校正系统、机床以及校正方法与流程

本发明涉及校正系统、机床以及校正方法。
背景技术：
：已知一种机床，其使用刀具对相同规格的被加工物进行加工，并且对刀具的磨损量进行校正，在相同条件下反复进行加工。这样的机床例如在日本特开平8-132332号公报(专利文献1)中公开。在专利文献1中，公开了一种机床中的位置偏移校正方法，对检测刀具的作用面的位置至少进行3次测量，将基准位置与测量位置之间的偏移量与测量时刻一起存储，根据偏移量与测量时刻之间的关系求出表示时刻与偏移量之间的关系的曲线的函数后，根据曲线的函数和当前时刻求出偏移量来校正刀具的指令位置。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平8-132332号公报技术实现要素：本发明人注意到，在专利文献1的技术中，在所求出的刀具的偏移量低于可校正的输入值的最低值的情况下，不会校正刀具的位置。在该情况下，刀具的磨损也会继续产生，因此，微小的偏移量会累积。所以刀具的位置的偏移变大。鉴于上述问题点，本发明的目的在于抑制刀具的位置精度的降低。本发明的第一观点的校正系统是在使用刀具对被加工物进行加工的机床中对刀具的位置进行校正的系统，其具有：估计部，其估计校正量；以及校正部，在由估计部估计的校正量低于分辨度之后，该校正部对刀具的位置至少进行一次校正。本发明的第二观点的校正方法是在使用刀具对被加工物进行加工的机床中对所述刀具的位置进行校正的方法，其特征在于，具有以下步骤：估计校正量；以及在估计的校正量低于分辨度之后，对刀具的位置至少进行一次校正。本发明能够提供一种抑制刀具的位置精度的降低的校正系统、机床以及校正方法。附图说明图1是实施方式中的机床的示意图。图2是示出实施方式中的机床的控制结构的框图。图3是示出实施方式中的刀具的与经过时间对应的磨损量的图。图4是用于说明比较例中的校正系统的图。图5是用于说明实施方式中的校正系统的图。图6是用于说明实施方式中的校正系统的图。图7是用于说明实施方式中的校正系统的图。图8是示出实施方式中的平均输入值与磨损速度之间的关系的图。图9是用于说明实施方式中的平均输入值的切换的图。图10是示出实施方式中的校正方法的流程图。图11是示出实施例中的刀具的磨损量的图。图12是在图11中提取了正常的数据的图。图13是示出实施例中的刀具的与经过时间对应的磨损量的图。标号说明1：机床；2：刀具；3：支承部；4：承载部；5：被加工物；10：校正系统；11：测量部；12：计算部；13：存储部；14：估计部；15：校正部具体实施方式以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在以下的附图中，对相同或相当的部分标注相同的参照标号，不重复其说明。参照图1～图9，对作为本发明的一个实施方式的校正系统、机床以及校正方法进行说明。(机床)如图1所示，机床1使用刀具2对被加工物5进行加工。本实施方式的机床1使用刀具2，在相同条件下反复对相同规格的被加工物5进行加工。由此，能够将被加工物加工成相同形状的加工物。“相同规格的被加工物”是指制造的条件相同的被加工物。另外，被加工物的材料没有特别限定，可以是金属，也可以是金属以外的材料。“在相同条件下反复进行加工”是指为了将多个被加工物分别加工成相同的形状而在相同的条件下进行加工。机床1具有刀具2、支承部3以及承载部4。刀具2对被加工物5进行加工。进行加工的方法没有特别限定，例如为切削加工等。支承部3支承刀具2。支承部3能够在左右(x轴)方向、前后(y轴)方向及上下(z轴)方向上移动。能够通过支承部3的移动，使刀具2的位置移动。承载部4承载被加工物5。另外，支承部3相对于在承载部4上被承载的被加工物5进行相对移动。因此，承载部4也能够在左右方向、前后方向以及上下方向上移动。机床1是nc(numericalcontrol：数控)机床，还具有对机床1的动作进行控制的数值控制装置。控制装置利用对应的数值信息对刀具2相对于被加工物的路径等加工所需的作业行程进行指示。当持续机床1的动作时，由于刀具2进行被加工物5的加工，刀具2会产生磨损。另外，在机床1的动作中，刀具2会达到寿命或是发生破损。这样，在不能加工成相同形状的加工物时，更换为相同规格的其他刀具2。“相同规格的刀具”是指制造的条件相同的刀具。(校正系统)<校正系统的结构>如图2所示，机床1的控制装置具有校正系统10。校正系统10是在图1所示的机床1中为了将被加工物5加工成相同的形状而根据刀具2的磨损量来校正刀具2的位置的系统。如图2所示，校正系统10具有测量部11、计算部12、存储部13、估计部14以及校正部15。包括计算部12、估计部14以及校正部15的控制部由例如中央处理单元(cpu：centralprocessingunit)等运算处理装置来实现。存储部13由例如闪速存储器等非易失性存储装置来实现。测量部11对刀具2的从加工开始时刻起的经过时间中的磨损量进行测量。测量部11可以测量刀具的加工面的磨损量，也可以通过测量加工物的形状来求出刀具的磨损量。本实施方式的测量部11例如利用空气测微计测量由刀具2加工后的加工物，来求出刀具2的磨损量。在将刀具2的从加工开始时刻起的磨损量设为w、经过时间设为t、常数设为a和α(＜1)时，计算部12根据刀具2的与从加工开始时刻起的经过时间对应的磨损量的多个测量值，计算由w＝atα表示的关系式中的a和α。由此，决定表示刀具的磨损量的关系式。计算部12为了计算a和α来决定关系式，对1个刀具2使用至少2个以上的测量值。计算部12可以使用测量从加工开始时刻起的全部的加工物而得到的测量值，也可以使用测量从加工开始时刻起的一部分加工物而得到的测量值，也可以仅使用对后述的初始阶段(参照图3)的加工物进行测量而得到的测量值。计算部12针对一个刀具2计算a和α，由此能够取得一个关系式。计算部12可以计算动作中的刀具的a和α，也可以计算动作中的刀具以外的相同规格的刀具的a和α。相同规格的刀具可以是安装在一个机床上的刀具，也可以是安装在另一个相同规格的机床上的刀具。“相同规格的机床”是指通过相同操作来制造相同加工物的机床。这里，参照图3对关系式进行说明。刀具2的与从加工开始时刻起的经过时间t对应的磨损量w能够用图3所示的模型来表现。刀具的磨损时期具有：相对于从加工开始时刻起的经过时间，磨损量为w1以下的初始阶段(0＜t≤t0)；磨损量超过w1且为w2以下的稳定阶段(t0＜t≤t1)；以及磨损量超过w2的末期阶段(t1＜t)。初期阶段是磨损量变化大的状态。稳定阶段是磨损量变化变小并且稳定的状态。末期阶段是磨损量迅速变大、达到寿命的状态。在到刀具2达到寿命为止的初始阶段和稳定阶段(0＜t≤t1)，用w＝atα(0＜α＜1)的关系式来表示。因此，若与不同时间对应的磨损量的测量值有2个以上，则能够计算出a和α，因此，能够决定关系式。经过时间t是以设置新的相同规格的刀具并开始加工后的时刻为0，在继续加工的过程中所经过的时间。该经过时间t意味着：加工一个被加工物5的时间是相同的，以相同的步调连续加工。经过时间t不包括更换刀具所需的时间等。因此，经过时间t与加工量成正比。即，在设从刀具2的加工开始时刻起的磨损量为w、加工量为x、常数为a’和α’(＜1)时，也能够用w＝a’xα’来表示。这样，如果被加工物和加工条件相同，则刀具的磨损量依赖于经过时间t、即加工量。存储部13存储由计算部12估计出的关系式。本实施方式的存储部13针对多个相同规格的刀具2分别存储由计算部12取得的关系式。即，存储部13针对相同规格的刀具2存储多个关系式。多个相同规格的刀具2可以是1个特定的机床的刀具，也可以是安装在另一个相同规格的机床上的刀具。另外，存储部13也可以将1个特定的机床的相同规格的多个刀具的关系式和另一个相同规格的机床的相同规格的刀具的关系式分类并存储。本发明人确定：在α为1以上的情况下为噪声。在初始阶段，有时α被计算为1以上，但存储部13不包含α为1以上的关系式。因此，能够防止在存储部13中存储错误的公式。估计部14对校正刀具2的位置的校正量进行估计。估计部14根据所估计的磨损量，来计算对动作中的刀具2进行支承的支承部3的位置的校正量。优选估计部14取得单调减少的刀具2的磨损速度的公式。本实施方式的估计部14在将磨损速度设为v时，根据由v＝aαtα-1表示的公式，来估计校正量。该公式相当于图4～图7中的估计公式。在该情况下，从存储部13中读出相同规格的刀具2的关系式，根据取得的磨损速度v的公式，计算出对动作中的刀具2进行支承的支承部3的位置的校正量。本发明人进行了深入研究，结果发现，如上所述，能够用w＝atα来表示从刀具的加工开始时刻起的经过时间t与磨损量w之间的关系。虽然刀具的磨损速度不是恒定的，但根据该关系式，能够确定磨损速度v的公式，因此，能够提高所估计的刀具2的校正量的精度。校正部15根据估计出的磨损量，来校正动作中的刀具2的位置。校正部15向支承部3发送校正指令。在由估计部14估计的校正量低于分辨度之后，校正部15对刀具2的位置至少进行一次校正。“低于分辨度”意味着：估计的校正量低于机床1的能校正的输入值的最低值，通常情况下不被校正。“进行校正”意味着输入分辨度以上的值。在机床中无法进行超过分辨度的精度的校正，因此，通常将校正量(输入值)近似为估计值的分辨度的整数倍。在图4～图7中，分辨度为0.1μm，校正部15能够输入分辨度的整数倍的校正量。在图4～图7中，横轴是加工量。在图4中，示出如下状态：根据由估计部14估计出的磨损速度的估计公式，以四舍五入的方式输入分辨度的整数倍的校正量。在该情况下，第160个以后的校正量为0，之后不进行校正。但是，实际上，由于刀具的磨损是在继续产生的，因此，微小的偏移量会累积。本发明人为了抑制刀具2的位置精度的降低而进行了深入研究，结果发现，在估计出的校正量低于可校正的输入值的最低值之后，对刀具2的位置进行校正。因此，如图5所示，即使计算上的输入值成为0，本实施方式的校正部15也输入分辨度为0.1μm的校正量至少1次。这样，在由估计部14估计的校正量为分辨度以上时，输入分辨度的整数倍的值，并且在低于分辨度后，断续地输入分辨度的值。这样，若在估计的校正量低于分辨度之后，对刀具2的位置至少进行一次校正，则能够对小于分辨度的误差进行校正。因此，能够抑制刀具2的位置精度的降低。接着，对由校正部15进行校正的时机进行说明。以下，将由估计部14估计的校正量的累积设为累积误差e，将分辨度设为m。校正量的累积(累积误差e)是在通过输入而复位的时刻以后估计的校正量(误差)的累积。例如，校正部15也可以在由估计部14估计的校正量的累积达到分辨度时，对刀具2的位置进行校正。在该情况下，校正量的累积为分辨度以下(0≤e≤m)，因此，能够进一步抑制刀具2的位置精度的降低。另外，如图6和图7所示，校正部15也可以在由估计部14估计的校正量的累积达到分辨度的一半时，对刀具2的位置进行校正。在该情况下，校正量的累积为分辨度的绝对值的一半以下(|e|≤m/2)，因此，能够进一步抑制刀具2的位置精度的降低。另外，如图8所示，校正部15也可以在磨损速度成为分辨度m的1/n的时刻tn，以平均输入值成为m/n的方式来对刀具2的位置进行校正。即，在时刻tn前后，对n个被加工物的加工进行1次校正。在该情况下，能够降低输入间隔的变动，因此，能够容易地抑制刀具2的位置精度的降低。输入间隔的一个例子如下述表1所示。[表1]条件加工量平均输入值t2≤t＜s22m/2s2≤t＜s33m/3s3≤t＜s44m/4s4≤t＜s55m/5另外，在图8和表1中，在时刻t2以后(t2＜t)，由估计部14估计的校正量低于分辨度。在该情况下，校正部15在经过时刻tk后，即在平均输入值为m/k的状态下，将时刻t的磨损速度设为v(t)时，在由下面的公式1表示的时刻sk，切换平均输入值。其中，在上述公式1中，k是2以上整数。在该情况下，由于能够进一步降低误差，因此，能够进一步降低刀具2的位置精度的降低。参照图9对上述公式1进行说明。如图9所示，从时刻tk到tk+1的正方向和负方向的累积误差由下面的公式2和公式3来表示。如果使正方向的累积误差和负方向的累积误差如下面的公式4那样成为相同的值，则能够使从时刻tk到tk+1的累积误差值成为0。若展开公式2～公式4，则变形为以下的公式5和公式6，因此，能够得到上述公式1。另外，公式1能够变形为下述公式7。上述公式7的累积磨损量w(t)是从加工开始时刻起估计的磨损量的累积。另外，在只能离散地控制输入时刻的情况下，通过离散最优化以同样的思路来决定sk。<校正方法>接下来，主要参照图10对校正方法进行说明。首先，利用测量部11多次测量刀具2的与从加工开始时刻起的经过时间对应的磨损量(步骤s1)。接下来，由计算部12根据多个测量值来计算由w＝atα表示的关系式中的a和α(＜1)(步骤s2)。由此，能够取得关于1个刀具的关系式w＝atα。将取得的关系式存储到存储部13中。接下来，从存储部13中读出关系式，并确定磨损速度的公式v＝aαtα-1(步骤s3)。接下来，由估计部14估计校正量(步骤s4)。如上所述，根据磨损速度的公式，来计算支承部3的位置的校正量。接下来，由校正部15根据校正量来对刀具2的位置进行校正(步骤s5)。在该步骤s5中，在由估计部14估计的校正量为分辨度以上的情况下，与通常的校正同样地进行校正。在估计的校正量低于分辨度的情况下，如上所述，在低于分辨度之后，对刀具2的位置至少进行一次校正。校正部15在如上所述的时机向支承部3的定位单元发送校正指令，以变更支承部3的位置。通过实施以上的步骤s1～s5，能够对支承部3的位置进行校正，因此，能够根据磨损量来对刀具2的位置进行校正。另外，在本实施方式中，说明了如下的校正系统和校正方法：计算出以w＝atα表示的关系式，并根据以磨损速度v＝aαtα-1表示的公式，来估计校正量。本发明的校正系统和校正方法也可以省略计算关系式的计算部。即，估计部进行的校正量的估计并不限定于基于关系式的估计。[实施例]在本实施例中，对刀具的从加工开始时刻起的经过时间t与磨损量w之间的关系式进行说明。首先，在一个机床1中，使用刀具2，在相同条件下反复对相同规格的金属的被加工物5进行加工，并测量磨损量。在图11中示出对9个相同规格的刀具进行测量后的数据。在图11中，在区域a中，刀具4发生了异常。在区域b中，停止了机床1。从图11中除去如区域a和b所示的产生了异常的测量点而抽出正常动作的测量值来在图12中示出。接下来，将在图12中更换了各刀具的时刻对齐到0作为加工开始时刻，并将纵轴反转后在图13中示出。本发明人积累了图13所示的数据，进行了深入研究，结果发现，能够用w＝atα(a和α(＜1)为常数)的关系式来表示从刀具的加工开始时刻起的经过时间t与磨损量w之间的关系。另外，图13所示的关系式是求出9个关系式的几何平均的关系式。如上所述，本发明人为了确定作为经过时间与磨损量之间的关系的基本的公式而进行了深入研究，结果发现了w＝atα这一关系式。在校正系统、机床以及校正方法使用所发现的关系式来估计刀具2的磨损量的情况下，能够提高估计的刀具的磨损量的精度，因此，能够提高估计出的校正量的精度。应该认为，本次公开的实施方式和实施例在所有的方面都是示例性的，而并非是限制性的。本发明的范围不是由上述实施方式和实施例来示出，而是由权利要求书示出，旨在涵盖与权利要求书等同的含义和范围内的全部变更。当前第1页12