JP7383994B2 - びびり評価システム - Google Patents
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Description
本発明は、びびり評価システムに関する。
研削加工は、例えば、高速に回転する工具と、回転する工作物とを接触させて行われる。工具を回転させて工作物を加工する場合に、びびり振動が発生すると、加工面精度が低下したり、工具に過大な負荷が作用することがある。従来、研削加工後の工作物の表面状態を確認することにより、加工時のびびり振動の発生を検出する手法が用いられてきた。工作物の表面状態は、研削加工終了後に、真円度測定器により測定される。研削装置と表面状態測定器とが切り離されているため、工作物表面にびびり振動の発生が認められた場合にも、これを加工条件等にフィードバックするのに時間差ができてしまう問題があった。
これに対して、特許文献１のように、びびり振動発生の検出をインプロセスで行う方法も提案されている。びびり振動検出器は、例えば、研削装置、もしくは被加工物の振動加速度、振動変位等を測定し、所定の閾値を越えた振動が検出されたときにびびり振動が発生したと判定している。びびり振動の発生を研削装置上で行うことで、びびり振動が検出された場合に、加工条件を変更してびびり振動を抑制することができる。
しかしながら、特許文献１のような方法では、外的要因による振動等によって、びびり振動が発生していないにも関わらずびびり振動と判定される場合や、微小なびびり振動が見落とされる場合があった。
本発明は、上記問題に鑑み、研削加工のインプロセスにおいて、工作物表面のびびり量を精度よく評価するびびり評価システムを提供することを課題とする。
本発明のびびり評価システムは、
研削装置にて砥石車により研削した工作物の外径を測定する定寸装置と、前記定寸装置に設けられ、前記定寸装置を回転中の前記工作物に接触させた状態で、前記定寸装置に発生する振動の加速度データを検出するセンサと、前記センサにより検出された加速度データに基づいてびびり量を評価するびびり量評価演算装置と、を備える。前記びびり量評価演算装置は、前記センサにより検出された加速度に関する時系列データである基礎データを取得する基礎データ取得部と、前記基礎データに基づいてＦＦＴ解析を行い、ＦＦＴデータを生成するＦＦＴ解析部と、前記ＦＦＴデータに基づいて、前記砥石車の回転数に対応する回転数周波数成分である第一特定周波数成分を抽出し、第一抽出ＦＦＴデータを生成する第一抽出部と、前記第一抽出ＦＦＴデータに基づいて逆ＦＦＴ解析を行い、第一逆ＦＦＴデータを生成する第一逆ＦＦＴ解析部と、加速度に関する前記基礎データ、前記ＦＦＴデータ、前記第一抽出ＦＦＴデータ、前記第一逆ＦＦＴデータのいずれかを、変位に関する前記基礎データ、前記ＦＦＴデータ、前記第一抽出ＦＦＴデータ、前記第一逆ＦＦＴデータのいずれかの対応するデータに変換する第一変位変換部と、変位に関する前記第一逆ＦＦＴデータに基づいて第一びびり量を評価するびびり量評価部と、を備える。
研削装置にて砥石車により研削した工作物の外径を測定する定寸装置と、前記定寸装置に設けられ、前記定寸装置を回転中の前記工作物に接触させた状態で、前記定寸装置に発生する振動の加速度データを検出するセンサと、前記センサにより検出された加速度データに基づいてびびり量を評価するびびり量評価演算装置と、を備える。前記びびり量評価演算装置は、前記センサにより検出された加速度に関する時系列データである基礎データを取得する基礎データ取得部と、前記基礎データに基づいてＦＦＴ解析を行い、ＦＦＴデータを生成するＦＦＴ解析部と、前記ＦＦＴデータに基づいて、前記砥石車の回転数に対応する回転数周波数成分である第一特定周波数成分を抽出し、第一抽出ＦＦＴデータを生成する第一抽出部と、前記第一抽出ＦＦＴデータに基づいて逆ＦＦＴ解析を行い、第一逆ＦＦＴデータを生成する第一逆ＦＦＴ解析部と、加速度に関する前記基礎データ、前記ＦＦＴデータ、前記第一抽出ＦＦＴデータ、前記第一逆ＦＦＴデータのいずれかを、変位に関する前記基礎データ、前記ＦＦＴデータ、前記第一抽出ＦＦＴデータ、前記第一逆ＦＦＴデータのいずれかの対応するデータに変換する第一変位変換部と、変位に関する前記第一逆ＦＦＴデータに基づいて第一びびり量を評価するびびり量評価部と、を備える。
本発明のびびり評価システムは、研削加工のインプロセスにおいて、工作物表面のびびり量を精度よく評価することが可能である。
（第一例）
以下、本発明のびびり評価システムについて図１～図１３を参照して説明する。第一例のびびり評価システム１は、工作物Ｗ及び砥石車１２を回転させながら工作物Ｗを研削する研削装置１００において、工作物表面のびびり量を評価する。びびり評価システム１は、研削装置１００に設けられた定寸装置１４及び加速度センサ１５と、びびり量評価演算装置２００からなる。
以下、本発明のびびり評価システムについて図１～図１３を参照して説明する。第一例のびびり評価システム１は、工作物Ｗ及び砥石車１２を回転させながら工作物Ｗを研削する研削装置１００において、工作物表面のびびり量を評価する。びびり評価システム１は、研削装置１００に設けられた定寸装置１４及び加速度センサ１５と、びびり量評価演算装置２００からなる。
（１．研削装置の構成）
図１、図２に示すように、研削装置１００は、ベッド１１と、砥石車１２と、砥石台１２１と、主軸台１３１と、心押台１３２と、主軸テーブル１３３と、定寸装置１４とを備える。工作物Ｗは、回転軸方向の両端を、主軸台１３１及び心押台１３２に支持され、回転する。研削装置１００は、回転する工作物Ｗの外周に砥石車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。
図１、図２に示すように、研削装置１００は、ベッド１１と、砥石車１２と、砥石台１２１と、主軸台１３１と、心押台１３２と、主軸テーブル１３３と、定寸装置１４とを備える。工作物Ｗは、回転軸方向の両端を、主軸台１３１及び心押台１３２に支持され、回転する。研削装置１００は、回転する工作物Ｗの外周に砥石車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。
砥石車１２は、Ｚ軸に平行な軸線回りに回転可能に砥石台１２１に支持される。ベッド１１上には、砥石台案内部１２２が固定され、砥石台１２１は、Ｘ軸方向に移動可能に砥石台案内部１２２に支持される。砥石台案内部１２２には、砥石台１２１をＸ軸方向に移動させる駆動軸１２３及び駆動軸１２３を駆動する駆動モータ１２４が設けられる。砥石車１２には、砥石回転モータ１２５から回転駆動力が付与され、砥石車１２が回転軸周りに回転する。砥石車１２は、砥石台１２１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。
ベッド１１上において、砥石台案内部１２２からＸ軸方向に離間した位置に、主軸テーブル案内部１３４が固定される。主軸テーブル案内部１３４は、主軸テーブル１３３をＺ軸方向に移動可能に支持する。主軸テーブル１３３の上には、主軸台１３１及び心押台１３２が対向配置される。工作物Ｗは、その両端が主軸台１３１及び心押台１３２に回転可能に支持されており、主軸回転モータ１３５から回転駆動力が付与され、回転する。
定寸装置１４は、工作物Ｗ表面に接触する一対の測定子１４１と、測定子１４１を支持する一対のアーム１４２を備える。測定子１４１は、工作物Ｗの回転中心を挟んだ２点において工作物Ｗ表面に当接するように設けられる。定寸装置１４は、測定子１４１の機械的変位を電気信号に変換することにより工作物の外径が検出する。
研削装置１００は、図３に示す工程により工作物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Ｓ１、精研工程Ｓ２、微研工程Ｓ３、スパークアウト工程Ｓ４の順で行われる。各工程の砥石送り速度は、粗研工程Ｓ１＞精研工程Ｓ２＞微研工程Ｓ３＞スパークアウト工程Ｓ４となる。粗研工程Ｓ１では、工作物Ｗの大まかな形状を形成する。続く精研工程Ｓ２、微研工程Ｓ３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Ｓ４では、工作物Ｗ表面の仕上げを行い、工作物Ｗを完成させる。
本発明のびびり評価システムは、研削加工のいずれの工程において使用されてもよいが、工作物Ｗの表面形状が概ね完成するスパークアウト工程Ｓ４中、又は、スパークアウト工程Ｓ４後の工作物表面のびびり量を評価することが好ましい。なお、本発明はインプロセスにおいて、工作物表面のびびり量を評価するものであるが、インプロセスとは、工作物Ｗが研削装置１００から取り外されるまでの期間をいい、スパークアウト工程Ｓ４後も含む。
（２．びびり量評価演算装置の構成）
図４にびびり量評価演算装置２００を含む、びびり評価システム１の構成を示す。びびり量評価演算装置２００は、基礎データ取得部２１と、ＦＦＴ解析部２２と、抽出部２３と、逆ＦＦＴ解析部２４と、変位変換部２５と、びびり量評価部２６と、を備える。第一例のびびり量評価演算装置２００は、まず、加速度に関する基礎データである加速度基礎データＤ１１を取得する。その後、ＦＦＴ解析部２２、抽出部２３、逆ＦＦＴ解析部２４、及び、変位変換部２５を経て、変位に関する逆ＦＦＴデータである変位逆ＦＦＴデータＤ４２を生成する。生成された変位逆ＦＦＴデータＤ４２に基づいて、びびり量評価部２６によりびびり量を評価する。
図４にびびり量評価演算装置２００を含む、びびり評価システム１の構成を示す。びびり量評価演算装置２００は、基礎データ取得部２１と、ＦＦＴ解析部２２と、抽出部２３と、逆ＦＦＴ解析部２４と、変位変換部２５と、びびり量評価部２６と、を備える。第一例のびびり量評価演算装置２００は、まず、加速度に関する基礎データである加速度基礎データＤ１１を取得する。その後、ＦＦＴ解析部２２、抽出部２３、逆ＦＦＴ解析部２４、及び、変位変換部２５を経て、変位に関する逆ＦＦＴデータである変位逆ＦＦＴデータＤ４２を生成する。生成された変位逆ＦＦＴデータＤ４２に基づいて、びびり量評価部２６によりびびり量を評価する。
（２－１．基礎データ取得部）
基礎データＤ１とは、加速度又は変位に関する時系列データである。加速度に関する基礎データＤ１を加速度基礎データＤ１１、変位に関する基礎データＤ１を変位基礎データＤ１２と呼ぶ。基礎データＤ１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よい。
基礎データＤ１とは、加速度又は変位に関する時系列データである。加速度に関する基礎データＤ１を加速度基礎データＤ１１、変位に関する基礎データＤ１を変位基礎データＤ１２と呼ぶ。基礎データＤ１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よい。
基礎データ取得部２１は、加速度センサ１５からの加速度データの信号に基づき、加速度基礎データＤ１１を取得する。加速度センサ１５は、一対の定寸装置１４の一方に取り付けられ、定寸装置１４を回転中の工作物Ｗに接触させた状態で、定寸装置１４に発生する振動の加速度データを取得する。基礎データ取得部２１により取得された加速度基礎データＤ１１は、図５に示すように、縦軸を加速度、横軸を時間とする時系列データである。
（２－２．ＦＦＴ解析部）
ＦＦＴデータＤ２とは、基礎データＤ１に基づいてＦＦＴ解析されたデータである。加速度基礎データＤ１１からは図６に示すような、横軸を周波数、縦軸を加速度とする加速度ＦＦＴデータＤ２１が生成される。一方、変位基礎データＤ１２からは、横軸を周波数、縦軸を変位とする変位ＦＦＴデータＤ２２が生成される。第一例のＦＦＴ解析部２２は、加速度基礎データＤ１１に基づいてＦＦＴ解析を行い、加速度ＦＦＴデータＤ２１を生成する。
ＦＦＴデータＤ２とは、基礎データＤ１に基づいてＦＦＴ解析されたデータである。加速度基礎データＤ１１からは図６に示すような、横軸を周波数、縦軸を加速度とする加速度ＦＦＴデータＤ２１が生成される。一方、変位基礎データＤ１２からは、横軸を周波数、縦軸を変位とする変位ＦＦＴデータＤ２２が生成される。第一例のＦＦＴ解析部２２は、加速度基礎データＤ１１に基づいてＦＦＴ解析を行い、加速度ＦＦＴデータＤ２１を生成する。
（２－３．抽出部）
抽出部２３は、ＦＦＴ解析部によって生成されたＦＦＴデータＤ２から、第一特定周波数成分を抽出する第一抽出部２３１と、第二特定周波数成分を抽出する第二抽出部２３２と、を備える。抽出部２３によって抽出された抽出ＦＦＴデータＤ３は、ＦＦＴデータＤ２と同様に、横軸を周波数、縦軸を加速度又は変位とするが、特定周波数以外の数値が除かれる。
抽出部２３は、ＦＦＴ解析部によって生成されたＦＦＴデータＤ２から、第一特定周波数成分を抽出する第一抽出部２３１と、第二特定周波数成分を抽出する第二抽出部２３２と、を備える。抽出部２３によって抽出された抽出ＦＦＴデータＤ３は、ＦＦＴデータＤ２と同様に、横軸を周波数、縦軸を加速度又は変位とするが、特定周波数以外の数値が除かれる。
（２－３－１．第一抽出部）
第一抽出部２３１は、ＦＦＴデータＤ２から、砥石車１２の回転数に対応する回転数周波数成分である第一特定周波数成分を抽出する。ここでは、加速度ＦＦＴデータＤ２１から、第一特定周波数成分が抽出された加速度第一抽出ＦＦＴデータＤ３１１が生成される。第一特定周波数成分とは、砥石車１２の回転数及びその整数倍の周波数成分である。研削装置１００は、砥石車１２を回転させながら工作物Ｗを研削する。そのため、砥石車１２の表面形状が、砥石車１２の回転数毎に工作物Ｗの表面に現れる。例えば、図７に示すように、砥石車１２表面に、大きく突出した砥粒ａがある場合、工作物Ｗ表面において、砥粒ａと当接する箇所には大きく削り取られた凹部が形成される。凹部は、回転方向に等間隔で形成され、凹部間の間隔は、砥石車１２の回転周期と一致する。第一抽出部２３１において、第一特定周波数成分を抽出することにより、砥石車１２の表面状態又はアンバランス状態に起因するびびり振動を抽出することができる。
第一抽出部２３１は、ＦＦＴデータＤ２から、砥石車１２の回転数に対応する回転数周波数成分である第一特定周波数成分を抽出する。ここでは、加速度ＦＦＴデータＤ２１から、第一特定周波数成分が抽出された加速度第一抽出ＦＦＴデータＤ３１１が生成される。第一特定周波数成分とは、砥石車１２の回転数及びその整数倍の周波数成分である。研削装置１００は、砥石車１２を回転させながら工作物Ｗを研削する。そのため、砥石車１２の表面形状が、砥石車１２の回転数毎に工作物Ｗの表面に現れる。例えば、図７に示すように、砥石車１２表面に、大きく突出した砥粒ａがある場合、工作物Ｗ表面において、砥粒ａと当接する箇所には大きく削り取られた凹部が形成される。凹部は、回転方向に等間隔で形成され、凹部間の間隔は、砥石車１２の回転周期と一致する。第一抽出部２３１において、第一特定周波数成分を抽出することにより、砥石車１２の表面状態又はアンバランス状態に起因するびびり振動を抽出することができる。
（２－３－２．第二抽出部）
第二抽出部２３２では、ＦＦＴデータＤ２から、回転数周波数成分とは異なる第二特定周波数成分を抽出する。ここでは、加速度ＦＦＴデータＤ２１から、第二特定周波数成分が抽出された加速度第二抽出ＦＦＴデータＤ３１２が生成される。砥石車１２の回転数以外にびびり振動に関与する成分としては、例えば、主軸回転モータ１３５の回転、砥石台１２１や主軸テーブル１３３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、工作物Ｗの形状による自励びびりなどが挙げられる。第二特定周波数成分は、例えば、主軸の回転数、サーボモータの回転数等に基づいて抽出してもよいし、所定の閾値を超える成分を第二特定周波数成分として抽出してもよい。
第二抽出部２３２では、ＦＦＴデータＤ２から、回転数周波数成分とは異なる第二特定周波数成分を抽出する。ここでは、加速度ＦＦＴデータＤ２１から、第二特定周波数成分が抽出された加速度第二抽出ＦＦＴデータＤ３１２が生成される。砥石車１２の回転数以外にびびり振動に関与する成分としては、例えば、主軸回転モータ１３５の回転、砥石台１２１や主軸テーブル１３３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、工作物Ｗの形状による自励びびりなどが挙げられる。第二特定周波数成分は、例えば、主軸の回転数、サーボモータの回転数等に基づいて抽出してもよいし、所定の閾値を超える成分を第二特定周波数成分として抽出してもよい。
（２－４．逆ＦＦＴ解析部）
逆ＦＦＴ解析部２４は、抽出部２３によって生成された抽出ＦＦＴデータＤ３に基づいて逆ＦＦＴ解析を行い、逆ＦＦＴデータＤ４を生成する。第一逆ＦＦＴ解析部２４１は、加速度第一抽出ＦＦＴデータＤ３１１に基づいて加速度第一逆ＦＦＴデータＤ４１１を生成する。第二逆ＦＦＴ解析部２４２は、加速度第二抽出ＦＦＴデータＤ３１２に基づいて加速度第二逆ＦＦＴデータＤ４１２を生成する。第一逆ＦＦＴ解析部２４１及び第二逆ＦＦＴ解析部２４２は、同様の処理を行うものであり、同一の構成を用いることができる。図８に加速度第一逆ＦＦＴデータ４１１の一例を示す。加速度第一逆ＦＦＴデータＤ４１１は、縦軸を加速度、横軸を時系列とするデータである。
逆ＦＦＴ解析部２４は、抽出部２３によって生成された抽出ＦＦＴデータＤ３に基づいて逆ＦＦＴ解析を行い、逆ＦＦＴデータＤ４を生成する。第一逆ＦＦＴ解析部２４１は、加速度第一抽出ＦＦＴデータＤ３１１に基づいて加速度第一逆ＦＦＴデータＤ４１１を生成する。第二逆ＦＦＴ解析部２４２は、加速度第二抽出ＦＦＴデータＤ３１２に基づいて加速度第二逆ＦＦＴデータＤ４１２を生成する。第一逆ＦＦＴ解析部２４１及び第二逆ＦＦＴ解析部２４２は、同様の処理を行うものであり、同一の構成を用いることができる。図８に加速度第一逆ＦＦＴデータ４１１の一例を示す。加速度第一逆ＦＦＴデータＤ４１１は、縦軸を加速度、横軸を時系列とするデータである。
（２－５．変位変換部）
変位変換部２５は、加速度に関する基礎データＤ１、ＦＦＴデータＤ２、抽出ＦＦＴデータＤ３、逆ＦＦＴデータＤ４のいずれかを、変位に関する基礎データＤ１、ＦＦＴデータＤ２、抽出ＦＦＴデータＤ３、逆ＦＦＴデータＤ４のいずれかの対応するデータに変換する。第一例の変位変換部２５は、第一逆ＦＦＴ解析部２４１及び第二逆ＦＦＴ解析部２４２において生成された加速度第一逆ＦＦＴデータＤ４１１及び加速度第二逆ＦＦＴデータＤ４１２を、変位第一逆ＦＦＴデータＤ４２１及び変位第二逆ＦＦＴデータＤ４２２に変換する。加速度第一逆ＦＦＴデータＤ４１１を、変位第一逆ＦＦＴデータＤ４２１に変換する変位変換部２５を第一変位変換部２５１とする。加速度第二逆ＦＦＴデータＤ４１２を、変位第二逆ＦＦＴデータＤ４２２に変換する変位変換部２５を第二変位変換部２５２とする。第一変位変換部２５１及び第二変位変換部２５２は、同様の処理を行うものであり、同一の構成を用いることができる。変位変換部２５では、加速度に関するデータを二回積分することにより、変位に関するデータに変換することができる。図９に変位第一逆ＦＦＴデータ４２１の一例を示す。変位第一逆ＦＦＴデータＤ４２１は、縦軸を変位、横軸を時系列とするデータである。
変位変換部２５は、加速度に関する基礎データＤ１、ＦＦＴデータＤ２、抽出ＦＦＴデータＤ３、逆ＦＦＴデータＤ４のいずれかを、変位に関する基礎データＤ１、ＦＦＴデータＤ２、抽出ＦＦＴデータＤ３、逆ＦＦＴデータＤ４のいずれかの対応するデータに変換する。第一例の変位変換部２５は、第一逆ＦＦＴ解析部２４１及び第二逆ＦＦＴ解析部２４２において生成された加速度第一逆ＦＦＴデータＤ４１１及び加速度第二逆ＦＦＴデータＤ４１２を、変位第一逆ＦＦＴデータＤ４２１及び変位第二逆ＦＦＴデータＤ４２２に変換する。加速度第一逆ＦＦＴデータＤ４１１を、変位第一逆ＦＦＴデータＤ４２１に変換する変位変換部２５を第一変位変換部２５１とする。加速度第二逆ＦＦＴデータＤ４１２を、変位第二逆ＦＦＴデータＤ４２２に変換する変位変換部２５を第二変位変換部２５２とする。第一変位変換部２５１及び第二変位変換部２５２は、同様の処理を行うものであり、同一の構成を用いることができる。変位変換部２５では、加速度に関するデータを二回積分することにより、変位に関するデータに変換することができる。図９に変位第一逆ＦＦＴデータ４２１の一例を示す。変位第一逆ＦＦＴデータＤ４２１は、縦軸を変位、横軸を時系列とするデータである。
（２－６．びびり量評価部）
びびり量評価部２６は、変位逆ＦＦＴデータＤ４２に基づいて工作物Ｗのびびり量を評価する。びびり量は、変位第一逆ＦＦＴデータＤ４２１及び変位第二逆ＦＦＴデータＤ４２２から、それぞれ、第一びびり量及び第二びびり量として評価してもよいし、変位第一逆ＦＦＴデータＤ４２１及び変位第二逆ＦＦＴデータＤ４２２を合成し、総合びびり量として評価してもよい。びびり量の評価方法としては、例えば、変位逆ＦＦＴデータＤ５２の最大値と最小値との差を算出することにより、定量的に数値化することができる。びびり量評価部２６は、あらかじめ記憶した所定の閾値に基づいて、びびり量が閾値を超える工作物Ｗの廃棄を判定したり、工作物Ｗの出来栄えを段階的に選別する構成としてもよい。
びびり量評価部２６は、変位逆ＦＦＴデータＤ４２に基づいて工作物Ｗのびびり量を評価する。びびり量は、変位第一逆ＦＦＴデータＤ４２１及び変位第二逆ＦＦＴデータＤ４２２から、それぞれ、第一びびり量及び第二びびり量として評価してもよいし、変位第一逆ＦＦＴデータＤ４２１及び変位第二逆ＦＦＴデータＤ４２２を合成し、総合びびり量として評価してもよい。びびり量の評価方法としては、例えば、変位逆ＦＦＴデータＤ５２の最大値と最小値との差を算出することにより、定量的に数値化することができる。びびり量評価部２６は、あらかじめ記憶した所定の閾値に基づいて、びびり量が閾値を超える工作物Ｗの廃棄を判定したり、工作物Ｗの出来栄えを段階的に選別する構成としてもよい。
（３．表示装置）
びびり評価システム１は、びびり量評価部２６による評価結果を表示する表示装置３０を備えることが好ましい。表示装置３０としては、モニタや表示ランプ等が挙げられる。表示装置３０には、例えば、変位逆ＦＦＴデータＤ４２の波形や、びびり量評価部２６により評価した数値、廃棄判定、選別結果等を表示することが好ましい。
びびり評価システム１は、びびり量評価部２６による評価結果を表示する表示装置３０を備えることが好ましい。表示装置３０としては、モニタや表示ランプ等が挙げられる。表示装置３０には、例えば、変位逆ＦＦＴデータＤ４２の波形や、びびり量評価部２６により評価した数値、廃棄判定、選別結果等を表示することが好ましい。
（評価例）
第一例のびびり評価システム１を用いて、工作物Ｗのびびり量を評価した。図１０に変位変換した変位第一逆ＦＦＴデータＤ４２１の波形を示す。図１１に、工作物Ｗの表面形状を真円度測定器により測定した波形を示す。図１０、図１１から、びびり評価システム１により評価された表面形状は、従来の真円度測定器による評価と概ね一致することがわかる。図１２は、図１０及び図１１から算出した変位の平均値及び最大値、最小値である。図１２からも、びびり評価システム１による評価結果の信頼性が高いことがわかる。
第一例のびびり評価システム１を用いて、工作物Ｗのびびり量を評価した。図１０に変位変換した変位第一逆ＦＦＴデータＤ４２１の波形を示す。図１１に、工作物Ｗの表面形状を真円度測定器により測定した波形を示す。図１０、図１１から、びびり評価システム１により評価された表面形状は、従来の真円度測定器による評価と概ね一致することがわかる。図１２は、図１０及び図１１から算出した変位の平均値及び最大値、最小値である。図１２からも、びびり評価システム１による評価結果の信頼性が高いことがわかる。
（変形例）
第一例では、変位変換部２５を、逆ＦＦＴ解析部２４の後に配置し、基礎データ取得部２１、ＦＦＴ解析部２２、抽出部２３、逆ＦＦＴ解析部２４、変位変換部２５の順でデータの処理を行った。すなわち、第一逆ＦＦＴ解析部２４１及び第二逆ＦＦＴ解析部２４２において、加速度第一逆ＦＦＴデータＤ４１１及び加速度第二逆ＦＦＴデータＤ４１２を生成した後、第一変位変換部２５１及び第二変位変換部において、変位第一逆ＦＦＴデータＤ４２１及び変位第二逆ＦＦＴデータＤ４２２を生成した。びびり量評価演算装置２００において、変位変換部２５は、基礎データ取得部２１によるデータ処理後からびびり量評価部２６にデータが送られるまでの間に、加速度に関するデータを変位に関するデータに変換すればよい。すなわち、変位変換部２５は、基礎データ取得部２１－ＦＦＴ解析部２２間、ＦＦＴ解析部２２－抽出部２３間、抽出部２３－逆ＦＦＴ解析部２４間、逆ＦＦＴ解析部２４－びびり量評価部２６間のいずれかに配置することができる。その一例として、基礎データ取得部２１とＦＦＴ解析部２２との間に変位変換部２５を配置した例を図１３に示す。
第一例では、変位変換部２５を、逆ＦＦＴ解析部２４の後に配置し、基礎データ取得部２１、ＦＦＴ解析部２２、抽出部２３、逆ＦＦＴ解析部２４、変位変換部２５の順でデータの処理を行った。すなわち、第一逆ＦＦＴ解析部２４１及び第二逆ＦＦＴ解析部２４２において、加速度第一逆ＦＦＴデータＤ４１１及び加速度第二逆ＦＦＴデータＤ４１２を生成した後、第一変位変換部２５１及び第二変位変換部において、変位第一逆ＦＦＴデータＤ４２１及び変位第二逆ＦＦＴデータＤ４２２を生成した。びびり量評価演算装置２００において、変位変換部２５は、基礎データ取得部２１によるデータ処理後からびびり量評価部２６にデータが送られるまでの間に、加速度に関するデータを変位に関するデータに変換すればよい。すなわち、変位変換部２５は、基礎データ取得部２１－ＦＦＴ解析部２２間、ＦＦＴ解析部２２－抽出部２３間、抽出部２３－逆ＦＦＴ解析部２４間、逆ＦＦＴ解析部２４－びびり量評価部２６間のいずれかに配置することができる。その一例として、基礎データ取得部２１とＦＦＴ解析部２２との間に変位変換部２５を配置した例を図１３に示す。
図１３を参照して、変位変換部２５を基礎データ取得部２１－ＦＦＴ解析部２２間に配置する場合について説明する。基礎データ取得部２１は、加速度センサ１５からの信号に基づき、加速度基礎データＤ１１を生成する。その後、変位変換部２５によって、加速度基礎データＤ１１が変位基礎データＤ１２に変換される。ＦＦＴ解析部２２は、変位基礎データＤ１２に基づいて、変位ＦＦＴデータＤ２２を生成する。第一抽出部２３１及び第二抽出部２３２は、変位ＦＦＴデータＤ２２から、変位第一抽出ＦＦＴデータＤ３２１及び変位第二抽出ＦＦＴデータＤ３２２を生成する。第一逆ＦＦＴ解析部２４１及び第二逆ＦＦＴ解析部２４２は、変位第一抽出ＦＦＴデータＤ３２１及び変位第二抽出ＦＦＴデータＤ３２２に基づいて変位第一逆ＦＦＴデータＤ４２１及び変位第二逆ＦＦＴデータＤ４２２を生成し、びびり量評価部２６に送る。なお、本例では、変位変換部２５が、抽出部２３よりも上流側に配置されるため、第一変位変換部２５１及び第二変位変換部２５２を区別することなく、同一の処理を行う。
次に、変位変換部２５をＦＦＴ解析部２２－抽出部２３間に配置する場合について説明する。基礎データ取得部２１は、加速度センサ１５からの信号に基づき、加速度基礎データＤ１１を取得する。ＦＦＴ解析部２２は、加速度基礎データＤ１１に基づいて、加速度ＦＦＴデータＤ２１を生成する。その後、変位変換部２５によって、加速度ＦＦＴデータＤ２１が変位ＦＦＴデータＤ２２に変換される。第一抽出部２３１及び第二抽出部２３２は、変位ＦＦＴデータＤ２２から、変位第一抽出ＦＦＴデータＤ３２１及び変位第二抽出ＦＦＴデータＤ３２２を生成する。第一逆ＦＦＴ解析部２４１及び第二逆ＦＦＴ解析部２４２は、変位第一抽出ＦＦＴデータＤ３２１及び変位第二抽出ＦＦＴデータＤ３２２に基づいて変位第一逆ＦＦＴデータＤ４２１及び変位第二逆ＦＦＴデータＤ４２２を生成し、びびり量評価部２６に送る。なお、本例においても、変位変換部２５が、抽出部２３よりも上流側に配置されるため、第一変位変換部２５１及び第二変位変換部２５２を区別することなく、同一の処理を行う。
次に、変位変換部２５を抽出部２３－逆ＦＦＴ解析部２４間に配置する場合について説明する。基礎データ取得部２１は、加速度センサ１５からの信号に基づき、加速度基礎データＤ１１を取得する。ＦＦＴ解析部２２は、加速度基礎データＤ１１に基づいて、加速度ＦＦＴデータＤ２１を生成する。第一抽出部２３１及び第二抽出部２３２は、加速度ＦＦＴデータＤ２１から、加速度第一抽出ＦＦＴデータＤ３１１及び加速度第二抽出ＦＦＴデータＤ３１２を生成する。その後、第一変位変換部２５１及び第二変位変換部２５２によって、加速度第一抽出ＦＦＴデータＤ３１１及び加速度第二抽出ＦＦＴデータＤ３１２が変位第一抽出ＦＦＴデータＤ３２１及び変位第二抽出ＦＦＴデータＤ３２２に変換される。第一逆ＦＦＴ解析部２４１及び第二逆ＦＦＴ解析部２４２は、変位第一抽出ＦＦＴデータＤ３２１及び変位第二抽出ＦＦＴデータＤ３２２に基づいて変位第一逆ＦＦＴデータＤ４２１及び変位第二逆ＦＦＴデータＤ４２２を生成し、びびり量評価部２６に送る。
（第二例）
第二例のびびり評価システム２について、図１４～図１５Ｂを参照して説明する。第二例のびびり評価システム２は、図１４に示すように、加速度センサに代えて、変位センサを備える。
第二例のびびり評価システム２について、図１４～図１５Ｂを参照して説明する。第二例のびびり評価システム２は、図１４に示すように、加速度センサに代えて、変位センサを備える。
変位センサとしては、例えば、リニアゲージ１６や定寸装置１４を用いることもできる。研削装置に設けられた定寸装置１４を変位センサとして用いる場合、リニアゲージ１６等の他の変位センサを設ける必要はない。リニアゲージ１６は、回転中の工作物Ｗに接触した状態で、工作物Ｗ表面の変位データを検出する。基礎データ取得部２１は、リニアゲージ１６からの変位データの信号に基づき、変位基礎データＤ１２を取得する。ＦＦＴ解析部２２は、変位基礎データＤ１２に基づいて、変位ＦＦＴデータＤ２２を生成する。第一抽出部２３１及び第二抽出部２３２は、変位ＦＦＴデータＤ２２から、変位第一抽出ＦＦＴデータＤ３２１及び変位第二抽出ＦＦＴデータＤ３２２を生成する。第一逆ＦＦＴ解析部２４１及び第二逆ＦＦＴ解析部２４２は、変位第一抽出ＦＦＴデータＤ３２１及び変位第二抽出ＦＦＴデータＤ３２２に基づいて変位第一逆ＦＦＴデータＤ４２１及び変位第二逆ＦＦＴデータＤ４２２を生成し、びびり量評価部２６に送る。
第二例のびびり量評価演算装置２０１は、ゲイン補償部２７を備えることが好ましい。変位センサ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。ゲイン補償部２７は、あらかじめ記憶された周波数と信号強度との関係から、周波数毎に信号強度を補償し、出力レベルを一定とする。本例では、ゲイン補償部２７は、第一抽出部２３１及び第二抽出部２３２により生成された変位第一抽出ＦＦＴデータＤ３２１及び変位第二抽出ＦＦＴデータＤ３２２に対してゲイン補償を行う第一ゲイン補償部２７１及び第二ゲイン補償部２７２を備える。ゲイン補償部２７は、抽出部２３よりも上流側に配置されてもよい。すなわち、ＦＦＴ解析部２２により生成された変位ＦＦＴデータＤ２２に対してゲイン補償を行ってもよい。
図１５Ｂに、図１５Ａにおける第一ゲイン補償部２７１の前後の詳細を示す。なお、第二原因補償部２７２は、第一ゲイン補償部２７１と同様の構成である。第一ゲイン補償部２７１は、周波数と信号強度との関係を記憶するゲイン記憶部２７３と、周波数と信号強度との関係に基づいてゲイン補償を行う調整部２７４と、を備える。ゲイン記憶部２７３には、あらかじめ、周波数と信号強度との関係が記憶されている。調整部２７４に変位第一抽出ＦＦＴデータＤ３２１が入力されると、ゲイン記憶部２７３から、周波数と信号強度との関係を呼び出す。調整部２７４は、当該周波数と信号強度との関係に基づいて変位第一抽出ＦＦＴデータＤ３２１に対してゲイン補償を行い、出力する。
第二例のびびり量評価演算装置２０１は、リニアゲージ１６により、変位に関する基礎データＤ１を取得することができる。そのため、加速度に関する各種データを変位に関する各種データに変換する変位変換部２５を必要としない。第一例のように加速度センサ１５を用いると、時間当たりの変位が大きい場合に、表面の形状変換に素早く反応でき、びびりの検出精度に優れる。一方、第二例のように変位センサを用いると、時間当たりの変位が小さい場合に、びびりの検出精度に優れる。変位センサを用いた場合でも、ゲイン補償部２７を備えることにより、時間当たりの変位が大きい場合にも精度よくびびりを検出することができる。
（第三例）
第三例のびびり評価システム３について、図１６を参照して説明する。びびり評価システム３は、第一例のびびり量評価演算装置２００に加え、砥石車アンバランス評価演算装置４０を備える。
第三例のびびり評価システム３について、図１６を参照して説明する。びびり評価システム３は、第一例のびびり量評価演算装置２００に加え、砥石車アンバランス評価演算装置４０を備える。
（４．砥石車アンバランス評価演算装置の構成）
砥石車アンバランス評価演算装置４０は、まず、取得部４１により、駆動軸関係値を取得する。その後、第三ＦＦＴ解析部４２、第三抽出部４３、算出部４４により、データを処理し、実砥石車関係値Ｄ８１を算出する。あらかじめ記憶部４５に記憶された基準砥石車関係値Ｄ８０と実砥石車関係値Ｄ８１との差分から、アンバランス評価部４６により、砥石車１２のアンバランス状態を評価する。
砥石車アンバランス評価演算装置４０は、まず、取得部４１により、駆動軸関係値を取得する。その後、第三ＦＦＴ解析部４２、第三抽出部４３、算出部４４により、データを処理し、実砥石車関係値Ｄ８１を算出する。あらかじめ記憶部４５に記憶された基準砥石車関係値Ｄ８０と実砥石車関係値Ｄ８１との差分から、アンバランス評価部４６により、砥石車１２のアンバランス状態を評価する。
砥石車１２は、製造時のばらつきや摩耗の進行具合によって、偏心している場合が多く、研削装置１００に砥石車１２をバランスよく取り付けるには、作業者の熟練度が必要である。砥石車１２がアンバランス状態であると、工作物Ｗにびびり振動が発生する原因となる。そのため、砥石車１２の取り付けのアンバランス状態を評価することは、びびり振動が発生した場合の原因追求の助けになる。また、加工前に砥石車１２のアンバランス状態を評価することで、そのアンバランス状態を解消し、工作物Ｗの加工精度を向上させることができる。
（４－１．取得部）
取得部４１は、工作物Ｗの非加工時に砥石車１２を空転させている時に、駆動軸関係値に関する時系列データＤ５１を取得する。駆動軸関係値は、砥石車１２を工作物Ｗに対して接近離間させる駆動軸１２３を駆動する駆動モータ１２４の電流又は駆動軸１２３にかかる軸力である。砥石車１２をアンバランス状態で空転させると、砥石台１２１が振動し、駆動軸１２３及び駆動モータ１２４に負荷がかかる。駆動モータ１２４の電流又は駆動軸１２３にかかる軸力を駆動軸関係値として取得することにより、砥石車１２のアンバランス状態を評価することができる。研削装置１００において、駆動モータ１２４への電力供給を調節する制御部１７より得られる電流値から駆動軸関係値を取得することができる。取得部３１は、続く第三ＦＦＴ解析部３２において、ＦＦＴ解析できる程度に駆動軸関係値を取得する。
取得部４１は、工作物Ｗの非加工時に砥石車１２を空転させている時に、駆動軸関係値に関する時系列データＤ５１を取得する。駆動軸関係値は、砥石車１２を工作物Ｗに対して接近離間させる駆動軸１２３を駆動する駆動モータ１２４の電流又は駆動軸１２３にかかる軸力である。砥石車１２をアンバランス状態で空転させると、砥石台１２１が振動し、駆動軸１２３及び駆動モータ１２４に負荷がかかる。駆動モータ１２４の電流又は駆動軸１２３にかかる軸力を駆動軸関係値として取得することにより、砥石車１２のアンバランス状態を評価することができる。研削装置１００において、駆動モータ１２４への電力供給を調節する制御部１７より得られる電流値から駆動軸関係値を取得することができる。取得部３１は、続く第三ＦＦＴ解析部３２において、ＦＦＴ解析できる程度に駆動軸関係値を取得する。
（４－２．第三ＦＦＴ解析部）
第三ＦＦＴ解析部４２は、駆動軸関係値に関する時系列データＤ５１に基づいてＦＦＴ解析を行い、第三ＦＦＴデータＤ６１を生成する。第三ＦＦＴデータＤ６１は、横軸を周波数、縦軸を駆動軸関係値とする。
第三ＦＦＴ解析部４２は、駆動軸関係値に関する時系列データＤ５１に基づいてＦＦＴ解析を行い、第三ＦＦＴデータＤ６１を生成する。第三ＦＦＴデータＤ６１は、横軸を周波数、縦軸を駆動軸関係値とする。
（４－３．第三抽出部）
第三抽出部４３は、第三ＦＦＴデータＤ６２に基づいて砥石車１２の回転数に対応する第三特定周波数成分を抽出し、第三抽出データＤ７１を生成する。第三特定周波数成分とは、砥石車１２の回転数に相当する周波数成分である。砥石車１２がアンバランス状態である場合、砥石車１２の重心が回転軸からずれ、回転軸にかかる負荷が砥石車１２の回転周期毎に変動する。一方で、回転軸にかかる負荷は、外部からの振動等によっても変動し、第三ＦＦＴデータＤ６２は、第三特定周波数成分以外の振動も含む。第三抽出部４３において第三特定周波数成分を抽出することにより、外部振動等を除外し、砥石車１２のアンバランス状態に起因する駆動軸関係値の変動を抽出することができる。
第三抽出部４３は、第三ＦＦＴデータＤ６２に基づいて砥石車１２の回転数に対応する第三特定周波数成分を抽出し、第三抽出データＤ７１を生成する。第三特定周波数成分とは、砥石車１２の回転数に相当する周波数成分である。砥石車１２がアンバランス状態である場合、砥石車１２の重心が回転軸からずれ、回転軸にかかる負荷が砥石車１２の回転周期毎に変動する。一方で、回転軸にかかる負荷は、外部からの振動等によっても変動し、第三ＦＦＴデータＤ６２は、第三特定周波数成分以外の振動も含む。第三抽出部４３において第三特定周波数成分を抽出することにより、外部振動等を除外し、砥石車１２のアンバランス状態に起因する駆動軸関係値の変動を抽出することができる。
（４－４．算出部）
算出部４４は、第三抽出データＤ７１の振幅に相当する空転時の実砥石車関係値Ｄ８１を算出する。第三抽出データＤ７１は、横軸を周波数、縦軸を駆動軸関係値となっており、抽出された第三特定周波数成分に対応する駆動軸関係値を実砥石車関係値Ｄ８１として算出する。
算出部４４は、第三抽出データＤ７１の振幅に相当する空転時の実砥石車関係値Ｄ８１を算出する。第三抽出データＤ７１は、横軸を周波数、縦軸を駆動軸関係値となっており、抽出された第三特定周波数成分に対応する駆動軸関係値を実砥石車関係値Ｄ８１として算出する。
（４－５．記憶部）
記憶部４５は、実砥石車関係値Ｄ８１の基準値であって、空転時の基準砥石車関係値Ｄ８０を記憶する。基準砥石車関係値Ｄ８０とは、砥石車１２がバランスよく研削装置１００に取り付けられた状態の実砥石車関係値Ｄ８１である。基準砥石車関係値Ｄ８０は、あらかじめ、熟練者等によって取り付けられた砥石車１２を用い、基準取得部４１０、基準第三ＦＦＴ解析部４２０、基準第三抽出部４３０、基準算出部４４０によって得ることができる。各構成は、上記の取得部４１、第三ＦＦＴ解析部４２、第三抽出部４３、算出部４４と同一のものを用いることができる。
記憶部４５は、実砥石車関係値Ｄ８１の基準値であって、空転時の基準砥石車関係値Ｄ８０を記憶する。基準砥石車関係値Ｄ８０とは、砥石車１２がバランスよく研削装置１００に取り付けられた状態の実砥石車関係値Ｄ８１である。基準砥石車関係値Ｄ８０は、あらかじめ、熟練者等によって取り付けられた砥石車１２を用い、基準取得部４１０、基準第三ＦＦＴ解析部４２０、基準第三抽出部４３０、基準算出部４４０によって得ることができる。各構成は、上記の取得部４１、第三ＦＦＴ解析部４２、第三抽出部４３、算出部４４と同一のものを用いることができる。
（４－６．アンバランス評価部）
アンバランス評価部４６は、実砥石車関係値Ｄ８１と基準砥石車関係値８０との差分に基づいて、砥石車１２のアンバランス状態を評価する。アンバランス評価部４６により評価された評価結果は、表示装置３０により表示される。アンバランス評価部４６は、実砥石車関係値Ｄ８１と基準砥石車関係値８０との差分のみ算出してもよいし、所定の閾値を設け、アンバランス状態を段階的に選別してもよい。
アンバランス評価部４６は、実砥石車関係値Ｄ８１と基準砥石車関係値８０との差分に基づいて、砥石車１２のアンバランス状態を評価する。アンバランス評価部４６により評価された評価結果は、表示装置３０により表示される。アンバランス評価部４６は、実砥石車関係値Ｄ８１と基準砥石車関係値８０との差分のみ算出してもよいし、所定の閾値を設け、アンバランス状態を段階的に選別してもよい。
砥石車アンバランス評価演算装置４０の第三ＦＦＴ解析部４２、第三抽出部４３は、びびり量評価演算装置２００のＦＦＴ解析部２２、第一抽出部２３１及び第二抽出部２３２と同一の構成とすることができる。びびり評価システム３は、砥石車アンバランス評価演算装置４０を備えることにより、びびり振動が発生した場合の原因追求が容易になる。また、加工前に砥石車１２のアンバランス状態を評価することで、そのアンバランス状態を解消し、工作物Ｗの加工精度を向上させることができる。
（評価例）
あらかじめアンバランス量のわかっている砥石車１２を用いて測定した、アンバランス量と実砥石車関係値Ｄ８１との関係を図１７に示す。なお、アンバランス量が０のときの実砥石車関係値Ｄ８１とは基準砥石車関係値８０のことである。図１７より、アンバランス量と実砥石車関係値Ｄ８１は、比例関係にあることがわかる。砥石車アンバランス評価演算装置４０は、実砥石車関係値Ｄ８１と基準砥石車関係値Ｄ８０との差分を用いることにより、基準状態からのずれを定量化することができる。
あらかじめアンバランス量のわかっている砥石車１２を用いて測定した、アンバランス量と実砥石車関係値Ｄ８１との関係を図１７に示す。なお、アンバランス量が０のときの実砥石車関係値Ｄ８１とは基準砥石車関係値８０のことである。図１７より、アンバランス量と実砥石車関係値Ｄ８１は、比例関係にあることがわかる。砥石車アンバランス評価演算装置４０は、実砥石車関係値Ｄ８１と基準砥石車関係値Ｄ８０との差分を用いることにより、基準状態からのずれを定量化することができる。
（第四例）
第四例のびびり評価システム４について、図１８～図２１を参照して説明する。びびり評価システム４は、第一例のびびり量評価演算装置２００と、第三例の砥石車アンバランス評価演算装置４０と、びびり原因評価演算装置５０と、を備える。
第四例のびびり評価システム４について、図１８～図２１を参照して説明する。びびり評価システム４は、第一例のびびり量評価演算装置２００と、第三例の砥石車アンバランス評価演算装置４０と、びびり原因評価演算装置５０と、を備える。
（５．びびり原因評価演算装置）
びびり原因評価演算装置５０は、砥石車１２の回転数と工作物Ｗの回転数との比が適切な値であるかを評価する。具体的には、砥石車１２の回転数が工作物Ｗの回転数の整数倍であるか、整数倍から一定程度乖離しているかを評価する。例えば、砥石車１２表面に、大きく突出した砥粒ａがある場合、工作物Ｗ表面において、砥粒ａと当接する箇所には大きく削り取られた凹部が形成される。
びびり原因評価演算装置５０は、砥石車１２の回転数と工作物Ｗの回転数との比が適切な値であるかを評価する。具体的には、砥石車１２の回転数が工作物Ｗの回転数の整数倍であるか、整数倍から一定程度乖離しているかを評価する。例えば、砥石車１２表面に、大きく突出した砥粒ａがある場合、工作物Ｗ表面において、砥粒ａと当接する箇所には大きく削り取られた凹部が形成される。
砥石車１２の回転数が工作物Ｗの回転数の整数倍から一定程度乖離している場合と砥石車１２の回転数が工作物Ｗの回転数の整数倍である場合の、工作物Ｗ表面の凹凸形状の形成過程を図１９、図２０に示す。図中、砥粒ａは下に凸の線で示し、複数回工作物Ｗに接触した状態である。工作物Ｗの上面の太線部分が研削後の工作物Ｗの表面形状である。図１９のように、砥石車１２の回転数が工作物Ｗの回転数の整数倍から一定程度乖離していると、砥粒ａは、凹部と凹部の間を研削し、工作物Ｗの表面に最初に形成された凹凸形状が、研削が進むにつれて解消される。一方、図２０のように、砥石車１２の回転数が工作物Ｗの回転数の整数倍であると、砥粒ａは、凹部が形成された箇所に当接し続ける。そうすると、工作物Ｗの表面の凹凸形状が解消されずに、砥石車１２の表面形状が工作物Ｗに残った状態となる。
びびり原因評価演算装置５０は、砥石送り速度の異なる第一の期間及び第二の期間において、加速度に関する時系列データである基礎データＤ１を取得する原因基礎データ取得部５１を備える。さらに、各期間の基礎データＤ１に基づいてＦＦＴ解析を行うＦＦＴ解析部５２、第一特定周波数成分を抽出する抽出部５３、によりデータを処理し、回転数評価部５４により、砥石車１２と工作物Ｗとの回転数比を評価する。さらに、回転数評価部５４の評価結果に基づいて、砥石車１２又は工作物Ｗの回転数を調節する回転数調節部５５と、砥石車１２のツルーイングを実行するツルーイング実行部５６と、を備える。
（５－１．原因基礎データ取得部）
原因基礎データ取得部５１は、砥石送り速度の異なる第一の期間及び第二の期間において、加速度センサ１５からの信号に基づき、基礎データＤ１を取得する。第一の期間及び第二の期間は、研削工程の内、粗研工程Ｓ１、精研工程Ｓ２、微研工程Ｓ３、スパークアウト工程Ｓ４から２工程を選択すればよい。砥石送り速度の異なる２期間の内、砥石送り速度の速い方を第一の期間とし、第一の期間より砥石送り速度の遅い方を第二の期間とする。第一の期間としては、粗研工程Ｓ１、第二の期間としては、スパークアウト工程Ｓ４がそれぞれ好ましい。第一の期間に取得された基礎データＤ１を第一期間基礎データＤ１００１とする。第二の期間に取得された基礎データＤ１を第二期間基礎データＤ１００２とする。ここでは、加速度に関する加速度基礎データＤ１１であり、より具体的には、第一期間加速度基礎データＤ１１０１及び第二期間加速度基礎データＤ１１０２である。以下、びびり原因評価演算装置５０の説明において、加速度に関するデータである記載を省略する。
原因基礎データ取得部５１は、砥石送り速度の異なる第一の期間及び第二の期間において、加速度センサ１５からの信号に基づき、基礎データＤ１を取得する。第一の期間及び第二の期間は、研削工程の内、粗研工程Ｓ１、精研工程Ｓ２、微研工程Ｓ３、スパークアウト工程Ｓ４から２工程を選択すればよい。砥石送り速度の異なる２期間の内、砥石送り速度の速い方を第一の期間とし、第一の期間より砥石送り速度の遅い方を第二の期間とする。第一の期間としては、粗研工程Ｓ１、第二の期間としては、スパークアウト工程Ｓ４がそれぞれ好ましい。第一の期間に取得された基礎データＤ１を第一期間基礎データＤ１００１とする。第二の期間に取得された基礎データＤ１を第二期間基礎データＤ１００２とする。ここでは、加速度に関する加速度基礎データＤ１１であり、より具体的には、第一期間加速度基礎データＤ１１０１及び第二期間加速度基礎データＤ１１０２である。以下、びびり原因評価演算装置５０の説明において、加速度に関するデータである記載を省略する。
（５－２．ＦＦＴ解析部）
ＦＦＴ解析部５２は、第一期間ＦＦＴ解析部５２１と第二期間ＦＦＴ解析部５２２を備える。第一期間ＦＦＴ解析部５２１は、第一期間基礎データＤ１００１に基づいて第一期間ＦＦＴデータＤ２００１を生成する。第二期間ＦＦＴ解析部５２２は、第二期間基礎データＤ１００２に基づいて第二期間ＦＦＴデータＤ２００２を生成する。第一期間ＦＦＴ解析部５２１及び第二期間ＦＦＴ解析部５２２は、びびり量評価演算装置２００のＦＦＴ解析部２２と同様の処理を行うものであり、同一の構成を用いることができる。
ＦＦＴ解析部５２は、第一期間ＦＦＴ解析部５２１と第二期間ＦＦＴ解析部５２２を備える。第一期間ＦＦＴ解析部５２１は、第一期間基礎データＤ１００１に基づいて第一期間ＦＦＴデータＤ２００１を生成する。第二期間ＦＦＴ解析部５２２は、第二期間基礎データＤ１００２に基づいて第二期間ＦＦＴデータＤ２００２を生成する。第一期間ＦＦＴ解析部５２１及び第二期間ＦＦＴ解析部５２２は、びびり量評価演算装置２００のＦＦＴ解析部２２と同様の処理を行うものであり、同一の構成を用いることができる。
（５－３．抽出部）
抽出部５３は、ＦＦＴ解析部５２によって生成されたＦＦＴデータＤ２から、第四特定周波数成分を抽出する。抽出部５３は、第一期間抽出部５３１と第二期間抽出部５３２を備える。第一期間抽出部５３１は、第一期間ＦＦＴデータＤ２００１から、第一期間抽出ＦＦＴデータＤ３００１を生成する。第二期間抽出部５３２は、第二期間ＦＦＴデータＤ２００２から、第二期間抽出ＦＦＴデータＤ３００２を生成する。第四特定周波数成分とは、砥石車１２の回転数に相当する周波数成分である。抽出部５３において、第四特定周波数成分を抽出することにより、砥石車１２の回転数周期毎に現れる凹凸のみを抽出する。第一期間抽出部５３１及び第二期間抽出部５３２は、びびり量評価演算装置２００の第一抽出部２３１において回転数に相当する周波数成分のみを抽出することで代用でき、同一の構成を用いることができる。
抽出部５３は、ＦＦＴ解析部５２によって生成されたＦＦＴデータＤ２から、第四特定周波数成分を抽出する。抽出部５３は、第一期間抽出部５３１と第二期間抽出部５３２を備える。第一期間抽出部５３１は、第一期間ＦＦＴデータＤ２００１から、第一期間抽出ＦＦＴデータＤ３００１を生成する。第二期間抽出部５３２は、第二期間ＦＦＴデータＤ２００２から、第二期間抽出ＦＦＴデータＤ３００２を生成する。第四特定周波数成分とは、砥石車１２の回転数に相当する周波数成分である。抽出部５３において、第四特定周波数成分を抽出することにより、砥石車１２の回転数周期毎に現れる凹凸のみを抽出する。第一期間抽出部５３１及び第二期間抽出部５３２は、びびり量評価演算装置２００の第一抽出部２３１において回転数に相当する周波数成分のみを抽出することで代用でき、同一の構成を用いることができる。
（５－４．回転数評価部）
回転数評価部５４は、第一期間抽出ＦＦＴデータＤ３００１の振幅（Ａ１）と第二期間抽出ＦＦＴデータＤ３００２の振幅（Ａ２）との比に基づいて、砥石車１２と工作物Ｗの回転数比を評価する。Ａ２／Ａ１の値が小さい程、初期の形成された工作物Ｗ表面の凹凸が解消されていることを意味する。粗研工程Ｓ１時を第一の期間とし、スパークアウト工程Ｓ４時を第一の期間とした場合、Ａ２／Ａ１の値は０．３以下となることが好ましく、０．１５以下となることがより好ましい。
回転数評価部５４は、第一期間抽出ＦＦＴデータＤ３００１の振幅（Ａ１）と第二期間抽出ＦＦＴデータＤ３００２の振幅（Ａ２）との比に基づいて、砥石車１２と工作物Ｗの回転数比を評価する。Ａ２／Ａ１の値が小さい程、初期の形成された工作物Ｗ表面の凹凸が解消されていることを意味する。粗研工程Ｓ１時を第一の期間とし、スパークアウト工程Ｓ４時を第一の期間とした場合、Ａ２／Ａ１の値は０．３以下となることが好ましく、０．１５以下となることがより好ましい。
図２１は、びびり原因評価演算装置５０による評価例を示すグラフである。評価例４は、砥石車１２と工作物Ｗとの回転数比を７９．５：１とした場合であり、評価例５は、砥石車１２と工作物Ｗとの回転数比を８０：１とした場合である。粗研工程Ｓ１時を第一の期間とし、スパークアウト工程Ｓ４時を第一の期間とし、Ａ２／Ａ１の値を図２１に示す。評価例４では、粗研工程Ｓ１時に形成された工作物Ｗの表面の凹凸形状が、スパークアウト工程Ｓ４までの間に十分に解消され、Ａ２／Ａ１の値は、０．１１であった。一方、評価例５では、粗研工程Ｓ１時に形成された工作物Ｗの表面の凹凸形状が、スパークアウト工程Ｓ４までの間に十分に解消されておらず、Ａ２／Ａ１の値は、０．７２であった。
（５－５．回転数調節部）
回転数調節部５５は、びびり量評価演算装置２００のびびり量評価部２６によりびびりがあると評価された場合であって、回転数評価部５４によりＡ２／Ａ１の値が大きいと評価された場合に、砥石車１２又は工作物Ｗの回転数を調節する。回転数評価部５４によりＡ２／Ａ１の値が大きいと評価された場合、砥石車１２と工作物Ｗとの回転数比が適切でない可能性が高い。砥石車１２と工作物Ｗとの回転数比が適切でないことにより、びびりが発生したものと考えられるため、砥石車１２又は工作物Ｗの回転数を調節することでびびりを解消できる可能性がある。
回転数調節部５５は、びびり量評価演算装置２００のびびり量評価部２６によりびびりがあると評価された場合であって、回転数評価部５４によりＡ２／Ａ１の値が大きいと評価された場合に、砥石車１２又は工作物Ｗの回転数を調節する。回転数評価部５４によりＡ２／Ａ１の値が大きいと評価された場合、砥石車１２と工作物Ｗとの回転数比が適切でない可能性が高い。砥石車１２と工作物Ｗとの回転数比が適切でないことにより、びびりが発生したものと考えられるため、砥石車１２又は工作物Ｗの回転数を調節することでびびりを解消できる可能性がある。
（５－６．ツルーイング実行部）
ツルーイング実行部５６は、びびり量評価演算装置２００のびびり量評価部２６によりびびりがあると評価された場合であって、回転数評価部５４によりＡ２／Ａ１の値が小さいと評価された場合に、砥石車１２のツルーイングを実行する。回転数評価部５４によりＡ２／Ａ１の値が小さいと評価された場合、砥石車１２と工作物Ｗとの回転数比は適切である。それでもびびりがあると評価されている場合、砥石車１２と工作物Ｗとの回転数比以外のびびり発生要因を検討する必要がある。その一つとして、摩耗等により、砥石車１２の表面状態が劣化したことが考えられる。ツルーイング実行部５６により、砥石車１２のツルーイングを実行することにより、びびりを解消できる可能性がある。
ツルーイング実行部５６は、びびり量評価演算装置２００のびびり量評価部２６によりびびりがあると評価された場合であって、回転数評価部５４によりＡ２／Ａ１の値が小さいと評価された場合に、砥石車１２のツルーイングを実行する。回転数評価部５４によりＡ２／Ａ１の値が小さいと評価された場合、砥石車１２と工作物Ｗとの回転数比は適切である。それでもびびりがあると評価されている場合、砥石車１２と工作物Ｗとの回転数比以外のびびり発生要因を検討する必要がある。その一つとして、摩耗等により、砥石車１２の表面状態が劣化したことが考えられる。ツルーイング実行部５６により、砥石車１２のツルーイングを実行することにより、びびりを解消できる可能性がある。
びびり評価システム４がびびり原因評価演算装置５０を備えると、びびり量の評価を行うと同時に、びびりの原因を特定することが容易となる。そのため、びびりが発生した際に、迅速に対応でき、不良品の発生を抑制することができる。さらに、びびり原因評価演算装置５０におけるＦＦＴ解析部５２、抽出部５３は、びびり量評価演算装置２００に用いられる構成を転用、共用することが可能である。また、びびり原因評価演算装置５０における第二期間基礎データは、びびり量評価演算装置２００における基礎データと同じデータを使用することができ、その後のデータ処理も概ね同様である。このことから、構成の追加を最小限に抑えつつ、びびり量の評価と、原因と特定をすることが可能である。
（変形例）
第四例のびびり評価システム４では、加速度センサ１５により取得したデータを、変位に変換することなくそのまま用いた。びびり量評価演算装置２００の変位変換部２５と同様の構成を設け、加速度に関するデータを変位に関するデータに変換してもよい。また、第二例のように、加速度センサ１５に代えて、リニアゲージ１６等の変位センサを用いてもよい。
第四例のびびり評価システム４では、加速度センサ１５により取得したデータを、変位に変換することなくそのまま用いた。びびり量評価演算装置２００の変位変換部２５と同様の構成を設け、加速度に関するデータを変位に関するデータに変換してもよい。また、第二例のように、加速度センサ１５に代えて、リニアゲージ１６等の変位センサを用いてもよい。
１、２、３、４：びびり評価システム、 １００、１０１：研削装置、 １１：ベッド、 １２：砥石車、 １２１：砥石台、 １２２：砥石台案内部、 １２３：駆動軸、 １２４：駆動モータ、 １２５：砥石回転モータ、 １３１：主軸台、 １３２：心押台、 １３３：主軸テーブル、 １３４：主軸テーブル案内部、 １３５：主軸回転モータ、 １４：定寸装置、 １４１：測定子、 １４２：アーム、 １５：加速度センサ、 １６：リニアゲージ、 １７：制御部、 ２００、２０１：びびり量評価演算装置、 ２１：基礎データ取得部、 ２２：ＦＦＴ解析部、 ２３：抽出部、 ２３１：第一抽出部、 ２３２：第二抽出部、 ２４：逆ＦＦＴ解析部、 ２４１：第一逆ＦＦＴ解析部、 ２４２：第二逆ＦＦＴ解析部、 ２５：変位変換部、 ２５１：第一変位変換部、 ２５２：第二変位変換部、 ２６：びびり量評価部、 ２７：ゲイン補償部、 ２７１：第一ゲイン補償部、 ２７２：第二ゲイン補償部、 ２７３：ゲイン記憶部、 ２７４：調整部、 ３０：表示装置、 ４０：砥石車アンバランス評価演算装置、 ４１：取得部、 ４２：第三ＦＦＴ解析部、 ４３：第三抽出部、 ４４：算出部、 ４５：記憶部、 ４６：アンバランス評価部、 ４１０：基準取得部、 ４２０：基準第三ＦＦＴ解析部、 ４３０：基準第三抽出部、 ４４０：基準算出部、 ５０：びびり原因評価演算装置、 ５１：原因基礎データ取得部、 ５２：ＦＦＴ解析部、 ５２１：第一期間ＦＦＴ解析部、 ５２２：第二期間ＦＦＴ解析部、 ５３：抽出部、 ５３１：第一期間抽出部、 ５３２：第二期間抽出部、 ５４：回転数評価部、 ５５：回転数調節部、 ５６：ツルーイング実行部、 Ｓ１：粗研工程、 Ｓ２：精研工程、 Ｓ３：微研工程、 Ｓ４：スパークアウト工程、 Ｗ：工作物
Claims (16)
- 研削装置にて砥石車により研削した工作物の外径を測定する定寸装置と、
前記定寸装置に設けられ、前記定寸装置を回転中の前記工作物に接触させた状態で、前記定寸装置に発生する振動の加速度データを検出するセンサと、
前記センサにより検出された加速度データに基づいてびびり量を評価するびびり量評価演算装置と、
を備え、
前記びびり量評価演算装置は、
前記センサにより検出された加速度に関する時系列データである基礎データを取得する基礎データ取得部と、
前記基礎データに基づいてＦＦＴ解析を行い、ＦＦＴデータを生成するＦＦＴ解析部と、
前記ＦＦＴデータに基づいて、前記砥石車の回転数に対応する回転数周波数成分である第一特定周波数成分を抽出し、第一抽出ＦＦＴデータを生成する第一抽出部と、
前記第一抽出ＦＦＴデータに基づいて逆ＦＦＴ解析を行い、第一逆ＦＦＴデータを生成する第一逆ＦＦＴ解析部と、
加速度に関する前記基礎データ、前記ＦＦＴデータ、前記第一抽出ＦＦＴデータ、前記第一逆ＦＦＴデータのいずれかを、変位に関する前記基礎データ、前記ＦＦＴデータ、前記第一抽出ＦＦＴデータ、前記第一逆ＦＦＴデータのいずれかの対応するデータに変換する第一変位変換部と、
変位に関する前記第一逆ＦＦＴデータに基づいて第一びびり量を評価するびびり量評価部と、
を備える、びびり評価システム。 - 前記びびり量評価演算装置は、さらに、
前記ＦＦＴデータに基づいて、前記回転数周波数成分とは異なる第二特定周波数成分を抽出し、第二抽出ＦＦＴデータを生成する第二抽出部と、
前記第二抽出ＦＦＴデータに基づいて逆ＦＦＴ解析を行い、第二逆ＦＦＴデータを生成する第二逆ＦＦＴ解析部と、
を備え、
加速度に関する前記基礎データ、前記ＦＦＴデータ、前記第二抽出ＦＦＴデータ、前記第二逆ＦＦＴデータのいずれかを、変位に関する前記基礎データ、前記ＦＦＴデータ、前記第二抽出ＦＦＴデータ、前記第二逆ＦＦＴデータのいずれかの対応するデータに変換する第二変位変換部と、
前記びびり量評価部は、変位に関する前記第二逆ＦＦＴデータに基づいて第二びびり量を評価する、請求項１に記載のびびり評価システム。 - 研削装置にて砥石車により研削した工作物の外径を測定する定寸装置と、
回転中の前記工作物に接触させた状態で、前記工作物表面の変位データを検出するセンサと、
前記センサにより検出された変位データに基づいてびびり量を評価するびびり量評価演算装置と、
を備え、
前記びびり量評価演算装置は、
前記センサにより検出された変位に関する時系列データである基礎データを取得する基礎データ取得部と、
前記基礎データに基づいてＦＦＴ解析を行い、ＦＦＴデータを生成するＦＦＴ解析部と、
前記ＦＦＴデータに基づいて、前記砥石車の回転数に対応する回転数周波数成分である
第一特定周波数成分を抽出し、第一抽出ＦＦＴデータを生成する第一抽出部と、
前記第一抽出ＦＦＴデータに基づいて逆ＦＦＴ解析を行い、第一逆ＦＦＴデータを生成する第一逆ＦＦＴ解析部と、
前記第一抽出部で用いられる前記ＦＦＴデータ、又は、前記第一逆ＦＦＴ解析部で用いられる前記第一抽出ＦＦＴデータに対して、周波数毎に信号強度の補償を行うゲイン補償部と、
変位に関する前記第一逆ＦＦＴデータに基づいて第一びびり量を評価するびびり量評価部と、
を備える、びびり評価システム。 - 前記びびり量評価演算装置は、さらに、
前記ＦＦＴデータに基づいて、前記回転数周波数成分とは異なる第二特定周波数成分を抽出し、第二抽出ＦＦＴデータを生成する第二抽出部と、
前記第二抽出ＦＦＴデータに基づいて逆ＦＦＴ解析を行い、第二逆ＦＦＴデータを生成する第二逆ＦＦＴ解析部と、
を備え、
前記びびり量評価部は、変位に関する前記第二逆ＦＦＴデータに基づいて第二びびり量を評価する、請求項３に記載のびびり評価システム。 - 前記ゲイン補償部は、周波数と信号強度との関係を記憶するゲイン記憶部と、周波数と信号強度との関係に基づいてゲイン補償を行う調整部と、を備える請求項３又は４に記載のびびり評価システム。
- 前記びびり量評価部は、変位に関する前記第一逆ＦＦＴデータにおける最大値と最小値との差を前記第一びびり量として算出する、請求項１－５のいずれか１項に記載のびびり評価システム。
- 前記びびり量評価部は、変位に関する前記第二逆ＦＦＴデータにおける最大値と最小値との差を前記第二びびり量として算出する、請求項２又は４に記載のびびり評価システム。
- 前記びびり量評価部は、変位に関する前記第一逆ＦＦＴデータ及び前記第二逆ＦＦＴデータを合成し、最大値と最小値との差を総合びびり量として算出する、請求項２又は４に記載のびびり評価システム。
- 前記センサは、スパークアウト工程のデータ、又は、スパークアウト工程の後のデータを検出する、請求項１－８の何れか１項に記載のびびり評価システム。
- 前記びびり評価システムは、さらに、
前記びびり量評価部による評価結果を表示する表示装置を備える、請求項１－９の何れか１項に記載のびびり評価システム。 - 前記びびり量評価部は、評価結果に基づいて前記工作物の廃棄又は選別を行う、請求項１－１０の何れか１項に記載のびびり評価システム。
- 前記びびり評価システムは、さらに、砥石車アンバランス評価演算装置を備え、
前記砥石車アンバランス評価演算装置は、
前記工作物の非加工時に前記砥石車を空転させている時に、前記砥石車を前記工作物に対して接近離間させる駆動軸を駆動するモータの電流又は前記駆動軸にかかる軸力である駆動軸関係値を取得する取得部と、
前記駆動軸関係値に関する時系列データに基づいてＦＦＴ解析を行い、第三ＦＦＴデータを生成する第三ＦＦＴ解析部と、
前記第三ＦＦＴデータに基づいて前記砥石車の回転数に対応する回転数周波数成分を抽出し、第三抽出データを生成する第三抽出部と、
前記第三抽出データの振幅に相当する空転時の実砥石車関係値を算出する算出部と、
前記実砥石車関係値の基準値であって、空転時の基準砥石車関係値を記憶する記憶部と、
前記実砥石車関係値と前記基準砥石車関係値との差分に基づいて、前記砥石車のアンバランス状態を評価するアンバランス評価部と、
を備える請求項１－１１の何れか１項に記載のびびり評価システム。 - 前記びびり評価システムは、さらに、びびり原因評価演算装置を備え、
前記びびり原因評価演算装置は、
前記工作物の研削における第一の期間の前記基礎データである第一期間基礎データ、及び、前記第一の期間よりも砥石送り速度が遅い第二の期間の前記基礎データである第二期間基礎データを取得する原因基礎データ取得部と、
前記第一期間基礎データに基づいてＦＦＴ解析を行い、第一期間ＦＦＴデータを生成する第一期間ＦＦＴ解析部と、
前記第一期間ＦＦＴデータに基づいて、前記砥石車の回転数に対応する前記回転数周波数成分である第一特定周波数成分を抽出し、第一期間抽出ＦＦＴデータを生成する第一期間抽出部と、
前記第二期間基礎データに基づいてＦＦＴ解析を行い、第二期間ＦＦＴデータを生成する第二期間ＦＦＴ解析部と、
前記第二期間ＦＦＴデータに基づいて、前記砥石車の回転数に対応する前記回転数周波数成分である第一特定周波数成分を抽出し、第二期間抽出ＦＦＴデータを生成する第二期間抽出部と、
前記第一期間抽出ＦＦＴデータの振幅と前記第二期間抽出ＦＦＴデータの振幅との比に基づいて、前記砥石車と前記工作物との回転数比を評価する回転数評価部と、
を備える、請求項１－１２の何れか１項に記載のびびり評価システム。 - 前記第一の期間は、粗研工程であり、
前記第二の期間は、スパークアウト工程である、請求項１３に記載のびびり評価システム。 - 前記びびり原因評価演算装置は、さらに、
前記びびり量評価部によりびびりが有ると評価された場合であって、前記回転数評価部により、前記第一期間抽出ＦＦＴデータの振幅（Ａ１）と前記第二期間抽出ＦＦＴデータの振幅（Ａ２）との比（Ａ２／Ａ１）が大きいと評価された場合に、前記回転数評価部の評価結果に基づいて、前記工作物又は前記砥石車の回転数を調節する回転数調節部を備える、請求項１３又は１４に記載のびびり評価システム。 - 前記びびり原因評価演算装置は、さらに、
前記びびり量評価部によりびびりが有ると評価された場合であって、前記回転数評価部により、前記第一期間抽出ＦＦＴデータの振幅（Ａ１）と前記第二期間抽出ＦＦＴデータの振幅（Ａ２）との比（Ａ２／Ａ１）が小さいと評価された場合に、前記砥石車のツルーイングを実行するツルーイング実行部を備える、請求項１３－１５の何れか１項に記載のびびり評価システム。
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| JP2005246494A (ja) | 2004-03-01 | 2005-09-15 | Toyoda Mach Works Ltd | 研削装置 |
| JP2018111149A (ja) | 2017-01-10 | 2018-07-19 | 株式会社ジェイテクト | 研削加工装置及び研削加工方法 |
-
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