k”成为线性，因此能够通过公知的最小二乘法而求出“c_k”。在拟合处理部24预先设定多项式的最高次数即“n”的值。“n”的值可以通过由用户进行的输入操作进行设定。NC装置1能够对基于通过临时模型进行的拟合的校正和通过多项式进行的拟合的校正进行选择，由此能够进行机械误差的高精度的校正。

拟合处理部24可以在多项式的误差模型附加正则化项。拟合处理部24通过在上述的式(11)附加正则化项，从而能够得到下面的式(12)。拟合处理部24求出使式(12)所示的“J”的函数最小化“c_k”，由此进行拟合。

【式12】

在上述的式(12)中，“λ”设为正则化参数。在拟合处理部24预先设定“λ”的值。“λ”的值可以通过由用户进行的输入操作而设定。随着上述的“n”的值变大而可能发生的过拟合，是由于多项式的各系数变得过大而发生的。正则化项的附加存在防止各系数变得过大的效果。

拟合处理部24通过正则化项的附加，能够有效地抑制过拟合。由此，拟合处理部24能够得到通用性高的误差模型。

接下来，对通过插补处理部25进行的插补处理进行说明。插补处理部25进行测定数据{(θ_i，z_i)；i＝1、···、m}的样条插补。在插补处理部25预先设定在样条插补中使用的多项式的次数。在插补处理部25能够设定任意的次数。次数可以通过由用户进行的输入操作而设定。插补处理部25将通过样条插补得到的插补数据向误差数据储存部17输出。

NC装置1在通过拟合处理部24求出的误差模型从实际的误差偏离的情况下，或者临时模型的设定困难的情况下，能够通过测定数据的样条插补进行间距误差校正。NC装置1能够对基于上述的误差模型的校正和基于样条插补的校正进行选择，由此能够进行机械误差的高精度的校正。

如上所述，NC装置1能够对基于通过拟合处理部24求出的上述的误差模型的校正和基于通过插补处理部25进行的上述的样条插补的校正的一者进行选择，进行间距误差校正。NC装置1按照由用户进行的向输入部14的输入操作，能够对基于误差模型的校正和基于样条插补的校正进行选择。

NC装置1关于基于误差模型的校正，能够对通过临时模型的拟合而求出的误差模型即第1误差模型和通过多项式的拟合而求出的误差模型即第2误差模型中的一者进行选择。NC装置1能够通过由用户进行的向输入部14的输入操作，关于基于误差模型的校正，对基于第1误差模型的校正和基于第2误差模型的校正进行选择。

插补处理部25可以在样条插补之外，进行测定数据的直线插补。在该情况下，NC装置1关于基于插补处理的结果的校正，能够对样条插补和直线插补中的一者进行选择。NC装置1能够通过由用户进行的向输入部14的输入操作，对基于样条插补的校正和基于直线插补的校正进行选择。

以上，NC装置1能够从基于第1误差模型的校正、基于第2误差模型的校正、基于样条插补的校正和基于直线插补的校正对任意的校正进行选择，进行芯振动误差校正。

图8是表示在图1所示的NC装置1所具有的显示部20进行显示的画面的例子的图。在图8中，“直线插补”表示基于上述的直线插补的校正形式。“样条插补”表示基于上述的样条插补的校正形式。“多项式拟合”表示基于上述的第2误差模型的校正形式。“临时模型拟合”表示基于上述的第1误差模型的校正形式。用户参照在显示部20的画面显示出的内容，通过输入部14的操作对各校正形式之中的1个进行指定。

芯振动误差处理部21如果从输入部14接受到与输入操作相对应的信号，则将用于进行指定出的校正的误差数据向误差数据储存部17输出。在指定出“直线插补”的情况下，在误差数据储存部17作为误差数据而储存通过插补处理部25进行的直线插补的结果即插补数据。在指定出“样条插补”的情况下，在误差数据储存部17作为误差数据而储存通过插补处理部25进行的样条插补的结果即插补数据。

在指定出“多项式拟合”的情况下，在误差数据储存部17中作为误差数据而储存第2误差模型。在指定出“临时模型拟合”的情况下，在误差数据储存部17作为误差数据而储存第1误差模型。校正量决定部16基于从误差数据储存部17读出的误差数据，决定用于芯振动误差校正的校正量。由此，NC装置1对任意的校正进行选择，进行芯振动误差校正。并且，在指定出“多项式拟合”的情况下，NC装置1可以通过由用户进行的输入而决定有无正则化项的附加。

显示部20可以从拟合处理部24取得测定数据和基于误差模型的校正量的数据，对测定数据和校正量的数据进行显示。校正量的数据是通过误差数据的符号反转得到的。另外，显示部20可以从插补处理部25取得测定数据和基于插补处理的校正量的数据，对测定数据和校正量的数据进行显示。由此，用户能够针对每个校正形式而确认针对测定出的误差的校正的效果。

NC装置1关于基于第2误差模型的误差量，可以伴随使多项式的最高次数即“n”的值变化的输入操作，使在画面进行显示的误差量的值变化。由此，用户能够一边确认误差量一边对“n”的值进行调整。另外，NC装置1关于附加有正则化项的第2误差模型，可以伴随使正则化参数即“λ”的值变化的输入操作，使在画面进行显示的误差量的值变化。由此，用户能够一边确认误差量一边对“λ”的值进行调整。

NC装置1可以关于主轴4，执行进行了芯振动误差校正的情况下的指令角度和没有进行芯振动误差校正的情况下的指令角度的采样。用户基于该采样的结果对两者的指令角度的差分进行确认，由此能够对通过芯振动误差校正得到的改善的效果进行判断。用户可以通过测定仪器对进行了芯振动误差校正的情况下的旋转角度和没有进行芯振动误差校正的情况下的旋转角度进行测定，基于测定结果对两者的旋转角度进行确认。

接下来，对NC装置1的硬件结构进行说明。图1所示的NC装置1的各功能部是使用硬件而执行用于执行实施方式1所涉及的数控方法的程序即数控程序而实现的。

图9是表示本发明的实施方式1所涉及的NC装置1的硬件结构的框图。NC装置1具有执行各种处理的CPU(Central Processing Unit)61、包含数据储存区域的RAM(RandomAccess Memory)62、非易失性存储器即ROM(Read Only Memory)63、以及外部存储装置64。另外，NC装置1具有用于向NC装置1输入信息的输入接口65、接受输入操作的输入设备66和在画面对信息进行显示的显示器67。图9所示的各部经由总线68相互地连接。

CPU 61执行在ROM 63及外部存储装置64中存储的程序。图1所示的程序取得部10、程序解析部11、轴指令生成部12、数据处理部15、校正量决定部16、加法器18及驱动指令部19的各功能是使用CPU 61而实现。外部存储装置64是HDD(Hard Disk Drive)或者SSD(Solid State Drive)。外部存储装置64对数控程序和各种信息进行存储。图1所示的误差数据储存部17的功能是使用外部存储装置64而实现的。

在ROM 63存储有用于进行NC装置1即计算机或者控制器的基本控制的程序即BIOS(Basic Input/Output System)或者UEFI(Unified Extensible Firmware Interface)这样的启动加载器，且对硬件进行控制的软件或者程序。此外，数控程序可以存储于ROM 63。

在ROM 63及外部存储装置64中存储的程序载入至RAM 62。CPU 61在RAM 62将数控程序展开而执行各种处理。输入接口65是与NC装置1的外部的装置的连接接口。图1所示的数据取得部13的功能是使用输入接口65而实现的。

输入设备66是如键盘或者指点设备这样的用于信息输入的设备。图1所示的输入部14的功能是使用输入设备66而实现。显示器67是如液晶显示器或者有机EL显示器这样的显示装置。图1所示的显示部20的功能是使用显示器67而实现的。

数控程序可以储存于计算机可读取的存储介质。NC装置1可以将在存储介质中存储的数控程序向外部存储装置64储存。存储介质可以是软盘即移动型存储介质，或者半导体存储器即闪存。数控程序可以从其他计算机或者服务器装置经由通信网络向成为NC装置1的计算机或者控制器进行安装。

NC装置1的功能可以由专用的硬件即处理电路实现。处理电路是单一电路、复合电路、被程序化的处理器、被并行程序化的处理器、ASIC(Application Specific IntegratedCircuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)或它们的组合。NC装置1的功能可以将一部分通过专用的硬件实现，将另一部分通过软件或者固件实现。

NC装置1并不限定于工作机械2的外部的装置，也可以包含于工作机械2。NC装置1的各功能部并不限定于集成于1个装置，也可以分散于多个装置。NC装置1可以使用1个装置而实现，也可以使用多个装置而实现。此外，通过NC装置1进行的芯振动误差校正的方法可以应用于工作机械2以外的工业用机械的控制。

根据实施方式1，NC装置1求出表示可在机构发生的现象的模型函数，由此对考虑了机构具有的构造的临时模型进行设定，使模型函数与测定数据拟合。NC装置1通过临时模型的拟合，能够进行机械误差的高精度的校正。NC装置1与通过增多分割点的数量而实现校正精度的提高的情况相比，能够减小误差的测定所需的负担。NC装置1能够对基于临时模型的拟合的校正、基于多项式的拟合的校正和基于样条插补的校正进行选择，由此可进行机械误差的高精度的校正。以上，NC装置1具有下述效果，即，能够实现由旋转轴的位置偏移引起的机械误差的高精度的校正。

在本实施方式1中，说明了对主轴4的芯振动误差进行校正的情况，但在主轴4以外的驱动轴旋转的情况下的芯振动误差的校正时也当然能够应用本实施方式1。

以上的实施方式所示的结构，表示本发明的内容的一个例子，也能够与其他公知技术进行组合，在不脱离本发明的主旨的范围，也能够对结构的一部分进行省略、变更。

标号的说明

1 NC装置，2工作机械，3直线驱动轴，4主轴，5工件，10程序取得部，11程序解析部，12轴指令生成部，13数据取得部，14输入部，15数据处理部，16校正量决定部，17误差数据储存部，18加法器，19驱动指令部，20显示部，21芯振动误差处理部，22周期误差处理部，23临时模型设定部，24拟合处理部，25插补处理部，31伺服放大器，32伺服电动机，33滚珠丝杠，34移动体，35主轴放大器，36主轴电动机，37轴，38卡盘，40位置检测器，41发光二极管，42固定狭缝，43光电二极管，44旋转盘，45 A相狭缝，46B相狭缝，47、48齿，51、52、53圆，61 CPU，62 RAM，63 ROM，64外部存储装置，65输入接口，66输入设备，67显示器，68总线。

Claims (9)

1.一种数控装置，其在使用刀具对工件进行加工的工作机械中，对使所述刀具或者所述工件旋转动作的机构的驱动源即电动机进行控制，

该数控装置的特征在于，具有：

临时模型设定部，其求出表示所述机构所具有的旋转轴的位置偏移的现象即芯振动的模型函数，由此对通过所述芯振动产生的机械误差的临时模型进行设定；

拟合处理部，其使所述模型函数与对所述机构的动作进行测定得到的结果即测定数据进行拟合，由此求出所述机械误差的模型即误差模型；以及

校正部，其基于所述误差模型对向所述电动机的指令进行校正。

2.根据权利要求1所述的数控装置，其特征在于，

具有进行所述测定数据的样条插补的插补处理部，

所述校正部进行基于所述误差模型的校正和基于所述样条插补的校正之中的所选择出的一者。

3.根据权利要求1所述的数控装置，其特征在于，

所述拟合处理部求出作为所述误差模型的第1误差模型，且通过使多项式与所述测定数据拟合而求出第2误差模型，

所述校正部进行基于所述第1误差模型的校正和基于所述第2误差模型的校正之中的所选择出的一者。

4.根据权利要求3所述的数控装置，其特征在于，

所述拟合处理部通过使附加有正则化项的所述多项式与所述测定数据拟合，从而求出所述第2误差模型。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的数控装置，其特征在于，

具有显示部，该显示部对所述测定数据和基于所述误差模型的校正量的数据进行显示。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的数控装置，其特征在于，

所述模型函数的周期与所述旋转轴的旋转周期同步。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的数控装置，其特征在于，

关于安装于所述旋转轴的旋转盘，设为没有发生所述芯振动时的所述旋转盘的中心点与彼此垂直的2个轴即第1轴和第2轴的原点一致，

将所述旋转盘的半径设为P，以及将通过所述芯振动而移动的所述中心点和所述原点的距离设为d，P/d＝P’成立，将通过所述芯振动而移动的所述中心点和所述原点连结的线段和所述第1轴所成的角度设为θ，将表示以所述原点为基准的所述中心点的方向的角度的通过所述芯振动产生的变化量表示为

且在将所述机械误差设为α的情况下，

所述模型函数通过下面的式(1)表示，

【式1】

8.根据权利要求1至7中任一项所述的数控装置，其特征在于，

将n设为大于或等于2的整数，所述拟合处理部将所述误差模型假定为n次多项式，

将m作为表示大于或等于2的整数的变量，将k作为表示0至n的整数的变量，关于将所述旋转轴旋转的角度范围分割为m个的情况下的分割点的1个即第i个点，在将与指令相对应的旋转角度即指令角度设为θ_i，将测定出的误差设为z_i，且将以θ为变量的所述n次多项式设为f(θ)，将所述n次多项式中的k次的项的系数设为c_k的情况下，

所述拟合处理部求出使通过下面的式(2)表示的J最小化的c_k，由此使所述n次多项式与测定出的误差拟合，

【式2】

9.根据权利要求8所述的数控装置，其特征在于，

将n设为大于或等于2的整数，所述拟合处理部将所述误差模型假定为n次多项式，

将m设为大于或等于2的整数，将k设为0至n的整数，关于将所述旋转轴旋转的角度范围分割为m个的情况下的分割点的1个即第i个点，在将与指令相对应的旋转角度即指令角度设为θ_i、将测定出的误差设为z_i，且将以θ为变量的所述n次多项式设为f(θ)，将所述n次多项式中的k次的项的系数设为c_k、将正则化参数设为λ的情况下，

所述拟合处理部求出使通过下面的式(3)表示的J最小化的c_k，由此使所述n次多项式与测定出的误差拟合，

【式3】

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