JP2020153941A - 表面性状推定装置、加工装置、及び、表面性状推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】工作物の加工面の表面性状を高精度に推定することができる表面性状推定装置、加工装置、及び、表面性状推定方法を提供すること。【解決手段】工作物Ｗの加工面に液体が付着した状態で加工面における液体の状態を取得する液体状態取得部７０と、加工面における液体の状態に基づき、加工面の表面性状を推定する推定部１００と、を備えた、表面性状推定装置。【選択図】図４

Description

本発明は、表面性状推定装置、加工装置、及び、表面性状推定方法に関する。

特許文献１には、触針をワークに接触させた状態で移動させたときに、触針に生じる変位量を検出することにより、ワークの表面形状を測定する表面粗さ測定装置が開示されている。また、特許文献２には、工作物支持装置により工作物を支持した状態で、工作物の表面性状をセンサにより検出する技術が開示されている。

特開２００６−３００８２３号公報 国際公開第２０１７／１８８２３９号

加工装置により加工した工作物の加工面の表面性状を測定するにあたり、加工装置の機外に設けた外部装置を用いる場合には、加工後の工作物を加工装置から外部装置へ移動させる必要があるため、サイクルタイムが低下する。一方、加工装置の機上で加工面の表面性状を測定する場合、加工装置の機械振動が、高精度な表面性状の測定の妨げとなる。これに対し、本発明者は、加工面に付着した液体の状態に基づいて、加工面の表面性状を高精度に推定できることを見い出した。

本発明は、工作物の加工面の表面性状を高精度に推定することができる表面性状推定装置、加工装置、及び、表面性状推定方法を提供することを目的とする。

本発明の表面性状推定装置は、工作物の加工面に液体が付着した状態で前記加工面における前記液体の状態を取得する液体状態取得部と、前記加工面における前記液体の前記状態に基づき、前記加工面の表面性状を推定する推定部とを備える。当該表面性状推定装置によれば、推定部は、加工面に付着した液体の状態に基づいて、加工面の表面性状を高精度に推定することができる。

本発明の加工装置は、上記の表面性状推定装置を備える。当該加工装置は、上記した表面性状推定装置と同様の効果を奏する。

本発明の表面性状推定方法は、上記の加工装置を用いた表面性状推定方法であって、前記加工装置は、加工中の前記工作物にクーラントを供給するクーラント供給装置を備え、前記液体状態取得部は、前記液体としての前記クーラントを強制的に移動させるための移動力を付与したときの前記液体の前記状態を取得する。前記加工装置は、前記クーラント供給装置による前記クーラントの供給を行いつつ、前記工作物を回転させながら、前記工作物に対する加工を行い、前記工作物の加工が終了した後、前記工作物の回転を停止し、且つ、前記クーラント供給装置による前記クーラントの供給を停止した状態で、前記工作物を所定量回転させる。

当該表面性状推定方法によれば、クーラント供給装置によるクーラントの供給が終了した後の加工面に付着するクーラントの一部は、工作物を所定量回転させることにより、加工面から離脱する。これにより、加工装置は、加工面に付着するクーラントの膜厚を薄くすることができる。

本発明の一実施形態における研削盤の平面図である。 加工装置の一部拡大正面図であり、工作物支持装置に支持された工作物に対して移動力付与装置及び液体状態取得部を接近させた状態を示す。 検出部により検出された液体の状態の一例である。 第一例の表面性状推定装置の構成を示すブロック図である。 推定用データの一例である。 第一例の表面性状推定装置により実行される表面性状推定工程を示すフローチャートである。 第二例の表面性状推定装置の構成を示すブロック図である。 検出部により検出された液体の前状態の一例である。 検出部により検出された液体の後状態の一例である。 第三例の表面性状推定装置に設けられた学習装置の構成を示すブロック図である。 第三例の表面性状推定装置の構成を示すブロック図である。

（１．表面性状推定装置の概要）
表面性状推定装置は、加工後の工作物の加工面性状を推定する。具体的に、表面性状推定装置は、加工面に付着した液体の状態に基づき、加工面の表面性状を推定する。この点に関して、クーラントを供給しながら工作物の加工を行った場合、加工終了後にクーラントの供給を停止したとしても、クーラントの一部が工作物の加工面に付着したまま残存する傾向にある。この傾向は、特に、加工面が親水性を有する場合に顕著となる。従って、光学系の計測機器等を用いて、加工装置の機上で加工面の表面性状を計測する場合、加工面に付着するクーラントが、計測機器による高精度な計測の妨げとなる。

これに対し、表面性状推定装置は、クーラント等の液体が加工面に付着した状態を利用する。即ち、加工面の表面性状と濡れ性との相関が高いことから、表面性状推定装置は、加工面における液体の状態を、表面性状の代用特性として利用する。そして、表面性状推定装置は、加工面に付着した液体の状態に基づいて、加工面の表面性状を推定する。

（２．加工装置１の構成）
以下に、表面性状推定装置、及び、表面性状推定装置を備えた加工装置を具体化した実施形態について説明する。本実施形態では、加工装置が、軸状の工作物を研削可能な砥石台トラバース型の円筒研削盤である場合を例に挙げて説明するが、研削盤以外の加工装置に本発明を適用することも可能である。また、本発明は、回転体でない工作物を加工する場合にも適用可能である。

まず、図１及び図２を参照しながら、加工装置１の構成を説明する。なお、トラバース方向をＺ軸方向、トラバース方向と直角な水平方向をＸ軸方向、トラバース方向と直角な鉛直方向をＹ軸方向とする。図１に示すように、加工装置１は、ベッド１０と、主軸台２０と、心押台３０と、砥石支持装置４０と、クーラント供給装置５０と、移動力付与装置６０と、液体状態取得部７０と、制御装置８０と、推定部１００（図４参照）とを主に備える。なお、主軸台２０及び心押台３０は、工作物Ｗを回転可能に支持する工作物支持装置を構成する。また、移動力付与装置６０、液体状態取得部７０、制御装置８０の一部、及び、推定部１００は、表面性状推定装置を構成する。

ベッド１０は、ほぼ矩形状からなり、床上に配置される。ただし、ベッド１０の形状は矩形状に限定されるものではない。ベッド１０の上面には、一対の砥石台用Ｚ軸ガイドレール１１ａ、１１ｂが設けられる。一対の砥石台用Ｚ軸ガイドレール１１ａ、１１ｂは、Ｚ軸方向に延びるように、且つ、相互に平行に配置固定される。また、一対の砥石台用Ｚ軸ガイドレール１１ａ、１１ｂの間には、砥石台用Ｚ軸ボールねじ１１ｃと、砥石台用Ｚ軸ボールねじ１１ｃを回転駆動する砥石台用Ｚ軸モータ１１ｄとが配置される。

主軸台２０は、主軸台本体２１と、主軸２２と、主軸モータ２３と、主軸センタ２４とを主に備える。主軸台本体２１は、ベッド１０の上面に固定される。主軸２２は、軸方向をＺ軸方向へ向けた状態で、主軸台本体２１に対して回転可能に挿通支持される。

主軸モータ２３は、主軸２２の左端に設けられる。主軸モータ２３は、主軸台本体２１に対して主軸２２をＺ軸回りに回転駆動する。なお、主軸モータ２３には、主軸モータ２３の回転角を検出可能なエンコーダ（図示せず）が設けられている。主軸センタ２４は、主軸２２の右端に設けられ、軸状の工作物Ｗの軸方向一端を支持する。

心押台３０は、心押台本体３１と、心押センタ３２とを備える。心押台本体３１は、ベッド１０の上面に固定される。心押センタ３２は、軸方向をＺ軸方向へ向けた状態で、心押台本体３１に対して回転可能に挿通支持される。心押センタ３２は、主軸センタ２４との間で、工作物Ｗの軸方向両端をＺ軸回りに回転可能に支持する。また、心押センタ３２は、工作物Ｗの長さに応じて心押台本体３１の右端面からの突出量の変更が可能に構成される。

砥石支持装置４０は、砥石台トラバースベース４１と、砥石台４２と、砥石軸部材４３と、砥石車４４と、砥石回転用モータ４５とを主に備える。砥石台トラバースベース４１は、矩形の平板状に形成される。

砥石台トラバースベース４１は、砥石台用Ｚ軸ボールねじ１１ｃのナット部材に連結され、砥石台用Ｚ軸モータ１１ｄの駆動により一対の砥石台用Ｚ軸ガイドレール１１ａ、１１ｂに沿ってＺ軸方向へ移動する。なお、この砥石台用Ｚ軸モータ１１ｄには、砥石台用Ｚ軸モータ１１ｄの回転角の検出が可能なエンコーダ（図示せず）が設けられている。

砥石台トラバースベース４１の上面には、一対の砥石台用Ｘ軸ガイドレール４１ａ、４１ｂが、Ｘ軸方向に延びるように、且つ、相互に平行に配置固定される。そして、一対の砥石台用Ｘ軸ガイドレール４１ａ、４１ｂの間には、砥石台用Ｘ軸ボールねじ４１ｃと、砥石台用Ｘ軸ボールねじ４１ｃを回転駆動する砥石台用Ｘ軸モータ４１ｄとが配置されている。

砥石台４２は、一対の砥石台用Ｘ軸ガイドレール４１ａ、４１ｂ上をＸ軸方向へ移動可能に配置されている。砥石台４２は、砥石台用Ｘ軸ボールねじ４１ｃのナット部材に連結され、砥石台用Ｘ軸モータ４１ｄの駆動により一対の砥石台用Ｘ軸ガイドレール４１ａ、４１ｂに沿って移動する。なお、この砥石台用Ｘ軸モータ４１ｄには、砥石台用Ｘ軸モータ４１ｄの回転角の検出が可能なエンコーダ（図示せず）が設けられている。このように、砥石台４２は、ベッド１０、主軸台２０及び心押台３０に対し、Ｘ軸方向（プランジ送り方向）及びＺ軸方向（トラバース送り方向）に相対移動可能に構成されている。

砥石軸部材４３は、砥石台４２に対し、Ｚ軸に平行な回転軸線回りに回転可能に支持される。砥石車４４は、砥石軸部材４３の一端に対し、砥石軸部材４３と一体回転可能に設けられる。砥石回転用モータ４５は、砥石台４２の上面に設けられ、ベルト・プーリ機構４６を介して砥石軸部材４３を回転駆動し、砥石車４４を回転させる。そして、砥石車４４は、回転しながら工作物Ｗを研削する。砥石台４２の側面には、砥石車４４を覆う砥石覆い４７が設けられる。砥石覆い４７は、工作物Ｗ側の１面を除く５面を覆い、クーラント供給装置５０から砥石車４４へ向けて供給されるクーラントＣの飛散を防止する。

クーラント供給装置５０は、クーラント貯留槽５１と、ポンプ５２と、クーラント用ノズル５３とを主に備える。クーラント貯留槽５１及びポンプ５２は、ベッド１０の脇に設置され、クーラント用ノズル５３は、砥石覆い４７に取付けられる。クーラント供給装置５０は、クーラント貯留槽５１に貯留されたクーラントＣをポンプ５２により汲み出し、ポンプ５２に配管接続されたクーラント用ノズル５３にクーラントＣを送出する。

移動力付与装置６０は、工作物Ｗの加工面にエアを供給するエア供給装置である。移動力付与装置６０は、砥石車４４による工作物Ｗの加工が終了した後、クーラント供給装置５０によるクーラントＣの供給が停止した状態で、加工面に付着するクーラントＣにエアを供給し、クーラントＣを強制的に移動させるための移動力をクーラントＣに付与する。その結果、クーラントＣは、エアが吹き付けられた方向へ移動する。

液体状態取得部７０は、液体であるクーラントＣが加工面に付着した状態で、当該加工面におけるクーラントＣの状態を取得する。液体状態取得部７０は、液体が付着した加工面に対するセンシングを行う検出部７１を備える。本実施形態において、検出部７１は、移動力付与装置６０がクーラントＣに移動力を付与したとき（即ち、エアを供給したとき）のクーラントＣの状態を検出する。なお、本実施形態では、検出部７１が画像センサである場合を例に挙げて説明するが、液体状態取得部７０は、画像センサの代わりに、変位センサを検出部７１として用いることも可能である。

また、本実施形態において、移動力付与装置６０及び液体状態取得部７０は、ベッド１０に対して移動可能に設けられる。そして、移動力付与装置６０及び液体状態取得部７０は、工作物Ｗの加工中において、工作物Ｗから離れた位置に配置され、工作物Ｗの加工終了後に、工作物Ｗに接近して所定の処理を行う。これにより、加工装置１は、工作物Ｗの加工中に発生する切粉やクーラントＣ等の飛散物が移動力付与装置６０及び液体状態取得部７０に付着することを抑制できる。なお、加工装置１は、工作物Ｗの加工中において、砥石車４４による工作物Ｗの加工領域と、加工領域から退避した移動力付与装置６０及び液体状態取得部７０とを仕切るシャッタを設けることも可能である。この場合、シャッタは、工作物Ｗの加工中に発生する飛散物が移動力付与装置６０及び液体状態取得部７０に付着することを防止できる。

制御装置８０は、各モータを制御し、工作物Ｗ及び砥石車４４をそれぞれ回転させる。また、制御装置８０は、ポンプ５２を制御し、クーラントＣの供給制御を行う。さらに、制御装置８０は、移動力付与装置６０及び液体状態取得部７０に関する各種制御を行う。推定部１００は、液体状態取得部７０が取得したクーラントＣの状態に基づき、加工面の表面性状を推定する。

（３．移動力付与装置６０及び液体状態取得部７０による処理）
ここで、図２を参照して、工作物Ｗの加工後に行う移動力付与装置６０及び液体状態取得部７０の処理について説明する。

図２に示すように、工作物Ｗの加工が終了し、クーラント供給装置５０によるクーラントＣの供給が停止すると、移動力付与装置６０及び液体状態取得部７０は、工作物Ｗの上方に配置される。次に、液体状態取得部７０は、検出部７１による工作物Ｗのセンシングを行い、クーラントＣが付着する複数の部位を検出する。そして、液体状態取得部７０は、クーラントＣが付着する複数の部位から、相対的に膜厚の薄いクーラントＣが付着する部位を選択し、その部位を液体の移動速度の計測対象部位とする。

その後、移動力付与装置６０は、加工面に対してエアを供給し、クーラントＣを強制的に移動させるための移動力をクーラントＣに付与する。なお、本実施形態において、移動力付与装置６０は、工作物Ｗの軸線方向へエアを供給する。これにより、加工面に付着したクーラントＣは、工作物Ｗの軸線方向への移動力が付与される。

そして、図３に示すように、検出部７１は、移動力付与装置６０から計測対象部位にエアが供給された状態で、計測対象部位におけるクーラントＣのセンシングを行う。これにより、液体状態取得部７０は、移動力を付与されて移動するクーラントＣのセンシングを行うことができる。その後、液体状態取得部７０は、検出部７１によるセンシング結果に基づき、計測対象部位におけるクーラントＣの移動速度を測定し、その測定結果をクーラントＣの状態として取得する。そして、推定部１００は、液体状態取得部７０が取得したクーラントＣの移動速度に基づき、加工面の表面性状を推定する

この点に関し、本実施形態における工作物Ｗの加工面は、親水性を有する。即ち、加工面は、表面性状が良好であるほど濡れにくく、表面性状が良好な加工面に付着したクーラントＣは、移動しやすい状態にあることから、クーラントＣの移動速度は、速くなる。一方、加工面の表面性状が良好でなければ、加工面は、濡れやすく、表面性状が良好でない加工面に付着したクーラントＣは、移動しにくい状態になることから、クーラントＣの移動速度は、遅くなる。この点に着目し、推定部１００は、クーラントＣの移動速度を、表面性状の代用特性として利用し、クーラントＣの移動速度に基づいて、工作物Ｗの表面性状を推定する。

なお、膜厚が厚いクーラントＣは、移動力付与装置６０から移動力（エア）を付与したとしても移動させにくい。その結果、膜厚が厚いクーラントＣは、膜厚が薄いクーラントと比べて、移動速度が遅くなることがある。また、膜厚が厚いクーラントＣは、移動力を付与されてもほとんど移動しないことがある。この場合、推定部１００は、クーラントＣの移動速度が遅い理由、及び、クーラントＣがほとんど移動しなかった理由が、クーラントＣの膜厚に起因するものであったとしても、加工面の表面性状が良好でないと推定することになる。

そこで、液体状態取得部７０は、移動力付与装置６０から移動力（エア）を付与する前に、加工面に付着したクーラントＣの状態をセンシングする。そして、液体状態取得部７０は、加工面に膜厚が異なるクーラントＣが付着した複数の部位から、相対的に膜厚の薄い部位を選択し、その選択した部位におけるクーラントＣを移動速度の計測対象部位とする。そして、液体状態取得部７０は、計測対象部位におけるクーラントＣの移動速度を測定し、その測定結果を、クーラントＣの状態として取得する。
よって、液体状態取得部７０は、移動力の付与に伴って移動しやすいクーラントＣ、換言すれば、表面性状の相違に起因する移動速度の変動が発生しやすいクーラントＣの移動速度を測定することができる。その結果、第一例の表面性状推定装置は、クーラントＣの移動速度と加工面の表面性状との相関性を高めることができるので、推定部１００は、加工面の表面性状を高精度に推定することができる。

なお、本実施形態では、液体状態取得部７０は、移動力付与装置６０から加工面に対して移動力を付与する前にセンシングを行い、計測対象部位を選択する場合を例に挙げて説明したが、これに限られるものではない。例えば、液体状態取得部７０は、計測対象となる部位を選択せずに、クーラントＣが付着する部位に対し、当該部位に向けて移動力を付与しながら、検出部７１によるセンシングを行ってもよい。この場合、液体状態取得部７０は、検出部７１によるセンシングを行った部位の中から膜厚の薄いクーラントＣを事後的に選択し、選択した部位を計測対象部位として、当該クーラントＣの移動速度を測定することができる。

また、加工装置１は、検出部７１によるセンシングを行う前に、工作物Ｗを所定量回転させてもよい。即ち、加工装置１は、クーラント供給装置５０によるクーラントＣの供給を行いつつ、工作物Ｗを回転させながら、工作物Ｗに対する加工を行う。そして、加工装置１は、工作物Ｗの加工が終了した後、工作物Ｗの回転を停止し、且つ、クーラント供給装置５０によるクーラントＣの供給を停止した状態で、工作物Ｗを所定量回転させる。このとき、加工面に付着したクーラントＣの一部は、工作物Ｗの回転に伴って加工面から離脱するので、その後に加工面に付着するクーラントＣの膜厚を全体的に薄くすることができる。その結果、加工面に付着するクーラントＣは、移動力の付与に伴って移動しやすい状態となるので、推定部１００は、加工面の表面性状を高精度に推定することができる。

ここで、本実施形態において、移動力付与装置６０は、加工面に付着したクーラントＣに対し、工作物Ｗの軸線方向への移動力を付与する。また、液体状態取得部７０が測定するクーラントＣの移動速度は、工作物Ｗの軸線方向への移動速度である。これにより、推定部１００は、当該移動速度に基づき、加工面の表面性状として、工作物Ｗの軸線方向における加工面の表面粗さを推定することができる。

この点に関し、移動力付与装置６０は、加工面に付着したクーラントＣに対し、工作物Ｗにおける周方向への移動力を付与し、液体状態取得部７０は、工作物Ｗにおける周方向へのクーラントＣの移動速度を測定してもよい。この場合、推定部１００は、当該移動速度に基づき、加工面の表面性状として、加工面のびびり模様の有無を推定することができる。また、加工装置１は、移動力付与装置６０を用いる代わりに、工作物Ｗを所定量回転させることにより、加工面に付着したクーラントＣに対し、工作物Ｗにおける周方向への移動力を付与することも可能である。この場合、加工装置１は、工作物Ｗにおける周方向への移動力を付与するための移動力付与装置６０を不要とすることができる。

このように、推定部１００は、加工面に付着した液体の状態を代用特性として利用し、当該液体の状態に基づいて加工面の表面性状を推定することにより、加工面の表面性状を高精度に推定することができる。

また、液体状態取得部７０は、工作物Ｗの加工後に加工面に付着したクーラントＣを利用する。つまり、液体状態取得部７０は、クーラントＣを加工面に付着した液体とし、クーラントＣに移動力を付与したときのクーラントＣの移動速度を測定する。よって、加工装置１は、加工面に付着した液体の状態を効率よく取得することができる。

さらに、液体状態取得部７０は、工作物Ｗの加工面にクーラントＣが付着した状態、且つ、工作物Ｗが工作物支持装置（主軸台２０及び心押台３０）に支持された状態で、加工面における液体の状態をする。即ち、液体状態取得部７０は、加工装置１の機上で、加工面に付着したクーラントＣの状態を取得できる。この場合、液体状態取得部７０は、加工装置１の機外に設けた表面形状計測装置を用いて加工面に付着した液体の状態を取得する場合と比べて、加工装置１から表面形状計測装置へ移動する工程を不要とすることができる。その結果、加工装置１は、サイクルタイムを向上させることができる。

これに加え、加工装置１は、液体状態取得部７０による液体の状態の取得を機上で行うことにより、加工面の表面性状の推定結果を早期に得ることができる。この場合、加工装置１は、加工面の表面性状が良好でない場合に、加工条件の変更や、砥石車４４のドレッシング及びツルーイング等の対応を早期に行うことができる。その結果、加工装置１は、工作物Ｗに対する加工品質の安定化を図ることができると共に、砥石車４４のドレスインターバルの最適化を図ることができる。

（１−３．第一例の表面性状推定装置の構成）
次に、図４を参照しながら、第一例の表面性状推定装置の構成を説明する。図４に示すように、第一例の表面性状推定装置は、移動力付与装置６０と、液体状態取得部７０と、制御装置８０と、推定用データ記憶部９０と、推定部１００と、出力部１１０とを主に備える。上記したように、移動力付与装置６０は、加工面に付着した液体を強制的に移動させるための移動力を液体に付与する。

液体状態取得部７０は、検出部７１と、演算部７２とを主に備える。検出部７１は、液体が付着した加工面のセンシングを行う。そして、検出部７１は、膜厚が異なる液体が加工面に付着した複数の部位の中から、膜厚が薄い部位を検出する。また、検出部７１は、加工面に付着した液体に移動力が付与された状態で、移動する液体のセンシングを行う。演算部７２は、検出部７１によるセンシング結果に基づき、液体の移動速度を演算により求める。

第一例の表面性状推定装置としての制御装置８０は、上記したように、移動力付与装置６０及び液体状態取得部７０に関する各種制御を行う。例えば、制御装置８０は、工作物Ｗの加工中において、移動力付与装置６０及び液体状態取得部７０を工作物Ｗから離れた位置に退避させる（図１参照）。また、制御装置８０は、工作物Ｗの加工終了後において、移動力付与装置６０及び液体状態取得部７０を工作物Ｗに接近させる（図２参照）と共に、移動力付与装置６０によるエアの供給制御、検出部７１によるセンシング制御等を行う。

推定用データ記憶部９０は、液体状態取得部７０が取得した液体の状態に基づいて推定部１００が表面性状を推測する際に用いる推定用データを記憶する。例えば、図５に示すように、推定用データ記憶部９０には、推定用データの１つとして、加工面の表面粗さと、液体の移動速度との関係を示すデータが記憶されている。このように、推定用データ記憶部９０には、各種表面性状（例えば、びびり模様の有無）と液体の移動速度との関係を示す複数のデータが記憶されている。

推定部１００は、液体状態取得部７０が取得した液体の状態と、推定用データ記憶部９０に記憶された推定用データとに基づき、加工面の表面性状を推定する。そして、出力部１１０は、推定部１００による推定結果を出力する。

（４．表面性状推定工程）
次に、図６に示すフローチャートを参照しながら、第一例の表面性状推定装置により実行される表面性状推定工程を説明する。表面性状推定工程は、砥石車４４による工作物Ｗの加工が終了し、主軸台２０による工作物Ｗの回転を停止させた状態から、推定部１００による推定結果を出力部１１０が出力するまでの処理を行うまでの工程である。

図６に示すように、第一例の表面性状推定装置は、表面性状推定工程で実行される最初の処理として、クーラント供給装置５０によるクーラントＣの供給を停止する（Ｓ１）。次に、制御装置８０は、移動力付与装置６０及び液体状態取得部７０の移動を開始し、移動力付与装置６０及び液体状態取得部７０を工作物Ｗに接近させる（Ｓ２）。このように、制御装置８０は、工作物Ｗの回転を停止し、且つ、クーラントＣの供給を停止した状態で、移動力付与装置６０及び液体状態取得部７０の接近を開始させるので、切粉やクーラント等の飛散物が移動力付与装置６０及び液体状態取得部７０に付着することを抑制できる。

Ｓ２の工程後、制御装置８０は、工作物Ｗを所定量回転させる（Ｓ３）。これにより、加工装置１は、加工面に付着したクーラントＣの一部を加工面から離脱させることができるので、加工面に付着したクーラントＣの膜厚を全体的に薄くすることができる。

ここで、Ｓ３の工程は、Ｓ２の工程後、移動力付与装置６０及び液体状態取得部７０の移動が終了するまでの間に行うことが望ましい。これにより、第一例の表面性状推定装置は、Ｓ３の処理をＳ２の工程と並行して行うことができるので、サイクルタイムの短縮を図ることができる。さらに、第一例の表面性状推定装置は、Ｓ２の工程後、すぐにＳ３の処理を実行することが望ましい。つまり、第一例の表面性状推定装置は、移動力付与装置６０及び液体状態取得部７０が工作物Ｗから離れた位置にあるときに、Ｓ２の工程を行うことにより、加工面から離脱したクーラントＣが移動力付与装置６０及び液体状態取得部７０に付着することを防止できる。なお、第一例の表面性状推定装置は、Ｓ３の工程を、Ｓ２の工程の前に実行することも可能である。

そして、移動力付与装置６０及び液体状態取得部７０の移動が終了すると、液体状態取得部７０は、検出部７１による加工面のセンシングを行い、計測対象部位を選択する（Ｓ４）。具体的に、液体状態取得部７０は、工作物Ｗの加工面をセンシングし、クーラントＣが付着する複数の部位を検出する。そして、液体状態取得部７０は、クーラントＣが付着する複数の部位の中から、相対的に膜厚の薄いクーラントＣが付着する部位を選択し、その部位をクーラントＣの移動速度の計測対象部位とする。

Ｓ４の工程後、第一例の表面形状推定装置は、計測対象部位におけるクーラントＣに対し、移動力を付与しつつ、計測対象部位のセンシングを行う（Ｓ５）。Ｓ５の工程において、移動力付与装置６０は、計測対象部位におけるクーラントＣにエアを供給し、当該クーラントＣを強制的に移動させるための移動力を付与する。そして、検出部７１は、計測対象部位におけるクーラントＣに移動力が付与された状態で、移動するクーラントＣのセンシングを行う。

Ｓ５の工程後、演算部７２は、検出部７１によるセンシング結果に基づいて、液体であるクーラントＣの移動速度を演算により求める（Ｓ６）。その後、推定部１００は、演算部７２が求めたクーラントＣの移動速度と、推定用データ記憶部９０に記憶された推定用データとに基づき、加工面の表面性状を推定する（Ｓ７）。そして、出力部１１０は、推定部１００による推定結果を出力し（Ｓ８）、本工程を終了する。

このように、液体状態取得部７０は、工作物Ｗの加工終了後、工作物Ｗの加工面にクーラントＣが付着し、且つ、工作物支持装置（主軸台２０及び心押台３０）に工作物Ｗが支持された状態で、加工面におけるクーラントＣの状態を取得する。よって、加工装置１は、サイクルタイムを向上させることができる。また、加工装置１は、加工面の表面性状が良好でない場合に、加工条件の変更や、砥石車４４のドレッシング及びツルーイング等の対応を早期に行うことができる。

（５．第二例の表面性状推定装置の概要）
次に、第二例の表面性状推定装置の概要を説明する。第一例の表面性状推定装置において、推定部１００は、液体の移動速度に基づいて加工面の表面性状を推定した、これに対し、第二例の表面性状推定装置における推定部３００は、移動力を付与する前に加工面に付着していた液体の状態と、移動力を付与した後に加工面に付着していた液体の状態とに基づき、加工面の表面性状を推定する。

（６．第二例の表面性状推定装置の構成）
まず、図７を参照して、第二例の表面性状推定装置の構成を説明する。図７に示すように、第二例の表面性状推定装置は、移動力付与装置６０と、液体状態取得部２７０と、制御装置８０と、推定用データ記憶部２９０と、推定部３００と、出力部１１０とを主に備える。

そして、液体状態取得部２７０は、検出部２７１と、前状態取得部２７２と、後状態取得部２７３と、演算部２７４とを主に備える。検出部２７１は、加工面に設定された所定の評価対象領域において、移動力を付与する前に加工面に付着していた液体の状態（以下「液体の前状態」と称する）と、移動力を付与した後に加工面に付着していた液体の状態（以下「液体の後状態」と称す）とを検出する。なお、所定の評価対象領域とは、例えば、検出部２７１が加工面をセンシングする際の投影面である。

図８Ａに示すように、前状態取得部２７２は、評価対象領域において検出部２７１が検出した液体の前状態を取得する。図８Ｂに示すように、後状態取得部２７３は、評価対象領域において検出部２７１が検出した液体の後状態を取得する。

演算部２７４は、液体の前状態と液体の後状態とを比較し、液体の状態の差異を示す比較結果を求める。例えば、演算部２７４は、液体の前状態における評価対象領域全体の中で液体が占有する占有割合と、液体の後状態における評価対象領域全体の中で液体が占有する占有割合との差や、占有割合の増減率等を、比較結果として求める。また、演算部２７４は、液体の前状態における評価対象領域全体の中で液体が占有する投影面積と、液体の後状態における評価対象領域全体の中で液体が占有する投影面積との差や、投影面積の増減率等を、比較結果として求めることも可能である。

推定用データ記憶部２９０は、推定部３００が液体の状態に基づいて表面性状を推測する際に用いる推定用データを記憶する。推定用データ記憶部２９０には、各種表面性状（例えば、びびり模様の有無）と演算部２７４が求めた演算結果（例えば、液体の前状態と液体の後状態との占有割合の減少率等）との関係を示すデータが記憶されている。

ここで、液体状態取得部２７０は、クーラントＣが付着する加工面のうち、膜厚の薄いクーラントが多く付着する領域を評価対象領域とすることが望ましい。この場合、第二例の表面性状推定装置は、演算部２７４が求めた演算結果と加工面の
表面性状との相関性を高めることができるので、加工面の表面性状を高精度に推定することができる。

そして、推定部３００は、液体状態取得部２７０が取得した液体の状態である演算部２７４の比較結果と、推定用データ記憶部２９０に記憶された推定用データとに基づき、加工面の表面性状を推定する。即ち、推定部３００は、液体の前状態と液体の後状態との比較結果を、表面性状の代用特性として利用し、液体の前状態と液体の後状態との比較結果に基づき、工作物Ｗの表面性状を推定する。これにより、第二例の表面形状推定装置は、加工面の表面性状を高精度に推定することができる。

（７．第三例の表面性状推定装置の概要）
次に、第三例の表面性状推定装置の概要を説明する。第一例及び第二例の表面性状推定装置において、推定部１００，３００は、推定用データ記憶部９０，２９０に予め記憶された推定用データに基づき、加工面の表面性状を推定した。これに対し、第三例の表面性状推定装置における推定部５００は、液体状態取得部７０が取得した液体の状態を学習データとする機械学習により生成された学習モデルに基づいて、加工面の表面性状を推定する。

（８．表面性状推定装置の構成）
まず、図９及び図１０を参照して、第三例の表面性状推定装置の構成を説明する。図９及び図１０に示すように、第三例の表面性状推定装置は、移動力付与装置６０と、液体状態取得部７０と、制御装置８０と、学習モデル記憶部４９０と、推定部１００と、出力部１１０と、学習装置５５０とを備える。

学習装置５５０は、いわゆる機械学習装置であり、液体状態取得部７０と通信可能に設けられる。なお、本実施形態において、機械学習は、教師あり学習である場合を例に挙げて説明するが、他の機械学習アルゴリズムを適用することもできる。

学習装置５５０は、液体状態取得部７０が取得した液体の状態と、外部装置である表面性状計測装置４０２が計測した表面性状の実測値データとに基づき、紐付けされた液体の状態と実測値データとを学習データとする機械学習を行うことにより、液体の状態と実測値データとに関する学習モデルを生成する。そして、第三例の表面性状推定装置は、学習装置５５０が生成した学習モデルを学習モデル記憶部４９０に記憶する。

図９に示すように、学習装置５５０は、演算結果取得部５５１と、実測値データ取得部５５２と、学習モデル生成部５５３とを備える。演算結果取得部５５１は、演算部７２による演算結果である液体の状態を取得する。実測値データ取得部５５２は、外部装置である表面性状計測装置４０２による計測結果である表面性状の実測値データを取得する。学習モデル生成部５５３は、演算結果取得部５５１が取得した液体の状態、及び、実測値データ取得部５５２が取得した実測値データを学習データとする機械学習により、学習モデルを生成する。

そして、図１０に示すように、第三例の表面性状推定装置は、加工装置１において新たに工作物の加工が行われた場合に、学習モデルを用いて加工面の表面性状を推定する。即ち、新たな工作物Ｗに対する加工が終了すると、液体状態取得部７０は、工作物Ｗの加工面に付着した液体の状態を取得する。そして、推定部５００は、液体状態取得部７０が新たに取得した液体の状態と、学習モデル記憶部４９０に記憶された学習モデルとに基づいて、新たに加工した工作物Ｗの加工面の表面状態を推定する。これにより、第三例の表面性状推定装置は、加工面の表面性状を高精度に推定することができる。

（９．その他）
以上、上記実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。

１：加工装置、 ５０：クーラント供給装置、 ６０：移動力付与装置、 ７０，２７０：液体状態取得部、 １００，３００，５００：推定部、 ２７２：前状態取得部、 ２７３：後状態取得部、 ４９０：学習モデル記憶部、 Ｗ：工作物

Claims (14)

1. 工作物の加工面に液体が付着した状態で前記加工面における前記液体の状態を取得する液体状態取得部と、
   前記加工面における前記液体の前記状態に基づき、前記加工面の表面性状を推定する推定部と、
   を備えた、表面性状推定装置。
2. 前記表面性状推定装置は、さらに、前記加工面に付着した前記液体を強制的に移動させるための移動力を前記液体に付与する移動力付与装置を備え、
   前記液体状態取得部は、前記移動力付与装置が前記液体に前記移動力を付与したときの前記液体の前記状態を取得する、請求項１に記載の表面性状推定装置。
3. 前記液体状態取得部は、前記加工面に膜厚が異なる前記液体が付着した複数の部位のうち、前記膜厚が薄い部位における前記液体の前記状態を取得する、請求項２に記載の表面性状推定装置。
4. 前記液体状態取得部は、前記加工面に付着した前記液体に前記移動力が付与されたときの前記液体の移動速度を、前記液体の前記状態として取得する、請求項２又は３に記載の表面性状推定装置。
5. 前記液体状態取得部は、
   前記加工面に設定された所定の評価対象領域において、前記移動力を付与する前に前記加工面に付着していた前記液体の前記状態を取得する前状態取得部と、
   前記評価対象領域において、前記移動力を付与した後に前記加工面に付着していた前記液体の前記状態を取得する後状態取得部と、
   を備え、
   前記推定部は、前記前状態取得部により取得された前記液体の前記状態と前記後状態取得部により取得された前記液体の前記状態とに基づき、前記加工面の前記表面性状を推定する、請求項２又は３に記載の表面性状推定装置。
6. 前記前状態取得部及び前記後状態取得部は、前記評価対象領域において前記液体の投影面積又は前記液体の占有割合を、前記液体の前記状態として取得する、請求項５に記載の表面性状推定装置。
7. 前記工作物は、回転体であり、
   前記移動力付与装置は、前記工作物の軸線方向への移動力を前記液体に付与する、請求項２−６の何れか一項に記載の表面性状推定装置。
8. 前記工作物は、回転体であり、
   前記移動力付与装置は、前記工作物の周方向への移動力を前記液体に付与する、請求項２−６の何れか一項に記載の表面性状推定装置。
9. 前記液体状態取得部は、前記工作物の前記加工面に前記液体が付着した状態、かつ、前記工作物が加工装置に支持された状態で、前記加工面における前記液体の前記状態を取得する、請求項１−８の何れか一項に記載の表面性状推定装置。
10. 前記表面性状推定装置は、前記液体状態取得部が取得した前記液体の前記状態を学習データとする機械学習により生成された学習モデルであって、前記学習データと前記工作物の表面性状の実測値データとに関する前記学習モデルを記憶する学習モデル記憶部を備え、
    前記推定部は、新たな前記液体の前記状態と前記学習モデルとに基づいて、新たに加工した前記加工面の表面性状を推測する、請求項１−９の何れか一項に記載の表面性状推定装置。
11. 請求項１−１０の何れか一項に記載の表面性状推定装置を備える、加工装置。
12. 前記加工装置は、加工中の前記工作物にクーラントを供給するクーラント供給装置を備え、
    前記液体状態取得部は、前記液体としての前記クーラントを強制的に移動させるための移動力を付与したときの前記液体の前記状態を取得する、請求項１１に記載の加工装置。
13. 前記工作物を回転可能に支持する工作物支持装置を備える、請求項１１又は１２に記載の加工装置。
14. 請求項１２に記載の加工装置を用いた表面性状の推定方法であって、
    前記加工装置は、
    前記クーラント供給装置による前記クーラントの供給を行いつつ、前記工作物を回転させながら、前記工作物に対する加工を行い、
    前記工作物の加工が終了した後、前記工作物の回転を停止し、且つ、前記クーラント供給装置による前記クーラントの供給を停止した状態で、前記工作物を所定量回転させる、表面性状推定方法。

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