JP2021171833A - Surface roughness estimation system - Google Patents

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祐生 増田
Yuki Masuda
徹 河原
Toru Kawahara
慎二 村上
Shinji Murakami
明 齋藤
Akira Saito
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Abstract

To provide a surface roughness estimation system capable of estimating surface roughness of a polishing face of a workpiece with good precision.SOLUTION: A surface roughness estimation system 1 is assembled with an estimation calculating device 20. The estimation calculating device 20 is assembled with a correlation relationship lead-out part 82 for obtaining a correlation relationship between a roughness value which shows surface roughness of a polishing face of a workpiece in a case where measuring is conducted by using a detector 13 with a detection probe and an actual roughness value showing a surface roughness of a polishing face of a workpiece in a case where measuring is conducted by using a roughness meter 2 with a small diameter probe having a small diameter; an estimation data acquiring part 83 for acquiring an estimation data showing a roughness value based on a state data having been output from the detector 13; and a roughness value estimation part 84 for estimating an actual roughness value by using the estimation data and the correlation relationship.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、表面粗さ推定システムに関する。 The present invention relates to a surface roughness estimation system.

特許文献1には、研削加工中の研削盤の振動について、一定周波数帯域の振動の大きさと一定時間内における振動の変化の度合とを判別基準値と比較することにより、びびり振動の発生の有無を判定する技術が開示されている。これにより、特に、発生初期のびびり振動を検出するようになっている。 Patent Document 1 describes the presence or absence of chatter vibration by comparing the magnitude of vibration in a certain frequency band and the degree of change in vibration within a certain period of time with a discrimination reference value for the vibration of a grinding machine during grinding. The technique for determining the frequency is disclosed. As a result, in particular, chatter vibration at the initial stage of generation is detected.

特開2000−233368号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-23338

一般に、工作物に研削加工を施す場合、工作物の研削加工面における表面粗さに起因したびびり振動が生じる場合がある。研削加工においてびびり振動が発生した場合、研削加工品質の悪化を引き起こす虞があり、工作物の研削加工面における表面粗さを研削加工中に、即ち、インプロセスで把握することは極めて重要である。 In general, when a workpiece is ground, vibration may occur due to the surface roughness of the ground surface of the workpiece. If chatter vibration occurs during grinding, it may cause deterioration of grinding quality, and it is extremely important to grasp the surface roughness of the ground surface of the workpiece during grinding, that is, in-process. ..

この点において、特許文献1に開示された技術では、インプロセスで工作物の研削加工面における表面粗さを把握することが可能であるものの、専用の振動計を研削装置に設ける必要があり、研削装置の構成が複雑になる。ところで、研削装置においては、例えば、定寸装置を用いてインプロセスで工作物の形状を計測することが行われる。定寸装置は、測定子を工作物の研削加工面に接触させて工作物の形状を計測するため、例えば、定寸装置によって計測された変位値に基づいて工作物の表面粗さを推定することが可能である。 In this respect, in the technique disclosed in Patent Document 1, although it is possible to grasp the surface roughness of the ground surface of the workpiece by in-process, it is necessary to provide a dedicated vibration meter in the grinding device. The configuration of the grinding machine becomes complicated. By the way, in the grinding device, for example, the shape of a workpiece is measured in-process using a sizing device. Since the sizing device measures the shape of the work by bringing the stylus into contact with the ground surface of the work, for example, the surface roughness of the work is estimated based on the displacement value measured by the sizing device. It is possible.

しかしながら、一般に、定寸装置の測定子は、工作物の研削加工面と接触することによる摩耗を抑制するために、径が大きく設定される。このため、例えば、オフラインにおいて、測定子の径の小さい粗さ計を用いて計測した表面粗さに比べて計測精度が低下する虞がある。 However, in general, the stylus of the sizing device is set to have a large diameter in order to suppress wear due to contact with the ground surface of the workpiece. Therefore, for example, there is a risk that the measurement accuracy will be lower than the surface roughness measured using a roughness meter having a small diameter of the stylus when offline.

本発明は、工作物の研削加工面における表面粗さを精度よく推定することができる表面粗さ推定システムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a surface roughness estimation system capable of accurately estimating the surface roughness of a ground surface of a workpiece.

表面粗さ推定システムは、制御装置の制御によって砥石が工作物に研削加工を行う研削装置と、工作物の研削加工面に接触する検出測定子を有しており、研削装置による研削加工において観測可能な検出測定子の動作に応じて工作物の研削加工面の表面粗さに関連する状態データを検出して出力する検出器と、検出測定子を用いて計測する場合の工作物の研削加工面の表面粗さを表す粗さ値と、検出測定子よりも小径の小径測定子を用いて計測した場合の工作物の研削加工面の表面粗さを表す実粗さ値との相関関係を導出する相関関係導出部と、検出器から出力された状態データに基づいて粗さ値を表す推定用データを取得する推定用データ取得部と、推定用データと相関関係とを用いて、実粗さ値を推定する粗さ値推定部と、を備える。 The surface roughness estimation system has a grinding device in which the grindstone grinds the workpiece under the control of the control device, and a detection stylus that comes into contact with the ground surface of the workpiece. A detector that detects and outputs state data related to the surface roughness of the surface roughness of the workpiece according to the possible operation of the detection stylus, and the grinding of the workpiece when measuring using the detection stylus. Correlation between the roughness value indicating the surface roughness of the surface and the actual roughness value indicating the surface roughness of the ground surface of the workpiece when measured using a small-diameter stylus with a diameter smaller than that of the detection stylus. Correlation to be derived Using the derivation unit, the estimation data acquisition unit that acquires the estimation data representing the roughness value based on the state data output from the detector, and the estimation data and the correlation, the actual roughness is achieved. It is provided with a roughness value estimation unit for estimating the bulk value.

これによれば、研削装置に設けられた検出器の検出測定子を用いて計測した場合の粗さ値と、検出測定子よりも小径の小径測定子を用いて計測した場合の実粗さ値との相関関係を導出することができる。これにより、径の大きな検出測定子を用いて、工作物の研削加工面の表面粗さを計測した場合であっても、導出した相関関係に基づいて、研削加工中の工作物の研削加工面における表面粗さ即ち実粗さ値を精度よく推定することができる。 According to this, the roughness value when measured using the detection stylus of the detector provided in the grinding device and the actual roughness value when measured using the small diameter stylus with a smaller diameter than the detection stylus. The correlation with can be derived. As a result, even when the surface roughness of the ground surface of the workpiece is measured using a detector with a large diameter, the ground surface of the workpiece being ground is based on the derived correlation. The surface roughness, that is, the actual roughness value in the above can be estimated accurately.

表面粗さ推定システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the surface roughness estimation system. 研削装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a grinding apparatus. 検出器の一例の機能ブロック構成を示す図である。It is a figure which shows the functional block composition of an example of a detector. 検出器によって検出される周方向の粗さデータを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the roughness data in the circumferential direction detected by a detector. 図4の周方向の粗さデータに基づいて生成される面状粗さデータを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the surface roughness data generated based on the roughness data in the circumferential direction of FIG. 表面粗さ推定システムの機能ブロック構成を示す図である。It is a figure which shows the functional block composition of the surface roughness estimation system. 粗さ計によって計測される実線粗さ曲線を示す図である。It is a figure which shows the solid line roughness curve measured by a roughness meter. 包絡線に基づいて導出される中心軌跡線を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the central locus line derived based on the envelope. 実線粗さ曲線に中心軌跡線を重ねた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which superposed the central locus line on the solid line roughness curve. 実粗さ値(推定粗さ値)と中心軌跡粗さ値(近似波形粗さ値)との相関関係を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation between the actual roughness value (estimated roughness value) and the center locus roughness value (approximate waveform roughness value). 線粗さ近似波形を示す図である。It is a figure which shows the line roughness approximate waveform. 第一別例に係る表面粗さ推定システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the surface roughness estimation system which concerns on 1st alternative example. 図12の学習処理装置の機能ブロック構成を示す図である。It is a figure which shows the functional block composition of the learning processing apparatus of FIG. 周波数解析によって抽出される周波数毎の振幅を示す図である。It is a figure which shows the amplitude for each frequency extracted by a frequency analysis. 図12の推定演算装置の機能ブロック構成を示す図である。It is a figure which shows the functional block composition of the estimation arithmetic unit of FIG.

(1.表面粗さ推定システムの適用対象の研削装置)
表面粗さ推定システムは、研削装置によって研削加工された工作物の研削加工面の表面粗さを推定する。研削装置としては、円筒研削盤、カム研削盤、平面研削盤等、種々の構成の研削装置を適用できる。研削装置は、粗研削工程、精研削工程、微研削工程、スパークアウト等の研削工程を経て、工作物に研削加工を行うことができる。
(1. Grinding equipment to which the surface roughness estimation system is applied)
The surface roughness estimation system estimates the surface roughness of the ground surface of a workpiece ground by a grinding device. As the grinding machine, a grinding machine having various configurations such as a cylindrical grinding machine, a cam grinding machine, and a surface grinding machine can be applied. The grinding device can grind the workpiece through a grinding process such as a rough grinding process, a fine grinding process, a fine grinding process, and a spark out.

(2.表面粗さ推定システム1の構成の概要)
表面粗さ推定システム1の構成の概要について、図1を参照して説明する。表面粗さ推定システム1は、少なくとも1台の研削装置10と、1つの演算装置20とを備える。研削装置10は、1台を対象としても良いし、図1に示すように、複数台を対象としても良い。本例では、表面粗さ推定システム1は、複数台の研削装置10を備える場合を例に挙げる。
(2. Outline of the configuration of the surface roughness estimation system 1)
The outline of the configuration of the surface roughness estimation system 1 will be described with reference to FIG. The surface roughness estimation system 1 includes at least one grinding device 10 and one arithmetic unit 20. The grinding device 10 may be targeted at one unit, or may be targeted at a plurality of units as shown in FIG. In this example, the surface roughness estimation system 1 includes a case where a plurality of grinding devices 10 are provided as an example.

研削装置10は、少なくとも、工作物Wの研削加工中において観測可能な状態データを検出する検出器13を備える。演算装置20は、検出器13により検出された状態データを用いて、状態データと相関関係を有する工作物Wの表面粗さを推定する。ここで、相関関係は、研削装置10が工作物Wを研削加工しているときに検出器13によって検出された表面粗さに関連する状態データと、例えば、研削加工後の工作物Wについて研削装置10とは別に設けられた粗さ計2の小径測定子によって検出された実変位値に基づく工作物Wの線粗さ(以下、この線粗さを表す値を「実粗さ値」と称呼する。)との相関を表す。 The grinding device 10 includes at least a detector 13 that detects observable state data during grinding of the workpiece W. The arithmetic unit 20 estimates the surface roughness of the workpiece W having a correlation with the state data by using the state data detected by the detector 13. Here, the correlation is the state data related to the surface roughness detected by the detector 13 when the grinding device 10 is grinding the workpiece W, and, for example, grinding the workpiece W after grinding. Line roughness of the workpiece W based on the actual displacement value detected by the small diameter stylus of the roughness meter 2 provided separately from the device 10 (hereinafter, the value representing this line roughness is referred to as "actual roughness value". Represents the correlation with).

(3.表面粗さ推定システム1の構成の詳細)
表面粗さ推定システム1の構成について、図1を参照して、より詳細に説明する。表面粗さ推定システム1は、複数台の研削装置10と、各々の研削装置10に一対一で設けられた複数台の演算装置20を備える。本例において、演算装置20は、推定演算装置20として構成される。
(3. Details of the configuration of the surface roughness estimation system 1)
The configuration of the surface roughness estimation system 1 will be described in more detail with reference to FIG. The surface roughness estimation system 1 includes a plurality of grinding devices 10 and a plurality of arithmetic devices 20 provided one-to-one in each grinding device 10. In this example, the arithmetic unit 20 is configured as an estimation arithmetic unit 20.

それぞれの研削装置10は、砥石Tを用いて工作物Wの研削加工を行う研削盤11と、研削盤11を制御する制御装置12と、検出器13と、インターフェース14とを主に備える。制御装置12は、CNC装置及びPLC装置等を含み、研削盤11における駆動装置等を制御する。インターフェース14は、研削盤11、制御装置12、検出器13と、外部と通信可能とする機器である。尚、外部には、各々の研削装置10によって研削された工作物Wの研削加工面の表面粗さを必要に応じて検出する粗さ計2、後述する学習処理装置60及び共通表示装置70等が含まれる。 Each grinding device 10 mainly includes a grinding machine 11 that grinds a workpiece W using a grindstone T, a control device 12 that controls the grinding machine 11, a detector 13, and an interface 14. The control device 12 includes a CNC device, a PLC device, and the like, and controls a drive device and the like in the grinding machine 11. The interface 14 is a device that enables communication with the outside with the grinding machine 11, the control device 12, and the detector 13. In addition, outside, a roughness meter 2 that detects the surface roughness of the ground surface of the workpiece W ground by each grinding device 10 as needed, a learning processing device 60 and a common display device 70, which will be described later, and the like. Is included.

検出器13は、状態データとして、研削盤11による工作物Wの研削加工中に研削加工面の表面粗さに関連する状態データを検出する。検出器13は、例えば、工作物Wの研削加工面の表面粗さに起因する加速度データ又は変位データを検出する加速度センサ又は変位センサ等である。即ち、検出器13が検出する状態データは、加速度データ(振動データ)、変位データ(粗さデータであって、後述する面状粗さデータ)等である。 As the state data, the detector 13 detects the state data related to the surface roughness of the ground surface during the grinding of the workpiece W by the grinding machine 11. The detector 13 is, for example, an acceleration sensor or a displacement sensor that detects acceleration data or displacement data due to the surface roughness of the ground surface of the workpiece W. That is, the state data detected by the detector 13 is acceleration data (vibration data), displacement data (roughness data, and surface roughness data described later) and the like.

推定演算装置20は、プロセッサ21、記憶装置22、インターフェース23等を備えて構成される。それぞれの推定演算装置20は、対応する研削装置10、及び、後述するサーバとしての学習処理装置60と通信可能に接続されている。 The estimation arithmetic unit 20 includes a processor 21, a storage device 22, an interface 23, and the like. Each estimation arithmetic unit 20 is communicably connected to the corresponding grinding apparatus 10 and the learning processing apparatus 60 as a server described later.

推定演算装置20は、それぞれの研削装置10に近接した位置に配置されており、所謂、エッジコンピュータとして機能する。推定演算装置20は、工作物Wの研削加工中に検出器13によって検出された表面粗さ関連データに基づいて、工作物Wの研削加工面の表面粗さを推定する(予測する)。尚、推定演算装置20の配置に関しては、必ずしも研削装置10に近接した位置に配置する必要はなく、研削装置10とは別体となるように配置することも可能である。 The estimation arithmetic unit 20 is arranged at a position close to each grinding device 10, and functions as a so-called edge computer. The estimation arithmetic unit 20 estimates (predicts) the surface roughness of the ground surface of the workpiece W based on the surface roughness-related data detected by the detector 13 during the grinding of the workpiece W. Regarding the arrangement of the estimation calculation device 20, it is not always necessary to arrange the estimation calculation device 20 at a position close to the grinding device 10, and it is also possible to arrange the estimation calculation device 20 so as to be separate from the grinding device 10.

表面粗さ推定システム1は、複数の個別表示装置30を備える。但し、表面粗さ推定システム1は、個別表示装置30を備えない構成としても良い。個別表示装置30は、研削装置10のそれぞれに対応して配置される。 The surface roughness estimation system 1 includes a plurality of individual display devices 30. However, the surface roughness estimation system 1 may be configured not to include the individual display device 30. The individual display device 30 is arranged corresponding to each of the grinding devices 10.

(4.研削盤11の例)
本例の研削盤11として、図2に示すように、砥石台トラバース型の円筒研削盤40を例に挙げる。尚、研削盤11は、テーブルトラバース型を用いることもできる。
(4. Example of grinding machine 11)
As the grinding machine 11 of this example, as shown in FIG. 2, a grindstone base traverse type cylindrical grinding machine 40 is taken as an example. As the grinding machine 11, a table traverse type can also be used.

円筒研削盤40は、工作物Wの周面を研削するための機械である。円筒研削盤40は、主として、ベッド41、主軸台42、心押台43、トラバースベース44、砥石台45、砥石車46(砥石T)、定寸装置47、砥石車修正装置48、及び、クーラント装置49を備える。 The cylindrical grinding machine 40 is a machine for grinding the peripheral surface of the workpiece W. The cylindrical grinding machine 40 mainly includes a bed 41, a headstock 42, a tailstock 43, a traverse base 44, a grindstone 45, a grindstone 46 (grindstone T), a sizing device 47, a grindstone correction device 48, and a coolant. The device 49 is provided.

ベッド41は、設置面上に固定されている。主軸台42は、ベッド41の上面において、X軸方向の手前側(図2の下側)且つZ軸方向の一端側(図2の左側)に設けられている。主軸台42は、工作物WをZ軸回りに回転可能に支持する。工作物Wは、主軸台42に設けられたモータ42aの駆動により回転される。心押台43は、ベッド41の上面において、主軸台42に対してZ軸方向に対向する位置、即ち、X軸方向の手前側(図2の下側)且つZ軸方向の他端側(図2の右側)に設けられている。これにより、工作物Wは、主軸台42及び心押台43によって回転可能に両端支持される。 The bed 41 is fixed on the installation surface. The headstock 42 is provided on the upper surface of the bed 41 on the front side in the X-axis direction (lower side in FIG. 2) and one end side in the Z-axis direction (left side in FIG. 2). The headstock 42 rotatably supports the workpiece W around the Z axis. The workpiece W is rotated by driving a motor 42a provided on the headstock 42. The tailstock 43 is located on the upper surface of the bed 41 at a position facing the headstock 42 in the Z-axis direction, that is, the front side in the X-axis direction (lower side in FIG. 2) and the other end side in the Z-axis direction (the lower side in FIG. 2). It is provided on the right side of FIG. 2). As a result, the geographic structure W is rotatably supported at both ends by the headstock 42 and the tailstock 43.

トラバースベース44は、ベッド41の上面において、Z軸方向に移動可能に設けられている。トラバースベース44は、ベッド41に設けられたモータ44aの駆動により移動する。砥石台45は、トラバースベース44の上面において、X軸方向に移動可能に設けられている。砥石台45は、トラバースベース44に設けられたモータ45aの駆動により移動する。砥石車46は、砥石台45に回転可能に支持されている。砥石車46は、砥石台45に設けられたモータ46aの駆動により回転する。砥石車46は、複数の砥粒をボンド材により固定されて構成されている。 The traverse base 44 is provided on the upper surface of the bed 41 so as to be movable in the Z-axis direction. The traverse base 44 is moved by driving a motor 44a provided on the bed 41. The grindstone base 45 is provided on the upper surface of the traverse base 44 so as to be movable in the X-axis direction. The grindstone base 45 is moved by driving a motor 45a provided on the traverse base 44. The grindstone wheel 46 is rotatably supported by the grindstone base 45. The grindstone wheel 46 is rotated by driving a motor 46a provided on the grindstone base 45. The grindstone 46 is configured by fixing a plurality of abrasive grains with a bond material.

定寸装置47は、工作物Wの寸法(径)を測定する。定寸装置47は、ベッド41の上面において、Z軸方向に移動可能に設けられている。定寸装置47は、ベッド41に設けられた送り機構47aによりZ軸方向の位置が制御される。定寸装置47は、工作物Wの研削加工面に接触する検出測定子47bを備える。検出測定子47bは、研削加工において回転している工作物Wの研削加工面に常に接触しており、研削加工面との摩擦による摩滅を抑制する必要がある。このため、検出測定子47bの径は、摩滅を抑制するように形成され、具体的には、粗さ計2の小径測定子の径(数μm程度)よりも大径(数mm程度)に形成される。 The sizing device 47 measures the dimension (diameter) of the workpiece W. The sizing device 47 is provided on the upper surface of the bed 41 so as to be movable in the Z-axis direction. The position of the sizing device 47 in the Z-axis direction is controlled by the feed mechanism 47a provided on the bed 41. The sizing device 47 includes a detection stylus 47b that comes into contact with the ground surface of the workpiece W. The detection stylus 47b is always in contact with the ground surface of the rotating workpiece W in the grinding process, and it is necessary to suppress wear due to friction with the ground surface. Therefore, the diameter of the detection stylus 47b is formed so as to suppress wear, and specifically, the diameter is larger (about several mm) than the diameter of the small diameter stylus of the roughness meter 2 (about several μm). It is formed.

又、定寸装置47には、検出測定子47bを支持するアームに加速度センサ47cが設けられる。加速度センサ47cは、回転する工作物Wの研削加工面に検出測定子47bの中心が接触した状態で検出される加速度を表す加速度データを出力する。尚、加速度センサ47cを用いることに代えて、回転する工作物Wの研削加工面に検出測定子47bの中心が接触した状態で検出される変位値(表面粗さに相当)を表す変位データを出力する変位センサを用いることも可能である。 Further, in the sizing device 47, an acceleration sensor 47c is provided on an arm that supports the detection stylus 47b. The acceleration sensor 47c outputs acceleration data representing the acceleration detected in a state where the center of the detection stylus 47b is in contact with the ground surface of the rotating workpiece W. Instead of using the acceleration sensor 47c, displacement data representing the displacement value (corresponding to the surface roughness) detected when the center of the detection stylus 47b is in contact with the ground surface of the rotating workpiece W is used. It is also possible to use a displacement sensor that outputs.

砥石車修正装置48は、砥石車46の形状を修正する。砥石車修正装置48は、砥石車46のツルーイングを行う装置である。砥石車修正装置48は、ツルーイングに加えて又は代えて、砥石車46のドレッシングを行う装置としても良い。ここで、ツルーイングは、形直し作業であり、研削によって砥石車46が摩耗した場合に工作物Wの形状に合わせて砥石車46を成形する作業、偏摩耗による砥石車46の振れを取り除く作業である。ドレッシングは、目直し(目立て)作業であり、砥粒の突き出し量を調整したり、砥粒の切れ刃を創成したりする作業である。ドレッシングは、目つぶれ、目詰まり、目こぼれ等を修正する作業であって、通常ツルーイング後に行われる。 The grindstone correction device 48 corrects the shape of the grindstone 46. The grindstone correction device 48 is a device for performing the growing of the grindstone 46. The grindstone correction device 48 may be a device for dressing the grindstone 46 in addition to or in place of the trueing. Here, the trueing is a reshaping work, a work of forming the grindstone 46 according to the shape of the workpiece W when the grindstone 46 is worn by grinding, and a work of removing the runout of the grindstone 46 due to uneven wear. be. Dressing is a work of sharpening (sharpening), adjusting the amount of protrusion of abrasive grains, and creating a cutting edge of abrasive grains. Dressing is the work of correcting fouling, clogging, spillage, etc., and is usually performed after truing.

クーラント装置49は、砥石車46による工作物Wの研削点にクーラントを供給する。クーラント装置49は、回収したクーラントを、所定温度に冷却して、再度研削点に供給する。 The coolant device 49 supplies the coolant to the grinding point of the workpiece W by the grindstone 46. The coolant device 49 cools the recovered coolant to a predetermined temperature and supplies it to the grinding point again.

円筒研削盤40に設けられる制御装置12は、工作物Wの形状、加工条件、砥石車46の形状、クーラントの供給タイミング情報等の作動指令データに基づいて生成されたNCプログラムに基づいて、各駆動装置を制御する。即ち、制御装置12は、動作指令データを入力し、動作指令データに基づいてNCプログラムを生成する。 The control device 12 provided in the cylindrical grinding machine 40 is based on an NC program generated based on operation command data such as the shape of the workpiece W, the machining conditions, the shape of the grindstone 46, and the coolant supply timing information. Control the drive unit. That is, the control device 12 inputs the operation command data and generates an NC program based on the operation command data.

そして、制御装置12は、NCプログラムに基づいて各モータ42a,44a,45a,46a及びクーラント装置49等を制御することにより、工作物Wの研削加工を行う。特に、制御装置12は、定寸装置47により測定される工作物Wの径に基づいて、工作物Wが仕上げ形状となるまで研削加工を行う。又、制御装置12は、砥石車46を修正するタイミングにおいて、各モータ42a,44a,45a,46a、及び、砥石車修正装置48等を制御することにより、砥石車46の修正(ツルーイング及びドレッシング)を行う。 Then, the control device 12 grinds the workpiece W by controlling the motors 42a, 44a, 45a, 46a, the coolant device 49, and the like based on the NC program. In particular, the control device 12 grinds the workpiece W until it has a finished shape based on the diameter of the workpiece W measured by the sizing device 47. Further, the control device 12 corrects the grindstone 46 (truing and dressing) by controlling the motors 42a, 44a, 45a, 46a, the grindstone repair device 48, and the like at the timing of modifying the grindstone 46. I do.

(5.検出器13の例)
本例においては、円筒研削盤40に一体に設けられた検出器13が研削加工において、工作物Wの研削加工面の表面粗さに応じて発生するびびり振動を評価するびびり評価装置50を例に挙げる。尚、検出器13が変位センサや加速度センサを用いて構成されて、変位データや加速度データ(振動データ)を出力することもできる。
(5. Example of detector 13)
In this example, an example is a chatter evaluation device 50 in which a detector 13 integrally provided on a cylindrical grinding machine 40 evaluates chatter vibration generated according to the surface roughness of a ground surface of a workpiece W in grinding. Listed in. The detector 13 can also be configured by using a displacement sensor or an acceleration sensor to output displacement data or acceleration data (vibration data).

びびり評価装置50は、図3に示すように、実データ取得部51、変位変換部52、面状粗さデータ生成部53、出力部54を主に備える。 As shown in FIG. 3, the chatter evaluation device 50 mainly includes an actual data acquisition unit 51, a displacement conversion unit 52, a surface roughness data generation unit 53, and an output unit 54.

実データ取得部51は、定寸装置47に設けられた加速度センサ47cによって検出された加速度データを時系列的に取得する。ここで、実データ取得部51は、定寸装置47の検出測定子47bによる工作物Wの研削加工面上の接触位置を螺旋状に移動させたときに、回転する工作物Wの所定角度毎の螺旋状の位置に関する時系列データを取得する。 The actual data acquisition unit 51 acquires the acceleration data detected by the acceleration sensor 47c provided in the sizing device 47 in time series. Here, the actual data acquisition unit 51 spirally moves the contact position of the workpiece W on the ground surface by the detection stylus 47b of the sizing device 47 for each predetermined angle of the workpiece W that rotates. Get time-series data about the spiral position of.

即ち、定寸装置47の検出測定子47bは、研削加工に伴って工作物Wを回転させた状態において、送り機構47aによって工作物Wの軸方向であるZ軸方向に移動する。この場合、定寸装置47の検出測定子47bは工作物Wの研削加工面に接触しているため、検出測定子47bの中心と工作物Wとの接触位置は、工作物Wの研削加工面上を螺旋状の軌跡を描いて移動する。従って、実データ取得部51は、検出測定子47bが研削加工面上を螺旋状に相対移動しながら検出された加速度データを取得する。 That is, the detection stylus 47b of the sizing device 47 moves in the Z-axis direction, which is the axial direction of the workpiece W, by the feed mechanism 47a in a state where the workpiece W is rotated by the grinding process. In this case, since the detection stylus 47b of the sizing device 47 is in contact with the ground surface of the workpiece W, the contact position between the center of the detection stylus 47b and the workpiece W is the ground surface of the workpiece W. It moves in a spiral trajectory on the top. Therefore, the actual data acquisition unit 51 acquires the detected acceleration data while the detection stylus 47b moves relative to the ground surface in a spiral shape.

変位変換部52は、加速度センサ47cから時系列的に取得した加速度データをFFT(高速フーリエ変換)し、砥石車46の回転数に対応する回転周波数成分(特定周波数成分)を有する加速度に関するデータを抽出する。そして、変位変換部52は、抽出した特定周波数成分を有する加速度に関するデータを逆FFTする。これにより、変位変換部52は、特定周波数成分を有する定寸装置47の検出測定子47bの変位値、即ち、工作物Wの研削加工面における凹凸(表面粗さ)に関する変位データ(粗さデータ)に変換する。尚、特定周波数成分は、砥石車46の回転数及び回転数の整数倍の周波数成分である。 The displacement conversion unit 52 FFT (Fast Fourier Transform) the acceleration data acquired from the acceleration sensor 47c in time series, and obtains data on acceleration having a rotation frequency component (specific frequency component) corresponding to the rotation speed of the grindstone wheel 46. Extract. Then, the displacement conversion unit 52 reverse-FFTs the data regarding the acceleration having the extracted specific frequency component. As a result, the displacement conversion unit 52 causes the displacement data (roughness data) regarding the displacement value of the detection stylus 47b of the sizing device 47 having a specific frequency component, that is, the unevenness (surface roughness) on the ground surface of the workpiece W. ). The specific frequency component is a frequency component that is an integral multiple of the rotation speed and the rotation speed of the grindstone 46.

ここで、円筒研削盤40は、砥石車46を回転させながら工作物Wを研削加工する。このため、砥石車46の表面形状は、砥石車46の回転周期、即ち、回転数毎に転写されて工作物Wの研削加工面に現れる。具体的に、砥石車46の表面に大きく突き出した砥粒が存在する場合、工作物Wの研削加工面においては、砥粒と当接する箇所が大きく削り取られた凹部が形成される。この場合、工作物Wに形成された凹部は回転方向に等間隔で形成され、工作物Wの周方向における凹部の間隔は砥石車46の回転周期(回転数毎)に一致する。従って、特定周波数成分を有する加速度に関するデータを抽出することにより、工作物Wの研削加工面における凹凸即ち表面粗さを抽出することが可能になる。 Here, the cylindrical grinding machine 40 grinds the workpiece W while rotating the grindstone 46. Therefore, the surface shape of the grindstone 46 is transferred at each rotation cycle of the grindstone 46, that is, at each rotation speed, and appears on the ground surface of the workpiece W. Specifically, when there are large protruding abrasive grains on the surface of the grindstone 46, a recess is formed on the ground surface of the workpiece W in which the portion in contact with the abrasive grains is largely scraped off. In this case, the recesses formed in the workpiece W are formed at equal intervals in the rotation direction, and the spacing between the recesses in the circumferential direction of the workpiece W coincides with the rotation cycle (for each rotation number) of the grindstone wheel 46. Therefore, by extracting the data related to the acceleration having a specific frequency component, it is possible to extract the unevenness, that is, the surface roughness on the ground surface of the workpiece W.

面状粗さデータ生成部53は、工作物Wの研削加工面における周方向の粗さデータ(変位データ)を用いて、一連の面状粗さデータを生成する。具体的に、変位変換部52によって生成された複数の周方向の粗さデータは、工作物Wの回転軸に対する角度が互いに異なる角度毎に生成される。即ち、図4に示すように、隣接する軸方向位置における周方向の粗さデータは、互いに工作物Wの周方向にずれた位置のデータとなる。粗さデータ即ち工作物Wの研削加工面における凹凸(表面粗さ)は、上述したように、砥石車46の回転周期毎に工作物Wの研削加工面に繰り返し見られる。このため、面状粗さデータ生成部53は、異なる角度毎の各々の粗さデータを周方向(図4に示す矢印方向)に移動させる。これにより、面状粗さデータ生成部53は、図5に示すように、異なる角度毎の各々の粗さデータを工作物Wの角度を同一角度とし、且つ、軸方向にて並列に並べた一連の面状粗さデータを生成する。 The surface roughness data generation unit 53 generates a series of surface roughness data using the roughness data (displacement data) in the circumferential direction on the ground surface of the workpiece W. Specifically, the plurality of circumferential roughness data generated by the displacement conversion unit 52 are generated for each angle at which the angles of the workpiece W with respect to the rotation axis are different from each other. That is, as shown in FIG. 4, the roughness data in the circumferential direction at the adjacent axial positions is the data of the positions deviated from each other in the circumferential direction of the workpiece W. Roughness data, that is, unevenness (surface roughness) on the ground surface of the work W is repeatedly observed on the ground surface of the work W every rotation cycle of the grindstone 46, as described above. Therefore, the surface roughness data generation unit 53 moves each roughness data for each different angle in the circumferential direction (the direction of the arrow shown in FIG. 4). As a result, as shown in FIG. 5, the surface roughness data generation unit 53 arranges the roughness data for each different angle in parallel in the axial direction with the same angle of the workpiece W. Generate a series of surface roughness data.

ここで、螺旋状に取得した加速度データから変換して得られる周方向の粗さデータ(変位データ)を分割する場合、分割した各々の粗さデータによって表される凹凸がずれる場合がある。従って、面状粗さデータ生成部53は、面状粗さデータを生成する際には、各々の粗さデータの端点のおける凹凸が工作物Wの軸方向(Z軸方向)に沿って連続性を有するように、各々の粗さデータの相対的な位置を補正する。そして、面状粗さデータ生成部53は、位置を補正した各々の粗さデータを軸方向に並べて状態データとしての面状粗さデータを生成する。 Here, when the roughness data (displacement data) in the circumferential direction obtained by converting from the acceleration data acquired in a spiral shape is divided, the unevenness represented by each of the divided roughness data may shift. Therefore, when the surface roughness data generation unit 53 generates the surface roughness data, the unevenness at the end points of the respective roughness data is continuous along the axial direction (Z-axis direction) of the workpiece W. The relative position of each roughness data is corrected so that it has the property. Then, the surface roughness data generation unit 53 arranges each of the position-corrected roughness data in the axial direction to generate the surface roughness data as state data.

ところで、本例の工作物Wは、Z軸回りの周面を有する円筒状(又は円柱状)である。このため、各々の粗さデータを軸方向に並列に並べて一連の面状粗さデータを生成する場合、工作物Wの研削加工面における外径変化の影響も加味する必要がある。このため、面状粗さデータ生成部53は、面状粗さデータと工作物Wの外径を表す外径データとを合成することにより、外径変化の影響を加えた面状粗さデータを生成する。 By the way, the workpiece W of this example has a cylindrical shape (or a columnar shape) having a peripheral surface around the Z axis. Therefore, when each roughness data is arranged in parallel in the axial direction to generate a series of surface roughness data, it is necessary to take into consideration the influence of the change in the outer diameter of the ground surface of the workpiece W. Therefore, the surface roughness data generation unit 53 combines the surface roughness data and the outer diameter data representing the outer diameter of the workpiece W to add the influence of the outer diameter change to the surface roughness data. To generate.

即ち、面状粗さデータ生成部53は、定寸装置47(検出測定子47b)からの信号に基づき外径データを取得し、取得した外径データをFFT(高速フーリエ変換)する。そして、面状粗さデータ生成部53は、FFTした外径データのうち、びびり振動の周波数成分を含まない特定の周波数領域(例えば、50Hz以下)となる低周波数成分を有する外径データを抽出する。これにより、面状粗さデータ生成部53は、工作物Wの軸方向の外径変化を抽出する。 That is, the planar roughness data generation unit 53 acquires the outer diameter data based on the signal from the sizing device 47 (detection transducer 47b), and FFT (Fast Fourier Transform) the acquired outer diameter data. Then, the planar roughness data generation unit 53 extracts the outer diameter data having a low frequency component in a specific frequency region (for example, 50 Hz or less) that does not include the frequency component of chatter vibration from the FFT outer diameter data. do. As a result, the surface roughness data generation unit 53 extracts the change in the outer diameter of the workpiece W in the axial direction.

そして、面状粗さデータ生成部53は、抽出した低周波数成分を有する外径データを逆FFTし、逆FFTした外径データと面状粗さデータとを合成、即ち、工作物Wの周方向の凹凸(表面粗さ)と軸方向の外径変化とを合成する。これにより、面状粗さデータ生成部53は、工作物Wの研削加工面における凹凸(表面粗さ)即ち面状粗さデータを、工作物Wの外径変化を加味して正確に生成することができる。 Then, the surface roughness data generation unit 53 reverse-FFTs the extracted outer diameter data having the low frequency component, and synthesizes the reverse FFT outer diameter data and the surface roughness data, that is, the circumference of the workpiece W. The unevenness in the direction (surface roughness) and the change in the outer diameter in the axial direction are combined. As a result, the surface roughness data generation unit 53 accurately generates unevenness (surface roughness), that is, surface roughness data on the ground surface of the workpiece W in consideration of the change in the outer diameter of the workpiece W. be able to.

出力部54は、面状粗さデータ生成部53によって生成された面状粗さデータを状態データとして推定演算装置20に出力する。尚、出力部54は、面状粗さデータ生成部53によって生成された面状粗さデータに基づいて生成可能な画像データを出力することも可能である。 The output unit 54 outputs the surface roughness data generated by the surface roughness data generation unit 53 to the estimation calculation device 20 as state data. The output unit 54 can also output image data that can be generated based on the surface roughness data generated by the surface roughness data generation unit 53.

(6.表面粗さ推定システム1の機能ブロック構成)
表面粗さ推定システム1の機能ブロックについて、図6を参照して説明する。表面粗さ推定システム1は、制御装置12、検出器13(びびり評価装置50)、推定演算装置20、表示装置30を備える。
(6. Functional block configuration of surface roughness estimation system 1)
The functional block of the surface roughness estimation system 1 will be described with reference to FIG. The surface roughness estimation system 1 includes a control device 12, a detector 13 (chatter evaluation device 50), an estimation calculation device 20, and a display device 30.

検出器13即ちびびり評価装置50は、上述したように、工作物Wの研削加工中に円筒研削盤40における観測可能な状態データである面状粗さデータを出力する。面状粗さデータは、例えば、研削工程、即ち、粗研削工程、精研削工程、微研削工程及びスパークアウト工程毎について、1個の工作物Wにおける加工開始から加工終了までに検出されて出力される。 As described above, the detector 13, that is, the chatter evaluation device 50 outputs the surface roughness data which is the observable state data in the cylindrical grinding machine 40 during the grinding process of the workpiece W. The surface roughness data is detected and output from the start to the end of machining in one workpiece W for each grinding process, that is, the rough grinding process, the fine grinding process, the fine grinding process, and the spark-out process. Will be done.

又、円筒研削盤40の制御装置12には、カウンタが含まれている。カウンタは、円筒研削盤40が研削加工した工作物Wの加工数をカウントする。本例において、カウンタは、砥石車修正装置48が砥石車46をツルーイング又はドレッシングしたときからの工作物Wの加工数をカウントする。尚、カウンタは、制御装置12の他に、検出器13自身が備えるようにしたり、粗さ計2が備えるようにしたりすることもできる。 Further, the control device 12 of the cylindrical grinding machine 40 includes a counter. The counter counts the number of workpieces W ground by the cylindrical grinding machine 40. In this example, the counter counts the number of times the workpiece W has been machined since the grindstone repairing device 48 slewed or dressed the grindstone 46. In addition to the control device 12, the counter may be provided by the detector 13 itself or by the roughness meter 2.

推定演算装置20は、対応する円筒研削盤40において、検出器13即ちびびり評価装置50から取得した面状粗さデータに基づいて任意の軸方向における線粗さ曲線近似波形(後述する図11を参照)を取得し、研削加工面における推定粗さ値を算出する。推定演算装置20は、線粗さ曲線変換部81、相関関係導出部82、推定用データ取得部83、粗さ値推定部84、出力部85を備える。 In the corresponding cylindrical grinding machine 40, the estimation calculation device 20 uses a line roughness curve approximate waveform in an arbitrary axial direction based on the surface roughness data acquired from the detector 13, that is, the chatter evaluation device 50 (FIG. 11 described later). (See) is obtained, and the estimated roughness value on the ground surface is calculated. The estimation calculation device 20 includes a line roughness curve conversion unit 81, a correlation derivation unit 82, an estimation data acquisition unit 83, a roughness value estimation unit 84, and an output unit 85.

線粗さ曲線変換部81は、図7に示すように、粗さ計2の小径測定子によって計測された実変位値を工作物Wの軸方向に沿って繋いだ線粗さ曲線(以下、「実線粗さ曲線LB」と称呼する。)を、定寸装置47の検出測定子47bによって計測する場合の線粗さ曲線に変換する。このため、線粗さ曲線変換部81は、図6に示すように、実線粗さ曲線取得部81a、包絡線算出部81b、交点算出部81c及び中心軌跡算出部81dを備える。 As shown in FIG. 7, the line roughness curve conversion unit 81 connects the actual displacement values measured by the small diameter stylus of the roughness meter 2 along the axial direction of the workpiece W (hereinafter, line roughness curve). The "solid line roughness curve LB") is converted into a line roughness curve when measured by the detection stylus 47b of the sizing device 47. Therefore, as shown in FIG. 6, the line roughness curve conversion unit 81 includes a solid line roughness curve acquisition unit 81a, an envelope calculation unit 81b, an intersection calculation unit 81c, and a center locus calculation unit 81d.

実線粗さ曲線取得部81aは、図6に示すように、円筒研削盤40の機外に配置された粗さ計2から実線粗さ曲線LBを表す線粗さ曲線データを取得する。ここで、上述したように、粗さ計2の小径測定子の径は数μm程度である。これにより、粗さ計2は、工作物Wの軸方向における研削加工面の凹凸即ち実変位値を正確に計測することができ、図7に示すように、研削加工面の表面粗さを正確に反映した実線粗さ曲線LBを得ることができる。 As shown in FIG. 6, the solid line roughness curve acquisition unit 81a acquires line roughness curve data representing the solid line roughness curve LB from the roughness meter 2 arranged outside the machine of the cylindrical grinding machine 40. Here, as described above, the diameter of the small diameter stylus of the roughness meter 2 is about several μm. As a result, the roughness meter 2 can accurately measure the unevenness of the ground surface in the axial direction of the workpiece W, that is, the actual displacement value, and as shown in FIG. 7, the surface roughness of the ground surface can be accurately measured. The solid line roughness curve LB reflected in can be obtained.

包絡線算出部81bは、実線粗さ曲線取得部81aが粗さ計2から取得した線粗さ曲線データによって表される実線粗さ曲線LBにおいて、定寸装置47の検出測定子47bの径(数mm程度)と同一の円を用いて包絡線を算出する。具体的に、包絡線算出部81bは、図8に示すように、実線粗さ曲線LB(図8にて太破線により示す)と粗さ計2の計測間隔線(図8にて二点鎖線により示す)との交点P1〜P7即ち実変位値を中心とし、且つ、検出測定子47bの径となる円C1〜C7を、各交点P1〜P7に設ける。続いて、包絡線算出部81bは、各円C1〜C7について、互いに隣接する円に接する包絡線L1〜L6を算出する。 The envelope calculation unit 81b is the diameter of the detection stylus 47b of the sizing device 47 in the solid line roughness curve LB represented by the line roughness curve data acquired by the solid line roughness curve acquisition unit 81a from the roughness meter 2. Calculate the envelope using the same circle as (a few mm). Specifically, as shown in FIG. 8, the envelope calculation unit 81b has a solid line roughness curve LB (indicated by a thick broken line in FIG. 8) and a measurement interval line of the roughness meter 2 (two-dot chain line in FIG. 8). Circles C1 to C7 centered on the intersection points P1 to P7, that is, the actual displacement value, and the diameter of the detection stylus 47b are provided at the intersection points P1 to P7. Subsequently, the envelope calculation unit 81b calculates the envelopes L1 to L6 tangent to the adjacent circles for each of the circles C1 to C7.

交点算出部81cは、包絡線算出部81bが算出した包絡線L1〜L6と、計測間隔線との交点Q1〜Q7を算出する。ところで、包絡線L1〜L6は、同一の計測間隔線に対して2箇所で交わる場合がある。例えば、図8において、交点Q5が設定される計測間隔線は、包絡線L4及び包絡線L5と交差する。この場合、包絡線算出部81bは、計測間隔線において検出測定子47bが計測する場合の変位値が大きな値を有する側、即ち、図8において上側になる包絡線L4が計測間隔線と交差する側を交点Q5とする。 The intersection calculation unit 81c calculates the intersections Q1 to Q7 between the envelopes L1 to L6 calculated by the envelope calculation unit 81b and the measurement interval line. By the way, the envelopes L1 to L6 may intersect at two points with respect to the same measurement interval line. For example, in FIG. 8, the measurement interval line on which the intersection Q5 is set intersects the envelope L4 and the envelope L5. In this case, in the envelope calculation unit 81b, the side of the measurement interval line where the displacement value when the detection stylus 47b measures is large, that is, the envelope L4 on the upper side in FIG. 8 intersects the measurement interval line. The side is the intersection Q5.

中心軌跡算出部81dは、交点算出部81cが算出した交点Q1〜Q7を繋いだ線、即ち、図8において太実線により示すように、円で表される大径の検出測定子47bの中心が実線粗さ曲線LBに沿って移動した場合の検出測定子47bの軌跡を表す中心軌跡線LCを算出する。ここで、中心軌跡線LCは、図9に示すように、実線粗さ曲線LB(図9にて破線により示す)に対応付けられることにより、粗さ値を表す。従って、以下の説明においては、中心軌跡線LCによって表される粗さ値を「中心軌跡粗さ値」と称呼する。 The center locus calculation unit 81d has a line connecting the intersections Q1 to Q7 calculated by the intersection calculation unit 81c, that is, the center of the large-diameter detection stylus 47b represented by a circle as shown by the thick solid line in FIG. The central locus line LC representing the locus of the detection stylus 47b when moving along the solid line roughness curve LB is calculated. Here, as shown in FIG. 9, the central locus line LC represents the roughness value by being associated with the solid line roughness curve LB (indicated by the broken line in FIG. 9). Therefore, in the following description, the roughness value represented by the central locus line LC is referred to as "center locus roughness value".

相関関係導出部82は、粗さ計2の小径測定子によって計測された実変位値に基づく実粗さ値と、上述した中心軌跡線LCに基づく中心軌跡粗さ値即ち検出測定子47bが計測する場合に相当する中心軌跡粗さ値のとの相関関係を算出する。相関関係導出部82は、図6に示すように、実粗さ値取得部82a、中心軌跡粗さ値算出部82b、粗さ値関係式算出部82cを備える。 The correlation derivation unit 82 measures the actual roughness value based on the actual displacement value measured by the small diameter stylus of the roughness meter 2 and the center locus roughness value based on the above-mentioned center locus line LC, that is, the detection stylus 47b. Calculate the correlation with the central locus roughness value corresponding to the case of. As shown in FIG. 6, the correlation derivation unit 82 includes an actual roughness value acquisition unit 82a, a center locus roughness value calculation unit 82b, and a roughness value relational expression calculation unit 82c.

実粗さ値取得部82aは、粗さ計2によって計測された実変位値に基づく実粗さ値を取得する。ここで、本例においては、実粗さ値として、例えば、各曲線(計測点の変位値)から算出した算術平均粗さ(Ra)用いる場合を例示するが、十点平均粗さ(Rz)等を用いても良い。 The actual roughness value acquisition unit 82a acquires the actual roughness value based on the actual displacement value measured by the roughness meter 2. Here, in this example, as the actual roughness value, for example, the case where the arithmetic mean roughness (Ra) calculated from each curve (displacement value of the measurement point) is used is illustrated, but the ten-point average roughness (Rz) is illustrated. Etc. may be used.

中心軌跡粗さ値算出部82bは、中心軌跡算出部81dによって算出された中心軌跡線LCを表す中心軌跡データに基づいて、中心軌跡粗さ値を算出する。即ち、中心軌跡粗さ値算出部82bは、実粗さ値取得部82aが取得した実粗さ値に対応する中心軌跡粗さ値を算出する。 The center locus roughness value calculation unit 82b calculates the center locus roughness value based on the center locus data representing the center locus line LC calculated by the center locus calculation unit 81d. That is, the center locus roughness value calculation unit 82b calculates the center locus roughness value corresponding to the actual roughness value acquired by the actual roughness value acquisition unit 82a.

粗さ値関係式算出部82cは、実粗さ値取得部82aが取得した実粗さ値と、中心軌跡粗さ値算出部82bが算出した中心軌跡粗さ値との相関関係を算出する。即ち、粗さ値関係式算出部82cは、互いに対応する実粗さ値及び中心軌跡粗さ値について、例えば、統計演算処理を行うことにより、実粗さ値と中心軌跡粗さ値との相関関係を導く。これにより、図10に示すように、例えば、実粗さ値と中心軌跡粗さ値とが一次関数(y=ax+b)により表される相関関係を導く。但し、実粗さ値と中心軌跡粗さ値との相関関係については、一次関数に限られるものではなく、二次関数や三次関数、その他の関数により表される相関関係であっても良いことは言うまでもない。 The roughness value relational expression calculation unit 82c calculates the correlation between the actual roughness value acquired by the actual roughness value acquisition unit 82a and the center locus roughness value calculated by the center locus roughness value calculation unit 82b. That is, the roughness value relational expression calculation unit 82c correlates the actual roughness value and the center locus roughness value corresponding to each other by, for example, performing statistical calculation processing. Guide the relationship. As a result, as shown in FIG. 10, for example, the correlation between the actual roughness value and the central locus roughness value is derived by a linear function (y = ax + b). However, the correlation between the actual roughness value and the center locus roughness value is not limited to the linear function, but may be a correlation represented by a quadratic function, a cubic function, or another function. Needless to say.

推定用データ取得部83は、検出器13、即ち、びびり評価装置50から出力された状態データである面状粗さデータに基づいて、推定用データを取得する。推定用データ取得部83は、図6に示すように、近似波形取得部83a、及び、近似波形粗さ値導出部83bを備える。近似波形取得部83aは、びびり評価装置50から出力される面状粗さデータを取得し、図11に示すように、取得した面状粗さデータにおける任意の軸線方向(図5の太実線を参照)における線粗さ近似波形LAを取得する。 The estimation data acquisition unit 83 acquires estimation data based on the surface roughness data which is the state data output from the detector 13, that is, the chatter evaluation device 50. As shown in FIG. 6, the estimation data acquisition unit 83 includes an approximate waveform acquisition unit 83a and an approximate waveform roughness value derivation unit 83b. The approximate waveform acquisition unit 83a acquires the surface roughness data output from the chatter evaluation device 50, and as shown in FIG. 11, shows an arbitrary axial direction (thick solid line in FIG. 5) in the acquired surface roughness data. The line roughness approximate waveform LA in (see) is acquired.

近似波形粗さ値導出部83bは、近似波形取得部83aが取得した線粗さ近似波形LAに基づいて、近似波形粗さ値を算出することにより導出する。近似波形粗さ値導出部83bは、例えば、線粗さ近似波形LAの算術平均粗さ(Ra)を算出する。 The approximate waveform roughness value derivation unit 83b derives the approximate waveform roughness value by calculating the approximate waveform roughness value based on the line roughness approximate waveform LA acquired by the approximate waveform acquisition unit 83a. The approximate waveform roughness value deriving unit 83b calculates, for example, the arithmetic mean roughness (Ra) of the line roughness approximate waveform LA.

ここで、線粗さ近似波形LAは、定寸装置47の検出測定子47bによって検出された面状粗さデータに基づくものである。即ち、線粗さ近似波形LAは、任意の軸方向において、定寸装置47の検出測定子47bの中心が工作物Wの研削加工面に接触することによって検出された研削加工面の線粗さ(表面粗さ)を近似したものである。従って、近似波形粗さ値導出部83bが導出(算出)した近似波形粗さ値は、中心軌跡粗さ値とみなすことができる。 Here, the line roughness approximate waveform LA is based on the surface roughness data detected by the detection stylus 47b of the sizing device 47. That is, the line roughness approximate waveform LA is the line roughness of the ground surface detected when the center of the detection stylus 47b of the sizing device 47 comes into contact with the ground surface of the workpiece W in an arbitrary axial direction. It is an approximation of (surface roughness). Therefore, the approximate waveform roughness value derived (calculated) by the approximate waveform roughness value derivation unit 83b can be regarded as the central locus roughness value.

粗さ値推定部84は、推定用データ取得部83の近似波形粗さ値導出部83bが推定用データとして導出(算出)した近似波形粗さ値即ち中心軌跡粗さ値と、相関関係導出部82の粗さ値関係式算出部82cによって導出された相関関係とを用いて、中心軌跡粗さ値(近似波形粗さ値)に対応する推定粗さ値を推定する(変換する)。ここで、推定粗さ値は、図10に示すように、実粗さ値に相当する。即ち、推定粗さ値は、測定子の径の小さな粗さ計2が計測した粗さ値に相当し、径の大きな検出測定子47bを用いた中心軌跡粗さ値(近似波形粗さ値)よりも精度が高い。そして、出力部85は、粗さ値推定部84によって推定された(変換された)推定粗さ値を表示装置30に出力する。 The roughness value estimation unit 84 is a correlation derivation unit with the approximate waveform roughness value derived (calculated) by the approximate waveform roughness value derivation unit 83b of the estimation data acquisition unit 83, that is, the center locus roughness value. The estimated roughness value corresponding to the center locus roughness value (approximate waveform roughness value) is estimated (converted) by using the correlation derived by the roughness value relational expression calculation unit 82c of 82. Here, the estimated roughness value corresponds to the actual roughness value as shown in FIG. That is, the estimated roughness value corresponds to the roughness value measured by the roughness meter 2 having a small diameter of the stylus, and the central locus roughness value (approximate waveform roughness value) using the detection stylus 47b having a large diameter. More accurate than. Then, the output unit 85 outputs the estimated roughness value estimated (converted) by the roughness value estimation unit 84 to the display device 30.

表示装置30は、推定演算装置20の出力部85から出力された推定粗さ値を表示する。これにより、作業者或いは円筒研削盤40(研削盤11)の制御装置12は、研削加工において(インプロセスにおいて)、加工される工作物Wの品質を確認することができる。 The display device 30 displays the estimated roughness value output from the output unit 85 of the estimation calculation device 20. As a result, the operator or the control device 12 of the cylindrical grinding machine 40 (grinding machine 11) can confirm the quality of the workpiece W to be machined in the grinding process (in the in-process).

以上の説明からも理解できるように、表面粗さ推定システム1によれば、研削装置10である円筒研削盤40に設けられた検出器13より具体的には定寸装置47の検出測定子47bを用いて計測した場合の粗さ値(びびり評価装置50から出力される面状粗さデータ)と、検出測定子47bよりも小径の小径測定子を用いて粗さ計2が計測した場合の実粗さ値との相関関係を導出することができる。これにより、径の大きな大径測定子に相当する検出測定子47bを用いて、工作物Wの研削加工面の表面粗さを計測した場合であっても、導出した相関関係に基づいて、研削加工中の工作物Wの研削加工面における表面粗さ即ち実粗さ値を精度よく推定することができる。 As can be understood from the above description, according to the surface roughness estimation system 1, more specifically, the detection stylus 47b of the sizing device 47 than the detector 13 provided on the cylindrical grinding machine 40 which is the grinding device 10. Roughness value (surface roughness data output from the chatter evaluation device 50) measured by using The correlation with the actual roughness value can be derived. As a result, even when the surface roughness of the ground surface of the workpiece W is measured using the detection stylus 47b, which corresponds to a large-diameter stylus with a large diameter, grinding is performed based on the derived correlation. The surface roughness, that is, the actual roughness value on the ground surface of the workpiece W being machined can be estimated accurately.

(7.第一別例)
上述した本例においては、推定演算装置20の相関関係導出部82が中心軌跡粗さ値と粗さ計2によって計測された変位値との相関関係を導出するようにした。
(7. First alternative example)
In the above-mentioned example, the correlation deriving unit 82 of the estimation arithmetic unit 20 derives the correlation between the central locus roughness value and the displacement value measured by the roughness meter 2.

第一別例においては、算出された中心軌跡線LCについて周波数解析を行うことによって各周波数の振幅を特徴量として抽出する。そして、第一別例においては、抽出された振幅と、粗さ計2によって計測された実変位値に基づく実粗さ値との相関を機械学習により学習し、機械学習によって生成した学習済みモデルを用いて推定用データを推定する。 In the first alternative example, the amplitude of each frequency is extracted as a feature amount by performing frequency analysis on the calculated center locus line LC. Then, in the first alternative example, the correlation between the extracted amplitude and the actual roughness value based on the actual displacement value measured by the roughness meter 2 is learned by machine learning, and the trained model generated by machine learning is used. Estimate the estimation data using.

(7−1.第一別例の表面粗さ推定システム100の構成の詳細)
第一別例の表面粗さ推定システム100の構成について、図12を参照して、詳細に説明する。表面粗さ推定システム100は、上述した本例の表面粗さ推定システム1と比べて、演算装置60及び共通表示装置70を備える点で異なる。演算装置60は、学習処理装置60である。学習処理装置60は、所謂、サーバ機能を有しており、上述した推定演算装置20、及び、複数台の研削装置10(円筒研削盤40)や、例えば、離間した他の工場に設置された研削装置10と通信可能に接続されている。尚、図12において、推定演算装置20と学習処理装置60とは、第一別例として独立した構成として示すが、1つの装置とすることもできる。共通表示装置70は、学習処理装置60に対して配置される。
(7-1. Details of the configuration of the surface roughness estimation system 100 of the first alternative example)
The configuration of the surface roughness estimation system 100 of the first alternative example will be described in detail with reference to FIG. The surface roughness estimation system 100 is different from the surface roughness estimation system 1 of this example described above in that it includes an arithmetic unit 60 and a common display device 70. The arithmetic unit 60 is a learning processing device 60. The learning processing device 60 has a so-called server function, and is installed in the above-mentioned estimation calculation device 20 and a plurality of grinding devices 10 (cylindrical grinding machines 40), for example, in other factories separated from each other. It is communicatively connected to the grinding device 10. Although the estimation calculation device 20 and the learning processing device 60 are shown as independent configurations as a first alternative example in FIG. 12, they can also be one device. The common display device 70 is arranged with respect to the learning processing device 60.

学習処理装置60は、プロセッサ61、記憶装置62、インターフェース63等を備えて構成される。学習処理装置60は、粗さ計2から出力された線粗さ曲線データ及び粗さ計2から出力された実変位に基づく実粗さ値に基づいて、機械学習を行う。そして、学習処理装置60は、推定用データを予測するための学習済みモデルを生成する。 The learning processing device 60 includes a processor 61, a storage device 62, an interface 63, and the like. The learning processing device 60 performs machine learning based on the line roughness curve data output from the roughness meter 2 and the actual roughness value based on the actual displacement output from the roughness meter 2. Then, the learning processing device 60 generates a trained model for predicting the estimation data.

特に、学習処理装置60は、線粗さ曲線データに基づいて算出される中心軌跡線LCを表す中心軌跡データを周波数解析であるFFT(高速フーリエ変換)することにより抽出される周波数ごとの振幅を特徴量とする。そして、学習処理装置60は、抽出された特徴量と実粗さ値とを用いて学習済みモデルを生成する。 In particular, the learning processing device 60 calculates the amplitude for each frequency extracted by performing FFT (Fast Fourier Transform), which is a frequency analysis, on the center locus data representing the center locus line LC calculated based on the line roughness curve data. It is a feature quantity. Then, the learning processing device 60 generates a trained model using the extracted feature amount and the actual roughness value.

(7−2.学習処理装置60の詳細)
学習処理装置60は、図13に示すように、訓練データセット取得部91、訓練データセット記憶部92、モデル生成部93を備える。
(7-2. Details of learning processing device 60)
As shown in FIG. 13, the learning processing device 60 includes a training data set acquisition unit 91, a training data set storage unit 92, and a model generation unit 93.

訓練データセット取得部91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91は、実線粗さ曲線取得部91a、包絡線算出部91b、交点算出部91c、中心軌跡算出部91d、学習用周波数解析部91e、実粗さ値取得部91fを備える。 The training data set acquisition unit 91 acquires a training data set for performing machine learning. The training data set acquisition unit 91 includes a solid line roughness curve acquisition unit 91a, an envelope calculation unit 91b, an intersection point calculation unit 91c, a center locus calculation unit 91d, a learning frequency analysis unit 91e, and an actual roughness value acquisition unit 91f.

実線粗さ曲線取得部91aは、粗さ計2から線粗さ曲線データを取得する。包絡線算出部91bは、実線粗さ曲線取得部91aが粗さ計2から取得した線粗さ曲線データによって表される実線粗さ曲線LB(図7を参照)において、定寸装置47の検出測定子47bの径に対応する円を用いて包絡線を算出する(図8を参照)。交点算出部91cは、包絡線算出部91bが算出した包絡線L1〜L6と、計測間隔線との交点Q1〜Q7を算出する(図8を参照)。中心軌跡算出部91dは、交点算出部91cが算出した交点Q1〜Q7を繋いだ中心軌跡線LCを算出する(図9を参照)。 The solid line roughness curve acquisition unit 91a acquires line roughness curve data from the roughness meter 2. The envelope calculation unit 91b detects the sizing device 47 in the solid line roughness curve LB (see FIG. 7) represented by the line roughness curve data acquired by the solid line roughness curve acquisition unit 91a from the roughness meter 2. The envelope is calculated using the circle corresponding to the diameter of the stylus 47b (see FIG. 8). The intersection calculation unit 91c calculates the intersections Q1 to Q7 between the envelopes L1 to L6 calculated by the envelope calculation unit 91b and the measurement interval line (see FIG. 8). The center locus calculation unit 91d calculates the center locus line LC connecting the intersections Q1 to Q7 calculated by the intersection calculation unit 91c (see FIG. 9).

ここで、実線粗さ曲線取得部91a、包絡線算出部91b、交点算出部91c及び中心軌跡算出部91dは、推定演算装置20の線粗さ曲線変換部81を構成する実線粗さ曲線取得部81a、包絡線算出部81b、交点算出部81c及び中心軌跡算出部81dと同様の処理を行う。尚、本例においては、訓練データセット取得部91の実線粗さ曲線取得部91a、包絡線算出部91b、交点算出部91c及び中心軌跡算出部91dと、実線粗さ曲線取得部81a、包絡線算出部81b、交点算出部81c及び中心軌跡算出部81dとは別要素として説明する。 Here, the solid line roughness curve acquisition unit 91a, the envelope calculation unit 91b, the intersection point calculation unit 91c, and the center locus calculation unit 91d are the solid line roughness curve acquisition units 81 constituting the line roughness curve conversion unit 81 of the estimation calculation device 20. The same processing as that of 81a, the envelope calculation unit 81b, the intersection calculation unit 81c, and the center locus calculation unit 81d is performed. In this example, the solid line roughness curve acquisition unit 91a, the envelope calculation unit 91b, the intersection calculation unit 91c, the center locus calculation unit 91d, the solid line roughness curve acquisition unit 81a, and the envelope of the training data set acquisition unit 91. The calculation unit 81b, the intersection calculation unit 81c, and the central locus calculation unit 81d will be described as separate elements.

但し、訓練データセット取得部91の実線粗さ曲線取得部91a、包絡線算出部91b、交点算出部91c及び中心軌跡算出部91dを、実線粗さ曲線取得部81a、包絡線算出部81b、交点算出部81c及び中心軌跡算出部81dと兼用することも可能である。即ち、学習処理装置60における要素91a,91b,91c,91dの機能が、推定演算装置20の一部の機能と兼用される。 However, the solid line roughness curve acquisition unit 91a, the envelope calculation unit 91b, the intersection point calculation unit 91c, and the center locus calculation unit 91d of the training data set acquisition unit 91 are combined with the solid line roughness curve acquisition unit 81a, the envelope calculation unit 81b, and the intersection point. It can also be used as the calculation unit 81c and the center locus calculation unit 81d. That is, the functions of the elements 91a, 91b, 91c, 91d in the learning processing device 60 are also used as a part of the functions of the estimation calculation device 20.

学習用周波数解析部91eは、中心軌跡算出部91dによって算出された中心軌跡線LCを表す中心軌跡データ、即ち、周波数特性を有する中心軌跡データについて、周波数解析(具体的には、FFT(高速フーリエ変換))を行う。これにより、学習用周波数解析部91eは、図14に示すように、中心軌跡データに含まれる複数の周波数成分のそれぞれの振幅を、機械学習における説明変数である特徴量として抽出する。 The learning frequency analysis unit 91e performs frequency analysis (specifically, FFT (Fast Fourier)) on the center locus data representing the center locus line LC calculated by the center locus calculation unit 91d, that is, the center locus data having frequency characteristics. Convert)). As a result, as shown in FIG. 14, the learning frequency analysis unit 91e extracts the amplitudes of the plurality of frequency components included in the central locus data as feature quantities which are explanatory variables in machine learning.

実粗さ値取得部91fは、粗さ計2によって計測された実変位による実粗さ値を取得する。ここで、実粗さ値としては、例えば、算術平均粗さ(Ra)を用いる。しかし、十点平均粗さ(Rz)等を用いることもできる。 The actual roughness value acquisition unit 91f acquires the actual roughness value due to the actual displacement measured by the roughness meter 2. Here, as the actual roughness value, for example, the arithmetic mean roughness (Ra) is used. However, ten-point average roughness (Rz) or the like can also be used.

訓練データセット記憶部92は、訓練データセット取得部91によって取得した訓練データセットを記憶する。具体的に、訓練データセット記憶部92は、学習用周波数解析部91eによって抽出された複数の周波数成分の各々の振幅を表す振幅データと、実粗さ値取得部91fによって取得された実粗さ値とを関連付けて記憶する。 The training data set storage unit 92 stores the training data set acquired by the training data set acquisition unit 91. Specifically, the training data set storage unit 92 contains amplitude data representing the amplitudes of each of the plurality of frequency components extracted by the learning frequency analysis unit 91e, and the actual roughness acquired by the actual roughness value acquisition unit 91f. Store in association with the value.

モデル生成部93は、訓練データセット記憶部92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93は、学習用周波数解析部91eによって抽出された特徴量である各々の振幅を説明変数とし、実粗さ値を目的変数とした機械学習を行う。そして、モデル生成部93は、相関関係を導出する即ち推定粗さ値を導出するための学習済みモデルを生成する。 The model generation unit 93 performs machine learning using the training data set stored in the training data set storage unit 92. Specifically, the model generation unit 93 performs machine learning using each amplitude, which is a feature quantity extracted by the learning frequency analysis unit 91e, as an explanatory variable and an actual roughness value as an objective variable. Then, the model generation unit 93 generates a trained model for deriving the correlation, that is, deriving the estimated roughness value.

第一別例における推定演算装置20は、上述した本例の推定演算装置20に対して、図15に示すように、一部変更される。即ち、第一別例における推定演算装置20は、本例において説明した線粗さ曲線変換部81及び相関関係導出部82が省略される。そして、第一別例においては、推定用データ取得部83の構成が変更されることにより、相関関係導出部としての機能を発揮する。 As shown in FIG. 15, the estimation arithmetic unit 20 in the first alternative example is partially modified from the estimation arithmetic unit 20 of this example described above. That is, in the estimation calculation device 20 in the first alternative example, the line roughness curve conversion unit 81 and the correlation derivation unit 82 described in this example are omitted. Then, in the first alternative example, the configuration of the estimation data acquisition unit 83 is changed, so that the function as the correlation derivation unit is exhibited.

具体的に、第一別例の推定用データ取得部83は、学習処理装置60によって生成された相関関係を導出するための学習済みモデルを記憶するモデル記憶部83cが設けられる。更に、第一別例の推定用データ取得部83は、近似波形粗さ値導出部83bに代えて、周波数解析部83dが設けられる。 Specifically, the estimation data acquisition unit 83 of the first alternative example is provided with a model storage unit 83c that stores a learned model for deriving the correlation generated by the learning processing device 60. Further, the estimation data acquisition unit 83 of the first alternative example is provided with a frequency analysis unit 83d instead of the approximate waveform roughness value derivation unit 83b.

周波数解析部83dは、近似波形取得部83aによって取得された線粗さ近似波形LAについて、周波数解析(具体的には、FFT(高速フーリエ変換))を行い、特徴量として周波数毎の振幅を抽出する。粗さ推定部84は、周波数解析部83dによって抽出された各々の振幅(特徴量)と、モデル記憶部83cに記憶された学習済みモデルとを用いて、推定粗さ値を導出する。 The frequency analysis unit 83d performs frequency analysis (specifically, FFT (Fast Fourier Transform)) on the line roughness approximate waveform LA acquired by the approximate waveform acquisition unit 83a, and extracts the amplitude for each frequency as a feature quantity. do. The roughness estimation unit 84 derives an estimated roughness value using each amplitude (feature amount) extracted by the frequency analysis unit 83d and the learned model stored in the model storage unit 83c.

即ち、第一別例においては、推定用データ取得部83の周波数解析部83dが周波数解析によって特徴量である振幅を抽出して粗さ値推定部84に出力する。そして、粗さ値推定部84は、相関関係導出部としての学習処理装置60によって生成された学習済みモデルと、出力された特徴量である振幅とを用いて、推定粗さ値を予測することができる。従って、この場合においても、学習処理装置60が生成した学習済みモデルを用いることにより、上述した本例と同様に推定粗さ値を推定することができるため、上述した本例と同様の効果が得られる。 That is, in the first alternative example, the frequency analysis unit 83d of the estimation data acquisition unit 83 extracts the amplitude, which is a feature amount, by frequency analysis and outputs it to the roughness value estimation unit 84. Then, the roughness value estimation unit 84 predicts the estimated roughness value by using the trained model generated by the learning processing device 60 as the correlation derivation unit and the amplitude which is the output feature amount. Can be done. Therefore, even in this case, by using the trained model generated by the learning processing device 60, the estimated roughness value can be estimated in the same manner as in this example described above, so that the same effect as in this example described above can be obtained. can get.

(9.その他)
上述した本例及び第一別例においては、検出器13としてびびり評価装置50から面状粗さデータを状態データとして取得するようにした。しかしながら、検出器13から出力される状態データは、面状粗さデータに限られるものではなく、例えば、工作物Wを回転させず、Z軸方向のみに移動させ、定寸装置47により検出した変位データに基づいて取得可能な線粗さデータであっても良い。
(9. Others)
In this example and the first alternative example described above, the surface roughness data is acquired as the state data from the chatter evaluation device 50 as the detector 13. However, the state data output from the detector 13 is not limited to the surface roughness data. For example, the workpiece W is not rotated but moved only in the Z-axis direction, and is detected by the sizing device 47. It may be line roughness data that can be acquired based on the displacement data.

1,100…表面粗さ推定システム、2…粗さ計、10…研削装置、11…研削盤、12…制御装置、13…検出器、14…インターフェース、20…推定演算装置、21…プロセッサ、22…記憶装置、23…インターフェース、30…個別表示装置、40…円筒研削盤、41…ベッド、42…主軸台、42a…モータ、43…心押台、44…トラバースベース、44a…モータ、45…砥石台、45a…モータ、46…砥石車(砥石T)、46a…モータ、47…定寸装置、47a…送り機構、47b…検出測定子、47c…加速度センサ、48…砥石車修正装置、49…クーラント装置、50…びびり評価装置、51…実データ取得部、52…変位変換部、53…面状粗さデータ生成部、54…出力部、60…学習処理装置(相関関係導出部)、61…プロセッサ、62…記憶装置、63…インターフェース、70…共通表示装置、81…線粗さ曲線変換部、81a…実線粗さ曲線取得部、81b…包絡線算出部、81c…交点算出部、81d…中心軌跡算出部、82…相関関係導出部、82a…実粗さ値取得部、82b…中心軌跡粗さ値算出部、82c…粗さ値関係式導出部、83…推定用データ取得部、83a…近似波形取得部、83b…近似波形粗さ値導出部、83c…モデル記憶部(学習済みモデル記憶部)、83d…周波数解析部、84…粗さ値推定部、85…出力部、91…訓練データセット取得部、91a…実線粗さ曲線取得部、91b…包絡線算出部、91c…交点算出部、91d…中心軌跡算出部、91e…学習用周波数解析部、92…訓練データセット記憶部、93…モデル生成部、LA…線粗さ近似波形、LB…実線粗さ曲線、LC…中心軌跡線、P1〜P7…交点、Q1〜Q7…交点、L1〜L6…包絡線、C1〜C7…円、T…砥石、W…工作物 1,100 ... Surface roughness estimation system, 2 ... Roughness meter, 10 ... Grinding device, 11 ... Grinding machine, 12 ... Control device, 13 ... Detector, 14 ... Interface, 20 ... Estimating calculation device, 21 ... Processor, 22 ... storage device, 23 ... interface, 30 ... individual display device, 40 ... cylindrical grinder, 41 ... bed, 42 ... headstock, 42a ... motor, 43 ... tailstock, 44 ... traverse base, 44a ... motor, 45 ... Grinding table, 45a ... Motor, 46 ... Grinding wheel (grind T), 46a ... Motor, 47 ... Dimensioning device, 47a ... Feed mechanism, 47b ... Detection stylus, 47c ... Acceleration sensor, 48 ... Grinding wheel correction device, 49 ... Coolant device, 50 ... Chatter evaluation device, 51 ... Actual data acquisition unit, 52 ... Displacement conversion unit, 53 ... Surface roughness data generation unit, 54 ... Output unit, 60 ... Learning processing device (correlation derivation unit) , 61 ... Processor, 62 ... Storage device, 63 ... Interface, 70 ... Common display device, 81 ... Line roughness curve conversion unit, 81a ... Solid line roughness curve acquisition unit, 81b ... Entourage line calculation unit, 81c ... Intersection point calculation unit , 81d ... Central locus calculation unit, 82 ... Correlation derivation unit, 82a ... Actual roughness value acquisition unit, 82b ... Center locus roughness value calculation unit, 82c ... Roughness value relational expression derivation unit, 83 ... Estimating data acquisition Unit, 83a ... Approximate curve acquisition unit, 83b ... Approximate waveform roughness value derivation unit, 83c ... Model storage unit (learned model storage unit), 83d ... Frequency analysis unit, 84 ... Roughness value estimation unit, 85 ... Output unit , 91 ... Training data set acquisition unit, 91a ... Solid line roughness curve acquisition unit, 91b ... Entourage line calculation unit, 91c ... Intersection point calculation unit, 91d ... Center locus calculation unit, 91e ... Learning frequency analysis unit, 92 ... Training data Set storage unit, 93 ... Model generation unit, LA ... Line roughness approximation curve, LB ... Solid line roughness curve, LC ... Center locus line, P1 to P7 ... Intersection, Q1 to Q7 ... Intersection, L1 to L6 ... Envelopment line, C1 to C7 ... circle, T ... grindstone, W ... workpiece

Claims (15)

制御装置の制御によって砥石が工作物に研削加工を行う研削装置と、
前記工作物の研削加工面に接触する検出測定子を有しており、前記研削装置による前記研削加工において観測可能な前記検出測定子の動作に応じて前記工作物の研削加工面の表面粗さに関連する状態データを検出して出力する検出器と、
前記検出測定子を用いて計測する場合の前記工作物の前記研削加工面の表面粗さを表す粗さ値と、前記検出測定子よりも小径の小径測定子を用いて計測した場合の前記工作物の前記研削加工面の表面粗さを表す実粗さ値との相関関係を導出する相関関係導出部と、
前記検出器から出力された前記状態データに基づいて前記粗さ値を表す推定用データを取得する推定用データ取得部と、
前記推定用データと前記相関関係とを用いて、前記実粗さ値を推定する粗さ値推定部と、
を備える、表面粗さ推定システム。
A grinding device in which the grindstone grinds the workpiece under the control of the control device,
It has a detection stylus that comes into contact with the ground surface of the workpiece, and the surface roughness of the ground surface of the workpiece depends on the operation of the detection stylus that can be observed in the grinding process by the grinding device. A detector that detects and outputs state data related to
The roughness value representing the surface roughness of the ground surface of the work piece when measured using the detection stylus, and the work when measurement is performed using a small diameter stylus having a diameter smaller than that of the detection stylus. A correlation derivation unit that derives a correlation with the actual roughness value representing the surface roughness of the ground surface of the object,
An estimation data acquisition unit that acquires estimation data representing the roughness value based on the state data output from the detector, and an estimation data acquisition unit.
A roughness value estimation unit that estimates the actual roughness value using the estimation data and the correlation, and a roughness value estimation unit.
A surface roughness estimation system.
前記小径測定子を用いて計測した実変位値を繋いだ実線粗さ曲線を、前記検出測定子を用いて計測する場合の変位値を繋いだ線粗さ曲線に変換する線粗さ曲線変換部を備え、
前記相関関係導出部は、
変換された前記線粗さ曲線から得られる前記粗さ値と、前記実粗さ値との前記相関関係を導出する、請求項1に記載の表面粗さ推定システム。
A line roughness curve conversion unit that converts a solid line roughness curve that connects actual displacement values measured using the small diameter stylus into a line roughness curve that connects the displacement values measured using the detection stylus. With
The correlation derivation unit is
The surface roughness estimation system according to claim 1, wherein the correlation between the roughness value obtained from the converted line roughness curve and the actual roughness value is derived.
前記線粗さ曲線変換部は、
前記実線粗さ曲線を取得する実線粗さ曲線取得部と、
前記実線粗さ曲線において、前記検出測定子と同一の径を有し、且つ、前記実線粗さ曲線上の各々の前記実変位値を表す点を中心とする円を用いて包絡線を算出する包絡線算出部と、
算出した前記包絡線と、前記実変位値を計測する際の計測間隔を表す各々の計測間隔線との交点により表される前記変位値を算出する交点算出部と、
算出した各々の前記変位値を繋いで、前記円の中心が前記実線粗さ曲線上を移動した場合の前記円の軌跡を表す中心軌跡線を算出する中心軌跡算出部と、
を備え、
前記相関関係導出部は、
算出された前記中心軌跡線の前記粗さ値と、前記実粗さ値との前記相関関係を導出する、請求項2に記載の表面粗さ推定システム。
The line roughness curve conversion unit is
A solid line roughness curve acquisition unit that acquires the solid line roughness curve, and
In the solid line roughness curve, the envelope is calculated using a circle centered on a point having the same diameter as the detection stylus and representing each of the actual displacement values on the solid line roughness curve. Envelope calculation unit and
An intersection calculation unit that calculates the displacement value represented by the intersection of the calculated envelope and each measurement interval line that represents the measurement interval when measuring the actual displacement value.
A central locus calculation unit that connects the calculated displacement values and calculates a central locus line representing the locus of the circle when the center of the circle moves on the solid line roughness curve.
With
The correlation derivation unit is
The surface roughness estimation system according to claim 2, wherein the correlation between the calculated roughness value of the center locus line and the actual roughness value is derived.
前記交点算出部は、
同一の前記計測間隔線に2つの前記包絡線が交わる場合、前記変位値が大きな値を有する側を前記交点として算出する、請求項3に記載の表面粗さ推定システム。
The intersection calculation unit
The surface roughness estimation system according to claim 3, wherein when two envelopes intersect the same measurement interval line, the side having a large displacement value is calculated as the intersection.
前記推定用データ取得部は、
前記状態データに基づいて前記工作物の線粗さを表す線粗さ近似波形を取得する近似波形取得部と、
取得した前記近似波形の前記粗さ値を前記推定用データとして導出する近似波形粗さ値導出部と、
を備える、請求項1−4のうちの何れか一項に記載の表面粗さ推定システム。
The estimation data acquisition unit
An approximate waveform acquisition unit that acquires a line roughness approximate waveform representing the line roughness of the workpiece based on the state data, and an approximate waveform acquisition unit.
An approximate waveform roughness value deriving unit that derives the roughness value of the acquired approximate waveform as the estimation data, and
The surface roughness estimation system according to any one of claims 1-4.
前記推定用データ取得部は、
前記状態データに基づいて前記検出測定子を用いて計測する場合の前記工作物の線粗さを表す線粗さ近似波形を取得する近似波形取得部と、
前記検出測定子を用いて計測する場合の線粗さ曲線の特徴量を説明変数とし、前記実粗さ値を目的変数とし、前記説明変数及び前記目的変数を含む訓練データセットを用いて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、
前記近似波形から抽出された前記特徴量と前記学習済みモデルとを用いて予測された前記粗さ値を導出する粗さ値導出部と、
を備える、請求項1−4のうちの何れか一項に記載の表面粗さ推定システム。
The estimation data acquisition unit
An approximate waveform acquisition unit that acquires a line roughness approximate waveform representing the line roughness of the workpiece when measuring using the detection transducer based on the state data, and an approximate waveform acquisition unit.
Machine learning using the explanatory variable and the training data set including the objective variable, with the feature amount of the line roughness curve as the explanatory variable and the actual roughness value as the objective variable when measuring using the detection stylus. A trained model storage unit that stores the trained model generated by performing
A roughness value deriving unit that derives the roughness value predicted using the feature amount extracted from the approximate waveform and the trained model, and a roughness value deriving unit.
The surface roughness estimation system according to any one of claims 1-4.
前記近似波形及び前記線粗さ曲線は、周波数特性を有しており、
前記近似波形及び前記線粗さ曲線を周波数解析することにより前記特徴量を抽出する周波数解析部を備えた、請求項6に記載の表面粗さ推定システム。
The approximate waveform and the line roughness curve have frequency characteristics and have frequency characteristics.
The surface roughness estimation system according to claim 6, further comprising a frequency analysis unit that extracts the feature amount by frequency-analyzing the approximate waveform and the line roughness curve.
前記周波数解析部は、前記近似波形及び前記線粗さ曲線を周波数解析することにより複数の周波数成分に分割し、複数の周波数成分の各々の振幅を前記特徴量として抽出する、請求項7に記載の表面粗さ推定システム。 The seventh aspect of claim 7, wherein the frequency analysis unit divides the approximate waveform and the line roughness curve into a plurality of frequency components by frequency analysis, and extracts the amplitude of each of the plurality of frequency components as the feature amount. Surface roughness estimation system. 前記小径測定子を用いて計測された実変位値を繋いだ実線粗さ曲線を、前記検出測定子を用いて計測する場合の変位値を繋いだ線粗さ曲線に変換する線粗さ曲線変換部と、
前記線粗さ曲線変換部によって変換された前記線粗さ曲線を周波数解析することにより学習用の前記特徴量を抽出する学習用周波数解析部と、を備え
前記学習用周波数解析部によって抽出された前記特徴量を前記説明変数とし、前記前記実粗さ値を前記目的変数とし、前記説明変数及び前記目的変数を含む訓練データセットを用いて機械学習を行うことにより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6−8のうちの何れか一項に記載の表面粗さ推定システム。
Line roughness curve conversion that converts the solid line roughness curve that connects the actual displacement values measured using the small diameter stylus into the line roughness curve that connects the displacement values when measuring using the detection stylus. Department and
It is provided with a learning frequency analysis unit that extracts the feature amount for learning by frequency-analyzing the line roughness curve converted by the line roughness curve conversion unit, and is extracted by the learning frequency analysis unit. Learning to generate the trained model by performing machine learning using the explanatory variable and the training data set including the explanatory variable and the objective variable with the feature amount as the explanatory variable and the actual roughness value as the objective variable. The surface roughness estimation system according to any one of claims 6 to 8, further comprising a completed model generator.
前記検出器は、前記研削装置に一体に設けられる、請求項1−9のうちの何れか一項に記載の表面粗さ推定システム。 The surface roughness estimation system according to any one of claims 1 to 9, wherein the detector is integrally provided with the grinding device. 前記検出測定子は、
前記研削装置に設けられた定寸装置が有するものである、請求項10に記載の表面粗さ推定システム。
The detection stylus
The surface roughness estimation system according to claim 10, which is included in the sizing device provided in the grinding device.
前記状態データは、前記研削加工が施された前記工作物の表面粗さに対応して前記検出測定子に発生する加速度データ又は変位データである、請求項1−11のうちの何れか一項に記載の表面粗さ推定システム。 The state data is any one of claims 1-11, which is acceleration data or displacement data generated in the detection stylus corresponding to the surface roughness of the workpiece to which the grinding process has been performed. The surface roughness estimation system described in. 前記状態データは、前記工作物の複数個所における前記加速度データ又は前記変位データについて統計演算することによって算出される、請求項12に記載の表面粗さ推定システム。 The surface roughness estimation system according to claim 12, wherein the state data is calculated by statistically calculating the acceleration data or the displacement data at a plurality of locations of the workpiece. 前記工作物が軸回りの周面を有する場合、
前記状態データは、前記検出測定子により検出される前記工作物の外径を表す外径データを含む、請求項12又は13に記載の表面粗さ推定システム。
When the workpiece has a peripheral surface around the axis,
The surface roughness estimation system according to claim 12 or 13, wherein the state data includes outer diameter data representing the outer diameter of the workpiece detected by the detection stylus.
前記工作物が軸回りの周面を有する場合、
前記状態データは、前記工作物の異なる角度毎の複数の周方向における前記加速度データ又は前記変位データを前記工作物の同一角度における複数の前記加速度データ又は前記変位データとみなし、且つ、前記外径データを合成して前記工作物の軸方向に並列させた複数の前記加速度データ又は前記変位データである、請求項14に記載の表面粗さ推定システム。
When the workpiece has a peripheral surface around the axis,
The state data regards the acceleration data or the displacement data in a plurality of circumferential directions for each different angle of the workpiece as a plurality of the acceleration data or the displacement data at the same angle of the workpiece, and the outer diameter. The surface roughness estimation system according to claim 14, which is a plurality of the acceleration data or the displacement data obtained by synthesizing the data and arranging them in parallel in the axial direction of the workpiece.
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