JP2023157268A - Surface texture measurement device and surface texture detection system - Google Patents

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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
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慶太 長谷川
Keita Hasegawa
真 野々山
Makoto Nonoyama
祐生 増田
Yuki Masuda
稜平 岸本
Ryohei Kishimoto
宏太 上柿
Kota Uegaki
結季 増田
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Abstract

To provide a surface texture measurement device which can achieve improvement of accuracy of estimation of a surface texture.SOLUTION: A surface texture measurement device 20 measures a surface texture of a workpiece W ground by an abrasive wheel 12 by a grinder. The surface texture measurement device 20 includes: a contact member 22 configured to contact with a surface of the workpiece W and slide relative to the surface; a spring 27 which biases the contact member 22 to the surface of the workpiece W; a sensor 25 which detects at least one of an acceleration of vibration of the contact member 22 and displacement of vibration of the contact member 22 which are caused by sliding motion between the contact member 22 and the workpiece W; and a damping component application member 29 which applies a damping component to the contact member 22.SELECTED DRAWING: Figure 2

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, Patent Document 1 discloses that an acceleration sensor is attached to a contact of a sizing device of a grinding machine, and sizing displacement data and acceleration sensor data are subjected to frequency analysis. A system for quickly measuring the surface properties of a workpiece in-process during grinding is disclosed.

特開2021-79534号公報JP 2021-79534 Publication

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 Patent Document 1, when the natural vibration characteristics of the contactor of the sizing device match the periodicity of chatter occurring on the surface of the workpiece, resonance occurs and the displacement data and acceleration sensor data Noise is generated that affects the measurement. As a result, there is a possibility that the measurement accuracy of the surface texture may be reduced, so there is room for improvement in improving the measurement accuracy.

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における、表面性状検出システムの構成を示す平面図。1 is a plan view showing the configuration of a surface texture detection system in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、表面性状測定装置の断面概念図。1 is a conceptual cross-sectional diagram of a surface texture measuring device in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、振動評価試験での表面性状測定装置の断面概念図。FIG. 2 is a conceptual cross-sectional diagram of a surface texture measuring device used in a vibration evaluation test in Embodiment 1. 実施形態1における、振動評価試験の結果を示す図。5 is a diagram showing the results of a vibration evaluation test in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、研削装置の研削工程を示すフローチャート。1 is a flowchart showing a grinding process of the grinding device in Embodiment 1. 実施形態1における、工作物の表面性状を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining the surface properties of a workpiece in Embodiment 1. 実施形態1における、砥石起因による表面性状を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining surface texture caused by a grindstone in Embodiment 1. 実施形態1における、砥石起因による表面性状を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining surface texture caused by a grindstone in Embodiment 1. 実施形態1における、心間相対振動起因による表面性状を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining surface texture caused by relative vibration between centers in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、表面性状検出システムの構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing the configuration of a surface texture detection system in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、第一測定データの測定を説明するための図。6 is a diagram for explaining measurement of first measurement data in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、第二測定データの測定を説明するための図。6 is a diagram for explaining measurement of second measurement data in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、出力装置の第一データ解析処理部の構成を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a first data analysis processing section of the output device in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、出力装置の第二データ解析処理部の構成を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a second data analysis processing section of the output device in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、出力装置の出力処理部の構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an output processing section of the output device in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、出力処理部による工作物の形状に関する解析結果を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining the analysis result regarding the shape of a workpiece by the output processing unit in the first embodiment. 実施形態1における、出力処理部による機械状態に関する解析結果を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining an analysis result regarding a machine state by an output processing unit in the first embodiment. 実施形態1における、出力処理部による加工品質に関する解析結果(マップ)を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining an analysis result (map) regarding machining quality by an output processing unit in the first embodiment. 実施形態1における、出力処理部による加工品質に関する解析結果(マップ)を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining an analysis result (map) regarding machining quality by an output processing unit in the first embodiment. 実施形態1における、出力処理部による加工品質に関する解析結果(マップ)を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining an analysis result (map) regarding machining quality by an output processing unit in the first embodiment. 実施形態1における、出力処理部による加工品質に関する解析結果(マップ)を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining an analysis result (map) regarding machining quality by an output processing unit in the first embodiment. 実施形態1における、出力処理部による加工品質に関する解析結果(マップ)を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining an analysis result (map) regarding machining quality by an output processing unit in the first embodiment. 変形形態1における、表面性状測定装置の断面概念図。FIG. 3 is a conceptual cross-sectional diagram of a surface texture measuring device in modification 1;

(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 device 20 of the first embodiment will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the surface texture detection system H includes a grinding device 10, a surface texture measuring device 20, an output device 30, and an image output device 40.

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 texture measuring device 20 measures the surface (ground surface) of a workpiece W during or after being ground by the grinding device 10, and an output device 30 measures the surface (ground surface) of the workpiece W during or after being ground by the grinding device 10. Various data analysis processes are performed based on the measurement data measured by 20, and a plurality of analysis results related to the machining quality of the workpiece W are output. The image output device 40 of this embodiment outputs the plurality of analysis results output from the output device 30 as images.

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 texture measuring device 20 includes the acceleration of vibrations and the displacement (amplitude) of vibrations generated corresponding to the surface condition (surface texture) of the workpiece W. Note that the measurement data may include other data.

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 grinding device 10 As shown in FIGS. 1 and 2, the grinding device 10 includes a bed 11, a grinding wheel 12, a grinding wheel head 13, a headstock 14, a tailstock 15, a spindle table 16, and a control device 17. In addition, a surface texture measuring device 20 is also provided. The workpiece W rotates while being supported by a headstock 14 and a tailstock 15 at both ends in the rotation axis direction. The shape of the workpiece W is not limited and may be columnar or cylindrical, and the surface to be ground may be the outer circumferential surface or, if it is cylindrical, the inner circumferential surface thereof. In addition, in this Embodiment 1, the case where the workpiece W is cylindrical is illustrated. The grinding device 10 forms the shape of the workpiece W by bringing a grinding wheel 12 into contact with the surface (outer peripheral surface) of the rotating workpiece W and grinding the workpiece W.

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 grinding wheel 12 is supported by a grinding wheel head 13 so as to be rotatable around an axis parallel to the Z-axis. A whetstone head guide part 11a is fixed on the bed 11, and the whetstone head 13 is supported by the whetstone head guide part 11a so as to be movable in the X-axis direction. A rotational driving force is applied to the grinding wheel 12 from a grinding wheel rotation motor 12a controlled by a control device 17, and the grinding wheel 12 rotates around a rotation axis. As the grindstone head 13 moves in the X-axis direction, the grinding wheel 12 approaches the workpiece W installed at a distance in the X-axis direction, and grinds the workpiece W.

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 bed 11, a spindle table guide part 11b is fixed at a position spaced apart from the grindstone head guide part 11a in the X-axis direction. The spindle table guide portion 11b supports the spindle table 16 so as to be movable in the Z-axis direction. On the spindle table 16, a spindle stock 14 and a tailstock 15 are arranged facing each other. The workpiece W is rotatably supported at both ends by a headstock 14 and a tailstock 15, and is rotated by a rotational driving force applied from a spindle rotation motor 14a controlled by a control device 17.

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 Texture Measuring Device 20 As shown in FIG. 2, the surface texture measuring device 20 includes a measurement feeler 22 as a contact member configured to come into contact with the surface of the workpiece W and slide relatively thereon. In the first embodiment, the measurement feeler 22 also functions as a contact of the sizing device 18 for detecting the diameter of the workpiece W. Therefore, in the first embodiment, the surface texture measuring device 20 is provided in the sizing device 18, and both are integrally configured. The surface texture measuring device 20 includes a housing 26 and a pair of measurement feelers 22 (22a, 22b), and the measurement feelers 22 have a probe 21 at the tip that contacts the surface of the workpiece W.

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 measurement feeler 22 includes a shaft portion 221, and is rotatably supported on the shaft portion 221 by a support mechanism (not shown). Further, the measuring element 21 at the tip of the measuring feeler 22 is biased by a spring 27 so that the measuring element 21 is maintained in contact with the surface of the workpiece W. The spring 27 provides a spring constant k in the vibration component of the measurement feeler 22, and in the first embodiment, the spring 27 is a coil spring.

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 element 21 is provided so as to come into contact with the surface of the workpiece W at two points sandwiching the rotation center O of the workpiece W. The pair of measurement feelers 22 are provided with a probe 21 at their distal ends, and are replaceable by detaching and attaching their base ends. As shown in FIG. 1, the surface texture measuring device 20 is supported by an axial movement device 23 and is movable in the axial direction of the workpiece W, that is, in the Z-axis direction. Movement of the surface texture measuring device 20 in the Z-axis direction is controlled by an axial movement control section 24 . Note that the movement in the Z-axis direction is not limited to using the axial movement device 23, and for example, it is also possible to use a shift function of the main shaft and tailstock shaft of the grinding device 10.

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 texture measuring device 20 measures the irregularities on the outer periphery of the workpiece W as the surface condition of the workpiece W by converting the mechanical displacement of the measurement feeler 22 into an electric signal related to displacement and acceleration. In the first embodiment, the mechanical displacement of the measurement feeler 22 is converted into an electrical signal by a differential transformer 28 provided within the housing 26. As shown in FIG. 2, the differential transformer 28 is provided on the base end side of the measurement feeler 22 on the opposite side to the probe 21.
Here, the surface texture measuring device 20 measures the outer diameter of the workpiece W, that is, the surface condition of the workpiece W, in a frequency range of less than 60 Hz, for example. That is, the surface texture measuring device 20 can measure the low frequency component of the frequency characteristics of the surface condition of the workpiece W.

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 texture measuring device 20 includes a sensor 25 assembled to at least one of the pair of measurement feelers 22 . The sensor 25 of the first embodiment is provided on a measurement feeler 22a located above in the direction of gravity. The sensor 25 of Embodiment 1 mainly has a function as an acceleration sensor added by being assembled to the measurement feeler 22 (22a), and has a function of, for example, 60 Hz or more among the frequency characteristics of the surface condition of the workpiece W. In the frequency domain, the acceleration associated with the displacement value in the surface state of the workpiece W is measured. That is, the sensor 25 detects the acceleration of the workpiece W due to the displacement (vibration) generated in the measurement feeler 22 when the measuring tip 21 moves relative to the workpiece W while being in contact with the surface of the workpiece W. It is measured as a high frequency component that is in a higher frequency region than a low frequency component of the frequency characteristics of the surface state.

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 sensor 25 by being assembled (added) to the measurement feeler 22, but the sensor 25 is not limited to adding an acceleration sensor. For example, an analog output amplifier without a low-pass filter or a high-frequency digital output amplifier provided in the sizing device 18 can be used. In this case, since the surface texture measuring device 20 measures displacement rather than acceleration, the process of converting acceleration into displacement, which will be described later, becomes unnecessary.

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 texture measuring device 20 includes a damping component applying member 29 that applies a damping component c to the measurement feeler 22 as a contact member. In the first embodiment, the damping component imparting member 29 is made of a viscous member interposed between the measurement feeler 22 and the housing 26. The viscous member constituting the damping component imparting member 29 is made of a material having viscosity that generates a damping force against the vibration of the measurement feeler 22, and includes oil, grease, emulsion, rubber, elastomer, etc. can. Examples of the oil include chemically synthesized oil, mineral oil, animal oil, and vegetable oil. Examples of chemically synthesized oils include silicone-based oils, ester-based oils, ether-based oils, fluorine-based oils, and hydrocarbon-based oils. Further, the viscous member may be fluid (liquid, gas), solid, or semi-solid, and is preferably made of a chemically stable material that does not invade other components.

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 component imparting member 29 is made of silicone oil, which is a type of chemically synthesized oil, as the viscous fluid. In the first embodiment, the housing 26 has a sealed space 26a that includes the base end of the measuring feeler 22 on the opposite side from the measuring element 21, the shaft portion 221, the spring 27, and the differential transformer 28. Note that the housing 26 is provided with a through hole 261 through which the distal end side of the measurement feeler 22 protrudes, and a gap between the through hole 261 and the measurement feeler 22 is sealed with a deformable sealing material 262.

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500~3000mm/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 space 26a is filled with silicone oil as the damping component imparting member 29. The silicone oil used as the damping component imparting member 29 may contain dimethylpolysiloxane as a main component and have a viscosity within the range of 500 to 3000 mm 2 /s. Note that the filling rate of silicone oil in the sealed space 26a is not limited, and can be 70% or more, 80% or more, or 90% or more of the sealed space 26a. Filling with silicone oil can be performed through an inlet (not shown) provided in the housing 26. Note that the injection port is sealed with a predetermined sealing material after being filled with silicone oil. Further, the differential transformer 28 is provided with a seal member (not shown) that prevents silicone oil from entering.

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 Texture Measuring Device 20 The following vibration evaluation test was conducted on the surface texture measuring device 20 in the first embodiment. In the vibration evaluation test, as shown in FIG. The measuring element 21 of the feeler 22a was brought into contact with the piezo displacement monitor 102 to observe measurement data acquired by the sensor 25. As a test example, a sealed space 26a was filled with the above-mentioned silicone oil as the damping component imparting member 29, and as a comparative example, a sealed space 26a was not filled with silicone oil. The vibration amplitude (displacement) on the vibration stage was set to two types: 0.500 μm and 0.100 μm.

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 measurement feeler 22a and the vibration stage 101 resonated in the high frequency band A showing the large peak value, and as a result, noise was generated.

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 component imparting member 29 to the vibration of the measurement feeler 22a, thereby suppressing the resonance and reducing noise.

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 device 10 The grinding device 10 grinds the workpiece W through a plurality of steps shown in FIG. The grinding process is divided according to the difference in grindstone feeding speed, and is performed in the order of rough grinding process St1, fine grinding process St2, fine grinding process St3, and spark-out process St4. The grinding wheel feeding speed of each process is as follows: coarse grinding process St1>fine grinding process St2>fine grinding process St3>spark out process St4. In the rough grinding step St1, the rough shape of the workpiece W is formed. In the subsequent fine polishing step St2 and fine polishing step St3, the surface shape of the workpiece W is adjusted while reducing the grindstone feed rate. In the final spark-out step St4, the surface of the workpiece W is finished, and the workpiece W is completed.

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 texture measuring device 20 is used between the rough grinding step St1 during grinding of the workpiece W to the spark-out step St4, or after the spark-out step St4 when grinding is completed. It is preferable to measure the surface condition of the workpiece W. Note that the on-machine measurement system H outputs multiple analysis results related to machining quality, which will be described later, during in-process, but in-process refers to the period until the workpiece W is removed from the grinding device 10. This also includes after the spark-out step St4.

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 Output Device 30 Next, an overview of the output device 30 will be described. As shown in FIG. 6, the surface texture S, which is one of the machining qualities of the workpiece W ground by the grinding device 10, is determined due to various factors. That is, the surface texture S of the workpiece W includes a surface texture S1 caused by the grinding wheel to which the surface condition of the grinding surface of the grinding wheel 12 is transferred, as shown by the solid line and the dashed-double line in FIG. As shown by the broken line, the surface texture S2 due to the center-to-center relative vibration is transferred to the vibration generated by the relative change between the grinding wheel 12 and the workpiece W, that is, between the centers.

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 texture measuring device 20. Here, the measurement data measured by the surface texture measuring device 20 includes a low frequency component measured by the differential transformer 28 via the measurement feeler 22 and a high frequency component measured by the sensor 25. Therefore, it can be said that the surface texture S is determined by combining the low frequency component and the high frequency component.

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 device 10, and self-excited vibration during machining. , mechanical conditions such as spark-out effects, and machining conditions.

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 output device 30 of this embodiment extracts a low frequency component and a high frequency component from the measurement data measured by the surface texture measuring device 20. Then, the output device 30 performs various data analysis processes on the extracted (obtained) low frequency components and high frequency components, and outputs a plurality of analysis results using the various data analysis processes.

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 Output Device 30 As shown in FIG. 10, the output device 30 includes a basic data acquisition section 31, a first data analysis processing section 32, a second data analysis processing section 33, and an output processing section 34. .

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 data acquisition unit 31
The basic data acquisition unit 31 acquires measurement data (displacement and acceleration) detected by the surface texture measuring device 20 during or after grinding. Specifically, as shown in FIG. 10, the basic data acquisition unit 31 acquires the first measurement data K1 outputted from the surface texture measuring device 20 as the first basic data D1, and also acquires the second measurement data K2 as the first basic data D1. 2. Obtained as basic data D2.

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 texture measuring device 20 first sets measurement positions for measuring displacement and acceleration according to the surface condition of the workpiece W in the circumferential direction and the axial direction with respect to the workpiece W. The first measurement data K1 obtained by relatively spiral movement is detected and output to the basic data acquisition section 31. That is, when acquiring the first basic data D1, the measuring element 21 of the surface texture measuring device 20 is brought into contact with the surface of the workpiece W while the workpiece W is being rotated, and the surface texture is measured by the axial movement device 23. The measuring device 20 is continuously moved in the axial direction of the workpiece W. Here, the measurement position in this embodiment is a position where the probe 21 of the surface texture measuring device 20 contacts the surface of the workpiece W. Further, the first measurement data K1 includes measurement data of a low frequency component (displacement) measured by the differential transformer 28 and measurement data of a high frequency component (acceleration) measured by the sensor 25.

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 texture measuring device 20 can move the measurement positions at the same position in the axial direction (same position in the axial direction) or spaced apart in the axial direction without moving the measurement position in a spiral pattern. Second measurement data K2 for one circumference of the outer peripheral surface of the workpiece W when the workpiece W is moved is detected and output to the basic data acquisition section 31. That is, with the workpiece W being rotated, the probe 21 of the surface texture measuring device 20 is brought into contact with the surface of the workpiece W, and the axial direction moving device 23 moves the surface texture measuring device 20 in the axial direction of the workpiece W. Stop at the same position. Here, the second measurement data K2 includes measurement data of a low frequency component (displacement) and measurement data of a high frequency component (acceleration) measured by the sensor 25.

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 data acquisition unit 31 acquires the spirally detected first measurement data K1 as the first basic data D1. The basic data acquisition unit 31 also acquires second measurement data K2 for one revolution acquired at the same position in the axial direction as second basic data D2. Then, the basic data acquisition section 31 outputs the first basic data D1 and the second basic data D2 to the first data analysis processing section 32 and the second data analysis processing section 33, respectively.

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 analysis processing section 32
The first data analysis processing unit 32 extracts low frequency components from the frequency characteristics of the first basic data D1 and the second basic data D2, and performs various data analysis processes described below on the extracted low frequency components. Calculate multiple first analysis results. Therefore, as shown in FIG. 13, the first data analysis processing section 32 includes a gain compensation section 320, a low frequency component extraction section 321, a spiral low frequency waveform generation section 322, a low frequency intercenter relative vibration waveform generation section 323, It mainly includes a workpiece reference radius calculation section 324.

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 gain compensation unit 320 performs gain compensation on the first basic data D1 and the second basic data D2 acquired from the basic data acquisition unit 31. The displacement data signal detected by the differential transformer 28 as a displacement sensor tends to have a signal strength attenuated when it exceeds a specific frequency. Therefore, in order to keep the output level constant, the gain compensator 320 compensates the signal strength of the first basic data D1 and the second basic data D2 for each frequency based on the relationship between the frequency and the signal strength that is stored in advance. .

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 component extraction unit 321 performs fast Fourier transform (hereinafter referred to as "FFT") on the first basic data D1 after gain compensation, and extracts the low frequency component D11 from the frequency characteristics of the first basic data D1. Extract. Furthermore, the low frequency component extraction unit 321 performs FTT on the second basic data D2 after gain compensation, and extracts the low frequency component D21, which is the first analysis result, from the frequency characteristics of the second basic data D2. Here, the low frequency component extraction unit 321 extracts, for example, low frequency components of the first basic data D1 and the second basic data D2 in a frequency range of less than 60 Hz (approximately 15 to 50 peaks as a waveform). Extract.

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 waveform generation unit 322 performs inverse fast Fourier transform (hereinafter referred to as “inverse FFT”) on the low frequency component D11 of the first basic data D1 extracted by the low frequency component extraction unit 321. Here, the first basic data D1 is first measurement data K1 (displacement) detected spirally along the outer peripheral surface (surface) of the workpiece W by the surface texture measuring device 20. Thereby, the spiral low frequency waveform generation unit 322 calculates a spiral low frequency waveform SLW representing the waveform of the displacement fluctuation in the spiral direction of the workpiece W, that is, the waveform of the low frequency component D11 of vibration, as the first analysis result.

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 waveform generation section 323 performs inverse FFT on the low frequency component D21 of the second basic data D2 extracted by the low frequency component extraction section 321. Here, the second basic data D2 is second measurement data K2 (displacement) detected at the same position in the axial direction of the workpiece W by the surface texture measuring device 20. As a result, when inverse FFT is performed on the low frequency component D21 of the second basic data D2, a one-section low frequency waveform representing the displacement fluctuation in the circumferential direction (one round) of the workpiece W, that is, the low frequency component D21 of vibration is obtained. .

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 grinding wheel 12 and the workpiece W that does not change significantly during grinding of one workpiece W, such as the pump pulsation in the grinding device 10 or the setting accuracy of the workpiece W. It represents the relative vibration (low-frequency center-to-center relative vibration) that occurs due to a change in the center-to-center distance, and can be considered to be the same along the axial direction of the workpiece W for one workpiece W. Therefore, the low-frequency center-to-center relative vibration waveform generation unit 323 calculates the one-section low-frequency waveform obtained by performing the inverse FFT as the low-frequency center-to-center relative vibration waveform LDV, which is the first analysis result.

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 radius calculation unit 324 calculates the spiral low frequency waveform SLW generated by the spiral low frequency waveform generation unit 322 and the low frequency center-to-center relative vibration waveform LDV generated by the low-frequency center-to-center relative vibration waveform generation unit 323. , is used to calculate the workpiece reference radius R resulting from the transfer of the surface condition of the grinding surface of the grinding wheel 12 on the surface of the ground workpiece W. Specifically, the workpiece reference radius calculation unit 324 calculates the workpiece reference radius R as the first analysis result by subtracting the low frequency center-to-center relative vibration waveform LDV from the spiral low frequency waveform SLW.

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 radius calculation unit 324 adds (copies) the low frequency center-to-center relative vibration waveform LDV by the number corresponding to the number of spirals C of the spiral low frequency waveform SLW according to the following formula 1, and adds (copies) the low frequency center-to-center relative vibration waveform LDV to The workpiece reference radius R is calculated by subtracting from the waveform SLW.
R=SLW-C×LDV...Formula 1

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 analysis processing section 33
The second data analysis processing unit 33 extracts high frequency components from the frequency characteristics of the first basic data D1 and the second basic data D2, and performs various data processing described below on the extracted high frequency components, thereby generating a plurality of 2. Calculate the analysis results. Therefore, as shown in FIG. 14, the second data analysis processing section 33 includes a gain compensation section 330, a spiral high frequency component extraction section 331, a one-section high frequency component extraction section 332, a spiral high frequency waveform generation section 333, a high frequency center-to-center relative It mainly includes a vibration waveform generation section 334 and a grindstone surface unevenness calculation section 335.

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 gain compensation unit 330 performs gain compensation on the first basic data D1 and the second basic data D2 similarly to the gain compensation unit 320 described above.

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 component extraction unit 331 performs FFT on the first basic data D1 after gain compensation, and further converts the acceleration data into displacement data, thereby converting the high frequency component of the frequency characteristics of the first basic data D1 into a spiral high frequency. Extracted as component D12. Here, the first basic data D1 is first measurement data K1 (acceleration) detected spirally along the outer peripheral surface of the workpiece W by the surface texture measuring device 20. Further, the spiral high-frequency component extraction unit 331 extracts the frequency characteristics of a frequency range of 60 Hz or higher and lower than the detection upper limit frequency of the surface texture measuring device 20 (approximately 50 to 500 peaks as a waveform) as a high-frequency component. Extract as D12.

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 component extraction unit 332 performs FFT on the second basic data D2 after gain compensation, and further converts the acceleration data into displacement data, thereby extracting the high frequency component D22 from the frequency characteristics of the second basic data D2. Extract. Further, the single-section high-frequency component extraction unit 332 extracts a high-frequency component excluding the grindstone rotation frequency component fg corresponding to the rotation speed of the grinding wheel 12 and its harmonics from the extracted high-frequency component D22 as a single-section high-frequency component D221. .

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 sensor 25 of the surface texture measuring device 20. Thereby, the high frequency component extracted from the second basic data D2 corresponds to one round in the circumferential direction of the workpiece W, that is, one cross section of the workpiece W. Further, the single-section high-frequency component extracting unit 332 also extracts, as a high-frequency component, a frequency range of, for example, 60 Hz or more and below the upper limit of detection by the surface texture measuring device 20 (approximately 50 to 500 peaks in the waveform) as the high-frequency component D22. do.

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 waveform generation section 333 performs inverse FFT on the spiral high-frequency component D12 of the first basic data D1 extracted by the spiral high-frequency component extraction section 331. Thereby, the spiral high-frequency waveform generation unit 333 calculates a spiral high-frequency waveform SHW representing the waveform of the spiral high-frequency component D12 of the displacement fluctuation in the spiral direction of the workpiece W, that is, the vibration, as the second analysis result.

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 waveform generation section 334 performs inverse FFT on the one-section high-frequency component D221 of the second basic data D2 extracted by the one-section high-frequency component extraction section 332. As a result, when inverse FFT is performed on the one-section high frequency component D221 obtained by excluding the grindstone rotation frequency component fg and its harmonics from the high frequency component of the second basic data D2, displacement fluctuation in the circumferential direction (one round) of the workpiece W, that is, A single-section high-frequency waveform representing a single-section high-frequency component D221 of vibration is obtained.

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 grindstone wheel 12 and its harmonics. Therefore, the one-section high-frequency waveform includes the surface texture S of the workpiece W (more specifically, the surface texture S2 caused by the relative vibration between centers) other than the grinding wheel rotation frequency component fg corresponding to the rotation speed of the grinding wheel 12 and its harmonics. represents the vibration that affects the surface texture S22). Here, examples of vibrations that affect the surface quality S22 of the workpiece W include rotation of a servo motor that controls the movement of the grindstone head 13 and spindle table 16, vibrations applied from the outside, and self-excited chatter. I can do it.

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 grinding wheel 12 and the workpiece W, that is, the center-to-center distance, in the high-frequency region. Similar to the frequency waveform, it can be considered that one workpiece W is the same along the axial direction of the workpiece W. Therefore, the high-frequency center-to-center relative vibration waveform generation unit 334 calculates the one-section high-frequency waveform obtained by performing the inverse FFT as the high-frequency center-to-center relative vibration waveform HDV, which is the second analysis result.

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 unevenness calculation unit 335 uses the spiral high-frequency waveform SHW generated by the spiral high-frequency waveform generation unit 333 and the high-frequency center-to-center relative vibration waveform HDV generated by the high-frequency center-to-center relative vibration waveform generation unit 334, Grinding wheel surface irregularities P resulting from the transfer of the surface condition of the grinding surface of the grinding wheel 12 on the outer peripheral surface of the ground workpiece W are calculated. Specifically, the grindstone surface unevenness calculation unit 335 calculates the grindstone surface unevenness P as the second analysis result by subtracting the high frequency inter-center relative vibration waveform HDV from the spiral high frequency waveform SHW.

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 unevenness calculation unit 335 adds (copies) the high-frequency center-to-center relative vibration waveform HDV by a number that matches the number of spirals C of the spiral high-frequency waveform SHW, and subtracts it from the spiral high-frequency waveform SHW. By doing so, the grindstone surface unevenness P is calculated.
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. Output processing section 34
The output processing section 34 uses the plurality of first calculation results calculated by the first data analysis processing section 32 and the plurality of second calculation results calculated by the second data analysis processing section 33 to generate a plurality of analysis results. It is possible to process and output. Hereinafter, a plurality of output analysis results will be illustrated and explained.

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 output processing unit 34 are related to the machining quality of the workpiece W ground by the grinding device 10. Examples of machining quality include the shape (machining accuracy) of the workpiece W, such as the roundness of the workpiece W related to the above-mentioned surface texture S2, the amount of runout of the ground surface, and the coaxiality of the workpiece W. I can do it. Further, in relation to processing quality, the processing state of the grinding device 10 and the mechanical state of the grinding device 10 can be mentioned. The machining state is included in machining accuracy, and may include a spark-out state and a sharpness state of the grinding wheel 12. The mechanical state can include vibrations (mechanical vibrations) of the grinding device 10.

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 texture measuring device 20 uses second measurement data K2 (second basic data D2) measured at the same position in the axial direction while grinding the workpiece W. These are the analysis results obtained using . Therefore, these analysis results are output for each process in which the grinding device 10 grinds the workpiece W, that is, for all the workpieces W.

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 texture measuring device 20 uses first measurement data K1 (first measurement data) measured in the circumferential direction and the axial direction of the workpiece W. This is an analysis result obtained using basic data D1) and second measurement data K2 (second basic data D2) measured at the same position in the axial direction. Therefore, these analysis results are output as appropriate, for example, after grinding the workpiece W.

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 output processing unit 34 of this embodiment includes a shape analysis output unit 341 that outputs analysis results related to machining quality, a machining status output unit 342 that outputs analysis results related to machining conditions, and a machining status output unit 342 that outputs analysis results related to machining conditions. It includes a machine state output section 343 that outputs analysis results related to the state, and a map generation output section 344 that outputs analysis results related to machining quality.

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 analysis output section 341, the machining state output section 342, and the machine state output section 343 output second measurement data K2 (second measurement data) measured by the surface texture measuring device 20 at the same position in the axial direction of the workpiece. The low frequency component and high frequency component of the basic data D2) are used. On the other hand, the map generation output unit 344 outputs low frequency components and high frequency components of the first measurement data K1 (first basic data D1) measured in the circumferential direction and axial direction of the workpiece W by the surface texture measuring device 20, and the workpiece. The low frequency component and the high frequency component of the second measurement data K2 (second basic data D2) measured at the same position in the axial direction are used.

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 analysis output unit 341 acquires the low frequency inter-center relative vibration waveform LDV that is the first analysis result from the first data analysis processing unit 32 (low-frequency inter-center relative vibration waveform generation unit 323), and also performs the second data analysis. A high-frequency inter-center relative vibration waveform HDV, which is a second analysis result, is obtained from the processing unit 33 (high-frequency inter-center relative vibration waveform generation unit 334). Then, the shape analysis output unit 341 synthesizes (adds) the low-frequency center-to-center relative vibration waveform LDV and the high-frequency center-to-center relative vibration waveform HDV, thereby generating a Output the roundness and runout amount of the ground surface as analysis result A1. Note that, for example, when a plurality of roundnesses and runout amounts are analyzed in the axial direction of the workpiece W, the coaxiality of the workpiece W can also be output.

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 state output unit 342 acquires the high frequency component D22 of the second basic data D2 as a second analysis result from the second data analysis processing unit 33 (one cross section high frequency component extraction unit 332) for each grinding process. do.

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 state output unit 342 outputs the ratio ( fg2/fg1) is output as analysis result A2. In this case, it is evaluated that the closer the output analysis result A2 (fg2/fg1) is to "0", the higher the grinding effect of the spark-out process St4, and the closer it is to "1", the lower the grinding effect of the spark-out process St4. I can do it.

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 state output section 343 acquires the low frequency component D21 of the second basic data D2 as the first analysis result from the first data analysis processing section 32 (low frequency component extraction section 321), and acquires the low frequency component D21 of the second basic data D2 from the first data analysis processing section 32 (low frequency component extraction section 321). The high frequency component D22 of the second basic data D2 is obtained from the one-section high frequency component extraction unit 332) as the second analysis result. Then, the mechanical state output unit 343 outputs the relationship between the frequency change and the amplitude as an analysis result A3, as shown in FIG. 17. Here, in the graph shown in FIG. 17, the amplitude shown with a black square and the frequency corresponding to the same amplitude indicate the vibration state caused by the grinding wheel, and the other amplitudes and frequencies corresponding to the same amplitude are mechanical vibrations. shows.

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 generation output unit 344 generates and outputs a map representing the surface texture S (surface texture S1) of the workpiece W in the circumferential direction and the axial direction. Therefore, the map generation output unit 344 obtains the grindstone surface unevenness P which is the second analysis result from the second data analysis processing unit 33 (the grindstone surface unevenness calculation unit 335). Then, as shown in FIG. 18, the map generation output unit 344 generates a map M1 representing the surface texture S11 due to the grindstone surface unevenness P caused by the grindstone, and outputs it as an analysis result A4.

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 generation output unit 344 also obtains the workpiece reference radius R, which is the first analysis result, from the first data analysis processing unit 32 (workpiece reference radius calculation unit 324). Then, as shown in FIG. 19, the map generation output unit 344 generates a map M2 representing the surface texture S12 due to the workpiece reference radius R caused by the grinding wheel, and outputs it as the analysis result A4.

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 generation output unit 344 synthesizes (adds) the map M1 and the map M2. As a result, the map generation/output unit 344 generates a map M3 representing the surface texture S1 caused by the grindstone, as shown in FIG. 20, and outputs it as an analysis result A4.

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 generation output unit 344 can also generate a map representing the surface texture S of the workpiece W by further synthesizing the surface texture S2 caused by center-to-center relative vibration with the generated map M3.

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 generation output unit 344 acquires the high-frequency inter-center relative vibration waveform HDV from the second data analysis processing unit 33 (high-frequency inter-center relative vibration waveform generation unit 334), and generates the inter-center relative vibration waveform HDV as shown in FIG. A map M4 representing the surface texture S21 due to the high frequency center-to-center relative vibration waveform HDV caused by vibration is generated. In addition, the map generation output unit 344 acquires the low frequency inter-center relative vibration waveform LDV from the first data analysis processing unit 32 (low-frequency inter-center relative vibration waveform generation unit 323), and generates the inter-center relative vibration waveform LDV as shown in FIG. A map M5 representing the surface texture S22 due to the low frequency center-to-center relative vibration waveform LDV caused by the relative vibration is generated. Then, the map generation output unit 344 further synthesizes (adds) the map M4 and the map M5 representing the surface texture S2 caused by the center-to-center relative vibration to the map M3 representing the surface texture S1 caused by the grinding wheel, thereby generating the final result. It is possible to generate a map representing the surface texture S of the workpiece W.

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 generation output unit 344 is not limited to outputting the generated maps M1-M3 (furthermore, the generated maps M4 and M5) as the analysis result A4, but also performs other analyzes based on the generated maps M1-M5. It is also possible to output the result A4. For example, the map generation output unit 344 can output the machining accuracy expressed by the degree of chatter, degree of scale, etc. as the analysis result A4 based on the map M1 representing the surface texture S11.

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 output processing unit 34 outputs the plurality of analysis results to the image output device 40. Thereby, the image output device 40 displays each of the plurality of acquired analysis results on, for example, a display.

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 texture measuring device 20 of the first embodiment, the damping component c is applied by the damping component applying member 29 to the measurement feeler 22 as a contact member that contacts and relatively slides on the surface of the workpiece W. has been done. As a result, the frequency characteristics of the measurement feeler 22 change, so that the natural vibration characteristics of the measurement feeler 22 and the periodicity of chatter generated on the surface of the workpiece W do not match, and noise is caused in the detection result of the sensor 25. This can be prevented from occurring. As a result, the measurement accuracy of surface texture can be improved.

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 texture measuring device 20 is provided in the sizing device 18 that rotates the workpiece W during grinding by the grinding wheel 12 and measures the diameter of the workpiece W, and is used as a contact member. The measurement feeler 22 constitutes a contactor that contacts the surface of the workpiece W in the sizing device 18. As a result, the measurement feeler 22 as a contact member in the surface texture measuring device 20 is used both for detecting the diameter of the workpiece W in the sizing device 18 and for detecting vibration displacement or acceleration by the sensor 25. , the number of parts can be reduced and the configuration can be simplified compared to the case where a contact member on which the sensor 25 is installed is provided separately from the sizing device 18. Further, the surface texture measuring device 20 can perform in-process measurement while the grinding wheel 12 is in the process of grinding, and can quickly measure the surface texture of the workpiece.

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 component imparting member 29 includes a viscous member that comes into contact with the measurement feeler 22 as a contact member. Thereby, a damping component can be easily applied to the measurement feeler 22 with a simple configuration due to the viscosity of the viscous member.

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 housing 26 that holds a measurement feeler 22 and a spring 27 as contact members. The damping component imparting member 29 is interposed between the measurement feeler 22 and the housing 26. Thereby, the attenuation component can be easily applied to the measurement feeler 22 with a simple configuration.

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 housing 26 has a sealed space 26a containing a part of the measurement feeler 22 as a contact member, and the sealed space 26a is filled with a viscous fluid as a damping component imparting member 29. has been done. Thereby, since the damping component imparting member 29 is a viscous fluid, it is easy to inject into the closed space 26a and also easily enters between the housing 26 and the measurement feeler 22, making it easy to provide the damping component imparting member 29.

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 sensor 25 detects the vibration acceleration of the measurement feeler 22 as a contact member. Thereby, the sensor 25 can derive a high frequency component in a high frequency region among the frequency components in the measurement result, so that the damping component imparting member 29 can more easily exhibit the vibration damping effect.

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 texture measuring device 20 and the surface texture measuring device 20 as an image. An image output device 40 is provided. Thereby, the surface texture of the workpiece W can be easily grasped from the measurement results of the surface texture measuring device 20.

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 texture measuring device 20. Reduce. As a result, in the high frequency range where chatter is likely to occur, the peak of the vibration amplitude can be reduced by the damping component imparting member 29, so that it is possible to further suppress the generation of noise in the detection results of the sensor 25, and it is possible to measure the surface texture. Accuracy can be improved.

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 Embodiment 1, as shown in FIG. 3, silicone oil was injected into the closed space 26a as the damping component imparting member 29, but instead of this, as in Modification 1 shown in FIG. Rubber, which is a viscous solid, may be interposed as the damping component imparting member 29 between the measurement feeler 22 and the housing 26 as members. Examples of the viscous solid include rubber and elastomer. In the first modification, since the damping component imparting member 29 is solid, it will not leak even if the internal space 26b of the housing 26 is not sealed, and therefore, handling becomes easy. In addition, even in the case of the said modification 1, the same effect as the case of the above-mentioned Embodiment 1 can be produced except the effect by the damping|damping component provision member 29 being a fluid.

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 texture measuring device 20 uses a sizing device provided in the grinding device 10. Instead of this, as a modification, the surface texture measuring device 20 may use a linear gauge. Even in this case, the same effects as in this embodiment described above can be obtained.

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 sensor 25 of the surface texture measuring device 20 mainly includes an acceleration sensor and detects acceleration as the first measurement data and the second measurement data. The sensor 25 is not limited to mainly including an acceleration sensor, but as a modification, it is also possible to mainly include a displacement sensor that detects displacement due to unevenness on the surface of the workpiece W.

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 component extraction unit 321 of the first data analysis processing unit 32 performs FFT, and the spiral low frequency waveform generation unit 322 and the low frequency center-to-center relative vibration waveform generation unit 323 perform inverse FFT. I decided to do it. Further, the spiral high-frequency component extraction unit 331 and the one-section high-frequency component extraction unit 332 of the second data analysis processing unit 33 perform FFT, and the spiral high-frequency waveform generation unit 333 and high-frequency center-to-center relative vibration waveform generation unit 334 perform inverse FFT. I did it like that. Alternatively, in order to omit performing FFT or inverse FFT, it is also possible to provide a filter capable of extracting a desired frequency component in each of the above sections as a modification. Examples of the filter include a low-pass filter, a high-pass filter, a band-pass filter, a Gaussian filter, and the like.

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 Grinding device 12 Grinding wheel 20 Surface texture measuring device 22 Measurement feeler (contact member)
25 Sensor 26 Housing 26a Sealed space 27 Spring 28 Differential transformer 29 Attenuation component imparting member 30 Output device 40 Image output device H Surface texture detection system

Claims (9)

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。
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:
上記表面性状測定装置は、上記砥石車による研削中に上記工作物を回転させて上記工作物の径を測定する定寸装置に設けられており、
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、上記接触部材に当接する粘性部材を含む、請求項1又は2に記載の表面性状測定装置。 The surface texture measuring device according to claim 1 or 2, wherein the damping component imparting member includes a viscous member that comes into contact with the contact member. 上記接触部材及び上記バネを保持するハウジングを備え、
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.
上記ハウジングは内部に、上記接触部材の一部を含む密閉空間を有しており、該密閉空間には上記減衰成分付与部材として粘性流体が充填されている、請求項4に記載の表面性状測定装置。 Surface texture measurement according to claim 4, wherein the housing has a sealed space therein that includes a part of the contact member, and the sealed space is filled with a viscous fluid as the damping component imparting member. Device. 上記減衰成分付与部材は、固体である、請求項4に記載の表面性状測定装置。 The surface texture measuring device according to claim 4, wherein the attenuation component imparting member is solid. 上記センサは、上記接触部材の振動の加速度を検出する請求項1又は2に記載の表面性状測定装置。 The surface texture measuring device according to claim 1 or 2, wherein the sensor detects acceleration of vibration of the contact member. 上記請求項1又は2に記載の表面性状測定装置と、
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.
上記減衰成分付与部材は、上記表面性状測定装置により測定した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、請求項8に記載の表面性状検出システム。 The surface texture detection according to claim 8, wherein the attenuation component imparting member reduces an amplitude peak in a high frequency component in a high frequency region more than a low frequency component among frequency components in the measurement result measured by the surface texture measuring device. system.
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