(57)【要約】【課題】研削砥石の研削面状態の評価が定量的に得られる研削面状態評価装置および研削加工装置を提供する。【解決手段】研削ホイール１４の砥粒の破砕に関連する第１波長帯Ｂ１の第１信号強度ＳＰ１に基づいて算出された研削面状態を表す評価値は、砥粒の破砕の多い状態か少ない状態かを示す値であって、小さい値となるほど研削ホイール１４の目詰まり或いは目つぶれ状態の進行を反映する。また、研削ホイール１４の砥粒と被削材との接触により発生する摩擦振動或いは弾性振動に関連する第２波長帯Ｂ２の第２信号強度ＳＰ２に基づいて算出された研削面状態を表す評価値は、砥粒の破砕の多い状態か少ない状態かを示す値であって、小さい値となるほど研削ホイール１４の目こぼれ状態の進行を反映する。これにより、研削ホイール１４の目こぼれ状態の進行、または前記研削ホイール１４の目つぶれ状態の進行を、定量的に評価することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被削材を研削する研削砥石の研削面状態を評価するための研削面状態評価装置であって、
前記研削砥石の研削部位において発生する振動を検出し、ＡＥ信号を出力するＡＥセンサと、
前記ＡＥセンサから出力されるＡＥ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換されたＡＥ信号を周波数解析してパワースペクトラムを得る周波数解析部と、
前記周波数解析部により得られたパワースペクトラムのうち、前記研削砥石の砥粒の破砕に関連する第１波長帯の第１信号強度、および前記研削砥石の砥粒と被削材との接触により発生する摺動振動或いは弾性振動に関連する第２波長帯の第２信号強度の少なくとも一方を算出し、前記第１波長帯の第１信号強度および第２波長帯の第２信号強度の少なくとも一方に基づいて前記研削砥石の研削面状態に関連する評価値を出力する研削面状態出力部とを、
含むことを特徴とする研削面状態評価装置。
【請求項２】
前記第１波長帯の第１信号強度および前記第２波長帯の第２信号強度の少なくとも一方は、積分値または移動平均値であり、前記研削面状態出力部は、前記第１波長帯の第１信号強度および前記第２波長帯の第２信号強度の前記少なくとも一方に基づいて前記研削砥石の研削面状態に関連する前記評価値を出力する
ことを特徴とする請求項１の研削面状態評価装置。
【請求項３】
前記第１波長帯の第１信号強度および前記第２波長帯の第２信号強度は、積分値または移動平均値であり、前記研削面状態出力部は、前記第１波長帯の第１信号強度および前記第２波長帯の第２信号強度の信号強度比を算出し、前記信号強度比に基づいて前記研削砥石の研削面状態に関連する前記評価値を出力する
ことを特徴とする請求項１の研削面状態評価装置。
【請求項４】
前記研削面状態出力部から出力された前記評価値を表示する研削面状態表示装置を、含む
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１に記載の研削面状態評価装置。
【請求項５】
前記第１波長帯は、２５から４０ｋＨｚの波長帯の一部を含む波長帯であり、前記第２波長帯は、４５から６５ｋＨｚの波長帯の一部を含む波長帯である
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１の研削面状態評価装置。
【請求項６】
前記第１波長帯は、２５から４０ｋＨｚの波長帯であり、前記第２波長帯は、４５から６５ｋＨｚの波長帯である
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１の研削面状態評価装置。
【請求項７】
前記Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周期は、１０μ秒以下である
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１の研削面状態評価装置。
【請求項８】
前記研削砥石を用いて前記被削材を研削加工する研削加工装置であって、
請求項１から請求項７のいずれか１に記載の研削面状態出力部から出力された前記評価値が予め設定された目標評価値となるように、前記研削砥石の前記被削材への切込速度、前記研削砥石の周速度、前記被削材の周速度、および、前記被削材の送り速度のうちの少なくとも１つを調節する研削自動制御部を備える
ことを特徴とする研削加工装置。
【請求項９】
前記研削砥石を用いて前記被削材を研削加工するとともに、ドレッサを用いて前記研削砥石をドレッシングする研削加工装置であって、
請求項１から請求項７のいずれか１に記載の研削面状態出力部から出力された前記評価値が予め設定されたドレッシング開始条件となると、前記研削砥石を用いた前記被削材の研削加工を停止させ、前記ドレッサによる前記研削砥石のドレッシングを開始させるドレッシング制御部を備える
ことを特徴とする研削加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被削材が研削工具により研削される状態を評価するための研削面状態監視装置、およびその研削面状態評価装置を用いた研削加工装置に関し、特に研削面状態を正確に評価する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
研削工具に含まれる砥粒などの破砕に関連して発生する破砕音を表すＡＥ信号（ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｉｇｎａｌ：周波数がたとえば１００ｋＨｚ以上の超音波領域である振動波）を検出し、そのＡＥ信号に基づいて研削焼け、目詰まり、砥石の切れ味、砥石周面状態などの研削工具の研削面状態或いはドレッシング状態を判定し或いは監視する装置が提案されている。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、ビトリファイド研削砥石において発生する研削砥石側ＡＥ信号を検出するための研削砥石側ＡＥセンサと、被削材において発生する被削材側ＡＥ信号を検出するための被削材側ＡＥセンサと、前記研削砥石側ＡＥ信号および被削材側ＡＥ信号を周波数解析する周波数解析手段と、その周波数解析手段によりそれぞれ周波数解析された研削砥石側ＡＥ信号および被削材側ＡＥ信号に基づいて、前記ビトリファイド研削砥石の研削面状態を判定することで、研削砥石の研削面状態の判定或いは評価の精度が充分に得られる研削面状態評価装置が提案されている。
【０００４】
上記従来の研削面状態評価装置では、ビトリファイド研削砥石に関して、研削砥石側ＡＥセンサから出力される研削砥石側ＡＥ信号は、砥粒と無機結合材との界面剥離（１００ｋＨｚから２ＭＨｚ）、砥粒自体のクラック（１００ｋＨｚから２ＭＨｚ）、無機結合材自体のクラック（１００ｋＨｚから２ＭＨｚ）を表し、被削材側ＡＥセンサから出力される被削材側ＡＥ信号は、被削材の塑性変形（１００ｋＨｚから８００ｋＨｚ）、被削材の脆性破壊（２００ｋＨｚから７００ｋＨ）を表すとされており、それら研削砥石側ＡＥ信号および被削材側ＡＥ信号から周波数解析により得られた本来のＡＥ信号がニューラルネットワークに入力されることで、たとえば研削砥石の研削焼けや表面状態が判定されるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２３３３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の研削面状態評価装置では、研削工具側ＡＥ信号が幅広い周波数帯、たとえば１００ｋＨｚから２ＭＨｚの周波数帯で検出されるものであるため、研削工具側ＡＥ信号に含まれる複数種類の情報、たとえば砥粒自体の破砕音および砥粒と被削材との接触による摩擦信号や弾性振動を、それぞれ独立して検出することができず、砥粒の破砕状態、研削砥石の目つぶれや目こぼれを定量的に評価することができなかった。
【０００７】
ビトリファイド砥石等の研削砥石の砥粒の破砕状態、目つぶれや目こぼれを定量的に評価することができるようになると、研削加工機にフィードバックすることで、加工能率、ホイール周速度、ワーク周速度、ワーク送り速度などを制御して適切な研削条件を持続させ、研削品質を維持しつつ能率的な研削を行なうことができるようになる。
【０００８】
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、砥粒の破砕状態、研削砥石の目つぶれや目こぼれを定量的に評価できる研削面状態評価装置および研削加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、研削砥石に搭載したＡＥセンサから出力されるＡＥ信号を比較的高速且つ高分解能のＡＤ変換器を用いてデジタル化した後、周波数解析（ＦＦＴ）すると、パワースペクトラムのうち１００ｋＨｚよりも低い周波数帯において、相対的に低周波数の第１波長帯のピーク信号群と、第１波長帯よりも相対的に高周波の第２波長帯のピーク信号群とが、周波数軸上において明確に現れるという事実を見いだした。また、上記第１波長帯のピーク信号群は研削砥石の砥粒の破砕に由来するものであり、上記第２波長帯のピーク信号群は砥粒と被削材との接触（擦れ）により生じる摩擦振動や弾性振動に由来するものであるという事実を見いだした。本発明は、斯かる知見に基づいて為されたものである。
【００１０】
すなわち、第１発明の要旨とするところは、（ａ）被削材を研削する砥粒を含む研削砥石の研削面状態を評価するための研削面状態評価装置であって、（ｂ）前記研削砥石の研削部位において発生する振動を検出し、ＡＥ信号を出力するＡＥセンサと、（ｃ）前記ＡＥセンサから出力されるＡＥ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、（ｄ）前記Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換されたＡＥ信号を周波数解析してパワースペクトラムを得る周波数解析部と、（ｅ）前記周波数解析部により得られたパワースペクトラムのうち、前記研削工具に含まれる砥粒の破砕に関連する第１波長帯の第１信号強度および前記研削砥石の砥粒と被削材との接触（擦れ）により生じる摩擦振動や弾性振動に関連する第２波長帯の第２信号強度の少なくとも一方を算出し、前記第１波長帯の第１信号強度および第２波長帯の第２信号強度の少なくとも一方に基づいて前記研削砥石の研削面状態に関連する評価値を出力する研削面状態出力部とを含むことにある。
【発明の効果】
【００１１】
第１発明の研削面状態評価装置によれば、前記研削砥石の砥粒の破砕に関連する第１波長帯の第１信号強度に基づいて算出された研削面状態を表す評価値は、砥粒の破砕の多い状態か少ない状態かを示す値であって、小さい値となるほど研削砥石の目つぶれ状態の進行を反映する。前記ビトリファイド砥石等の研削砥石の砥粒と被削材との接触により発生する摩擦振動或いは弾性振動に関連する第２波長帯の第２信号強度に基づいて算出された研削面状態を表す評価値は、小さい値となるほど、作用する砥粒が少なく研削砥石の目こぼれ状態の進行を反映する。これにより、前記研削面状態出力部により算出された評価値に基づいて、ビトリファイド砥石等の研削砥石の目つぶれ状態の進行、または前記ビトリファイド砥石等の研削砥石の目こぼれ状態の進行を、定量的に評価することができる。
【００１２】
ここで、好適には、前記研削面状態評価装置において、前記第１波長帯の第１信号強度および前記第２波長帯の第２信号強度の少なくとも一方は、積分値または移動平均値であり、前記研削面状態出力部は、前記第１波長帯の第１信号強度および前記第２波長帯の第２信号強度の前記少なくとも一方に基づいて前記研削砥石の研削面状態に関連する前記評価値を出力する。このようにすれば、前記第１波長帯の第１信号強度および前記第２波長帯の第２信号強度の少なくとも一方の積分値または移動平均値に基づいて前記砥石の研削面状態に関連する前記評価値が出力されることから、異常値の影響が小さくなるので、前記研削砥石の目つぶれ状態の進行、または前記ビトリファイド砥石等の研削砥石の目こぼれ状態の進行を、正確に評価することができる。
【００１３】
また、好適には、前記研削面状態評価装置において、前記第１波長帯の第１信号強度および前記第２波長帯の第２信号強度は、積分値または移動平均値であり、前記研削面状態出力部は、前記第１波長帯の第１信号強度および前記第２波長帯の第２信号強度の信号強度比を算出し、前記信号強度比に基づいて前記研削砥石の研削面状態に関連する前記評価値を出力する。このようにすれば、小さい値となるほど前記研削砥石の目つぶれ状態の進行を反映する第１波長帯の第１信号強度と、小さい値となるほど研削砥石の目こぼれ状態の進行を反映する第２波長帯の第２信号強度との比によって、前記研削砥石の目つぶれ状態の進行と目こぼれ状態の進行とが強調されるので、前記研削砥石の目つぶれ状態の進行、および前記研削砥石の目こぼれ状態の進行を、正確に評価することができる。
【００１４】
また、好適には、前記研削面状態評価装置において、前記研削面状態出力部から出力された前記評価値を表示する表示装置が、含まれる。このようにすれば、目視によって、前記研削砥石の目つぶれ状態の進行、および／または前記研削砥石の目こぼれ状態の進行を、正確に評価することができる。
【００１５】
また、好適には、前記研削面状態評価装置において、前記第１波長帯は、２５から４０ｋＨｚの波長帯の一部（たとえば第１波長帯の中心波長）を含む波長帯であり、前記第２波長帯は、４５から６５ｋＨｚの波長帯の一部（たとえば第２波長帯の中心波長）を含む波長帯であることにある。このようにすれば、前記研削砥石の目つぶれ状態の進行に対応する第１波長帯の第１信号強度、および／または前記研削砥石の目こぼれ状態の進行に対応する第２波長帯の第２信号強度を用いて、前記研削砥石の研削面状態を定量的に評価することができる。
【００１６】
また、好適には、前記研削面状態評価装置において、前記第１波長帯は、２５から４０ｋＨｚの波長帯であり、前記第２波長帯は、４５から６５ｋＨｚの波長帯であることにある。このようにすれば、前記研削砥石の目つぶれ状態の進行に対応する第１波長帯の第１信号強度、および／または前記研削砥石の目こぼれ状態の進行に対応する第２波長帯の第２信号強度を用いて、前記ビトリファイド砥石等の研削砥石の研削面状態を定量的に評価することができる。
【００１７】
また、好適には、前記研削面状態評価装置において、前記Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周期は、１０μ秒以下である。このように、高い分解能を有するＡ／Ｄ変換器によれば、ＡＥ信号を周波数解析したパワースペクトラムから、前記研削砥石の目つぶれ状態の進行を反映する第１波長帯の第１信号強度、および／または前記研削砥石の目こぼれ状態の進行を反映する第２波長帯の第２信号強度が好適に得られる。
【００１８】
また、好適には、前記研削砥石を用いて前記被削材を研削加工する研削加工装置は、前記研削面状態出力部から出力された前記評価値が予め設定された目標評価値となるように、前記研削砥石の前記被削材への切込速度、前記研削砥石の周速度、前記被削材の周速度、および、前記被削材の送り速度のうちの少なくとも１つを調節する研削自動制御部を備える。このようにすれば、研削条件が適切に自動制御されるので、被削材の品質のばらつきが抑制される。また、ドレスインターバル（ドレッシング実施の周期）が延長し、結果、砥石寿命が延長される。
【００１９】
また、好適には、前記研削砥石を用いて前記被削材を研削加工するとともに、ドレッサを用いて前記研削砥石をドレッシングする研削加工装置は、前記研削面状態出力部から出力された前記評価値が予め設定されたドレッシング開始条件となると、前記研削砥石を用いた前記被削材の研削加工を停止し、前記ドレッサによる前記研削砥石のドレッシングを開始するドレッシング制御部を備える。このようにすれば、研削砥石の目こぼれおよび目つぶれが所定の状態に到達した適切なタイミングでドレッシングが自動的に開始されるので、被削材の品質のばらつきが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例の研削面状態評価装置を備える研削加工装置の構成を説明する図である。
【図２】図１の研削加工装置による研削面状態におけるビトリファイド砥石から得られるＡＥ信号の発生メカニズムを説明する図である。
【図３】ダイヤモンド電着砥石を用いてセラミック板を研削したときに発生したＡＥ信号波から得られたパワースペクトラムを示す図である。
【図４】ＣＢＮ電着砥石を用いてセラミック板を研削したときに発生したＡＥ信号波から得られたパワースペクトラムを示す図である。
【図５】ＣＢＮレジノイド砥石を用いてセラミック板を研削したときに発生したＡＥ信号波から得られたパワースペクトラムを示す図である。
【図６】ＣＢＮレジノイド砥石がロータリドレッサによりドレッシングされたときに発生したＡＥ信号波から得られたパワースペクトラムを示す図である。
【図７】本発明者が行なった周速度比が相違する３種類のドレッシング試験のうち、周速度比Ｖｄ／Ｖｇが１．０でダウンカットである場合のドレッシング試験において得られたパワースペクトラムを示す図である。
【図８】本発明者が行なった周速度比が相違する３種類のドレッシング試験のうち、周速度比Ｖｄ／Ｖｇが０．３でダウンカットである場合のドレッシング試験において得られたパワースペクトラムを示す図である。
【図９】本発明者が行なった周速度比が相違する３種類のドレッシング試験のうち、周速度比Ｖｄ／Ｖｇが１．０でアップカットである場合のドレッシング試験において得られたパワースペクトラムを示す図である。
【図１０】図７から図９に示す３種類のパワースペクトラムから充分な大きさのピーク波形の存在を示すために設定された閾値を設定し、ピーク波形のうちの前記閾値を超えものを発生と判定して黒色領域で示したピーク波形発生マップを示す図である。
【図１１】ビトリファイド砥石を周速度比が異なる４種類のドレッシング条件を用いてそれぞれドレッシングしたときに得られた第１信号ＳＰ１、第２信号ＳＰ２、および信号強度比ＳＲを示す図である。
【図１２】ＣＢＮビトリファイド砥石を用いて鋼材を研削したときに発生したＡＥ信号波から得られたパワースペクトラムを示す図である。
【図１３】ＣＢＮ電着砥石を用いて鋼材を研削したときに発生したＡＥ信号波から得られたパワースペクトラムを示す図である。
【図１４】ＣＢＮビトリファイド砥石を用いて繰り返し研削を行なったときに、第１波長帯Ｂ１から得られる第１信号強度ＳＰ１（振動強度積分値）、およびＣＢＮビトリファイド砥石の単位面積当たりの累積破砕砥粒数（粒／ｍｍ２）の変化を示す折線グラフである。
【図１５】ＣＢＮビトリファイド砥石を用いて繰返し研削を行なったときに、第２波長帯Ｂ２から得られる第２信号強度ＳＰ２（振動強度積分値）、およびＣＢＮビトリファイド砥石の砥粒の作用面積率（％）の変化を示すグラフである。
【図１６】研削工具の周速、切込み速度、被削材の材質が異なる４種類の加工条件１〜４でそれぞれ繰り返し研削を行なったときの１１カットから１４カットの平均値として得られた振動強度比（ＳＰ１／ＳＰ２）の大きさを対比可能に示す棒グラフである。
【図１７】図１６の条件１での加工後においてＣＢＮビトリファイド砥石の研削面をレーザ顕微鏡によって計測した３Ｄマップである。
【図１８】図１６の条件２での加工後においてＣＢＮビトリファイド砥石の研削面をレーザ顕微鏡によって計測した３Ｄマップである。
【図１９】図１６の条件３での加工後においてＣＢＮビトリファイド砥石の研削面をレーザ顕微鏡によって計測した３Ｄマップである。
【図２０】図１６の条件４での加工後においてＣＢＮビトリファイド砥石の研削面をレーザ顕微鏡によって計測した３Ｄマップである。
【図２１】本発明者が行なった切込速度が相違する２種類の研削試験のうち、切込速度がＲ０．８（ｍｍ／分）である場合の研削試験において得られたパワースペクトラムを示す図である。
【図２２】本発明者が行なった切込速度が相違する２種類の研削試験のうち、切込速度がＲ２．８（ｍｍ／分）である場合の研削試験において得られたパワースペクトラムを示す図である。
【図２３】目つぶれ条件として切込速度がＲ０．８（ｍｍ／分）を、目こぼれ条件として切込速度がＲ２．８（ｍｍ／分）を採用した場合について、それぞれの条件での研削試験において得られたパワースペクトラムから算出した信号強度比ＳＲ（＝ＳＰ１／ＳＰ２）を縦軸とし、研削ホイールの単位円周長さ当たりの研削代断面積（ｍｍ２／ｍｍ）を横軸として示す図である。
【図２４】図２３における研削代断面積（ｍｍ２／ｍｍ）が０から５の領域を拡大して示す図である。
【図２５】図１の研削面状態評価装置の研削面状態表示装置の表示例を示す図である。
【図２６】図１の研削面状態評価装置の研削面状態表示装置の他の表示例を示す図である。
【図２７】図１の研削自動制御部による自動制御において、実際の信号強度比ＳＲを目標信号強度比ＳＲＴに追従させるフィードバック制御を示す図である。
【図２８】ＣＢＮ電着砥石を用いて繰り返し研削を行ったときに研削加工回数すなわちカット数に対して、研削加工された被削材の表面粗さＲａおよび第１波長帯Ｂ１の第１信号強度ＳＰ１（振動強度積分値）の値の推移を示す図である。
【図２９】ＣＢＮ電着砥石を用いて繰り返し研削を行ったときに研削加工毎すなわちカット毎に、研削ホイール１４を駆動するモータの駆動電力波形と、第１波長帯Ｂ１の第１信号強度ＳＰ１（振動強度積分値、●印）と、表面粗さＲａ（△印）とを示す図である。
【図３０】研削中における図１の演算制御装置および研削制御装置による制御作動の要部を説明するフローチャートである。
【図３１】研削中における図１の演算制御装置および研削制御装置による制御作動の要部であって、他の例を説明するフローチャートである。
【図３２】研削中における図１の演算制御装置および研削制御装置による制御作動の要部であって、他の例を説明するフローチャートである。
【図３３】研削中における図１の演算制御装置および研削制御装置による制御作動の要部であって、他の例を説明するフローチャートである。
【図３４】図３３のドレッシング制御起動指令に従って図１のドレッシング制御部によるドレッシングが実行された場合の信号強度比ＳＲの変化を示す図である。
【図３５】研削中における図１の演算制御装置および研削制御装置による制御作動の要部であって、他の例を説明するフローチャートである。
【図３６】第２信号強度ＳＰ２の累積値に閾値を設け、ドレッシング制御起動の指示を出し、ドレッシング制御部によるドレッシングが実行された場合の加工数と第２信号強度の累積値ＳＰ２Ｒを示す図である。
【図３７】ドレッシング中における図１の演算制御装置および研削制御装置による制御作動の要部であって、他の例を説明するフローチャートである。
【図３８】ＣＢＮビトリファイド砥石をロータリドレッサを用いてドレッシングを行なったときに、信号強度比ＳＲを目標値０．５５となるように自動制御したときの実際の信号強度比ＳＲを、自動制御しないときの信号強度比ＳＲと対比して示す折線グラフである。
【図３９】ドレッシング中における図１の演算制御装置および研削制御装置による制御作動の要部であって、他の例を説明するフローチャートである。
【図４０】ドレッシング中における図１の演算制御装置および研削制御装置による制御作動の要部であって、他の例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００２２】
図１は、本発明の一実施例のドレッシング面状態評価装置としても機能する研削面状態評価装置１０を備える、ドレッシング装置としても機能する研削加工装置１２の構成を説明する図である。研削面状態評価装置１０はドレッシング面状態評価装置としても機能している。研削加工装置１２には、溶融アルミナ系砥粒、炭化珪素系砥粒、セラミックス砥粒などの一般砥粒や、ＣＢＮ砥粒、ダイヤモンド砥粒などの超砥粒などを含む、ビトリファイド砥石、レジノイド砥石、メタルボンド砥石、電着砥石等の研削砥石が用いられる。本実施例においては、研削砥石として、図１に示す研削ホイール１４が用いられる。研削ホイール１４は、砥石部１６を円筒状或いはドラム状の金属コアすなわち本体１８の外周面に固設して主軸駆動モータ６２により回転駆動される回転軸に装着される。研削ホイール１４は、たとえば８０ｍ／秒程度以上の比較的高い周速度で駆動され、たとえば柱状の被削材４４の表面を研削する。本実施例では、研削ホイール１４がビトリファイド砥石に対応している。
【００２３】
研削面状態評価装置１０は、本体１８内に設けられ、砥石部１６に含まれると砥粒の破砕時に研削ホイール１４の研削部位において発生し且つ砥石部１６内を伝播する振動たとえば２０ｋＨｚ以上の超音波領域である極めて周波数の高い破砕音すなわちＡＥ信号波（ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｉｇｎａｌ）を砥石部１６の内周面から検出し、その破砕音を表すアナログ信号であるＡＥ信号ＳＡＥを出力するＡＥセンサ２２と、そのＡＥセンサ２２から出力されたＡＥ信号ＳＡＥを増幅するプリアンプ２４と、そのプリアンプ２４により増幅されたＡＥ信号ＳＡＥを所定の搬送波を用いて送信する送信回路２６と、この送信回路２６から送信されたＡＥ信号ＳＡＥを受信するためのアンテナ２８を有する受信回路３０と、受信回路３０により受信された搬送波を通過させる所定の周波数帯を備えたバンドパスフィルタ３２と、搬送波から復調されたＡＥ信号ＳＡＥをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３４と、そのデジタル信号に変換されたＡＥ信号ＳＡＥを処理する演算制御装置３６とを、備えている。上記のＡＥセンサ２２、プリアンプ２４、および、送信回路２６は、研削ホイール１４の本体１８内に設けられている。Ａ／Ｄ変換器３４は、高分解能を有し、１０μ秒（マイクロ秒）以下のサンプリング周期、好適には５μ秒以下のサンプリング周期、さらに好適には１μ秒以下のサンプリング周期で、ＡＥ信号ＳＡＥをデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器３４のサンプリング周期は、短くなるほど（高速となるほど）、たとえば後述の図５から図７に示す、目こぼれ（ボンド破砕）に関連する第１波長帯Ｂ１と目つぶれ（砥粒破砕）に関連する第２波長帯Ｂ２とが明確となる。なお、以下の実施例では、Ａ／Ｄ変換器３４のサンプリング周期として１μ秒が用いられている。
【００２４】
上記砥石部１６は、たとえば図２に示すように、砥粒３８と、それら砥粒３８を結合する無機結合材（ビトリファイドボンド）４０と、気孔４２とから成るよく知られたビトリファイド砥石組織から構成されており、被削材（ワーク）４４或いはドレッサ４６との摺接によって、砥粒３８自体のクラックＡすなわち破砕の発生に由来する第１振動、砥粒３８、および被削材４４との接触すなわちこすれＢによって発生する摩擦振動或いは弾性振動に由来する第２振動が発生し、それら第１振動および第２振動を含む研削音すなわちＡＥ信号波が、ＡＥセンサ２２によって検出される。
【００２５】
図１の演算制御装置３６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェースなどを含む所謂マイクロコンピュータであって、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って入力信号を処理することにより、ドレッシング面状態を判定するための、研削面状態を表す数値、グラフ、或いは図形などを算出し、研削面状態表示装置としても機能する面状態表示装置４８から出力させるとともに、研削制御装置７２へ送信する。
【００２６】
研削面状態評価装置１０の演算制御装置３６は、周波数解析部５０、研削面状態出力部５１、およびドレッシング面状態出力部５２を機能的に備えている。周波数解析部５０は、被削材４４の研削加工中或いは研削ホイール１４のドレッシング中において、Ａ／Ｄ変換器３４から入力されたＡＥ信号ＳＡＥの周波数解析（ＦＦＴ）を行なって、信号パワーを示す縦軸と周波数を示す横軸との二次元座標において、周波数成分の大きさを示す種々の信号パワーを周波数毎にピーク波形で周波数軸（横軸）上に示すパワースペクトラムを生成する。
【００２７】
研削面状態出力部５１は、被削材４４の研削加工中において、上記パワースペクトラムから、たとえば３２．５ｋＨｚを中心部に含む予め設定された第１波長帯Ｂ１、たとえば２５から４０ｋＨｚの第１波長帯Ｂ１についての第１信号強度ＳＰ１、および、たとえば５５ｋＨｚを中心部に含む予め設定された第２波長帯Ｂ２、たとえば４５から６５ｋＨｚの第２波長帯Ｂ２についての第２信号強度ＳＰ２を、それぞれ算出する。それらの第１信号強度ＳＰ１および第２信号強度ＳＰ２としては、瞬時値であってもよいが、目つぶれや目こぼれを安定的に把握するために、好適には、Ａ／Ｄ変換器３４のサンプリング周期よりも充分に長く設定された所定周期内の積分値或いは移動平均値が用いられる。
【００２８】
また、ドレッシング面状態出力部５２は、ドレッサ４６を用いた研削ホイール１４のドレッシング中において、研削面状態出力部５１と同様に、上記パワースペクトラムから、３２．５ｋＨｚを中心部に含む予め設定された第１波長帯Ｂ１、たとえば２５から４０ｋＨｚの第１波長帯Ｂ１についての第１信号強度ＳＰ１、および、５５ｋＨｚを中心部に含む予め設定された第２波長帯Ｂ２、たとえば４５から６５ｋＨｚの第２波長帯Ｂ２についての第２信号強度ＳＰ２を、それぞれ算出する。それらの第１信号強度ＳＰ１および第２信号強度ＳＰ２としては、瞬時値であってもよいが、目つぶれや目こぼれを安定的に把握するために、好適には、Ａ／Ｄ変換器３４のサンプリング周期よりも充分に長く設定された所定周期内の積分値或いは移動平均値が用いられる。
【００２９】
研削面状態出力部５１は、被削材４４の研削加工中において、或いは、ドレッシング面状態出力部５２は研削ホイール１４のドレッシング中において、それぞれ、第１信号強度ＳＰ１および第２信号強度ＳＰ２の少なくとも一方に基づいて、ドレッシング面状態評価値たとえば信号強度の所定周期の積分値或いは移動平均値に関連する関連値（たとえばレベル値）、或いは信号強度比ＳＲ（＝ＳＰ１／ＳＰ２）或いはその関連値（たとえばレベル値）を算出し、面状態表示装置４８へ出力する。これにより、図３から図５に示すように、第１信号強度ＳＰ１および第２信号強度ＳＰ２の少なくとも一方、信号強度比ＳＲ或いはそれらの関連値を、研削面状態評価値として、或いはドレッシング面状態評価値として面状態表示装置４８に表示させる。なお、第１信号強度ＳＰ１および第２信号強度ＳＰ２の一方を用いる場合には、研削面状態評価値或いはドレッシング面評価値は、第１信号強度ＳＰ１および第２信号強度ＳＰ２の一方の信号強度値そのものであってもよいし、把握し易い指標値たとえばレベル値に変換した値であってもよい。
【００３０】
ここで、ＡＥセンサ２２によって検出されるＡＥ信号波から高速で高分解能のＡ／Ｄ変換器３４を用いてデジタル信号に変換されたＳＡＥ信号の周波数解析により得られるパワースペクトラムにおいて、第１波長帯Ｂ１内のピーク波形信号群および第２波長帯Ｂ２内のピーク波形信号群の発生について、種々の研削砥石について本発明者が行なった研削試験を、以下に説明する。研削試験１は、２種類の電着砥石、レジノイド砥石の研削時にそれぞれ得られるパワースペクトラム、およびレジノイド砥石のドレッシング時に得られるパワースペクトラムにおいて、ピーク波形信号群で構成される第１波長帯Ｂ１および第２波長帯Ｂ２の発生状態の検証試験である。研削試験２は、ビトリファイド砥石の研削時およびドレッシング時にそれぞれ得られるパワースペクトラムにおいて、ピーク波形信号群で構成される第１波長帯Ｂ１および第２波長帯Ｂ２の発生状態の検証試験である。
【００３１】
（試験１）
第１波長帯Ｂ１および第２波長帯Ｂ２の発生を確認するために、以下の条件で、研削およびドレッシングをおこなった。以下の研削工具は、ＡＥセンサ内蔵の研削ホイールに貼付けた砥石部の仕様を示している。
研削工具：          ＣＢＮ電着砥石  ＣＢ  ８０  Ｐ  ４００φ×３０ｔ
ダイヤモンド電着砥石  ＳＤ  ８０  Ｐ  ４００φ×３０ｔ
ＣＢＮレジノイド砥石  ＣＢ  １７０  Ｐ  ７５  Ｂ
被削材：            セラミック板  １ｍｍｔ
ドレッシング工具：  ロータリドレッサ  ＳＤ  ４０  Ｑ  Ｍ  １００φ×１．５Ｗ
研削工具の周速：    １２５０ｍ／ｍｉｎ
ドレッサの周速：    ８６４ｍ／ｍｉｎ
切込み量：          研削工具  ２００μｍ（１．２ｍｍ／ｍｉｎ）
ドレッサ  φ０．００２ｍｍ／ｐａｓｓ
ドレスリード：      ０．１５ｍｍ／ｒ．ｏ．ｗ．
【００３２】
図３、図４および図５は、ダイヤモンド電着砥石、ＣＢＮ電着砥石、およびＣＢＮレジノイド砥石がセラミック板を研削したときに発生したＡＥ信号波から得られたパワースペクトラムを示している。図６は、ＣＢＮレジノイド砥石がロータリドレッサによりドレッシングされたときに発生したＡＥ信号波から得られたパワースペクトラムを示している。図３、図４および図５では、２５〜３５Ｈｚ、２５〜４０Ｈｚ、２０〜３５Ｈｚの第１波長帯Ｂ１と、４５〜６５Ｈｚ、４５〜６５Ｈｚ、４０〜６０Ｈｚの第２波長帯Ｂ２とが、存在している。また、図６では、図５と同様の、２０〜３５Ｈｚの第１波長帯Ｂ１と４０〜６０Ｈｚの第２波長帯Ｂ２とが、存在している。図６に示すレジノイド砥石のドレッシング時では、図５に示すレジノイド砥石の研削時に比較して、第１波長帯Ｂ１のピーク波形信号群の強度が大きい。このことから、ドレッシング時には、研削時と比較して、ＣＢＮ砥粒の破砕が顕著であることが推定される。
【００３３】
（試験２）
図７、図８、図９は、本発明者が以下のドレッシング条件において、周速度比Ｖｄ／Ｖｇが異なる３種類のビトリファイド砥石のドレッシング試験（Ｖｄ／Ｖｇ＝１．０のダウンカット、Ｖｄ／Ｖｇ＝０．３のダウンカット、Ｖｄ／Ｖｇ＝１．０のアップカット）により得られたパワースペクトラムをそれぞれ示す図である。また、図１０は、その３種類のパワースペクトラムの各ピーク波形に対して各ピーク波形の発生を判定するための所定の判定閾値を設け、発生したピーク波形のうちその判定閾値を超えるものを発生と判定した発生マップを示す図である。
【００３４】
（ドレッシング条件）
研削ホイール：              ＡＥセンサ内蔵の研削ホイール
研削ホイールの砥石部：      ＣＢ  ８０  Ｎ  ２００  Ｖ（粒度８０のＣＢＮ砥粒がビトリファイド結合材により結合され、結合度Ｎ、集中度２００を有するもの）
研削盤：                    汎用円筒研削盤
研削ホイールの周速度Ｖｇ：  ４５ｍ／秒（時計回り）
ドレッサ：                  ロータリドレッサ
ドレッサの周速度
・Ｖｄ：４５ｍ／秒    （反時計回りダウンカット）周速度比Ｖｄ／Ｖｇ＝１．０
・Ｖｄ：１３．５ｍ／秒（反時計回りダウンカット）周速度比Ｖｄ／Ｖｇ＝０．３
・Ｖｄ：２２．５ｍ／秒（反時計回りダウンカット）周速度比Ｖｄ／Ｖｇ＝０．５
・Ｖｄ：４５ｍ／秒    （時計回りアップカット）周速度比Ｖｄ／Ｖｇ＝１．０
【００３５】
図７は、Ｖｄ／Ｖｇ＝１．０のダウンカットでのドレッシング条件にて得られたパワースペクトラムを示している。この図７のドレッシング条件は、図１に示すように、時計回りの研削ホイールの周速度Ｖｇと反時計回りのロータリドレッサの周速度Ｖｄとが回転方向が逆方向で一致しており、接触点における研削ホイールとロータリドレッサの相対周速度がゼロとなる、専らビトリファイド砥石の無機結合材４０の破砕が顕著となるドレッシング条件である。図７のパワースペクトラムでは、機械振動などの低域雑音を除いて、２５から４０ｋＨｚの第１波長帯Ｂ１および４５から６５ｋＨｚの第２波長帯Ｂ２においてそれぞれ複数のピーク波形が集中的に発生しており、第１波長帯Ｂ１におけるピーク波形の高さ（信号強度）が第２波長帯Ｂ２におけるピーク波形の高さ（信号強度）よりも大きいという現象が観察された。
【００３６】
図８は、Ｖｄ／Ｖｇ＝０．３のダウンカットでのドレッシング条件、すなわち研削ホイールの周速度Ｖｇがロータリドレッサの周速度Ｖｄと逆の回転方向であるが３倍程度で、専らビトリファイド砥石の砥粒の破砕が顕著となるドレッシング条件において得られたパワースペクトラムを示している。このパワースペクトラムでも、機械振動などの低域雑音を除いて、２５から４０ｋＨｚの第１波長帯Ｂ１および４５から６５ｋＨｚの第２波長帯Ｂ２においてそれぞれ複数のピーク波形が集中的に発生しており、第２波長帯Ｂ２におけるピーク波形の高さ（信号強度）が第１波長帯Ｂ１におけるピーク波形の高さ（信号強度）よりも大きいという現象が観察された。
【００３７】
図９は、Ｖｄ／Ｖｇ＝１．０のアップカットでのドレッシング条件、すなわち研削ホイールの周速度Ｖｇがロータリドレッサの周速度Ｖｄと同じであるが図７の場合と逆回転方向で、専らビトリファイド砥石の砥粒の破砕が顕著となるドレッシング条件において得られたパワースペクトラムを示している。このパワースペクトラムでも、機械振動などの低域雑音を除いて、２５から４０ｋＨｚの第１波長帯Ｂ１および４５から６５ｋＨｚの第２波長帯Ｂ２においてそれぞれ複数のピーク波形が集中的に発生しており、第２波長帯Ｂ２におけるピーク波形の高さ（信号強度）が第１波長帯Ｂ１におけるピーク波形の高さ（信号強度）よりも大きいという現象が観察された。
【００３８】
図１０は、図７、図８、図９にそれぞれ示された周速度比Ｖｄ／Ｖｇが異なる３種類のパワースペクトラムの各ピーク値に対して各ピーク値の発生を判定するための所定の判定閾値を設け、発生したピーク値のうちその判定閾値を超えるものを発生と判定して黒色領域で示したピーク波形発生マップを示す図である。この図１０によれば、上記判定閾値を超える大きさのピーク値は、周速度比Ｖｄ／Ｖｇが１．０のダウンカットでは、専ら２５から４０ｋＨｚの第１波長帯Ｂ１において発生し、周速度比Ｖｄ／Ｖｇが０．３のダウンカット、および周速度比Ｖｄ／Ｖｇが１．０のアップカットでは、４５から６５ｋＨｚの第２波長帯Ｂ２において発生している。これにより、ＡＥ信号ＳＡＥを周波数解析したパワースペクトラムにおいて、第１波長帯Ｂ１内における少なくとも一部の波長のピーク波形の高さ（信号強度）が、ビトリファイド砥石表面の砥粒３８の破砕を反映し、第２波長帯Ｂ２内における少なくとも一部の波長のピーク波形の高さ（信号強度）が、ビトリファイド砥石表面の砥粒とロータリドレッサの接触により発生する摩擦振動或いは弾性振動を反映していることが確認された。すなわち、第１波長帯Ｂ１はボンド破砕周波数帯に対応し、第２波長帯Ｂ２は砥粒破砕周波数帯に対応している。
【００３９】
図１１は、上記の試験２のドレッシング試験において、ロータリドレッサの回転方向および周速度比が異なる４種類のドレッシング条件において得られた、第１波長帯Ｂ１についての第１信号強度ＳＰ１（振動強度積分値）、第２波長帯Ｂ２についての第２信号強度ＳＰ２（振動強度積分値）、および信号強度比ＳＲ（＝ＳＰ１／ＳＰ２）を示している。一般に、周速度比Ｖｄ／Ｖｇが１であるダウンカットでは、接線方向の相対速度が０で接触することから、砥粒３８の破砕は摩滅よりは破砕が多くなり、この状態でドレッシングされた研削砥石を用いた研削加工では、切れ味がよくなることで消費電力が低くなり、仕上げ面粗さが悪化する（砥石が柔らかく作用する）ことが、経験則からわかっている。上記図１１における第１信号強度ＳＰ１の推移を見ると、ダウンカット且つ周速度比Ｖｄ／Ｖｇが１となると、急速に上昇しているとから、第１信号強度ＳＰ１或いは信号強度比ＳＲ（ＳＰ１／ＳＰ２）を用いることで、砥粒３８の破砕の増加を検知できると考えられる。この第１信号強度ＳＰ１或いは信号強度比（ＳＰ１／ＳＰ２）を監視することで、ドレッシングの出来上がりを定量的に判定できる。
【００４０】
（試験３）
第１波長帯Ｂ１および第２波長帯Ｂ２の発生要因を確認するために、以下の条件で、研削およびドレッシングをおこなった。
研削工具：          ＣＢＮビトリファイド砥石  ＣＢ  ８０Ｎ  ２００  Ｖ（４００ｍｍφ×３０ｍｍｔ）
ＣＢＮ電着砥石  ＣＢ  ８０  Ｐ（４００ｍｍφ×３０ｍｍｔ）
研削方式：          プランジ研削
研削工具の周速：    ４５ｍ／ｓｅｃ．（２１２２ｒｐｍ）
被削材：            ＳＣＭ４３５（焼入）（５０ｍｍφ×１０ｍｍｔ）
被削材の周速：      ０．４５ｍ／ｓｅｃ．
切込み速度：        Ｒ０．８ｍｍ／ｍｉｎ
取り代：            切込量Ｒ１．０４ｍｍ（加工前被削材径５０ｍｍφ）研削代断面積で１６０ｍｍ２相当
スパークアウト：    １０ｒｅｖ．
研削油：            ＳＥＣ７００（×５０）
流量：              ２０Ｌ／ｍｉｎ
ドレッシング工具：  ロータリドレッサＳＤ  ４０  Ｑ  ７５  Ｍ（１００ｍｍφ×１Ｕ）
ドレス周速：        Ｖｗ＝４５ｍ／ｓ，Ｖｄ＝１３．５ｍ／ｓ（Ｖｄ／Ｖｗ＝０．３）
ドレスリード：      ０．１０ｍ／ｒ．ｏ．ｗ．
ドレス切込量：      Ｒ０．００２ｍｍ／ｐａｓｓ×１０ｐａｓｓ
※ドレッシング実施はＣＢＮビトリファイド砥石のみ
【００４１】
図１２および図１３は、ＣＢＮビトリファイド砥石およびＣＢＮ電着砥石が被削材ＳＣＭ４３５（焼入）を研削したときに発生したＡＥ信号波から得られたパワースペクトラムをそれぞれ示している。図１３に示すＣＢＮ電着砥石のパワースペクトラムでは、図１２に示すＣＢＮビトリファイド砥石のパワースペクトラムと同様に、３０〜４０Ｈｚの第１波長帯Ｂ１と４５〜６５Ｈｚの第２波長帯Ｂ２とが存在している。ロータリドレッサによりドレッシングされたときに発生したＡＥ信号波から得られたパワースペクトラムを示している。第１波長帯Ｂ１のピーク波形信号群は、砥粒の破砕に由来するものと考えられる。しかし、第２波長帯Ｂ２のピーク波形信号群は、砥粒が金属（ニッケルめっき）で結合されているＣＢＮ電着砥石でも発生しているため、ボンドの破砕に由来するものではないと考えられる。
【００４２】
図１４は、ＣＢＮ電着砥石により研削試験２の条件で繰り返し研削を行なったカット数（研削回数）を横軸とし、第１波長帯Ｂ１についての第１信号強度ＳＰ１（振動強度積分値）および単位面積当たりの累積破砕砥粒数（粒／ｍｍ２）を縦軸とした二次元座標において、ＣＢＮ電着砥石の研削時に発生する第１波長帯Ｂ１から得られる第１信号強度ＳＰ１（振動強度積分値）、およびＣＢＮ電着砥石の単位面積当たりの累積破砕砥粒数（粒／ｍｍ２）の変化を示すグラフである。単位面積当たりの累積破砕砥粒数（粒／ｍｍ２）は、ＣＢＮ電着砥石の研削面を撮像したＳＥＭ写真（１０ｋｖ  ０．５ｍｍ×５０  ２．４ｍｍ×１．８ｍｍ）から二段レプリカによる破砕砥粒定量化手法を用いて算出した。
【００４３】
図１４において、ＣＢＮ電着砥石の研削面の累積破砕砥粒数は、カット数の増加と共に増加し、カット数が所定値（１５０カット）に到達した以降は、収束している。しかし、第１信号強度ＳＰ１（振動強度積分値）は、カット数の増加に拘わらず比較的一定であるが、カット数が所定値（約１５０カット）に到達するまでは振動ピークが多発し、カット数が所定値（約１５０カット）に到達した以降は、振動ピークが収まり安定した。このことからも、第１波長帯Ｂ１のピーク波形信号群は、砥粒の破砕に由来するものと考えられる。
【００４４】
図１５は、研削試験２の条件で繰り返し研削を行なったカット数（研削回数）を横軸とし、第２波長帯Ｂ２についての第２信号強度ＳＰ２（振動強度積分値）および砥粒の作用面積率（％）を縦軸とした二次元座標において、ＣＢＮ電着砥石の研削時に発生する第２波長帯Ｂ２から得られる第２信号強度ＳＰ２（振動強度積分値）、およびＣＢＮ電着砥石の砥粒の作用面積率（％）の変化を示すグラフである。砥粒の作用面積率（％）は、ＣＢＮ電着砥石の研削面を計測したレーザ顕微鏡の３Ｄ形状測定結果から最も突出し高さが高い砥粒を検索し、その砥粒の先端から１０μｍの範囲にある砥粒の分断面積を算出し、その分断面積からその割合を算出した。
【００４５】
図１５において、ＣＢＮ電着砥石の研削時に発生する第２波長帯Ｂ２から得られる第２信号強度ＳＰ２（振動強度積分値）、およびＣＢＮ電着砥石の砥粒の作用面積率（％）は、共に、カット数の増加に伴って増加し、カット数が所定値（約２３０カット）に到達した以降は、共に減少した後、その減少が停止する。このことから、第２波長帯Ｂ２のピーク波形信号群は、砥粒の被削材に対する作用面積に比例しており、砥粒と被削材との接触（摺接）によって発生する摩擦振動或いは弾性振動に由来するものと考えられる。
【００４６】
図１６は、ＣＢＮビトリファイド砥石により研削工具の周速、切込み速度、被削材の材質が異なる他は研削試験２の条件を用いた４種類の加工条件１〜４でそれぞれ繰り返し研削を行なったときの１１カットから１４カットの平均値として得られた振動強度比（ＳＰ１／ＳＰ２）の大きさを対比可能に示す棒グラフである。研削工具の周速が２７００ｍ／ｍｉｎ、切込み速度がＲ０．８ｍｍ／ｍｉｎ、被削材の材質がＳＣＭ４３５である加工条件１に比べて、研削工具の周速が１５００ｍ／ｍｉｎ、切込み速度がＲ０．８ｍｍ／ｍｉｎ、被削材の材質がＳＣＭ４３５である加工条件２、研削工具の周速が２７００ｍ／ｍｉｎ、切込み速度がＲ２．８ｍｍ／ｍｉｎ、被削材の材質がＳＣＭ４３５である加工条件３、研削工具の周速が２７００ｍ／ｍｉｎ、切込み速度がＲ０．８ｍｍ／ｍｉｎ、被削材の材質がＳＵＳ３０４である加工条件４となるほど、振動強度比（ＳＰ１／ＳＰ２）の大きさが増加している。条件２および条件３は砥粒に係る切込負荷は同じであるが、周速よりも切込速度の方の影響が大きいと考えられる。また、条件３に対して条件４の振動強度比（ＳＰ１／ＳＰ２）の増加割合が大きい。このことは、被削材が難削材であるため、切込速度を低くしても砥粒の脱落が大きいということが考えられる。
【００４７】
図１７、図１８、図１９、および図２０は、図１６における条件１、条件２、条件３および条件４での切削加工後においてＣＢＮビトリファイド砥石の研削面をレーザ顕微鏡によって計測した３Ｄマップであって、黒色部分が砥粒の脱落部位を示している。これらの３Ｄマップから明らかなように、振動強度比（ＳＰ１／ＳＰ２）は、それが大きくなるほど、砥粒の脱落が多い状態を示している。
【００４８】
（試験４）
次いで、本発明者は、以下の研削加工条件下で切込速度が異なる２種類の研削加工条件において行ない、その研削試験の結果を説明する。図２１は、切込速度がＲ０．８ｍｍ／分とした低研削能率の場合のパワースペクトラムを示している。図２２は、切込速度がＲ２．８ｍｍ／分とした高研削能率の場合のパワースペクトラムを示している。
【００４９】
（研削加工条件）
研削ホイール：              ＡＥセンサ内蔵の研削ホイール
研削ホイールの砥石部：      ＣＢ  ８０  Ｎ  ２００  Ｖ（粒度８０のＣＢＮ砥粒がビトリファイド結合材により結合され、結合度Ｎ、集中度２００を有するもの）
研削盤：                    汎用円筒研削盤
研削方式：                  湿式プランジ研削
研削ホイールの周速度Ｖｇ：  ４５ｍ／秒
被削材：                    ＳＣＭ４３５焼入（ＨＲｃ４８±２）
被削材の周速度：            ０．４５ｍ／秒
取り代：                    切込量Ｒ１．０４ｍｍ（加工前被削材径５０ｍｍφ）、研削代断面積で１６０ｍｍ２相当
切込速度：                  Ｒ０．８ｍｍ／分、Ｒ２．８ｍｍ／分
スパークアウト：            １０ｒｅｖ．
研削液：                    ノリタケクール  ＳＥＣ７００（×５０）
研削液流量：                ２０  Ｌ／ｍｉｎ
【００５０】
図２１は、研削の加工能率（切込速度）がＲ０．８ｍｍ／分という低能率加工において、砥粒と被削材との接触により発生する摩擦振動或いは弾性振動に対応する第２波長帯Ｂ２の信号強度が砥粒の破砕に対応する第１波長帯Ｂ１の信号強度よりも大きく、目こぼれ（目替わり）が起こりにくく目つぶれ傾向の研削加工となっていることを示している。これに対して、図２２は、研削の加工能率（切込速度）がＲ２．８ｍｍ／分という高能率加工では、第２波長帯Ｂ２の信号強度よりも第１波長帯Ｂ１の信号強度が大きく、砥粒の破砕による目つぶれが起こりにくく、ボンドブリッジの破砕による目こぼれ（目替わり）傾向の研削加工となっていることを示している。
【００５１】
図２１の低能率加工（切込速度Ｒ０．８ｍｍ／分）でのパワースペクトラムでは、第２波長帯Ｂ２の信号強度に対して第１波長帯Ｂ１の信号強度が小さく、砥粒の破砕が少ないか或いは被削材に作用する砥粒が多く、一粒あたりの負荷が少ないことにより目替わりが生じ難く、目つぶれ傾向の研削加工となっている。これに対して、図２２の高能率加工（切込速度Ｒ２．８ｍｍ／分）でのパワースペクトラムでは、第２波長帯Ｂ２の信号強度に対して第１波長帯Ｂ１の信号強度が大きく、砥粒の破砕が多いことにより目替わりが多く発生して目こぼれ傾向の研削加工となっている。
【００５２】
図２３は、第１波長帯Ｂ１内の信号強度たとえばその積分値を第１信号強度ＳＰ１とし、第２波長帯Ｂ２内の信号強度たとえばその積分値を第２信号強度ＳＰ２とし、信号強度比ＳＲをＳＰ１／ＳＰ２とした場合、研削ホイールの単位円周長さ当たりの研削代断面積Ｓ（ｍｍ２／ｍｍ）を横軸に取り、目つぶれ傾向の低能率加工（切込速度Ｒ０．８ｍｍ／分（●印で示す））および目こぼれ傾向の高能率加工（切込速度Ｒ２．８ｍｍ／分（○印で示す））を行なったときにそれぞれ得られたパワースペクトラムから得られた信号強度比ＳＲを示している。この信号強度比ＳＲ（＝ＳＰ１／ＳＰ２）は、目つぶれ状態と目こぼれ状態とのバランスを評価可能な好適な研削面状態評価値となっている。図２３に示すように、０．６以下を目つぶれ状態とした場合、低能率加工（切込速度Ｒ０．８ｍｍ／分（●印で示す））は研削ホイールの単位円周長さ当たりの研削代断面積Ｓ（ｍｍ２／ｍｍ）に対して全域において目つぶれ状態を示すが、高能率加工（切込速度Ｒ０．８ｍｍ／分（〇印で示す））では信号強度比ＳＲが０．６を超え目こぼれ状態を示す。図２４は、図２３の横軸である研削ホイールの単位円周長さ当たりの研削代断面積Ｓ（ｍｍ２／ｍｍ）が０から５の領域を拡大して示している。
【００５３】
図２５は、図１の面状態表示装置４８の一表示態様として、たとえば液晶画面に表示される棒グラフ型のレベル表示例を示し、図２６は、図１の面状態表示装置４８の一表示態様として、たとえば液晶画面或いは計器に表示されるレベルメータ型の表示例を示している。図２５では、第１信号強度ＳＰ１および第２信号強度ＳＰ２の両方が表示されているが、それらのうちの一方が、ドレッシング面状態を示す評価値として表示されていてもよい。図２６では、第１信号強度ＳＰ１、第２信号強度ＳＰ２、信号強度比ＳＲ（＝ＳＰ１／ＳＰ２）が表示されているが、それらのうちの１つ、或いはそれに対応するレベル値が、研削面状態或いはドレッシング面状態を示す評価値として表示されていてもよい。これらの研削面状態或いはドレッシング面状態を示す評価値は、研削加工装置（ドレッシング装置）１２における研削条件或いはドレッシング条件を手動で調節する手動制御において利用される。
【００５４】
図２５では、砥粒３８の破砕に関連する第１波長帯Ｂ１についての第１信号強度ＳＰ１を示す棒グラフ５４が左側に、砥粒３８と被削材４４との摺接に関連する第２波長帯Ｂ２についての第２信号強度ＳＰ２を示す棒グラフ５６が右側に、左右一対として示される。左側の棒グラフ５４が示す第１波長帯Ｂ１の砥粒３８の破砕状態に基づいて目つぶれ状態を評価することができるし、右側棒グラフ５６が示す第２波長帯Ｂ２の砥粒３８と被削材４４との摺接状態に基づいて目こぼれ状態を評価することができる。また、図２５の棒グラフ５４および５６は、第１波長帯Ｂ１および第２波長帯Ｂ２内でそれぞれ４区分された波長帯毎の信号強度が示されているので、左右の棒グラフ５４および５６の対比によって、図２５（ａ）に示す、砥粒３８の破砕強度が砥粒３８と被削材４４との接触に起因する摩擦振動或いは弾性振動の強度を上まわる目こぼれ状態であるか、図２５（ｂ）に示す、砥粒３８の破砕強度が砥粒３８と被削材４４との接触に起因する摩擦振動或いは弾性振動の強度を下まわる目つぶれ状態であるかを判別できるのに加えて、第１波長帯Ｂ１および第２波長帯Ｂ２のそれぞれにおける破砕強度パターンに基づいて、砥粒３８の破砕および砥粒３８と被削材４４との接触に起因する摩擦振動或いは弾性振動状態を正確に評価することができる。
【００５５】
図２６の面状態表示装置４８の表示例は、針を用いて目盛りを指示する複数のメータ型の表示器５８、５９、６０により構成されている。表示器５８は、無機結合材４０の破砕に関連する第１波長帯Ｂ１についての第１信号強度ＳＰ１を示し、表示器５９は、砥粒３８の破砕に関連する第２波長帯Ｂ２についての第２信号強度ＳＰ２を示す。表示器５８の表示レベルが示す第１波長帯Ｂ１の砥粒３８の破砕強度に基づいて目こぼれ状態を評価することができるし、表示器６０の表示レベルが示す第２波長帯Ｂ２の砥粒３８と被削材４４との接触により発生する摩擦振動或いは弾性振動の強度に基づいて目つぶれ状態を評価することができる。また、表示器５８および５９の表示レベルがそれぞれ示す第１波長帯Ｂ１および第２波長帯Ｂ２のそれぞれにおける信号強度の比較に基づいて、目こぼれ状態或いは目つぶれ状態を一層正確に評価することができる。表示器６０は、砥粒３８の破砕に関連する第１波長帯Ｂ１についての第１信号強度ＳＰ１と砥粒３８と被削材４４との摩擦状態に関連する第２波長帯Ｂ２についての第２信号強度ＳＰ２との信号強度比ＳＲ（＝ＳＰ１／ＳＰ２）を示す。
【００５６】
図１に戻って、研削加工装置１２は、研削ホイール１４が取り付けられた図示しない主軸を回転駆動する主軸駆動モータ６２と、円柱状の被削材４４を回転駆動する被削材回転駆動モータ６４と、研削ホイール１４を円柱状の被削材４４の外周面に押し当てるために被削材４４を径方向に移動させる被削材移動モータ６６と、ドレッサ４６を回転駆動するドレッサ駆動モータ６８と、ドレッサ４６をその回転中心線方向に送るドレッサ送りモータ７０と、研削制御装置７２とを備えている。
【００５７】
研削制御装置７２は、演算制御装置３６と同様のマイクロコンピュータから構成されており、研削自動制御部７４およびドレッシング制御部７６を機能的に備えている。研削自動制御部７４は、研削開始指令信号を受けると、予め設定された動作で研削ホイール１４および被削材４４をそれぞれ回転駆動しつつ相対移動させることで被削材４４を研削し、被削材４４の研削が完了すると被削材４４の回転を停止させるとともに原位置へ戻す。
【００５８】
研削自動制御部７４は、被削材４４の研削加工の過程において、ドレッシング面状態出力部５２から出力された実際の第１信号強度ＳＰ１、第２信号強度ＳＰ２、或いは信号強度比ＳＲ（＝ＳＰ１／ＳＰ２）に基づいて、被削材４４に対する実際の評価値が示す研削面状態が予め設定された目標評価値が示す研削面状態となるように、主軸駆動モータ６２、被削材回転駆動モータ６４と、被削材移動モータ６６を自動制御する。たとえば、研削自動制御部７４は、目標信号強度比ＳＲＴを目つぶれおよび目こぼれのバランスのよい値に設定し、ドレッシング面状態出力部５２からリアルタイムで逐次出力される実際の信号強度比ＳＲがたとえば０．５５程度に予め設定された目標信号強度比ＳＲＴと一致するように、研削条件を自動調節する。たとえば、実際の信号強度比ＳＲが予め設定された目標信号強度比ＳＲＴを超える場合には目こぼれ傾向であるので、その目こぼれを抑制するために、加工能率（切込速度）の下降、研削ホイール１４の周速度Ｖｇの上昇（回転数の上昇）、被削材４４の周速度の下降のうちの少なく１つを実行し、実際の信号強度比ＳＲを目標信号強度比ＳＲＴへ向かって変化させる。反対に、実際の信号強度比ＳＲが予め設定された目標信号強度比ＳＲＴを下まわる場合には目つぶれ傾向であるので、その目つぶれを抑制するために、加工能率（切込速度）の上昇、研削ホイール１４の周速度Ｖｇの下降（回転数の下降）、被削材４４の周速度の上昇のうちの少なく１つを実行し、実際の信号強度比ＳＲを目標信号強度比ＳＲＴへ向かって変化させる。
【００５９】
図２７の●印は、目標信号強度比ＳＲＴを目つぶれおよび目こぼれのバランスのよい値として０．５５に設定した場合に、実際の信号強度比ＳＲが予め設定された目標信号強度比ＳＲＴ（＝０．５５）と一致するように研削条件を調節する、研削自動制御部７４による自動研削制御例を示している。この自動研削制御では、加工数の増加に伴って、実際の信号強度比ＳＲは目標信号強度比ＳＲＴに沿って移行しているのに対して、図２７の○印に示す、自動制御が行なわれない場合の実際の信号強度比ＳＲは、加工数の変化に伴って目標信号強度比ＳＲＴから外れて行く。なお、研削自動制御部７４による自動研削制御は、実際の第１信号強度ＳＰ１又は第２信号強度ＳＰ２を、目つぶれおよび目こぼれのバランスのよい値に設定された目標第１信号強度ＳＰ１Ｔまたは目標第２信号強度ＳＰ２Ｔと一致するように、研削条件を調節するものであってもよい。
【００６０】
ドレッシング面状態出力部５２は、実際の第２信号強度ＳＰ２或いは信号強度比ＳＲが予め設定されたドレッシング加工開始条件に到達すると、ドレッシング制御部７６にドレッシング加工を開始させる指令を出力する。このドレッシング開始条件は、たとえば第２信号強度ＳＰ２の累積値ＳＰ２Ｒが閾値、たとえば３×１０５を上回ったこと、第１波長帯Ｂ１の第１信号強度ＳＰ１（振動強度積分値）が閾値を上回ったこと（変動幅が閾値を超えたこと）、或いは信号強度比ＳＲが閾値、たとえば０．４を上回ったことである。
【００６１】
図２８は、研削加工回数すなわちカット数に対して、研削加工された被削材４４の表面粗さＲａおよび第１波長帯Ｂ１の第１信号強度ＳＰ１（振動強度積分値）の推移を示している。本発明者は、カット数が１７０付近において第１信号強度ＳＰ１が急激に増加してから、その直後に表面粗さＲａが急増（悪化）するという、表面粗さ悪化の予知現象を見出した。このため、第１信号強度ＳＰ１またはそれを含む信号強度比ＳＲを用いたドレッシング開始加工条件を用いることにより、研削加工品質が好適に維持される。これに対して、図２９は、カット毎に、研削ホイール１４を駆動するモータの駆動電力波形と、第１波長帯Ｂ１の第１信号強度ＳＰ１（振動強度積分値、●印）と、表面粗さＲａ（△印）とを示したものであるが、表面粗さＲａの悪化と駆動電力の低下とが同時に発生している。このため、駆動電流値が閾値を下回ることをドレッシング開始条件とすることもできるが、面粗さＲａが大きくなってからしか、ドレッシングを開始できなかった。
【００６２】
ドレッシング制御部７６は、ドレッシング面状態出力部５２からのドレッシング開始指令信号を受けると、予め設定された動作で研削ホイール１４およびドレッサ４６をそれぞれ回転駆動しつつ相対移動させることで研削ホイール１４の表面を削って目立てし、研削ホイール１４のドレッシングが完了するとドレッサ４６の回転を停止させるとともに原位置へ戻す。この予め設定された動作では、一定の切込量で研削ホイール１４の研削面の切り込みを行なう１サイクルの動作を行なう。或いは、以下に説明する自動制御で切り込みを行なう。
【００６３】
ドレッシング制御部７６は、研削ホイール１４のドレッシング過程において、ドレッシング面状態出力部５２から出力された実際の第１信号強度ＳＰ１、第２信号強度ＳＰ２、或いは信号強度比ＳＲ（＝ＳＰ１／ＳＰ２）に基づいて、研削ホイール１４の評価値が示す研削面状態が予め設定された目標評価値が示す研削面状態となるように、主軸駆動モータ６２、ドレッサ駆動モータ６８、ドレッサ送りモータ７０を自動制御する。たとえば、ドレッシング制御部７６は、目標信号強度比ＳＲＴを目つぶれおよび目こぼれのバランスのよい値に設定し、ドレッシング面状態出力部５２からリアルタイムで逐次出力される実際の信号強度比ＳＲがたとえば０．６５程度に予め設定されたドレス目標信号強度比ＤＳＲＴと一致するように、ドレッシング条件を自動調節する。
【００６４】
たとえば、実際の信号強度比ＳＲが予め設定された目標信号強度比ＳＲＴを超える場合には目こぼれ傾向であるので、その目こぼれを抑制するために、ドレッサ４６の送り速度の低下（ドレスリードを小さくする）、研削ホイール１４とドレッサ４６の回転方向がダウンカット方向の場合ドレッサ４６と研削ホイール１４の周速度比Ｖｄ／Ｖｇを１から遠ざけるように、研削ホイール１４の周速度Ｖｇまたはドレッサ４６の周速度Ｖｇの調節の少なくとも１つを実行し、実際の信号強度比ＳＲをドレス目標信号強度比ＤＳＲＴへ向かって変化させる。反対に、実際の信号強度比ＳＲが予め設定されたドレス目標信号強度比ＤＳＲＴを下まわる場合には目つぶれ傾向であるので、その目つぶれを抑制するために、ドレッサ４６の送り速度の上昇（ドレスリードを大きくする）、研削ホイール１４とドレッサ４６の回転方向がダウンカット方向の場合ドレッサ４６と研削ホイール１４の周速度比Ｖｄ／Ｖｇを１に近づけるように、研削ホイール１４の周速度Ｖｇまたはドレッサ４６の周速度Ｖｄの調節の少なくとも１つを実行し、実際の信号強度比ＳＲをドレス目標信号強度比ＤＳＲＴへ向かって変化させる。
【００６５】
図３０は、研削中における演算制御装置３６および研削制御装置７２の制御作動の要部を説明するフローチャートであり、所定の制御周期で繰り返し実行される。図３０において、ステップＳ１（以下、ステップを省略する）では、研削ホイール１４による被削材４４の研削中において、Ａ／Ｄ変換器３４から出力されたデジタル信号に変換されたＡＥ信号ＳＡＥが逐次読み込まれる。次いで、周波数解析部５０に対応するＳ２において、周波数解析（ＦＦＴ解析）が行なわれ、ＡＥ信号ＳＡＥのパワースペクトラムが生成される。そして、研削面状態出力部５１に対応するＳ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６が実行される。
【００６６】
Ｓ３では、ＡＥ信号ＳＡＥのうちの砥粒破砕周波数帯すなわち第１波長帯Ｂ１内の信号強度の積分値である第１信号強度ＳＰ１が算出される。Ｓ４では、ＡＥ信号ＳＡＥのうちの砥粒と被削材の接触周波数帯すなわち第２波長帯Ｂ２内の信号強度の積分値である第２信号強度ＳＰ２が算出される。Ｓ５では、第１信号強度ＳＰ１と第２信号強度ＳＰ２との比である信号強度比ＳＲ（＝ＳＰ１／ＳＰ２）がリアルタイムで算出される。そして、Ｓ６では、Ｓ５で算出された信号強度比ＳＲが、研削面状態を表す評価値として、研削制御装置７２の研削自動制御部７４へ出力（送信）される。
【００６７】
研削自動制御部７４に対応するＳ７では、研削面状態出力部５１から出力された実際の評価値である信号強度比ＳＲ（＝ＳＰ１／ＳＰ２）が、目つぶれおよび目こぼれのバランスのよい値に予め設定された目標評価値である目標信号強度比ＳＲＴと一致するように、加工能率（切込速度）Ｚ、研削ホイール１４の周速度、被削材４４の周速度の上昇、被削材４４の送り速度の少なくとも１つが変化させられることにより、研削条件が自動調節される。
【００６８】
図３１は、研削中における演算制御装置３６の他の制御作動の一例を説明するフローチャートである。図３１に示すフローチャートは、図３０のフローチャートのＳ６およびＳ７に替えて、面状態表示装置４８に表示させるＳ８を備えている。本実施例では、実際の信号強度比ＳＲが面状態表示装置４８に逐次表示されるので、研削制御装置７２における研削条件を手動にて制御できる。
【００６９】
図３２は、研削中における演算制御装置３６および研削制御装置７２の制御作動の他の一例を説明するフローチャートである。図３２に示すフローチャートは、図３０のフローチャートのＳ４およびＳ５が削除されたものである。本実施例では、研削制御装置７２の研削自動制御部７４に対応するＳ７において、実際の第１信号強度ＳＰ１が予め設定された目標第１信号強度ＳＰ１Ｔと一致するように、研削条件が自動制御される。
【００７０】
図３３は、演算制御装置３６および研削制御装置７２の制御作動の他の一例を説明するフローチャートである。図３３に示すフローチャートは、図３０のフローチャートのＳ６およびＳ７に替えて、Ｓ５で演算された信号強度比ＳＲが、予め設定されたドレッシング開始閾値、好適には目つぶれが進行してドレッシングが必要とされる閾値たとえば０．４を下まわるか否かを判定するＳ９と、Ｓ９の判定が肯定されると、研削ホイール１４のドレッシングを開始するドレッシング制御部７６に対応するＳ１０とを、備えている。図３４は、このような図３３の制御によって変化する信号強度比ＳＲを示すグラフである。信号強度比ＳＲが閾値、たとえば０．４を下まわる毎に行なわれるドレッシングによって、研削ホイール１４の研削面が目つぶれ状態から目立てされることが示されている。
【００７１】
図３５は、研削中における演算制御装置３６および研削制御装置７２の制御作動の他の一例を説明するフローチャートである。図３５に示すフローチャートは、図３０のフローチャートのＳ３およびＳ５からＳ７に替えて、Ｓ４で演算された第２信号強度ＳＰ２を累積した累積信号強度ＳＰ２Ｒを逐次算出するＳ１１と、Ｓ１１において算出された累積信号強度ＳＰ２Ｒが、予め設定されたドレッシング開始閾値、好適には目つぶれが進行してドレッシングが必要とされる閾値たとえば３×１０５を超えるか否かを判定するＳ１２と、Ｓ１２の判定が肯定されると、研削ホイール１４のドレッシングを開始するドレッシング制御部７６に対応するＳ１０とを、備えている。図３６は、このような第２信号強度ＳＰ２を累積した累積信号強度ＳＰ２Ｒに閾値を設け、閾値を超えると自動的にドレッシングを実施し、ドレッシング完了後に累積信号強度ＳＰ２Ｒを０にリセットする手法について、カット数の進行に伴うＳＰ２Ｒの推移を示したグラフである。
【００７２】
図３７は、ドレッシング中における演算制御装置３６および研削制御装置７２の制御作動の他の一例を説明するフローチャートである。図３７に示すフローチャートは、図３０のフローチャートのＳ１に替えて、ドレッサ４６による研削ホイール１４の研削面のドレッシング中において、Ａ／Ｄ変換器３４から出力されたデジタル信号に変換されたＡＥ信号ＳＡＥを逐次読み込むＳ２１を備え、図３０のフローチャートのＳ７に替えて、ドレッシング制御部７６に対応するＳ２２を備える。Ｓ２２では、たとえば図３８に示されるように、実際の評価値である信号強度比ＳＲが予め設定された目標評価値である目標信号強度比ＳＲＴとなるように、ドレスリード、周速度比等のドレッシング条件を調節する自動制御を逐次実行する。
【００７３】
図３９は、ドレッシング中における演算制御装置３６の制御作動の他の一例を説明するフローチャートである。図３９に示すフローチャートは、図３０のフローチャートのＳ１に替えて、ドレッサ４６による研削ホイール１４の研削面のドレッシング中において、Ａ／Ｄ変換器３４から出力されたデジタル信号に変換されたＡＥ信号ＳＡＥを逐次読み込むＳ２１を備え、図３０のフローチャートのＳ６、Ｓ７に替えて、ドレッシング面状態出力部５２に対応するＳ２３を備える。Ｓ２３では、実際の信号強度比ＳＲと予め設定された目標信号強度比ＳＲＴの範囲たとえば０．５から０．６と比較し、実際の信号強度比ＳＲが目標信号強度比ＳＲＴの範囲内であればドレッシングの合格判定を行ってドレッシングを終了させるが、実際の信号強度比ＳＲが目標信号強度比ＳＲＴの範囲外であればドレッシングの不合格判定を行って、ドレッシング制御部７６に再ドレッシングの開始を指令する。
【００７４】
図４０は、ドレッシング中における演算制御装置３６の制御作動の他の一例を説明するフローチャートである。図４０に示すフローチャートは、図３０のフローチャートのＳ１に替えて、ドレッサ４６による研削ホイール１４の研削面のドレッシング中において、Ａ／Ｄ変換器３４から出力されたデジタル信号に変換されたＡＥ信号ＳＡＥを逐次読み込むＳ２１を備え、図３０のフローチャートのＳ６、Ｓ７に替えて、ドレッシング面状態出力部５２に対応するＳ２４を備える。Ｓ２４では、ドレッシングされた研削ホイール１４の研削面状態を示す評価値すなわち実際の信号強度比ＳＲを面状態表示装置４８に表示する。
【００７５】
上述のように、本実施例の研削面状態評価装置１０によれば、被削材４４を研削する研削ホイール１４の研削面状態を評価するための研削面状態評価装置１０であって、研削ホイール１４において発生する振動を検出し、ＡＥ信号を出力するＡＥセンサ２２と、（ｃ）ＡＥセンサ２２から出力されるＡＥ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３４と、Ａ／Ｄ変換器３４によりデジタル信号に変換されたＡＥ信号を周波数解析してパワースペクトラムを得る周波数解析部５０と、周波数解析部５０により得られたパワースペクトラムのうち、研削ホイール１４の砥粒３８の破砕に関連する第１波長帯Ｂ１の第１信号強度ＳＰ１および研削ホイール１４の砥粒３８と被削材４４の接触に関連する第２波長帯Ｂ２の第２信号強度ＳＰ２の少なくとも一方を算出し、前記第１波長帯Ｂ１の第１信号強度ＳＰ１および第２波長帯Ｂ２の第２信号強度ＳＰ２の少なくとも一方に基づいて研削ホイール１４の研削面状態に関連する評価値を出力する研削面状態出力部５１とを含む。
【００７６】
このようにすれば、研削ホイール１４の砥石部１６の砥粒３８の破砕に関連する第１波長帯Ｂ１の第１信号強度ＳＰ１に基づいて算出された研削面状態を表す評価値は、砥粒３８の破砕の多い状態か少ない状態かを示す値であって、小さい値となるほど、研削ホイール１４の砥石部１６の目つぶれ状態の進行を反映する。また、研削ホイール１４の砥石部１６の砥粒３８と被削材４４との接触に関連する第２波長帯Ｂ２の第２信号強度ＳＰ２に基づいて算出された研削面状態を表す評価値は、砥粒３８と被削材４４との接触により発生する摩擦振動或いは弾性振動を示す値であって、小さい値となるほど研削ホイール１４の目こぼれ状態の進行を反映する。これにより、研削面状態出力部５１により算出された評価値である第１信号強度ＳＰ１、第２信号強度ＳＰ２、又は信号強度比ＳＲに基づいて、研削ホイール（ビトリファイド砥石）１４の目こぼれ状態の進行または目つぶれ状態の進行を、定量的に評価することができる。
【００７７】
また、本実施例の研削面状態評価装置１０によれば、第１波長帯Ｂ１の第１信号強度ＳＰ１および第２波長帯Ｂ２の第２信号強度ＳＰ２の少なくとも一方は、積分値または移動平均値であり、研削面状態出力部５１は、第１波長帯Ｂ１の第１信号強度ＳＰ１および第２波長帯Ｂ２の第２信号強度ＳＰ２の前記少なくとも一方に基づいて研削ホイール（研削砥石）１４の砥石部１６の研削面状態に関連する前記評価値を出力する。このように、第１波長帯Ｂ１の第１信号強度ＳＰ１および第２波長帯Ｂ２の第２信号強度ＳＰ２の少なくとも一方の積分値または移動平均値に基づいて研削ホイール（研削砥石）１４の砥石部１６の研削面状態に関連する評価値が出力されることから、異常値の影響が小さくなるので、研削ホイール１４の砥石部１６の目つぶれ状態の進行、または研削ホイール１４の砥石部１６の目こぼれ状態の進行を、正確に評価することができる。
【００７８】
また、本実施例の研削面状態評価装置１０によれば、第１波長帯Ｂ１の第１信号強度および第２波長帯Ｂ２の第２信号強度ＳＰ２は、積分値または移動平均値であり、研削面状態出力部５１は、第１波長帯Ｂ１の第１信号強度ＳＰ１および第２波長帯Ｂ２の第２信号強度ＳＰ２の信号強度比ＳＲを算出し、信号強度比ＳＲに基づいて研削ホイール１４の研削面状態に関連する評価値を出力する。これにより、小さい値となるほど研削ホイール１４の砥石部１６の目つぶれ状態の進行を反映する第１波長帯Ｂ１の第１信号強度ＳＰ１と、小さい値となるほど研削ホイール１４の目こぼれ状態の進行を反映する第２波長帯Ｂ２の第２信号強度ＳＰ２との信号強度比ＳＲ（＝ＳＰ１／ＳＰ２）によって、研削ホイール１４の砥石部１６の目つぶれ状態の進行と目こぼれ状態の進行とが強調されるので、研削ホイール１４の砥石部１６の目つぶれ状態の進行、或いは目こぼれ状態の進行を、正確に評価することができる。
【００７９】
また、本実施例の研削面状態評価装置１０によれば、研削面状態出力部５１から出力された評価値を表示する面状態表示装置４８が、備えられる。これにより、目視によって、研削ホイール１４の砥石部１６の研削面或いはドレッシング面の目つぶれ状態の進行、および／または目こぼれ状態の進行を、正確に評価することができる。
【００８０】
また、本実施例の研削面状態評価装置１０によれば、第１波長帯Ｂ１は、２５から４０ｋＨｚの波長帯であり、第２波長帯Ｂ２は、４５から６５ｋＨｚの波長帯である。これにより、研削ホイール１４の砥石部１６の目つぶれ状態の進行に対応する第１波長帯Ｂ１の第１信号強度ＳＰ１、および／または研削ホイール１４の砥石部１６の目こぼれ状態の進行に対応する第２波長帯Ｂ２の第２信号強度ＳＰ２を用いて、研削ホイール１４の研削面状態を定量的に評価することができる。
【００８１】
また、本実施例の研削面状態評価装置１０によれば、Ａ／Ｄ変換器３４のサンプリング周期は、１０μ秒以下、好適には１μ秒以下である。これにより、研削ホイール１４の砥石部１６の目つぶれ状態の進行を反映する第１波長帯Ｂ１の第１信号強度ＳＰ１、および／または研削ホイール１４の砥石部１６の目こぼれ状態の進行を反映する第２波長帯Ｂ２の第２信号強度ＳＰ２が、明確に得られる。
【００８２】
また、本実施例の研削面状態評価装置１０を備える研削加工装置１２によれば、研削面状態出力部５１から出力された実際の評価値が予め設定された目標評価値となるように、研削ホイール１４の被削材４４への切込速度、研削ホイール１４の周速度、被削材４４の周速度のうちの少なくとも１つを調節する研削自動制御部７４を含む。これにより、研削ホイール１４の被削材４４に対する研削条件が適切に自動制御されるので、被削材４４の研削品質のばらつきが抑制される。
【００８３】
本実施例の研削面状態評価装置１０を備える研削加工装置１２は、研削ホイール１４を用いて被削材４４を研削加工するとともに、研削ホイール１４をドレッサ４６を用いてドレッシングするドレッシング制御部７６を備え、研削面状態出力部５１から出力された評価値が予め設定されたドレッシング開始条件となると、研削ホイール１４を用いた被削材４４の研削加工を停止させ、ドレッシング制御部７６によるドレッシング作動を起動、すなわち、ドレッサ４６による研削ホイール１４のドレッシングを開始させる。これにより、研削ホイール１４の目こぼれおよび目つぶれが所定の状態に到達した適切なタイミングでドレッシングが自動的に開始されるので、被削材４４の品質のばらつきが抑制される。
【００８４】
以上、本発明の一実施例を図面を用いて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００８５】
たとえば、前述の実施例において、周波数解析部５０によりＡＥ信号ＳＡＥから生成されたパワースペクトラムから、第１波長帯Ｂ１の第１信号強度ＳＰ１と第２波長帯Ｂ２の第２信号強度ＳＰ２が用いられている。第１波長帯Ｂ１としては２５から４０ｋＨｚが用いられ、第２波長帯Ｂ２としては４５から６５ｋＨｚが用いられていた。しかし、パワースペクトラムのうちの目こぼれを専ら表す波長帯および目つぶれを専ら表す波長帯が用いられればよいので、第１波長帯Ｂ１としては、２５から４０ｋＨｚに含まれる波長或いは波長帯の一部を含む波長帯の信号強度が用いられ、第２波長帯Ｂ２としては４５から６５ｋＨｚに含まれる波長或いは波長帯の一部を含む波長帯の信号強度が用いられればよい。たとえば、第１波長帯Ｂ１としては、２５から４０ｋＨｚの波長帯の一部たとえば３２．５ｋＨｚを中心部に含む相対的に狭い波長帯が、第２波長帯Ｂ２としては、４５から６５ｋＨｚの波長帯一部たとえば５５ｋＨｚを中心部に含む相対的に狭い波長帯が用いられてもよい。このようにしても、研削ホイール１４の目つぶれ状態の進行および／または目こぼれ状態の進行などの研削面状態を定量的に評価することができる。
【００８６】
前述の実施例では、ＡＥセンサ２２は研削ホイール１４に内蔵されていたが、たとえば直方体状であるために被削材が非回転状態で研削ホイール１４によって研削される場合等には、被削材を支持する支持台に設けられていてもよい。
【００８７】
また、前述の実施例では、研削砥石として、本体１８の外周面にビトリファイド砥石から成る砥石部１６が固着された形式の研削ホイール１４が用いされているが、ＡＥセンサ２２が内蔵されていれば、全体がビトリファイド砥石から構成されていてもよい。
【００８８】
また、前述の図１のドレッサ４６は、ロータリドレッサが用いられていたが、ブレード型ドレッサなどであっても差し支えない。
【００８９】
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々の変更が加えられ得るものである。
【符号の説明】
【００９０】
１０：研削面状態評価装置
１２：研削加工装置
１４：研削ホイール（研削砥石）
１６：砥石部
２２：ＡＥセンサ
３４：Ａ／Ｄ変換器
４０：無機結合材
４４：被削材
４６：ドレッサ
４８：面状態表示装置（研削面状態表示装置）
５０：周波数解析部
５１：研削面状態出力部
７４：研削自動制御部
７６：ドレッシング制御部
ＳＰ１：第１信号強度（評価値）
ＳＰ２：第２信号強度（評価値）
ＳＰ２Ｒ：累積信号強度（評価値）
ＳＲ：信号強度比（評価値）
ＳＲＴ：目標信号強度比（目標評価値）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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