特開 2024-13308 加工面性状予測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024013308

(43)【公開日】2024-02-01

(54)【発明の名称】加工面性状予測装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 17/09 20060101AFI20240125BHJP

   G01H 17/00 20060101ALI20240125BHJP

   G05B 19/18 20060101ALI20240125BHJP

【ＦＩ】

B23Q17/09 F

G01H17/00 Z

G05B19/18 W

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022115296

(22)【出願日】2022-07-20

(71)【出願人】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松尾 優大

(72)【発明者】

【氏名】酒井 隼樹

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 雄二

【テーマコード（参考）】

2G064

3C029

3C269

【Ｆターム（参考）】

2G064AA11

2G064AB01

2G064AB02

2G064AB24

2G064BA02

2G064BD02

2G064CC41

2G064CC43

2G064DD02

3C029DD14

3C269AB05

3C269BB11

3C269CC02

3C269MN24

3C269MN36

(57)【要約】

【課題】振動によって被加工物の表面に生じるうねりの形状を把握する。
【解決手段】加工面性状予測装置は、回転工具の加工中の振動を測定する第１振動センサから、測定結果を示す第１振動データを取得する第１データ取得部と、取得された第１振動データから加工面を形成するための切れ刃通過周期ごとに抽出して得られるデータを利用して、振動によって被加工物の表面に生じるうねり形状を推定し、推定されたうねり形状に関する情報を出力するうねり形状予測部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加工面性状予測装置であって、
回転工具の加工中の振動を測定する第１振動センサから、測定結果を示す第１振動データを取得する第１データ取得部と、
取得された前記第１振動データから加工面を形成するための切れ刃通過周期ごとに抽出して得られるデータを利用して、前記振動によって被加工物の表面に生じるうねり形状を推定し、推定された前記うねり形状に関する情報を出力するうねり形状予測部と、
を備える、
加工面性状予測装置。

【請求項2】

請求項１に記載の加工面性状予測装置であって、
前記第１振動データを対象として周波数解析を行うことにより前記振動の振動周波数を推定する振動周波数推定部と、
前記振動周波数を利用してうねり間隔を推定するうねり間隔推定部と、
をさらに備え、
前記うねり形状予測部において前記うねり形状として推定された第１うねり間隔と、前記うねり間隔推定部において推定された第２うねり間隔と、の差異の大きさが予め設定された閾値以下である場合に、前記振動周波数が、前記うねり形状の原因となった周波数であると判定し、推定された前記うねり形状に関する情報および前記振動周波数を出力する、
加工面性状予測装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の加工面性状予測装置であって、
前記被加工物の振動を測定する第２振動センサから、測定結果を示す第２振動データを取得する第２データ取得部と、
前記第１振動データと、取得された前記第２振動データと、から、前記回転工具と前記被加工物との相対振動データを算出する相対振動データ算出部と、
をさらに備え、
前記うねり形状予測部は、算出された前記相対振動データを利用して前記うねり形状を推定し、推定された前記うねり形状に関する情報を出力する、
加工面性状予測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、加工面性状予測装置に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械における機械加工において、被加工物の加工面品位を推定するために、加工中の工具や被加工物の振動を把握することが好ましい。 特許文献１に記載の加工状態監視方法では、加工中の振動や音を測定し、かかるデータを対象としてフーリエ解析を行うことによりびびり周波数を特定するとともに、びびり振動の発生を検知する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－６８４０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の加工状態監視方法では、びびり振動の発生によって加工面に生じるうねりの形状を把握することができないという問題がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

【0006】

（１）本開示の一形態によれば、加工面性状予測装置が提供される。この加工面性状予測装置は、回転工具の加工中の振動を測定する第１振動センサから、測定結果を示す第１振動データを取得する第１データ取得部と、取得された前記第１振動データから加工面を形成するための切れ刃通過周期ごとに抽出して得られるデータを利用して、前記振動によって被加工物の表面に生じるうねり形状を推定し、推定された前記うねり形状に関する情報を出力するうねり形状予測部と、を備える。
この形態の加工面性状予測装置によれば、第１振動センサから取得した回転工具の加工中の振動を示す第１振動データを利用して、振動によって被加工物の表面に生じるうねり形状を推定して出力するので、加工面に生じるうねり形状を把握できる。加えて、うねり形状の推定に複雑な処理を必要としないため、うねり形状を推定する処理の処理速度の低下を抑制できる。
（２）上記形態の加工面性状予測装置において、前記第１振動データを対象として周波数解析を行うことにより前記振動の振動周波数を推定する振動周波数推定部と、前記振動周波数を利用してうねり間隔を推定するうねり間隔推定部と、をさらに備え、前記うねり形状予測部において推定されたうねり間隔である第１うねり間隔と、前記うねり間隔推定部において推定されたうねり間隔である第２うねり間隔と、の差異の大きさが予め設定された閾値以下である場合に、前記振動周波数が、前記うねり形状の原因となった周波数であると判定し、推定された前記うねり形状に関する情報および振動周波数を出力してもよい。
この形態の加工面性状予測装置によれば、うねり形状予測部において推定された第１うねり間隔と、うねり間隔推定部において推定された第２うねり間隔との差異の大きさについて判定するので、推定されたうねり形状の信頼性の低下を抑制できる。
（３）上記形態の加工面性状予測装置において、前記被加工物の振動を測定する第２振動センサから、測定結果を示す第２振動データを取得する第２データ取得部と、前記第１振動データと、取得された前記第２振動データと、から、前記回転工具と前記被加工物との相対振動データを算出する相対振動データ算出部と、をさらに備え前記うねり形状予測部は、算出された前記相対振動データを利用して前記うねり形状を推定し、推定された前記うねり形状に関する情報を出力してもよい。
この形態の加工面性状予測装置によれば、第１振動センサから取得した第１振動データと、第２振動センサから取得した被加工物の振動を示す第２振動データとを利用して相対振動データを算出し、かかる相対振動データを利用してうねり形状を予測するので、うねり形状の予測精度の低下をより抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態の加工面性状予測装置を備える工作機械の概略構成を示す説明図である。

【図2】第１実施形態の加工面性状予測装置の概略構成を示すブロック図である。

【図3】第１実施形態の加工面性状予測処理の手順を示すフローチャートである。

【図4】第１うねり間隔推定処理の手順を示すフローチャートである。

【図5】第１うねり間隔推定処理のステップＳ３１において抽出されたデータの一例を示す説明図である。

【図6】第２うねり間隔推定処理の手順を示すフローチャートである。

【図7】第２実施形態の加工面性状予測装置を備える工作機械の概略構成を示す説明図である。

【図8】第２実施形態の加工面性状予測装置の概略構成を示すブロック図である。

【図9】第２実施形態の加工面性状予測処理の手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

Ａ．第１実施形態：
Ａ－１．装置構成：
図１は、第１実施形態の加工面性状予測装置７０を備える工作機械１００の概略構成を示す説明図である。工作機械１００は、ベッド１０と、工作物テーブル２０と、工作物主軸ハウジング３０と、コラム４０と、工具主軸ハウジング５０と、回転工具Ｔと、第１振動センサ６０と、加工面性状予測装置７０とを備える。本実施形態では、工作機械１００は、横型マシニングセンタとして構成されている。なお、工作機械１００は、横型マシニングセンタに限定されず、立型マシニングセンタ、研削盤、フライス盤等でもよい。

【0009】

図１には、互いに直交する３つの座標軸であるＸ，Ｙ，Ｚ軸を表す矢印が示されている。以下の説明において、Ｘ軸に平行である方向を「Ｘ方向」、Ｙ軸に平行である方向を「Ｙ方向」、Ｚ軸に平行である方向を「Ｚ方向」と表記する。Ｘ、Ｙ、Ｚ軸を表す矢印が指し示す方向は、図１以降の各図においても同様である。

【0010】

ベッド１０は、床面に固定されている。ベッド１０は、ベッド１０の上面に、Ｘ方向に沿って延びる一対のＸ軸ガイドレール１１と、Ｚ方向に沿って延びる一対のＺ軸ガイドレール１２とを備える。一対のＺ軸ガイドレール１２は、互いにＸ方向に所定の距離だけ離れて平行に配置されている。

【0011】

工作物テーブル２０は、移動テーブル２１と回転テーブル２２からなる。移動テーブル２１は、Ｘ軸ガイドレール１１を介してベッド１０に設置され、図示しないリニアモータやボールネジ機構により、Ｘ軸ガイドレール１１に沿ってＸ方向に移動可能に構成されている。また、回転テーブル２２は、移動テーブル２１と一体的に移動するとともに、移動テーブル２１に対して回転可能に保持されている。

【0012】

工作物主軸ハウジング３０は、回転テーブル２２に設置され、移動テーブル２１および回転テーブル２２の動作に応じて一体的に移動可能に構成されている。工作物主軸ハウジング３０は、工作物主軸装置３１の少なくとも一部を収容している。工作物主軸装置３１は、工作物主軸ハウジング３０に対して回転可能に保持されている。工作物主軸装置３１は、工作物Ｗを着脱可能に保持し、工作物Ｗと一体的に回転する。なお、工作物Ｗは、本開示における「被加工物」に相当する。

【0013】

コラム４０は、Ｚ軸ガイドレール１２を介してベッド１０に設置され、図示しないリニアモータやボールネジ機構により、Ｚ軸ガイドレール１２に沿ってＺ方向に移動可能に構成されている。コラム４０は、Ｙ方向に沿って延びる一対のＹ軸ガイドレール４１を備える。一対のＹ軸ガイドレール４１は、互いにＸ方向に所定の距離だけ離れて平行に配置されている。

【0014】

工具主軸ハウジング５０は、Ｙ軸ガイドレール４１を介してコラム４０に設置され、図示しないリニアモータやボールネジ機構により、Ｙ軸ガイドレール４１に沿ってＹ方向に移動可能に構成されている。

【0015】

工具主軸ハウジング５０は、工具主軸装置５１の少なくとも一部を収容している。工具主軸装置５１は、工具主軸ハウジング５０に対して回転可能に保持されている。工具主軸装置５１は、回転工具Ｔを着脱可能に保持する。

【0016】

回転工具Ｔは、例えば、フライスカッタ、エンドミル、ドリル等である。回転工具Ｔは、工具主軸装置５１に取り付けられ、工具主軸装置５１と一体的に回転する。回転工具Ｔは、回転しながら工作物Ｗと接触することにより、工作物Ｗを加工する。このように加工時に回転工具Ｔのうち工作物Ｗと接触する部分を、以下の説明において「加工点」と呼ぶ。なお、「加工点」は、面積を有する微小な面と捉えることもできる。

【0017】

第１振動センサ６０は、工具主軸ハウジング５０の外面に設置されている。なお、第１振動センサ６０の設置位置は、加工点からの距離がより近い箇所であることが好ましい。本実施形態の第１振動センサ６０は加速度センサとして構成され、工具主軸ハウジング５０の振動によって生じる、工具送り方向に対して垂直方向の加速度を予め設定されたサンプリング周期ごとに測定する。第１振動センサ６０は、かかる加速度の時間変化を示す測定結果（以下の説明において、「第１振動データ」とも呼ぶ）を加工面性状予測装置７０へ送信する。第１振動センサ６０による第１振動データの取得および送信は、第１振動センサ６０の電源が入っている間、継続して行われる。なお、第１振動センサ６０は加速度センサに限定されず、速度センサまたは変位センサでもよい。

【0018】

図２は、第１実施形態の加工面性状予測装置７０の概略構成を示すブロック図である。加工面性状予測装置７０は、第１振動センサ６０から取得した第１振動データを利用して、加工終了後の工作物Ｗの表面（以下、「加工面」とも呼ぶ）に生じるうねり形状を予測し、外部機器へ出力する。加工面性状予測装置７０は、ＣＰＵ７１０と、メモリ７２０と、通信部７３０とを備えるコンピュータとして構成されている。本実施形態では、メモリ７２０は、第１振動センサ６０から送信された第１振動データを保持する。

【0019】

ＣＰＵ７１０は、第１データ取得部７１１と、単位変換部７１２と、うねり形状予測部７１３と、振動周波数推定部７１４と、うねり間隔推定部７１５と、うねり間隔判定部７１６とを備える。本実施形態では、第１データ取得部７１１と、単位変換部７１２と、うねり形状予測部７１３と、振動周波数推定部７１４と、うねり間隔推定部７１５と、うねり間隔判定部７１６とは、ＣＰＵ７１０がプログラムを実行することによって実現される機能部である。各機能部における処理については、後述する加工面性状予測処理において説明する。

【0020】

Ａ－２．加工面性状予測処理：
図３は、第１実施形態の加工面性状予測処理の手順を示すフローチャートである。加工面性状予測装置７０は、加工面性状予測処理を実行することにより、加工面に形成されるうねり形状を推定し、推定したうねり形状を外部機器へ出力する。本実施形態では、加工面性状予測処理は、工作機械１００による加工終了後に自動的に実行されるように、予めプログラムに組み込まれている。

【0021】

ステップＳ１０において、第１データ取得部７１１は、メモリ７２０に保持されていた第１振動データを読み出す。

【0022】

ステップＳ２０において、単位変換部７１２は、読み出された第１振動データの単位を「加速度」から「変位」に変換する。本実施形態では、単位変換部７１２は、第１振動データを時間について２階積分することにより、第１振動データの単位を変位に変換する。なお、第１振動センサ６０が変位センサとして構成されている場合には、単位が変位である第１振動データが得られるので、本ステップの処理は省略可能である。

【0023】

加工面性状予測装置７０は、第１うねり間隔推定処理（ステップＳ３０）と第２うねり間隔推定処理（ステップＳ４０）とを並列して実行する。なお、加工面性状予測装置７０は、ステップＳ３０とステップＳ４０とを順番に実行してもよい。

【0024】

図４は、第１うねり間隔推定処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ３１において、うねり形状予測部７１３は、単位変換されたデータから加工面を形成するための切れ刃通過周期ごとにデータを抽出する。このようにデータを抽出することにより、加工面のうち、Ｚ方向に平行な直線上に、切れ刃が接触した際の加工面に対して垂直方向の位置を示すデータを抽出することができる。

【0025】

ステップＳ３２において、うねり形状予測部７１３は、抽出されたデータを利用して、うねり形状を推定する。本実施形態では、うねり形状予測部７１３はうねり形状として、うねり振幅Ａと、うねり開始位置Ｐｓと、うねり間隔とを推定する。うねり振幅Ａは、工作物Ｗの加工面に対して垂直方向のうねりの振幅を意味する。うねり開始位置Ｐｓは、工作物ＷのＺ方向において、測定開始位置を基準とした、うねりの形成が開始された位置を意味する。うねり間隔は、周期的に形成されるうねりの１周期分の長さを意味する。

【0026】

図５は、ステップＳ３１において抽出されたデータの一例を示す説明図である。本実施形態におけるうねり形状の推定方法について、図５を参照しながら説明する。図５において、横軸は測定開始位置を基準とする距離を示し、縦軸はうねり高さを示している。なお、測定開始位置を基準とする距離は、測定開始からの経過時間と、予め設定された回転工具Ｔの送り速度とを利用して求められる。

【0027】

うねり形状予測部７１３は、うねり形状予測部７１３は、抽出されたデータにおいて、うねり高さが最大である最大点Ｈｍａｘと、うねり高さが最小である最小点Ｈｍｉｎとのそれぞれの点におけるうねり高さの差分を取ることにより、うねり振幅Ａを算出する。また、うねり形状予測部７１３は、うねり高さが予め設定された閾値Ｔｈ以上に最初に至った位置をうねり開始位置Ｐｓとして取得する。また、１０周期分のうねりの長さｄを測定し、長さｄを周期の数１０で除す、言い換えれば、１０周期分のうねりのうねり間隔の平均値を取ることにより、うねり間隔を算出する。かかるうねり間隔を、以下の説明において「第１うねり間隔」と呼ぶ。うねり形状を推定した後、うねり形状予測部７１３は、第１うねり間隔推定処理を終了する。なお、うねり振幅Ａが予め設定された閾値未満である場合、工作物Ｗの加工面にうねりは生じていないとして、うねり間隔およびうねり開始位置Ｐｓは取得せず、うねり形状予測部７１３は、第１うねり間隔推定処理を終了する。

【0028】

図６は、第１実施形態の第２うねり間隔推定処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ４１において、振動周波数推定部７１４は、単位変換部７１２において単位変換されたデータを対象としてフーリエ解析を行い、振動周波数を推定する。より具体的には、振動周波数推定部７１４は、単位変換されたデータをフーリエ変換して得られるピーク周波数であって、工作物Ｗの加工面を形成するための切れ刃通過周波数の整数倍と一致しないピーク周波数のうちのピーク高さが最も大きいピーク周波数を、振動周波数であると推定する。なお、本ステップにおけるフーリエ解析は、本開示における「周波数解析」に相当する。

【0029】

ステップＳ４２において、うねり間隔推定部７１５は、振動周波数を利用してうねり間隔を推定する。まず、うねり間隔推定部７１５は、振動周波数を、加工面を形成するための切れ刃通過周波数で除した余りからうねり周波数を算出する。具体的には、前記余りが加工面を形成するための切れ刃通過周波数の１／２の周波数より小さい場合は、前記余りをうねり周波数とし、前記余りが前記１／２周波数より大きい場合は、前記１／２周波数を対象軸として低周波数側に折り返した値をうねり周波数とする。そして、うねり間隔推定部７１５は、回転工具Ｔに対する工作物Ｗの１秒間当たりのＺ方向の移動量に、かかるうねり周波数を除することにより、うねり間隔を算出する。本ステップの終了後、うねり間隔推定部７１５は、第２うねり間隔推定処理を終了する。なお、本処理において推定されるうねり間隔を、以下の説明において「第２うねり間隔」と呼ぶ。

【0030】

ステップＳ３０とステップＳ４０との終了後、図３のステップＳ５０において、うねり間隔判定部７１６は、第１うねり間隔と第２うねり間隔との差異の大きさが予め設定された閾値以下であるか否かを判定する。第１うねり間隔と第２うねり間隔との差異の大きさが閾値以下であると判定された場合（ステップＳ５０：Ｙｅｓ）、振動周波数推定部７１４において推定された振動周波数が、うねり形状の原因となった振動の周波数であると判定できる。かかる場合には、うねり間隔判定部７１６は、うねり形状予測部７１３において推定されたうねり形状と、うねり間隔推定部７１５において推定された振動周波数とを、通信部７３０を介して外部機器へ出力する（ステップＳ６０）。なお、本実施形態では、「うねり形状の出力」は、うねり形状予測部７１３において推定されたうねり間隔と、うねり振幅Ａと、うねり開始位置Ｐｓとを含む情報の出力を意味する。本ステップの終了後、加工面性状予測装置７０は、加工面性状予測処理を終了する。

【0031】

他方、第１うねり間隔と第２うねり間隔との差異の大きさが閾値より大きいと判定された場合（ステップＳ５０：Ｎｏ）、振動周波数推定部７１４において推定された振動周波数の振動とは異なる振動が生じている可能性が高いといえる。かかる場合には、うねり間隔推定部７１５により推定されたうねり形状とは異なるうねり形状が生じている可能性が高いといえるため、うねり間隔判定部７１６は、上述のうねり形状および振動周波数に加えて推定精度情報を、通信部７３０を介して外部機器へ出力する。「推定精度情報」は、うねり形状の精度が低いことを示す情報を意味する。本ステップの終了後、加工面性状予測装置７０は、加工面性状予測処理を終了する。

【0032】

本実施形態では、加工面性状予測処理の終了後、工作機械１００は、出力されたうねり形状および振動周波数を受信して、例えば、加工状態の異常検知や回転工具Ｔの振動を抑制可能な加工条件の設定を行う。

【0033】

以上説明した第１実施形態の加工面性状予測装置７０によれば、第１振動センサ６０から取得した回転工具Ｔの加工中の振動を示す第１振動データを利用して、振動によって工作物Ｗの表面に生じるうねり形状を推定して出力するので、加工面に生じるうねり形状を把握できる。加えて、うねり形状の推定に複雑な処理を必要としないため、うねり形状を推定する処理の処理速度の低下を抑制できる。

【0034】

また、加工面性状予測装置７０は、うねり形状予測部７１３において推定された第１うねり間隔と、うねり間隔推定部７１５において推定された第２うねり間隔との差異の大きさについて判定するため、推定されたうねり形状の信頼性の低下を抑制できる。

【0035】

Ｂ．第２実施形態：
図７は、第２実施形態の加工面性状予測装置１７０を備える工作機械２００の概略構成を示す説明図である。図８は、第２実施形態の加工面性状予測装置１７０の概略構成を示すブロック図である。図７および図８に示すように、第２実施形態の加工面性状予測装置１７０は、第１振動センサ６０に加えて第２振動センサ１６０からデータを取得する点と、第２データ取得部７１７および相対振動データ算出部７１８を備える点とにおいて、第１実施形態の加工面性状予測装置７０と異なる。第２実施形態の加工面性状予測装置１７０の装置構成は、第１実施形態の加工面性状予測装置７０と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。

【0036】

図７に示すように、工作機械２００は、図１に示す工作機械１００の構成に加えて第２振動センサ１６０を備える。第２振動センサ１６０は、工作物主軸ハウジング３０の外面に設置されている。なお、第２振動センサ１６０の設置位置は、加工点からの距離がより近い箇所であることが好ましい。本実施形態の第２振動センサ１６０は加速度センサとして構成され、工作物主軸ハウジング３０の振動によって生じる工具送り方向に対して垂直方向の加速度を予め設定されたサンプリング周期ごとに測定する。第２振動センサ１６０は、かかる加速度の時間変化を示す測定結果（以下の説明において、「第２振動データ」とも呼ぶ）を加工面性状予測装置１７０へ送信する。第２振動センサ１６０による第２振動データの取得および送信は、第２振動センサ１６０の電源が入っている間、継続して行われる。なお、第２振動センサ１６０は加速度センサに限定されず、速度センサまたは変位センサでもよい。

【0037】

図８に示す第２データ取得部７１７および相対振動データ算出部７１８は、ＣＰＵ７１０がプログラムを実行することによって実現される機能部である。第２データ取得部７１７および相対振動データ算出部７１８における処理については、後述する加工面性状予測処理において説明する。

【0038】

図９は、第２実施形態の加工面性状予測処理の手順を示すフローチャートである。図９に示すように、第２実施形態の加工面性状予測装置１７０は、加工面性状予測処理において、図３のステップＳ１０およびステップＳ２０に代えて、ステップＳ１２と、ステップＳ１４と、ステップＳ２２とを実行する点において、第１実施形態の加工面性状予測装置７０と異なっている。加工面性状予測処理におけるその他の手順は、第１実施形態の加工面性状予測処理と同じであるので、同一の手順には同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。

【0039】

ステップＳ１２において、第１データ取得部７１１はメモリ７２０に保持していた第１振動データを読み出し、第２データ取得部７１７はメモリ７２０に保持していた第２振動データを読み出す。

【0040】

ステップＳ１４において、相対振動データ算出部７１８は、読み出された第１振動データと第２振動データとから、相対振動データを算出する。相対振動データは、回転工具Ｔと工作物Ｗとの相対振動を示すデータを意味する。相対振動データ算出部７１８は、第１振動データと第２振動データとの差分を取ることにより相対振動データを算出する。

【0041】

ステップＳ２２において、単位変換部７１２は、算出された相対振動データの単位を「加速度」から「変位」に変換する。本実施形態では、第１実施形態と同様に、単位変換部７１２は、相対振動データを時間について２階積分することにより、相対振動データの単位を変位に変換する。

【0042】

以上説明した第２実施形態の加工面性状予測装置１７０によれば、第１振動センサ６０から取得した第１振動データと、第２振動センサ１６０から取得した第２振動データとを利用して相対振動データを算出し、かかる相対振動データを利用してうねり形状を予測するので、うねり形状の予測精度の低下をより抑制できる。

【0043】

Ｃ．他の実施形態：
（Ｃ１）上記実施形態において、加工面性状予測装置７０は、第１うねり間隔と第２うねり間隔との差異の大きさが予め設定された閾値以下であるか否かを判定し、第１うねり間隔と第２うねり間隔との差異の大きさが閾値より大きい場合には、うねり形状およびうねり周波数に加えて推定精度情報を出力するが、本開示はこれに限定されない。加工面性状予測装置７０は、第１うねり間隔と第２うねり間隔との差異の大きさに関わらず、うねり形状および振動周波数を出力してもよい。かかる形態においても、上記実施形態と同様の効果を奏する。加えて、第１うねり間隔と第２うねり間隔との差異の大きさについての判定を行わないので、うねり形状を推定する処理の処理速度の低下をより抑制できる。

【0044】

（Ｃ２）上記実施形態において、加工面性状予測装置７０は、工作機械１００による加工終了後に加工面性状予測処理を実行するが、本開示はこれに限定されない。例えば、加工面性状予測装置７０は、予め設定された時間分のデータを取得するたびに加工面性状予測処理を実行するようにプログラムに組み込まれていてもよい。

【0045】

（Ｃ３）上記実施形態において、加工面性状予測処理において、うねり間隔判定部７１６は、うねり間隔推定部７１５により推定されたうねり形状をそのまま出力するが、本開示はこれに限定されない。うねり間隔判定部７１６は、例えば、うねり振幅Ａについて、予め実験等により特定した、加工点を基準とする振動測定点の振動伝達特性を考慮した係数を掛けることにより、加工点におけるうねり振幅Ａの推定値を算出し、かかる推定値を出力してもよい。かかる形態によれば、うねり形状の測定精度の低下をより抑制できる。

【0046】

（Ｃ４）上記実施形態において、第１振動データは工具送り方向に対して垂直方向の振動データとしたが、本開示はこれに限定されない。例えば、第１振動センサ６０によって、工具送り方向の振動変位も同時に取得し、第１うねり間隔推定処理において、測定開始位置からの距離に工具送り方向の振動変位を付与し、うねり形状を出力してもよい。かかる形態によれば、うねり形状の予測精度の低下をより抑制できる。

【0047】

（Ｃ５）上記実施形態において、うねり形状予測部７１３は、うねり形状として、うねり間隔と、うねり振幅Ａと、うねり開始位置Ｐｓを算出し、出力するが、本開示はこれに限定されない。例えば、うねり振幅Ａが予め設定された閾値を超えるか否かで、正常、異常、うねりの有無等を判断し、言語情報として出力してもよい。このような言語情報および上述したうねり形状は、本開示における「うねり形状に関する情報」に相当する。かかる形態によれば、作業者がより容易に加工面の良し悪しを判断することができる。

【0048】

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した形態中の技術的特徴に対応する各実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0049】

１０…ベッド、１１…Ｘ軸ガイドレール、１２…Ｚ軸ガイドレール、２０…工作物テーブル、２１…移動テーブル、２２…回転テーブル、３０…工作物主軸ハウジング、３１…工作物主軸装置、４０…コラム、４１…Ｙ軸ガイドレール、５０…工具主軸ハウジング、５１…工具主軸装置、６０…第１振動センサ、７０、１７０…加工面性状予測装置、１００、２００…工作機械、１６０…第２振動センサ、７１０…ＣＰＵ、７１１…第１データ取得部、７１２…単位変換部、７１３…うねり形状予測部、７１４…振動周波数推定部、７１５…うねり間隔推定部、７１６…うねり間隔判定部、７１７…第２データ取得部、７１８…相対振動データ算出部、７２０…メモリ、７３０…通信部、Ａ…うねり振幅、Ｈｍａｘ…最大点、Ｈｍｉｎ…最小点、Ｐｓ…うねり開始位置、Ｔ…回転工具、Ｗ…工作物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】