Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7613133B2 - Surface Texture Estimation System - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7613133B2 - Surface Texture Estimation System - Google Patents

Surface Texture Estimation System Download PDF

Info

Publication number
JP7613133B2
JP7613133B2 JP2021011349A JP2021011349A JP7613133B2 JP 7613133 B2 JP7613133 B2 JP 7613133B2 JP 2021011349 A JP2021011349 A JP 2021011349A JP 2021011349 A JP2021011349 A JP 2021011349A JP 7613133 B2 JP7613133 B2 JP 7613133B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
workpiece
surface texture
low
frequency component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021011349A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022114886A (en
Inventor
祐生 増田
徹 河原
慎二 村上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JTEKT Corp
Original Assignee
JTEKT Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JTEKT Corp filed Critical JTEKT Corp
Priority to JP2021011349A priority Critical patent/JP7613133B2/en
Publication of JP2022114886A publication Critical patent/JP2022114886A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7613133B2 publication Critical patent/JP7613133B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)

Description

本発明は、表面性状推定システムに関する。 The present invention relates to a surface texture estimation system.

研削加工は、例えば、高速に回転する工具と、回転する工作物とを接触させて行われる。工具を回転させて工作物を加工する場合に、びびり振動が発生すると、加工面精度が低下したり、工具に過大な負荷が作用することがある。従来、研削加工後の工作物の表面状態を確認することにより、加工時のびびり振動の発生を検出する手法が用いられてきた。工作物の表面状態は、研削加工終了後に、真円度測定器により測定される。研削装置と表面状態測定器とが切り離されているため、工作物表面にびびり振動の発生が認められた場合にも、これを加工条件等にフィードバックするのに時間差ができてしまう問題があった。 Grinding is performed, for example, by bringing a rapidly rotating tool into contact with a rotating workpiece. When a workpiece is machined with a rotating tool, if chatter vibration occurs, the machining surface accuracy may decrease and an excessive load may act on the tool. Conventionally, a method has been used to detect the occurrence of chatter vibration during machining by checking the surface condition of the workpiece after grinding. The surface condition of the workpiece is measured by a roundness measuring device after grinding is completed. Because the grinding device and the surface condition measuring device are separated, even if chatter vibration is found to be occurring on the workpiece surface, there is a problem of a time lag in feeding this back to the machining conditions, etc.

これに対して、特許文献1のように、びびり振動発生の検出をインプロセスで行う方法も提案されている。びびり振動検出器は、例えば、研削装置、もしくは被加工物の振動加速度、振動変位等を測定し、所定の閾値を越えた振動が検出されたときにびびり振動が発生したと判定している。びびり振動の発生を研削装置上で行うことで、びびり振動が検出された場合に、加工条件を変更してびびり振動を抑制することができる。 In response to this, a method has been proposed in which chatter vibration occurrence is detected in-process, as in Patent Document 1. A chatter vibration detector measures, for example, the vibration acceleration and vibration displacement of the grinding machine or the workpiece, and determines that chatter vibration has occurred when vibration exceeding a predetermined threshold is detected. By detecting the occurrence of chatter vibration on the grinding machine, if chatter vibration is detected, the processing conditions can be changed to suppress the chatter vibration.

特開2000-233368号公報JP 2000-233368 A

特許文献1のびびり検出方法では、びびりの発生の有無を知ることができるが、工作物の出来栄えや砥石車の摩耗状態等をより正確に把握するためには、工作物の表面における一定範囲以上の表面性状を知ることが望ましい。しかしながら、工作物の表面性状を測定するには、時間がかかり、特にインプロセスにおいて表面性状を得ることは困難である。 The chatter detection method of Patent Document 1 makes it possible to know whether chatter is occurring or not, but in order to more accurately grasp the quality of the workpiece and the wear state of the grinding wheel, it is desirable to know the surface properties of the workpiece over a certain range or more. However, measuring the surface properties of a workpiece takes time, and it is particularly difficult to obtain the surface properties in-process.

本発明は、研削加工のインプロセスにおいて、素早く且つ高精度に工作物の表面性状を推定する表面性状推定システムを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a surface quality estimation system that quickly and accurately estimates the surface quality of a workpiece during the in-process grinding process.

表面性状推定システムは、研削装置にて砥石車により研削した工作物の表面状態に応じた検出データを出力する検出装置と、工作物の表面における検出装置の測定位置を少なくとも周方向に工作物に対して相対移動させることによって検出装置により検出された検出データに基づいて工作物の表面性状を生成する表面性状生成装置と、を備え、表面性状生成装置は、工作物の表面における測定位置を工作物の周方向及び軸方向にて螺旋状に移動させることによって検出された検出データである第一検出データ、及び、測定位置を工作物の軸方向の同一位置にて周方向に移動させることによって検出された検出データである第二検出データに基づいて、砥石車の研削面における表面状態が転写された砥石起因による表面性状を算出すると共に、第二検出データに基づいて、砥石車と工作物との心間の相対的な変動により発生する振動が転写された心間相対振動起因による表面性状を算出し、砥石起因による表面性状と心間相対振動起因による表面性状とを加算して、工作物の表面性状を生成する。 The surface texture estimation system includes a detection device that outputs detection data corresponding to the surface condition of a workpiece ground by a grinding wheel in a grinding device, and a surface texture generation device that generates the surface texture of the workpiece based on the detection data detected by the detection device by moving the measurement position of the detection device on the surface of the workpiece at least in the circumferential direction relative to the workpiece. The surface texture generation device calculates a surface texture caused by the grinding wheel, which is a transfer of the surface condition of the grinding surface of the grinding wheel, based on first detection data, which is detection data detected by moving the measurement position on the surface of the workpiece in a spiral shape in the circumferential and axial directions of the workpiece, and second detection data, which is detection data detected by moving the measurement position in the circumferential direction at the same position in the axial direction of the workpiece, and calculates a surface texture caused by center-to-center relative vibration, which is a transfer of vibration generated by relative center-to-center fluctuation between the grinding wheel and the workpiece, based on the second detection data, and generates the surface texture of the workpiece by adding the surface texture caused by the grinding wheel and the surface texture caused by the center-to-center relative vibration.

表面性状推定システムによれば、砥石起因による表面性状及び心間相対振動起因による表面性状を算出するために、螺旋状に検出された第一検出データ及び軸方向の同一位置にて検出された第二検出データを用いることができる。これにより、例えば、第一検出データのみを用いる場合に比べて、工作物の表面状態を算出するために必要な第一検出データのデータ数を低減することが可能になり、その結果、工作物の表面性状を生成して推定するために要する時間を短縮することができる。又、第一検出データ及び第二検出データを用いて工作物の表面性状を生成することができるため、データ数を低減した場合であっても、工作物の表面性状を高精度により生成することができる。 According to the surface texture estimation system, the first detection data detected in a spiral shape and the second detection data detected at the same axial position can be used to calculate the surface texture caused by the grinding wheel and the surface texture caused by the intercenter relative vibration. This makes it possible to reduce the number of first detection data pieces required to calculate the surface condition of the workpiece compared to when only the first detection data is used, for example, and as a result, the time required to generate and estimate the surface texture of the workpiece can be shortened. In addition, because the surface texture of the workpiece can be generated using the first detection data and the second detection data, the surface texture of the workpiece can be generated with high accuracy even when the number of data pieces is reduced.

研削装置の構成を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the grinding device. 検出装置を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a detection device. 研削装置の研削工程を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a grinding process of the grinding device. 工作物の表面性状を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the surface properties of a workpiece. 砥石起因による表面性状を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining surface properties caused by a grindstone. 砥石起因による表面性状を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining surface properties caused by a grindstone. 心間相対振動起因による表面性状を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining surface texture caused by intercenter relative vibration. 表面性状推定システムの構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a surface texture estimation system. 第一基礎データ(第一検出データ)の検出を説明するための図である。11 is a diagram for explaining detection of first basic data (first detection data). FIG. 第二基礎データ(第二検出データ)の検出を説明するための図である。13 is a diagram for explaining detection of second basic data (second detection data). FIG. 表面性状生成装置の第一データ処理部の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a first data processing unit of the surface texture generating device. 表面性状生成装置の第二データ処理部の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a second data processing unit of the surface texture generating device. 表面性状生成装置のマップ化処理部の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a mapping processing unit of the surface texture generating device. マップ化処理部によってマップ化された砥石起因による表面性状を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing surface characteristics due to a grindstone mapped by a mapping processing unit. マップ化処理部によるデータの位置補正処理を説明するための図である。11A and 11B are diagrams for explaining a data position correction process performed by a mapping processor; マップ化処理部によるデータの合成処理を説明するための図である。11 is a diagram for explaining a data synthesis process performed by a mapping processor; FIG. マップ化処理部によってマップ化された砥石起因による表面性状を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing surface characteristics due to a grindstone mapped by a mapping processing unit. マップ化処理部によってマップ化された心間相対振動起因による表面性状(高周波成分)を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing surface texture (high frequency components) caused by intercenter relative vibration mapped by a mapping processor. マップ化処理部によってマップ化された心間相対振動起因による表面性状(低周波成分)を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing surface texture (low frequency components) caused by intercenter relative vibration mapped by a mapping processor. マップ化処理部によってマップ化された工作物の表面性状を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the surface texture of a workpiece mapped by a mapping processing unit.

以下、表面性状推定システムHについて図面を参照しながら説明する。表面性状推定システムHは、図1に示すように、研削装置10、表面性状生成装置20、検出装置30を備える。又、本例の表面性状推定システムHは、画像出力装置40を備える。本例の表面性状推定システムHは、研削装置10によって研削された後或いは研削中に検出可能な変位値を検出装置30が検出し、表面性状生成装置20が検出装置30によって検出された工作物Wの表面状態に応じた検出データを用いて工作物Wの表面性状をマップ化して出力する。そして、本例の画像出力装置40は、表面性状生成装置20によって生成された工作物Wの表面性状を表すマップを画像として出力する。 The surface texture estimation system H will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the surface texture estimation system H includes a grinding device 10, a surface texture generation device 20, and a detection device 30. The surface texture estimation system H of this example also includes an image output device 40. In the surface texture estimation system H of this example, the detection device 30 detects a detectable displacement value after or during grinding by the grinding device 10, and the surface texture generation device 20 uses detection data corresponding to the surface state of the workpiece W detected by the detection device 30 to map and output the surface texture of the workpiece W. The image output device 40 of this example then outputs the map representing the surface texture of the workpiece W generated by the surface texture generation device 20 as an image.

ここで、検出装置30が検出する検出データとしては、例えば、工作物Wの表面状態(表面形状)に対応して発生する振動の加速度を基に変換して得られる変位(振幅)や、振動の変位(振幅)等を例示することができる。又、検出装置30は、工作物Wに直接的又は間接的に接触して検出データを検出することが可能であると共に、工作物Wに接触することなく(非接触により)検出データを検出することが可能である。尚、本例においては、検出装置30が工作物Wの表面における加速度を基に変換して得られる変位を検出する場合を例示し、表面性状生成装置20が検出された変位を用いて表面性状即ちマップを生成する場合を説明する。 Here, examples of the detection data detected by the detection device 30 include displacement (amplitude) obtained by conversion based on the acceleration of vibrations occurring in response to the surface state (surface shape) of the workpiece W, and the displacement (amplitude) of vibration. The detection device 30 is capable of detecting detection data by directly or indirectly contacting the workpiece W, and is also capable of detecting detection data without contacting the workpiece W (non-contact). In this example, an example is shown in which the detection device 30 detects a displacement obtained by conversion based on the acceleration on the surface of the workpiece W, and a case is described in which the surface texture generating device 20 generates a surface texture, i.e., a map, using the detected displacement.

(1.研削装置10の構成)
図1及び図2に示すように、研削装置10は、ベッド11、砥石車12、砥石台13、主軸台14、心押台15、主軸テーブル16、及び、定寸装置17を主に備える。工作物Wは、回転軸方向の両端を、主軸台14及び心押台15に支持され、回転する。尚、本例においては、工作物Wが円柱状又は円筒状である場合を例示する。研削装置10は、回転する工作物Wの表面(外周面)に砥石車12を当接させ、研削することにより工作物Wの形状を形成する。
(1. Configuration of Grinding Apparatus 10)
1 and 2, the grinding device 10 mainly comprises a bed 11, a grinding wheel 12, a grinding wheel head 13, a headstock 14, a tailstock 15, a spindle table 16, and a sizing device 17. A workpiece W is supported at both ends in the rotational axis direction by the headstock 14 and the tailstock 15 and rotates. Note that in this example, the workpiece W is cylindrical or columnar. The grinding device 10 brings the grinding wheel 12 into contact with the surface (outer circumferential surface) of the rotating workpiece W and grinds it to form the shape of the workpiece W.

砥石車12は、Z軸に平行な軸線回りに回転可能に砥石台13に支持される。ベッド11上には、砥石台案内部11aが固定され、砥石台13は、X軸方向に移動可能に砥石台案内部11aに支持される。砥石車12には、制御器18によって制御される砥石回転モータ12aから回転駆動力が付与され、砥石車12が回転軸回りに回転する。砥石車12は、砥石台13がX軸方向に移動することにより、X軸方向に離間して設置された工作物Wに接近し、工作物Wを研削する。 The grinding wheel 12 is supported by the wheel head 13 so as to be rotatable around an axis parallel to the Z axis. A wheel head guide 11a is fixed on the bed 11, and the wheel head 13 is supported by the wheel head guide 11a so as to be movable in the X axis direction. A rotational drive force is applied to the grinding wheel 12 from a wheel rotation motor 12a controlled by a controller 18, causing the grinding wheel 12 to rotate around the rotation axis. As the wheel head 13 moves in the X axis direction, the grinding wheel 12 approaches the workpiece W placed at a distance in the X axis direction and grinds the workpiece W.

ベッド11上において、砥石台案内部11aからX軸方向に離間した位置に、主軸テーブル案内部11bが固定される。主軸テーブル案内部11bは、主軸テーブル16をZ軸方向に移動可能に支持する。主軸テーブル16の上には、主軸台14及び心押台15が対向配置される。工作物Wは、その両端が主軸台14及び心押台15に回転可能に支持されており、制御器18によって制御される主軸回転モータ14aから回転駆動力が付与され、回転する。 On the bed 11, the spindle table guide 11b is fixed at a position separated from the wheel head guide 11a in the X-axis direction. The spindle table guide 11b supports the spindle table 16 so that it can move in the Z-axis direction. The spindle head 14 and tailstock 15 are arranged opposite each other on the spindle table 16. The workpiece W is rotatably supported at both ends by the spindle head 14 and tailstock 15, and is rotated by the rotational driving force applied from the spindle rotation motor 14a controlled by the controller 18.

外径測定装置である定寸装置17は、図2に示すように、工作物Wの表面に接触する接触部である一対の測定子17aと、測定子17aを支持する一対のフィンガー17bを備える。測定子17aは、工作物Wの回転中心Oを挟んだ2点において工作物Wの表面に当接するように設けられる。定寸装置17は、測定子17aの機械的変位を電気信号に変換することにより工作物Wの外径を検出する。定寸装置17は、軸方向移動装置17cに支持され、工作物Wの軸方向、即ち、Z軸方向に移動可能である。定寸装置17のZ軸方向の移動は、軸方向移動制御部17dによって制御される。 As shown in FIG. 2, the sizing device 17, which is an outer diameter measuring device, has a pair of probes 17a that are contact parts that come into contact with the surface of the workpiece W, and a pair of fingers 17b that support the probes 17a. The probes 17a are arranged to abut against the surface of the workpiece W at two points on either side of the center of rotation O of the workpiece W. The sizing device 17 detects the outer diameter of the workpiece W by converting the mechanical displacement of the probes 17a into an electrical signal. The sizing device 17 is supported by an axial movement device 17c and can move in the axial direction of the workpiece W, i.e., in the Z-axis direction. The movement of the sizing device 17 in the Z-axis direction is controlled by an axial movement control unit 17d.

検出装置30は、研削装置10の定寸装置17の一対のフィンガー17bのうちの少なくとも一方に組み付けられる。本例の検出装置30は、加速度センサを主に備え、加速度を基に変換して得られる変位を検出する。即ち、検出装置30は、定寸装置17の測定子17aが工作物Wの表面に接触した状態で工作物Wに対して相対移動した際にフィンガー17bに発生する変位を検出する。 The detection device 30 is attached to at least one of the pair of fingers 17b of the sizing device 17 of the grinding device 10. The detection device 30 in this example is mainly equipped with an acceleration sensor, and detects the displacement obtained by conversion based on the acceleration. In other words, the detection device 30 detects the displacement that occurs in the finger 17b when the measuring probe 17a of the sizing device 17 moves relative to the workpiece W while in contact with the surface of the workpiece W.

研削装置10は、図3に示す工程により工作物Wを研削する。研削工程は、砥石送り速度の違いによって分けられ、粗研工程St1、精研工程St2、微研工程St3、スパークアウト工程St4の順で行われる。各工程の砥石送り速度は、粗研工程St1>精研工程St2>微研工程St3>スパークアウト工程St4となる。粗研工程St1では、工作物Wの大まかな形状を形成する。続く精研工程St2及び微研工程St3では、砥石送り速度を小さくしながら、工作物Wの表面形状を整える。最後のスパークアウト工程St4では、工作物Wの表面の仕上げを行い、工作物Wを完成させる。 The grinding device 10 grinds the workpiece W through the process shown in FIG. 3. The grinding process is divided according to the difference in the grindstone feed speed, and is performed in the order of rough grinding process St1, fine grinding process St2, fine grinding process St3, and spark-out process St4. The grindstone feed speed in each process is rough grinding process St1>fine grinding process St2>fine grinding process St3>spark-out process St4. In the rough grinding process St1, the rough shape of the workpiece W is formed. In the subsequent fine grinding process St2 and fine grinding process St3, the grindstone feed speed is reduced while the surface shape of the workpiece W is adjusted. In the final spark-out process St4, the surface of the workpiece W is finished to complete the workpiece W.

ここで、表面性状推定システムHにおいては、研削が完了するスパークアウト工程St4後の工作物Wの表面性状を推定することが好ましい。尚、表面性状推定システムHは、インプロセスにおいて、工作物Wの表面性状を推定するものであるが、インプロセスとは、工作物Wが研削装置10から取り外されるまでの期間であって、スパークアウト工程St4後も含む。表面性状推定システムHは、工作物Wの研削完了後に工作物Wの研削時の回転を維持した状態において、後述する工作物Wの表面性状Sを推定することが好ましい。 Here, it is preferable for the surface texture estimation system H to estimate the surface texture of the workpiece W after the spark-out process St4 when grinding is completed. The surface texture estimation system H estimates the surface texture of the workpiece W in-process, which refers to the period until the workpiece W is removed from the grinding device 10 and includes the period after the spark-out process St4. It is preferable for the surface texture estimation system H to estimate the surface texture S of the workpiece W, which will be described later, in a state in which the rotation of the workpiece W during grinding is maintained after grinding of the workpiece W is completed.

(2.表面性状生成装置20の概要)
次に、表面性状生成装置20の構成について説明する。図4に示すように、研削装置10によって研削された工作物Wの表面性状Sは、種々の要因に起因して決定されると言える。即ち、工作物Wの表面性状Sは、図4にて実線及び二点鎖線により示すように、砥石車12の研削面の表面状態が転写される砥石起因による表面性状S1と、図4にて破線により示すように、砥石車12と工作物Wとの間つまり心間の相対的な変動により発生する振動が転写される心間相対振動起因による表面性状S2とが合成されたものと言える。
(2. Overview of Surface Texture Generation Device 20)
Next, the configuration of the surface texture generating device 20 will be described. As shown in Fig. 4, it can be said that the surface texture S of the workpiece W ground by the grinding device 10 is determined due to various factors. That is, it can be said that the surface texture S of the workpiece W is a combination of a grindstone-induced surface texture S1 to which the surface state of the grinding surface of the grinding wheel 12 is transferred, as shown by the solid line and the two-dot chain line in Fig. 4, and a center-to-center relative vibration-induced surface texture S2 to which vibrations generated by relative fluctuations between the grinding wheel 12 and the workpiece W, i.e., the center-to-center, are transferred, as shown by the dashed line in Fig. 4.

換言すれば、工作物Wの表面性状Sは、砥石起因による表面性状S1と心間相対振動起因によるS2とに分離することができる。このため、表面性状S1と表面性状S2とを各々生成し、最終的に表面性状S1と表面性状S2とを合成する(加算する)ことによって最終的に表面性状Sを生成することができる。 In other words, the surface texture S of the workpiece W can be separated into surface texture S1 caused by the grinding wheel and surface texture S2 caused by the intercenter relative vibration. Therefore, surface texture S1 and surface texture S2 are generated separately, and finally, surface texture S1 and surface texture S2 are synthesized (added) to generate the final surface texture S.

ここで、砥石起因による表面性状S1は、更に、図5及び図6に示すように、砥石表面凹凸が転写された表面性状S11と、静的な工作物基準半径の表面性状S12とに分離することができる。又、心間相対振動起因による表面性状S2は、図7に示すように、低周波成分と高周波成分とが含まれており、検出装置30による検出データの周波数特性から抽出することにより高周波成分である高周波心間相対振動波形による表面性状S21と、低周波成分である低周波心間相対振動波形による表面性状S22とに分離することができる。 The surface texture S1 caused by the grinding wheel can be further separated into a surface texture S11 in which the grinding wheel surface irregularities are transferred, and a surface texture S12 at the static workpiece reference radius, as shown in Figures 5 and 6. The surface texture S2 caused by the intercenter relative vibration contains low-frequency and high-frequency components, as shown in Figure 7, and can be separated into a surface texture S21 caused by the high-frequency intercenter relative vibration waveform, which is a high-frequency component, and a surface texture S22 caused by the low-frequency intercenter relative vibration waveform, which is a low-frequency component, by extracting them from the frequency characteristics of the detection data by the detection device 30.

従って、表面性状S11,S12を合成する(加算する)ことにより表面性状S1を生成し、表面性状S21,S22を合成する(加算する)ことにより表面性状S2を生成し、更に、表面性状S1,S2を合成する(加算する)ことにより、最終的に表面性状Sを生成することができる。又、必要に応じて、合成する表面性状S1,S11,S12,S2,S21,S22を適宜選択することにより、必要とする表面性状Sを任意に生成することも可能となる。 Therefore, the surface texture S1 can be generated by combining (adding) the surface textures S11 and S12, the surface texture S2 can be generated by combining (adding) the surface textures S21 and S22, and finally the surface texture S can be generated by further combining (adding) the surface textures S1 and S2. Also, by appropriately selecting the surface textures S1, S11, S12, S2, S21, and S22 to be combined as required, it is possible to arbitrarily generate the required surface texture S.

そこで、本例の表面性状生成装置20は、検出装置30によって検出された変位を検出データとして取得し、取得した検出データの周波数特性のうち低周波成分と高周波成分とを抽出する。そして、表面性状生成装置20は、抽出した低周波成分及び高周波成分について各種データ処理を行い、各種データ処理の結果に基づいて表面性状S11,S12(即ち、表面性状S1)及び表面性状S21,S22(即ち、表面性状S2)を表す各々のマップを生成する。そして、表面性状生成装置20は、表面性状S1及び表面性状S2を表す各々のマップを合成する(加算する)ことにより、工作物Wの表面性状S、具体的には、表面性状Sを表すマップを最終的に生成する。 The surface texture generating device 20 in this example acquires the displacement detected by the detection device 30 as detection data, and extracts low-frequency and high-frequency components from the frequency characteristics of the acquired detection data. The surface texture generating device 20 then performs various data processing on the extracted low-frequency and high-frequency components, and generates maps representing the surface textures S11, S12 (i.e., surface texture S1) and surface textures S21, S22 (i.e., surface texture S2) based on the results of the various data processing. The surface texture generating device 20 then synthesizes (adds) the maps representing the surface textures S1 and S2 to finally generate the surface texture S of the workpiece W, specifically, a map representing the surface texture S.

(2-1.表面性状生成装置20の構成)
表面性状生成装置20は、図8に示すように、基礎データ取得部21と、第一データ処理部22と、第二データ処理部23と、表面性状生成部としてのマップ化処理部24と、を備える。
(2-1. Configuration of Surface Texture Generation Device 20)
As shown in FIG. 8, the surface texture generating device 20 includes a basic data acquiring unit 21, a first data processing unit 22, a second data processing unit 23, and a mapping processing unit 24 serving as a surface texture generating unit.

(2-2.基礎データ取得部21)
基礎データ取得部21は、研削した後或いは研削中に検出装置30によって検出された検出データ(変位)を取得する。具体的に、基礎データ取得部21は、図8に示すように、検出装置30から出力された第一検出データK1を第一基礎データD1として取得すると共に、第二検出データK2を第二基礎データD2として取得する。
(2-2. Basic Data Acquisition Unit 21)
The basic data acquiring unit 21 acquires detection data (displacement) detected by the detecting device 30 after or during grinding. Specifically, as shown in Fig. 8, the basic data acquiring unit 21 acquires first detection data K1 output from the detecting device 30 as first basic data D1, and acquires second detection data K2 as second basic data D2.

ここで、検出装置30は、先ず、図9に示すように、工作物Wの表面における振動の変位を測定する測定位置を工作物Wに対して周方向及び軸方向にて相対的に螺旋状に移動させた場合の第一検出データK1を検出し、基礎データ取得部21に出力する。即ち、第一基礎データD1を取得する場合、工作物Wを回転させた状態で、定寸装置17の測定子17aを工作物Wの表面に接触させ、軸方向移動装置17cにより、定寸装置17を工作物Wの軸方向に連続的に移動させる。ここで、本例の測定位置は、定寸装置17の測定子17aが工作物Wの表面に接触する位置である。尚、定寸装置17の工作物Wの軸方向への移動速度は、工作物Wの1回転当たり1mm程度とすることが好ましく、この場合、定寸装置17の移動速度は、軸方向移動制御部17dにより制御することができる。 Here, the detection device 30 first detects the first detection data K1 when the measurement position for measuring the vibration displacement on the surface of the workpiece W is moved spirally in the circumferential and axial directions relative to the workpiece W as shown in FIG. 9, and outputs the first detection data K1 to the basic data acquisition unit 21. That is, when acquiring the first basic data D1, the measuring probe 17a of the sizing device 17 is brought into contact with the surface of the workpiece W while the workpiece W is rotated, and the sizing device 17 is continuously moved in the axial direction of the workpiece W by the axial movement device 17c. Here, the measurement position in this example is the position where the measuring probe 17a of the sizing device 17 is in contact with the surface of the workpiece W. It is preferable that the moving speed of the sizing device 17 in the axial direction of the workpiece W is about 1 mm per rotation of the workpiece W, and in this case, the moving speed of the sizing device 17 can be controlled by the axial movement control unit 17d.

又、検出装置30は、図10に示すように、測定位置を螺旋状に移動させることなく、測定位置を軸方向にて同一の位置(軸方向の同一位置)における工作物Wの外周面1周分の第二検出データK2を検出し、基礎データ取得部21に出力する。即ち、工作物Wを回転させた状態で、定寸装置17の測定子17aを工作物Wの表面に接触させ、軸方向移動装置17cにより、定寸装置17を工作物Wの軸方向の同一位置にて停止させる。 As shown in FIG. 10, the detection device 30 detects second detection data K2 for one revolution of the outer circumferential surface of the workpiece W at the same measurement position in the axial direction (same axial position) without moving the measurement position in a spiral manner, and outputs the data to the basic data acquisition unit 21. That is, while the workpiece W is rotating, the probe 17a of the sizing device 17 is brought into contact with the surface of the workpiece W, and the axial movement device 17c stops the sizing device 17 at the same axial position of the workpiece W.

基礎データ取得部21は、螺旋状に検出された第一検出データK1を第一基礎データD1として取得する。又、基礎データ取得部21は、軸方向同一位置で取得された1周分の第二検出データK2を第二基礎データD2として取得する。そして、基礎データ取得部21は、第一基礎データD1及び第二基礎データD2を、第一データ処理部22及び第二データ処理部23の各々に出力する。 The basic data acquisition unit 21 acquires the first detection data K1 detected in a spiral shape as the first basic data D1. The basic data acquisition unit 21 also acquires one revolution of the second detection data K2 acquired at the same axial position as the second basic data D2. The basic data acquisition unit 21 then outputs the first basic data D1 and the second basic data D2 to the first data processing unit 22 and the second data processing unit 23, respectively.

ここで、第一基礎データD1及び第二基礎データD2は、変位に関する時系列データである。尚、第一基礎データD1及び第二基礎データD2は、一般的には、時間軸を基準とするデータとして取得されるが、時間及び工作物Wの回転速度から、工作物Wの回転角度を基準とするデータに変換されても良い。 Here, the first basic data D1 and the second basic data D2 are time series data related to displacement. Note that the first basic data D1 and the second basic data D2 are generally acquired as data based on a time axis, but may be converted from time and the rotational speed of the workpiece W into data based on the rotational angle of the workpiece W.

(2-3.第一データ処理部22)
第一データ処理部22は、第一基礎データD1及び第二基礎データD2の周波数特性のうち、低周波成分を抽出し、抽出した低周波成分について後述する各種データ処理を行う。このため、第一データ処理部22は、図11に示すように、低周波成分抽出部221、スパイラル低周波波形生成部222、低周波心間相対振動波形生成部223、工作物基準半径算出部224を主に備える。
(2-3. First Data Processing Unit 22)
The first data processing unit 22 extracts low-frequency components from the frequency characteristics of the first basic data D1 and the second basic data D2, and performs various data processing described later on the extracted low-frequency components. For this reason, the first data processing unit 22 mainly includes a low-frequency component extraction unit 221, a spiral low-frequency waveform generation unit 222, a low-frequency center-to-center relative vibration waveform generation unit 223, and a workpiece reference radius calculation unit 224, as shown in FIG.

低周波成分抽出部221は、基礎データ取得部21から取得した第一基礎データD1について高速フーリエ変換(以下、「FFT」と称呼する。)を行い、第一基礎データD1の周波数特性のうち、第一低周波成分であって1山/周成分を除く低周波成分D11を抽出する。尚、1山/周成分は、工作物Wの回転周波数に相当する成分である。又、低周波成分抽出部221は、基礎データ取得部21から取得した第二基礎データD2についてFTTを行い、第二基礎データD2の周波数特性のうち、第二低周波成分であって1山/周成分を除く低周波成分D21を抽出する。ここで1山/周成分を除くのは、例えば、工作物Wの回転軸がずれている場合等において、1山/周成分が強く検出される場合があるためである。尚、低周波成分抽出部221は、低周波成分として、例えば、50Hz未満(波形として15~50山程度)の周波数範囲となる第一基礎データD1及び第二基礎データD2の低周波成分を抽出する。 The low-frequency component extraction unit 221 performs a fast Fourier transform (hereinafter referred to as "FFT") on the first basic data D1 acquired from the basic data acquisition unit 21, and extracts a low-frequency component D11, which is a first low-frequency component and excludes the 1 peak/period component, from the frequency characteristics of the first basic data D1. The 1 peak/period component is a component corresponding to the rotation frequency of the workpiece W. The low-frequency component extraction unit 221 also performs an FFT on the second basic data D2 acquired from the basic data acquisition unit 21, and extracts a low-frequency component D21, which is a second low-frequency component and excludes the 1 peak/period component, from the frequency characteristics of the second basic data D2. The 1 peak/period component is excluded here because, for example, when the rotation axis of the workpiece W is misaligned, the 1 peak/period component may be strongly detected. The low-frequency component extraction unit 221 extracts low-frequency components from the first basic data D1 and the second basic data D2 that are in a frequency range of less than 50 Hz (approximately 15 to 50 peaks in the waveform), for example.

スパイラル低周波波形生成部222は、低周波成分抽出部221によって抽出された第一基礎データD1の低周波成分D11について逆高速フーリエ変換(以下、「逆FFT」と称呼する。)を行う。ここで、第一基礎データD1は、検出装置30によって工作物Wの外周面(表面)に沿って螺旋状に検出された第一検出データK1(変位)である。これにより、スパイラル低周波波形生成部222は、工作物Wの螺線方向における変位変動即ち振動の低周波成分D11の波形を表すスパイラル低周波波形SLWを生成する。 The spiral low-frequency waveform generating unit 222 performs an inverse fast Fourier transform (hereinafter referred to as "inverse FFT") on the low-frequency components D11 of the first basic data D1 extracted by the low-frequency component extracting unit 221. Here, the first basic data D1 is the first detection data K1 (displacement) detected in a spiral shape along the outer circumferential surface (surface) of the workpiece W by the detecting device 30. As a result, the spiral low-frequency waveform generating unit 222 generates a spiral low-frequency waveform SLW that represents the waveform of the low-frequency components D11 of the displacement fluctuation, i.e., vibration, in the spiral direction of the workpiece W.

低周波心間相対振動波形生成部223は、低周波成分抽出部221によって抽出された第二基礎データD2の低周波成分D21について逆FFTを行う。ここで、第二基礎データD2は、検出装置30によって工作物Wの軸方向の同一位置にて検出された第二検出データK2(変位)である。これにより、第二基礎データD2の低周波成分D21について逆FFTを行うと、工作物Wの周方向(1周)における変位変動即ち振動の低周波成分D21を表す1断面低周波波形が得られる。 The low-frequency intercenter relative vibration waveform generating unit 223 performs an inverse FFT on the low-frequency component D21 of the second basic data D2 extracted by the low-frequency component extracting unit 221. Here, the second basic data D2 is the second detection data K2 (displacement) detected by the detection device 30 at the same position in the axial direction of the workpiece W. As a result, when an inverse FFT is performed on the low-frequency component D21 of the second basic data D2, a one-section low-frequency waveform is obtained that represents the displacement fluctuation in the circumferential direction (one revolution) of the workpiece W, i.e., the low-frequency component D21 of the vibration.

ところで、1断面低周波波形は、例えば、研削装置10におけるポンプ脈動や工作物Wのセット精度等、1つの工作物Wの研削中に大きく変化しない砥石車12と工作物Wとの相対位置即ち心間距離の変化に起因して発生する相対振動(低周波心間相対振動)を表し、1つの工作物Wについて工作物Wの軸方向に沿って同一とみなすことができる。従って、低周波心間相対振動波形生成部223は、逆FFTを行うことによって得られる1断面低周波波形を、低周波心間相対振動波形LDVとして生成する。 The single cross-section low-frequency waveform represents the relative vibration (low-frequency intercenter relative vibration) that occurs due to changes in the relative position, i.e., the center distance, between the grinding wheel 12 and the workpiece W, which does not change significantly during grinding of one workpiece W, such as pump pulsation in the grinding device 10 or the setting accuracy of the workpiece W, and can be considered to be the same for one workpiece W along the axial direction of the workpiece W. Therefore, the low-frequency intercenter relative vibration waveform generating unit 223 generates the single cross-section low-frequency waveform obtained by performing the inverse FFT as the low-frequency intercenter relative vibration waveform LDV.

工作物基準半径算出部224は、スパイラル低周波波形生成部222によって生成されたスパイラル低周波波形SLWと、低周波心間相対振動波形生成部223によって生成された低周波心間相対振動波形LDVと、を用いて、研削された工作物Wの外周面において砥石車12の研削面の表面状態が転写されることに起因する工作物基準半径Rを算出する。具体的に、工作物基準半径算出部224は、スパイラル低周波波形SLWから低周波心間相対振動波形LDVを減算することにより、工作物基準半径Rを算出する。 The workpiece reference radius calculation unit 224 uses the spiral low-frequency waveform SLW generated by the spiral low-frequency waveform generation unit 222 and the low-frequency intercenter relative vibration waveform LDV generated by the low-frequency intercenter relative vibration waveform generation unit 223 to calculate the workpiece reference radius R resulting from the transfer of the surface condition of the grinding surface of the grinding wheel 12 to the outer peripheral surface of the ground workpiece W. Specifically, the workpiece reference radius calculation unit 224 calculates the workpiece reference radius R by subtracting the low-frequency intercenter relative vibration waveform LDV from the spiral low-frequency waveform SLW.

ここで、低周波心間相対振動波形LDVは、上述したように、工作物Wの軸方向にて同一とみなした1断面低周波波形である。このため、工作物基準半径算出部224は、下記式1に従い、スパイラル低周波波形SLWの螺旋回数Cに一致する数だけ低周波心間相対振動波形LDVを加算し(複写し)、スパイラル低周波波形SLWから減算することにより、工作物基準半径Rを算出する。
R=SLW-C×LDV …式1
Here, as described above, the low-frequency intercore relative vibration waveform LDV is a single cross-sectional low-frequency waveform considered to be the same in the axial direction of the workpiece W. For this reason, the workpiece reference radius calculation unit 224 calculates the workpiece reference radius R by adding (copying) the low-frequency intercore relative vibration waveform LDV a number of times equal to the number of spirals C of the spiral low-frequency waveform SLW and subtracting it from the spiral low-frequency waveform SLW in accordance with the following formula 1.
R=SLW-C×LDV...Formula 1

(2-4.第二データ処理部23)
第二データ処理部23は、第一基礎データD1及び第二基礎データD2の周波数特性のうち、高周波成分を抽出し、抽出した高周波成分について後述する各種データ処理を行う。このため、第二データ処理部23は、図12に示すように、スパイラル高周波成分抽出部231、1断面高周波成分抽出部232、スパイラル高周波波形生成部233、高周波心間相対振動波形生成部234、砥石表面凹凸算出部235を主に備える。
(2-4. Second Data Processing Unit 23)
The second data processing unit 23 extracts high-frequency components from the frequency characteristics of the first basic data D1 and the second basic data D2, and performs various data processing described later on the extracted high-frequency components. For this reason, the second data processing unit 23 mainly includes a spiral high-frequency component extractor 231, a single cross-section high-frequency component extractor 232, a spiral high-frequency waveform generator 233, a high-frequency intercenter relative vibration waveform generator 234, and a grindstone surface unevenness calculator 235, as shown in FIG.

スパイラル高周波成分抽出部231は、基礎データ取得部21から取得した第一基礎データD1についてFFTを行い、第一基礎データD1の周波数特性のうち、第一高周波成分をスパイラル高周波成分D12として抽出する。ここで、第一基礎データD1は、検出装置30によって工作物Wの外周面に沿って螺旋状に検出された第一検出データK1(変位)である。又、スパイラル高周波成分抽出部231は、高周波成分として、例えば、50Hz以上且つ検出装置30による検出上限の周波数以下(波形として50~500山程度)の周波数範囲の周波数特性を、スパイラル高周波成分D12として抽出する。 The spiral high-frequency component extraction unit 231 performs an FFT on the first basic data D1 acquired from the basic data acquisition unit 21, and extracts the first high-frequency component from the frequency characteristics of the first basic data D1 as the spiral high-frequency component D12. Here, the first basic data D1 is the first detection data K1 (displacement) detected in a spiral shape along the outer peripheral surface of the workpiece W by the detection device 30. In addition, the spiral high-frequency component extraction unit 231 extracts, as the spiral high-frequency component D12, the frequency characteristics of the high-frequency component, for example, in a frequency range of 50 Hz or more and less than the upper limit of detection by the detection device 30 (approximately 50 to 500 peaks in the waveform).

1断面高周波成分抽出部232は、基礎データ取得部21から取得した第二基礎データD2についてFFTを行い、第二基礎データD2の周波数特性のうち、高周波成分を抽出する。更に、1断面高周波成分抽出部232は、抽出した高周波成分から砥石車12の回転数に対応する砥石回転周波数成分を除外した高周波成分即ち第二高周波成分を、1断面高周波成分D22として抽出する。尚、上述した砥石回転周波数成分とは、砥石回転周波数とその高調波からなる周波数成分である。 The single cross-section high frequency component extraction unit 232 performs FFT on the second basic data D2 acquired from the basic data acquisition unit 21, and extracts high frequency components from the frequency characteristics of the second basic data D2. Furthermore, the single cross-section high frequency component extraction unit 232 extracts high frequency components, i.e., second high frequency components, obtained by excluding the grinding wheel rotation frequency component corresponding to the rotation speed of the grinding wheel 12 from the extracted high frequency components, as the single cross-section high frequency components D22. The above-mentioned grinding wheel rotation frequency components are frequency components consisting of the grinding wheel rotation frequency and its harmonics.

ここで、第二基礎データD2は、検出装置30によって工作物Wの軸方向の同一位置にて検出された第二検出データK2(変位)である。これにより、第二基礎データD2から抽出された高周波成分は、工作物Wの周方向にて1周分、即ち、工作物Wの1断面に対応するものである。又、1断面高周波成分抽出部232も、高周波成分として、例えば、50Hz以上且つ検出装置30による検出上限の周波数以下(波形として50~500山程度)の周波数範囲を、1断面高周波成分D22として抽出する。 Here, the second basic data D2 is the second detection data K2 (displacement) detected by the detection device 30 at the same position in the axial direction of the workpiece W. As a result, the high-frequency components extracted from the second basic data D2 correspond to one revolution in the circumferential direction of the workpiece W, i.e., one cross section of the workpiece W. The one-cross section high-frequency component extraction unit 232 also extracts, as the high-frequency components, a frequency range of, for example, 50 Hz or more and less than the upper limit of detection by the detection device 30 (approximately 50 to 500 peaks in the waveform) as the one-cross section high-frequency components D22.

スパイラル高周波波形生成部233は、スパイラル高周波成分抽出部231によって抽出された第一基礎データD1のスパイラル高周波成分D12について逆FFTを行う。これにより、スパイラル高周波波形生成部233は、工作物Wの螺線方向における変位変動即ち振動のスパイラル高周波成分D12の波形を表すスパイラル高周波波形SHWを生成する。 The spiral high-frequency waveform generating unit 233 performs an inverse FFT on the spiral high-frequency component D12 of the first basic data D1 extracted by the spiral high-frequency component extracting unit 231. As a result, the spiral high-frequency waveform generating unit 233 generates a spiral high-frequency waveform SHW that represents the waveform of the spiral high-frequency component D12 of the displacement fluctuation, i.e., the vibration, in the spiral direction of the workpiece W.

高周波心間相対振動波形生成部234は、1断面高周波成分抽出部232によって抽出された第二基礎データD2の1断面高周波成分D22について逆FFTを行う。これにより、第二基礎データD2の高周波成分から砥石回転周波数成分を除外した1断面高周波成分D22について逆FFTを行うと、工作物Wの周方向(1周)における変位変動即ち振動の1断面高周波成分D22を表す1断面高周波波形が得られる。 The high frequency center-to-center relative vibration waveform generating unit 234 performs an inverse FFT on the single cross-section high frequency component D22 of the second basic data D2 extracted by the single cross-section high frequency component extracting unit 232. As a result, when the inverse FFT is performed on the single cross-section high frequency component D22 obtained by excluding the grinding wheel rotation frequency component from the high frequency components of the second basic data D2, a single cross-section high frequency waveform is obtained that represents the displacement fluctuation in the circumferential direction (one revolution) of the workpiece W, i.e., the single cross-section high frequency component D22 of the vibration.

ところで、1断面高周波成分D22は、砥石車12の回転数に対応する砥石回転周波数成分を含まない。従って、1断面高周波波形は、砥石車12の回転数に対応する砥石回転周波数成分以外に、工作物Wの表面性状S(より詳しくは、心間相対振動起因による表面性状S2)に影響を与える振動を表す。ここで、工作物Wの表面性状Sに影響を与える振動としては、例えば、砥石台13や主軸テーブル16の移動を制御するサーボモータの回転、外部から加えられる振動、自励びびり等を挙げることができる。 The single cross-section high-frequency component D22 does not include the grinding wheel rotation frequency component corresponding to the rotation speed of the grinding wheel 12. Therefore, the single cross-section high-frequency waveform represents vibrations that affect the surface quality S of the workpiece W (more specifically, the surface quality S2 caused by the center-to-center relative vibration) in addition to the grinding wheel rotation frequency component corresponding to the rotation speed of the grinding wheel 12. Here, examples of vibrations that affect the surface quality S of the workpiece W include the rotation of the servo motor that controls the movement of the grinding wheel head 13 and the spindle table 16, externally applied vibrations, self-excited chatter, etc.

このため、1断面高周波波形は、砥石車12と工作物Wとの相対位置即ち心間距離の高周波領域における変化に起因して発生する相対振動(高周波心間相対振動)を表し、1断面低周波波形と同様に、1つの工作物Wについて工作物Wの軸方向に沿って同一とみなすことができる。従って、高周波心間相対振動波形生成部234は、逆FFTを行うことによって得られる1断面高周波波形を、高周波心間相対振動波形HDVとして生成する。 Therefore, the single cross-section high-frequency waveform represents the relative vibration (high-frequency inter-center relative vibration) that occurs due to changes in the relative position between the grinding wheel 12 and the workpiece W, i.e., the center-to-center distance, in the high-frequency region, and, like the single cross-section low-frequency waveform, can be considered to be the same for one workpiece W along the axial direction of the workpiece W. Therefore, the high-frequency inter-center relative vibration waveform generating unit 234 generates the single cross-section high-frequency waveform obtained by performing an inverse FFT as the high-frequency inter-center relative vibration waveform HDV.

砥石表面凹凸算出部235は、スパイラル高周波波形生成部233によって生成されたスパイラル高周波波形SHWと、高周波心間相対振動波形生成部234によって生成された高周波心間相対振動波形HDVと、を用いて、研削された工作物Wの外周面において砥石車12の研削面の表面状態が転写されることに起因する砥石表面凹凸Pを算出する。具体的に、砥石表面凹凸算出部235は、スパイラル高周波波形SHWから高周波心間相対振動波形HDVを減算することにより、砥石表面凹凸Pを算出する。 The grinding wheel surface unevenness calculation unit 235 uses the spiral high-frequency waveform SHW generated by the spiral high-frequency waveform generation unit 233 and the high-frequency inter-center relative vibration waveform HDV generated by the high-frequency inter-center relative vibration waveform generation unit 234 to calculate the grinding wheel surface unevenness P caused by the surface condition of the grinding surface of the grinding wheel 12 being transferred to the outer peripheral surface of the ground workpiece W. Specifically, the grinding wheel surface unevenness calculation unit 235 calculates the grinding wheel surface unevenness P by subtracting the high-frequency inter-center relative vibration waveform HDV from the spiral high-frequency waveform SHW.

ここで、高周波心間相対振動波形HDVは、上述したように、工作物Wの軸方向にて同一とみなした1断面高周波波形である。このため、砥石表面凹凸算出部235は、下記式2に従い、スパイラル高周波波形SHWの螺旋回数Cに一致する数だけ高周波心間相対振動波形HDVを加算し(複写し)、スパイラル高周波波形SHWから減算することにより、砥石表面凹凸Pを算出する。
P=SHW-C×HDV …式2
Here, as described above, the high frequency intercore relative vibration waveform HDV is a single cross-sectional high frequency waveform that is considered to be the same in the axial direction of the workpiece W. For this reason, the grindstone surface unevenness calculation unit 235 calculates the grindstone surface unevenness P by adding (copying) the high frequency intercore relative vibration waveform HDV a number of times that matches the number of spirals C of the spiral high frequency waveform SHW and subtracting it from the spiral high frequency waveform SHW in accordance with the following formula 2.
P=SHW-C×HDV...Formula 2

(2-5.マップ化処理部24)
マップ化処理部24は、第一データ処理部22及び第二データ処理部23による上述した各種データ処理結果に基づいて、上述した表面性状S11,S12,S21,S22(図4-7を参照)の各々に対応するマップM1,M2,M3,M4を生成する。そして、マップ化処理部24は、生成したマップM1,M2,M3,M4を合成する(加算する)ことにより、工作物Wの表面性状Sを表す表面性状マップMを生成する。
(2-5. Mapping Processing Unit 24)
The mapping processor 24 generates maps M1, M2, M3, and M4 corresponding to the above-mentioned surface textures S11, S12, S21, and S22 (see FIGS. 4-7), respectively, based on the above-mentioned various data processing results by the first data processor 22 and the second data processor 23. Then, the mapping processor 24 generates a surface texture map M representing the surface texture S of the workpiece W by combining (adding) the generated maps M1, M2, M3, and M4.

マップ化処理部24は、図13に示すように、砥石表面凹凸マップ生成部241、工作物基準半径マップ生成部242、高周波心間相対振動マップ生成部243、低周波心間相対振動マップ生成部244、表面性状マップ生成部245を主に備える。 As shown in FIG. 13, the mapping processing unit 24 mainly includes a grinding wheel surface unevenness map generating unit 241, a workpiece reference radius map generating unit 242, a high-frequency intercenter relative vibration map generating unit 243, a low-frequency intercenter relative vibration map generating unit 244, and a surface texture map generating unit 245.

砥石表面凹凸マップ生成部241は、第二データ処理部23(砥石表面凹凸算出部235)から砥石表面凹凸Pを取得する。そして、砥石表面凹凸マップ生成部241は、図14に示すように、砥石起因である砥石表面凹凸Pによる表面性状S11を表すマップM1を生成する。 The grindstone surface unevenness map generator 241 acquires the grindstone surface unevenness P from the second data processor 23 (grindstone surface unevenness calculator 235). Then, as shown in FIG. 14, the grindstone surface unevenness map generator 241 generates a map M1 that represents the surface quality S11 due to the grindstone surface unevenness P caused by the grindstone.

ところで、砥石表面凹凸算出部235から出力された砥石表面凹凸Pは、上述したように、スパイラル高周波波形生成部233によって生成されたスパイラル高周波波形SHWを用いて算出される。そして、スパイラル高周波波形SHWは、螺旋状に検出された第一基礎データD1に基づくものである。このため、砥石表面凹凸Pを表す波形は工作物Wの外周面に沿って螺旋状に連続するものであるため、マップM1を生成する際には砥石表面凹凸Pを表す波形を、例えば、任意の山数(具体的には砥石回転周期の倍数等)を含む分割区間で分割し、且つ、分割区間ごとに工作物Wの軸方向にて配置する必要がある。 The grinding wheel surface unevenness P output from the grinding wheel surface unevenness calculation unit 235 is calculated using the spiral high-frequency waveform SHW generated by the spiral high-frequency waveform generation unit 233, as described above. The spiral high-frequency waveform SHW is based on the first basic data D1 detected in a spiral shape. Therefore, since the waveform representing the grinding wheel surface unevenness P continues in a spiral shape along the outer peripheral surface of the workpiece W, when generating the map M1, it is necessary to divide the waveform representing the grinding wheel surface unevenness P into division sections including, for example, an arbitrary number of peaks (specifically, a multiple of the grinding wheel rotation period, etc.), and to arrange each division section in the axial direction of the workpiece W.

このように、砥石表面凹凸Pを任意の分割区間で分割した場合、各分割区間の砥石表面凹凸P1(以下、「分割砥石表面凹凸P1」と称呼する。)は、工作物Wの回転軸に対する角度が互いに異なる角度となる。即ち、図15に示すように、隣接する軸方向位置における各々の分割砥石表面凹凸P1は、互いに工作物Wの周方向にずれた位置に対応する。ここで、工作物Wの砥石表面凹凸Pは、砥石車12の研削面の表面状態に起因するものであるため、砥石車12の砥石回転周期ごとに工作物Wの表面に繰り返し見られる。 In this way, when the grinding wheel surface irregularities P are divided into any number of divisions, the grinding wheel surface irregularities P1 of each division (hereinafter referred to as "divided grinding wheel surface irregularities P1") will have different angles relative to the rotation axis of the workpiece W. That is, as shown in FIG. 15, the divided grinding wheel surface irregularities P1 at adjacent axial positions correspond to positions shifted from each other in the circumferential direction of the workpiece W. Here, the grinding wheel surface irregularities P of the workpiece W are due to the surface condition of the grinding surface of the grinding wheel 12, and therefore are repeatedly seen on the surface of the workpiece W with each grinding wheel rotation cycle of the grinding wheel 12.

そこで、本例の砥石表面凹凸マップ生成部241は、工作物Wの同一円周上における砥石表面凹凸は周期的に繰り返されるものとみなす。即ち、本例の砥石表面凹凸マップ生成部241は、異なる分割区間つまり異なる角度ごとの分割砥石表面凹凸P1を軸方向に配置した際には工作物Wの同一角度における分割砥石表面凹凸P1であるとみなす。このため、砥石表面凹凸マップ生成部241は、各々の分割砥石表面凹凸P1を、周方向(図15の矢印方向)に移動させて、図16に示すように並列させる。これにより、砥石表面凹凸マップ生成部241は、図14に示すマップM1を生成する。 The grindstone surface unevenness map generating unit 241 of this example therefore considers the grindstone surface unevenness on the same circumference of the workpiece W to be repeated periodically. That is, the grindstone surface unevenness map generating unit 241 of this example considers that when divided grindstone surface unevenness P1 for different division sections, i.e., different angles, are arranged in the axial direction, they are divided grindstone surface unevenness P1 at the same angle of the workpiece W. For this reason, the grindstone surface unevenness map generating unit 241 moves each divided grindstone surface unevenness P1 in the circumferential direction (the direction of the arrow in FIG. 15) and aligns them side by side as shown in FIG. 16. As a result, the grindstone surface unevenness map generating unit 241 generates the map M1 shown in FIG. 14.

尚、連続した砥石表面凹凸Pを分割区間ごとに分割した分割砥石表面凹凸P1を生成してマップM1を生成する際には、砥石表面凹凸Pの周期とずれた位置で分割する場合がある。即ち、この場合には分割砥石表面凹凸P1に端数が存在し、端数を含んだ分割砥石表面凹凸P1を工作物Wの軸方向に配置した場合、分割砥石表面凹凸P1同士を上手く接続できない場合が生じる。 When generating the map M1 by dividing the continuous grinding wheel surface irregularities P into divided sections to generate the divided grinding wheel surface irregularities P1, the division may occur at a position that is offset from the period of the grinding wheel surface irregularities P. In other words, in this case, if the divided grinding wheel surface irregularities P1 have a fraction, and the divided grinding wheel surface irregularities P1 containing the fraction are arranged in the axial direction of the workpiece W, it may not be possible to properly connect the divided grinding wheel surface irregularities P1 to each other.

例えば、砥石表面凹凸Pに関連する砥石車12のアンバランス状態を例に挙げると、工作物Wの軸方向において、砥石車12の幅に相当する領域では、分割砥石表面凹凸P1の波形位相は一致する。即ち、隣接する軸方向位置における分割砥石表面凹凸P1の波形は、山と山、谷と谷が軸方向に隣接し、連続性を有する。砥石表面凹凸マップ生成部241は、マップM1の生成に際してこのような連続性を再現するにあたり、複数の分割砥石表面凹凸P1の端点における波形位相が一致するように、各々の分割砥石表面凹凸P1における周方向の相対的な位置を補正するつまり端数処理を行う。砥石表面凹凸マップ生成部241が端数処理を行うことで、各々の軸方向位置における分割砥石表面凹凸P1の工作物Wの軸方向に対するつながりを円滑にすることができ、生成されるマップM1の精度を向上させることができる。 For example, in the case of an imbalance of the grinding wheel 12 associated with the grinding wheel surface irregularities P, the waveform phases of the divided grinding wheel surface irregularities P1 coincide in the axial direction of the workpiece W in the region corresponding to the width of the grinding wheel 12. That is, the waveforms of the divided grinding wheel surface irregularities P1 at adjacent axial positions have continuity, with peaks and valleys adjacent to each other in the axial direction. In order to reproduce such continuity when generating the map M1, the grinding wheel surface irregularity map generation unit 241 corrects the relative circumferential positions of each divided grinding wheel surface irregularity P1, i.e., performs fractional processing, so that the waveform phases at the end points of the multiple divided grinding wheel surface irregularities P1 coincide. By performing fractional processing by the grinding wheel surface irregularity map generation unit 241, it is possible to smooth the connection of the divided grinding wheel surface irregularities P1 at each axial position to the axial direction of the workpiece W, and improve the accuracy of the generated map M1.

工作物基準半径マップ生成部242は、第一データ処理部22(工作物基準半径算出部224)から工作物基準半径Rを取得する。そして、工作物基準半径マップ生成部242は、図17に示すように、砥石起因である工作物基準半径Rによる表面性状S12を表すマップM2を生成する。 The workpiece reference radius map generating unit 242 acquires the workpiece reference radius R from the first data processing unit 22 (workpiece reference radius calculating unit 224). Then, as shown in FIG. 17, the workpiece reference radius map generating unit 242 generates a map M2 that represents the surface texture S12 due to the workpiece reference radius R, which is caused by the grinding wheel.

ここで、工作物基準半径算出部224から出力された工作物基準半径Rは、上述したように、スパイラル低周波波形SLWを用いて算出される。そして、スパイラル低周波波形SLWは、螺旋状に検出された第一基礎データD1に基づくものである。尚、工作物基準半径Rを表す波形は、工作物Wの軸方向に連続する工作物半径の変化であるため、マップM2を生成する際には、砥石表面凹凸PのマップM1の周方向の配置数と同数にして配置する必要がある。 Here, the workpiece reference radius R output from the workpiece reference radius calculation unit 224 is calculated using the spiral low-frequency waveform SLW as described above. The spiral low-frequency waveform SLW is based on the first basic data D1 detected in a spiral shape. Note that since the waveform representing the workpiece reference radius R is a change in the workpiece radius that continues in the axial direction of the workpiece W, when generating map M2, it is necessary to arrange the same number of points as the number of points arranged in the circumferential direction of map M1 for the grinding wheel surface irregularities P.

このため、工作物基準半径マップ生成部242は、軸方向に連続する工作物基準半径Rを、砥石表面凹凸Pを分割した端数処理の際の周方向の配置数分だけ複写する。そして、工作物基準半径マップ生成部242は、複写した工作物基準半径Rを配置することにより、マップM2を生成する。 For this reason, the workpiece reference radius map generating unit 242 copies the axially continuous workpiece reference radii R by the number of circumferential arrangements at the time of fractional processing into which the grinding wheel surface irregularities P are divided. Then, the workpiece reference radius map generating unit 242 generates map M2 by arranging the copied workpiece reference radii R.

高周波心間相対振動マップ生成部243は、第二データ処理部23(高周波心間相対振動波形生成部234)から高周波心間相対振動波形HDVを取得する。そして、高周波心間相対振動マップ生成部243は、図18に示すように、心間相対振動起因である高周波心間相対振動波形HDVによる表面性状S21を表すマップM3を生成する。高周波心間相対振動マップ生成部243は、マップM3を生成する際に、砥石表面凹凸Pを分割した複数の分割区間のうちの任意の分割区間を選択する(抽出する)。そして、高周波心間相対振動波形生成部234は、選択した(抽出した)分割区間に対応する高周波心間相対振動波形HDVを、工作物Wの軸方向に、マップM2の配置数と同数だけ配置することにより、マップM3を生成する。 The high frequency intercenter relative vibration map generating unit 243 acquires the high frequency intercenter relative vibration waveform HDV from the second data processing unit 23 (high frequency intercenter relative vibration waveform generating unit 234). Then, as shown in FIG. 18, the high frequency intercenter relative vibration map generating unit 243 generates a map M3 that represents the surface texture S21 due to the high frequency intercenter relative vibration waveform HDV caused by the intercenter relative vibration. When generating the map M3, the high frequency intercenter relative vibration map generating unit 243 selects (extracts) any of the multiple division sections into which the grinding wheel surface unevenness P is divided. Then, the high frequency intercenter relative vibration waveform generating unit 234 generates the map M3 by arranging the high frequency intercenter relative vibration waveforms HDV corresponding to the selected (extracted) division sections in the axial direction of the workpiece W in the same number as the number of the map M2.

低周波心間相対振動マップ生成部244は、第一データ処理部22(低周波心間相対振動波形生成部223)から低周波心間相対振動波形LDVを取得する。そして、低周波心間相対振動マップ生成部244は、図19に示すように、心間相対振動起因である低周波心間相対振動波形LDVによる表面性状S22を表すマップM4を生成する。低周波心間相対振動マップ生成部244は、マップM4を生成する際に、砥石表面凹凸Pを分割した複数の分割区間のうち、高周波心間相対振動マップ生成部243によって生成されたマップM3の分割区間と同一の分割区間を選択する(抽出する)。そして、低周波心間相対振動マップ生成部244は、選択した(抽出した)分割区間に対応する低周波心間相対振動波形LDVを、工作物Wの軸方向に、マップM2の配置数と同数だけ配置することにより、マップM4を生成する。 The low-frequency intercenter relative vibration map generating unit 244 acquires the low-frequency intercenter relative vibration waveform LDV from the first data processing unit 22 (low-frequency intercenter relative vibration waveform generating unit 223). Then, as shown in FIG. 19, the low-frequency intercenter relative vibration map generating unit 244 generates a map M4 that represents the surface texture S22 due to the low-frequency intercenter relative vibration waveform LDV caused by the intercenter relative vibration. When generating the map M4, the low-frequency intercenter relative vibration map generating unit 244 selects (extracts) a division section that is the same as the division section of the map M3 generated by the high-frequency intercenter relative vibration map generating unit 243 from among the multiple division sections into which the grinding wheel surface unevenness P is divided. Then, the low-frequency intercenter relative vibration map generating unit 244 generates the map M4 by arranging the low-frequency intercenter relative vibration waveforms LDV corresponding to the selected (extracted) division sections in the axial direction of the workpiece W in the same number as the number of arrangements of the map M2.

表面性状マップ生成部245は、図20に示すように、工作物Wの表面性状Sを表す表面性状マップMを生成する。即ち、表面性状マップ生成部245は、砥石表面凹凸マップ生成部241によって生成されたマップM1、工作物基準半径マップ生成部242によって生成されたマップM2、高周波心間相対振動マップ生成部243によって生成されたマップM3、及び、低周波心間相対振動マップ生成部244によって生成されたマップM4を合成する(加算する)ことにより、工作物Wの表面性状Sを表す表面性状マップMを生成する。 20, the surface texture map generator 245 generates a surface texture map M representing the surface texture S of the workpiece W. That is, the surface texture map generator 245 generates the surface texture map M representing the surface texture S of the workpiece W by synthesizing (adding) the map M1 generated by the grinding wheel surface unevenness map generator 241, the map M2 generated by the workpiece reference radius map generator 242, the map M3 generated by the high frequency intercenter relative vibration map generator 243, and the map M4 generated by the low frequency intercenter relative vibration map generator 244.

ここで、砥石表面凹凸マップ生成部241によって生成されたマップM1と、工作物基準半径マップ生成部242によって生成されたマップM2とは、共に砥石起因によるものである。従って、表面性状マップ生成部245は、必要に応じて、マップM1とマップM2とのみを合成する(加算する)ことにより、工作物Wの表面性状Sを表す表面性状マップMとして、砥石起因による表面性状S1を表すマップ(図示省略)を生成することができる。 Here, map M1 generated by grindstone surface unevenness map generator 241 and map M2 generated by workpiece reference radius map generator 242 are both caused by the grindstone. Therefore, surface texture map generator 245 can generate a map (not shown) representing surface texture S1 caused by the grindstone as surface texture map M representing surface texture S of workpiece W by synthesizing (adding) only map M1 and map M2 as necessary.

又、高周波心間相対振動マップ生成部243によって生成されたマップM3と、低周波心間相対振動マップ生成部244によって生成されたマップM4とは、共に心間相対振動起因によるものである。従って、表面性状マップ生成部245は、必要に応じて、マップM3とマップM4とのみを合成する(加算する)ことにより、工作物Wの表面性状Sを表す表面性状マップMとして、心間相対振動起因による表面性状S2を表すマップ(図示省略)を生成することができる。 In addition, map M3 generated by the high-frequency intercenter relative vibration map generating unit 243 and map M4 generated by the low-frequency intercenter relative vibration map generating unit 244 are both caused by intercenter relative vibration. Therefore, the surface texture map generating unit 245 can generate a map (not shown) representing the surface texture S2 caused by intercenter relative vibration as the surface texture map M representing the surface texture S of the workpiece W by synthesizing (adding) only maps M3 and M4 as necessary.

そして、表面性状マップ生成部245は、生成した表面性状マップMを画像出力装置40に出力する。これにより、画像出力装置40は、取得した表面性状マップMを、例えば、ディスプレイ上に画像として表示する。 Then, the surface texture map generator 245 outputs the generated surface texture map M to the image output device 40. As a result, the image output device 40 displays the acquired surface texture map M, for example, as an image on a display.

以上の説明からも理解できるように、表面性状推定システムHによれば、表面性状生成装置20は、螺旋状に検出された第一検出データK1即ち第一基礎データD1及び軸方向同一位置にて検出された第二検出データK2即ち第二基礎データD2に基づいて、砥石起因による表面性状S1を形成する砥石表面凹凸P及び工作物基準半径Rを算出することができる。又、表面性状生成装置20は、軸方向同一位置にて検出された第二検出データK2即ち第二基礎データD2に基づいて、心間相対振動起因による表面性状S2を形成する低周波心間相対振動波形LDV及び高周波心間相対振動波形HDVを算出することができる。そして、砥石起因による表面性状S1と心間相対振動起因による表面性状S2とを加算することによって工作物Wの表面性状Sを生成することができる。 As can be understood from the above explanation, according to the surface texture estimation system H, the surface texture generating device 20 can calculate the grindstone surface irregularities P and the workpiece reference radius R that form the surface texture S1 caused by the grindstone based on the first detection data K1, i.e., the first basic data D1, detected in a spiral shape, and the second detection data K2, i.e., the second basic data D2, detected at the same axial position. In addition, the surface texture generating device 20 can calculate the low-frequency intercenter relative vibration waveform LDV and the high-frequency intercenter relative vibration waveform HDV that form the surface texture S2 caused by the intercenter relative vibration based on the second detection data K2, i.e., the second basic data D2, detected at the same axial position. Then, the surface texture S of the workpiece W can be generated by adding the surface texture S1 caused by the grindstone and the surface texture S2 caused by the intercenter relative vibration.

より詳しく、表面性状生成装置20は、砥石起因による表面性状S1を、螺旋状に検出された第一基礎データD1(第一検出データK1)の周波数成分のうちの第一低周波成分としての低周波成分D11と第一高周波成分であるスパイラル高周波成分D12と、軸方向同一位置にて検出された第二基礎データD2(第二検出データK2)の周波数成分のうちの第二低周波成分である低周波成分D21と第二高周波成分である1断面高周波成分D22とに基づいて算出することができる。又、表面性状生成装置20は、心間相対振動起因による表面性状S2を、第二基礎データD2(第二検出データK2)の低周波成分D21と1断面高周波成分D22とに基づいて算出することができる。 More specifically, the surface texture generating device 20 can calculate the surface texture S1 caused by the grindstone based on the low-frequency component D11 as the first low-frequency component and the spiral high-frequency component D12 as the first high-frequency component among the frequency components of the first basic data D1 (first detection data K1) detected in a spiral shape, and the low-frequency component D21 as the second low-frequency component and the one-section high-frequency component D22 as the second high-frequency component among the frequency components of the second basic data D2 (second detection data K2) detected at the same axial position. The surface texture generating device 20 can also calculate the surface texture S2 caused by the center-to-center relative vibration based on the low-frequency component D21 and the one-section high-frequency component D22 of the second basic data D2 (second detection data K2).

これにより、第一基礎データD1及び第二基礎データD2を用いて算出される砥石起因による表面性状S1においては、算出するために必要なデータ数(波形の山数)を低減することができる。その結果、工作物Wの表面性状Sを推定するために要する時間、具体的には、第一基礎データD1(第一検出データK1)を検出(収集)するために要する時間を短縮することができる。 This makes it possible to reduce the number of data items (the number of peaks in the waveform) required to calculate the grindstone-induced surface quality S1, which is calculated using the first basic data D1 and the second basic data D2. As a result, it is possible to reduce the time required to estimate the surface quality S of the workpiece W, specifically, the time required to detect (collect) the first basic data D1 (first detection data K1).

又、砥石起因による表面性状S1の算出に際しては、螺旋状に検出された第一基礎データD1(第一検出データK1)と軸方向同一位置即ち工作物Wの1周分に対応する第二基礎データD2(第二検出データK2)を用いることができる。これにより、砥石起因による表面性状S1の算出精度を向上させることができ、その結果、最終的に得られる工作物Wの表面性状Sの推定精度を向上させることができる。 When calculating the surface quality S1 due to the grindstone, the second basic data D2 (second detection data K2) can be used, which corresponds to the same axial position as the first basic data D1 (first detection data K1) detected in a spiral shape, i.e., one revolution of the workpiece W. This improves the calculation accuracy of the surface quality S1 due to the grindstone, and as a result, improves the estimation accuracy of the surface quality S of the final workpiece W.

又、砥石起因による表面性状S1を、例えば、工作物Wの加工後に算出する場合には、短時間で表面性状S1を高精度に算出することができる。このため、表面性状S1を研削装置10のメンテナンス、例えば、ツルーイングインターバル等の判断に活用することできる。 In addition, when the surface quality S1 caused by the grinding wheel is calculated, for example, after the workpiece W is machined, the surface quality S1 can be calculated with high accuracy in a short time. Therefore, the surface quality S1 can be used to determine the maintenance of the grinding device 10, for example, the truing interval, etc.

更に、軸方向同一位置にて検出された第二基礎データD2(第二検出データK2)を用いて心間相対振動起因による表面性状S2を算出することができる。これにより、心間相対振動起因による表面性状S2を算出するために必要なデータ数を低減することができる。その結果、工作物Wの研削中においても、心間相対振動起因による表面性状S2を算出することが可能となる。これにより、算出された心間相対振動起因による表面性状S2は、研削加工精度や研削装置10の作動状態等をモニタすることに用いることができるため、工作物Wの品質確認や予防保全、或いは、異常検知等に活用することができる。 Furthermore, the surface texture S2 caused by the center-to-center relative vibration can be calculated using the second basic data D2 (second detection data K2) detected at the same axial position. This reduces the amount of data required to calculate the surface texture S2 caused by the center-to-center relative vibration. As a result, it becomes possible to calculate the surface texture S2 caused by the center-to-center relative vibration even while the workpiece W is being ground. This allows the calculated surface texture S2 caused by the center-to-center relative vibration to be used to monitor the grinding accuracy and the operating state of the grinding device 10, and can be used for quality checks and preventive maintenance of the workpiece W, or for abnormality detection, etc.

(3.その他の別例)
上述した本例においては、検出装置30が加速度センサを主に備えて、第一検出データ及び第二検出データとして加速度を基に変換して得られる変位を検出する場合を例示した。検出装置30は、加速度センサを主に備えることに限定されず、工作物Wの表面の凹凸に起因する変位を検出する変位センサを主に備えることも可能である。
(3. Other Examples)
In the above-described embodiment, the detection device 30 is mainly equipped with an acceleration sensor, and detects displacement obtained by conversion based on acceleration as the first detection data and the second detection data. The detection device 30 is not limited to being mainly equipped with an acceleration sensor, and may be mainly equipped with a displacement sensor that detects displacement caused by unevenness on the surface of the workpiece W.

検出装置30が備える変位センサとしては、例えば、接触型の定寸装置17やリニアゲージ、又は、非接触型のレーザ式センサ、光学式センサ、渦電流型センサ等を例示することができる。接触型の定寸装置17やリニアゲージは、工作物Wの表面に接触する測定子17a等の接触部材を有し、工作物Wの回転に伴い生じる接触部材の振動の変位を検出する。尚、定寸装置17によって高周波成分を検出することができるように、例えば、定寸装置17に設けられたローパスフィルタを省略したアナログ出力アンプや、高周波デジタル出力アンプ等を用いることもできる。非接触型のレーザ式センサ、光学式センサ、渦電流型センサは、工作物Wの表面に対して非接触となるように配置され、工作物Wの回転に伴い生じる基準位置から工作物Wの表面までの変位を検出する。 Examples of the displacement sensor equipped in the detection device 30 include a contact-type sizing device 17 and a linear gauge, or a non-contact type laser sensor, optical sensor, eddy current sensor, etc. The contact-type sizing device 17 and linear gauge have a contact member such as a probe 17a that contacts the surface of the workpiece W, and detect the displacement of the vibration of the contact member that occurs with the rotation of the workpiece W. In addition, in order to enable the sizing device 17 to detect high-frequency components, for example, an analog output amplifier that omits the low-pass filter provided in the sizing device 17 or a high-frequency digital output amplifier can be used. The non-contact type laser sensor, optical sensor, and eddy current sensor are arranged so as to be in non-contact with the surface of the workpiece W, and detect the displacement from the reference position to the surface of the workpiece W that occurs with the rotation of the workpiece W.

接触型のセンサにより検出される接触部材の振動の変位、及び、非接触型のセンサにより検出される変位は、何れも、工作物の表面の凹凸の変位を示す検出データ(時系列データ)である。従って、この場合においても、検出装置30から出力される検出データ(変位)は時系列データであり、基礎データ取得部21は、検出装置30から出力された第一検出データK1及び第二検出データK2を、各々、第一基礎データD1及び第二基礎データD2として取得する。 The displacement of the vibration of the contact member detected by the contact sensor and the displacement detected by the non-contact sensor are both detection data (time series data) that indicate the displacement of the unevenness on the surface of the workpiece. Therefore, even in this case, the detection data (displacement) output from the detection device 30 is time series data, and the basic data acquisition unit 21 acquires the first detection data K1 and the second detection data K2 output from the detection device 30 as the first basic data D1 and the second basic data D2, respectively.

尚、リニアゲージは、工作物Wに接触する測定子と、測定子を支持するアームを備え、測定子を回転中の工作物Wに接触させた状態で工作物Wの表面の変位を検出するものである。又、リニアゲージは、定寸装置17と同様に、軸方向移動装置に支持されており、工作物Wの軸方向、即ち、Z方向に移動可能とされる。 The linear gauge has a probe that contacts the workpiece W and an arm that supports the probe, and detects the displacement of the surface of the workpiece W with the probe in contact with the rotating workpiece W. The linear gauge is supported by an axial movement device, similar to the sizing device 17, and can be moved in the axial direction of the workpiece W, i.e., in the Z direction.

更に、上述した本例においては、第一データ処理部22の低周波成分抽出部221がFFTを行い、スパイラル低周波波形生成部222及び低周波心間相対振動波形生成部223が逆FFTを行うようにした。又、第二データ処理部23のスパイラル高周波成分抽出部231及び1断面高周波成分抽出部232がFFTを行い、スパイラル高周波波形生成部233及び高周波心間相対振動波形生成部234が逆FFTを行うようにした。 Furthermore, in the above-mentioned example, the low-frequency component extraction unit 221 of the first data processing unit 22 performs FFT, and the spiral low-frequency waveform generation unit 222 and the low-frequency intercenter relative vibration waveform generation unit 223 perform inverse FFT. Also, the spiral high-frequency component extraction unit 231 and the single cross-section high-frequency component extraction unit 232 of the second data processing unit 23 perform FFT, and the spiral high-frequency waveform generation unit 233 and the high-frequency intercenter relative vibration waveform generation unit 234 perform inverse FFT.

このように、FFT又は逆FFTを行うことを省略するために、上記各部に所望の周波数成分を抽出可能なフィルタを設けることも可能である。フィルタとしては、例えば、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、或いは、ガウシアンフィルタ等を例示することができる。 In this way, in order to omit performing FFT or inverse FFT, it is also possible to provide each of the above sections with a filter capable of extracting the desired frequency components. Examples of filters include a low-pass filter, a high-pass filter, a band-pass filter, a Gaussian filter, etc.

10…研削装置、11…ベッド、11a…砥石台案内部、11b…主軸テーブル案内部、12…砥石車、12a…砥石回転モータ、13…砥石台、14…主軸台、14a…主軸回転モータ、15…心押台、16…主軸テーブル、17…定寸装置、17a…測定子、17b…フィンガー、17c…軸方向移動装置、17d…軸方向移動制御部、18…制御器、20…表面性状生成装置、21…基礎データ取得部、22…第一データ処理部、221…低周波成分抽出部、222…スパイラル低周波波形生成部、223…低周波心間相対振動波形生成部、224…工作物基準半径算出部、23…第二データ処理部、231…スパイラル高周波成分抽出部、232…1断面高周波成分抽出部、233…スパイラル高周波波形生成部、234…高周波心間相対振動波形生成部、235…砥石表面凹凸算出部、24…マップ化処理部、241…砥石表面凹凸マップ生成部、242…工作物基準半径マップ生成部、243…高周波心間相対振動マップ生成部、244…低周波心間相対振動マップ生成部、245…表面性状マップ生成部、30…検出装置、40…画像出力装置、C…螺旋回数、K1…第一検出データ、K2…第二検出データ、D1…第一基礎データ、D11…低周波成分、D12…スパイラル高周波成分、D2…第二基礎データ、D21…低周波成分、D22…1断面高周波成分、HDV…高周波心間相対振動波形、LDV…低周波心間相対振動波形、SHW…スパイラル高周波波形、SLW…スパイラル低周波波形、M…表面性状マップ、M1,M2,M3,M4…マップ、O…回転中心、P…砥石表面凹凸、P1…分割砥石表面凹凸、R…工作物基準半径、S…表面性状、S1…(砥石起因の)表面性状、S2…(心間相対振動起因の)表面性状、S11,S12,S21,S22…表面性状、H…表面性状推定システム、W…工作物 10...grinding device, 11...bed, 11a...grinding wheel head guide unit, 11b...spindle table guide unit, 12...grinding wheel, 12a...grinding wheel rotation motor, 13...grinding wheel head, 14...spindle head, 14a...spindle rotation motor, 15...tailstock, 16...spindle table, 17...sizing device, 17a...measuring probe, 17b...finger, 17c...axial movement device, 17d...axial movement control unit, 18...controller, 20...surface texture generating device, 21...basic data acquisition unit, 22...first data processing unit , 221... low frequency component extraction unit, 222... spiral low frequency waveform generation unit, 223... low frequency center-to-center relative vibration waveform generation unit, 224... workpiece reference radius calculation unit, 23... second data processing unit, 231... spiral high frequency component extraction unit, 232... one cross section high frequency component extraction unit, 233... spiral high frequency waveform generation unit, 234... high frequency center-to-center relative vibration waveform generation unit, 235... grindstone surface unevenness calculation unit, 24... mapping processing unit, 241... grindstone surface unevenness map generation unit, 242... work Crop reference radius map generator, 243...high frequency intercenter relative vibration map generator, 244...low frequency intercenter relative vibration map generator, 245...surface texture map generator, 30...detection device, 40...image output device, C...number of spirals, K1...first detection data, K2...second detection data, D1...first basic data, D11...low frequency component, D12...spiral high frequency component, D2...second basic data, D21...low frequency component, D22...first cross section high frequency component, HDV...high frequency intercenter relative Vibration waveform, LDV...low-frequency intercenter relative vibration waveform, SHW...spiral high-frequency waveform, SLW...spiral low-frequency waveform, M...surface quality map, M1, M2, M3, M4...map, O...rotation center, P...grinding wheel surface unevenness, P1...divided grinding wheel surface unevenness, R...workpiece reference radius, S...surface quality, S1...(grinding wheel-induced) surface quality, S2...(intercenter relative vibration-induced) surface quality, S11, S12, S21, S22...surface quality, H...surface quality estimation system, W...workpiece

Claims (9)

研削装置にて砥石車により研削した工作物の表面状態に応じた検出データを出力する検出装置と、
前記工作物の表面における前記検出装置の測定位置を少なくとも周方向に前記工作物に対して相対移動させることによって前記検出装置により検出された前記検出データに基づいて前記工作物の表面性状を生成する表面性状生成装置と、を備え、
前記表面性状生成装置は、
前記工作物の表面における前記測定位置を前記工作物の周方向及び軸方向にて螺旋状に移動させることによって検出された前記検出データである第一検出データ、及び、前記測定位置を前記工作物の軸方向の同一位置にて周方向に移動させることによって検出された前記検出データである第二検出データに基づいて、前記砥石車の研削面における表面状態が転写された砥石起因による表面性状を算出すると共に、前記第二検出データに基づいて、前記砥石車と前記工作物との心間の相対的な変動により発生する振動が転写された心間相対振動起因による表面性状を算出し、
前記砥石起因による表面性状と前記心間相対振動起因による表面性状とを加算して、前記工作物の表面性状を生成する、表面性状推定システム。
a detection device that outputs detection data corresponding to a surface condition of a workpiece ground by a grinding wheel in a grinding device;
a surface texture generating device that generates a surface texture of the workpiece based on the detection data detected by the detection device by moving a measurement position of the detection device on the surface of the workpiece relative to the workpiece at least in a circumferential direction,
The surface texture generating device comprises:
a surface texture caused by the grinding wheel, into which the surface state of the grinding surface of the grinding wheel is transferred, is calculated based on first detection data, which is the detection data detected by helically moving the measurement position on the surface of the workpiece in the circumferential and axial directions of the workpiece, and second detection data, which is the detection data detected by moving the measurement position in the circumferential direction at the same position in the axial direction of the workpiece, and a surface texture caused by center-to-center relative vibration, into which vibration generated by relative center-to-center fluctuation between the grinding wheel and the workpiece is transferred, based on the second detection data;
a surface texture estimating system that generates a surface texture of the workpiece by adding the surface texture caused by the grinding wheel and the surface texture caused by the intercenter relative vibration.
前記砥石起因による表面性状は、
前記第一検出データの周波数成分のうちの低周波成分である第一低周波成分、及び、前記第二検出データの周波数成分のうちの低周波成分である第二低周波成分に基づく低周波成分の前記砥石起因による表面性状と、
前記第一検出データの周波数成分のうちの前記第一低周波成分よりも高周波領域の高周波成分である第一高周波成分、及び、前記第二検出データの周波数成分のうちの前記第二低周波成分よりも高周波領域の高周波成分から前記砥石車の砥石回転周波数成分を除外した第二高周波成分に基づく高周波成分の前記砥石起因の表面性状と、を含む、請求項1に記載の表面性状推定システム。
The surface quality caused by the grindstone is
a surface texture due to the grindstone of a low frequency component based on a first low frequency component which is a low frequency component among frequency components of the first detection data and a second low frequency component which is a low frequency component among frequency components of the second detection data;
2. The surface texture estimating system according to claim 1, further comprising: a first high frequency component that is a high frequency component in a higher frequency range than the first low frequency component among the frequency components of the first detection data; and a surface texture caused by the grindstone based on a second high frequency component obtained by excluding a grindstone rotation frequency component of the grinding wheel from high frequency components in a higher frequency range than the second low frequency component among the frequency components of the second detection data.
前記心間相対振動起因による表面性状は、
前記第二検出データの周波数成分のうちの低周波成分である第二低周波成分に基づく前記心間相対振動起因による表面性状と、
前記第二検出データの周波数成分のうちの前記第二低周波成分よりも高周波領域の第二高周波成分に基づく前記心間相対振動起因による表面性状と、を含む、請求項1又は2に記載の表面性状推定システム。
The surface quality caused by the relative vibration between the centers is as follows:
a surface texture caused by the intercenter relative vibration based on a second low-frequency component that is a low-frequency component among frequency components of the second detection data; and
and a surface texture caused by the intercenter relative vibration based on a second high-frequency component in a frequency range higher than the second low-frequency component among frequency components of the second detection data.
前記表面性状生成装置は、
前記第一検出データを第一基礎データとして取得すると共に、前記第二検出データを第二基礎データとして取得する基礎データ取得部と、
前記第一基礎データの周波数特性のうちの低周波成分である第一低周波成分及び前記第二基礎データの周波数特性うちの低周波成分である第二低周波成分を抽出し、抽出した前記第一低周波成分から前記第二低周波成分を減算することによって前記工作物の基準半径を算出すると共に、前記第二低周波成分を用いて前記砥石車と前記工作物との心間相対振動である低周波心間相対振動を算出する第一データ処理部と、
前記第一基礎データの周波数特性のうちの前記第一低周波成分よりも高周波領域の第一高周波成分及び前記第二基礎データの周波数特性のうち前記第二低周波成分よりも高周波領域の第二高周波成分を抽出し、抽出した前記第二高周波成分を用いて前記砥石車と前記工作物との心間相対振動である高周波心間相対振動を算出すると共に、抽出した前記第一高周波成分から前記高周波心間相対振動を減算することによって前記工作物の表面に前記砥石車の前記研削面における表面状態が転写された砥石表面凹凸を算出する第二データ処理部と、
前記第一データ処理部によって算出された前記工作物の前記基準半径、及び、前記第二データ処理部によって算出された前記砥石表面凹凸を用いて前記砥石起因による表面性状を生成すると共に、前記第一データ処理部によって算出された前記低周波心間相対振動、及び、前記第二データ処理部によって算出された前記高周波心間相対振動を用いて前記心間相対振動起因による表面性状を生成し、
前記生成した前記砥石起因による表面性状及び前記心間相対振動起因による表面性状を加算して、前記工作物の表面性状を生成する表面性状生成部と、
を備えた、請求項1-3の何れか一項に記載の表面性状推定システム。
The surface texture generating device comprises:
a basic data acquisition unit that acquires the first detection data as first basic data and acquires the second detection data as second basic data;
a first data processing unit that extracts a first low-frequency component, which is a low-frequency component in the frequency characteristics of the first basic data, and a second low-frequency component, which is a low-frequency component in the frequency characteristics of the second basic data, calculates a reference radius of the workpiece by subtracting the second low-frequency component from the extracted first low-frequency component, and calculates a low-frequency intercenter relative vibration, which is an intercenter relative vibration between the grinding wheel and the workpiece, using the second low-frequency component;
a second data processing unit that extracts a first high-frequency component in a higher frequency range than the first low-frequency component from the frequency characteristics of the first basic data and a second high-frequency component in a higher frequency range than the second low-frequency component from the frequency characteristics of the second basic data, calculates a high-frequency intercenter relative vibration that is an intercenter relative vibration between the grinding wheel and the workpiece using the extracted second high-frequency component, and calculates a grinding wheel surface irregularity in which the surface state of the grinding surface of the grinding wheel is transferred to the surface of the workpiece by subtracting the high-frequency intercenter relative vibration from the extracted first high-frequency component;
generating a surface texture due to the grindstone using the reference radius of the workpiece calculated by the first data processing unit and the grindstone surface irregularity calculated by the second data processing unit, and generating a surface texture due to the intercore relative vibration using the low-frequency intercore relative vibration calculated by the first data processing unit and the high-frequency intercore relative vibration calculated by the second data processing unit;
a surface texture generating unit that generates a surface texture of the workpiece by adding the generated surface texture caused by the grindstone and the generated surface texture caused by the intercenter relative vibration;
The surface texture estimation system according to any one of claims 1 to 3, comprising:
前記表面性状生成部は、
前記工作物の前記基準半径、前記砥石表面凹凸、前記低周波心間相対振動、及び、前記高周波心間相対振動の各々をマップ化し、各々のマップを加算することにより、前記工作物の表面性状を表すマップを生成する、請求項4に記載の表面性状推定システム。
The surface texture generating unit includes:
5. The surface texture estimation system according to claim 4, wherein the reference radius of the workpiece, the grinding wheel surface irregularities, the low-frequency inter-center relative vibration, and the high-frequency inter-center relative vibration are each mapped, and a map representing the surface texture of the workpiece is generated by adding up each map.
前記検出装置は、
加速度又は変位に関する時系列データを前記検出データとして出力する、請求項1-5の何れか一項に記載の表面性状推定システム。
The detection device includes:
The surface texture estimating system according to any one of claims 1 to 5, wherein time series data relating to acceleration or displacement is output as the detection data.
前記検出装置は、
前記研削装置において前記工作物の外径を測定する外径測定装置に設けられる、請求項1-6の何れか一項に記載の表面性状推定システム。
The detection device includes:
The surface texture estimation system according to any one of claims 1 to 6, which is provided in an outer diameter measuring device that measures the outer diameter of the workpiece in the grinding device.
前記第一データ処理部は、
前記第一低周波成分を前記第一基礎データの周波数特性のうちの低周波成分から1山/周成分を除外して抽出すると共に、前記第二低周波成分を前記第二基礎データの周波数特性のうちの低周波成分から1山/周成分を除外して抽出する、請求項4又は5に記載の表面性状推定システム。
The first data processing unit is
6. The surface texture estimating system according to claim 4 or 5, wherein the first low-frequency component is extracted by excluding one peak/period component from the low-frequency components in the frequency characteristics of the first basic data, and the second low-frequency component is extracted by excluding one peak/period component from the low-frequency components in the frequency characteristics of the second basic data.
前記表面性状生成装置により生成された前記工作物の表面性状を画像として出力する画像出力装置を備えた、請求項1-8の何れか一項に記載の表面性状推定システム。 The surface texture estimation system according to any one of claims 1 to 8, comprising an image output device that outputs the surface texture of the workpiece generated by the surface texture generation device as an image.
JP2021011349A 2021-01-27 2021-01-27 Surface Texture Estimation System Active JP7613133B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021011349A JP7613133B2 (en) 2021-01-27 2021-01-27 Surface Texture Estimation System

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021011349A JP7613133B2 (en) 2021-01-27 2021-01-27 Surface Texture Estimation System

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022114886A JP2022114886A (en) 2022-08-08
JP7613133B2 true JP7613133B2 (en) 2025-01-15

Family

ID=82747461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021011349A Active JP7613133B2 (en) 2021-01-27 2021-01-27 Surface Texture Estimation System

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7613133B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018024079A (en) 2016-08-09 2018-02-15 株式会社ジェイテクト Machine tool system having measurement function
JP2020023039A (en) 2018-07-25 2020-02-13 株式会社ジェイテクト Grinding quality estimation model generation device, grinding quality estimation device, operation command data adjustment model generation device of grinding machine and operation command data updating device of grinding machine
JP2020114615A (en) 2019-01-18 2020-07-30 株式会社ジェイテクト Maintenance support device for machine tool and machine tool system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018024079A (en) 2016-08-09 2018-02-15 株式会社ジェイテクト Machine tool system having measurement function
JP2020023039A (en) 2018-07-25 2020-02-13 株式会社ジェイテクト Grinding quality estimation model generation device, grinding quality estimation device, operation command data adjustment model generation device of grinding machine and operation command data updating device of grinding machine
JP2020114615A (en) 2019-01-18 2020-07-30 株式会社ジェイテクト Maintenance support device for machine tool and machine tool system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022114886A (en) 2022-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8287329B2 (en) Grinding machine and grinding method
JP7484372B2 (en) Surface Roughness Estimation System
JP7487503B2 (en) Chatter Prediction System
JP7491048B2 (en) Surface Texture Estimation System
CN112809462B (en) Flutter Evaluation System
JP7172636B2 (en) Machine tool maintenance support device and machine tool system
Barton et al. Retrofittable vibration-based monitoring of milling processes using wavelet packet transform
JP7613133B2 (en) Surface Texture Estimation System
JP4517677B2 (en) Grinding equipment
JP2004130512A (en) Method of measuring the parameters of the surface to be machined simultaneously with the machining
JP2020114614A (en) Surface roughness estimation device and machine tool system
JP5446889B2 (en) Grinding machine and grinding method
JP7676788B2 (en) On-machine measurement system
CN116529023B (en) On-machine measuring system
CN112809463B (en) Surface texture estimation system
JP7383994B2 (en) Chatter evaluation system
JP7792233B2 (en) Surface condition estimation system
JP2021079480A (en) Chatter evaluation system
JP2008119803A (en) Bulk quantity measuring device
JP2023157268A (en) Surface texture measuring device and surface texture detection system
JP7669862B2 (en) Surface Texture Measurement System
JP7800320B2 (en) Surface texture estimation device and grinding machine
JP7831153B2 (en) Surface texture estimation device and grinding machine
JP5326608B2 (en) Grinding equipment
CN120772858A (en) Groove visual defect tracing method

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20210301

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231213

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240814

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240820

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241015

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20241126

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20241209

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7613133

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150