JP2023150900A - 研削加工システム - Google Patents

Abstract

【課題】研削された工作物の表面に残留した研削焼け深さを正確に検出することができる研削加工システムを提供する。
【解決手段】研削加工システムは、現在研削焼け深さＡ（Ａ１，Ａ２）を算出し、対象研削時刻における工作物Ｗの表面位置Ｄから、対象研削時刻において現在研削焼け深さＡ（Ａ１、Ａ２）の大きさ分、基準位置Ｃ側に移動した位置を暫定研削焼け最深位置Ｐａ（Ｐａ１、Ｐａ２）として算出する。そして、当該算出した対象研削時刻における暫定研削焼け最深位置Ｐａ（Ｐａ１、Ｐａ２）と、工作物Ｗの同一被加工部における前回の対象研削時刻の残留研削焼け最深位置Ｐとを比較して、基準位置Ｃに近い方を今回の対象研削時刻における残留研削焼け最深位置Ｐとして更新する。
【選択図】図９

Description

本発明は、研削加工システムに関する。

従来、工作物を研削加工する際、工作物における加工部位の温度が高温になりやすいため、加工条件によっては工作物の表面に研削焼けが生じることがある。研削焼けは工作物の機械的強度を低下させる要因となるおそれがあるため好ましくない。このような研削焼けを検出する方法として、例えば、特許文献１には、励磁電流により工作物に発生させた渦電流による磁界の変化が、研削焼けの有無により異なることを利用して、周波数の異なる複数の励磁電流により工作物に渦電流を発生させ、工作物深層部と工作物表層部とにおける渦電流による磁界の変化の違いを検出することにより、工作物表層部の研削焼けを検出する構成が開示されている。

特開２０１８－１８９６０３号公報

しかしながら、特許文献１に開示の構成では、研削焼けが工作物の表層においてどの程度の深さまで到達しているか、すなわち、研削焼け深さについては正確に検出することが困難である。研削焼け深さが正確に検出できないと、研削焼けを防止するために研削条件を調整することが難しく、生産性の低下を招く。そのため、研削焼け深さを正確に検出することが求められている。

本発明は、研削された工作物の表面に残留した研削焼け深さを正確に検出することができる研削加工システムを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、工作物の表面を複数回研削して最終目標形状に加工する研削加工システムであって、
上記工作物を研削したときの実切込み量を取得する実切込み量取得部と、
上記工作物の研削に関係する研削状態量を取得する研削状態量取得部と、
上記工作物を研削したときの上記実切込み量と、上記工作物を研削したときの上記研削状態量から抽出される研削特徴量と、上記研削特徴量を抽出した研削時刻における研削により上記工作物の被加工部に生じる研削焼け深さとの対応関係が予め記憶された対応関係記憶部と、
研削中の各研削時刻において上記実切込み量取得部により取得された上記実切込み量と、上記研削状態量取得部により取得された上記研削状態量と、上記対応関係記憶部に記憶された上記対応関係とに基づいて、各研削時刻における研削条件での研削により各研削時刻に上記工作物の被加工部に生じる研削焼け深さを現在研削焼け深さＡとして推定する現在研削焼け深さ推定部と、
対象研削時刻における上記工作物の表面位置Ｄから、上記対象研削時刻において上記現在研削焼け深さ推定部が推定した上記現在研削焼け深さＡの大きさ分、上記工作物の内部に設定した基準位置Ｃ側に移動した位置を、上記対象研削時刻における上記工作物の被加工部に生じる研削焼けの最深位置の暫定値である暫定研削焼け最深位置Ｐａとして算出する暫定研削焼け最深位置算出部と、
上記工作物の被加工部に残留する研削焼けの最深位置である残留研削焼け最深位置Ｐを格納する残留研削焼け最深位置格納部と、
上記対象研削時刻において上記暫定研削焼け最深位置算出部が算出した上記工作物の被加工部における研削焼けの上記暫定研削焼け最深位置Ｐａと、上記残留研削焼け最深位置格納部に格納された上記工作物の同一被加工部における前回の対象研削時刻の上記残留研削焼け最深位置Ｐとを比較して、上記基準位置Ｃに近い方を上記被加工部における今回の対象研削時刻の残留研削焼け最深位置Ｐとして更新して上記残留研削焼け最深位置格納部に格納する、残留研削焼け最深位置更新部と、
を含む、研削加工システムにある。

上記態様によれば、対象研削時刻において工作物を研削したときの実切込み量と、研削状態量から抽出される研削特徴量と、研削により工作物に生じる研削焼け深さとの対応関係に基づいて算出した工作物に生じる現在研削焼け深さの暫定最深位置Ｐａと、前回の更新された残留研削焼け最深位置Ｐとを比較して、工作物の内側の基準位置Ｃに近い方が今回の対象研削時刻の残留研削焼け最深位置Ｐとして更新される。そのため、工作物に残留する研削焼けの最深位置を常に最新の状態で把握することができる。これにより、工作物に残留する研削焼け深さを正確に検出することができる。

以上のごとく、上記態様によれば、研削された工作物の表面に残留した研削焼け深さを正確に検出することができる研削加工システムを提供することができる。

実施形態１における、研削加工システムの構成を示す概念図。 実施形態１における、処理装置の概要構成を示す機能ブロック図。 実施形態１における、定寸装置の構成を示す図。 実施形態１における、対応関係記憶部に記憶された対応関係の一例を示す図。 実施形態１における、研削加工システムによる処理を示すフロー図。 実施形態１における、研削加工処理を示すフロー図。 実施形態１における、研削焼け深さと実切込み量との関係を示す図。 実施形態１における、残留研削焼け判定処理のフロー図。 実施形態１における、（ａ）現在研削焼け最深位置と残留研削焼け最深位置との関係を説明する図、（ｂ）現在研削焼け最深位置と残留研削焼け最深位置との関係を説明する他の図。 実施形態１における、（ａ）現在研削焼け最深位置と残留研削焼け最深位置との関係を説明する図、（ｂ）現在研削焼け最深位置と残留研削焼け最深位置との関係を説明する他の図。 実施形態１における、最終残留研削焼け判定処理のフロー図。 実施形態１における、（ａ）残留研削焼け判定処理結果の一例を示す図、（ｂ）残留研削焼け判定処理結果の他の例を示す図。 実施形態２における、処理装置の概要構成を示す機能ブロック図。 実施形態１における、残留研削焼け判定処理のフロー図。 実施形態１における、（ａ）研削条件更新部による更新前の状態を説明する図、（ｂ）研削条件更新部による更新後の状態を説明する図。

（実施形態１）
１．研削加工システム１の構成
本実施形態１における研削加工システム１について図１を参照して説明する。研削加工システム１は、工作物の研削加工を行う加工装置を対象とする。研削加工システム１は、加工装置としての研削盤２と、処理部３とを備える。

研削盤２は、工作物Ｗを中心線Ｃを中心に回転させ、回転体である工具としての砥石車１６を回転させ、かつ、砥石車１６を工作物Ｗに対して工作物Ｗの軸線に交差する方向に相対的に接近させることにより、工作物Ｗの外周面または内周面を研削する。研削盤２は、テーブルトラバース型の研削盤、砥石台トラバース型の研削盤などを適用可能である。また、研削盤２は、円筒研削盤、カム研削盤等を適用可能である。

本実施形態においては、図１に示すように、工作物Ｗは、例えば、軸状に形成された部材とし、工作物Ｗの外周面が被加工部である場合を例にあげる。ただし、工作物Ｗの形状は、軸状に限られず、内周面を有する筒状など、任意の形状とすることができる。工作物Ｗが筒状である場合は工作物Ｗの内周面を被加工部とすることができる。

本実施形態においては、工作物Ｗは、略棒状であって両端において工作物支持部材により支持される。ただし、図１に示す工作物Ｗは、一例であって、研削盤２は、種々の形状を有する工作物を研削加工の対象とすることができる。

処理部３は、後述する処理を行う処理装置３１と、研削盤２を制御する制御装置３２とを備える。処理装置３１は、学習処理装置３３及び判定装置３４を有しており、後述するように、判定装置３４によって工作物Ｗにおける研削による研削焼けが残留するか否かを判定し、当該判定結果に基づいて工作物Ｗにおける研削条件を調整する。制御装置３２は、研削盤２を制御することにより、研削加工を制御する。

処理装置３１は、研削盤２および制御装置３２とは独立したシミュレーション装置として機能させることもできるし、研削盤２および制御装置３２と連動して動作するシミュレーション装置として機能させることもできる。前者の場合には、処理装置３１は、例えば、実際の工作物Ｗの研削加工を行うことなく、最適な研削条件を決定することができる。後者の場合には、処理装置３１は、研削盤２による工作物Ｗの研削加工と並行して処理することにより、例えば、研削条件を調整したり、各種制御に影響を及ぼすように動作したりすることができる。また、処理装置３１は、研削盤２および制御装置３２の組込みシステムとすることもできる。

２．研削盤２および制御装置３２の構成
研削盤２の構成について、図１を参照して説明する。本実施形態１においては、研削盤２は、砥石台トラバース型の円筒研削盤を例にあげる。ただし、研削盤２は、テーブルトラバース型を適用することもできる。研削盤２は、主として、ベッド１１、主軸台１２、心押台１３、トラバースベース１４、砥石台１５、砥石車１６、定寸装置１７、砥石車修正装置１８及びクーラント装置１９を備える。

ベッド１１は、設置面上に固定されている。主軸台１２は、ベッド１１の上面において、Ｘ軸方向の手前側（図１の下側）且つＺ軸方向の一端側（図１の左側）に設けられている。主軸台１２は、工作物Ｗを中心線Ｃを中心としてＺ軸回りに回転可能に支持する。工作物Ｗは、主軸台１２に設けられたモータ１２ａの駆動により回転される。心押台１３は、ベッド１１の上面において、主軸台１２に対してＺ軸方向に対向する位置、すなわち、Ｘ軸方向の手前側（図１の下側）且つＺ軸方向の他端側（図１の右側）に設けられている。つまり、主軸台１２および心押台１３が、工作物Ｗを回転可能に両端支持する。

トラバースベース１４は、ベッド１１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１４は、ベッド１１に設けられたモータ１４ａの駆動により移動する。砥石台１５は、トラバースベース１４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１５は、トラバースベース１４に設けられたモータ１５ａの駆動により移動する。砥石車１６は、砥石台１５に回転可能に支持されている。砥石車１６は、砥石台１５に設けられたモータ１６ａの駆動により回転する。砥石車１６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。

定寸装置１７は、工作物Ｗの寸法（径）を測定する。定寸装置１７により、工作物Ｗにおける実切込み量を取得するための検出器２０として機能する。図３に示すように、定寸装置１７は、装置本体１７１と、一対の接触子１７２ａ，１７２ｂと、一対のフィンガ１７３ａ，１７３ｂと、差動トランス１７４とを主に備える。接触子１７２ａ，１７２ｂは、工作物Ｗの外周面に対して接触可能に設けられる。具体的に、一対の接触子１７２ａ，１７２ｂのうち、一方の接触子１７２ａは、工作物Ｗの外周面に対して上方から接触し、他方の接触子１７２ｂは、工作物Ｗの外周面に対して下方から接触する。フィンガ１７３ａ，１７３ｂは、接触子１７２ａ，１７２ｂを保持すると共に、装置本体１７１に対し、接触子１７２ａ，１７２ｂを相対変位可能に支持する。具体的に、一対のフィンガ１７３ａ，１７３ｂのうち、一方のフィンガ１７３ａは、一方の接触子１７２ａを支持し、他方のフィンガ１７３ｂは、他方の接触子１７２ｂを支持する。

差動トランス１７４は、装置本体１７１に収容される。差動トランス１７４は、一対の接触子１７２ａ，１７２ｂの変位に伴って変位する一対のフィンガ１７３ａ，１７３ｂの変位を検出し、フィンガ１７３ａ，１７３ｂの変位に応じた電気信号を制御装置３２に出力する。制御装置３２は、差動トランス１７４から出力された電気信号に基づいて、一対の接触子１７２ａ，１７２ｂが工作物Ｗの外周面に接触したときのフィンガ１７３ａ，１７３ｂの位置を検知し、フィンガ１７３ａ，１７３ｂの位置に基づいて、定寸装置１７による工作物Ｗの外径の測定結果を取得することができる。なお、定寸装置１７には、他の検出器２０として、加速度センサ、マイクロフォン、温度センサなどが取り付けられていてもよい。

砥石車修正装置１８は、砥石車１６の形状を修正する。砥石車修正装置１８は、砥石車１６のツルーイングを行う装置である。砥石車修正装置１８は、ツルーイングに加えて、または、ツルーイングに代えて、砥石車１６のドレッシングを行う装置としてもよい。さらに、砥石車修正装置１８は、砥石車１６の寸法（径）を測定する機能も有する。

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１６が摩耗した場合に工作物Ｗの形状に合わせて砥石車１６を成形する作業、片摩耗によって砥石車１６の振れを取り除く作業等である。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。

クーラント装置１９は、クーラントノズルから砥石車１６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１９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。クーラント装置１９は、クーラントの流量や供給タイミングの調整が可能となっている。なお、図１において、符号１９はクーラントノズルの位置を図示する。また、図示しないが、検出器２０として、回収したクーラントの温度を取得する温度センサが備えられていてもよい。

制御装置３２は、工作物Ｗの形状、研削条件、砥石車１６の形状、クーラントの流量又は供給タイミング情報等の動作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、研削盤２における砥石車１６やクーラント装置１９等の駆動を制御することにより工作物Ｗの研削を行う。特に、制御装置３２は、後述する研削条件調整部３５０により作成された研削条件と、定寸装置１７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（目標形状）となるまで研削を行う。また、制御装置３２は、砥石車１６を修正するタイミングにおいて、砥石車修正装置１８等を制御することにより、砥石車１６の修正（ツルーイングおよびドレッシング）を行う。

３．学習処理装置３３の構成
図２に示す学習処理装置３３は、特徴量と研削焼け深さとの対応関係としての学習済みモデルを作成する。図２に示すように、学習処理装置３３は、訓練データ取得部３３１、研削焼け深さ取得部３３２、特徴量算出部３３３、モデル作成部３３４を備える。訓練データ取得部３３１は、工作物Ｗを研削加工したときに検出器２０により得られる研削状態量を用いて学習済みモデルを作成するための訓練データを取得する。研削状態量は、工作物Ｗにおける実切込み量とともに、砥石車１６の動力、工作物Ｗに対する砥石車１６の接線抵抗や法線抵抗、加工点温度、クーラント温度、クーラント流量などの少なくとも一つを含み、工作物Ｗにおける研削についての各種データを含む。なお、研削状態量は、実切込み量とともに列挙したデータの中の複数のデータを含むようにするとよい。

本実施形態１では、訓練データ取得部３３１は、研削加工して研削焼けの残留の有無が判明した工作物Ｗについて、当該訓練データを取得する。そして、研削焼け深さ取得部３３２は、当該訓練データと紐づいた研削焼け深さを取得する。なお、当該学習処理装置３３において、研削焼け深さは、モデル作成用の工作物を腐食させて破壊検査を行い、実測した取得した値とすることができる。特徴量算出部３３３は、訓練データから研削焼け深さに関係する複数の特徴量を算出する。これらは、図示しない所定の演算装置により構成される。

そして、モデル作成部３３４において、特徴量と研削焼け深さとに基づいて、学習済みモデルを作成する。モデル作成部３３４も図示しない所定の演算装置により構成される。実切込み量と、研削焼け深さと特徴量との対応関係は特徴量ごとに規定され、例えば、所定の特徴量についての実切込み量と研削焼け深さとの対応関係は非線形回帰式として、図４に示す関係として表すことができる。当該対応関係は二次元で示されるグラフに限らず、多次元で示されるものであってもよいし、実切込み量と特徴量と研削焼け深さとの関係式で表されるものであってもよい。モデル作成部３３４により作成された学習済みモデルは、後述の対応関係記憶部３４３に記憶される。

モデル作成部３３４により作成された学習済みモデルの態様は限定されず、訓練データに基づいて機械学習により作成するものであってよい。本実施形態では、学習済みモデルとして、ニューラルネットワークを構成するものとすることができる。

４．判定装置３４の構成
図２に示すように、判定装置３４は、実切込み量取得部３４１、研削状態量取得部３４２、対応関係記憶部３４３、現在研削焼け推定部３４４、暫定研削焼け最深位置算出部３４５、残留研削焼け最深位置格納部３４６、残留研削焼け最深位置更新部３４７、最終残留焼け判定部３４８、判定結果表示部３４９、研削条件調整部３５０を有する。

実切込み量取得部３４１は、検出器２０により取得した値に基づいて実切込み量を取得する。本実施形態１では、検出器２０としての定寸装置１７により工作物Ｗの外周面の寸法を検出して、一回転前後の変化量を実切込み量として取得する。

研削状態量取得部３４２は、研削加工対象である工作物Ｗを研削する際に検出器２０で検出された各種データに基づいて上述の研削状態量を取得する。対応関係記憶部３４３には、実切込み量と研削状態量（特徴量）と研削焼け深さとの対応関係として上述の学習済みモデルが記憶されている。

現在研削焼け推定部３４４は、研削中の各研削時刻において実切込み量取得部３４１により取得された実切込み量と、研削状態量取得部３４２により取得された研削状態量と、対応関係記憶部３４３に記憶された対応関係とに基づいて、各研削時刻における研削条件での研削により各研削時刻に工作物Ｗの被加工部に生じる研削焼け深さを現在研削焼け深さＡとして推定する。

暫定研削焼け最深位置算出部３４５は、対象研削時刻における工作物Ｗの表面位置Ｄから、対象研削時刻において現在研削焼け深さ推定部３４４が推定した現在研削焼け深さＡの大きさ分、工作物Ｗの内部に設定した基準位置Ｃ側に移動した位置を、対象研削時刻における工作物Ｗの被加工部に生じる研削焼けの最深位置の暫定値である暫定最深位置Ｐａとして算出する。なお、工作物Ｗの内部とは、工作物Ｗの外周面が被加工部である場合には、工作物Ｗの中心線Ｃ寄りの領域であり、工作物Ｗの内周面が研削部位である場合には、工作物Ｗの中心線Ｃから離れる側の領域である。本実施形態１では、基準位置Ｃは工作物Ｗの中心線Ｃの位置と一致している。

残留研削焼け最深位置格納部３４６は、工作物Ｗの被加工部に残留する研削焼けの最深位置である残留研削焼け最深位置Ｐを格納する。後述するように、残留研削焼け最深位置Ｐは、更新されるたびに最新の残留研削焼け最深位置Ｐとして当該残留研削焼け最深位置格納部３４６に格納される。

残留研削焼け最深位置更新部３４７は、対象研削時刻において暫定研削焼け最深位置算出部３４５が算出した工作物Ｗの被加工部における研削焼けの暫定最深位置Ｐａと、残留研削焼け最深位置格納部３４６に格納された工作物Ｗの同一被加工部における前回の対象研削時刻の残留研削焼け最深位置Ｐとを比較する。本実施形態１では、工作物Ｗは円柱状であって外周面が被加工部となっているため、暫定最深位置Ｐａおよび前回の対象研削時刻の残留研削焼け最深位置Ｐとは、工作物Ｗの周方向の同一位置に位置する。なお、初回（すなわち、当該工作物Ｗの一回転目）の場合は、前回の対象研削時刻の残留研削焼け最深位置Ｐを工作物Ｗの表面位置Ｄとして処理することができる。

さらに、残留研削焼け最深位置更新部３４７は、上記比較をした結果、基準位置Ｃに近い方を工作物Ｗの被加工部における今回の対象研削時刻の残留研削焼け最深位置Ｐとして更新して、上述の通り、残留研削焼け最深位置格納部３４６に格納する。なお、残留研削焼け最深位置更新部３４７は、上述した暫定最深位置Ｐａと残留研削焼け最深位置Ｐの比較、残留研削焼け最深位置Ｐの更新及び格納は、工作物Ｗを研削している間、継続して実行する。

本実施形態１では、工作物Ｗは被加工部を研削する研削工具である砥石車１６に対して相対的に回転して、同一の被加工部を複数回研削するように構成されている。そして、残留研削焼け最深位置更新部３４７において、前回の対象研削時刻は、今回の対象研削時刻に対する工作物の一回転前の時刻である。

最終残留研削焼け判定部３４８は、研削終了時点における、残留研削焼け最深位置更新部３４７により更新された残留研削焼け最深位置Ｐが、工作物の表面位置Ｄよりも基準位置Ｃ側に位置する場合に上記工作物に研削焼けが残留していると判定する。一方、研削終了時点における、上記残留研削焼け最深位置更新部により更新された上記残留研削焼け最深位置Ｐが、工作物Ｗの表面位置Ｄと一致した場合に工作物Ｗに研削焼けが残留していないと判定する。

判定結果表示部３４９は、最終残留研削焼け判定部３４８による判定結果を表示する。なお、判定結果表示部３４９に表示する形態は限定されない。研削条件調整部３５０は、最終残留研削焼け判定部３４８による判定結果に基づいて、上述した研削条件を作成し制御装置３２に送信する。

例えば、最終残留研削焼け判定部３４８による判定結果が、研削後に工作物Ｗに研削焼けが残留することを示すものである場合は、研削条件調整部３５０は、次回の研削において粗研削工程における研削能率を低下させるように研削条件を調整することができる。研削能率の変更は、砥石車１６の切込み量及び切込速度や砥石車１６におけるドレスリードの変更によって行うことができる。

一方、最終残留研削焼け判定部３４８による判定結果が、研削後に工作物Ｗに研削焼けが残留しないことを示すものである場合は、研削条件調整部３５０は、研削焼け深さと研削後の工作物半径との関係から導出した余裕度の範囲内で次回の粗研削工程における研削能率を上昇させたり、研削能率を維持するように研削条件を調整したりすることができる。

５．研削加工システム１による処理
図５に示すように、研削加工システム１による処理は、研削加工処理Ｓ１と残留研削焼け算出処理Ｓ２とを並列処理した後、最終残留研削焼け判定処理Ｓ３を行う。
５－１．研削加工処理の説明
まず、研削加工処理Ｓ１について説明する。図６に示すように、研削加工処理Ｓ１は、粗研削工程Ｓ１１、精研削工程Ｓ１２、微研削工程Ｓ１３、スパークアウト工程Ｓ１４を含む。

粗研削工程Ｓ１１では、制御装置３２により、工作物Ｗの形状、研削条件、砥石車１６の形状、クーラントの流量又は供給タイミング情報等の動作指令データに基づいて、砥石車１６を所定の速度で回転させて、第１切込み量で工作物Ｗを研削する。精研削工程Ｓ１２では、制御装置３２により工作物Ｗを第１切り込み量よりも低い第２切り込み量で研削する。精研削工程Ｓ１３では、制御装置３２により工作物Ｗを第２切り込み量よりも低い第３切り込み量で研削する。スパークアウト工程Ｓ１４では、予め設定された回転数で工作物Ｗを回転させて微研削工程Ｓ１３における研削残しの分を研削して断面形状を真円形状とする。切り込み量は制御装置３２により砥石車１６の切込み位置を制御することにより調整できる。

本実施形態１では、各工程Ｓ１１～Ｓ１３における第１～第３切込み量は、図７において黒丸で示す変位量としてそれぞれ設定される。スパークアウト工程Ｓ１４では、実切込み量は実質的にゼロとなっている。そして、各工程Ｓ１１～Ｓ１４における切込み量と、各切込み量で工作部Ｗの被加工部を研削したときに生じる研削焼け深さとの関係は、図７に示すように規定される。

なお、図７に示すように、工作物Ｗの研削による研削焼けは主に粗研削工程Ｓ１１において発生するものであって、精研削工程Ｓ１２では粗研削工程Ｓ１１から切り替わった直後において新たに研削焼けが発生する可能性が若干あるがそれ以降での精研削工程Ｓ１２や、微研削工程Ｓ１３及びスパークアウト工程Ｓ１４では研削焼けが新たに発生することはほぼない。スパークアウト工程Ｓ１４が終了すると研削加工処理Ｓ１を終了する。そして、研削加工処理Ｓ１の終了時刻を研削終了時刻Ｔ５とする。

５－２．残留研削焼け深さ算出処理の説明
図８に示す残留研削焼け算出処理Ｓ２について以下に説明する。図８に示すように、研削焼け判定処理は、まず、ステップＳ２１において、工作物Ｗ及び研削盤２から検出器２０の検出値に基づいて実切込み量取得部３４１により工作物Ｗにおける実切込み量を取得し、研削状態量取得部３４２により工作物Ｗの研削に関係する研削状態量を取得する。

次いで、ステップＳ２２において、現在研削焼け深さ推定部３４４により、現在研削焼け深さＡを推定する。現在研削焼け深さＡは、研削中の各研削時刻において、ステップＳ２１で取得した実切込み量及び研削状態量と、対応関係記憶部３４３に記憶された対応関係とに基づいて、各研削時刻における研削条件での研削により各研削時刻に工作物Ｗの被加工部に生じる研削焼け深さとして推定される。例えば、図７に示すように、粗研削工程Ｓ１１における対象研削時刻Ｔ１において発生する現在研削焼け深さＡはＡ１として示すことができる。

そして、ステップＳ２３において、暫定研削焼け最深位置算出部３４５により、暫定研削焼け最深位置Ｐａを算出する。粗研削工程Ｓ１１における対象研削時刻Ｔ１において、図９（ａ）に示す例では、暫定研削焼け最深位置Ｐａは、対象研削時刻における工作物Ｗの表面位置Ｄから現在研削焼け深さＡ１の大きさ分、基準位置Ｃ側に移動した位置であるＰａ１として算出する。なお、図９（ａ）において、各対象研削時刻におけるＰａの軌跡をＰａ推移として破線で示した。同様に、各対象研削時刻におけるＰの軌跡をＰ推移とし、Ｄの軌跡をＤ推移としてそれぞれ実線で示した。

その後、ステップＳ２４において、残留研削焼け最深位置更新部３４７により、暫定研削焼け最深位置Ｐａと残留研削焼け最深位置格納部３４６に格納された前回（時刻Ｔ０）の残留研削焼け最深位置Ｐとを比較し、暫定研削焼け最深位置Ｐａが前回の残留研削焼け最深位置Ｐよりも基準位置Ｃに近いか否か判定する。

ステップＳ２４において、図９（ａ）に示す例では、対象研削時刻Ｔ１における暫定研削焼け最深位置Ｐａが、前回（一回転前）の時刻Ｔ０の残留研削焼け最深位置Ｐよりも基準位置Ｃに近いため、ステップＳ２４のＹｅｓに進む。そして、ステップＳ２５において、残留研削焼け最深位置更新部３４７により、対象研削時刻Ｔ１における暫定研削焼け最深位置Ｐａが今回（対象研削時刻Ｔ１）の残留研削焼け最深位置Ｐとして更新し、更新された残留研削焼け最深位置Ｐは残留研削焼け最深位置格納部３４６に格納される。

その後は、ステップＳ２６において、制御装置３２により研削終了時刻が到来したか否かを判定する。研削終了時刻が到来していないと判定された場合は、ステップＳ２６のＮｏに進み、再度ステップＳ２１に戻る。

そして、例えば、時刻Ｔ１の一回転後のタイミングである対象研削時刻Ｔ２についても同様にステップＳ２１及びステップＳ２２を行う。なお、対象研削時刻Ｔ２において研削加工は精研削工程Ｓ１２となっている。対象研削時刻Ｔ２において発生する現在研削焼け深さＡは、図７に示すように、Ａ２として示すことができる。

その後、ステップＳ２３に進み、上述の場合と同様に、対象研削時刻Ｔ２における暫定研削焼け最深位置Ｐａとして、図９（ｂ）に示すように、対象研削時刻における工作物Ｗの表面位置Ｄから現在研削焼け深さＡ２の大きさ分、基準位置Ｃ側に移動した位置であるＰａ２として算出する。

さらに、ステップＳ２４において、上述の場合と同様に、対象研削時刻Ｔ２における暫定研削焼け最深位置Ｐａと、前回（一回転前）の時刻Ｔ１で更新された残留研削焼け最深位置Ｐとを比較する。対象研削時刻Ｔ２では、図９（ｂ）に示すように、暫定研削焼け最深位置Ｐａが、前回（一回転前）の時刻Ｔ１の残留研削焼け最深位置Ｐよりも基準位置Ｃに近くないため、ステップＳ２４のＮｏに進む。そして、ステップＳ２７において、残留研削焼け最深位置更新部３４７は、対象研削時刻Ｔ２において、残留研削焼け最深位置Ｐを更新せずに、前回である時刻Ｔ１の残留研削焼け最深位置Ｐを今回（対象研削時刻Ｔ２）の残留研削焼け最深位置Ｐとして、残留研削焼け最深位置格納部３４６に格納する。その後は、上述したステップＳ２６に進む。

図７に示すように、精研削工程Ｓ１２の途中である時刻Ｔ３では現在研削焼け深さＡであるＡ３は０となっており、以降は同様に現在研削焼け深さＡは０に維持されている。そのため、図１０（ａ）に示すように、精研削工程Ｓ１２の途中で現在研削焼け深さＡが０になった後は、残留研削焼け最深位置Ｐは更新されず、前回（一回転前）の残留研削焼け最深位置Ｐが維持されている。

また、図１０（ｂ）に示すように、研削対象時刻Ｔ４において、工作物Ｗの表面位置Ｄが、残留研削焼け最深位置Ｐよりも基準位置Ｃに近い側に位置することとなった場合は、暫定研削焼け最深位置Ｐａは工作物Ｗの表面位置Ｄに一致する位置として算出され、当該暫定研削焼け最深位置Ｐａが残留研削焼け最深位置Ｐとして更新される。

一方、ステップＳ２６において、研削終了時刻Ｔ５が到来したと判定された場合は、当該残留研削焼け算出処理Ｓ２を終了する。

５－３．最終残留研削焼け判定処理Ｓ２０の説明
次に、最終残留研削焼け判定処理Ｓ３について説明する。図１１に示すように、最終残留研削焼け判定処理Ｓ３では、ステップＳ３１において、最終残留研削焼け判定部３４８により、残留研削焼け最深位置Ｐが、工作物の表面位置Ｄよりも基準位置Ｃ側に位置するか否かを判定する。

例えば、図１２（ｂ）に示す例では、残留研削焼け最深位置Ｐが、工作物の表面位置Ｄよりも基準位置Ｃ側に位置しているため、ステップＳ３１のＹｅｓに進み、ステップＳ３２において、最終残留研削焼け判定部３４８により、工作物Ｗに研削焼けの残留があると判定する。そして、工作物Ｗに残留した研削焼けの深さＰｘは、研削終了時刻Ｔ５における工作物Ｗの表面位置Ｄから残留研削焼け最深位置Ｐまでの距離Ｐｘとして表される。

その後、ステップＳ３３に進み、判定結果表示部３４９において、研削焼けの残留ありとの判定結果を表示する。そして、ステップＳ３４において、研削条件調整部３５０により判定結果に応じて研削条件を調整する。ステップＳ３４では、研削条件調整部３５０は、粗研削工程Ｓ１１における研削能率を低下させるように研削条件を調整する。本実施形態１では、研削条件として、粗研削工程Ｓ１１における砥石車１６の切込み速度を低減させることにより、研削能率を低下させる。そして、当該最終残留研削焼け判定処理Ｓ３を終了する。

一方、例えば、図１２（ａ）に示す例では、残留研削焼け最深位置Ｐが、工作物の表面位置Ｄよりも基準位置Ｃ側に位置していないため、ステップＳ３１のＮｏに進み、ステップＳ３５において、最終残留研削焼け判定部３４８により、工作物Ｗに研削焼けの残留がないと判定する。そして、ステップＳ３６に進み、判定結果表示部３４９において、研削焼けの残留なしとの判定結果を表示する。

その後、ステップＳ３７において、研削条件調整部３５０により、余裕度Ｍを算出する。余裕度Ｍは、図１２（ａ）に示すように、スパークアウト工程Ｓ１４の研削終了時刻Ｔ５において、工作物Ｗの表面位置Ｄ５から研削加工処理Ｓ１１～Ｓ１４における残留研削焼け最深位置Ｐのうち、最も基準位置Ｃに近い位置にあったときの残留研削焼け最深位置Ｐである最大残留研削焼け最深位置Ｐｙまでの距離として表される。そして、ステップＳ３８において、研削条件調整部３５０は、当該余裕度Ｍがゼロ以上でかつ小さくなるように粗研削工程Ｓ１１における研削能率を上昇させて、当該最終残留研削焼け判定処理Ｓ２０を終了する。これにより、研削焼けが残留しない範囲で研削能率を上昇させることができるため、研削サイクルの短縮を図ることができる。

６．作用効果
本実施形態１における研削加工システム１における作用効果について以下に説明する。本実施形態１における研削加工システム１によれば、対象研削時刻において工作物Ｗを研削したときの実切込み量と、研削状態量から抽出される研削特徴量と、研削により工作物Ｗに生じる研削焼け深さとの対応関係に基づいて算出した工作物Ｗに生じる現在研削焼け深さの暫定最深位置Ｐａと、前回の更新された残留研削焼け最深位置Ｐとを比較して、工作物の内側の基準位置Ｃに近い方が今回の対象研削時刻の残留研削焼け最深位置Ｐとして更新される。そのため、工作物Ｗに残留する研削焼けの最深位置Ｐを常に最新の状態で把握することができる。これにより、工作物Ｗに残留する研削焼け深さを正確に検出することができる。

また、本実施形態１では、工作物Ｗは被加工部を研削する研削工具としての砥石車１６に対して相対的に回転して、同一の被加工部を複数回研削するように構成されている。そして、残留研削焼け最深位置更新部３４７において、前回の対象研削時刻（例えば、Ｔ０）は、今回の対象研削時刻（例えば、Ｔ１）に対する工作物Ｗの一回転前の時刻である。これにより、確実に同一の位置の被加工部において、現在研削焼け深さの暫定最深位置Ｐａと、前回の更新された残留研削焼け最深位置Ｐと比較することができるため、研削焼け深さをより正確に検出することができる。

また、本実施形態１では、研削終了時点Ｔ５における、残留研削焼け最深位置更新部３４７により更新された残留研削焼け最深位置Ｐが、工作物の表面位置Ｄよりも基準位置Ｃ側に位置する場合に工作物Ｗに研削焼けが残留していると判定し、そうでない場合に上記工作物Ｗに研削焼けが残留していないと判定する。これにより、工作物Ｗにおける研削焼けの残留の有無を容易に判定することができる。

また、本実施形態１では、最終残留研削焼け判定部３４８の判定結果を表示する判定結果表示部３４９を有する。これにより、工作物Ｗに研削焼けが残留するか否かを認知することが容易となる。

また、本実施形態１では、最終残留研削焼け判定部３４８の判定結果に基づいて、工作物Ｗの研削条件を調整する研削条件調整部を含む。これにより、工作物Ｗの研削条件の最適化を図ることができる。

また、本実施形態１では、研削条件調整部３５０は、最終残留研削焼け判定部３４８の判定結果が工作物Ｗに研削焼けが残留していることを示すものである場合、工作物Ｗに対する研削能率が低下するように研削条件を調整する。これにより、研削途中で工作物Ｗに形成される研削焼け深さを低減できるため、研削終了後の工作物Ｗに研削焼けが残留することを防止することができる。

なお、本実施形態１では、工作物Ｗの表面位置Ｄが残留研削焼け最深位置Ｐよりも基準位置Ｃに近い側に位置することとなった後も研削焼け最深位置Ｐａを残留研削焼け最深位置Ｐとして更新することを継続したが、これに替えて、工作物Ｗの表面位置Ｄが、残留研削焼け最深位置Ｐの内で最も基準位置Ｃに近い最大残留研削焼け最深位置Ｐｍａｘと一致した時点で残留研削焼け最深位置Ｐの更新を停止してもよい。

以上のごとく、上記態様によれば、研削された工作物の表面に残留した研削焼け深さを正確に検出することができる研削加工システムを提供することができる。

（実施形態２）
本実施形態２では、実施形態１の最終残留研削焼け判定部３４８と研削条件調整部３５０とに替えて、図１３に示すように途中判定部３６０と研削条件更新部３６１を有する。

途中判定部３６０は、研削中の各研削時刻において残留研削焼け最深位置更新部３４７により更新された残留研削焼け最深位置Ｐが、所定の判定位置Ｘよりも基準位置Ｃ側に位置するか否かを判定する。そして、研削条件更新部３６１は、途中判定部３６０の判定結果に基づいて、上記途中判定部３６０による上記判定以降の研削における研削条件を更新する。

そして、実施形態２では、図８に示すステップＳ２５の後、及びステップＳ２７の後、図１４に示すステップＳ４０に進む。ステップＳ４０では、途中判定部３６０が粗研削工程Ｓ１１の終了前に残留焼け最深位置Ｐが基準位置Ｘよりも基準位置Ｃに近いか否かを判定する。粗研削工程Ｓ１１の終了前に残留焼け最深位置Ｐが判定位置Ｘよりも基準位置Ｃに近いと判定された場合は、ステップＳ４０のＹｅｓに進み、ステップＳ４１において、研削条件更新部３６１により、粗研削工程Ｓ１１において研削能率を低下させるように研削条件を更新する。

一方、ステップＳ４０において、途中判定部３６０により、粗研削工程Ｓ１１の終了前に残留焼け最深位置Ｐが判定位置Ｘよりも基準位置Ｃに近くないと判定されたときは、ステップＳ４０のＮｏに進み、ステップＳ４２において、粗研削工程Ｓ１１における研削能率を維持させて、研削条件更新部３６１による更新を行わない。ステップＳ４１及びステップＳ４２の後、実施形態１における図８のステップＳ２１に戻り、ステップＳ２５の後、及びステップＳ２７の後は上述通り、図１４に示すステップＳ４０に進む。

実施形態２では、図１５（ａ）において、粗研削工程Ｓ１１における対象研削時刻Ｔ６において残留焼け最深位置Ｐが判定位置Ｘよりも基準位置Ｃに近い場合は、工作物Ｗに研削焼けが過度に発生しており、点線で示すようにスパークアウト工程Ｓ１４の終了時に残留研削焼けが発生すると予想される。そのため、対象研削時刻Ｔ６以後の粗研削工程Ｓ１１において研削能率を低下させるように研削条件を更新して、以後に発生する研削焼けを抑制して、図１５（ｂ）に示すように、スパークアウト工程Ｓ１４の終了時に研削焼けが残留しないと予想されるようにすることができる。その結果、研削後の工作物Ｗに研削焼けが残留することを一層防止できる。

なお、実施形態２では、粗研削工程Ｓ１１において研削能率を低下させるように研削条件を更新したが、これに替えて、粗研削工程Ｓ１１の取り代を少なく、精研削工程Ｓ１２の取り代を多くするように研削条件を更新することとしてもよい。

また、本実施形態２では、実施形態１の最終残留研削焼け判定部３４８と研削条件調整部３５０とに替えて、図１３に示すように途中判定部３６０と研削条件更新部３６１を有することとしたが、実施形態１の最終残留研削焼け判定部３４８と研削条件調整部３５０とともに、実施形態２の途中判定部３６０と研削条件更新部３６１を有する構成としてもよい。

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

１ 研削加工システム
２ 研削盤
３１ 処理装置
３２ 制御装置
３３ 学習処理装置
３４ 判定装置
３４１ 実切込み量取得部
３４２ 研削状態量取得部
３４３ 対応関係記憶部
３４４ 現在研削焼け深さ推定部
３４５ 暫定研削焼け最深位置算出部
３４６ 残留研削焼け最深位置格納部
３４７ 残留研削焼け最深位置更新部
３４８ 最終残留研削焼け判定部
３４９ 判定結果表示部
３５０ 研削条件調整部
３６０ 途中判定部
３６１ 研削条件更新部

Claims (8)

1. 工作物の表面を複数回研削して最終目標形状に加工する研削加工システムであって、
   上記工作物を研削したときの実切込み量を取得する実切込み量取得部と、
   上記工作物の研削に関係する研削状態量を取得する研削状態量取得部と、
   上記工作物を研削したときの上記実切込み量と、上記工作物を研削したときの上記研削状態量から抽出される研削特徴量と、上記研削特徴量を抽出した研削時刻における研削により上記工作物の被加工部に生じる研削焼け深さとの対応関係が予め記憶された対応関係記憶部と、
   研削中の各研削時刻において上記実切込み量取得部により取得された上記実切込み量と、上記研削状態量取得部により取得された上記研削状態量と、上記対応関係記憶部に記憶された上記対応関係とに基づいて、各研削時刻における研削条件での研削により各研削時刻に上記工作物の被加工部に生じる研削焼け深さを現在研削焼け深さＡとして推定する現在研削焼け深さ推定部と、
   対象研削時刻における上記工作物の表面位置Ｄから、上記対象研削時刻において上記現在研削焼け深さ推定部が推定した上記現在研削焼け深さＡの大きさ分、上記工作物の内部に設定した基準位置Ｃ側に移動した位置を、上記対象研削時刻における上記工作物の被加工部に生じる研削焼けの最深位置の暫定値である暫定研削焼け最深位置Ｐａとして算出する暫定研削焼け最深位置算出部と、
   上記工作物の被加工部に残留する研削焼けの最深位置である残留研削焼け最深位置Ｐを格納する残留研削焼け最深位置格納部と、
   上記対象研削時刻において上記暫定研削焼け最深位置算出部が算出した上記工作物の被加工部における研削焼けの上記暫定研削焼け最深位置Ｐａと、上記残留研削焼け最深位置格納部に格納された上記工作物の同一被加工部における前回の対象研削時刻の上記残留研削焼け最深位置Ｐとを比較して、上記基準位置Ｃに近い方を上記被加工部における今回の対象研削時刻の残留研削焼け最深位置Ｐとして更新して上記残留研削焼け最深位置格納部に格納する、残留研削焼け最深位置更新部と、
   を含む、研削加工システム。
2. 上記工作物は上記被加工部を研削する研削工具に対して相対的に回転して、同一の被加工部を複数回研削するように構成されており、
   上記残留研削焼け最深位置更新部において、上記前回の対象研削時刻は、上記今回の対象研削時刻に対する上記工作物の一回転前の時刻である、請求項１に記載の研削加工システム。
3. 研削終了時点における、上記残留研削焼け最深位置更新部により更新された上記残留研削焼け最深位置Ｐが、上記工作物の表面位置Ｄよりも上記基準位置Ｃ側に位置する場合に上記工作物に研削焼けが残留していると判定し、研削終了時点における、上記残留研削焼け最深位置更新部により更新された上記残留研削焼け最深位置Ｐが、上記工作物の表面位置Ｄと一致した場合に上記工作物に研削焼けが残留していないと判定する、最終残留研削焼け判定部を有する、請求項１又は２に記載の研削加工システム。
4. 上記最終残留研削焼け判定部の判定結果を表示する判定結果表示部を有する、請求項３に記載の研削加工システム。
5. 上記最終残留研削焼け判定部の判定結果に基づいて、上記工作物の研削条件を調整する研削条件調整部を含む、請求項３又は４に記載の研削加工システム。
6. 上記研削条件調整部は、上記最終残留研削焼け判定部の判定結果が上記工作物に上記研削焼けが残留していることを示すものである場合、上記工作物に対する研削能率が低下するように上記研削条件を調整する、請求項５に記載の研削加工システム。
7. 研削中の各研削時刻において上記残留研削焼け最深位置更新部により更新された上記残留研削焼け最深位置Ｐが、所定の判定位置Ｘよりも上記基準位置Ｃ側に位置するか否かを判定する途中判定部を有し、
   上記途中判定部の判定結果に基づいて、上記途中判定部による上記判定以降の上記研削における上記研削条件を更新する研削条件更新部を有する、請求項１～６のいずれか一項に記載の研削加工システム。
8. 上記工作物の研削は、上記工作物を第１研削条件で研削する第１研削工程の後に、上記工作物を上記第１研削条件よりも研削能率の低い第２研削条件で研削する第２研削工程を行うように構成されており、
   上記研削条件更新部は、上記途中判定部が上記第１研削工程が終了する前に、上記残留研削焼け最深位置Ｐが所定の判定位置よりも上記基準位置Ｃ側に位置すると判定した場合には少なくとも上記第１研削工程において研削能率を低下させるように上記研削条件を更新する、請求項７に記載の研削加工システム。

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