具体实施方式

<第一实施方式>

以下，一边参照附图一边对实施方式进行详细的说明。

图1是示出第一实施方式的磨床的结构的俯视图。磨床是工业机械的一个例子。

《磨床的结构》

磨床100具备基座110、支承装置120、砂轮座130、控制装置140、显示装置150。基座110设置在工厂的地面上。支承装置120以及砂轮座130设置在基座110的上表面。支承装置120支承工件W的两端，使工件W围绕主轴旋转。砂轮座130支承用于加工被支承装置120支承的工件W的砂轮131。砂轮131是工具的一个例子。

以下，将在基座110的上表面与主轴正交的方向称为X方向，将主轴的延伸的方向称为Y方向，将与基座110的上表面正交的方向称为Z方向。即，在以下的说明中，参照由X轴、Y轴以及Z轴构成的三维正交坐标系对磨床100的位置关系进行说明。

在基座110上，具备：Y轴导向部111，其能够沿Y轴方向滑动地支承砂轮座130；Y轴促动器112，其沿着Y轴导向部111使砂轮座130沿Y轴方向移动。Y轴促动器112可以由直动式马达构成，也可以由滚珠丝杠和旋转马达的组合构成。

支承装置120具备支承大致圆筒状的工件W的一端的主轴座121和支承另一端的尾架122。在主轴座121上，具备使工件W围绕轴旋转的旋转马达123。

砂轮座130具备砂轮131、X轴导向部132、X轴促动器133、位移传感器134、旋转马达135和旋转角传感器136。

砂轮131形成为圆盘状，通过旋转马达135围绕中心轴旋转。砂轮131设置为中心轴与Y轴平行。在砂轮131的外周面上设置有用于加工工件W的磨粒。在砂轮131的侧面，在同一圆周上等间隔地设置有用于安装修正配重(correction weight)的多个安装孔。

X轴导向部132相对于基座110能够沿X轴方向滑动地支承砂轮座130。

X轴促动器133使砂轮131沿着X轴导向部132沿X轴方向移动。X轴方向是砂轮131的切削方向。X轴促动器133可以由直动式马达构成，也可以由滚珠丝杠和旋转马达的组合构成。切削方向与旋转中心方向正交。

位移传感器134测量砂轮座130相对于基座110的X轴方向的位移。位移传感器134例如由线性编码器构成。

旋转马达135使砂轮131围绕中心轴旋转。

旋转角传感器136测量砂轮131的旋转角。旋转角传感器136例如由旋转编码器构成。

即，在第一实施方式的磨床100中，在支承装置120的主轴座121以及尾架122之间支承工件W，利用砂轮131对工件W的外周面进行磨削加工。

《控制装置的结构》

图2是示出第一实施方式的控制装置的结构的概略框图。

控制装置140控制Y轴促动器112、旋转马达123、X轴促动器133以及旋转马达135。控制装置140具备处理器141、主存储器143、存储器145、接口147。处理器141从存储器145读出程序并在主存储器143中展开，并按照该程序执行处理。另外，处理器141按照程序，在主存储器143中确保存储区域。

程序可以是用于实现控制装置140所发挥的功能的一部分的程序。例如，程序可以是通过与已经存储在存储器145中的其他程序的组合、或者与安装在其他装置中的其他程序的组合来发挥功能的程序。需要说明的是，在其它实施方式中，控制装置140除了上述结构以外，或者也可以代替上述结构而具备PLD(Programmable Logic Device：可编程逻辑器件)等定制LSI(Large Scale Integrated Circuit:大规模集成电路)。作为PLD的例子，可以列举PAL(Programmable Array Logic:可编程阵列逻辑)、GAL(Generic Array Logic:通用阵列逻辑)、CPLD(Complex Programmable Logic Device:复杂可编程逻辑器件)、FPGA(Field Programmable Gate Array:现场可编程门阵列)。在该情况下，由处理器141实现的功能的一部分或全部可以由该集成电路实现。

作为存储器145的例子，可以列举HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)、SSD(SolidState Drive：固态驱动器)、磁盘、磁光盘、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory：压缩光盘只读存储器)、DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory：数字多功能光盘只读存储器)和半导体存储器等。存储器145可以是与控制装置140的总线直接连接的内部介质，也可以是经由接口147或通信线路与控制装置140连接的外部介质。另外，在该程序通过通信线路被分发给控制装置140的情况下，接受到分发的控制装置140也可以将该程序在主存储器143中展开，执行上述处理。在至少一个实施方式中，存储器145是非暂时性的有形的存储介质。

处理器141通过程序的执行，作为旋转角取得部410、振动取得部411、目标位置计算部412、目标状态量计算部413、指令值计算部414、指令输出部415、旋转指令部416、反馈部417、偏心特定部418、修正配重决定部419、振动量特定部420、显示控制部421发挥功能。

旋转角取得部410从旋转角传感器136取得测量值。即，旋转角取得部410取得砂轮131的旋转角的测量值。

振动取得部411从位移传感器134取得测量值。即，振动取得部411取得砂轮131的X轴方向的位移的测量值。需要说明的是，X轴方向的位移的测量值是与砂轮131向切削方向的振动相关的值。

目标位置计算部412在砂轮131的平衡调整时，计算预先确定的一定的位置作为砂轮131的目标位置。

目标状态量计算部413基于目标位置计算部412计算出的目标位置，计算与砂轮131的位移相关的状态量的目标值。具体而言，目标状态量计算部413计算砂轮131的X轴方向的目标速度、目标加速度、以及目标急动度(jerk)的值。

指令值计算部414基于砂轮131的状态量的目标值和反馈部417的反馈信号来计算X轴促动器133的电流指令值。具体而言，指令值计算部414将砂轮131的状态量的目标值变换为用于实现该目标值的电流值，通过在该电流值上加上反馈信号的值，计算电流指令值。

指令输出部415将指令值计算部414计算出的电流指令值输出到X轴促动器133。

旋转指令部416将用于使砂轮131以规定的转速旋转的旋转指令输出到旋转马达135。

反馈部417基于振动取得部411取得的砂轮131的X轴方向的位移的测量值和目标位置计算部412特定的砂轮131的目标位置之差，输出与X轴促动器133的驱动相关的反馈信号。

偏心特定部418基于振动取得部411取得的砂轮131的X轴方向的位移的测量值和旋转角取得部410取得的砂轮131的旋转角的测量值，特定振动矢量。振动矢量是出现在由于中心轴和重心不一致的砂轮131进行旋转而产生的砂轮131的位移中的、表示相对于相位基准(例如0度)的方向和大小的矢量。即，振动矢量是与砂轮131重心位置和中心轴之差相关的值。

修正配重决定部419基于偏心特定部418特定的重心位置和砂轮131的安装孔的位置，决定为了使砂轮131的旋转中心和重心大致一致而应安装修正配重的安装孔的位置和修正配重的重量。

振动量特定部420基于振动取得部411取得的砂轮131的X轴方向的位移的测量值和旋转角取得部410取得的砂轮131的旋转角的测量值，特定因砂轮131的偏心而产生的颤振的振幅。以下，颤振的振幅也称为振动量。具体而言，振动量特定部420根据X轴方向的位移的测量值的时间序列，通过适当的滤波处理(例如，带通滤波处理)，特定与砂轮的旋转频率对应的频带的振幅，从而特定颤振的振动量。需要说明的是，砂轮的旋转频率根据旋转角传感器136的测量值求出。

显示控制部421在砂轮131的平衡调整时，将表示修正配重决定部419决定的安装孔的位置以及修正配重的重量的画面、以及表示振动量特定部420特定的振动量的画面的显示信号输出到显示装置150。

《砂轮的平衡调整顺序》

在此，对磨床100的砂轮131的平衡调整顺序进行说明。

图3是示出第一实施方式的砂轮的平衡调整步骤的流程图。

作业者操作控制装置140，启动平衡调整模式(步骤S1)。接着，控制装置140在不对砂轮131附加试重的状态下使砂轮131旋转，通过后述的方法特定振动矢量(步骤S2)。试重是指为了测定砂轮131的不平衡而附加的重量。接着，作业者对与砂轮131的基准相位相关的规定的安装孔附加试重(步骤S3)。接着，控制装置140在对砂轮131附加了试重的状态下使砂轮131旋转，通过后述的方法特定振动矢量(步骤S4)。

接着，控制装置140的修正配重决定部419基于式(1)计算理想的修正配重的重量W₁(步骤S5)。理想的修正配重是指能够与砂轮131的安装孔的位置无关地安装在砂轮131的任意位置上的假想的修正配重。实际的修正配重的安装位置被限制在安装孔的位置。

【式1】

在式(1)中，W₀是试重的重量。A₀是在没有附加步骤S2中特定的试重的状态下的振动矢量的振幅分量。A₁是在附加了步骤S4中特定的试重的状态下的振动矢量的振幅分量。A₂是抵消偏心的振动矢量的振幅成分。θ₀是在没有附加步骤S2中特定的试重的状态下的振动矢量的相位分量。θ₁是在附加了步骤S4中特定的试重的状态下的振动矢量的相位分量。

接着，修正配重决定部419基于式(2)决定理想的修正配重的安装角度φ₁(步骤S6)。

【式2】

接着，修正配重决定部419将理想的修正配重的重量W₁以及安装角度φ₁、以及最接近该安装角度φ₁的两个安装孔的位置φ₂以及φ₃，基于式(3)决定安装在各安装孔中的修正配重的重量W₂以及W₃(步骤S7)。

【式3】

接着，显示控制部421将表示在步骤S7中决定的安装孔的位置φ₂以及φ₃、以及修正配重的重量W₂以及W₃的画面的显示信号输出到显示装置150(步骤S8)。

接着，作业者从砂轮131卸下试重(步骤S9)，对所显示的位置的安装孔附加所显示的重量的修正配重(步骤S10)。接着，作业者在对砂轮131附加了试重的状态下使砂轮131旋转，通过后述的方法特定振动矢量(步骤S11)。接着，控制装置140的振动量特定部420根据X轴方向的位移的测量值的时间序列，通过适当的滤波处理(例如，带通滤波处理)，特定与砂轮131的旋转频率对应的频带的振幅，从而特定振动量(步骤S12)。显示控制部421将表示所特定的砂轮131的振动量的画面的显示信号输出到显示装置150(步骤S13)。

作业者判定所显示的振动量是否为基准值以上(步骤S14)。在振动量为基准值以上的情况下(步骤S14：是)，返回步骤S3，继续进行平衡调整。另一方面，在振动量小于基准值的情况下(步骤S14：否)，作业者结束平衡调整。

《振动矢量的特定方法》

图4是示出通过第一实施方式的控制装置的振动矢量的特定方法的流程图。

当控制装置140在步骤S2、S4或S11中开始振动矢量的特定处理时，目标位置计算部412计算预先确定的一定位置作为砂轮131的目标位置(步骤S31)。目标状态量计算部413基于在步骤S31中计算出的目标位置，计算与砂轮131的位移相关的状态量(速度、加速度、急动度)的目标值(步骤S32)。

指令值计算部414将砂轮131的状态量的目标值变换为用于实现该目标值的电流值(扭矩值)(步骤S33)。指令值计算部414通过将从反馈部417输出的反馈信号的值加上在步骤S33中变换后的电流值来计算电流指令值(步骤S34)。指令输出部415将在步骤S34中计算出的电流指令值输出到X轴促动器133(步骤S35)。另外，旋转指令部416将用于使砂轮131以规定的转速旋转的旋转指令输出到旋转马达135(步骤S36)。

旋转角取得部410从旋转角传感器136取得砂轮131的旋转角的测量值，振动取得部411从位移传感器134取得砂轮131的X轴方向上的位移的测量值(步骤S37)。取得的测量值与时间相关联地存储在主存储器143等中。反馈部417基于在步骤S37中取得的位移的测量值和在步骤S31中计算出的目标位置，输出与X轴促动器133的驱动相关的反馈信号(步骤S38)。反馈信号能够通过比例控制、滑模(sliding mode)控制以及其它方法来求出。

偏心特定部418判定是否收集了振动矢量的计算所需的量的测量值(步骤S39)。例如，偏心特定部418可以判定是否收集了与规定时间相关的测量值，也可以判定是否收集了与规定旋转次数相关的测量值。在没有收集振动矢量的计算所需的量的测量值的情况下(步骤S39：否)，返回步骤S31，继续测量值的收集。另一方面，在收集了振动矢量的计算所需的量的测量值的情况下(步骤S39：是)，偏心特定部418基于收集到的位移的测量值的时间序列，特定振动矢量(步骤S40)。具体而言，偏心特定部418将收集到的位移的测量值的时间序列的波形的峰值的时机下的砂轮131的旋转角特定为振动矢量的相位分量。另外，偏心特定部418将收集到的位移的测量值的时间序列的波形的振幅特定为振动矢量的振幅分量。

《工件加工时的控制装置的动作》

在砂轮131的平衡调整结束之后进行工件W的加工的情况下，作业者将工件W安装在支承装置120上，操作控制装置140，启动加工模式。由此，控制装置140根据旋转马达123的旋转角和工件W的目标形状，将与砂轮131对置的工件W的轮廓的位置特定为砂轮131的目标位置，对工件W进行加工。旋转角取得部410以及振动取得部411在工件W的加工中从位移传感器134以及砂轮131的旋转角传感器136收集测量值。控制装置140基于收集到的测量值，进行从步骤S12到步骤S13的处理，将砂轮131的振动量显示在显示装置150上。由此，作业者能够在每次加工工件W时确认砂轮131的不平衡。需要说明的是，振动量特定部420通过在步骤S12中特定与砂轮131的旋转频率对应的振动量，能够从包括因工件W的加工而产生的振动的位移的测量值的时间序列中，提取砂轮131的颤振的振动量。即，振动量特定部420即使在工件W的加工中，也能够适当地特定砂轮131的颤振的振动量。

《作用·效果》

这样，第一实施方式的控制装置140基于从砂轮131的旋转角传感器136以及位移传感器134取得的测量值，特定砂轮131的振动矢量。控制装置140通过使用位移的测量值，不需要进行测量值的重积分，因此与使用加速度传感器的情况相比，能够不受噪声的影响地特定重心。

图5A以及图5B是示出使用了第一实施方式的控制装置的砂轮的平衡调整的前后的砂轮的颤振的例子的图。如图5A以及图5B所示，通过进行第一实施方式的平衡调整，能够利用图3所示的平衡调整，将在调整前产生的砂轮131的颤振降低到与其他噪声相同的程度。具体而言，在图5A所示的例子中，能够将颤振的振幅降低到二十分之一左右。在图5B所示的例子中，能够将颤振的力降低到十分之一左右。

需要说明的是，第一实施方式的控制装置140将振动矢量特定为与重心和中心轴之差相关的值，但是在其他实施方式中并不限定于此。例如，其他实施方式的控制装置140可以将重心相对于中心轴的位置特定为与重心和中心轴之差相关的值。

需要说明的是，第一实施方式的控制装置140在砂轮的平衡调整时通过反馈部417以砂轮131位于一定位置的方式进行反馈控制，但并不限定于此。例如，其他实施方式的控制装置140也可以在砂轮的平衡调整时不向X轴促动器133输出电流指令。

<第二实施方式>

第一实施方式的控制装置140使用位移传感器134的测量值来特定振动矢量。与此相对，第二实施方式的控制装置140基于X轴促动器133的推力来特定振动矢量。

第二实施方式的控制装置140的振动取得部411除了第一实施方式的测量值之外，还从X轴促动器133取得电流的值。X轴促动器133的电流的值与X轴促动器133的推力的大小成比例。偏心特定部418根据X轴促动器133的电流的值计算X轴促动器133的位移，特定振动矢量。

在此，说明能够基于X轴促动器133的推力来计算振动矢量的理由。在砂轮131的平衡调整时，控制装置140的指令输出部415以砂轮131位于一定位置的方式输出电流指令。另一方面，砂轮131由于颤振而在X轴方向上位移。当发生X轴方向的位移时，控制装置140的反馈部417生成用于抵消该位移的反馈信号，并输出到指令值计算部414。由此，X轴促动器133通过反馈控制，伴随着因颤振引起的X轴方向的位移而发挥推力。

《作用·效果》

这样，第二实施方式的控制装置140基于X轴促动器133的推力来特定砂轮131的振动矢量。如上所述，通过反馈控制，X轴促动器133的推力与由颤振引起的X轴方向上的位移同步。因此，根据第二实施方式的控制装置140，能够与第一实施方式同样地特定砂轮131的振动矢量。

需要说明的是，第二实施方式的控制装置140不使用位移传感器134的测量值来特定砂轮131的振动矢量，但不限定于此。其他实施方式的控制装置140可以使用位移传感器134的测量值和X轴促动器133的推力来特定振动矢量。例如，其他实施方式的控制装置140可以使用位移传感器134的测量值和根据X轴促动器133的推力而特定的位移的平均值来特定振动矢量。

以上，参照附图对一个实施方式进行了详细说明，但具体的结构并不限定于上述的结构，可以进行各种设计变更等。

例如，上述的实施方式的控制装置140是控制磨床100的控制装置，但不限定于此。例如，其他实施方式的控制装置140可以控制使用除砂轮131之外的工具的工业机械。另外，砂轮131的形状不限定于圆盘状，也可以是圆锯刀或圆筒状的砂轮。另外，在其他实施方式中，也可以取代控制装置140，而是用外置的测量设备来特定工具的偏心。

工业上的可利用性

根据本发明的上述公开，工业机械基于通过位移传感器的位移的测量值来特定工具的重心。通过使用位移的测量值，不需要进行测量值的重积分，因此与使用加速度传感器的情况相比，能够不受噪声的影响地特定与工具的偏心相关的值。

附图标记说明

100 磨床

110 基座

111 Y轴导向部

112 Y轴促动器

121 主轴座

122 尾架

123 旋转马达

120 支承装置

130 砂轮座

131 砂轮

132 X轴导向部

133 X轴促动器

134 位移传感器

135 旋转马达

136 旋转角传感器

140 控制装置

141 处理器

143 主存储器

145 存储器

147 接口

150 显示装置

410 旋转角取得部

411 振动取得部

412 目标位置计算部

413 目标状态量计算部

414 指令值计算部

415 指令输出部

416 旋转指令部

417 反馈部

418 偏心特定部

419 修正配重决定部

420 振动量特定部

421 显示控制部

W 工件