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JP7792233B2 - Surface condition estimation system - Google Patents
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JP7792233B2 - Surface condition estimation system - Google Patents

Surface condition estimation system

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JP7792233B2 JP2021183775A JP2021183775A JP7792233B2 JP 7792233 B2 JP7792233 B2 JP 7792233B2 JP 2021183775 A JP2021183775 A JP 2021183775A JP 2021183775 A JP2021183775 A JP 2021183775A JP 7792233 B2 JP7792233 B2 JP 7792233B2
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Description

本発明は、表面状態推定システムに関する。 The present invention relates to a surface condition estimation system.

研削加工は、例えば、回転する砥石車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研削加工する場合に、びびり振動が発生すると、研削加工面の加工精度が低下したり、砥石車に過大な負荷が作用したりすることがある。このため、特許文献1には、工作物の研削品質を取得することができる学習済みモデルの生成に関する技術が開示されている。 Grinding is performed, for example, by bringing a rotating grinding wheel into contact with a rotating workpiece. When grinding a workpiece using a rotating tool, if chatter vibration occurs, the machining accuracy of the ground surface may decrease or excessive load may be applied to the grinding wheel. For this reason, Patent Document 1 discloses technology for generating a trained model that can acquire the grinding quality of a workpiece.

特開2020-23040号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-23040

機械学習を行うことによって学習済みモデルを生成する場合、機械学習に用いる訓練データセットのうち、説明変数および目的変数の設定が重要になる。研削加工によって加工される工作物としては、回転中心を中心とする円筒形状に形成されたものや、カムや偏心部などのように、回転中心に対して非真円形状である非真円部を有するもののように、周面を研削加工面とする工作物がある。 When generating a trained model through machine learning, the settings of the explanatory variables and target variables in the training dataset used for machine learning are important. Workpieces that are machined by grinding include those formed into a cylindrical shape centered on the center of rotation, and those with a grinding surface on the periphery, such as cams and eccentric parts, that have non-circular parts that are not circular relative to the center of rotation.

砥石車は多数の砥粒を備えており、それぞれの砥粒の突出量や突出部位の角度などは、異なる。そのため、円筒部や非真円部などの工作物の周面を研削加工する場合には、工作物の周方向および軸方向のそれぞれにおいて、砥石車の砥粒の当たり方が異なる。 A grinding wheel is equipped with many abrasive grains, each with a different protruding amount and angle. Therefore, when grinding the peripheral surface of a workpiece such as a cylindrical or non-circular part, the abrasive grains of the grinding wheel come into contact with the workpiece differently in both the circumferential and axial directions.

そのため、研削加工面にびびり振動が発生した場合において、工作物の周面の研削加工面の凹凸状態は、工作物の位置によって異なる。そして、機械学習における説明変数および目的変数の設定において、工作物の位置によって凹凸状態が異なることを考慮しなければ、精度の高い推定結果を得ることができない場合がある。 As a result, when chatter vibration occurs on the ground surface, the unevenness of the ground surface around the workpiece's periphery varies depending on the position on the workpiece. Furthermore, when setting explanatory variables and objective variables in machine learning, it may not be possible to obtain highly accurate estimation results unless consideration is given to the fact that the unevenness varies depending on the position on the workpiece.

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、工作物の研削加工において、精度の高い学習済みモデルを生成して工作物の表面状態を評価する表面状態推定システムを提供しようとするものである。 The present invention was made in consideration of these issues, and aims to provide a surface condition estimation system that generates a highly accurate trained model and evaluates the surface condition of a workpiece during grinding processing.

本発明の一態様は、工作物の周面を砥石車により研削加工する研削盤と、
前記砥石車による前記工作物の前記周面に対する研削加工に伴って発生する振動データを観測する観測装置と、
前記観測装置により観測された前記振動データに基づいて、前記工作物の前記周面の研削加工面における表面状態を評価する評価装置と、
を備える表面状態推定システムであって、
前記評価装置は、
前記観測装置によって観測された前記振動データと、前記工作物の前記周面の研削加工面における3か所以上の軸方向位置のそれぞれについての周面凹凸高さデータとを訓練データセットとし、前記振動データから抽出した特徴量を説明変数とし、3か所以上の前記周面凹凸高さデータについての統計値を目的変数とする機械学習を行うことにより生成された学習済みモデルを記憶する学習済みモデル記憶部と、
前記学習済みモデル記憶部に記憶された前記学習済みモデルと、前記観測装置によって観測された前記振動データとを用いて、前記研削加工面の前記統計値を推定する推定部と、
前記推定部によって推定された前記研削加工面の前記統計値に基づいて、前記研削加工面の表面状態を評価する評価部と、
を備え、
前記特徴量は、前記振動データとしての振動の加速度データまたは振動の変位データのうち、前記周面凹凸高さデータにおけるうねり数および前記工作物の回転速度に基づいて決定された周波数帯域から抽出されたデータである、表面状態推定システムにある。
One aspect of the present invention is a grinding machine that grinds a peripheral surface of a workpiece with a grinding wheel;
an observation device that observes vibration data generated in association with grinding of the peripheral surface of the workpiece by the grinding wheel;
an evaluation device that evaluates the surface condition of the ground surface of the peripheral surface of the workpiece based on the vibration data observed by the observation device;
A surface condition estimation system comprising:
The evaluation device
a trained model storage unit that stores a trained model generated by performing machine learning using the vibration data observed by the observation device and peripheral surface irregularity height data for each of three or more axial positions on the ground surface of the peripheral surface of the workpiece as a training data set, feature quantities extracted from the vibration data as explanatory variables, and statistical values of the peripheral surface irregularity height data at three or more positions as objective variables;
an estimation unit that estimates the statistical value of the grinding surface using the trained model stored in the trained model storage unit and the vibration data observed by the observation device;
an evaluation unit that evaluates a surface condition of the ground surface based on the statistical value of the ground surface estimated by the estimation unit;
Equipped with
The feature quantity is in a surface condition estimation system, and is data extracted from vibration acceleration data or vibration displacement data as the vibration data, from a frequency band determined based on the number of waviness in the peripheral surface unevenness height data and the rotational speed of the workpiece.

表面状態推定システムによれば、工作物の周面を砥石車により研削加工する場合を対象とする。この表面状態推定システムを構成する推定演算装置は、機械学習を行うことにより生成された学習済みモデルを用いて、工作物の周面の研削加工面における表面状態を評価する。 The surface condition estimation system targets cases where the peripheral surface of a workpiece is ground using a grinding wheel. The estimation calculation device that makes up this surface condition estimation system uses a trained model generated through machine learning to evaluate the surface condition of the ground peripheral surface of the workpiece.

特に、推定演算装置は、学習済みモデルを生成する場合、工作物の周面の研削加工面における3か所以上の軸方向位置のそれぞれの周面凹凸高さデータについての統計値を目的変数としている。すなわち、1か所の軸方向位置の周面凹凸高さデータのみを用いるのではなく、3か所以上の軸方向位置のそれぞれの周面凹凸高さデータを用いている。 In particular, when generating a trained model, the estimation calculation device uses the statistical values of the peripheral surface unevenness height data at each of three or more axial positions on the ground surface of the peripheral surface of the workpiece as the objective variable. In other words, rather than using peripheral surface unevenness height data at only one axial position, it uses peripheral surface unevenness height data at each of three or more axial positions.

工作物の周面の研削加工において、軸方向位置によって周方向の凹凸状態が異なり、周面凹凸高さが大きな軸方向位置が存在したり、周面凹凸高さが小さな軸方向位置が存在したりする。そこで、上記のように、3か所以上の軸方向位置のそれぞれの周面凹凸高さデータを用いることにより、軸方向位置によるばらつきの影響を抑制することができる。 When grinding the peripheral surface of a workpiece, the condition of the circumferential unevenness varies depending on the axial position, with some axial positions having a high circumferential unevenness height and others having a low circumferential unevenness height. Therefore, by using peripheral unevenness height data for three or more axial positions as described above, the effects of variation due to axial position can be reduced.

そして、上記のように、推定演算装置は、3か所以上の軸方向位置の周面凹凸高さデータについての統計値を目的変数としている。つまり、目的変数は、3か所以上の軸方向位置の周面凹凸高さデータを考慮した値とされている。従って、目的変数は、特定の1か所の軸方向位置の周面凹凸高さデータの状態のみに依存することなく、軸方向位置によるばらつきを考慮した値となる。つまり、生成された学習済みモデルは、説明変数としての振動データの特徴量と、目的変数としての3か所以上の軸方向位置の周面凹凸高さデータの統計値との関係を表したモデルとなる。 As described above, the estimation calculation device uses the statistical value of the circumferential surface unevenness height data at three or more axial positions as the dependent variable. In other words, the dependent variable is a value that takes into account the circumferential surface unevenness height data at three or more axial positions. Therefore, the dependent variable is a value that takes into account the variation due to axial position, rather than relying solely on the state of the circumferential surface unevenness height data at one specific axial position. In other words, the generated trained model is a model that represents the relationship between the feature values of the vibration data as explanatory variables and the statistical values of the circumferential surface unevenness height data at three or more axial positions as dependent variables.

そして、推定演算装置を構成する推定部が、上記のように生成された学習済みモデルと、観測装置によって観測された振動データとを用いて、研削加工面の統計値を推定している。つまり、推定された研削加工面の統計値は、3か所以上の軸方向位置の周面凹凸高さデータの統計値に相当する。従って、推定された統計値は、工作物の周面の研削加工面の表面状態を高精度に表した値にできる。 The estimation unit that constitutes the estimation calculation device then estimates the statistical values of the ground surface using the trained model generated as described above and the vibration data observed by the observation device. In other words, the estimated statistical values of the ground surface correspond to the statistical values of the peripheral surface irregularity height data at three or more axial positions. Therefore, the estimated statistical values can be values that accurately represent the surface condition of the ground surface of the peripheral surface of the workpiece.

さらに、推定演算装置を構成する評価部が、推定された研削加工面の統計値に基づいて、研削加工面の表面状態を評価する。従って、高精度に、研削加工面の表面状態を評価することができる。 Furthermore, the evaluation unit that constitutes the estimation calculation device evaluates the surface condition of the ground surface based on the estimated statistical values of the ground surface. Therefore, the surface condition of the ground surface can be evaluated with high accuracy.

以上のごとく、上記態様によれば、工作物の研削加工において、精度の高い学習済みモデルを生成して工作物の表面状態を評価する表面状態推定システムを提供することができる。 As described above, the above aspect provides a surface condition estimation system that generates a highly accurate trained model and evaluates the surface condition of a workpiece during grinding.

表面状態推定システムの構成を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a surface state estimation system. 図1の研削盤の構成を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the grinding machine of FIG. 1 . 図1の観測装置を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the observation device of FIG. 1 . 図1の計測装置の構成を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the measurement device of FIG. 1 . 図4の計測装置による計測位置を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining measurement positions by the measurement device of FIG. 4 . (a)は、工作物の研削加工面である非真円部において、工作物の角度に対する、工作物の回転中心からの距離を示す。破線は、非真円部の目標形状(理想形状)でを示し、実線は、びびりが発生した場合の実際の形状を示す。(b)は、計測装置により計測される誤差データ(周面凹凸高さデータ)を示す。(a) shows the distance from the center of rotation of the workpiece relative to the angle of the workpiece at a non-circular portion, which is the ground surface of the workpiece. The dashed line shows the target shape (ideal shape) of the non-circular portion, and the solid line shows the actual shape when chatter occurs. (b) shows error data (surface irregularity height data) measured by a measuring device. 評価装置の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an evaluation device.

(実施形態)
1.表面状態推定システム1の構成の概要
以下、本実施形態の表面状態推定システム1の構成の概要について図1を参照しながら説明する。図1に示すように、表面状態推定システム1は、研削盤2と、観測装置3と、少なくとも1つの評価装置4と、計測装置5とを備える。表面状態推定システム1は、研削盤2により研削加工された工作物Wの研削加工面の表面状態を評価する。
(Embodiment)
1. Overview of the Configuration of the Surface Condition Estimation System 1 An overview of the configuration of the surface condition estimation system 1 of this embodiment will be described below with reference to Fig. 1. As shown in Fig. 1, the surface condition estimation system 1 includes a grinding machine 2, an observation device 3, at least one evaluation device 4, and a measurement device 5. The surface condition estimation system 1 evaluates the surface condition of the ground surface of the workpiece W ground by the grinding machine 2.

本実施形態では、表面状態推定システム1は、複数の研削盤2を備える構成を例にあげるが、1台の研削盤2のみを備える構成とすることもできる。研削盤2は、工作物Wを回転させ、かつ、砥石車を回転させながら、砥石車Tを工作物Wの周面に接触させることにより工作物Wの周面の研削加工を行う。特に、本実施形態においては、研削盤2の研削対象である工作物Wは、回転中心に対して非真円形状である非真円部W1を有する場合を例にあげる。非真円部W1は、例えば、カムシャフトのカム部、クランクシャフトのクランクピンなどである。そして、研削盤2は、非真円部W1の周面を研削加工する場合を例にあげる。ただし、工作物Wは、円筒形状のシャフトを対象とすることができ、研削盤2は、工作物Wの円筒部を研削加工するようにしても良い。なお、工作物Wは、カムシャフトの円筒部(カムジャーナル部)やクランクシャフトの円筒部(クランクジャーナル部)を対象とすることもできる。 In this embodiment, the surface condition estimation system 1 is configured to include multiple grinding machines 2, but it can also be configured to include only one grinding machine 2. The grinding machine 2 rotates the workpiece W and rotates the grinding wheel, bringing the grinding wheel T into contact with the circumferential surface of the workpiece W, thereby grinding the circumferential surface of the workpiece W. In particular, this embodiment illustrates a case in which the workpiece W, which is the object to be ground by the grinding machine 2, has a non-circular portion W1 that is not circular with respect to the center of rotation. The non-circular portion W1 is, for example, a cam portion of a camshaft or a crank pin of a crankshaft. The grinding machine 2 grinds the circumferential surface of the non-circular portion W1. However, the workpiece W can also be a cylindrical shaft, and the grinding machine 2 may grind the cylindrical portion of the workpiece W. The workpiece W can also be the cylindrical portion of a camshaft (cam journal portion) or the cylindrical portion of a crankshaft (crank journal portion).

研削盤2は、上述した工作物Wの研削加工を実施する構造体部分である研削盤本体11と、研削盤本体11を構成する駆動装置を制御するための制御装置12、および、操作盤13を備える。操作盤13は、入力装置として機能すると共に、表示装置として機能する。 The grinding machine 2 includes a grinding machine body 11, which is the structural part that performs the grinding process on the workpiece W described above, a control device 12 for controlling the drive device that constitutes the grinding machine body 11, and an operation panel 13. The operation panel 13 functions as both an input device and a display device.

観測装置3は、研削盤2に設けられており、砥石車Tによる工作物Wの非真円部W1に対する研削加工に伴って発生する振動データSvを観測する。詳細には、観測装置3は、研削盤2を構成する構造体に設けられ、当該構造体の振動を観測する。観測装置3は、観測により取得する振動データSvとして、例えば、振動の加速度データ、または、振動の変位データを取得する。 The observation device 3 is provided on the grinding machine 2 and observes vibration data Sv generated as the grinding wheel T grinds the non-circular portion W1 of the workpiece W. More specifically, the observation device 3 is provided on a structure that constitutes the grinding machine 2 and observes the vibrations of that structure. The observation device 3 obtains, for example, vibration acceleration data or vibration displacement data as the vibration data Sv obtained through observation.

評価装置4は、観測装置3により観測された振動データSvに基づいて、工作物Wの研削加工面における表面状態を評価する。特に、評価装置4は、工作物Wの表面状態として、研削加工におけるびびりの有無やびびりの程度を評価する場合を例にあげる。 The evaluation device 4 evaluates the surface condition of the ground surface of the workpiece W based on the vibration data Sv observed by the observation device 3. In particular, the evaluation device 4 evaluates the presence or absence of chatter during grinding and the degree of chatter as the surface condition of the workpiece W, as an example.

本実施形態における評価装置4において、学習フェーズを実行する学習演算装置40と、推定フェーズを実行する推定演算装置50とが、独立した装置である場合を例にあげる。学習演算装置40は、サーバ機能を有することもでき、複数の研削盤2のそれぞれに設けられた推定演算装置50と通信可能に接続されている。また、推定演算装置50は、複数の研削盤2のそれぞれに一対一で設けられており、エッジコンピュータとして機能し、高速演算処理を実現可能としている。 In the evaluation device 4 of this embodiment, an example is given in which the learning calculation device 40 that executes the learning phase and the estimation calculation device 50 that executes the estimation phase are independent devices. The learning calculation device 40 may also have server functionality and is communicatively connected to the estimation calculation device 50 provided on each of the multiple grinding machines 2. Furthermore, the estimation calculation device 50 is provided one-to-one with each of the multiple grinding machines 2, functions as an edge computer, and enables high-speed calculation processing.

ただし、評価装置4は、学習フェーズおよび推定フェーズを実行する1つの演算装置により構成することもできる。この場合、学習演算装置40および推定演算装置50が、一体化された状態に相当する。また、評価装置4は、研削盤2の組込みシステムとすることもでき、複数の研削盤2により構成される生産ラインの組込みシステムとすることもできる。 However, the evaluation device 4 can also be configured as a single calculation device that executes the learning phase and the estimation phase. In this case, the learning calculation device 40 and the estimation calculation device 50 are integrated. The evaluation device 4 can also be an embedded system in the grinding machine 2, or an embedded system in a production line consisting of multiple grinding machines 2.

学習演算装置40は、観測装置3により観測された振動データSv、および、計測装置5により得られた周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3を、訓練データセットとして取得する。そして、学習演算装置40は、学習フェーズとして、取得した訓練データセットを用いて機械学習を行うことにより学習済みモデルTMを生成する。 The learning calculation device 40 acquires the vibration data Sv observed by the observation device 3 and the peripheral surface irregularity height data Sd1, Sd2, and Sd3 obtained by the measurement device 5 as a training data set. Then, in the learning phase, the learning calculation device 40 generates a trained model TM by performing machine learning using the acquired training data set.

推定演算装置50は、学習演算装置40により生成された学習済みモデルTMを記憶する。そして、推定演算装置50は、推定フェーズとして、学習済みモデルTMおよび観測装置3により観測された振動データSvを用いて、工作物Wの研削加工面における表面状態を評価する。 The estimation calculation device 50 stores the learned model TM generated by the learning calculation device 40. Then, in the estimation phase, the estimation calculation device 50 evaluates the surface condition of the ground surface of the workpiece W using the learned model TM and the vibration data Sv observed by the observation device 3.

計測装置5は、研削盤2とは別の外部計測器である。計測装置5は、研削加工された工作物Wの非真円部W1の表面形状を計測する。特に、計測装置5は、非真円部W1の周面凹凸高さを計測し、周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3を取得する。計測装置5は、計測により得られた周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3を、評価装置4の学習演算装置40に出力する。 The measuring device 5 is an external measuring device separate from the grinding machine 2. The measuring device 5 measures the surface shape of the non-circular portion W1 of the ground workpiece W. In particular, the measuring device 5 measures the peripheral surface irregularity height of the non-circular portion W1 and obtains peripheral surface irregularity height data Sd1, Sd2, and Sd3. The measuring device 5 outputs the peripheral surface irregularity height data Sd1, Sd2, and Sd3 obtained by the measurement to the learning calculation device 40 of the evaluation device 4.

2.研削盤2の構成
研削盤2の構成について、図2を参照して説明する。研削盤2は、例えば、カム研削盤や円筒研削盤などをあげることができる。また、本実施形態の工作物Wは、非真円部W1としてカム部を有するカムシャフトである場合を例にあげる。
2. Configuration of Grinding Machine 2 The configuration of the grinding machine 2 will be described with reference to Fig. 2. Examples of the grinding machine 2 include a cam grinding machine and a cylindrical grinding machine. In addition, in this embodiment, the workpiece W is a camshaft having a cam portion as the non-circular portion W1.

研削盤2は、研削盤本体11と、研削盤本体11を制御する制御装置12と、入力装置および表示装置を構成する操作盤13とを備える。本実施形態においては、研削盤本体11は、テーブルトラバース型研削盤を例にあげる。ただし、研削盤本体11は、砥石台トラバース型研削盤を適用することもできる。 The grinding machine 2 comprises a grinding machine main body 11, a control device 12 that controls the grinding machine main body 11, and an operation panel 13 that constitutes an input device and display device. In this embodiment, the grinding machine main body 11 is a table traverse type grinding machine as an example. However, a wheelhead traverse type grinding machine can also be used as the grinding machine main body 11.

研削盤本体11は、ベッド21、砥石台22、工作物テーブル23、主軸台24、心押台25およびレスト装置26を備える。なお、本実施形態においては、研削盤本体11がレスト装置26を備える構成を例にあげるが、レスト装置26を備えない構成とすることもできる。 The grinding machine body 11 includes a bed 21, a grinding wheel head 22, a workpiece table 23, a headstock 24, a tailstock 25, and a rest device 26. While this embodiment exemplifies a configuration in which the grinding machine body 11 includes a rest device 26, it is also possible to configure the grinding machine body 11 without the rest device 26.

研削盤本体11においては、ベッド21上に、砥石台22、工作物テーブル23、主軸台24および心押台25が配置される。ベッド21上には、X軸方向に延在する砥石台案内面21aが設けられている。砥石台22が、X軸方向に移動可能に砥石台案内面21aに支持される。砥石台22は、ベッド21に設けられたX軸モータ21bの駆動により、X軸方向へ移動する。 In the grinding machine body 11, the wheel head 22, workpiece table 23, headstock 24, and tailstock 25 are arranged on the bed 21. A wheel head guide surface 21a extending in the X-axis direction is provided on the bed 21. The wheel head 22 is supported on the wheel head guide surface 21a so that it can move in the X-axis direction. The wheel head 22 moves in the X-axis direction by driving an X-axis motor 21b provided on the bed 21.

砥石台22は、砥石車Tを、Z軸に平行な軸回りに回転可能に支持する。砥石車Tは、砥石台22に設けられた砥石車回転モータ22aにより回転駆動する。砥石車Tは、砥石台22がX軸方向に移動することにより、工作物Wに対して接近、または、離間する動作を行う。本実施形態においては、砥石車Tの幅は、工作物Wの研削対象である1つの非真円部W1の幅よりも大きく設定されている。従って、1つの非真円部W1は、1か所のプランジ研削により研削される。 The grinding wheel head 22 supports the grinding wheel T so that it can rotate around an axis parallel to the Z axis. The grinding wheel T is driven to rotate by a grinding wheel rotation motor 22a provided on the grinding wheel head 22. The grinding wheel T moves toward or away from the workpiece W as the grinding wheel head 22 moves in the X axis direction. In this embodiment, the width of the grinding wheel T is set larger than the width of one non-circular portion W1 of the workpiece W to be ground. Therefore, one non-circular portion W1 is ground by plunge grinding in one location.

また、ベッド21上には、砥石台案内面21aからX軸方向に離間した位置に、Z軸方向に延在するテーブル案内面21cが設けられている。工作物テーブル23が、Z軸方向に移動可能にテーブル案内面21cに支持される。工作物テーブル23は、ベッド21に設けられたZ軸モータ21dの駆動により、Z軸方向へ移動する。 Also, a table guide surface 21c extending in the Z-axis direction is provided on the bed 21 at a position spaced apart in the X-axis direction from the grinding wheel head guide surface 21a. A workpiece table 23 is supported on the table guide surface 21c so that it can move in the Z-axis direction. The workpiece table 23 moves in the Z-axis direction by being driven by a Z-axis motor 21d provided on the bed 21.

工作物テーブル23の上には、主軸台24および心押台25がZ軸方向に対向するように配置される。主軸台24および心押台25は、工作物Wの両端を回転可能に支持する。また、主軸台24には、主軸モータ24aが設けられており、主軸モータ24aの駆動により工作物Wが回転する。 A headstock 24 and a tailstock 25 are arranged on the workpiece table 23 so that they face each other in the Z-axis direction. The headstock 24 and the tailstock 25 rotatably support both ends of the workpiece W. The headstock 24 is also provided with a spindle motor 24a, which rotates the workpiece W when driven.

レスト装置26は、ベッド21上であって、砥石車Tとの間に工作物Wを挟むように配置されている。つまり、レスト装置26は、工作物テーブル23を基準として、X軸方向において、砥石台22とは反対側に配置されている。レスト装置26は、例えば、砥石車Tにより研削される工作物Wの位置に対して裏面側を支持し、かつ、重力方向下側を支持する。本実施形態においては、レスト装置26は、研削対象である非真円部W1の研削点の裏面側および下面を支持する。つまり、レスト装置26は、研削加工中に、工作物Wが撓み変形することを抑制する機能を有する。ただし、レスト装置26は、工作物Wの軸方向中央における裏面側および下面を支持するようにしても良い。 The rest device 26 is positioned on the bed 21 so that the workpiece W is sandwiched between it and the grinding wheel T. In other words, the rest device 26 is positioned on the opposite side of the grinding wheel head 22 in the X-axis direction, with the workpiece table 23 as the reference. The rest device 26 supports, for example, the back side of the workpiece W relative to the position being ground by the grinding wheel T, and also supports the lower side in the direction of gravity. In this embodiment, the rest device 26 supports the back side and lower surface of the grinding point of the non-circular portion W1 to be ground. In other words, the rest device 26 has the function of suppressing bending and deformation of the workpiece W during grinding. However, the rest device 26 may also support the back side and lower surface at the axial center of the workpiece W.

3.観測装置3の説明
観測装置3について、図2および図3を参照して説明する。観測装置3は、上述したように、研削盤2に設けられており、砥石車Tによる工作物Wの非真円部W1に対する研削加工に伴って発生する振動データSvを観測する。観測装置3は、時系列データからなる振動データSvを取得する。
3. Description of Observation Device 3 The observation device 3 will be described with reference to Figures 2 and 3. As described above, the observation device 3 is provided on the grinding machine 2, and observes vibration data Sv generated in association with grinding of the non-circular portion W1 of the workpiece W by the grinding wheel T. The observation device 3 acquires the vibration data Sv consisting of time-series data.

観測装置3は、工作物Wに発生する振動を観測することを目的とするが、工作物Wは、回転しているため、工作物Wの動作を検出することは容易ではない。そこで、観測装置3は、工作物Wを直接観測するのではなく、工作物Wの振動が伝達される部材の振動を観測する。 The purpose of the observation device 3 is to observe vibrations occurring in the workpiece W, but because the workpiece W is rotating, it is not easy to detect the movement of the workpiece W. Therefore, rather than directly observing the workpiece W, the observation device 3 observes the vibrations of the components to which the vibrations of the workpiece W are transmitted.

特に、観測装置3は、工作物Wの振動以外のノイズ振動の影響が小さいことが好ましい。そこで、観測装置3は、研削盤2を構成する構造体のうち、心押台25またはレスト装置26の振動データSvを観測すると良い。 In particular, it is preferable that the observation device 3 be less affected by noise vibrations other than those of the workpiece W. Therefore, it is preferable that the observation device 3 observes the vibration data Sv of the tailstock 25 or rest device 26, among the structures that make up the grinding machine 2.

心押台25またはレスト装置26は、研削盤2を構成するユニットであって、研削加工時に駆動するアクチュエータを備えないユニットである。つまり、研削加工時において、心押台25およびレスト装置26は、アクチュエータによって駆動するユニットではない。ここで、砥石台22や主軸台24などのようにアクチュエータを有するユニットは、研削加工時にアクチュエータの駆動による振動を発生する可能性がある。しかし、心押台25およびレスト装置26は、研削加工時に駆動するアクチュエータを備えないため、研削加工中に、工作物Wの振動以外のノイズ振動が小さく、高精度に目的の振動データSvを観測することができる。 The tailstock 25 and rest device 26 are units that make up the grinding machine 2 and do not have an actuator that drives them during grinding. In other words, the tailstock 25 and rest device 26 are not units that are driven by an actuator during grinding. Units that have actuators, such as the wheel head 22 and headstock 24, may generate vibrations due to the actuator being driven during grinding. However, because the tailstock 25 and rest device 26 do not have an actuator that drives them during grinding, noise vibrations other than those of the workpiece W are small during grinding, allowing the desired vibration data Sv to be observed with high accuracy.

なお、心押台25およびレスト装置26を構成する部材は、研削加工中において工作物Wを支持しており、かつ、研削加工時において不動のユニットの例としてあげられる。つまり、観測装置3が当該ユニットの振動データSvを観測することで、観測装置3は、工作物Wの振動以外のノイズ振動が小さく、高精度に目的の振動データSvを観測することができる。そして、観測装置3が振動データSvを観測するユニットは、心押台25およびレスト装置26の他のユニットとすることもできる。 The components that make up the tailstock 25 and rest device 26 support the workpiece W during grinding and are examples of units that do not move during grinding. In other words, by having the observation device 3 observe the vibration data Sv of these units, the observation device 3 can observe the desired vibration data Sv with high accuracy, with little noise vibration other than that of the workpiece W. The units that the observation device 3 observes the vibration data Sv from can also be units other than the tailstock 25 and rest device 26.

観測装置3は、観測する振動データSvとして、観測対象物である心押台25またはレスト装置26の振動の加速度データ、または、観測対象物の振動の変位データとすることができる。 The observation device 3 can observe the vibration data Sv as acceleration data of the vibration of the tailstock 25 or rest device 26, which is the object being observed, or displacement data of the vibration of the object being observed.

観測装置3は、振動データSvとして振動の加速度データを観測する場合には、図2および図3に示すように、心押台25に直接配置することができる。この場合、観測装置3は、振動データSvとして、心押台25の振動の加速度データを観測する。もちろん、観測装置3は、レスト装置26に直接配置し、振動データSvとしてレスト装置26の振動の加速度データを観測することになる。 When observing vibration acceleration data as the vibration data Sv, the observation device 3 can be placed directly on the tailstock 25, as shown in Figures 2 and 3. In this case, the observation device 3 observes the vibration acceleration data of the tailstock 25 as the vibration data Sv. Of course, the observation device 3 can also be placed directly on the rest device 26, and observe the vibration acceleration data of the rest device 26 as the vibration data Sv.

また、観測装置3は、振動データSvとして振動の変位データを観測する場合には、ベッド21に配置して、観測対象物である心押台25またはレスト装置26の振動の変位データを振動データSvとして観測することもできる。 Furthermore, when observing vibration displacement data as vibration data Sv, the observation device 3 can be placed on the bed 21 to observe the vibration displacement data of the tailstock 25 or rest device 26, which is the object being observed, as vibration data Sv.

4.計測装置5の説明
計測装置5の構成について図4~図6を参照して説明する。計測装置5は、図4に示すように、工作物Wの非真円部W1であるカム部の外周面に接触する計測プローブ31と、計測プローブ31を支持するフィンガ32とを備える。計測プローブ31は、工作物Wの非真円部W1であるカム部の外周面に接触するように設けられる。フィンガ32は、上下方向に移動可能に設けられている。さらに、計測装置5は、工作物Wの軸方向(中心軸Cに平行な方向)に沿って移動するための軸方向移動装置33に支持される。
4. Description of Measuring Device 5 The configuration of the measuring device 5 will be described with reference to Figures 4 to 6. As shown in Figure 4, the measuring device 5 includes a measuring probe 31 that contacts the outer peripheral surface of the cam portion, which is the non-circular portion W1 of the workpiece W, and a finger 32 that supports the measuring probe 31. The measuring probe 31 is provided so as to contact the outer peripheral surface of the cam portion, which is the non-circular portion W1 of the workpiece W. The finger 32 is provided so as to be movable in the vertical direction. Furthermore, the measuring device 5 is supported by an axial movement device 33 that moves along the axial direction of the workpiece W (a direction parallel to the central axis C).

計測装置5は、工作物Wの軸方向において、工作物Wの非真円部W1であるカム部に径方向に対向する位置に位置決めして、工作物Wを回転しながら、計測プローブ31を非真円部W1であるカム部の外周面に接触させた状態を維持するように高さ制御を行う。このようにして、計測装置5は、工作物Wの非真円部W1であるカム部の外周面における周面凹凸高さを計測する。 The measuring device 5 is positioned in the axial direction of the workpiece W at a position radially opposite the cam portion, which is the non-circular portion W1 of the workpiece W, and while rotating the workpiece W, controls the height so that the measuring probe 31 remains in contact with the outer peripheral surface of the cam portion, which is the non-circular portion W1. In this way, the measuring device 5 measures the height of the peripheral irregularities on the outer peripheral surface of the cam portion, which is the non-circular portion W1 of the workpiece W.

計測装置5による計測位置は、図5に示すように、非真円部W1であるカム部の軸方向中央位置である計測位置P1、および、カム部の軸方向両端位置(図5にて、計測位置P1に対して上側及び下側)である計測位置P2,P3の3か所の軸方向位置とする。つまり、計測装置5は、計測位置P1の周面凹凸高さデータSd1、計測位置P2の周面凹凸高さデータSd2、および、計測位置P3の周面凹凸高さデータSd3を取得する。ただし、計測装置5による計測位置は、カム部の軸方向の3か所に限られず、3か所以上の軸方向位置とすれば良い。ただし、計測位置は、軸方向中央位置および軸方向両端位置の3か所を含むようにすると良い。 As shown in Figure 5, the measurement positions taken by the measuring device 5 are three axial positions: measurement position P1, which is the axial center position of the cam portion, which is the non-circular portion W1; and measurement positions P2 and P3, which are the axial end positions of the cam portion (above and below measurement position P1 in Figure 5). In other words, the measuring device 5 acquires peripheral surface irregularity height data Sd1 at measurement position P1, peripheral surface irregularity height data Sd2 at measurement position P2, and peripheral surface irregularity height data Sd3 at measurement position P3. However, the measurement positions taken by the measuring device 5 are not limited to three axial positions of the cam portion; three or more axial positions may be used. However, it is preferable that the measurement positions include the axial center position and both axial end positions.

周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3について、図6(a)(b)を参照して説明する。図6(a)は、工作物Wの回転角度に対する、工作物Wの非真円部W1であるカム部の中心軸Cからの距離を表す。非真円部W1であるカム部の目標形状は、図6(a)の破線にて示すようになる。つまり、カム部のベース円部分は、一定値を示し、カム部のリフト部分は、リフト量に応じた値を示す。 The peripheral surface irregularity height data Sd1, Sd2, and Sd3 will be explained with reference to Figures 6(a) and 6(b). Figure 6(a) shows the distance from the central axis C of the cam portion, which is the non-circular portion W1 of the workpiece W, relative to the rotation angle of the workpiece W. The target shape of the cam portion, which is the non-circular portion W1, is shown by the dashed line in Figure 6(a). In other words, the base circle portion of the cam portion shows a constant value, and the lift portion of the cam portion shows a value according to the lift amount.

研削加工中にびびりが発生した場合には、研削加工面である非真円部W1の表面は、周期的な凹凸形状に形成される。従って、図6(a)の実線にて示すように、工作物Wの非真円部W1の実際の形状は、目標形状(理想形状)に対して周期的な凹凸が付加された形状となる。 When chatter occurs during grinding, the surface of the non-circular portion W1, which is the ground surface, is formed with a periodic uneven shape. Therefore, as shown by the solid line in Figure 6(a), the actual shape of the non-circular portion W1 of the workpiece W is a shape in which periodic unevenness is added to the target shape (ideal shape).

計測装置5は、非真円部W1の目標形状に対する誤差データを計測することができる。従って、計測装置5は、図6(a)の破線にて示す非真円部W1であるカム部の目標形状を基準として、当該目標形状からの誤差データを計測する。計測装置5により計測された計測データが、図6(b)に示すような周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3となる。なお、図6(b)には、計測位置P1における周面凹凸高さデータSd1を示しており、他の計測位置P2,P3における周面凹凸高さデータSd2,Sd3は、振幅および位相が異なるが、同様のうねり波形となる。 The measuring device 5 can measure error data relative to the target shape of the non-circular portion W1. Therefore, the measuring device 5 measures error data from the target shape, using the target shape of the cam portion, which is the non-circular portion W1 shown by the dashed line in Figure 6(a), as a reference. The measurement data measured by the measuring device 5 becomes the peripheral surface unevenness height data Sd1, Sd2, Sd3 as shown in Figure 6(b). Note that Figure 6(b) shows the peripheral surface unevenness height data Sd1 at measurement position P1, and the peripheral surface unevenness height data Sd2, Sd3 at the other measurement positions P2, P3 have different amplitudes and phases, but have similar waviness waveforms.

ここで、周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3で示されるうねりの山数は、砥石車Tの回転周期、工作物Wの回転周期、砥石車Tの外径、工作物Wの非真円部W1の外径などに応じて決まる値となることが知られている。ただし、周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3のそれぞれの振幅および位相は、異なる。 Here, it is known that the number of undulation peaks indicated by the peripheral surface irregularity height data Sd1, Sd2, and Sd3 is a value determined by the rotation period of the grinding wheel T, the rotation period of the workpiece W, the outer diameter of the grinding wheel T, and the outer diameter of the non-circular portion W1 of the workpiece W. However, the amplitudes and phases of the peripheral surface irregularity height data Sd1, Sd2, and Sd3 are different.

5.評価装置4の機能ブロック構成
表面状態推定システム1を構成する評価装置4の機能ブロック構成について、図7を参照して説明する。表面状態推定システム1は、上述したように、評価装置4を備える。評価装置4は、図7に示すように、学習フェーズを実行する学習演算装置40、および、推定フェーズを実行する推定演算装置50を備える。学習演算装置40および推定演算装置50は、いずれも、演算処理を実行するプロセッサ、データを記憶する記憶装置、および、外部機器との入出力を行うインターフェースを備える。
5. Functional Block Configuration of Evaluation Device 4 The functional block configuration of the evaluation device 4 that constitutes the surface condition estimation system 1 will be described with reference to FIG. 7. As described above, the surface condition estimation system 1 includes the evaluation device 4. As shown in FIG. 7, the evaluation device 4 includes a learning calculation device 40 that executes the learning phase, and an estimation calculation device 50 that executes the estimation phase. Both the learning calculation device 40 and the estimation calculation device 50 include a processor that executes calculation processing, a storage device that stores data, and an interface that performs input/output with external devices.

学習演算装置40は、観測装置3によって観測された振動データSvと、計測装置5によって計測された非真円部W1の周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3とに基づいて、非真円部W1のうねりを含む表面凹凸の指標値を推定するための学習済みモデルTMを生成する。学習演算装置40は、訓練データセット取得部41、訓練データセット記憶部42、モデル生成部43を備える。 The learning calculation device 40 generates a learned model TM for estimating an index value for the surface unevenness, including the waviness, of the non-circular portion W1, based on the vibration data Sv observed by the observation device 3 and the peripheral unevenness height data Sd1, Sd2, and Sd3 of the non-circular portion W1 measured by the measurement device 5. The learning calculation device 40 includes a training dataset acquisition unit 41, a training dataset storage unit 42, and a model generation unit 43.

訓練データセット取得部41は、機械学習を行うための訓練データセットを取得する。訓練データセット取得部41は、振動データ取得部41a、特徴量抽出部41b、高さデータ取得部41c、および、統計値算出部41dを備える。 The training dataset acquisition unit 41 acquires a training dataset for machine learning. The training dataset acquisition unit 41 includes a vibration data acquisition unit 41a, a feature extraction unit 41b, a height data acquisition unit 41c, and a statistical value calculation unit 41d.

振動データ取得部41aは、観測装置3により観測された振動データSvを取得する。振動データSvは、時系列データであって、非真円部W1の研削加工中におけるデータである。 The vibration data acquisition unit 41a acquires vibration data Sv observed by the observation device 3. The vibration data Sv is time-series data obtained during grinding of the non-circular portion W1.

特徴量抽出部41bは、振動データ取得部41aが取得した振動データSvとしての振動の加速度データまたは変位データにおける特徴量Aを抽出する。例えば、特徴量抽出部41bは、振動の加速度データまたは振動の変位データにおける特定の周波数帯域から抽出されたデータを特徴量Aとする。より詳細には、特徴量抽出部41bは、特定の周波数帯域における加速度データまたは変位データの振幅を特徴量Aとする。特徴量Aは、最大振幅としても良いし、平均振幅としても良い。また、特徴量抽出部41bは、加速度データまたは変位データの複数の特徴量Aを抽出しても良い。 The feature extraction unit 41b extracts feature A from the vibration acceleration data or displacement data as the vibration data Sv acquired by the vibration data acquisition unit 41a. For example, the feature extraction unit 41b sets data extracted from a specific frequency band in the vibration acceleration data or vibration displacement data as feature A. More specifically, the feature extraction unit 41b sets the amplitude of the acceleration data or displacement data in a specific frequency band as feature A. Feature A may be the maximum amplitude or the average amplitude. The feature extraction unit 41b may also extract multiple feature A from the acceleration data or displacement data.

特徴量Aは、振動の変位データまたは振動の加速度データのうち、周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3におけるうねり数および工作物Wの回転速度に基づいて決定された周波数帯域から抽出されたデータ(最大振幅や平均振幅など)とする。抽出する周波数帯域は、例えば、砥石車Tの回転周波数成分の整数倍を用いて設定すると良い。砥石車Tの回転周波数成分とは、砥石車Tの回転周波数とその高調波からなる周波数成分である。そして、特徴量抽出部41bにより抽出された特徴量Aが、訓練データセットの1つとなる。 Feature A is data (such as maximum amplitude or average amplitude) extracted from the vibration displacement data or vibration acceleration data, from a frequency band determined based on the number of waviness in the peripheral surface unevenness height data Sd1, Sd2, Sd3 and the rotational speed of the workpiece W. The frequency band to be extracted may be set, for example, using an integer multiple of the rotational frequency component of the grinding wheel T. The rotational frequency component of the grinding wheel T is a frequency component consisting of the rotational frequency of the grinding wheel T and its harmonics. Feature A extracted by the feature extraction unit 41b then becomes one of the training data sets.

高さデータ取得部41cは、計測装置5により計測位置P1,P2,P3のそれぞれにて計測された複数の周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3を取得する。複数の周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3は、図6(b)に示すように、非真円部W1の目標形状に対する誤差データである。 The height data acquisition unit 41c acquires multiple pieces of peripheral surface irregularity height data Sd1, Sd2, and Sd3 measured by the measurement device 5 at measurement positions P1, P2, and P3, respectively. The multiple pieces of peripheral surface irregularity height data Sd1, Sd2, and Sd3 are error data relative to the target shape of the non-circular portion W1, as shown in Figure 6(b).

統計値算出部41dは、高さデータ取得部41cが取得した複数の周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3についての統計値SDを算出する。統計値SDは、例えば、最大値、平均値、第一四分位数、第三四分位数、分散値、標準偏差などである。算出された統計値SDが、訓練データセットの1つとなる。例えば、統計値SDは、3つの周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3の最大値である。 The statistical value calculation unit 41d calculates a statistical value SD for the multiple peripheral surface irregularity height data Sd1, Sd2, and Sd3 acquired by the height data acquisition unit 41c. The statistical value SD may be, for example, the maximum value, average value, first quartile, third quartile, variance, or standard deviation. The calculated statistical value SD becomes one of the training data sets. For example, the statistical value SD is the maximum value of the three peripheral surface irregularity height data Sd1, Sd2, and Sd3.

訓練データセット記憶部42は、訓練データセット取得部41によって取得された振動データSvの特徴量Aと複数の周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3についての統計値SDとを関連付けて、訓練データセットとして記憶する。 The training dataset storage unit 42 associates the feature A of the vibration data Sv acquired by the training dataset acquisition unit 41 with the statistical values SD for the multiple peripheral surface irregularity height data Sd1, Sd2, and Sd3, and stores them as a training dataset.

モデル生成部43は、訓練データセット記憶部42に記憶された訓練データセットを用いて機械学習を行う。具体的には、モデル生成部43は、振動データSvの特徴量Aを説明変数とし、複数の周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3についての統計値SDを目的変数とし、機械学習を行うことにより、特徴量Aと統計値SDとの間の相関関係を表す学習済みモデルTMを生成する。 The model generation unit 43 performs machine learning using the training dataset stored in the training dataset storage unit 42. Specifically, the model generation unit 43 uses the feature amount A of the vibration data Sv as an explanatory variable and the statistical value SD for the multiple peripheral surface unevenness height data Sd1, Sd2, Sd3 as a target variable, and performs machine learning to generate a trained model TM that represents the correlation between the feature amount A and the statistical value SD.

振動データSvの特徴量Aが最大振幅や平均振幅とすると、研削加工時に生じるびびりの程度が小さい場合には、特徴量Aは小さくなる。また、統計値SDが最大値とすると、研削加工時に生じるびびりの程度が小さい場合には、統計値SDも小さくなる。反対に、研削加工時に生じるびびりの程度が大きい場合には、特徴量Aも、統計値SDも、大きくなる。 If the feature value A of the vibration data Sv is the maximum amplitude or average amplitude, then if the degree of chatter that occurs during grinding is small, then the feature value A will be small. Also, if the statistical value SD is the maximum value, then if the degree of chatter that occurs during grinding is small, then the statistical value SD will also be small. Conversely, if the degree of chatter that occurs during grinding is large, then both the feature value A and the statistical value SD will be large.

上記の場合、振動データSvの特徴量Aと複数の周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3についての統計値SDとは、単調増加の関係を有する。例えば、特徴量Aと統計値SDとの傾向を、例えば、直線近似式(一次近似式)や多次元近似式によって表すことができる。 In the above case, the feature A of the vibration data Sv and the statistical value SD for the multiple peripheral surface irregularity height data Sd1, Sd2, and Sd3 have a monotonically increasing relationship. For example, the trend between the feature A and the statistical value SD can be expressed by, for example, a linear approximation formula (first-order approximation formula) or a multidimensional approximation formula.

そこで、モデル生成部43は、特徴量Aと統計値SDとの関係を、学習済みモデルTMとして定義する。学習済みモデルTMの生成において、機械学習を行う。つまり、モデル生成部43は、多数の工作物Wを研削加工したときの振動データSvの特徴量Aおよび複数の周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3についての統計値SDを用いて、機械学習を行う。そして、モデル生成部43は、多数の特徴量Aおよび多数の統計値SDを用いて、機械学習を行うことにより、特徴量Aと統計値SDとの関係を表す学習済みモデルTMを生成する。 The model generation unit 43 therefore defines the relationship between the feature amount A and the statistical value SD as a trained model TM. Machine learning is performed to generate the trained model TM. That is, the model generation unit 43 performs machine learning using the feature amount A of the vibration data Sv obtained when grinding a large number of workpieces W and the statistical values SD for the multiple peripheral surface unevenness height data Sd1, Sd2, and Sd3. The model generation unit 43 then performs machine learning using the multiple feature amounts A and the multiple statistical values SD to generate a trained model TM that represents the relationship between the feature amount A and the statistical values SD.

推定演算装置50は、学習演算装置40によって生成された学習済みモデルTMと、推定時において観測装置3により観測された振動データSvとを用いて、工作物Wの非真円部W1の研削加工面における表面状態を評価する。 The estimation calculation device 50 evaluates the surface condition of the ground surface of the non-circular portion W1 of the workpiece W using the learned model TM generated by the learning calculation device 40 and the vibration data Sv observed by the observation device 3 during estimation.

推定演算装置50は、図7に示すように、モデル記憶部51、評価データ取得部52、推定部53、評価部54、出力部55を備える。モデル記憶部51(学習済みモデル記憶部)は、モデル生成部43により生成された学習済みモデルTMを記憶する。 As shown in FIG. 7, the estimation calculation device 50 includes a model storage unit 51, an evaluation data acquisition unit 52, an estimation unit 53, an evaluation unit 54, and an output unit 55. The model storage unit 51 (trained model storage unit) stores the trained model TM generated by the model generation unit 43.

評価データ取得部52は、推定対象の工作物Wの研削加工時において観測装置3により観測された振動データSvを取得する。評価データ取得部52は、振動データ取得部52aおよび特徴量抽出部52bを備える。ここで、評価データ取得部52の振動データ取得部52aおよび特徴量抽出部52bは、訓練データセット取得部41の振動データ取得部41aおよび特徴量抽出部41bと同様の処理を行う。 The evaluation data acquisition unit 52 acquires vibration data Sv observed by the observation device 3 during grinding of the workpiece W to be estimated. The evaluation data acquisition unit 52 includes a vibration data acquisition unit 52a and a feature extraction unit 52b. Here, the vibration data acquisition unit 52a and the feature extraction unit 52b of the evaluation data acquisition unit 52 perform the same processing as the vibration data acquisition unit 41a and the feature extraction unit 41b of the training dataset acquisition unit 41.

なお、本実施形態においては、評価データ取得部52は、訓練データセット取得部41の振動データ取得部41aおよび特徴量抽出部41bとは別要素として説明する。ただし、訓練データセット取得部41の振動データ取得部41aおよび特徴量抽出部41bを、評価データ取得部52の振動データ取得部52aおよび特徴量抽出部52bと兼用することも可能である。すなわち、学習演算装置40における要素41a,41bの機能が、推定演算装置50の一部の機能と兼用される。 In this embodiment, the evaluation data acquisition unit 52 is described as a separate element from the vibration data acquisition unit 41a and feature extraction unit 41b of the training data set acquisition unit 41. However, the vibration data acquisition unit 41a and feature extraction unit 41b of the training data set acquisition unit 41 can also serve as the vibration data acquisition unit 52a and feature extraction unit 52b of the evaluation data acquisition unit 52. In other words, the functions of elements 41a and 41b in the learning calculation device 40 are shared with some of the functions of the estimation calculation device 50.

推定部53は、モデル記憶部51に記憶された学習済みモデルTMを取得する。さらに、推定部53は、評価データ取得部52によって取得された振動データSvの特徴量Aを取得する。ここで、上述したように、学習済みモデルTMは、振動データSvの特徴量Aと、複数の周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3についての統計値SDとの関係を定義する。 The estimation unit 53 acquires the trained model TM stored in the model storage unit 51. Furthermore, the estimation unit 53 acquires the feature quantity A of the vibration data Sv acquired by the evaluation data acquisition unit 52. Here, as described above, the trained model TM defines the relationship between the feature quantity A of the vibration data Sv and the statistical value SD for the multiple pieces of peripheral surface irregularity height data Sd1, Sd2, and Sd3.

従って、推定部53は、学習済みモデルTMおよび振動データSvの特徴量Aに基づいて、複数の周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3についての統計値SDに対応する推定統計値SSを推定する。 Therefore, the estimation unit 53 estimates an estimated statistical value SS corresponding to the statistical value SD for the multiple peripheral surface irregularity height data Sd1, Sd2, and Sd3 based on the trained model TM and the feature A of the vibration data Sv.

評価部54は、推定部53によって推定された非真円部W1の研削加工面の推定統計値SSに基づいて、非真円部W1の研削加工面の表面状態を評価する。特に、評価部54は、推定統計値SSに基づいて、非真円部W1の研削加工面におけるびびりの有無またはびびりの程度を評価する。 The evaluation unit 54 evaluates the surface condition of the ground surface of the non-circular portion W1 based on the estimated statistical value SS of the ground surface of the non-circular portion W1 estimated by the estimation unit 53. In particular, the evaluation unit 54 evaluates the presence or absence of chatter or the degree of chatter on the ground surface of the non-circular portion W1 based on the estimated statistical value SS.

例えば、評価部54は、推定統計値SSが予め設定された基準値以上であるか否かを判定する。そして、評価部54は、推定統計値SSが基準値以上であれば、砥石車Tによる工作物Wの非真円部W1の研削加工時にびびりが生じていると判定する。または、評価部54は、びびりの程度が大きいと判定する。 For example, the evaluation unit 54 determines whether the estimated statistical value SS is equal to or greater than a preset reference value. If the estimated statistical value SS is equal to or greater than the reference value, the evaluation unit 54 determines that chatter is occurring during grinding of the non-circular portion W1 of the workpiece W with the grinding wheel T. Alternatively, the evaluation unit 54 determines that the degree of chatter is large.

一方、評価部54は、推定統計値SSが基準値未満であれば、砥石車Tによる工作物Wの非真円部W1の研削加工時にびびりが生じていないと判定する。もしくは、評価部54は、推定統計値SSが基準値未満であれば、びびりの程度が小さいと判定する。また、評価部54は、複数の段階的な基準値を記憶しておき、推定統計値がどの段階に属するかを判定することにより、びびりの程度を段階的に評価することもできる。 On the other hand, if the estimated statistical value SS is less than the reference value, the evaluation unit 54 determines that no chatter is occurring during grinding of the non-circular portion W1 of the workpiece W with the grinding wheel T. Alternatively, if the estimated statistical value SS is less than the reference value, the evaluation unit 54 determines that the degree of chatter is small. The evaluation unit 54 can also store multiple step-by-step reference values and evaluate the degree of chatter in steps by determining which step the estimated statistical value belongs to.

出力部55は、例えば、評価部54による評価結果を数値化し、数値化した評価結果Rを操作盤13に対して出力する。出力部55は、評価部54によってびびりが発生したと判定された場合、または、びびりの程度が大きいと判定された場合には、評価結果Rの値を大きくして操作盤13に出力する。一方、出力部55は、評価部54によってびびりが発生していないと判定された場合、または、びびりの程度が小さいと判定された場合には、評価結果Rの値を小さくして操作盤13に出力する。 The output unit 55, for example, digitizes the evaluation result by the evaluation unit 54 and outputs the digitized evaluation result R to the operation panel 13. If the evaluation unit 54 determines that chatter has occurred or that the degree of chatter is large, the output unit 55 increases the value of the evaluation result R and outputs it to the operation panel 13. On the other hand, if the evaluation unit 54 determines that chatter has not occurred or that the degree of chatter is small, the output unit 55 decreases the value of the evaluation result R and outputs it to the operation panel 13.

操作盤13は、評価部54により出力された評価結果Rを、表示装置として機能する表示画面に表示する。作業者は、操作盤13の表示画面を確認することにより、研削加工を行った工作物Wの表面にびびりが生じているかを把握することができる。さらに、作業者は、工作物Wの表面に生じているびびりの程度を把握することができる。 The operation panel 13 displays the evaluation result R output by the evaluation unit 54 on a display screen that functions as a display device. By checking the display screen of the operation panel 13, the worker can determine whether chatter has occurred on the surface of the workpiece W that has been ground. Furthermore, the worker can determine the extent of chatter that has occurred on the surface of the workpiece W.

特に、推定演算装置50は、研削盤2のエッジコンピュータとして機能する。従って、研削盤2にて工作物Wの研削加工を行った直後に、推定演算装置50は高速演算を行うことができる。例えば、次の工作物Wの研削加工が開始される前に、推定演算装置50が評価結果Rを操作盤13に出力して、操作盤13に評価結果Rを表示することができる。つまり、作業者は、次の工作物Wの研削加工を開始する前に、今回研削加工を行った工作物Wに対する評価結果Rを確認することができる。 In particular, the estimation calculation device 50 functions as an edge computer for the grinding machine 2. Therefore, immediately after grinding the workpiece W on the grinding machine 2, the estimation calculation device 50 can perform high-speed calculations. For example, before grinding the next workpiece W begins, the estimation calculation device 50 can output the evaluation result R to the operation panel 13 and display the evaluation result R on the operation panel 13. In other words, the operator can check the evaluation result R for the workpiece W that has just been ground before starting grinding the next workpiece W.

さらに、出力部55は、評価部54による評価結果Rを制御装置12に出力するようにしても良い。例えば、評価結果Rがびびりの程度が大きいことを表す場合に、制御装置12は、次の工作物Wの研削加工を開始せずに、一時停止するように研削盤本体11を制御することもできる。この場合、制御装置12は、操作盤13の表示画面に、一時停止することを表示すると良い。 Furthermore, the output unit 55 may be configured to output the evaluation result R by the evaluation unit 54 to the control device 12. For example, if the evaluation result R indicates that the degree of chatter is large, the control device 12 may control the grinding machine main body 11 to pause rather than start grinding the next workpiece W. In this case, the control device 12 may display an indication of a pause on the display screen of the operation panel 13.

6.効果
上記実施形態の表面状態推定システム1によれば、工作物Wの周面を砥石車Tにより研削加工する場合を対象とする。表面状態推定システム1を構成する推定演算装置50は、機械学習を行うことにより生成された学習済みモデルTMを用いて、工作物Wの周面の研削加工面における表面状態を評価する。
6. Effects The surface condition estimation system 1 of the above embodiment is intended for a case where the peripheral surface of a workpiece W is ground using a grinding wheel T. The estimation calculation device 50 constituting the surface condition estimation system 1 evaluates the surface condition of the ground peripheral surface of the workpiece W using a trained model TM generated by machine learning.

特に、推定演算装置50は、学習済みモデルTMを生成する場合、工作物Wの周面の研削加工面における3か所以上の軸方向位置のそれぞれの周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3についての統計値SDを目的変数としている。すなわち、1か所の軸方向位置の周面凹凸高さデータのみを用いるのではなく、3か所以上の軸方向位置のそれぞれの周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3を用いている。 In particular, when generating the trained model TM, the estimation calculation device 50 uses the statistical value SD for the peripheral surface unevenness height data Sd1, Sd2, Sd3 at three or more axial positions on the ground peripheral surface of the workpiece W as the objective variable. In other words, rather than using only the peripheral surface unevenness height data at one axial position, the estimation calculation device 50 uses the peripheral surface unevenness height data Sd1, Sd2, Sd3 at three or more axial positions.

特に、工作物Wの周面の研削加工において、軸方向位置によって周方向の凹凸状態が異なり、周面凹凸高さが大きな軸方向位置が存在したり、周面凹凸高さが小さな軸方向位置が存在したりする。そこで、上記のように、3か所以上の軸方向位置のそれぞれの周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3を用いることにより、軸方向位置によるばらつきの影響を抑制することができる。 In particular, when grinding the peripheral surface of the workpiece W, the state of circumferential irregularities varies depending on the axial position, with some axial positions having a large circumferential irregularity height and others having a small circumferential irregularity height. Therefore, by using the peripheral irregularity height data Sd1, Sd2, and Sd3 for three or more axial positions as described above, the effects of variation due to axial position can be suppressed.

そして、上記のように、推定演算装置50は、3か所以上の軸方向位置の周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3についての統計値SDを目的変数としている。つまり、目的変数は、3か所以上の軸方向位置の周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3を考慮した値とされている。従って、目的変数は、特定の1か所の軸方向位置の周面凹凸高さデータの状態のみに依存することなく、軸方向位置によるばらつきを考慮した値となる。つまり、生成された学習済みモデルTMは、説明変数としての振動データSvの特徴量Aと、目的変数としての3か所以上の軸方向位置の周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3の統計値SDとの関係を表したモデルとなる。 As described above, the estimation calculation device 50 uses the statistical value SD of the circumferential surface irregularity height data Sd1, Sd2, and Sd3 at three or more axial positions as the objective variable. In other words, the objective variable is a value that takes into account the circumferential surface irregularity height data Sd1, Sd2, and Sd3 at three or more axial positions. Therefore, the objective variable is a value that takes into account variation due to axial position, rather than relying solely on the state of the circumferential surface irregularity height data at one specific axial position. In other words, the generated trained model TM is a model that represents the relationship between the feature A of the vibration data Sv as the explanatory variable and the statistical value SD of the circumferential surface irregularity height data Sd1, Sd2, and Sd3 at three or more axial positions as the objective variable.

そして、推定演算装置50を構成する推定部53が、上記のように生成された学習済みモデルTMと、観測装置3によって観測された振動データSvとを用いて、工作物Wの周面の研削加工面の統計値(推定統計値SS)を推定している。つまり、推定統計値SSは、3か所以上の軸方向位置の周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3の統計値SDに相当する。従って、推定統計値SSは、工作物Wの周面の研削加工面の表面状態を高精度に表した値にできる。 The estimation unit 53 constituting the estimation calculation device 50 then uses the trained model TM generated as described above and the vibration data Sv observed by the observation device 3 to estimate the statistical value (estimated statistical value SS) of the ground peripheral surface of the workpiece W. In other words, the estimated statistical value SS corresponds to the statistical value SD of the peripheral surface irregularity height data Sd1, Sd2, Sd3 at three or more axial positions. Therefore, the estimated statistical value SS can be a value that accurately represents the surface condition of the ground peripheral surface of the workpiece W.

さらに、推定演算装置50を構成する評価部54が、推定統計値SSに基づいて、工作物Wの周面の研削加工面の表面状態を評価する。従って、高精度に、工作物Wの周面の研削加工面の表面状態を評価することができる。 Furthermore, the evaluation unit 54 constituting the estimation calculation device 50 evaluates the surface condition of the ground peripheral surface of the workpiece W based on the estimated statistical value SS. Therefore, the surface condition of the ground peripheral surface of the workpiece W can be evaluated with high accuracy.

また、表面状態推定システム1は、周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3における3か所以上の軸方向位置(計測位置P1,P2、P3)は、工作物Wの周面の軸方向中央位置および軸方向両端位置を含むようにしている。このような3か所の位置を含むようにすることで、ばらつきを考慮した統計値SDとすることができる。 In addition, the surface condition estimation system 1 is configured so that the three or more axial positions (measurement positions P1, P2, P3) in the peripheral surface irregularity height data Sd1, Sd2, Sd3 include the axial center position and both axial end positions of the peripheral surface of the workpiece W. By including these three positions, it is possible to obtain a statistical value SD that takes variability into account.

また、振動データSvの特徴量Aは、振動データSvとしての振動の加速度データまたは振動の変位データのうち、周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3におけるうねり数および工作物Wの回転速度に基づいて決定された周波数帯域から抽出されたデータとした。工作物Wの周面の表面に生じるびびりは、上記の要素(うねり数および工作物Wの回転速度)を用いることで、予め把握することができる。そこで、特徴量Aの抽出において上記の要素を用いて特定された周波数帯域に限定することで、所望の特徴量Aを抽出することができる。 Furthermore, feature A of the vibration data Sv is data extracted from the vibration acceleration data or vibration displacement data as the vibration data Sv, from a frequency band determined based on the number of waviness in the peripheral surface unevenness height data Sd1, Sd2, Sd3 and the rotational speed of the workpiece W. Chatter occurring on the peripheral surface of the workpiece W can be predicted in advance using the above elements (number of waviness and rotational speed of the workpiece W). Therefore, the desired feature A can be extracted by limiting the extraction of feature A to a frequency band specified using the above elements.

また、観測装置3が、心押台25またはレスト装置26の振動データを観測するようにした。これにより、高精度に工作物Wの周面に生じるびびりに関する振動データSvを取得することができる。結果として、評価装置4により高精度にびびりの有無またはびびりの程度を評価することができる。また、観測装置3は、工作物Wを支持し、かつ、研削加工時において不動となるユニットの振動データを観測すると良い。例えば、心押台25またはレスト装置26を構成する部材を、当該ユニットの例としてあげることができる。 The observation device 3 is also configured to observe vibration data of the tailstock 25 or rest device 26. This makes it possible to obtain vibration data Sv related to chatter occurring on the peripheral surface of the workpiece W with high accuracy. As a result, the evaluation device 4 can evaluate the presence or absence of chatter and the extent of chatter with high accuracy. The observation device 3 may also observe vibration data of a unit that supports the workpiece W and is stationary during grinding. For example, the components that make up the tailstock 25 or rest device 26 can be given as examples of such units.

また、上述したように、研削盤2は、砥石車Tにより、回転中心に対して非真円形状である非真円部W1を有する工作物Wにおける非真円部W1を研削加工する場合を対象とすることができる。この場合、評価装置4は、観測装置3により観測された振動データSvに基づいて、工作物Wの非真円部W1の研削加工面における表面状態を評価する。 As described above, the grinding machine 2 can be used to grind a non-circular portion W1 of a workpiece W, which has a non-circular portion W1 that is non-circular with respect to the center of rotation, using a grinding wheel T. In this case, the evaluation device 4 evaluates the surface condition of the ground surface of the non-circular portion W1 of the workpiece W based on the vibration data Sv observed by the observation device 3.

特に、工作物Wの非真円部W1を研削加工する場合には、砥石車Tにおいて、工作物Wの非真円部W1と接触する位置の高さが変化する。さらに、工作物Wの非真円部W1を研削加工する場合には、工作物Wの回転速度を変化させながら研削加工が行われることがある。そのため、工作物Wにおける研削位置の周速度が、工作物Wの周方向位置によって異なる状態となる。例えば、周速度の変化が原因の1つとして、研削加工面にびびりが発生する可能性がある。 In particular, when grinding the non-circular portion W1 of the workpiece W, the height of the position where the grinding wheel T comes into contact with the non-circular portion W1 of the workpiece W changes. Furthermore, when grinding the non-circular portion W1 of the workpiece W, the grinding is sometimes performed while changing the rotational speed of the workpiece W. As a result, the peripheral speed of the grinding position on the workpiece W varies depending on the circumferential position of the workpiece W. For example, one cause of chatter on the ground surface is the change in peripheral speed.

そのため、工作物Wの非真円部W1を研削加工する場合には、円筒部を研削する場合に比べて、学習済みモデルTMの説明変数および目的変数の設定がより重要となる。そして、工作物Wの非真円部W1を研削加工する場合において、上述したように、推定演算装置50は、学習済みモデルTMを生成する場合、工作物Wの非真円部W1の研削加工面における3か所以上の軸方向位置のそれぞれの周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3についての統計値SDを目的変数とする。つまり、生成された学習済みモデルTMは、説明変数としての振動データSvの特徴量Aと、目的変数としての3か所以上の軸方向位置の周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3の統計値SDとの関係を表したモデルとなる。従って、高精度に、工作物Wの非真円部W1の研削加工面の表面状態を評価することができる。 Therefore, when grinding the non-circular portion W1 of the workpiece W, the setting of the explanatory variables and objective variables of the trained model TM is more important than when grinding a cylindrical portion. When grinding the non-circular portion W1 of the workpiece W, as described above, the estimation calculation device 50 generates the trained model TM using the statistical values SD for the peripheral surface irregularity height data Sd1, Sd2, and Sd3 at three or more axial positions on the ground surface of the non-circular portion W1 of the workpiece W as objective variables. In other words, the generated trained model TM is a model that represents the relationship between the feature A of the vibration data Sv as the explanatory variable and the statistical values SD for the peripheral surface irregularity height data Sd1, Sd2, and Sd3 at three or more axial positions as objective variables. Therefore, the surface condition of the ground surface of the non-circular portion W1 of the workpiece W can be evaluated with high accuracy.

(その他)
上述した実施形態においては、機械学習における目的変数は、計測装置5によって計測されたカム部の外周面形状を表す周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3についての統計値SDとした。これに代えて、または、加えて、目的変数は、例えば計測装置5のフィンガ32または計測プローブ31を変位させることによって発生する電流値(例えば、内蔵されたモータ電流値等)を周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3として、当該周面凹凸高さデータSd1,Sd2,Sd3の統計値として用いることもできる。
(others)
In the above-described embodiment, the objective variable in the machine learning is the statistical value SD of the peripheral surface irregularity height data Sd1, Sd2, Sd3 that represent the outer peripheral surface shape of the cam portion measured by the measurement device 5. Alternatively, or in addition, the objective variable can be, for example, a current value (e.g., a built-in motor current value) generated by displacing the finger 32 or the measurement probe 31 of the measurement device 5, which can be used as the peripheral surface irregularity height data Sd1, Sd2, Sd3, and the statistical value of the peripheral surface irregularity height data Sd1, Sd2, Sd3.

1 表面状態推定システム
2 研削盤
3 観測装置
4 評価装置
51 モデル記憶部(学習済みモデル記憶部)
53 推定部
54 評価部
W 工作物
W1 工作物の非真円部
T 砥石車
Sv 振動データ
A 振動データの特徴量
Sd1,Sd2,Sd3 周面凹凸高さデータ
SD 統計値
SS 推定統計値
TM 学習済みモデル
1 Surface condition estimation system 2 Grinding machine 3 Observation device 4 Evaluation device 51 Model storage unit (trained model storage unit)
53 Estimation unit 54 Evaluation unit W Workpiece W1 Non-circular part of workpiece T Grinding wheel Sv Vibration data A Feature amount of vibration data Sd1, Sd2, Sd3 Circumferential surface irregularity height data SD Statistical value SS Estimated statistical value TM Trained model

Claims (13)

工作物の周面を砥石車により研削加工する研削盤と、
前記砥石車による前記工作物の前記周面に対する研削加工に伴って発生する振動データを観測する観測装置と、
前記観測装置により観測された前記振動データに基づいて、前記工作物の前記周面の研削加工面における表面状態を評価する評価装置と、
を備える表面状態推定システムであって、
前記評価装置は、
前記観測装置によって観測された前記振動データと、前記工作物の前記周面の研削加工面における3か所以上の軸方向位置のそれぞれについての周面凹凸高さデータとを訓練データセットとし、前記振動データから抽出した特徴量を説明変数とし、3か所以上の前記周面凹凸高さデータについての統計値を目的変数とする機械学習を行うことにより生成された学習済みモデルを記憶する学習済みモデル記憶部と、
前記学習済みモデル記憶部に記憶された前記学習済みモデルと、前記観測装置によって観測された前記振動データとを用いて、前記研削加工面の前記統計値を推定する推定部と、
前記推定部によって推定された前記研削加工面の前記統計値に基づいて、前記研削加工面の表面状態を評価する評価部と、
を備え、
前記特徴量は、前記振動データとしての振動の加速度データまたは振動の変位データのうち、前記周面凹凸高さデータにおけるうねり数および前記工作物の回転速度に基づいて決定された周波数帯域から抽出されたデータである、表面状態推定システム。
a grinding machine that grinds the peripheral surface of a workpiece with a grinding wheel;
an observation device that observes vibration data generated in association with grinding of the peripheral surface of the workpiece by the grinding wheel;
an evaluation device that evaluates the surface condition of the ground surface of the peripheral surface of the workpiece based on the vibration data observed by the observation device;
A surface condition estimation system comprising:
The evaluation device
a trained model storage unit that stores a trained model generated by performing machine learning using the vibration data observed by the observation device and peripheral surface irregularity height data for each of three or more axial positions on the ground surface of the peripheral surface of the workpiece as a training data set, feature quantities extracted from the vibration data as explanatory variables, and statistical values of the peripheral surface irregularity height data at three or more positions as objective variables;
an estimation unit that estimates the statistical value of the grinding surface using the trained model stored in the trained model storage unit and the vibration data observed by the observation device;
an evaluation unit that evaluates a surface condition of the ground surface based on the statistical value of the ground surface estimated by the estimation unit;
Equipped with
the feature amount is data extracted from a frequency band of vibration acceleration data or vibration displacement data as the vibration data, the frequency band being determined based on the number of waviness in the peripheral surface unevenness height data and the rotational speed of the workpiece.
前記観測装置は、前記工作物に発生する振動を観測するために、研削加工中において前記工作物を支持しており前記工作物の振動が伝達される部材の振動データを観測する、請求項1に記載の表面状態推定システム。2. The surface condition estimation system according to claim 1, wherein the observation device observes vibration data of a member that supports the workpiece during grinding and to which vibrations of the workpiece are transmitted, in order to observe vibrations generated in the workpiece. 前記統計値は、3か所以上の前記周面凹凸高さデータの最大値、平均値、第一四分位数、第三四分位数、分散値、標準偏差のいずれか1つである、請求項1または2に記載の表面状態推定システム。 The surface condition estimation system of claim 1 or 2, wherein the statistical value is one of the maximum value, average value, first quartile, third quartile, variance, and standard deviation of the peripheral surface irregularity height data at three or more locations. 前記周面凹凸高さデータは、前記工作物の前記周面の目標形状に対する誤差データである、請求項1~3のいずれか1項に記載の表面状態推定システム。 A surface condition estimation system according to any one of claims 1 to 3, wherein the peripheral surface irregularity height data is error data relative to a target shape of the peripheral surface of the workpiece. 前記学習済みモデルは、前記振動データとしての振動の加速度データまたは変位データにおける振幅と3か所以上の前記周面凹凸高さデータについての前記統計値との相関関係を表す近似式である、請求項1~のいずれか1項に記載の表面状態推定システム。 The surface condition estimation system according to any one of claims 1 to 4, wherein the trained model is an approximate expression that represents a correlation between amplitude in vibration acceleration data or displacement data as the vibration data and the statistical value for the peripheral surface irregularity height data at three or more locations. 前記周面凹凸高さデータにおける3か所以上の軸方向位置は、前記工作物の前記周面の軸方向中央位置および軸方向両端位置を含む、請求項1~のいずれか1項に記載の表面状態推定システム。 The surface condition estimation system according to any one of claims 1 to 5 , wherein the three or more axial positions in the peripheral surface irregularity height data include an axial center position and axial end positions of the peripheral surface of the workpiece. 前記観測装置は、前記工作物を支持し、かつ、研削加工時において不動となるユニットの振動データを観測する、請求項1~のいずれか1項に記載の表面状態推定システム。 7. The surface condition estimation system according to claim 1 , wherein the observation device observes vibration data of a unit that supports the workpiece and is stationary during grinding. 前記観測装置は、心押台またはレスト装置の振動データを観測する、請求項1~のいずれか1項に記載の表面状態推定システム。 The surface condition estimation system according to any one of claims 1 to 7 , wherein the observation device observes vibration data of a tailstock or a rest device. 前記振動データは、時系列データである、請求項1~のいずれか1項に記載の表面状態推定システム。 The surface condition estimating system according to any one of claims 1 to 8 , wherein the vibration data is time-series data. 前記評価部は、前記砥石車による前記工作物の研削加工中に発生するびびりの有無、または、発生したびびりの程度を評価する、請求項1~のいずれか1項に記載の表面状態推定システム。 The surface condition estimating system according to any one of claims 1 to 9 , wherein the evaluation unit evaluates the presence or absence of chatter that occurs during grinding of the workpiece by the grinding wheel, or the degree of chatter that occurs. 前記評価装置は、さらに、前記振動データから抽出した前記特徴量を前記説明変数とし、3か所以上の前記周面凹凸高さデータについての前記統計値を前記目的変数とする機械学習を行うことによって前記学習済みモデルを生成する学習済みモデル生成部を備える、請求項1~10のいずれか1項に記載の表面状態推定システム。 The surface condition estimation system according to any one of claims 1 to 10, wherein the evaluation device further comprises a trained model generation unit that generates the trained model by performing machine learning using the feature amounts extracted from the vibration data as the explanatory variables and the statistical values of the peripheral surface unevenness height data at three or more locations as the objective variables. 前記研削盤は、前記砥石車により、回転中心に対して非真円形状である非真円部を有する前記工作物における前記非真円部を研削加工し、
前記評価装置は、前記観測装置により観測された前記振動データに基づいて、前記工作物の前記非真円部の研削加工面における表面状態を評価する、請求項1~11のいずれか1項に記載の表面状態推定システム。
the grinding machine uses the grinding wheel to grind the non-circular portion of the workpiece, the non-circular portion having a non-circular shape with respect to a rotation center;
The surface condition estimation system according to any one of claims 1 to 11 , wherein the evaluation device evaluates the surface condition of the ground surface of the non-circular portion of the workpiece based on the vibration data observed by the observation device.
前記説明変数は、前記振動データから抽出した特徴量のみとし、
前記推定部は、前記学習済みモデルと、前記振動データのみとを用いて、前記統計値を推定する、請求項1~12のいずれか1項に記載の表面状態推定システム。
The explanatory variables are only feature quantities extracted from the vibration data,
The surface condition estimating system according to claim 1 , wherein the estimating unit estimates the statistical value using only the trained model and the vibration data.
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