(57)【要約】【課題】非接触で工作物の形状を測定可能な測定機能を有する工作機械システムを提供すること。【解決手段】研削盤１は、工作物Ｗを回転可能に支持する工作物支持装置２０と、工作物支持装置２０に支持された工作物Ｗを加工する工具としての砥石車４０と、工作物支持装置２０に支持された工作物Ｗに向けて発光し、且つ、工作物Ｗの表面からの反射光を受光するセンサ１００と、工作物Ｗを回転させた状態におけるセンサ１００の受光量に基づいて工作物Ｗの形状情報を抽出する演算部２２０と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物を回転可能に支持する工作物支持装置と、
前記工作物支持装置に支持された前記工作物を加工する工具と、
前記工作物支持装置に支持された前記工作物に向けて発光し、且つ、前記工作物の表面からの反射光を受光するセンサと、
前記工作物を回転させた状態における前記センサの受光量に基づいて前記工作物の形状情報を抽出する演算部と、
を備える、測定機能を有する工作機械システム。
【請求項２】
前記演算部は、前記センサの受光量に基づいて前記工作物との距離を抽出し、その抽出された距離に基づいて前記形状情報を抽出する、請求項１に記載の測定機能を有する工作機械システム。
【請求項３】
前記演算部は、前記工作物に生じ得る回転振れ成分を抽出する、請求項１又は２に記載の測定機能を有する工作機械システム。
【請求項４】
前記工作物は、円筒形状に形成され、
前記演算部は、前記工作物の回転位相に対する前記受光量の情報から前記工作物の回転振れ成分を除去し、前記形状情報として真円度成分を抽出する、請求項３に記載の測定機能を有する工作機械システム。
【請求項５】
前記演算部は、前記受光量の情報から、前記回転振れとして低周波成分を除去し、前記真円度成分として高周波成分を抽出する、請求項４に記載の測定機能を有する工作機械システム。
【請求項６】
前記演算部は、前記工作物に生じ得るびびり成分を抽出する、請求項１又は２に記載の測定機能を有する工作機械システム。
【請求項７】
前記工作物は、カムであり、
前記演算部は、前記工作物を回転させつつ、前記センサをカム面に沿って移動させている状態における前記センサの受光量に基づいて、カムプロフィールの成分を抽出する、請求項１又は２に記載の測定機能を有する工作機械システム。
【請求項８】
前記センサは、
基板と、
前記基板上に装着され、前記工作物に向けて発光する発光素子と、
前記基板上において前記発光素子の近傍に装着され、前記工作物からの反射光を受光可能な受光素子と、
を備える、請求項１−７の何れか一項に記載の測定機能を有する工作機械システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定機能を有する工作機械システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、工作機械に支持された工作物の外径を測定する定寸装置が記載されている。工作機械に支持された工作物を回転させながら、定寸装置の接触子を工作物の表面に接触させることにより、工作物の外径を機上で測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１４４５１８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、定寸装置を用いて工作物の外径を測定する場合には、接触子を工作物に接触させる必要がある。この場合、接触子と工作物との接触に起因して工作物の表面に擦過傷が生じるおそれがある。
【０００５】
本発明は、非接触で工作物の形状を測定可能な測定機能を有する工作機械システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る測定機能を有する工作機械システムは、工作物を回転可能に支持する工作物支持装置と、前記工作物支持装置に支持された前記工作物を加工する工具と、前記工作物支持装置に支持された前記工作物に向けて発光し、且つ、前記工作物の表面からの反射光を受光するセンサと、前記工作物を回転させた状態における前記センサの受光量に基づいて前記工作物の形状情報を抽出する演算部と、を備える。
【０００７】
本発明によれば、センサは、工作物支持装置に支持された工作物に向けて発光し、且つ、工作物の表面にて反射した反射光を受光する。そして、演算部は、センサの受光量に基づいて、工作物の形状情報を得る。よって、工作機械システムは、工作物に対して接触することなく工作物の形状情報を取得し、工作物の形状測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第一実施形態における研削盤の平面図である。
【図２】センサを用いて研削加工中の工作物の形状情報を検出する様子を表した図である。
【図３】検出部の断面図である。
【図４】制御装置のブロック図である。
【図５】センサから得られる受光量データをＦＦＴ解析した場合に示される工作物の形状情報と周波数帯との関係を表すグラフである。
【図６Ａ】回転振れが発生した工作物に対してセンサによるセンシングを行い、得られた受光量データをＦＦＴ解析した結果を示すグラフである。
【図６Ｂ】びびりが発生した工作物に対してセンサによるセンシングを行い、得られた受光量データをＦＦＴ解析した結果を示すグラフである。
【図７Ａ】寸法判定部により実行される寸法判定処理を示すフローチャートである。
【図７Ｂ】センサが受光する受光量と、センサから工作物までの距離との関係を示すグラフである。
【図８】回転振れ判定部により実行される回転振れ判定処理を示すフローチャートである。
【図９】びびり判定部により実行されるびびり判定処理を示すフローチャートである。
【図１０】真円度判定部により実行される真円度判定処理を示すフローチャートである。
【図１１】第二実施形態における研削盤の平面図である。
【図１２】制御装置のブロック図である。
【図１３】カムプロフィール判定部により実行されるカムプロフィール判定処理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】
【０００９】
＜１．第一実施形態＞
（１−１．研削盤１の概略構成）  
以下、本発明に係る測定機能を有する工作機械システムの実施形態について、図面を参照しながら説明する。まず、図１を参照して、本発明の第一実施形態における工作機械システムとしての研削盤１の概略構成について説明する。
【００１０】
図１に示すように、工作機械システムは、円筒状の工作物Ｗを回転させながら研削加工を行う１台のテーブルトラバース型の研削盤１から構成される。工作機械システムとしての研削盤１は、ベッド２と、テーブル１０と、工作物支持装置２０と、砥石台３０と、砥石車４０と、ツルア５０と、クーラント供給装置６０と、定寸装置７０と、エア供給装置８０と、センサ１００と、制御装置２００と、を備える。
【００１１】
ベッド２は、研削盤１の基台となる部位である。ベッド２には、研削条件等に関する各種パラメータが入力される操作盤３が設けられ、操作盤３は、作業者により操作される。テーブル１０は、ベッド２上において、Ｚ軸方向へ移動可能に設けられる。テーブル１０は、Ｚ軸モータ１１を有するねじ送り装置１２を駆動させることにより、Ｚ軸方向へ往復移動する。
【００１２】
工作物支持装置２０は、主軸台２１及び心押台２２を備える。主軸台２１は、テーブル１０上に固定される。主軸台２１は、Ｚ軸方向に平行な軸回りに回転する主軸２３と、主軸２３を回転させるための駆動力を付与する主軸モータ２４とを備える。主軸台２１は、主軸２３により工作物Ｗの一端を回転可能に支持し、主軸モータ２４により工作物Ｗを回転駆動する。心押台２２は、テーブル１０上において主軸台２１と対向する位置に設けられ、工作物Ｗの他端を支持する。
【００１３】
砥石台３０は、ベッド２上においてＸ軸方向へ移動可能に設けられる。砥石台３０は、Ｘ軸モータ３１を有するねじ送り機構３２を駆動させることにより、Ｘ軸方向へ往復移動する。砥石車４０は、砥石台３０に対し、Ｚ軸方向に平行な軸回りに回転自在に支持される。砥石車４０は、砥石台３０に固定された砥石車モータ４１から駆動力を付与されることで回転し、工作物Ｗの外周面を研削する。或いは、砥石車４０は、主軸台２１に工作物Ｗの一端のみをチャック等により回転可能に支持し、砥石車４０を心押台２２側（図１に示す右側）からＺ軸方向へ往復移動させることにより、工作物Ｗの内周面を研削する。ツルア５０は、主軸台２１に対し、Ｚ軸に平行な軸まわりに回転自在に支持される。ツルア５０は、主軸台２１に設けられたツルアモータ５１から付与される駆動力により回転し、砥石車４０のツルーイング（形状成形及び目立て）を行う。
【００１４】
クーラント供給装置６０は、ベッド２上に設けられる。クーラント供給装置６０は、砥石台３０に設けられたクーラントノズル（図示せず）を介して、研削部位にクーラントを供給する。定寸装置７０は、テーブル１０を挟んだ砥石車４０の反対側において、工作物Ｗに接触可能に設けられる。定寸装置７０は、砥石車４０により研削された工作物Ｗの外径を計測する。
【００１５】
エア供給装置８０は、テーブル１０を挟んだ砥石車４０の反対側に設けられる。エア供給装置８０は、工作物Ｗの加工領域へ向けて配置されたエア供給部８１，８２を備え、エア供給部８１，８２から工作物Ｗにエアを吹き付けることにより、工作物Ｗの外周面に付着したクーラント等の付着物を除去する。なお、本実施形態では、工作物Ｗにエアを吹き付ける場合を例に挙げて説明しているが、エアの代わりに、工作物Ｗに対する加工に影響を与えない不活性ガス等を吹き付けてもよい。
【００１６】
センサ１００は、テーブル１０を挟んだ砥石車４０の反対側に配置される。センサ１００は、工作物Ｗに対するセンシングを行い、工作物Ｗの表面状態を示す光信号を電気信号に変換した後、制御装置２００に送信する。
【００１７】
なお、センサ１００によるセンシングは、工作物Ｗが主軸台２１及び心押台２２に支持された状態で行う。従って、研削盤１は、センサ１００によるセンシングを行う際に、主軸台２１及び心押台２２に支持された工作物Ｗを別の位置へ搬送する必要がある場合と比べて、工作物Ｗに対するセンシングを行う際の作業効率を向上させることができる。
【００１８】
（１−２．センサ１００の構成）
次に、図２及び図３を参照して、センサ１００の構成を説明する。図２に示すように、センサ１００は、本体１１０と、検出部１２０と、本体カバー１４０と、第一エア放出部１５０と、エア流路１６０と、第二エア放出部１７０と、風切板１８０と、を備える。
【００１９】
図３に示すように、本体１１０は、長尺の棒状に形成され、本体１１０の先端側（図２右側）における一外側面上には、検出部１２０が固定される。検出部１２０は、測定対象物である工作物Ｗのセンシングを行い、そのセンシングの結果を示す電気信号を制御装置２００に送信する。検出部１２０は、基板１２１と、発光素子１２２と、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４と、蓋部１２５と、３つのレンズ１２５ａ〜１２５ｃとを備える。
【００２０】
基板１２１は、半導体材料（Ｎ型、Ｐ型、バイポーラ型など）から構成され、本体１１０の一外側面（図３において下方を向く表面）上に装着される。発光素子１２２は、基板１２１に装着される発光ダイオードであり、本体１１０の一外側面の法線方向（図３下方向）へ向けて発光する。第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４は、基板１２１に装着されたフォトダイオードであり、発光素子１２２の近傍に配置される。発光素子１２２、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４は、本体１１０の長手方向（図３左右方向）に沿って直線状に並設され、発光素子１２２は、第一受光素子１２３と第二受光素子１２４との間に配置される。なお、基板１２１上に配置された発光素子１２２、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４は、仕切板１２６により仕切られている。従って、検出部１２０は、発光素子１２２からの発光及び第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４への受光を効率的に行うことができる。
【００２１】
また、本実施形態では、発光素子１２２として発光ダイオードを用いる場合を例に挙げて説明したが、発光ダイオードの代わりに、エレクトロルミネッセンスやレーザー素子等を発光素子１２２として用いてもよい。また、本実施形態では、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４としてフォトダイオードを用いる場合を例に挙げて説明したが、フォトダイオードの代わりに、ＣＣＤやＣＭＯＳ素子等を第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４として用いてもよい。
【００２２】
蓋部１２５は、基板１２１、発光素子１２２、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４を覆う。蓋部１２５には、発光素子１２２、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４のそれぞれと対向する位置にレンズ１２５ａ〜１２５ｃが一つずつ保持される。３つのレンズ１２５ａ〜１２５ｃは、非球面レンズでもよく、検出し易くするためにレンズ形状を変更して、レンズの焦点位置や焦点深度を調整してもよい。
【００２３】
３つのレンズ１２５ａ〜１２５ｃのうち、発光素子１２２と対向する位置に配置されるレンズ１２５ａには、発光素子１２２から照射される光が入射する。レンズ１２５ａは、発光素子１２２から照射された光を屈曲させ、その屈曲させた光を特定の位置Ｐに導く。
【００２４】
３つのレンズ１２５ａ〜１２５ｃのうち、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４と対向する位置に配置される２つのレンズ１２５ｂ，１２５ｃは、特定の位置Ｐから入射する光を屈曲させ、その屈曲させた光を第一受光素子１２３又は第二受光素子１２４に導く。
【００２５】
このように、検出部１２０は、工作物Ｗの形状情報を非接触で検出することができるので、センサ１００によるセンシングに伴って工作物Ｗに傷がつくことを回避できる。さらに、検出部１２０は、１つの発光素子１２２から照射した場合に、特定の位置Ｐにおいて反射する反射光の変化を、２つの受光素子（第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４）で確認することができる。よって、検出部１２０は、工作物Ｗの形状を精度よく取得することができる。
【００２６】
また、検出部１２０は、発光素子１２２、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４を１つの基板１２１に配置することで、発光素子１２２、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４を互いに近接した位置に配置できる。よって、検出部１２０は、発光素子１２２、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４を別々の基板に形成する場合と比べて、検出部１２０の小型化を図ることができる。
【００２７】
図２に戻り、センサ１００の構成についての説明を続ける。本体カバー１４０は、本体１１０の先端側を被覆し、検出部１２０に他の部材等が直撃することを防止する。本体カバー１４０の上面には、本体カバー１４０の内部と外部とに連通する流入口１４１が貫通形成される。また、本体カバー１４０の上面には、エア供給装置８０に接続されたエア供給部８１が連結され、エア供給部８１から放出されたエアは、流入口１４１から本体カバー１４０の内部へ供給される。
【００２８】
一方、本体カバー１４０の下面には、検出部１２０と対向する位置に検出口１４２が貫通形成される。検出部１２０は、検出口１４２を介して測定対象物である工作物Ｗに対向し、検出部１２０から発光した光は、検出口１４２を通過して工作物Ｗに入射し、反射した光が検出口１４２を通過して検出部１２０に入射する。このように、検出部１２０と工作物Ｗとの間には、検出部１２０から工作物Ｗへ、及び、工作物Ｗから検出部１２０へ向かう光が通過する検出領域Ａが形成される。
【００２９】
第一エア放出部１５０は、本体カバー１４０の下面であって、検出口１４２の周囲に形成されたノズル状の部位である。第一エア放出部１５０は、本体カバー１４０の内部と外部とに連通する複数の流出口１５１が貫通形成され、エア供給部８１から本体カバー１４０の内部へ供給されるエアは、複数の流出口１５１から工作物Ｗへ向けて放出される。
【００３０】
このように、第一エア放出部１５０は、検出口１４２の周囲に形成され、検出部１２０側から工作物Ｗへ向けてエアを放出する。これにより、センサ１００は、飛散した異物が検出部１２０に付着することを防止できると共に、切粉等を含むミストが検出領域Ａに進入することを防止できる。
【００３１】
さらに、複数の流出口１５１は、本体カバー１４０の内部側から外部側へ向かうにつれて、検出部１２０から見て外周側へ広がる放射状に形成される。よって、第一エア放出部１５０から放出されたエアは、工作物Ｗに対し、検出領域Ａから離れる方向へ向けて吹き付けられる。これにより、センサ１００は、第一エア放出部１５０からエアを吹き付けられた異物が、飛散して検出部１２０に付着することを防止できる。また、センサ１００は、第一エア放出部１５０から放出するエアによって切粉等を含むミストが検出領域Ａに進入することを抑制できる。よって、センサ１００は、工作物Ｗの表面粗さを検出するにあたり、その検出精度を維持することができる。
【００３２】
エア流路１６０は、エア供給装置８０からエア供給部８１を介して本体カバー１４０の内部に流入したエアを第一エア放出部１５０まで導く。エア流路１６０は、本体１１０の外周面と本体カバー１４０の内周面との間に形成され、第一エア放出部１５０に連通する。これにより、センサ１００は、例えば、エア供給部８１から第一エア放出部１５０までエアを導くためのホース等を本体カバー１４０の内部に配置する場合と比べて、センサ１００の構造を簡素化でき、センサ１００の小型化を図ることができる。
【００３３】
なお、本体カバー１４０は、流入口１４１よりも第一エア放出部１５０から離れた位置で本体１１０の外周面に固定され、本体１１０の外周面と本体カバー１４０の内周面との間が、Ｏリング１４３によりシールされている。これにより、センサ１００は、エア流路１６０に流入したエアが、第一エア放出部１５０以外の部位から漏出することを防止できるので、第一エア放出部１５０から工作物Ｗへ向けてエアを強く吹き付けることができる。
【００３４】
第二エア放出部１７０は、エア供給装置８０のエア供給部８２に一体形成されたノズルである。第二エア放出部１７０は、砥石車４０とセンサ１００との間に配置され、工作物Ｗのうち、砥石車４０により研削される研削位置から検出領域Ａへ向かう部位へ向けてエアを放出する。これにより、センサ１００は、工作物Ｗに付着したクーラント等の異物を第二エア放出部１７０から放出するエアにより吹き飛ばすことができる。従って、異物が付着した状態で工作物Ｗが検出領域Ａに進入することを防止できる。また、センサ１００は、切粉等を含むミストが検出領域Ａに進入することを防止できる。よって、センサ１００は、検出精度を確保することができる。
【００３５】
風切板１８０は、センサ１００と第二エア放出部１７０との間を仕切る板状の部材であり、本体カバー１４０に固定される。風切板１８０の工作物Ｗを向く端部１８０ａは、第一エア放出部１５０よりも工作物Ｗに近接した位置にあり、第二エア放出部１７０は、風切板１８０の工作物Ｗを向く端部１８０ａよりも工作物Ｗとは離れた位置からエアを放出する。
【００３６】
この場合、第二エア放出部１７０から放出されたエアが、検出領域Ａに向けて吹き付けられることを防止できるので、センサ１００は、第二エア放出部１７０から吹き付けたエアにより飛散した異物が検出部１２０に付着することを抑制できる。また、第二エア放出部１７０から放出したエアが、風切板１８０に案内されながら工作物Ｗへ向かうので、第二エア放出部１７０は、工作物Ｗに対し、エアを強く吹き付けることができる。よって、センサ１００は、工作物Ｗに付着した異物を取り除きやすくすることができる。
【００３７】
（１−３．制御装置２００について）
次に、図４を参照して、制御装置２００について説明する。図４に示すように、制御装置２００は、センサ制御部２１０と、演算部２２０とを備える。
【００３８】
センサ制御部２１０は、センサ１００に関する制御を行う。センサ１００によるセンシングを行う際、センサ制御部２１０は、検出部１２０と工作物Ｗとの間隔が所定寸法となる位置までセンサ１００を工作物Ｗに近づけた後、工作物Ｗに向けて発光し、工作物Ｗの表面からの反射光を受光する。
【００３９】
演算部２２０は、センサ１００の受光量に基づき、工作物Ｗの形状情報を抽出するための演算を行う。演算部２２０は、寸法判定部２２１と、回転振れ判定部２２２と、びびり判定部２２３と、真円度判定部２２４とを備える。
【００４０】
寸法判定部２２１は、センサ１００が受光した受光量に基づいて、工作物Ｗの外径が所望の寸法に到達したか否かを判定する。寸法判定部２２１には、検出部１２０が所望の外径となった工作物Ｗに向けて発光し、検出部１２０が受光する工作物Ｗからの反射光の受光量に関する基準閾値が記憶されている。寸法判定部２２１は、センサ１００が受光した受光量が基準閾値以下であるか否かを判定し、センサ１００の受光した受光量が基準閾値以下である場合に、工作物Ｗの外径が所望の寸法に到達したと判断する。
【００４１】
ここで、工作物Ｗに回転振れが生じている場合、その回転振れの影響がセンサ１００の検出結果に反映される。従って、工作物Ｗの外径が所望の寸法に到達したか否かの判定を正確に行うに際し、回転振れが発生している場合には、その回転振れの成分を検出結果から取り除く必要がある。そこで、寸法判定部２２１は、センサ１００により得られたデータから回転振れ成分を除去する処理を行い、その処理後のデータに基づき、工作物Ｗの外径が所望の寸法に到達したか否かの判定を行う。
【００４２】
回転振れ判定部２２２は、センサ１００により得られたデータに対してＦＦＴを用いた周波数分析を行い、その分析結果に基づいて、回転振れの有無を判定する。図５及び図６Ａに示すように、回転振れを有する工作物Ｗに対してセンサ１００によるセンシングを行い、得られた受光量データにＦＦＴを用いた周波数分析を行うと、ｆ１からｆ２までの周波数帯において一定以上の大きな振幅が発生する。
【００４３】
この点に着目し、回転振れ判定部２２２は、センサ１００により得られた受光量データに基づき、ＦＦＴ解析後のｆ１からｆ２までの周波数帯における振幅が予め定められた基準閾値以上である場合に、工作物Ｗが回転振れを有すると判定する。これに加え、回転振れ判定部２２２は、ＦＦＴ解析後のｆ１からｆ２までの周波数帯における振幅に基づき、工作物Ｗの回転振れの大きさを算出する。
【００４４】
びびり判定部２２３は、センサ１００により得られた受光量データに対してＦＦＴを用いた周波数分析を行い、その分析結果に基づいて、びびりの有無を判定する。ここで、図５及び図６Ｂに示すように、びびりを有する工作物Ｗに対してセンサ１００によるセンシングを行い、得られた受光量データにＦＦＴを用いた周波数分析を行うと、ｆ３からｆ４までの周波数帯において一定以上の大きな振幅が発生する。
【００４５】
この点に着目し、びびり判定部２２３は、センサ１００により得られた受光量データに基づき、ＦＦＴ解析後のｆ３からｆ４までの周波数帯における振幅が予め定められた基準閾値以上である場合に、工作物Ｗがびびりを有すると判定する。これに加え、びびり判定部２２３は、ＦＦＴ解析後のｆ３からｆ４までの周波数帯において、振幅が基準閾値以上となった周波数を出力する。この場合、作業者は、出力された周波数を手掛かりとして、びびりの発生原因を突き止めることができる。
【００４６】
真円度判定部２２４は、センサ１００により得られた受光量データから回転振れ成分を除去したもの（ＦＦＴ解析後のｆ２からｆ５までの周波数帯を抽出したもの）を用いて、工作物Ｗの真円度を算出する。真円度判定部２２４には、所望の真円度を充足した場合に得られる受光量に関する基準閾値が予め記憶されている。真円度判定部２２４は、回転振れ成分を除去した後の受光量データから算出される真円度と基準閾値とを比較し、工作物Ｗが所望の真円度を有するか否かを判定する。
【００４７】
（１−４．寸法判定処理）
次に、図７Ａ及び図７Ｂを参照して、寸法判定部２２１により実行される寸法判定処理について説明する。図７Ａに示すように、寸法判定処理において、寸法判定部２２１は、センサ１００から受光量データを取得し（Ｓ１）、ハイパスフィルタにより回転振れ成分を受光量データから除去する（Ｓ２）。その後、寸法判定処理は、回転振れ成分が除去された受光量データに基づき、センサ１００が受光した受光量が基準閾値Ｔｈ以下であるか否かを判定する（Ｓ３）。
【００４８】
ここで、図７Ｂに示すように、センサ１００が工作物Ｗに向けて発光した場合に工作物Ｗからの反射光を受光する受光量は、１００と工作物Ｗとの距離が広がるについて小さくなる。従って、研削盤１は、研削加工と並行しながらセンサ１００によるセンシングを行う場合に、検出部１２０を工作物Ｗに近づけた状態でセンサ１００をベッド２に固定する。そして、寸法判定部２２１は、センサ１００が受光した受光量が基準閾値Ｔｈ以下となった場合に、工作物Ｗの外径が所望の寸法Ｌに到達したと判断する。
【００４９】
Ｓ３の処理において、寸法判定処理は、工作物Ｗの受光量が基準閾値Ｔｈよりも大きいと判定した場合に（Ｓ３：Ｎｏ）、Ｓ１の処理に戻る。一方、寸法判定処理は、工作物Ｗの受光量が基準閾値Ｔｈ以下と判定した場合に（Ｓ３：Ｙｅｓ）、工作物Ｗの外径が所望の寸法Ｌに到達したことを通知し（Ｓ４）、本処理を終了する。このように、研削盤１は、センサ１００の受光量に基づいて工作物Ｗとの距離を抽出し、その抽出された距離に基づいて工作物Ｗの外径等の形状情報を取得することができる。
【００５０】
（１−５．回転振れ判定処理）
次に、図８を参照して、回転振れ判定部２２２により実行される回転振れ判定処理について説明する。図８に示すように、回転振れ判定処理において、回転振れ判定部２２２は、センサ１００から受光量データを取得する（Ｓ１１）。そして、回転振れ判定部２２２は、バンドパスフィルタにより回転振れ成分としての低周波成分（図５に示すｆ１からｆ２までにおける周波数成分）を受光量データから抽出し（Ｓ１２）、ＦＦＴ解析を行う（Ｓ１３）。
【００５１】
Ｓ１４の処理において、回転振れ判定部２２２は、Ｓ１３の処理で行ったＦＦＴ解析の結果に基づき、抽出された回転振れ成分における振幅のピーク値が基準閾値以上であるか否かを判定し、工作物Ｗに回転振れが発生しているか否かを判断する。その結果、Ｓ１４の処理において、工作物Ｗに回転振れが発生していない場合に（Ｓ１４：Ｎｏ）、回転振れ判定処理は、そのまま本処理を終了する。一方、工作物Ｗに回転振れが発生している場合に（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、回転振れ判定処理は、回転振れの値（回転振れの大きさ）を出力し（Ｓ１５）、本処理を終了する。このように、研削盤１は、工作物Ｗに回転振れが発生しているか否かの判定を、工作物Ｗに接触せずに行うことができる。
【００５２】
（１−６．びびり判定処理）
次に、図９を参照して、びびり判定部２２３により実行されるびびり判定処理について説明する。図９に示すように、びびり判定処理において、びびり判定部２２３は、センサ１００から受光量データを取得する（Ｓ２１）。そして、びびり判定部２２３は、バンドパスフィルタによりびびり成分としての高周波成分（図５に示すｆ３からｆ４までにおける周波数成分）を受光量データから抽出し（Ｓ２２）、ＦＦＴ解析を行う（Ｓ２３）。
【００５３】
Ｓ２４の処理において、びびり判定部２２３は、Ｓ２３の処理で行ったＦＦＴ解析の結果に基づき、抽出されたびびり成分における振幅のピーク値が基準閾値以上であるか否かを判定し、工作物Ｗにびびりが発生しているか否かを判断する。その結果、工作物Ｗにびびりが発生していない場合に（Ｓ２４：Ｎｏ）、びびり判定処理は、そのまま本処理を終了する。一方、工作物Ｗにびびりが発生している場合に（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、びびり判定処理は、振幅が基準閾値以上となった周波数の値を出力し（Ｓ２５）、本処理を終了する。このように、研削盤１は、工作物Ｗにびびりが発生しているか否かの判定を、工作物Ｗに接触せずに行うことができる。
【００５４】
（１−７．真円度判定処理）
次に、図１０を参照して、真円度判定部２２４により実行される真円度判定処理について説明する。図１０に示すように、真円度判定処理において、真円度判定部２２４は、センサ１００から受光量データを取得し（Ｓ３１）、ハイパスフィルタにより回転振れ成分としての低周波成分を受光量データから除去する（Ｓ３２）。その後、真円度判定部２２４は、回転振れ成分が除去された受光量データに基づき、工作物Ｗの真円度を算出する。
【００５５】
次に、真円度判定部２２４は、回転振れ成分が除去された受光量データの振幅に基づいて、真円度を算出する（Ｓ３３）。続いて、真円度判定部２２４は、算出された工作物Ｗの真円度と基準閾値とを比較し、工作物Ｗが所望の真円度を有するか否かを判定する（Ｓ３４）。その結果、工作物Ｗが所望の真円度を有すると判定された場合に（Ｓ３４：Ｙｅｓ）、真円度判定処理は、そのまま本処理を終了する。一方、工作物Ｗが所望の真円度を有しないと判定された場合に（Ｓ３４：Ｎｏ）、真円度判定処理は、真円度の算出値を出力し（Ｓ３５）、本処理を終了する。
【００５６】
このように、研削盤１は、工作物Ｗの真円度に関する情報を、工作物Ｗに接触せずに行うことができる。また、真円度判定部２２４は、工作物Ｗの回転位相に対する受光量の情報から工作物Ｗの回転振れ成分としての低周波成分を除去する処理を行った後、高周波成分としての真円度成分を抽出するので、研削盤１は、工作物Ｗの真円度に関する情報を精度よく抽出することができる。
【００５７】
以上説明したように、研削盤１は、研削加工後の工作物Ｗに接触することなく、工作物Ｗの形状情報（工作物Ｗの外径、振れ、びびり、真円度等）を取得し、工作物Ｗの形状測定を行うことができる。また、研削盤１は、工作物Ｗに回転振れやびびり等が発生していると判定された場合に、回転振れやびびり等の発生原因を突き止めることにより、研削条件の修正等の対応を早期に行うことができる。よって、研削盤１は、不良品の発生数を抑制できる。
【００５８】
また、研削盤１は、センサ１００から得られた受光量データに基づいて真円度成分を抽出するにあたり、そのデータから回転振れ成分として特定の低周波成分を受光量データから除去した上で、工作物Ｗの真円度を算出する。これにより、研削盤１は、工作物Ｗの真円度に関する情報を精度よく抽出することができる。その結果、研削盤１は、真円度判定部２２４による判定の精度を高めることができる。
【００５９】
さらに、研削盤１は、工作物Ｗが工作物支持装置２０に支持された状態で、工作物Ｗの形状情報を取得することができる。よって、研削盤１は、工作物Ｗを別に位置へ移動させた後に工作物の形状情報を取得する場合と比べて、工作物Ｗの加工に要する時間の短縮を図ることができる。
【００６０】
なお、本実施係蹄では、工作機械システムが１台の研削盤１から構成される場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、工作機械システムが、複数の研削盤と、複数の研削盤の外部であって、それら複数の研削盤が接続されるネットワーク上に設けられる解析部と、を備え、上記各実施形態において制御装置２００に設けられていた演算部２２０を、解析部に設けてもよい。そしてこの場合、工作機械システムは、解析部による解析の結果、工作物Ｗの研削を行う条件を変更すべきであると判断した場合に、複数の研削盤１が行う研削の条件を同時に変更する構成としてもよい。また、解析部は、例えば、特定の加工条件下（特定の工作物Ｗや特定の研削盤、特定の環境（気温や湿度）等）で抽出した工作物Ｗの形状情報を蓄積してもよい。この場合、解析部は、蓄積されたデータを解析し、演算部２２０は、解析部による解析結果（傾向や異常の発生等）に基づき、工作物Ｗからの反射光の受光量に関する基準閾値を決定する。これにより、工作機械システムは、工作物Ｗの形状情報を精度よく抽出することができる。
【００６１】
＜２．第二実施形態＞
次に、図１１から図１３を参照して、第二実施形態について説明する。第一実施形態では、工作物Ｗが円筒形状である場合について説明したが、第二実施形態では、工作物Ｗがカムである。なお、上記した第一実施形態と同一の部品には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６２】
（２−１．研削盤３０１の概略構成）
まず、図１１を参照して、第二実施形態における研削盤３０１の概略構成について説明する。図１１に示すように、研削盤３０１は、エア供給装置８０及びセンサ１００の配置及び制御装置４００を除き、第一実施形態における研削盤１（図１参照）と同等の構成を有する。
【００６３】
エア供給装置８０及びセンサ１００は、砥石台３０に配置され、砥石車４０と一体的に移動する。この場合、研削盤３０１は、工作物Ｗのカム表面に対してセンサ１００によるセンシングを行う際、検出部１２０（図２参照）と工作物Ｗのカム表面との間隔を一定に維持することができる。
【００６４】
（２−２．制御装置４００）
次に、図１２を参照して、制御装置４００について説明する。図１２に示すように、制御装置４００は、センサ制御部２１０と演算部４２０とを備え、演算部４２０は、カムプロフィール判定部４２１と、振れ判定部４２２とを備える。
【００６５】
カムプロフィール判定部４２１は、センサ１００をカム面に沿って移動させている状態でセンサ１００が受光した受光量に基づいて、工作物Ｗのカム表面が所望のカムプロフィールを有するか否かを判定する。カムプロフィール判定部４２１には、カム表面が所望のカムプロフィールとなった工作物Ｗに対してセンサ１００が発光した場合に、センサ１００が受光する受光量に関する基準閾値が記憶されている。カムプロフィール判定部４２１は、センサ１００が受光した受光量が基準閾値以下であるか否かを判定し、センサ１００の受光した受光量が基準閾値以下である場合に、工作物Ｗのカム表面が所望のカムプロフィールを有すると判断する。
【００６６】
（２−３．カムプロフィール判定処理）
次に、図１３を参照して、カムプロフィール判定部４２１により実行されるカムプロフィール判定処理について説明する。
【００６７】
図１３に示すように、カムプロフィール判定処理において、カムプロフィール判定部４２１は、センサ１００から受光量データを取得し（Ｓ４１）、ハイパスフィルタにより回転振れ成分としての低周波成分を受光量データから除去する（Ｓ４２）。
【００６８】
次に、カムプロフィール判定部４２１は、回転振れ成分が除去された受光量データに基づき、工作物Ｗのカムプロフィールと予め記憶された所望のカムプロフィールとのずれ量を算出し、工作物Ｗのカム表面が所望のカムプロフィールを有するか否かを判定する（Ｓ４３）。その結果、工作物Ｗが所望のカムプロフィールを有すると判定された場合に（Ｓ４３：Ｙｅｓ）、カムプロフィール判定処理は、そのまま処理を終了する。一方、工作物Ｗが所望のカムプロフィールを有しないと判定された場合に（Ｓ４３：Ｎｏ）、カムプロフィール判定処理は、算出された工作物Ｗのカムプロフィールと所望のカムプロフィールとのずれ量を出力し（Ｓ４４）、本処理を終了する。
【００６９】
このように、研削盤３０１は、工作物Ｗがカムである場合に、工作物Ｗのカム表面が所望のカムプロフィールを有するか否かの判定を、工作物に接触することなく行うことができる。よって、研削盤３０１は、カムプロフィールの測定を行う際に、工作物に傷がつくことを防止できる。
【００７０】
＜３．その他＞
以上、上記各実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記各形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、本実施形態は、本発明が研削盤１，３０１に適用される場合を例に挙げて説明したが、研削盤１，３０１以外の工作機械に本発明を適用してもよい。
【００７１】
上記した実施形態では、工作物Ｗの外径、回転振れ、びびり、真円度及びカムプロフィールを抽出する際に、本発明を用いる場合を例に挙げて説明したが、他の形状情報（歯車のクラウニング後の歯面形状等）を抽出する場合に、本発明を用いてもよい。
【００７２】
さらに、上記実施形態では、受光量データの抽出が、ハイパスフィルタ又はバンドンドパスフィルタを用いて行われる場合を例に挙げて説明したが、これに限られるものではない。例えば、受光量データの抽出は、ローパスフィルタを用いて行ってもよく、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ及びバンドパスフィルタを組み合わせて行ってもよい。
【００７３】
＜４．効果＞  
以上説明したように、本発明を適用した測定機能を有する工作機械システムとしての研削盤１，３０１は、工作物Ｗを回転可能に支持する工作物支持装置２０と、工作物支持装置２０に支持された工作物Ｗを加工する工具としての砥石車４０と、工作物支持装置２０に支持された工作物Ｗに向けて発光し、且つ、工作物Ｗの表面からの反射光を受光するセンサ１００と、工作物Ｗを回転させた状態におけるセンサ１００の受光量に基づいて工作物Ｗの形状情報を抽出する演算部２２０，４２０と、を備える。
【００７４】
この測定機能を有する工作機械システムによれば、センサ１００は、工作物支持装置２０に支持された工作物Ｗに向けて発光し、且つ、工作物Ｗの表面にて反射した反射光を受光する。そして、演算部２２０，４２０は、センサ１００の受光量に基づいて、工作物Ｗの形状情報を得る。よって、工作機械システムは、工作物Ｗに対して接触することなく工作物Ｗの形状情報を取得し、工作物Ｗの形状測定を行うことができる。
【００７５】
上記した測定機能を有する工作機械システムとしての研削盤１，３０１において、演算部２２０，４２０は、センサ１００の受光量に基づいて工作物Ｗとの距離を抽出し、その抽出された距離に基づいて形状情報を抽出する。この測定機能を有する工作機械システムは、工作物Ｗに対して接触することなく工作物Ｗの形状情報を取得することができる。
【００７６】
上記した測定機能を有する工作機械システムとしての研削盤１，３０１において、演算部２２０，４２０は、工作物Ｗに生じ得る回転振れ成分を抽出する。この測定機能を有する工作機械システムは、工作物Ｗに回転振れが発生しているか否かの判定を、工作物Ｗに接触せずに行うことができる。
【００７７】
上記した測定機能を有する工作機械システムとしての研削盤１において、工作物Ｗは、円筒形状に形成され、演算部２２０は、工作物Ｗの回転位相に対する受光量の情報から工作物の回転振れ成分を除去し、形状情報として真円度成分を抽出する。この測定機能を有する工作機械システムは、工作物Ｗの真円度に関する情報を、工作物Ｗに接触せずに行うことができる。
【００７８】
上記した測定機能を有する工作機械システムとしての研削盤１において、演算部２２０は、受光量の情報から、回転振れとして低周波成分を除去し、真円度成分として高周波成分を抽出する。この測定機能を有する工作機械システムは、工作物Ｗの真円度に関する情報を精度よく抽出することができる。
【００７９】
上記した測定機能を有する工作機械システムとしての研削盤１において、演算部２２０は、工作物Ｗに生じ得るびびり成分を抽出する。この測定機能を有する工作機械システムは、工作物Ｗにびびりが発生しているか否かの判定を、工作物Ｗに接触せずに行うことができる。
【００８０】
上記した測定機能を有する工作機械システムとしての研削盤３０１において、工作物Ｗは、カムであり、演算部４２０は、工作物Ｗを回転させつつ、センサ１００をカム面に沿って移動させている状態におけるセンサ１００の受光量に基づいて、カムプロフィールの成分を抽出する。この測定機能を有する工作機械システムは、カムプロフィールに関する情報を、工作物Ｗに接触せずに行うことができる。
【００８１】
上記した測定機能を有する工作機械システムとしての研削盤１において、センサ１００は、基板１２１と、基板１２１上に装着され、工作物Ｗに向けて発光する発光素子１２２と、基板１２１上において発光素子の近傍に装着され、工作物Ｗからの反射光を受光可能な第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４としての受光素子と、を備える。この測定機能を有する工作機械システムは、工作物Ｗの形状情報を非接触で検出することができるので、形状情報の検出に伴って研削加工後の工作物Ｗに傷がつくことを回避できる。
【符号の説明】
【００８２】
１，３０１：研削盤（工作機械システムの一例）、  ２０：工作物支持装置、  ４０：砥石車（工具）、  １００：センサ、  １２１：基板、  １２２：発光素子、  １２３：第一受光素子（受光素子）、  １２４：第二受光素子（受光素子）、  ２２０，４２０：演算部、  Ｗ：工作物
【図１】
2018024079.tif 000003
【図２】
2018024079.tif 000004
【図３】
2018024079.tif 000005
【図４】
2018024079.tif 000006
【図５】
2018024079.tif 000007
【図６Ａ】
2018024079.tif 000008
【図６Ｂ】
2018024079.tif 000009
【図７Ａ】
2018024079.tif 000010
【図７Ｂ】
2018024079.tif 000011
【図８】
2018024079.tif 000012
【図９】
2018024079.tif 000013
【図１０】
2018024079.tif 000014
【図１１】
2018024079.tif 000015
【図１２】
2018024079.tif 000016
【図１３】
2018024079.tif 000017