JP2021088024A - 数値制御装置、及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】センサを用いることなく、動的誤差を精度良く補正すること。【解決手段】数値制御装置は、指令解析手段から受信した切削指令が示す指令座標値で工作機械に切削させる数値制御装置であって、切削されたテストワークの形状を前記工作機械に機上測定させ、測定された前記テストワークの形状を示す測定データを取得する測定手段と、前記切削指令が示す指令形状と前記測定手段により取得された前記測定データとに基づいて、切削において前記工作機械に作用する力及び速度によって生じる動的誤差を補正する動的補正パラメータを算出する動的補正パラメータ算出手段と、算出された前記動的補正パラメータに基づいて、前記指令座標値に対して前記動的誤差を補正する動的補正手段と、を備え、前記動的補正パラメータ算出手段は、前記指令形状と前記測定データとの比較から前記動的誤差のみを取得し、取得した前記動的誤差から前記動的補正パラメータを算出する。【選択図】図１

Description

本発明は、数値制御装置、及び制御方法に関する。

工作機械の剛性及び熱変形、又は工具のたわみ等により、切削されたワークの形状と、設計時の形状との間に誤差が生じてしまう。そこで、レーザー干渉計、オートコリメータ、水準器等を用いて加工されたワークの形状を予め測定し、測定した誤差に基づいて補正する方法がある。
しかしながら、上述の補正は、静的誤差を補正するものであり、切削時に発生する動的誤差を補正することが困難である。なお、動的誤差とは、工作機械に作用する力及び速度によって生じる誤差のことで、例えば切削点負荷により剛性の低い個所に生じる、工作機械の直角度誤差や工具のたわみによる誤差である。
この点、工具のたわみによる圧力をセンサを用いて検出し、検出された圧力に基づいて工具のたわみ量を補正することにより、高速度の切削加工であっても高精度に加工することができる技術が知られている。例えば、特許文献１参照。

特開平５−３１８２８３号公報

しかしながら、工具のたわみ量を補正するために、別途センサを用意して工作機械に取り付ける必要があり、コストがかかる。
また、補正量算出の基となる切削点負荷と加工結果のずれとの関係を算出することが難しい。

そこで、センサを用いることなく、動的誤差を精度良く補正することが望まれている。

（１）本開示の数値制御装置の一態様は、指令解析手段から受信した切削指令が示す指令座標値で工作機械に切削させる数値制御装置であって、切削されたテストワークの形状を前記工作機械に機上測定させ、測定された前記テストワークの形状を示す測定データを取得する測定手段と、前記切削指令が示す指令形状と前記測定手段により取得された前記測定データとに基づいて、切削において前記工作機械に作用する力及び速度によって生じる動的誤差を補正する動的補正パラメータを算出する動的補正パラメータ算出手段と、算出された前記動的補正パラメータに基づいて、前記指令座標値に対して前記動的誤差を補正する動的補正手段と、を備え、前記動的補正パラメータ算出手段は、前記指令形状と前記測定データとの比較から前記動的誤差のみを取得し、取得した前記動的誤差から前記動的補正パラメータを算出する。

（２）本開示の制御方法の一態様は、コンピュータにより実行される、指令解析手段から受信した切削指令が示す指令座標値で工作機械に切削させる制御方法であって、切削されたテストワークの形状を前記工作機械に機上測定させ、測定された前記テストワークの形状を示す測定データを取得する測定ステップと、前記切削指令が示す指令形状と取得された前記測定データとに基づいて、切削において前記工作機械に作用する力及び速度によって生じる動的誤差を補正する動的補正パラメータを算出する動的補正パラメータ算出ステップと、算出された前記動的補正パラメータに基づいて、前記指令座標値に対して前記動的誤差を補正する動的補正ステップと、を備え、前記動的補正パラメータ算出ステップは、前記指令形状と前記測定データとの比較から前記動的誤差のみを取得し、取得した前記動的誤差から前記動的補正パラメータを算出する。

一態様によれば、センサを用いることなく、動的誤差を精度良く補正することができる。

第１実施形態に係る数値制御装置の機能的構成例を示す機能ブロック図である。 工作機械の一例を示す図である。 直角度誤差の一例を示す図である。 工具のたわみによる誤差の一例を示す図である。 工作機械にテストワークを切削させる一例を示す図である。 切削点負荷が円周方向にもかかる場合のズレ量の一例を示す図である。 動的補正パラメータと工作機械との関係の一例を示す図である。 直角度誤差の動的補正パラメータについて説明する一例を示す図である。 測定データに円をベストフィットする一例を示す図である。 切削点負荷の方向の一例を示す図である。 工具のたわみによる誤差の補正の一例を示す図である。 第１実施形態に係る数値制御装置の一例を示す図である。 第１実施形態に係る数値制御装置の一例を示す図である。 工具のたわみによる誤差の補正の一例を示す図である。 第２実施形態に係る数値制御装置のうち第１実施形態の数値制御装置に追加される機能的構成例を示す機能ブロック図である。 動的補正パラメータ補間手段の補間処理を説明する一例を示す図である。 動的補正パラメータ補間手段の補間処理を説明する一例を示す図である。 複数の動的補正パラメータをＭ次関数で補間する場合の一例を示す図である。 第３実施形態に係る数値制御装置のうち第１実施形態の数値制御装置に追加される機能的構成例を示す機能ブロック図である。 工具を時計周りに円運動させる場合の一例を示す図である。 工具を反時計周りに円運動させる場合の一例を示す図である。

＜第１実施形態＞
まず、本実施形態の概略を説明する。本実施形態では、数値制御装置は、後述するテストワークを所定の形状に切削加工して、切削されたテストワークの形状を工作機械に機上測定させ、測定されたテストワークの形状を示す測定データを取得する。数値制御装置は、切削指令が示す指令形状と取得された測定データとに基づいて、切削加工に伴い工作機械に作用する力及び速度によって生じる動的誤差を補正する動的補正パラメータを算出する。数値制御装置は、算出された動的補正パラメータに基づいて指令座標値に対して動的誤差を補正する。

これにより、本実施形態によれば、「工具のたわみによる圧力を検出するセンサを用いることなく、動的誤差を精度良く補正する」という課題を解決することができる。
以上が本実施形態の概略である。

次に、本実施形態の構成について図面を用いて詳細に説明する。

図１は、第１実施形態に係る数値制御装置の機能的構成例を示す機能ブロック図である。なお、制御方法の観点に基づく説明は、「手段」を「ステップ」に置き換えることで説明できるため、省略する。

数値制御装置１０は、図示しない接続インタフェースを介して、工作機械２０と互いに直接接続されてもよい。なお、数値制御装置１０、及び工作機械２０は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やインターネット等の図示しないネットワークを介して相互に接続されていてもよい。この場合、数値制御装置１０、及び工作機械２０は、かかる接続によって相互に通信を行うための図示しない通信部を備えている。

＜工作機械２０＞
工作機械２０は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向に主軸頭が移動する公知の直交３軸の工作機械であり、数値制御装置１０からの動作指令（切削指令）に基づいて動作する。
図２は、工作機械２０の一例を示す図である。
図２に示すように、工作機械２０は、ＸＹ平面状に配置されたテーブル（定盤）２１と、テーブル２１の両端の位置に鉛直（Ｚ軸）方向に設けられた支柱２２（１）、２２（２）と、支柱２２（１）と支柱２２（２）との間に水平（Ｘ軸）方向に設けられた支柱２３とで構成される。

主軸頭２４及び主軸頭２４に取り付けられた工具２５は、Ｘ軸サーボモータ３１により支柱２３に対してＸ軸方向に移動するとともに、Ｚ軸サーボモータ３３により支柱２３に対してＺ軸方向に上下動する。また、支柱２２（１）、２２（２）、及び支柱２３で構成される門は、Ｙ軸サーボモータ３２によりＹ軸方向に移動する。

＜数値制御装置１０＞
数値制御装置１０は、当業者にとって公知の数値制御装置であり、制御情報に基づいて動作指令を生成し、生成した動作指令を工作機械２０に送信する。これにより、数値制御装置１０は、工作機械２０の動作を制御する。

図１に示すように、数値制御装置１０は、記憶部１００、及び制御部２００を有する。さらに、制御部２００は、測定手段２１０、動的補正パラメータ算出手段２２０、指令解析手段２３０、静的補正手段２４０、動的補正手段２５０、補間手段２６０、Ｘ軸用加減速制御手段２７０、Ｙ軸用加減速制御手段２８０、及びＺ軸用加減速制御手段２９０を有する。

記憶部１００は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等であり、静的誤差データ１１０、及び動的補正パラメータデータ１２０を記憶する。

静的誤差データ１１０は、例えば、後述する静的補正手段２４０による工作機械２０に作用する静的誤差を補正するため、予め測定された静的誤差である。

動的補正パラメータデータ１２０は、例えば、後述する動的補正パラメータ算出手段２２０により算出された動的補正パラメータである。

制御部２００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＭＯＳメモリ等を有し、これらはバスを介して相互に通信可能に構成される、当業者にとって公知のものである。
ＣＰＵは数値制御装置１０を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたシステムプログラム及びアプリケーションプログラムを、バスを介して読み出し、前記システムプログラム及びアプリケーションプログラムに従って数値制御装置１０全体を制御する。これにより、図１に示すように、制御部２００が、測定手段２１０、動的補正パラメータ算出手段２２０、指令解析手段２３０、静的補正手段２４０、動的補正手段２５０、補間手段２６０、Ｘ軸用加減速制御手段２７０、Ｙ軸用加減速制御手段２８０、及びＺ軸用加減速制御手段２９０の機能を実現するように構成される。ＲＡＭには一時的な計算データや表示データ等の各種データが格納される。ＣＭＯＳメモリは図示しないバッテリでバックアップされ、数値制御装置１０の電源がオフされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成される。

測定手段２１０は、例えば、後述する指令解析手段２３０が解析した加工プログラムの切削指令に基づいて工作機械２０が切削したテストワーク（図示しない）の形状を、工作機械２０に含まれる非接触式プローブ（図示しない）で機上測定させる。測定手段２１０は、測定されたテストワーク（図示しない）の形状を示す測定データを工作機械２０から取得する。
なお、機上で形状を測定することで、切削時と測定時とで同じように静的誤差が生じ、結果として機上測定では静的誤差が相殺され、動的誤差のみを測定することができる。

動的補正パラメータ算出手段２２０は、テストワーク（図示しない）を切削した切削指令が示す指令形状と測定手段２１０により取得された測定データとに基づいて、動的誤差を補正する動的補正パラメータを算出する。動的補正パラメータ算出手段２２０は、算出した動的補正パラメータを記憶部１００の動的補正パラメータデータ１２０に記憶する。動的補正パラメータ算出手段２２０の動作については、後述する。

指令解析手段２３０は、加工プログラムからＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の移動の指令を含むブロックを逐次読みだして解析し、解析結果に基づいて各軸の移動の指令座標値を含む切削指令を生成する。

静的補正手段２４０は、静的誤差データ１１０から静的誤差を読み出し、読み出した静的誤差に基づいて、指令解析手段２３０により生成された切削指令の指令座標値を補正する。

動的補正手段２５０は、動的補正パラメータ算出手段２２０により算出された動的補正パラメータを動的補正パラメータデータ１２０から読み出し、読み出した動的補正パラメータに基づいて、切削指令の指令座標値に対して動的誤差を補正する。

補間手段２６０は、動的補正手段２５０から出力される切削指令により指令される移動指令に基づいて、指令経路上の点を補間周期で補間計算した補間データを生成する。

Ｘ軸用加減速制御手段２７０は、補間手段２６０から出力される補間データに基づいて、加減速処理を行い補間周期毎のＸ軸の加工速度を計算し、計算した加工速度に応じたパルスを工作機械２０のＸ軸サーボモータ３１に出力する。

Ｙ軸用加減速制御手段２８０は、補間手段２６０から出力される補間データに基づいて、加減速処理を行い補間周期毎のＹ軸の加工速度を計算し、計算した加工速度に応じたパルスを工作機械２０のＹ軸サーボモータ３２に出力する。

Ｚ軸用加減速制御手段２９０は、補間手段２６０から出力される補間データに基づいて、加減速処理を行い補間周期毎のＺ軸の加工速度を計算し、計算した加工速度に応じたパルスを工作機械２０のＺ軸サーボモータ３３に出力する。

次に、動的補正パラメータ算出手段２２０による動的補正パラメータの算出について説明する。なお、工作機械２０における動的誤差には、直角度誤差と、工具２５のたわみによる誤差とがある。
図３Ａは、直角度誤差の一例を示す図である。図３Ｂは、工具２５のたわみによる誤差の一例を示す図である。
図３Ａに示すように、直角度誤差は、例えば、超精密加工機等で各軸間の剛性が低い場合で、テーブル２１と支柱２２（１）、２２（２）とのつなぎ目、支柱２２（１）、２２（２）と支柱２３とのつなぎ目、及び支柱２３と主軸頭２４とのつなぎ目等で発生する。
一方、図３Ｂに示すように、工具のたわみによる誤差は、例えば、工作機械２０の剛性は高いが切削点負荷が大きい場合、主軸頭２４に取り付けられた工具２５で発生する。
以下、直角度誤差に対する動的補正パラメータの算出、及び工具２５のたわみに対する動的補正パラメータの算出それぞれについて説明する。

＜直角度誤差に対する動的補正パラメータの算出について＞
数値制御装置１０は、図４に示すように、直角度誤差に対する動的補正パラメータを算出するために、工作機械２０に対して、Ｚ軸方向の高さを一定にしてＸＹ平面で治具４０に固定されたテストワーク５０に半径Ｒ_０の穴を切削させる。なお、テストワーク５０の切削は、例えば、実際の商品のワークの切削加工時と同じ工具２５、同じ材質のワーク等の加工条件で行われるものとする。そうすることで、算出される動的補正パラメータを実際の商品のワークの切削加工時に適用することができる。
そして、数値制御装置１０は、切削された穴を接触式プローブ（図示しない）で工作機械２０に機上測定させる。数値制御装置１０の測定手段２１０は、機上測定されたテストワーク５０の形状を示す測定データを工作機械２０から取得する。
このように、機上で形状を測定することで、切削時と測定時とで同じように静的誤差が生じ、結果として機上測定では静的誤差が相殺され、動的誤差のみを測定することができる。

動的補正パラメータ算出手段２２０は、テストワーク５０を切削した切削指令が示す指令形状と取得された測定データとに基づいて、動的補正パラメータを算出する。
具体的には、動的補正パラメータ算出手段２２０は、図５に示すように、実線で示す測定データにベストフィットする楕円（（ｘ／Ｒ_ｘ）^２＋（ｙ／Ｒ_ｙ）^２＝１）を、例えば、最小二乗法等で算出する。図５の破線で示す円は、半径Ｒ_０の穴の指令形状を示す。

なお、テストワーク５０の切削時における切削点負荷は円の直径方向だけでなく、切込み量によっては円の円周方向にもかかる。これにより、図５に示すように、ベストフィットした楕円は角度α傾く。換言すれば、切削指令が示す移動指令位置Ｒ_ｎがＲ_０（ｃｏｓθ，ｓｉｎθ）とする場合、測定データが示す加工形状位置Ｒ_ａは（Ｒ_ｘｃｏｓ（θ−α），Ｒ_ｙｓｉｎ（θ−α）））となる。
そして、加工形状位置Ｒ_ａの角度θが０度及び９０度のときのズレ量δ_０及びδ_９０は数１式のように表される。ここで、ズレ量δ_０、δ_９０の向きは各々Ｘ軸平行、Ｙ軸平行としている。

数１式のズレ量δを用いることで、動的補正パラメータＷ_ｚｘ、Ｗ_ｚｙは数２式のように表される。

ここで、図６に示すように、Ｈ_ｚはテーブル（定盤）２１から主軸頭２４のＸ軸までの高さを示し、Ｈ_ｗはテーブル（定盤）２１からテストワーク５０までの高さを示す。

なお、テストワーク５０の切削時における切削点負荷が理想的に円の直径方向のみの場合、ベストフィットする楕円は傾かず、角度α＝０となる。
そうすると、切削点負荷で直角度誤差が発生するとした場合、図７に示すように、数２式の動的補正パラメータＷ_ｚｘ、Ｗ_ｚｙは、数３式のように表される。すなわち、直角度誤差は、各軸の直角がずれることよって発生する誤差である。

この場合、ズレ量δは、数４式のように表される。

そして、切削点負荷Ｆ（＝（Ｆ_ｘ，Ｆ_ｙ））の方向は直径方向となることから、Ｆ／｜Ｆ｜＝−（ｃｏｓθ，ｓｉｎθ）となり、ズレ量δは切削点負荷Ｆを用いて数５式のように表される。

Ｈ_ｚ−Ｈ_ｗは、加工の高さｚである。
なお、実際の商品のワーク加工時における切削点負荷の方向、すなわち、切削点負荷が円の直径方向だけでなく円周方向にもかかる場合の方向は、公知の手法（例えば、松村隆、「切削シミュレーションの現状と課題」、精密工学会誌、Ｖｏｌ．８０、Ｎｏ．９、２０１４）を用いて、商品のＣＡＤモデルと加工プランとから加工シミュレーションを行うことで算出されてもよい。
また、実際の商品のワーク加工時における切削点負荷の方向は、第３実施形態で後述するように、例えば、Ｘ軸サーボモータ３１、Ｙ軸サーボモータ３２、Ｚ軸サーボモータ３３のトルクから見積もられるようにしてもよい。あるいは、実際の商品のワーク加工時における切削点負荷Ｆの方向は、工具２５に取り付けられたセンサを用いて検出するようにしてもよい。

そして、動的補正パラメータ算出手段２２０は、数１式及び数２式を用いて、動的補正パラメータＷ_ｚｘ、Ｗ_ｚｙを算出し、算出した動的補正パラメータＷ_ｚｘ、Ｗ_ｚｙを動的補正パラメータデータ１２０に記憶する。

その後、動的補正手段２５０は、実際の商品のワークを切削加工する場合、動的補正パラメータデータ１２０から動的補正パラメータＷ_ｚｘ、Ｗ_ｚｙを読み出す。動的補正手段２５０は、読み出した動的補正パラメータＷ_ｚｘ、Ｗ_ｚｙに基づいて実際の商品となるワークに対する切削指令の指令座標値に対して直角度誤差の動的誤差を補正することができる。

＜工具２５のたわみによる誤差に対する動的補正パラメータの算出について＞
数値制御装置１０は、直角度誤差の場合と同様に、工具２５のたわみによる誤差に対する動的補正パラメータを算出するために、工作機械２０に対して、Ｚ軸方向の高さを一定にしてＸＹ平面で治具４０に固定されたテストワーク５０に半径Ｒ_０の穴を切削させる。なお、テストワーク５０の切削は、例えば、実際の商品のワークの切削加工時と同じ工具２５、同じ材質のワーク等の加工条件で行われるものとする。そうすることで、算出される動的補正パラメータを実際の商品のワークの切削加工時に適用することができる。
そして、数値制御装置１０は、切削された穴を接触式プローブ（図示しない）で工作機械２０に機上測定させる。数値制御装置１０の測定手段２１０は、機上測定されたテストワーク５０の形状を示す測定データを工作機械２０から取得する。

動的補正パラメータ算出手段２２０は、テストワーク５０を切削した切削指令が示す指令形状と取得された測定データとに基づいて、動的補正パラメータを算出する。
具体的には、工具２５のたわみには異方位性がないことから、動的補正パラメータ算出手段２２０は、図８に示すように、実線で示す測定データにベストフィットする円（ｘ^２＋ｙ^２＝Ｒ_ｔ ^２）を、例えば、最小二乗法等で算出する。なお、図８の破線で示す円は、図５の場合と同様に、半径Ｒ_０の穴の指令形状を示す。
ただし、図９に示すように、切削点負荷Ｆの方向は、工具２５の回転と当該回転に対するテストワーク５０からの反作用により、テストワーク５０の法線に対して角度β傾く。このため、指令した位置と実際の切削位置とは、図８に示すようにずれてしまう。そこで、動的補正パラメータ算出手段２２０は、公知の手法（例えば、谷口和雄、「金属切削機構の力学的解析（第３報）」、精密機械、２９巻、第３号、１９６３）を用いて、切削点負荷Ｆの方向の傾きβを算出する。
これにより、切削点負荷で発生する工具２５のたわみ量の係数（動的補正パラメータ）Ｗ_ｔは、数６式のように表される。

Ｌ_ｔは工具長を示す。そして、ズレ量δは、数７式のように表される。

動的補正パラメータ算出手段２２０は、数６式を用いて、動的補正パラメータＷ_ｔを算出し、算出した動的補正パラメータＷ_ｔを動的補正パラメータデータ１２０に記憶する。

その後、動的補正手段２５０は、実際の商品のワークを切削する場合、動的補正パラメータデータ１２０から動的補正パラメータＷ_ｔを読み出す。動的補正手段２５０は、読み出した動的補正パラメータＷ_ｔに基づいて実際の商品となるワークに対する切削指令の指令座標値に対して工具２５のたわみによる動的誤差を補正する。
これにより、図１０に示すように、実線で示す実際の位置にいる工具２５を破線で示す指令座標値の位置に移動させることができる。

以上により、第１実施形態の数値制御装置１０は、切削させたテストワーク５０の形状を機上測定させ、測定されたテストワーク５０の形状の測定データを取得する。数値制御装置１０は、切削指令の指令形状と取得された測定データとに基づいて動的誤差を補正する動的補正パラメータを算出する。数値制御装置１０は、算出された動的補正パラメータに基づいて指令座標値に対して動的誤差を補正することができる。
これにより、数値制御装置１０は、工具のたわみによる圧力を検出するセンサを用いることなく、動的誤差を精度良く補正することができる。
また、数値制御装置１０は、動的補正パラメータを算出することにより、センサ等で測定する切削点負荷と、工具のたわみとの関係を予め調べる必要がない。
以上、第１実施形態について説明した。

＜第１実施形態の変形例＞
上述の第１実施形態では、数値制御装置１０は、加工プログラムを解析することにより生成された切削指令の指令座標値に対して動的誤差を補正したがこれに限定されない。例えば、数値制御装置１０は、工作機械２０のＸ軸サーボモータ３１、Ｙ軸サーボモータ３２、Ｚ軸サーボモータ３３に出力するパルスに対して、動的誤差を補正する補正パルスを加算してもよい。

図１１は、第１実施形態に係る数値制御装置１０の一例を示す図である。
図１１に示すように、静的補正手段２４０−１及び動的補正手段２５０−１は、Ｘ軸用加減速制御手段２７０、Ｙ軸用加減速制御手段２８０、Ｚ軸用加減速制御手段２９０の後に配置される。そして、静的補正手段２４０−１及び動的補正手段２５０−１は、Ｘ軸用加減速制御手段２７０、Ｙ軸用加減速制御手段２８０、Ｚ軸用加減速制御手段２９０の各々から出力されるパルスに対して、静的誤差を補正する補正パルス及び動的誤差を補正する補正パルスを加算することで、静的誤差及び動的誤差の補正を行う。なお、静的補正手段２４０−１及び動的補正手段２５０−１は、静的誤差の補正パルス及び動的誤差の補正パルスを加算する点を除き、図１の静的補正手段２４０及び動的補正手段２５０と同様の動作を行う。

また、数値制御装置１０は、工具２５の工具径に動的補正の補正量を組み込んでもよい。
図１２は、第１実施形態に係る数値制御装置１０の一例を示す図である。
図１２に示す工具径動的補正手段２５０−２は、工具２５のたわみによる誤差に対する動的補正を行う。この場合、工具径動的補正手段２５０−２は、数６式により算出された動的補正パラメータＷ_ｔを用いて算出される補正量を、数８式に基づいて工具２５の工具径ｒ_ｔに組み込んで工具径補正量ｒ_ｔ’を算出してもよい。

なお、β’は、実際の切削時の切削点負荷Ｆの方向の傾きを示す。そして、傾きβ’がテストワーク５０の切削時の切削点負荷Ｆの方向の傾きβと同じ場合、図１３に示すように、数８式は、数９式のように表される。

なお、図１２の数値制御装置１０は、静的補正手段２４０を省略したが、静的補正手段２４０を有してもよい。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第１実施形態では、テストワーク５０の加工時と、実際の商品のワークの加工時とで負荷の大きさに差があった場合、その差分は考慮されない。この場合、例えば、切削負荷の大きさの差分が一定以下（数値制御装置１０が正常に機能する範囲）になるように、特開２０１６−１３７５５７号公報等の公知の手法を用いて、自動で切削条件を変更することができるが、切削条件を変更することが余儀なくされる。そこで、第２実施形態では、数値制御装置１０は、第１実施形態の機能に加えて、テストワークを互いに異なる複数の切削負荷の各々で切削して算出された複数の動的補正パラメータを用いて、任意の切削負荷における動的補正パラメータを補間し、補間した任意の切削負荷における動的補正パラメータに基づいて切削指令の指令座標値を補正する。

これにより、第２実施形態の数値制御装置１０は、テストワークの加工時の切削点負荷の大きさと、実際の商品のワークの加工時の切削点負荷の大きさが異なる場合でも、適切に動的誤差を補正することができる。
以下に、第２実施形態について説明する。

図１４は、第２実施形態に係る数値制御装置のうち第１実施形態の数値制御装置１０に追加される機能的構成例を示す機能ブロック図である。図１の数値制御装置１０の要素と同様の機能を有する要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
以下、切削負荷と単位時間当たりの切削体積とは、強い相関関係があることから、切削負荷に替えて、単位時間当たりの切削体積Ｖを変数にして説明する。

図１４に示すように、制御部２００は、切削負荷算出手段３００、及び動的補正パラメータ補間手段３１０をさらに備える。これらの各機能部は、制御部２００が制御部２００のＲＯＭ（図示しない）に格納されたシステムプログラム及びアプリケーションプログラムを実行することにより実現される。

なお、測定手段２１０は、例えば、指令解析手段２３０が解析した加工プログラムの切削指令に基づいて工作機械２０が互いに異なる複数の切削負荷、すなわち複数の切削体積Ｖ_１からＶ_Ｎの各々で切削したテストワーク５０の各々の形状を、工作機械２０の非接触式プローブ（図示しない）で機上測定させる。Ｎは、２以上の整数である。測定手段２１０は、測定された各テストワーク５０の形状の測定データを工作機械２０から取得する。

動的補正パラメータ算出手段２２０は、直角度誤差の場合、複数の切削体積Ｖ_１からＶ_Ｎの各々でテストワーク５０を切削した時の切削指令の指令形状と、測定手段２１０により取得された測定データとに基づき、数１式及び数２式を用いて動的補正パラメータ｛Ｗ_ｚｘ（Ｖ_ｉ）｜１≦ｉ≦Ｎ、Ｎは２以上の整数｝、｛Ｗ_ｚｙ（Ｖ_ｉ）｜１≦ｉ≦Ｎ｝を算出する。
また、動的補正パラメータ算出手段２２０は、工具２５のたわみによる誤差の場合、複数の切削体積Ｖ_１からＶ_Ｎの各々でテストワーク５０を切削した時の切削指令の指令形状と、測定手段２１０により取得された測定データとに基づき、数６式から動的補正パラメータ｛Ｗ_ｔ（Ｖ_ｉ）｜１≦ｉ≦Ｎ｝を算出する。
そして、動的補正パラメータ算出手段２２０は、各切削点負荷の直角度誤差の動的補正パラメータ｛Ｗ_ｚｘ（Ｖ_ｉ）｜１≦ｉ≦Ｎ｝、｛Ｗ_ｚｙ（Ｖ_ｉ）｜１≦ｉ≦Ｎ｝、及び工具２５のたわみによる誤差の動的補正パラメータ｛Ｗ_ｔ（Ｖ_ｉ）｜１≦ｉ≦Ｎ｝を、切削体積Ｖ_１からＶ_Ｎの各々と対応付けして動的補正パラメータデータ１２０に記憶する。

切削負荷算出手段３００は、指令解析手段２３０が解析した加工プログラムの加工条件に基づいて、単位時間当たりの切削体積Ｖを算出する。なお、加工条件から切削体積Ｖを算出する方法は公知の方法を用いることができ、説明を省略する。

動的補正パラメータ補間手段３１０は、動的補正パラメータデータ１２０から複数の動的補正パラメータ｛Ｗ_ｚｘ（Ｖ_ｉ）｜１≦ｉ≦Ｎ｝、｛Ｗ_ｚｙ（Ｖ_ｉ）｜１≦ｉ≦Ｎ｝（又は複数の動的補正パラメータ｛Ｗ_ｔ（Ｖ_ｉ）｜１≦ｉ≦Ｎ｝）を読み出す。動的補正パラメータ補間手段３１０は、読み出した複数の動的補正パラメータ｛Ｗ_ｚｘ（Ｖ_ｉ）｜１≦ｉ≦Ｎ｝、｛Ｗ_ｚｙ（Ｖ_ｉ）｜１≦ｉ≦Ｎ｝（又は複数の動的補正パラメータ｛Ｗ_ｔ（Ｖ_ｉ）｜１≦ｉ≦Ｎ｝）を用いて、切削負荷算出手段３００により算出された切削体積Ｖにおける動的補正パラメータＷ_ｚｘ（Ｖ）、Ｗ_ｚｙ（Ｖ）（又は動的補正パラメータＷ_ｔ（Ｖ））を補間する。
以下、直角度誤差に対する動的補正パラメータの補間、及び工具２５のたわみに対する動的補正パラメータの補間それぞれについて説明する。

＜直角度誤差に対する動的補正パラメータの補間について＞
図１５Ａ及び図１５Ｂは、動的補正パラメータ補間手段３１０の補間処理を説明する一例を示す図である。なお、図１５Ａは、動的補正パラメータＷ_ｚｘ（Ｖ）の場合を示し、図１５Ｂは、動的補正パラメータＷ_ｚｙ（Ｖ）の場合を示す。また、図１５Ａ及び図１５Ｂは、Ｎ＝２の場合を示すが、Ｎが３以上の場合も同様である。

動的補正パラメータ補間手段３１０は、例えば、図１５Ａに示すように、動的補正パラメータＷ_ｚｘ（Ｖ_１）、Ｗ_ｚｘ（Ｖ_２）を線形補間して、切削負荷算出手段３００により算出された切削体積Ｖにおける動的補正パラメータＷ_ｚｘ（Ｖ）を算出する。また、動的補正パラメータ補間手段３１０は、図１５Ｂに示すように、動的補正パラメータＷ_ｚｙ（Ｖ_１）、Ｗ_ｚｙ（Ｖ_２）を線形補間して、切削負荷算出手段３００により算出された単位時間当たりの切削体積Ｖにおける動的補正パラメータＷ_ｚｙ（Ｖ）を算出する。動的補正パラメータ補間手段３１０は、算出した動的補正パラメータＷ_ｚｘ（Ｖ）、Ｗ_ｚｙ（Ｖ）を動的補正手段２５０に出力する。
なお、動的補正パラメータ補間手段３１０は、Ｎが３以上の場合、図１６に示しように、Ｍ次関数でベストフィットしてもよく、機械学習で求めてもよい（Ｍは２以上の整数）。

そして、動的補正手段２５０は、動的補正パラメータ補間手段３１０により算出された動的補正パラメータＷ_ｚｘ（Ｖ）、Ｗ_ｚｙ（Ｖ）に基づいて実際の商品となるワークに対する切削指令の指令座標値に対して直角度誤差の動的誤差を補正する。

＜工具２５のたわみによる誤差に対する動的補正パラメータの補間について＞
動的補正パラメータ補間手段３１０は、直角度誤差の場合と同様に、例えば、２つの切削体積Ｖ_１、Ｖ_２の各々における動的補正パラメータＷ_ｔ（Ｖ_１）、Ｗ_ｔ（Ｖ_２）を線形補間して、切削負荷算出手段３００により算出された切削体積Ｖにおける動的補正パラメータＷ_ｔ（Ｖ）を算出する。動的補正パラメータ補間手段３１０は、算出した動的補正パラメータＷ_ｔ（Ｖ）を動的補正手段２５０に出力する。
なお、動的補正パラメータ補間手段３１０は、Ｎが３以上の場合、Ｍ次関数でベストフィットしてもよく、機械学習で求めてもよい（Ｍは２以上の整数）。

そして、動的補正手段２５０は、動的補正パラメータ補間手段３１０により算出された動的補正パラメータＷ_ｔ（Ｖ）に基づいて実際の商品となるワークに対する切削指令の指令座標値に対して工具２５のたわみによる誤差の動的誤差を補正する。

以上により、第２実施形態の数値制御装置１０は、互いに異なる複数の切削体積（切削負荷）の各々で切削されたテストワークの形状の測定データを取得し、複数の切削体積の各々における指令形状と測定データとに基づいて、切削体積毎の動的補正パラメータを算出する。数値制御装置１０は、算出された切削体積毎の動的補正パラメータを用いて、任意の切削体積における動的補正パラメータを補間し、補間した任意の切削体積における動的補正パラメータに基づいて切削指令の指令座標値を補正する。
これにより、数値制御装置１０は、工具のたわみによる圧力を検出するセンサを用いることなく、動的誤差を精度良く補正することができる。
また、数値制御装置１０は、テストワークの加工時の切削負荷の大きさと、実際の商品のワークの加工時の切削負荷の大きさが異なる場合でも、適切に動的誤差を補正することができる。
以上、第２実施形態について説明した。

＜第２実施形態の変形例＞
上述の第２実施形態では、数値制御装置１０は、図１の数値制御装置１０に図１４の構成を追加することで、加工プログラムを解析することにより生成された切削指令の指令座標値に対して動的誤差を補正したがこれに限定されない。例えば、数値制御装置１０は、図１１の数値制御装置１０に図１４の構成を追加することで、工作機械２０のＸ軸サーボモータ３１、Ｙ軸サーボモータ３２、Ｚ軸サーボモータ３３に出力するパルスに対して、動的誤差を補正する補正パルスを加算してもよい。
あるいは、数値制御装置１０は、図１２の数値制御装置１０に図１４の構成を追加することで、工具２５の工具径に動的補正の補正量を組み込み、動的誤差を補正してもよい。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、数値制御装置１０は、第１実施形態の機能に加えて、テストワークの切削時の負荷電流を取得し、取得した負荷電流、指令形状と測定データとのズレ量、及び動的補正パラメータに基づいて各軸の負荷電流と切削点負荷との関係を示す関係パラメータを算出し、関係パラメータと負荷電流とに基づいて切削点負荷を算出する。

これにより、第３実施形態の数値制御装置１０は、ハードウェアに手を加えることなく、追加のハードウェアも不要で切削点負荷を推定することができる。
以下に、第３実施形態について説明する。

図１７は、第３実施形態に係る数値制御装置のうち第１実施形態の数値制御装置１０に追加される機能的構成例を示す機能ブロック図である。図１の数値制御装置１０の要素と同様の機能を有する要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

図１７に示すように、制御部２００は、関係パラメータ算出手段３２０、及び切削点負荷算出手段３３０をさらに備える。これらの各機能部は、制御部２００が制御部２００のＲＯＭ（図示しない）に格納されたシステムプログラム及びアプリケーションプログラムを実行することにより実現される。

関係パラメータ算出手段３２０は、テストワーク５０の切削時のＸ軸サーボモータ３１、Ｙ軸サーボモータ３２、Ｚ軸サーボモータ３３から負荷電流を取得する。関係パラメータ算出手段３２０は、取得された負荷電流、指令形状と測定データとのズレ量δ、及び動的補正パラメータに基づいて少なくともＸ軸及びＹ軸における負荷電流と切削点負荷との関係を示す関係パラメータを算出する。
具体的には、関係パラメータ算出手段３２０は、Ｘ軸及びＹ軸における負荷電流と切削点負荷との関係を示す関係パラメータを算出するために、図１８Ａに示すように、主軸頭２４に取り付けられた工具２５による切削加工は行わずに速度一定でＸＹ平面を時計周りに円運動させる。工具２５がＺ軸方向に移動しないことから、関係パラメータ算出手段３２０は、工具２５が円運動している時のＸ軸サーボモータ３１、Ｙ軸サーボモータ３２の負荷電流を取得する。この場合、負荷電流Ｉ_１(θ)は、（Ｉ_１ｘ(θ)，Ｉ_１ｙ(θ)）と表される。なお、θは円運動の位相を示す。

同様に、関係パラメータ算出手段３２０は、図１８Ｂに示すように、主軸頭２４に取り付けられた工具２５による切削加工は行わずに、時計周りの場合と同じ速度一定でＸＹ平面を反時計周りに円運動させる。工具２５がＺ軸方向に移動しないことから、関係パラメータ算出手段３２０は、工具２５が円運動している時のＸ軸サーボモータ３１、Ｙ軸サーボモータ３２の負荷電流を取得する。この場合、負荷電流Ｉ_２(θ)は、（Ｉ_２ｘ(θ)，Ｉ_２ｙ(θ)）と表される。
ここで、負荷電流Ｉ_１(θ)と負荷電流Ｉ_２(θ)との加速度は、法線方向で向きが同じになるのに対し、負荷電流Ｉ_１(θ)と負荷電流Ｉ_２(θ)との速度は、接線方向で向きが逆になる。このことから、Ｉ_１(θ)＋Ｉ_２(θ)は、速度の影響がキャンセルされ、加速度の影響のみになる。一方、Ｉ_１(θ)−Ｉ_２(θ)は、加速度の影響がキャンセルされ、速度の影響のみになる。

そこで、関係パラメータ算出手段３２０は、加速度の影響を示すＩ_１(θ)＋Ｉ_２(θ)にベストフィットする楕円（（ｘ／Ｒ_ａｘ）^２＋（ｙ／Ｒ_ａｙ）^２＝１）を、例えば、最小二乗法等で算出する。また、関係パラメータ算出手段３２０は、速度の影響を示すＩ_１(θ)−Ｉ_２(θ)にベストフィットする楕円（（ｘ／Ｒ_ｖｘ）^２＋（ｙ／Ｒ_ｖｙ）^２＝１）を、例えば、最小二乗法等で算出する。これにより、Ｉ_１(θ)＋Ｉ_２(θ)、及びＩ_１(θ)−Ｉ_２(θ)は、数１０式のように表される。

一方、Ｘ軸の加速度とトルクの比例係数Ｋ_ｘ、Ｙ軸の加速度とトルクの比例係数Ｋ_ｙ、Ｘ軸の速度とトルクの比例係数Ｌ_ｘ、Ｙ軸の速度とトルクの比例係数Ｌ_ｙとする場合、負荷電流Ｉ_１(θ)、Ｉ_２(θ)は、数１１式のように表される。なお、ａは加速度を示す。ｖは速度を示す。

そして、数１１式の負荷電流Ｉ_１(θ)、Ｉ_２(θ)を用いて、Ｉ_１(θ)＋Ｉ_２(θ)及びＩ_１(θ)−Ｉ_２(θ)は、数１２式のよう表される。

これにより、Ｘ軸及びＹ軸の加速度とトルクの比例係数（加速度と負荷電流との関係パラメータ）Ｋ_ｘ、Ｋ_ｙ、及びＸ軸及びＹ軸の速度とトルクの比例係数（速度と負荷電流との関係パラメータ）Ｌ_ｘ、Ｌ_ｙは、数１０式の値Ｒ_ａｘ、Ｒ_ａｙ、Ｒ_ｖｘ、Ｒ_ｖｙ、ａ及びｖを用いて数１３式のように表される。

換言すれば、関係パラメータ算出手段３２０は、負荷電流Ｉ_１(θ) 、Ｉ_２(θ)、数１０式及び数１３式から加速度と負荷電流との関係パラメータＫ_ｘ、Ｋ_ｙ、及び速度と負荷電流との関係パラメータＬ_ｘ、Ｌ_ｙを算出する。そして、関係パラメータ算出手段３２０は、算出した加速度と負荷電流との関係パラメータＫ_ｘ、Ｋ_ｙ、及び速度と負荷電流との関係パラメータＬ_ｘ、Ｌ_ｙを後述する切削点負荷算出手段３３０に出力する。なお、関係パラメータ算出手段３２０は、算出した加速度と負荷電流との関係パラメータＫ_ｘ、Ｋ_ｙ、及び速度と負荷電流との関係パラメータＬ_ｘ、Ｌ_ｙを記憶部１００に記憶してもよい。

次に、数値制御装置１０は、第１実施形態の場合と同様に、直角度誤差に対する動的補正パラメータＷ_ｚｘ、Ｗ_ｚｙ、又は工具２５のたわみによる誤差に対する動的補正パラメータＷ_ｔを算出するために、工作機械２０に対して、Ｚ軸方向の高さを一定にしてＸＹ平面で治具４０に固定されたテストワーク５０に半径Ｒ_０の穴を切削させる。
そして、数値制御装置１０は、切削された穴を接触式プローブ（図示しない）で工作機械２０に機上測定させる。数値制御装置１０の測定手段２１０は、機上測定されたテストワーク５０の形状を示す測定データを工作機械２０から取得する。
動的補正パラメータ算出手段２２０は、第１実施形態の場合と同様に、テストワーク５０を切削した切削指令が示す指令形状と取得された測定データとに基づいて、直角度誤差に対する動的補正パラメータＷ_ｚｘ、Ｗ_ｚｙ、又は工具２５のたわみによる誤差に対する動的補正パラメータＷ_ｔを算出する。

また、関係パラメータ算出手段３２０は、テストワーク５０の切削加工時にＸ軸サーボモータ３１、及びＹ軸サーボモータ３２から負荷電流Ｉ_ｆ（Ｘ）、Ｉ_ｆ（Ｙ）を取得する。関係パラメータ算出手段３２０は、取得された切削加工時の負荷電流Ｉ_ｆ（Ｘ）、Ｉ_ｆ（Ｙ）を用いて、Ｘ軸の負荷電流と切削点負荷Ｆとの比例係数（負荷電流と切削点負荷との関係パラメータ）Ｊ_ｘ、及びＹ軸の負荷電流と切削点負荷Ｆとの比例係数（負荷電流との切削点負荷との関係パラメータ）Ｊ_ｙを算出する。
以下、直角度誤差における負荷電流と切削点負荷との関係パラメータの算出、及び工具２５のたわみにおける負荷電流と切削点負荷との関係パラメータの算出それぞれについて説明する。

＜直角度誤差における負荷電流と切削点負荷との関係パラメータの算出について＞
関係パラメータ算出手段３２０は、テストワーク５０を切削加工したことにより発生する直角度誤差は工作機械２０の各軸間の剛性が低いことによるため、取得された負荷電流Ｉ_ｆ（＝（Ｉ_ｆ（Ｘ）、Ｉ_ｆ（Ｙ））にベストフィットする楕円（（ｘ／Ｉ_ｆｘ）^２＋（ｙ／Ｉ_ｆｙ）^２＝１）を、例えば、最小二乗法等で算出する。なお、Ｉ_ｆｘは楕円のＸ軸方向の半径である。また、Ｉ_ｆｙは楕円のＹ軸方向の半径である。
ここで、数５式に基づいて、ズレ量δ（＝（Ｒ_０−Ｒ_ｘ，Ｒ_０−Ｒ_ｙ））は、加工の高さ（座標値）ｚ、直角度誤差の動的補正パラメータＷ_ｚｘ、Ｗ_ｚｙ、及び切削点負荷Ｆで表されることから、数１４式のように表される。

なお、負荷電流と切削点負荷との関係パラメータ（比例係数）Ｊ_ｘ、Ｊ_ｙを求める必要があるのは、同じ負荷電流でも発生する切削点負荷ＦがＸ軸とＹ軸とで異なるためである。

関係パラメータ算出手段３２０は、数１４式から変形した数１５式と、算出したＩ_ｆｘ、Ｉ_ｆｙと、動的補正パラメータデータ１２０から読み出した動的補正パラメータＷ_ｚｘ、Ｗ_ｚｙと、動的補正パラメータ算出手段２２０により算出されたＲ_０、Ｒ_ｘ、Ｒ_ｙとを用い、負荷電流と切削点負荷との関係パラメータＪ_ｘ、Ｊ_ｙを算出することができる。

そして、関係パラメータ算出手段３２０は、算出した負荷電流と切削点負荷との関係パラメータＪ_ｘ、Ｊ_ｙを切削点負荷算出手段３３０に出力する。なお、関係パラメータ算出手段３２０は、算出した負荷電流と切削点負荷との関係パラメータＪ_ｘ、Ｊ_ｙを記憶部１００に記憶してもよい。

切削点負荷算出手段３３０は、実際の商品のワークを切削加工時において、関係パラメータ算出手段３２０により算出された加速度と負荷電流との関係パラメータＫ_ｘ、Ｋ_ｙ、及び速度と負荷電流との関係パラメータＬ_ｘ、Ｌ_ｙと、Ｘ軸サーボモータ３１、Ｙ軸サーボモータ３２、Ｚ軸サーボモータ３３から取得した実際の商品のワークの切削加工時の負荷電流Ｉと、数１６式とから切削による負荷電流Ｉ_ｆを算出する。

なお、数１６式は、負荷電流Ｉが加速度による負荷電流、速度による負荷電流、及び切削による負荷電流Ｉ_ｆの和となることから得られる。また、ａ_ｘはＸ軸方向の加速度を示す。ａ_ｙはＹ軸方向の加速度を示す。ｖ_ｘはＸ軸方向の速度を示す。ｖ_ｙはＹ軸方向の速度を示す。
そして、切削点負荷算出手段３３０は、関係パラメータ算出手段３２０により算出された負荷電流と切削点負荷との関係パラメータＪ_ｘ、Ｊ_ｙと、算出した負荷電流Ｉ_ｆと、数１７式とを用いて、切削点負荷Ｆを算出する。

動的補正手段２５０は、動的補正パラメータデータ１２０から読み出した動的補正パラメータＷ_ｚｘ、Ｗ_ｚｙ、切削点負荷算出手段３３０により算出された切削点負荷Ｆ、及び数５式からズレ量δを算出する。動的補正手段２５０は、算出したズレ量δに基づいて実際の商品のワークに対する切削指令の指令座標値に対して直角度誤差の動的誤差を補正する。

＜工具２５のたわみにおける負荷電流と切削点負荷との関係パラメータの算出について＞
工具２５のたわみには異方位性がないが、同じ切削点負荷を発生させるための負荷電流の大きさが、軸の慣性やモータ特性により異なる。そのため、切削点負荷を発生させるのに、大きな電流が必要な軸方向（慣性が大きな軸方向）では半径が大きく、小さな電流ですむ軸方向（慣性が小さな軸方向）では半径が小さくなる。
そこで、関係パラメータ算出手段３２０は、テストワーク５０を切削加工した際に取得した負荷電流Ｉ_ｆ（＝（Ｉ_ｆ（Ｘ）、Ｉ_ｆ（Ｙ））にベストフィットする惰円（（ｘ／Ｉ_ｆｔｘ）^２＋（ｙ／Ｉ_ｆｔｙ）^２＝１）を、例えば、最小二乗法等で算出する。なお、Ｉ_ｆｔｘは楕円のＸ軸方向の半径である。また、Ｉ_ｆｔｙは楕円のＹ軸方向の半径である。
ここで、数７式に基づいて、ズレ量δ（＝（Ｒ_０−Ｒ_ｔ，Ｒ_０−Ｒ_ｔ））は、工具長Ｌ_ｔ、動的補正パラメータＷ_ｔ、及び切削点負荷Ｆで表されることから、数１８式のように表される。

関係パラメータ算出手段３２０は、数１８式から変形した数１９式と、算出したＩ_ｆｔｘ、Ｉ_ｆｔｙと、動的補正パラメータデータ１２０から読み出した動的補正パラメータＷ_ｔと、動的補正パラメータ算出手段２２０により算出されたＲ_０、Ｒ_ｔとを用い、負荷電流と切削点負荷との関係パラメータＪ_ｘ、Ｊ_ｙを算出することができる。

そして、関係パラメータ算出手段３２０は、算出した負荷電流と切削点負荷との関係パラメータＪ_ｘ、Ｊ_ｙを切削点負荷算出手段３３０に出力する。なお、関係パラメータ算出手段３２０は、算出した負荷電流と切削点負荷との関係パラメータＪ_ｘ、Ｊ_ｙを記憶部１００に記憶してもよい。

切削点負荷算出手段３３０は、実際の商品のワークを切削時において、関係パラメータ算出手段３２０により算出された加速度と負荷電流との関係パラメータＫ_ｘ、Ｋ_ｙ、及び速度と負荷電流との関係パラメータＬ_ｘ、Ｌ_ｙと、Ｘ軸サーボモータ３１、Ｙ軸サーボモータ３２、Ｚ軸サーボモータ３３から取得した実際の商品のワークの切削加工時の負荷電流Ｉと、数１６式とから切削による負荷電流Ｉ_ｆを算出する。
そして、切削点負荷算出手段３３０は、関係パラメータ算出手段３２０により算出された負荷電流と切削点負荷との関係パラメータＪ_ｘ、Ｊ_ｙと、算出した負荷電流Ｉ_ｆと、数１７式とを用いて、切削点負荷Ｆを算出する。

動的補正手段２５０は、動的補正パラメータデータ１２０から読み出した動的補正パラメータＷ_ｔ、切削点負荷算出手段３３０により算出された切削点負荷Ｆ、及び数７式からズレ量δを算出する。動的補正手段２５０は、算出したズレ量δに基づいて実際の商品のワークに対する切削指令の指令座標値に対して工具２５のたわみによる誤差の動的誤差を補正する。

以上により、第３実施形態の数値制御装置１０は、テストワーク５０の切削時の負荷電流を取得し、取得した負荷電流、指令形状と測定データとのズレ量δ、及び動的補正パラメータに基づいて負荷電流と切削点負荷との関係パラメータＪ_ｘ、Ｊ_ｙを算出する。数値制御装置１０は、負荷電流と切削点負荷との関係パラメータＪ_ｘ、Ｊ_ｙと実際の商品のワークの切削時の負荷電流Ｉとに基づいて切削点負荷Ｆを算出し、算出した切削点負荷Ｆ及び動的補正パラメータに基づいて切削指令が示す指令座標値に対して動的誤差を補正する。
これにより、数値制御装置１０は、センサを用いることなく、動的誤差を精度良く補正することができる。
また、数値制御装置１０は、ハードウェアに手を加えることなく、追加のハードウェアも不要で切削点負荷を推定することができる。
以上、第３実施形態について説明した。

＜第３実施形態の変形例＞
上述の第３実施形態では、数値制御装置１０は、図１の数値制御装置１０に図１７の構成を追加することで、加工プログラムを解析することにより生成された切削指令の指令座標値に対して動的誤差を補正したがこれに限定されない。例えば、数値制御装置１０は、図１１の数値制御装置１０に図１７の構成を追加することで、工作機械２０のＸ軸サーボモータ３１、Ｙ軸サーボモータ３２、Ｚ軸サーボモータ３３に出力するパルスに対して、動的誤差を補正する補正パルスを加算してもよい。
あるいは、数値制御装置１０は、図１２の数値制御装置１０に図１７の構成を追加することで、工具２５の工具径に動的補正の補正量を組み込み、動的誤差を補正してもよい。

以上、第１実施形態から第３実施形態について説明したが、数値制御装置１０は、上述の実施形態に限定されるものではなく、目的を達成できる範囲での変形、改良等を含む。

＜変形例＞
上述の第１実施形態から第３実施形態では、工作機械２０は、直交３軸の工作機械としたが、５軸等の工作機械でもよい。

なお、第１実施形態から第３実施形態に係る数値制御装置１０に含まれる各機能は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせによりそれぞれ実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。
また、数値制御装置１０に含まれる各構成部は、電子回路等を含むハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。

プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（Ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（Ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭを含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（Ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は、無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

なお、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

以上を換言すると、本開示の数値制御装置は、次のような構成を有する各種各様の実施形態を取ることができる。

（１）本開示の数値制御装置１０は、指令解析手段２３０から受信した切削指令が示す指令座標値で工作機械２０に切削させる数値制御装置であって、切削されたテストワーク５０の形状を工作機械２０に機上測定させ、測定されたテストワーク５０の形状を示す測定データを取得する測定手段２１０と、切削指令が示す指令形状と測定手段２１０により取得された測定データとに基づいて、切削において工作機械２０に作用する力及び速度によって生じる動的誤差を補正する動的補正パラメータを算出する動的補正パラメータ算出手段２２０と、算出された前記動的補正パラメータに基づいて、指令座標値に対して動的誤差を補正する動的補正手段２５０と、を備え、動的補正パラメータ算出手段２２０は、指令形状と測定データとの比較から動的誤差のみを取得し、取得した動的誤差から動的補正パラメータを算出する。
この数値制御装置１０によれば、センサを用いることなく、動的誤差を精度良く補正することができる。

（２）指令形状、及びテストワーク５０の形状が円でもよい。
そうすることで、動的補正パラメータを容易に算出することができる。

（３）測定手段２１０は、ＸＹ平面でテストワーク５０に切削された半径Ｒ_０の穴の測定データを取得し、動的補正パラメータ算出手段２２０は、測定データが示すテストワーク５０の形状に楕円をベストフィットして、前記楕円のＸ軸、Ｙ軸それぞれの半径Ｒ_ｘ，Ｒ_ｙを取得し、ＸＹ平面における動的補正パラメータＷ_ｚｘ、Ｗ_ｚｙを数２０式で算出してもよい。

ただし、Ｈ_ｚは工作機械２０の定盤からＸ軸までの高さを示し、Ｈ_ｗは定盤からテストワーク５０までの高さを示し、δ_０及びδ_９０は測定データが示す加工形状位置（Ｒ_ｘｃｏｓ（θ＋α），Ｒ_ｙｓｉｎ（θ＋α））の角度θが０度及び９０度のときのズレ量を示し、αはベストフィットした楕円が円周方向の負荷により傾いているときの傾き分ずらした位相を示す。
そうすることで、直角度誤差の動的補正パラメータを算出することができる。

（４）測定手段２１０は、ＸＹ平面でテストワーク５０に切削された半径Ｒ_０の穴の測定データを取得し、動的補正パラメータ算出手段２２０は、測定データが示すテストワーク５０の形状を円でベストフィットして、円の半径Ｒ_ｔを取得し、切削負荷で生じる工作機械２０に含まれる工具のたわみ量の動的補正パラメータＷ_ｔ、及び工具径補正量ｒ_ｔ’を数２１式で算出してもよい。

ただし、βはワーク加工時のワーク法線方向と切削点負荷方向との間の角度を示し、ｒ_ｔは補正前の工具径を示し、Ｌ_ｔは工具長を示す。
そうすることで、工具のたわみによる誤差の動的補正パラメータを算出することができる。

（５）動的補正パラメータ補間手段３１０をさらに備え、測定手段２１０は、互いに異なる複数の切削負荷の各々で切削されたテストワーク５０の形状の測定データを取得し、動的補正パラメータ算出手段２２０は、複数の切削負荷の各々における指令形状と測定データとに基づいて動的補正パラメータを算出し、動的補正パラメータ補間手段３１０は、算出された複数の動的補正パラメータを用いて、任意の切削負荷における動的補正パラメータを補間し、動的補正手段２５０は、補間された任意の切削負荷における動的補正パラメータに基づいて切削指令の指令座標値を補正してもよい。
そうすることで、テストワーク５０の加工時の切削負荷の大きさと、実際の商品のワークの加工時の切削負荷の大きさが異なる場合でも、適切に動的誤差を補正することができる。

（６）テストワークの切削時の負荷電流を取得し、取得した負荷電流、指令形状と測定データとのズレ量、及び動的補正パラメータに基づいて少なくともＸ軸及びＹ軸における負荷電流と切削点負荷との関係を示す関係パラメータを算出する関係パラメータ算出手段３２０と、関係パラメータと負荷電流とに基づいて切削点負荷を算出する切削点負荷算出手段３３０と、をさらに備えてもよい。
そうすることで、ハードウェアに手を加えることなく、追加のハードウェアも不要で切削点負荷を推定することができる。

（７）負荷電流は、工作機械２０に含まれるサーボモータの負荷電流から、工作機械２０に含まれる工具２５を加速させた時の加速度による負荷電流、及び工具２５を軸移動させた時の軸移動による負荷電流を引いて算出されてもよい。
そうすることで、切削による負荷電流Ｉ_ｆを算出することができる。

（８）加速度による負荷電流、及び軸移動による負荷電流は、切削を伴わない工具２５の移動時の負荷電流から算出されてもよい。
そうすることで、空加工時の加速度による負荷電流、及び軸移動による負荷電流を算出することができる。

（９）切削を伴わない工具２５の移動は、工具２５を円状に時計周りに移動させる移動、及び工具２５を円状に反時計周りに移動させる移動の両方を行ってもよい。
そうすることで、加速度による負荷電流、及び軸移動による負荷電流を算出することができる。

（１０）本開示の制御方法は、コンピュータにより実行される、指令解析手段２３０から受信した切削指令が示す指令座標値で工作機械に切削させる制御方法であって、切削されたテストワーク５０の形状を工作機械２０に機上測定させ、測定されたテストワーク５０の形状を示す測定データを取得する測定ステップと、切削指令が示す指令形状と取得された測定データとに基づいて、切削において工作機械２０に作用する力及び速度によって生じる動的誤差を補正する動的補正パラメータを算出する動的補正パラメータ算出ステップと、算出された動的補正パラメータに基づいて、指令座標値に対して動的誤差を補正する動的補正ステップと、を備え、動的補正パラメータ算出ステップは、指令形状と測定データとの比較から動的誤差のみを取得し、取得した動的誤差から動的補正パラメータを算出する。
この制御方法によれは、（１）と同様の効果を奏することができる。

１０ 数値制御装置
２０ 工作機械
２５ 工具
５０ テストワーク
１００ 記憶部
２００ 制御部
２１０ 測定手段
２２０ 動的補正パラメータ算出手段
２３０ 指令解析手段
２５０ 動的補正手段
３１０ 動的補正パラメータ補間手段
３２０ 関係パラメータ算出手段
３３０ 切削点負荷算出手段

Claims (10)

1. 指令解析手段から受信した切削指令が示す指令座標値で工作機械に切削させる数値制御装置であって、
   切削されたテストワークの形状を前記工作機械に機上測定させ、測定された前記テストワークの形状を示す測定データを取得する測定手段と、
   前記切削指令が示す指令形状と前記測定手段により取得された前記測定データとに基づいて、切削において前記工作機械に作用する力及び速度によって生じる動的誤差を補正する動的補正パラメータを算出する動的補正パラメータ算出手段と、
   算出された前記動的補正パラメータに基づいて、前記指令座標値に対して前記動的誤差を補正する動的補正手段と、を備え、
   前記動的補正パラメータ算出手段は、前記指令形状と前記測定データとの比較から前記動的誤差のみを取得し、取得した前記動的誤差から前記動的補正パラメータを算出する
   数値制御装置。
2. 前記指令形状、及び前記テストワークの形状が円である、請求項１に記載の数値制御装置。
3. 前記測定手段は、ＸＹ平面で前記テストワークに切削された半径Ｒ_０の穴の前記測定データを取得し、
   前記動的補正パラメータ算出手段は、
   前記測定データが示す前記テストワークの形状に楕円をベストフィットして、前記楕円のＸ軸、Ｙ軸それぞれの半径Ｒ_ｘ，Ｒ_ｙを取得し、
   ＸＹ平面における動的補正パラメータＷ_ｚｘ、Ｗ_ｚｙを数１式で算出する、請求項２に記載の数値制御装置。
   

   

   ただし、Ｈ_ｚは前記工作機械の定盤からＸ軸までの高さを示し、Ｈ_ｗは前記定盤から前記テストワークまでの高さを示し、δ_０及びδ_９０は前記測定データが示す加工形状位置（Ｒ_ｘｃｏｓ（θ＋α），Ｒ_ｙｓｉｎ（θ＋α））の角度θが０度及び９０度のときのズレ量を示し、αはベストフィットした前記楕円が円周方向の負荷により傾いているときの傾き分ずらした位相を示す。
4. 前記測定手段は、ＸＹ平面で前記テストワークに切削された半径Ｒ_０の穴の前記測定データを取得し、
   前記動的補正パラメータ算出手段は、
   前記測定データが示す前記テストワークの形状を円でベストフィットして、前記円の半径Ｒ_ｔを取得し、
   切削負荷で生じる前記工作機械に含まれる工具のたわみ量の動的補正パラメータＷ_ｔ、及び工具径補正量ｒ_ｔ’を数２式で算出する、請求項２に記載の数値制御装置。
   

   

   ただし、βはワーク加工時のワーク法線方向と切削点負荷方向との間の角度を示し、ｒ_ｔは補正前の工具径を示し、Ｌ_ｔは工具長を示す。
5. 動的補正パラメータ補間手段をさらに備え、
   前記測定手段は、互いに異なる複数の切削負荷の各々で切削された前記テストワークの形状の前記測定データを取得し、
   前記動的補正パラメータ算出手段は、前記複数の切削負荷の各々における前記指令形状と前記測定データとに基づいて前記動的補正パラメータを算出し、
   前記動的補正パラメータ補間手段は、算出された複数の前記動的補正パラメータを用いて、任意の切削負荷における動的補正パラメータを補間し、
   前記動的補正手段は、補間された前記任意の切削負荷における動的補正パラメータに基づいて前記切削指令の前記指令座標値を補正する、請求項１又は請求項２に記載の数値制御装置。
6. 前記テストワークの切削時の負荷電流を取得し、取得した前記負荷電流、前記指令形状と前記測定データとのズレ量、及び前記動的補正パラメータに基づいて少なくともＸ軸及びＹ軸における負荷電流と切削点負荷との関係を示す関係パラメータを算出する関係パラメータ算出手段と、
   前記関係パラメータと前記負荷電流とに基づいて前記切削点負荷を算出する切削点負荷算出手段と、をさらに備える、請求項１又は請求項２に記載の数値制御装置。
7. 前記負荷電流は、前記工作機械に含まれるサーボモータの負荷電流から、前記工作機械に含まれる工具を加速させた時の加速度による負荷電流、及び前記工具を軸移動させた時の軸移動による負荷電流を引いて算出される、請求項６に記載の数値制御装置。
8. 前記加速度による負荷電流、及び前記軸移動による負荷電流は、切削を伴わない前記工具の移動時の負荷電流から算出される、請求項７に記載の数値制御装置。
9. 前記切削を伴わない前記工具の移動は、前記工具を円状に時計周りに移動させる移動、及び前記工具を円状に反時計周りに移動させる移動の両方を行う、請求項８に記載の数値制御装置。
10. コンピュータにより実行される、指令解析手段から受信した切削指令が示す指令座標値で工作機械に切削させる制御方法であって、
    切削されたテストワークの形状を前記工作機械に機上測定させ、測定された前記テストワークの形状を示す測定データを取得する測定ステップと、
    前記切削指令が示す指令形状と取得された前記測定データとに基づいて、切削において前記工作機械に作用する力及び速度によって生じる動的誤差を補正する動的補正パラメータを算出する動的補正パラメータ算出ステップと、
    算出された前記動的補正パラメータに基づいて、前記指令座標値に対して前記動的誤差を補正する動的補正ステップと、を備え、
    前記動的補正パラメータ算出ステップは、前記指令形状と前記測定データとの比較から前記動的誤差のみを取得し、取得した前記動的誤差から前記動的補正パラメータを算出する
    制御方法。

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