JP2023157268A - Surface texture measurement device and surface texture detection system - Google Patents
Surface texture measurement device and surface texture detection system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023157268A JP2023157268A JP2022067063A JP2022067063A JP2023157268A JP 2023157268 A JP2023157268 A JP 2023157268A JP 2022067063 A JP2022067063 A JP 2022067063A JP 2022067063 A JP2022067063 A JP 2022067063A JP 2023157268 A JP2023157268 A JP 2023157268A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- surface texture
- workpiece
- measuring device
- contact member
- texture measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 99
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 18
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims abstract description 38
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 35
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 30
- 238000004513 sizing Methods 0.000 claims description 14
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 55
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 43
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 32
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 description 29
- 230000008569 process Effects 0.000 description 24
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 21
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 21
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 13
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 10
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 10
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 10
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010775 animal oil Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 1
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
- Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
Abstract
Description
本発明は、表面性状測定装置及び表面性状検出システムに関する。 The present invention relates to a surface texture measuring device and a surface texture detection system.
従来、研削加工された工作物の表面性状を測定する方法として、特許文献1には、研削盤の定寸装置の接触子に加速度センサを取り付けて、定寸変位データ及び加速度センサデータを周波数解析することにより、研削加工のインプロセスで素早く工作物の表面性状を測定するシステムが開示されている。
Conventionally, as a method for measuring the surface quality of a ground workpiece,
しかしながら、特許文献1に開示の構成では、定寸装置の接触子における固有振動特性と工作物の表面に発生したびびりの周期性が一致した場合、共振が発生し、変位データや加速度センサデータの計測に影響を及ぼすノイズが生じる。これにより、表面性状の測定精度が低下する恐れがあるため、測定精度を向上するには改善の余地がある。
However, in the configuration disclosed in
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、表面性状の推定精度の向上を図ることができる表面性状測定装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of this problem, and it is an object of the present invention to provide a surface texture measuring device that can improve the accuracy of estimating surface texture.
本発明の一態様は、研削装置にて砥石車により研削した工作物の表面性状を測定する表面性状測定装置であって、
上記工作物の表面に接触して相対的に摺動するように構成された接触部材と、
上記接触部材を上記工作物の表面に付勢するバネと、
上記接触部材と上記工作物との摺動により生じる上記接触部材の振動の加速度及び上記接触部材の振動の変位の少なくとも一方を検出するセンサと、
上記接触部材に減衰成分を付与する減衰成分付与部材と、
を備える、表面性状測定装置にある。
One aspect of the present invention is a surface texture measuring device that measures the surface texture of a workpiece ground by a grinding wheel in a grinding device,
a contact member configured to contact and relatively slide on the surface of the workpiece;
a spring that biases the contact member against the surface of the workpiece;
a sensor that detects at least one of the acceleration of the vibration of the contact member and the displacement of the vibration of the contact member caused by sliding between the contact member and the workpiece;
a damping component imparting member that imparts a damping component to the contact member;
A surface texture measuring device is provided.
上記態様の表面性状測定装置によれば、工作物の表面に接触して相対的に摺動する接触部材に減衰成分付与部材により減衰成分が付与されている。これにより、接触部材の周波数特性が変化するため、接触部材における固有振動特性と工作物の表面に発生したびびりの周期性とが一致しないようにして、センサの検出結果にノイズが生じることを抑制することができる。その結果、表面性状の測定精度を向上することができる。 According to the surface texture measuring device of the above aspect, a damping component is applied by the damping component applying member to the contact member that contacts and relatively slides on the surface of the workpiece. This changes the frequency characteristics of the contact member, so the natural vibration characteristics of the contact member and the periodicity of chatter generated on the surface of the workpiece do not match, thereby suppressing noise in the sensor detection results. can do. As a result, the measurement accuracy of surface texture can be improved.
以上のごとく、上記態様によれば、表面性状の推定精度の向上を図ることができる表面性状測定装置を提供することができる。 As described above, according to the above aspect, it is possible to provide a surface texture measuring device that can improve the estimation accuracy of surface texture.
(実施形態1)
以下、本実施形態1の表面性状検出システムH及び表面性状測定装置20について図面を参照しながら説明する。図1に示すように、表面性状検出システムHは、研削装置10、表面性状測定装置20、出力装置30、画像出力装置40を備える。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the surface texture detection system H and the surface texture measuring
本実施形態の表面性状検出システムHは、研削装置10によって研削中或いは研削された後の工作物Wの表面(研削面)を表面性状測定装置20が測定し、出力装置30が表面性状測定装置20によって測定された測定データに基づいて各種データ解析処理を行って工作物Wの加工品質に関連する複数の解析結果を出力する。そして、本実施形態の画像出力装置40は、出力装置30から出力された複数の解析結果を画像として出力する。
In the surface texture detection system H of the present embodiment, a surface
ここで、表面性状測定装置20が検出する測定データは、工作物Wの表面状態(表面性状)に対応して発生する振動の加速度や、振動の変位(振幅)を含む。なお、測定データはその他のデータを含んでいてもよい。
Here, the measurement data detected by the surface
1.研削装置10の構成
図1及び図2に示すように、研削装置10は、ベッド11、砥石車12、砥石台13、主軸台14、心押台15、主軸テーブル16、及び、制御装置17を備えると共に、表面性状測定装置20を備える。工作物Wは、回転軸方向の両端を、主軸台14及び心押台15に支持されて回転する。工作物Wの形状は限定されず、円柱状や円筒状とすることができ、研削面となる表面は外周面の他、円筒上の場合はその内周面であってもよい。なお、本実施形態1においては、工作物Wが円柱状である場合を例示する。研削装置10は、回転する工作物Wの表面(外周面)に砥石車12を当接させ、研削することにより工作物Wの形状を形成する。
1. Configuration of the
砥石車12は、Z軸に平行な軸線回りに回転可能に砥石台13に支持される。ベッド11上には、砥石台案内部11aが固定され、砥石台13は、X軸方向に移動可能に砥石台案内部11aに支持される。砥石車12には、制御装置17によって制御される砥石回転モータ12aから回転駆動力が付与され、砥石車12が回転軸回りに回転する。砥石車12は、砥石台13がX軸方向に移動することにより、X軸方向に離間して設置された工作物Wに接近し、工作物Wを研削する。
The
ベッド11上において、砥石台案内部11aからX軸方向に離間した位置に、主軸テーブル案内部11bが固定される。主軸テーブル案内部11bは、主軸テーブル16をZ軸方向に移動可能に支持する。主軸テーブル16の上には、主軸台14及び心押台15が対向配置される。工作物Wは、その両端が主軸台14及び心押台15に回転可能に支持されており、制御装置17によって制御される主軸回転モータ14aから回転駆動力が付与され、回転する。
On the
2.表面性状測定装置20の構成
図2に示すように、表面性状測定装置20は、工作物Wの表面に接触して相対的に摺動するように構成された接触部材として測定フィーラ22を備える。本実施形態1では、測定フィーラ22は、工作物Wの径を検出するための定寸装置18の接触子としての機能も備える。したがって、本実施形態1では、表面性状測定装置20は定寸装置18に設けられて、両者は一体的に構成されている。そして、表面性状測定装置20は、ハウジング26と一対の測定フィーラ22(22a、22b)とを備え、測定フィーラ22は先端に工作物Wの表面に接触する測定子21を有する。
2. Configuration of Surface
そして、測定フィーラ22は軸部221を備え、当該軸部221において図示しない支持機構により軸回転可能なように軸支されている。さらに、測定フィーラ22の先端の測定子21が工作物Wの表面に接触した状態が維持されるように、バネ27により付勢される。なお、バネ27は測定フィーラ22の振動成分におけるバネ定数kを付与するものであって、本実施形態1ではバネ27はコイルスプリングからなる。
The
図2に示すように、測定子21は、工作物Wの回転中心Oを挟んだ2点において工作物Wの表面に当接するように設けられる。一対の測定フィーラ22は、先端部分に測定子21を備え、基端部分を脱着することによって交換可能とされている。そして、図1に示すように、表面性状測定装置20は、軸方向移動装置23に支持され、工作物Wの軸方向、即ち、Z軸方向に移動可能である。表面性状測定装置20のZ軸方向の移動は、軸方向移動制御部24によって制御される。なお、Z軸方向への移動は、軸方向移動装置23によるものに限定されず、例えば、研削装置10の主軸及び心押軸のシフト機能を用いることも可能である。
As shown in FIG. 2, the measuring
表面性状測定装置20は、測定フィーラ22の機械的変位を変位及び加速度に関連した電気信号に変換することにより、工作物Wの表面状態としての工作物Wの外周の凹凸を測定する。本実施形態1では測定フィーラ22の機械的変位は、ハウジング26内に設けられた差動トランス28により電気信号に変換される。図2に示すように、差動トランス28は、測定フィーラ22における測定子21と反対側の基端側に設けられている。
ここで、表面性状測定装置20は、例えば、60Hz未満の周波数領域で工作物Wの外径即ち工作物Wの表面状態を測定する。即ち、表面性状測定装置20は、工作物Wの表面状態の周波数特性のうち、低周波成分を測定することができる。
The surface
Here, the surface
また、表面性状測定装置20は、一対の測定フィーラ22のうちの少なくとも一方に組み付けられたセンサ25を有する。本実施形態1のセンサ25は重力方向上方に位置する測定フィーラ22aに設けられている。本実施形態1のセンサ25は、測定フィーラ22(22a)に組み付けられることによって追加された加速度センサとしての機能を主に備え、工作物Wの表面状態の周波数特性のうち、例えば、60Hz以上の周波数領域で、工作物Wの表面状態における変位値に関連する加速度を測定する。即ち、センサ25は、測定子21が工作物Wの表面に接触した状態で工作物Wに対して相対移動した際に測定フィーラ22に発生する変位(振動)に伴う加速度を、工作物Wの表面状態の周波数特性のうちの低周波成分よりも高周波領域である高周波成分として測定する。
Furthermore, the surface
ここで、本実施形態においては、センサ25として加速度センサを、測定フィーラ22に組み付けて(追加して)用いる場合を例示するが、センサ25は加速度センサを追加することに限られるものではなく、例えば、ローパスフィルタを省略したアナログ出力アンプや、高周波デジタル出力アンプ等の定寸装置18に設けられているものを用いることができる。この場合は、表面性状測定装置20は、加速度ではなく変位を測定するため、後述する加速度から変位に変換する処理が不要になる。
Here, in this embodiment, a case is illustrated in which an acceleration sensor is used as the
図2に示すように、表面性状測定装置20は、接触部材としての測定フィーラ22に減衰成分cを付与する減衰成分付与部材29を備える。本実施形態1では、減衰成分付与部材29は、測定フィーラ22とハウジング26との間に介在した粘性部材からなる。そして、減衰成分付与部材29を構成する粘性部材は、測定フィーラ22の振動に対して減衰力を発生させる粘性を有する材質からなるものであって、オイル、グリース、エマルジョン、ゴム、エラストマーなどを例示できる。オイルとしては、化学合成油、鉱物油、動物油、植物油などを例示できる。化学合成油としては、シリコーン系、エステル系、エーテル系、フッ素系、炭化水素系などを例示できる。また、粘性部材は、流体(液体、気体)、固体、半固体のいずれでもよく、他の構成を侵襲せず、化学的に安定した材料からなることが好ましい。
As shown in FIG. 2, the surface
本実施形態1では、減衰成分付与部材29を構成する粘性部材が、粘性流体として、化学合成油の1種であるシリコーンオイルからなる例を示す。本実施形態1ではハウジング26は内部に、測定フィーラ22における測定子21と反対側の基端と、軸部221、バネ27及び差動トランス28を内包する密閉空間26aを有している。なお、ハウジング26には測定フィーラ22の先端側を突出させる貫通孔261が設けられており、貫通孔261と測定フィーラ22との隙間は変形可能なシール材262によりシールされている。
In the first embodiment, an example is shown in which the viscous member constituting the damping
そして、本実施形態1では、当該密閉空間26aに減衰成分付与部材29としてのシリコーンオイルが充填されている。減衰成分付与部材29としてのシリコーンオイルは、ジメチルポリシロキサンを主成分とし、粘度が500~3000mm2/sの範囲内のものを採用することができる。なお、密閉空間26aにおけるシリコーンオイルの充填率は限定されず、密閉空間26aの70%以上、80%以上または90%以上とすることができる。シリコーンオイルの充填は、ハウジング26に設けられた図示しない注入口を介して行うことができる。なお、当該注入口は、シリコーンオイルの充填後に所定のシール材でシールされる。また、差動トランス28にはシリコーンオイルの侵入を防止する図示しないシール部材が設けられている。
In the first embodiment, the sealed
2-1.表面性状測定装置20の振動評価試験
本実施形態1における表面性状測定装置20について、下記の振動評価試験を行った。当該振動評価試験では、図3に示すように、振動の振幅(変位)を変更可能な振動ステージ101を有するしっどう発生装置100を用意し、当該振動ステージ101にセンサ25が設けられた測定フィーラ22aの測定子21を接触させて、ピエゾ変位モニタ102によりセンサ25で取得される測定データを観察するものとした。なお、試験例として密閉空間26aに減衰成分付与部材29としての上述のシリコーンオイルが充填されたものを用意し、比較例として密閉空間26aにシリコーンオイルが充填されていないものを用意した。振動ステージにおける振動の振幅(変位)は0.500μmと、0.100μmの2種類とした。
2-1. Vibration Evaluation Test of Surface
振動評価試験の試験結果を図4(a)及び図4(b)に示す。図4(a)及び図4(b)に示すように、100Hz~1000Hzの高周波帯において、縦軸に示す測定データのゲインは、振動の振幅(変位)が0.500μmの場合及び0.100μmの場合のいずれでも、シリコーンオイルなしの比較例では複数の周波数帯でピーク値が1から大きく離れた値となっておりそのゲイン幅が大きくなっていた。これは特に、周波数が400~1000Hzである破線で示す高周波数帯Aで顕著であった。これにより、当該大きなピーク値を示す高周波数帯Aにおいて測定フィーラ22aと振動ステージ101とが共振しており、その結果、ノイズが発生することが推察された。
The test results of the vibration evaluation test are shown in FIGS. 4(a) and 4(b). As shown in FIGS. 4(a) and 4(b), in the high frequency band of 100 Hz to 1000 Hz, the gain of the measurement data shown on the vertical axis is 0.100 μm when the vibration amplitude (displacement) is 0.500 μm. In any case, in the comparative example without silicone oil, the peak value was a value far away from 1 in a plurality of frequency bands, and the gain width was large. This was particularly noticeable in the high frequency band A shown by the broken line, where the frequency was 400 to 1000 Hz. As a result, it was inferred that the
これに対して、シリコーンオイルありの試験例ではゲインの値が、100Hz~1000Hzの高周波帯の略全域で1に近い値となっており、そのゲイン幅も小さくなっており、特に、高周波数帯Aにおいて比較例とは顕著な差があった。これにより、減衰成分付与部材29により測定フィーラ22aの振動において減衰成分cが付与されることにより、上記共振が抑制されてノイズが低減されることが推察できた。
On the other hand, in the test example with silicone oil, the gain value is close to 1 in almost the entire high frequency band from 100Hz to 1000Hz, and the gain width is also small, especially in the high frequency band. There was a significant difference in A from the comparative example. As a result, it can be inferred that the damping component c is imparted by the damping
3.研削装置10による工作物Wの研削工程
研削装置10は、図5に示す複数の工程を経て工作物Wを研削する。研削工程は、砥石送り速度の違いによって分けられ、粗研工程St1、精研工程St2、微研工程St3、スパークアウト工程St4の順で行われる。各工程の砥石送り速度は、粗研工程St1>精研工程St2>微研工程St3>スパークアウト工程St4となる。粗研工程St1では、工作物Wの大まかな形状を形成する。続く精研工程St2及び微研工程St3では、砥石送り速度を小さくしながら、工作物Wの表面形状を整える。最後のスパークアウト工程St4では、工作物Wの表面の仕上げを行い、工作物Wを完成させる。
3. Grinding process of the workpiece W by the grinding
ここで、表面性状検出システムHにおいては、表面性状測定装置20が、工作物Wの研削中である粗研工程St1からスパークアウト工程St4までの間、或いは、研削が完了するスパークアウト工程St4後に工作物Wの表面状態を測定することが好ましい。なお、機上測定システムHは、インプロセスにおいて、後述する加工品質に関連する複数の解析結果を出力するものであるが、インプロセスとは、工作物Wが研削装置10から取り外されるまでの期間であって、スパークアウト工程St4後も含む。
Here, in the surface texture detection system H, the surface
4.出力装置30の概要
次に、出力装置30の概要について説明する。図6に示すように、研削装置10によって研削された工作物Wの加工品質の1つである表面性状Sは、種々の要因に起因して決定される。即ち、工作物Wの表面性状Sは、図6にて実線及び二点鎖線により示すように、砥石車12の研削面の表面状態が転写される砥石起因による表面性状S1と、図7にて破線により示すように、砥石車12と工作物Wとの間つまり心間の相対的な変動により発生する振動が転写される心間相対振動起因による表面性状S2とが合成されたものである。
4. Overview of
そして、表面性状S、即ち、表面性状S1及び表面性状S2は、表面性状測定装置20によって測定データとして測定される。ここで、表面性状測定装置20によって測定される測定データは、測定フィーラ22を介して差動トランス28によって測定される低周波成分と、センサ25によって測定される高周波成分とを含む。従って、表面性状Sは、低周波成分と高周波成分とが合成されて決定されるとも言える。
Then, the surface texture S, that is, the surface texture S1 and the surface texture S2 are measured as measurement data by the surface
砥石起因による表面性状S1は、工作物Wの周方向及び軸方向における表面性状であり、図7及び図6に示すように、砥石表面凹凸が転写された高周波成分の表面性状S11と、低周波成分を含んで静的な工作物基準半径の表面性状S12とが合成されている。ここで、表面性状S11は、例えば、工作物Wの1断面の周方向における砥石起因の凹凸であるびびり振動(以下、「びびり度」と称呼する。)や、工作物Wの軸方向におけるびびり度のばらつきの程度(以下、「うろこ度」と称呼する。)等の加工精度を反映する。 The surface texture S1 caused by the grinding wheel is the surface texture in the circumferential direction and the axial direction of the workpiece W, and as shown in FIGS. The static workpiece reference radius surface texture S12 including the components is synthesized. Here, the surface texture S11 includes, for example, chatter vibration (hereinafter referred to as "chatter degree") which is unevenness caused by a grinding wheel in the circumferential direction of one cross section of the workpiece W, or chatter in the axial direction of the workpiece W. It reflects the processing accuracy such as the degree of variation in scale (hereinafter referred to as "scalability").
また、心間相対振動起因による表面性状S2は、工作物Wの1断面の周方向における表面性状であり、図9に示すように、低周波成分と高周波成分とが合成されている。即ち、表面性状S2は、高周波成分である表面性状S21と、低周波成分である表面性状S22とが合成されている。ここで、表面性状S2は、例えば、真円度や研削加工面の振れ量、同軸度等の加工精度に依存する工作物Wの形状と、研削装置10の振動や、加工時の自励振動、スパークアウト効果等の機械状態及び機械加工状態とを反映する。
Further, the surface texture S2 due to center-to-center relative vibration is a surface texture in the circumferential direction of one cross section of the workpiece W, and as shown in FIG. 9, a low frequency component and a high frequency component are synthesized. That is, the surface texture S2 is a combination of the surface texture S21, which is a high frequency component, and the surface texture S22, which is a low frequency component. Here, the surface texture S2 includes, for example, the shape of the workpiece W that depends on the machining accuracy such as roundness, runout amount of the grinding surface, coaxiality, vibration of the grinding
そこで、本実施形態の出力装置30は、表面性状測定装置20によって測定された測定データから低周波成分と高周波成分とを抽出する。そして、出力装置30は、抽出した(取得した)低周波成分及び高周波成分について各種データ解析処理を行い、各種データ解析処理を用いた複数の解析結果を出力する。
Therefore, the
4-1.出力装置30の構成
出力装置30は、図10に示すように、基礎データ取得部31と、第一データ解析処理部32と、第二データ解析処理部33と、出力処理部34と、を備える。
4-1. Configuration of
4-2.基礎データ取得部31
基礎データ取得部31は、研削中或いは研削した後に表面性状測定装置20によって検出された測定データ(変位及び加速度)を取得する。具体的に、基礎データ取得部31は、図10に示すように、表面性状測定装置20から出力された第一測定データK1を第一基礎データD1として取得すると共に、第二測定データK2を第二基礎データD2として取得する。
4-2. Basic
The basic
ここで、表面性状測定装置20は、先ず、図11に示すように、工作物Wの表面状態に応じた変位及び加速度を測定する測定位置を工作物Wに対して周方向及び軸方向にて相対的に螺旋状に移動させた場合の第一測定データK1を検出し、基礎データ取得部31に出力する。即ち、第一基礎データD1を取得する場合、工作物Wを回転させた状態で、表面性状測定装置20の測定子21を工作物Wの表面に接触させ、軸方向移動装置23により、表面性状測定装置20を工作物Wの軸方向に連続的に移動させる。ここで、本実施形態の測定位置は、表面性状測定装置20の測定子21が工作物Wの表面に接触する位置である。また、第一測定データK1には、差動トランス28によって測定された低周波成分の測定データ(変位)とセンサ25によって測定された高周波成分の測定データ(加速度)とが含まれる。
Here, as shown in FIG. 11, the surface
また、表面性状測定装置20は、図12に示すように、測定位置を螺旋状に移動させることなく、測定位置を軸方向にて同一の位置(軸方向の同一位置)または軸方向にて離間的に移動させた場合の工作物Wの外周面1周分の第二測定データK2を検出し、基礎データ取得部31に出力する。即ち、工作物Wを回転させた状態で、表面性状測定装置20の測定子21を工作物Wの表面に接触させ、軸方向移動装置23により、表面性状測定装置20を工作物Wの軸方向の同一位置にて停止させる。ここで、第二測定データK2には、低周波成分の測定データ(変位)とセンサ25によって測定された高周波成分の測定データ(加速度)とが含まれる。
In addition, as shown in FIG. 12, the surface
基礎データ取得部31は、螺旋状に検出された第一測定データK1を第一基礎データD1として取得する。また、基礎データ取得部31は、軸方向同一位置で取得された1周分の第二測定データK2を第二基礎データD2として取得する。そして、基礎データ取得部31は、第一基礎データD1及び第二基礎データD2を、第一データ解析処理部32及び第二データ解析処理部33の各々に出力する。
The basic
ここで、第一基礎データD1及び第二基礎データD2は、変位及び加速度に関する時系列データである。なお、第一基礎データD1及び第二基礎データD2は、一般的には、時間軸を基準とするデータとして取得されるが、時間及び工作物Wの回転速度から、工作物Wの回転角度を基準とするデータに変換されても良い。 Here, the first basic data D1 and the second basic data D2 are time series data regarding displacement and acceleration. Note that the first basic data D1 and the second basic data D2 are generally acquired as data based on the time axis, but the rotation angle of the workpiece W can be calculated from the time and the rotational speed of the workpiece W. It may also be converted into reference data.
4-3.第一データ解析処理部32
第一データ解析処理部32は、第一基礎データD1及び第二基礎データD2の周波数特性のうち、低周波成分を抽出し、抽出した低周波成分について後述する各種データ解析処理を行うことにより、複数の第一解析結果を算出する。このため、第一データ解析処理部32は、図13に示すように、ゲイン補償部320、低周波成分抽出部321、スパイラル低周波波形生成部322、低周波心間相対振動波形生成部323、工作物基準半径算出部324を主に備える。
4-3. First data
The first data
ゲイン補償部320は、基礎データ取得部31から取得した第一基礎データD1及び第二基礎データD2について、ゲイン補償を行う。変位センサとしての差動トランス28により検出される変位データの信号は、特定の周波数を超えると信号強度が減衰する傾向にある。そこで、出力レベルを一定とするために、ゲイン補償部320により、あらかじめ記憶された周波数と信号強度との関係から、第一基礎データD1及び第二基礎データD2を周波数毎に信号強度を補償する。
The
低周波成分抽出部321は、ゲイン補償後の第一基礎データD1について高速フーリエ変換(以下、「FFT」と称呼する。)を行い、第一基礎データD1の周波数特性のうち、低周波成分D11を抽出する。また、低周波成分抽出部321は、ゲイン補償後の第二基礎データD2についてFTTを行い、第二基礎データD2の周波数特性のうち、第一解析結果である低周波成分D21を抽出する。ここで、低周波成分抽出部321は、低周波成分として、例えば、60Hz未満(波形として15~50山程度)の周波数範囲となる第一基礎データD1及び第二基礎データD2の低周波成分を抽出する。
The low frequency
スパイラル低周波波形生成部322は、低周波成分抽出部321によって抽出された第一基礎データD1の低周波成分D11について、逆高速フーリエ変換(以下、「逆FFT」と称呼する。)を行う。ここで、第一基礎データD1は、表面性状測定装置20によって工作物Wの外周面(表面)に沿って螺旋状に検出された第一測定データK1(変位)である。これにより、スパイラル低周波波形生成部322は、工作物Wの螺線方向における変位変動即ち振動の低周波成分D11の波形を表すスパイラル低周波波形SLWを第一解析結果として算出する。
The spiral low frequency
低周波心間相対振動波形生成部323は、低周波成分抽出部321によって抽出された第二基礎データD2の低周波成分D21について逆FFTを行う。ここで、第二基礎データD2は、表面性状測定装置20によって工作物Wの軸方向の同一位置にて検出された第二測定データK2(変位)である。これにより、第二基礎データD2の低周波成分D21について逆FFTを行うと、工作物Wの周方向(1周)における変位変動即ち振動の低周波成分D21を表す1断面低周波波形が得られる。
The low frequency center-to-center relative vibration
ところで、1断面低周波波形は、例えば、研削装置10におけるポンプ脈動や工作物Wのセット精度等、1つの工作物Wの研削中に大きく変化しない砥石車12と工作物Wとの相対位置即ち心間距離の変化に起因して発生する相対振動(低周波心間相対振動)を表し、1つの工作物Wについて工作物Wの軸方向に沿って同一とみなすことができる。従って、低周波心間相対振動波形生成部323は、逆FFTを行うことによって得られる1断面低周波波形を、第一解析結果である低周波心間相対振動波形LDVとして算出する。
By the way, the one-section low frequency waveform is based on, for example, the relative position between the
工作物基準半径算出部324は、スパイラル低周波波形生成部322によって生成されたスパイラル低周波波形SLWと、低周波心間相対振動波形生成部323によって生成された低周波心間相対振動波形LDVと、を用いて、研削された工作物Wの表面において砥石車12の研削面の表面状態が転写されることに起因する工作物基準半径Rを算出する。具体的に、工作物基準半径算出部324は、スパイラル低周波波形SLWから低周波心間相対振動波形LDVを減算することにより、工作物基準半径Rを第一解析結果として算出する。
The workpiece reference
ここで、低周波心間相対振動波形LDVは、上述したように、工作物Wの軸方向にて同一とみなした1断面低周波波形である。このため、工作物基準半径算出部324は、下記式1に従い、スパイラル低周波波形SLWの螺旋回数Cに一致する数だけ低周波心間相対振動波形LDVを加算し(複写し)、スパイラル低周波波形SLWから減算することにより、工作物基準半径Rを算出する。
R=SLW-C×LDV …式1
Here, the low-frequency center-to-center relative vibration waveform LDV is a one-section low-frequency waveform that is assumed to be the same in the axial direction of the workpiece W, as described above. Therefore, the workpiece reference
R=SLW-C×LDV...
4-4.第二データ解析処理部33
第二データ解析処理部33は、第一基礎データD1及び第二基礎データD2の周波数特性のうち、高周波成分を抽出し、抽出した高周波成分について後述する各種データ処理を行うことにより、複数の第二解析結果を算出する。このため、第二データ解析処理部33は、図14に示すように、ゲイン補償部330、スパイラル高周波成分抽出部331、1断面高周波成分抽出部332、スパイラル高周波波形生成部333、高周波心間相対振動波形生成部334、砥石表面凹凸算出部335を主に備える。
4-4. Second data
The second data
ゲイン補償部330は、上述のゲイン補償部320と同様に第一基礎データD1及び第二基礎データD2のゲイン補償を行う。
The
スパイラル高周波成分抽出部331は、ゲイン補償後の第一基礎データD1についてFFTを行い、更に加速度データを変位データに変換することにより、第一基礎データD1の周波数特性のうち、高周波成分をスパイラル高周波成分D12として抽出する。ここで、第一基礎データD1は、表面性状測定装置20によって工作物Wの外周面に沿って螺旋状に検出された第一測定データK1(加速度)である。また、スパイラル高周波成分抽出部331は、高周波成分として、例えば、60Hz以上且つ表面性状測定装置20による検出上限の周波数以下(波形として50~500山程度)の周波数範囲の周波数特性を、スパイラル高周波成分D12として抽出する。
The spiral high frequency
1断面高周波成分抽出部332は、ゲイン補償後の第二基礎データD2についてFFTを行い、更に加速度データを変位データに変換することにより、第二基礎データD2の周波数特性のうち、高周波成分D22を抽出する。更に、1断面高周波成分抽出部332は、抽出した高周波成分D22から砥石車12の回転数に対応する砥石回転周波数成分fg及びその高調波を除外した高周波成分を、1断面高周波成分D221として抽出する。
The 1-section high frequency
ここで、第二基礎データD2は、表面性状測定装置20のセンサ25によって工作物Wの軸方向の同一位置にて検出された第二測定データK2(加速度)である。これにより、第二基礎データD2から抽出された高周波成分は、工作物Wの周方向にて1周分、即ち、工作物Wの1断面に対応するものである。また、1断面高周波成分抽出部332も、高周波成分として、例えば、60Hz以上且つ表面性状測定装置20による検出上限の周波数以下(波形として50~500山程度)の周波数範囲を、高周波成分D22として抽出する。
Here, the second basic data D2 is second measurement data K2 (acceleration) detected at the same position in the axial direction of the workpiece W by the
スパイラル高周波波形生成部333は、スパイラル高周波成分抽出部331によって抽出された第一基礎データD1のスパイラル高周波成分D12について逆FFTを行う。これにより、スパイラル高周波波形生成部333は、工作物Wの螺線方向における変位変動即ち振動のスパイラル高周波成分D12の波形を表すスパイラル高周波波形SHWを第二解析結果として算出する。
The spiral high-frequency
高周波心間相対振動波形生成部334は、1断面高周波成分抽出部332によって抽出された第二基礎データD2の1断面高周波成分D221について逆FFTを行う。これにより、第二基礎データD2の高周波成分から砥石回転周波数成分fg及びその高調波を除外した1断面高周波成分D221について逆FFTを行うと、工作物Wの周方向(1周)における変位変動即ち振動の1断面高周波成分D221を表す1断面高周波波形が得られる。
The high-frequency center-to-center relative vibration
ところで、1断面高周波成分D221は、砥石車12の回転数に対応する砥石回転周波数成分fg及びその高調波を含まない。従って、1断面高周波波形は、砥石車12の回転数に対応する砥石回転周波数成分fg及びその高調波以外の、工作物Wの表面性状S(より詳しくは、心間相対振動起因による表面性状S2における表面性状S22)に影響を与える振動を表す。ここで、工作物Wの表面性状S22に影響を与える振動としては、例えば、砥石台13や主軸テーブル16の移動を制御するサーボモータの回転、外部から加えられる振動、自励びびり等を挙げることができる。
By the way, the one-section high frequency component D221 does not include the grindstone rotation frequency component fg corresponding to the rotation speed of the
このため、1断面高周波波形は、砥石車12と工作物Wとの相対位置即ち心間距離の高周波領域における変化に起因して発生する相対振動(高周波心間相対振動)を表し、1断面低周波波形と同様に、1つの工作物Wについて工作物Wの軸方向に沿って同一とみなすことができる。従って、高周波心間相対振動波形生成部334は、逆FFTを行うことによって得られる1断面高周波波形を、第二解析結果である高周波心間相対振動波形HDVとして算出する。
Therefore, the one-section high-frequency waveform represents the relative vibration (high-frequency center-to-center relative vibration) that occurs due to a change in the relative position of the
砥石表面凹凸算出部335は、スパイラル高周波波形生成部333によって生成されたスパイラル高周波波形SHWと、高周波心間相対振動波形生成部334によって生成された高周波心間相対振動波形HDVと、を用いて、研削された工作物Wの外周面において砥石車12の研削面の表面状態が転写されることに起因する砥石表面凹凸Pを算出する。具体的に、砥石表面凹凸算出部335は、スパイラル高周波波形SHWから高周波心間相対振動波形HDVを減算することにより、砥石表面凹凸Pを第二解析結果として算出する。
The grindstone surface
ここで、高周波心間相対振動波形HDVは、上述したように、工作物Wの軸方向にて同一とみなした1断面高周波波形である。このため、砥石表面凹凸算出部335は、下記式2に従い、スパイラル高周波波形SHWの螺旋回数Cに一致する数だけ高周波心間相対振動波形HDVを加算し(複写し)、スパイラル高周波波形SHWから減算することにより、砥石表面凹凸Pを算出する。
P=SHW-C×HDV …式2
Here, the high-frequency center-to-center relative vibration waveform HDV is a single-section high-frequency waveform that is assumed to be the same in the axial direction of the workpiece W, as described above. Therefore, the grindstone surface
P=SHW-C×HDV...Formula 2
4-5.出力処理部34
出力処理部34は、第一データ解析処理部32によって算出された複数の第一算出結果及び第二データ解析処理部33によって算出された複数の第二算出結果を用いて、複数の解析結果を処理して出力することが可能である。以下、出力される複数の解析結果を例示して説明する。
4-5.
The
出力処理部34が出力する複数の解析結果は、研削装置10によって研削された工作物Wの加工品質に関連するものである。加工品質としては、上述した表面性状S2に関連する工作物Wの真円度や、研削加工面の振れ量、工作物Wの同軸度等の工作物Wの形状(加工精度)を例示することができる。また、加工品質に関連して、研削装置10の加工状態及び研削装置10の機械状態を挙げることができる。加工状態は、加工精度に含まれ、スパークアウトの状態や砥石車12の切れ味状態を挙げることができる。機械状態としては、研削装置10の振動(機械振動)を挙げることができる。
The plurality of analysis results output by the
そして、これらの加工品質、加工状態及び機械状態については、表面性状測定装置20が工作物Wの研削中において軸方向の同一位置にて測定された第二測定データK2(第二基礎データD2)を用いて得られる解析結果である。このため、これらの解析結果は、研削装置10が工作物Wを研削する加工毎即ち全数の工作物Wについて出力される。
Regarding these machining quality, machining state, and machine state, the surface
また、加工品質としては、加工精度に含まれる工作物Wの表面性状S(表面性状S1)や線粗さ等を例示することができる。そして、これらの加工品質(加工精度)については、工作物Wが研削された後、表面性状測定装置20が工作物Wの周方向及び軸方向にて測定された第一測定データK1(第一基礎データD1)と、軸方向の同一位置にて測定された第二測定データK2(第二基礎データD2)を用いて得られる解析結果である。従って、これらの解析結果は、必要に応じて、例えば、工作物Wの研削後に適宜出力される。
Furthermore, examples of machining quality include the surface texture S (surface texture S1) of the workpiece W, line roughness, etc., which are included in the machining accuracy. Regarding these machining quality (machining accuracy), after the workpiece W is ground, the surface
本実施形態の出力処理部34は、図15に示すように、加工品質に関連する解析結果を出力する形状解析出力部341、加工状態に関連する解析結果を出力する加工状態出力部342、機械状態に関連する解析結果を出力する機械状態出力部343、及び、加工品質に関連する解析結果を出力するマップ生成出力部344を備える。
As shown in FIG. 15, the
ここで、形状解析出力部341、加工状態出力部342、及び、機械状態出力部343は、表面性状測定装置20が工作物の軸方向の同一位置にて測定した第二測定データK2(第二基礎データD2)の低周波成分及び高周波成分を用いる。一方、マップ生成出力部344は、表面性状測定装置20が工作物Wの周方向及び軸方向にて測定した第一測定データK1(第一基礎データD1)の低周波成分及び高周波成分及び工作物の軸方向の同一位置にて測定した第二測定データK2(第二基礎データD2)の低周波成分及び高周波成分を用いる。
Here, the shape
形状解析出力部341は、第一データ解析処理部32(低周波心間相対振動波形生成部323)から第一解析結果である低周波心間相対振動波形LDVを取得すると共に、第二データ解析処理部33(高周波心間相対振動波形生成部334)から第二解析結果である高周波心間相対振動波形HDVを取得する。そして、形状解析出力部341は、低周波心間相対振動波形LDVと高周波心間相対振動波形HDVとを合成する(加算する)ことにより、図16に示すように、工作物Wの1断面における真円度、研削加工面の振れ量を解析結果A1として出力する。なお、例えば、工作物Wの軸方向において複数の真円度及び振れ量が解析された場合には、工作物Wの同軸度を出力することもできる。
The shape
加工状態出力部342は、図5に示した研削の工程の各々の研削効果を評価するため、砥石車12及び工作物Wの各々の回転数の比を表す回転数比の状態を解析結果A2として出力する。このため、加工状態出力部342は、研削の各々の工程について、第二データ解析処理部33(1断面高周波成分抽出部332)から第二解析結果として第二基礎データD2の高周波成分D22を取得する。
In order to evaluate the grinding effect of each of the grinding steps shown in FIG. Output as . For this reason, the machining
例えば、スパークアウト工程St4の研削効果を評価する場合、加工状態出力部342は、図5に示した粗研工程St1における砥石回転周波数成分fg1に対するスパークアウト工程St4における砥石回転周波数成分fg2の比(fg2/fg1)を解析結果A2として出力する。この場合、出力される解析結果A2(fg2/fg1)が「0」に近い程スパークアウト工程St4の研削効果が高く、「1」に近い程スパークアウト工程St4の研削効果が低いと評価することができる。
For example, when evaluating the grinding effect of the spark-out process St4, the machining
機械状態出力部343は、第一データ解析処理部32(低周波成分抽出部321)から第一解析結果として第二基礎データD2の低周波成分D21を取得し、第二データ解析処理部33(1断面高周波成分抽出部332)から第二解析結果として第二基礎データD2の高周波成分D22を取得する。そして、機械状態出力部343は、図17に示すように、周波数変化と振幅との関係を解析結果A3として出力する。ここで、図17に示すグラフにおいて、黒塗りの四角を付して示す振幅及び同振幅に対応する周波数は砥石起因の振動状態を示し、それ以外の振幅及び同振幅に対応する周波数は機械振動を示す。
The machine
マップ生成出力部344は、工作物Wの周方向及び軸方向における表面性状S(表面性状S1)を表すマップを生成して出力する。このため、マップ生成出力部344は、第二データ解析処理部33(砥石表面凹凸算出部335)から第二解析結果である砥石表面凹凸Pを取得する。そして、マップ生成出力部344は、図18に示すように、砥石起因である砥石表面凹凸Pによる表面性状S11を表すマップM1を生成し、解析結果A4として出力する。
The map
また、マップ生成出力部344は、第一データ解析処理部32(工作物基準半径算出部324)から第一解析結果である工作物基準半径Rを取得する。そして、マップ生成出力部344は、図19に示すように、砥石起因である工作物基準半径Rによる表面性状S12を表すマップM2を生成し、解析結果A4として出力する。
The map
更に、マップ生成出力部344は、マップM1及びマップM2を合成(加算)する。これにより、マップ生成出力部344は、図20に示すように、砥石起因の表面性状S1を表すマップM3を生成し、解析結果A4として出力する。
Furthermore, the map
ここで、本実施形態においては、表面性状S11を表すマップM1及び表面性状S12を表すマップM2を合成することにより、砥石起因の表面性状S1を表すマップM3を生成する。しかしながら、マップ生成出力部344は、生成したマップM3に対して、心間相対振動起因の表面性状S2を更に合成して工作物Wの表面性状Sを表すマップを生成することも可能である。
In this embodiment, a map M3 representing the surface texture S1 caused by the grindstone is generated by combining the map M1 representing the surface texture S11 and the map M2 representing the surface texture S12. However, the map
この場合、マップ生成出力部344は、第二データ解析処理部33(高周波心間相対振動波形生成部334)から高周波心間相対振動波形HDVを取得し、図21に示すように、心間相対振動起因である高周波心間相対振動波形HDVによる表面性状S21を表すマ
ップM4を生成する。また、マップ生成出力部344は、第一データ解析処理部32(低周波心間相対振動波形生成部323)から低周波心間相対振動波形LDVを取得し、図22に示すように、心間相対振動起因である低周波心間相対振動波形LDVによる表面性状S22を表すマップM5を生成する。そして、マップ生成出力部344は、砥石起因の表面性状S1を表すマップM3に対して、心間相対振動起因の表面性状S2を表すマップM4及びマップM5を更に合成(加算)することにより、最終的に工作物Wの表面性状Sを表すマップを生成することができる。
In this case, the map
なお、マップ生成出力部344は、生成したマップM1-M3(更には、生成したマップM4,M5)を解析結果A4として出力することに限らず、生成したマップM1-M5に基づいてその他の解析結果A4を出力することも可能である。例えば、マップ生成出力部344は、表面性状S11を表すマップM1に基づいて、びびり度やうろこ度等によって表される加工精度を解析結果A4として出力することが可能である。
Note that the map
そして、出力処理部34は、複数の解析結果を画像出力装置40に出力する。これにより、画像出力装置40は、取得した複数の解析結果の各々を、例えば、ディスプレイ上に表示する。
Then, the
5.作用効果
本実施形態1の表面性状測定装置20によれば、工作物Wの表面に接触して相対的に摺動する接触部材としての測定フィーラ22に減衰成分付与部材29により減衰成分cが付与されている。これにより、測定フィーラ22の周波数特性が変化するため、測定フィーラ22における固有振動特性と工作物Wの表面に発生したびびりの周期性とが一致しないようにして、センサ25の検出結果にノイズが生じることを抑制することができる。その結果、表面性状の測定精度を向上することができる。
5. Effects According to the surface
また、本実施形態1では、表面性状測定装置20は、砥石車12による研削中に工作物Wを回転させて工作物Wの径を測定する定寸装置18に設けられており、接触部材としての測定フィーラ22は定寸装置18における工作物Wの表面に接触する接触子を構成している。これにより、表面性状測定装置20における接触部材としての測定フィーラ22は、定寸装置18における工作物Wの径の検出とセンサ25による振動の変位又は加速度の検出との両方に利用されることとなり、定寸装置18とは別にセンサ25が設けられる接触部材を設けた場合に比べて、部品点数を削減して構成を簡略化することができる。さらに、表面性状測定装置20は、砥石車12による研削中でありインプロセスで測定を行うことができ、素早く工作物の表面性状を測定することができる。
Further, in the first embodiment, the surface
また、本実施形態1では、減衰成分付与部材29は、接触部材としての測定フィーラ22に当接する粘性部材を含む。これにより、粘性部材の粘性により簡易な構成で測定フィーラ22に容易に減衰成分を付与することができる。
Further, in the first embodiment, the damping
また、本実施形態1では、接触部材としての測定フィーラ22及びバネ27を保持するハウジング26を備える。そして、減衰成分付与部材29は、測定フィーラ22とハウジング26との間に介在している。これにより、簡易な構成で測定フィーラ22に容易に減衰成分を付与することができる。
In addition, the first embodiment includes a
また、本実施形態1では、ハウジング26は内部に、接触部材としての測定フィーラ22の一部を含む密閉空間26aを有しており、密閉空間26aには減衰成分付与部材29として粘性流体が充填されている。これにより、減衰成分付与部材29が粘性流体であるため密閉空間26aに注入しやすいとともにハウジング26と測定フィーラ22との間にも入り込みやすいため、減衰成分付与部材29を設ける容易となる。
Further, in the first embodiment, the
また、本実施形態1では、センサ25は接触部材としての測定フィーラ22の振動の加速度を検出する。これにより、センサ25は測定結果における周波数成分のうちの高周波領域の高周波成分を導出することができるため、減衰成分付与部材29による振動の減衰効果を発揮しやすくなる。
Further, in the first embodiment, the
また、本実施形態1では、表面性状検出システムHは、表面性状測定装置20と、表面性状測定装置20による測定結果に基づいて推定された工作物Wの表面性状の2次元マップを画像として出力する画像出力装置40とを備える。これにより、表面性状測定装置20の測定結果から工作物Wの表面性状を容易に把握することができる。
Furthermore, in the first embodiment, the surface texture detection system H outputs a two-dimensional map of the surface texture of the workpiece W estimated based on the measurement results by the surface
また、本実施形態1では、表面性状検出システムHは、減衰成分付与部材29は、表面性状測定装置20による測定結果における周波数成分のうちの低周波成分よりも高周波領域の高周波成分における振幅のピークを低減する。これにより、びびりが発生しやすい高周波領域において、減衰成分付与部材29により振動の振幅のピークを低減できるため、センサ25の検出結果にノイズが生じることを一層抑制することができ、表面性状の測定精度を向上することができる。
In the first embodiment, the surface texture detection system H has an amplitude peak in a high frequency component in a higher frequency region than a lower frequency component among the frequency components in the measurement result by the surface
6.変形形態
本実施形態1においては、図3に示すように、減衰成分付与部材29としてシリコーンオイルを密閉空間26aに注入したが、これに替えて、図23に示す変形形態1のように、接触部材としての測定フィーラ22とハウジング26との間に減衰成分付与部材29として、粘性を有する固体であるゴムを介在させてもよい。粘性を有する固体としては、ゴム、エラストマーなどである。当該変形形態1では、減衰成分付与部材29が固体であるため、ハウジング26の内部空間26bが密閉されていなくても漏れ出すことがないため、取り扱いが容易となる。なお、当該変形形態1の場合でも、減衰成分付与部材29が流体であることによる作用効果を除いて、上述の実施形態1の場合と同様の作用効果を奏することができる。
6. Modifications In
また、本実施形態1においては、表面性状測定装置20が研削装置10に設けられた定寸装置を用いるようにした。これに代えて、変形形態として、表面性状測定装置20がリニアゲージを用いることも可能である。この場合においても、上述した本実施形態と同様の効果が得られる。
Further, in the first embodiment, the surface
なお、リニアゲージは、工作物Wに接触する測定子と、測定子を支持するアームを備え、測定子を回転中の工作物Wに接触させた状態で工作物Wの表面の変位を検出するものである。また、リニアゲージは、定寸装置と同様に、軸方向移動装置に支持されており、工作物Wの軸方向、即ち、Z方向に移動可能とされる。 Note that the linear gauge is equipped with a gauge head that contacts the workpiece W and an arm that supports the gauge head, and detects the displacement of the surface of the workpiece W while the gauge head is in contact with the rotating workpiece W. It is something. Further, like the sizing device, the linear gauge is supported by an axial movement device and is movable in the axial direction of the workpiece W, that is, in the Z direction.
また、本実施形態1においては、表面性状測定装置20のセンサ25が加速度センサを主に備えて、第一測定データ及び第二測定データとして加速度を検出する場合を例示した。センサ25は、加速度センサを主に備えることに限定されず、変形形態として、工作物Wの表面の凹凸に起因する変位を検出する変位センサを主に備えることも可能である。
Furthermore, in the first embodiment, a case has been exemplified in which the
更に、本実施形態1においては、第一データ解析処理部32の低周波成分抽出部321がFFTを行い、スパイラル低周波波形生成部322及び低周波心間相対振動波形生成部323が逆FFTを行うようにした。また、第二データ解析処理部33のスパイラル高周波成分抽出部331及び1断面高周波成分抽出部332がFFTを行い、スパイラル高周波波形生成部333及び高周波心間相対振動波形生成部334が逆FFTを行うようにした。これらに替えて、FFTまたは逆FFTを行うことを省略するために、変形形態として、上記各部に所望の周波数成分を抽出可能なフィルタを設けることも可能である。フィルタとしては、例えば、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、或いは、ガウシアンフィルタ等を例示することができる。
Furthermore, in the first embodiment, the low frequency
以上のごとく、上記実施態様及び変形形態によれば、表面性状の推定精度の向上を図ることができる表面性状測定装置を提供することができる。 As described above, according to the above-described embodiments and modifications, it is possible to provide a surface texture measuring device that can improve the estimation accuracy of surface texture.
本発明は上記実施形態及び変形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。 The present invention is not limited to the embodiments and modifications described above, and can be applied to various embodiments without departing from the spirit thereof.
10 研削装置
12 砥石車
20 表面性状測定装置
22 測定フィーラ(接触部材)
25 センサ
26 ハウジング
26a 密閉空間
27 バネ
28 差動トランス
29 減衰成分付与部材
30 出力装置
40 画像出力装置
H 表面性状検出システム
10
25
Claims (9)
上記工作物の表面に接触して相対的に摺動するように構成された接触部材と、
上記接触部材を上記工作物の表面に付勢するバネと、
上記接触部材と上記工作物との摺動により生じる上記接触部材の振動の加速度及び上記接触部材の振動の変位の少なくとも一方を検出するセンサと、
上記接触部材に減衰成分を付与する減衰成分付与部材と、
を備える、表面性状測定装置。 A surface texture measuring device for measuring the surface texture of a workpiece ground by a grinding wheel in a grinding device,
a contact member configured to contact and relatively slide on the surface of the workpiece;
a spring that biases the contact member against the surface of the workpiece;
a sensor that detects at least one of the acceleration of the vibration of the contact member and the displacement of the vibration of the contact member caused by sliding between the contact member and the workpiece;
a damping component imparting member that imparts a damping component to the contact member;
A surface texture measuring device comprising:
上記接触部材は上記定寸装置における上記工作物の表面に接触する接触子である、請求項1に記載の表面性状測定装置。 The surface texture measuring device is installed in a sizing device that rotates the workpiece during grinding by the grinding wheel and measures the diameter of the workpiece,
The surface texture measuring device according to claim 1, wherein the contact member is a contactor that contacts the surface of the workpiece in the sizing device.
上記減衰成分付与部材は、上記接触部材と上記ハウジングとの間に介在している、請求項3に記載の表面性状測定装置。 comprising a housing that holds the contact member and the spring;
The surface texture measuring device according to claim 3, wherein the damping component imparting member is interposed between the contact member and the housing.
上記表面性状測定装置による測定結果に基づいて推定された上記工作物の表面性状の2次元マップを画像として出力する画像出力装置と、
を備える、表面性状検出システム。 The surface texture measuring device according to claim 1 or 2,
an image output device that outputs as an image a two-dimensional map of the surface texture of the workpiece estimated based on the measurement results by the surface texture measuring device;
A surface texture detection system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022067063A JP2023157268A (en) | 2022-04-14 | 2022-04-14 | Surface texture measurement device and surface texture detection system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022067063A JP2023157268A (en) | 2022-04-14 | 2022-04-14 | Surface texture measurement device and surface texture detection system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023157268A true JP2023157268A (en) | 2023-10-26 |
Family
ID=88469307
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022067063A Pending JP2023157268A (en) | 2022-04-14 | 2022-04-14 | Surface texture measurement device and surface texture detection system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023157268A (en) |
-
2022
- 2022-04-14 JP JP2022067063A patent/JP2023157268A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4828072B2 (en) | Apparatus and method for measuring deviations in dimensions and shapes of crank pins at a grinding location | |
Denkena et al. | Monitoring of grinding wheel defects using recursive estimation | |
JP2023157268A (en) | Surface texture measurement device and surface texture detection system | |
JP2006242950A (en) | Device, method, computer program product and carrier for indicating at least one of orbit of round-shape surface on nominal dimensions and deviation from the round shape surface on nominal dimensions | |
Couey et al. | Monitoring force in precision cylindrical grinding | |
JP2021008020A (en) | Machine tool | |
WO2022163348A1 (en) | Onboard measurement system | |
JP4940904B2 (en) | Bulk quantity measuring device | |
CN114812468B (en) | H-shaped six-point method-based precise rotation shafting rotation error in-situ separation method | |
JP6037510B2 (en) | Processing equipment | |
JP2022114886A (en) | Surface property estimation system | |
JP7491048B2 (en) | Surface Texture Estimation System | |
Ismailov et al. | Experimental Study of Frictional Vibrations Under Dry Friction Conditions. | |
CN112229565B (en) | In situ calibration of torsional vibration transducers | |
JP7484372B2 (en) | Surface Roughness Estimation System | |
CN112809463B (en) | Surface texture estimation system | |
JP6786934B2 (en) | Grinding burn inspection method and grinding burn inspection equipment for workpieces | |
Choudhury | Vibration monitoring of rotating electrical machines: vibration monitoring | |
SU746236A1 (en) | Stand for testing electric spindles | |
Longanbach et al. | In-process gage frequency response measurement | |
JP2007015083A (en) | Device and method for machining fine recessed part | |
Špína et al. | Machining vibration and methods of their measurement | |
Widmaier et al. | New material standards for traceability of roundness measurements of large-scale rotors | |
King et al. | Surface finish and running-in effects on friction in lubricated sliding | |
Ahrens et al. | Active chatter damping in plunge grinding using magnetic actuators |