(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削砥石の作用面の状態を検査する方法において、研削盤の砥石軸に研削砥石を装着して、これを研削加工を行わない状態で所定回転数で回転させ、このとき発生する前記研削砥石そのものの風切り音の所定周波数領域の出力レベルに基づいて、前記作用面の偏心状態、形くずれその他の不整の有無を判定することを特徴とする研削砥石の検査方法。
【請求項２】
研削砥石の作用面の状態を検査する装置において、前記研削砥石の砥石カバーに、研削加工を行わない状態で前記研削砥石を所定回転数で回転させたときに発生する特定周波数領域の風切り音に共鳴する共鳴体が設けられていることを特徴とする研削砥石の検査装置。
【請求項３】
前記研削砥石の砥石カバー自体が、前記共鳴体とされていることを特徴とする請求項２記載の研削砥石の検査装置。
【請求項４】
前記共鳴体が、前記研削砥石を複数の所定回転数で回転させたときにそれぞれ発生する複数の特定周波数領域の風切り音にそれぞれ共鳴するように、複数個設けられていることを特徴とする請求項２または３記載の研削砥石の検査装置。
【請求項５】
前記共鳴体は、その形状および／または容積が可変とされ、前記研削砥石の設定回転数または実回転数に応じて前記共鳴体の形状および／または容積が制御されることを特徴とする請求項２〜４記載の研削砥石の検査装置。
【請求項６】
研削砥石の作用面の状態を検査する装置において、
研削盤の砥石カバーもしくはその周辺部位に設けられ、研削加工を行わない状態で前記研削砥石が回転しているときに発生する前記研削砥石そのものの風切り音を集音するマイクロホンと、
前記研削砥石の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記マイクロホンに入力された風切り音と前記回転数検出手段により検出された研削砥石の回転数に基づいて、当該回転数に応じた特定周波数領域の風切り音の出力レベルを検出し、この出力レベルと予め設定されたしきい値とを比較する演算手段と、を備えたことを特徴とする研削砥石の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研削砥石の作用面の状態、たとえば回転中心からの偏心状態や形くずれその他の不整などを検査するための検査方法および検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の研削砥石の作用面は、研削砥石をツルーイング（形直し）またはドレッシング（目直し）する際に検査（監視）される。
図６に示す検査装置は、研削砥石１を整形するロータリドレッサ２のハウジングに取り付けられたＡＥ（弾性波，Acoustic Emission ）センサ３と、ＡＥセンサからの信号を処理する演算装置４からなるものである。
【０００３】
ツルーイングおよびドレッシングは、研削砥石１をロータリドレッサ２に相対的に接近させ、研削砥石１の作用面をロータリドレッサ２で研削することによって行なわれる。
【０００４】
この検査装置によると、研削砥石１とロータリドレッサ２が接触する際に発生する弾性波をＡＥセンサ３で検出し、この検出された信号を演算装置４に取り込むことによって、研削砥石１のツルーイング後の作用面状態を判断するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の研削砥石の検査装置は、研削砥石１とロータリドレッサ２とが接触した信号のみを検知するので、研削砥石１の作用面全域がロータリドレッサ２と接触する状態は判断できても、研削砥石１が装着されている砥石軸５およびロータリドレッサ２が撓むために、実際には研削砥石１の回転中心からの偏心量が大きい砥石交換直後のツルーイング等においては、研削砥石１の半径方向の振れを完全に除去する前に、ツルーイング完了と判断してしまうことが少なくない。
【０００６】
このため、こうした不整をもった研削砥石１を用いてワークを加工すると、ワークにびびり（chatter ）マークが現われ、良好な形状精度が得られないという問題点があった。
【０００７】
また、砥石軸５のハウジングに振動センサを取り付けて、研削砥石１のバランス状態を監視することも行なわれているが、上述したように研削砥石１が偏心して取り付けられた状態では、かかるアンバランス量は小さく、振動変位は現われ難いために、この種の方法でも砥石作用面のわずかな不整は監視が不可能であった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、研削砥石の回転中に発生する特定周波数領域の風切り音を利用して研削砥石の不整を検査できる検査方法および検査装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の研削砥石の検査方法は、研削砥石の作用面の状態を検査する方法において、研削盤の砥石軸に研削砥石を装着して、これを研削加工を行わない状態で所定回転数で回転させ、このとき発生する前記研削砥石そのものの風切り音の所定周波数領域の出力レベルに基づいて、前記作用面の偏心状態、形くずれその他の不整の有無を判定することを特徴とする。
【００１０】
回転体である研削砥石は、その回転数に応じた周波数の風切り音を発生するが、砥石軸に偏心して装着されているときには当該風切り音の出力レベルが大きくなり、逆に正常に装着されているときには当該風切り音の出力レベルが小さくなる。
【００１１】
本発明の研削砥石の検査法法では、このことを利用し、回転数に応じた研削砥石の風切り音の周波数領域を予め確認しておき、検査対象となる研削砥石を所定の回転数で回転させ、このときの所定周波数領域における風切り音の出力レベルを測定する。
【００１２】
そして、測定された出力レベルが予め決められたしきい値よりも大きいときは研削砥石の作用面が偏心あるいは形くずれなどの不整状態にあると判断する。こうすることで、従来の検査方法では検出できなかった偏心等の不整をも検査することができる。
【００１３】
請求項２記載の研削砥石の検査装置は、研削砥石の作用面の状態を検査する装置において、前記研削砥石の砥石カバーに、研削加工を行わない状態で前記研削砥石を所定回転数で回転させたときに発生する特定周波数領域の風切り音に共鳴する共鳴体が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
この請求項２記載の研削砥石の検査装置では、上述した検査方法と同様に、研削砥石を回転させたときの風切り音を利用して当該研削砥石の偏心等の不整を検査する。特に本発明では、風切り音を検出するに際し共鳴体を用い、共鳴体の共鳴程度によって風切り音の出力レベルを判定する。こうした共鳴体を用いることで、別途必要とされる出力レベルの実値としきい値との判定回路が不要となり、構造が簡素化されるとともに、単に共鳴体の音を聞くだけで簡単に判定することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明において、共鳴体は研削砥石の風切り音を集音し易い砥石カバーに設けることが好ましいが、このことは請求項３記載の研削砥石の検査装置のように、前記研削砥石の砥石カバー自体が、前記共鳴体とされていることも含む意味である。
【００１６】
また、請求項２または３記載の発明において、共鳴体の数は限定されず一またはそれ以上であっても良い。特に、請求項４記載の研削砥石の検査装置は、前記共鳴体が、前記研削砥石を複数の所定回転数で回転させたときにそれぞれ発生する複数の特定周波数領域の風切り音にそれぞれ共鳴するように、複数個設けられていることを特徴とする。
【００１７】
研削盤によっては、加工の種類などに応じて研削砥石の回転数を可変とすることがあるが、こうした場合でも、それぞれの回転数に応じた周波数領域の風切り音をそれぞれの共鳴体で検知することができる。また、複数の共鳴体を設けることで、１種類の使用回転数であっても共鳴周波数領域を使い分けることにより、より詳細な研削砥石の状態が検査できる。
【００１８】
これに対して、請求項５記載の研削砥石の検査装置は、前記共鳴体は、その形状および／または容積が可変とされ、前記研削砥石の設定回転数または実回転数に応じて前記共鳴体の形状および／または容積が制御されることを特徴とする。研削砥石の回転数が多岐にわたる場合、請求項４記載の発明では多数の共鳴体を設ける必要があり、砥石カバーの大きさを考えると不可能なこともある。
【００１９】
しかしながら、請求項５記載の発明では、一つの共鳴体であらゆる回転数に応じた特定周波数領域を実現できるので、設置スペースが少なくて済み、コストダウンにもつながる。
【００２０】
上記請求項２〜５記載の発明は、共鳴体を用いて風切り音の出力レベルを検出するが、請求項６記載の研削砥石の検査装置は、研削砥石の作用面の状態を検査する装置において、
研削盤の砥石カバーもしくはその周辺部位に設けられ、研削加工を行わない状態で前記研削砥石が回転しているときに発生する前記研削砥石そのものの風切り音を集音するマイクロホンと、
前記研削砥石の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記マイクロホンに入力された風切り音と前記回転数検出手段により検出された研削砥石の回転数に基づいて、当該回転数に応じた特定周波数領域の風切り音の出力レベルを検出し、この出力レベルと予め設定されたしきい値とを比較する演算手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２１】
この請求項６記載の発明では、研削砥石から生じる風切り音をマイクロホンで直接集音し、回転数検出手段により検出される研削砥石の回転数に応じた特定周波数を選定するとともに、演算手段により当該特性周波数領域における風切り音の出力レベルと予め設定されたしきい値とを比較することで、研削砥石の偏心等の不整の有無を判定する。
【００２２】
そして、測定された出力レベルが予め決められたしきい値よりも大きいときは研削砥石の作用面が偏心あるいは形くずれなどの不整状態にあると判断する。こうすることで、従来の検査装置では検出できなかった偏心等の不整をも検査することができる。
【００２３】
特に、作業者が音を聞いて砥石の状態を判断すると言った熟練技術を必要とせず、かつ研削砥石の回転数が数種類設定されて使用されるような研削加工においても、その使用回転数に応じたしきい値を設定できる一方で、１種類の回転数であっても数種類の風切り音の周波数帯を同時に解析し、詳細な研削砥石の作用面状態の検査が可能となる。
【００２４】
さらに、演算手段の出力信号により研削盤の加工運転状態をコントロールでき、また場合によってはこの出力信号により作業者に研削砥石の作用面の状態をアラーム等で知らせることも可能となる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１および６記載の発明によれば、風切り音の出力レベルを利用しているので、従来の手法では検査できなかった研削砥石の偏心、形くずれなどの不整の有無を確実に判定することができる。
【００２６】
これに加えて、請求項２および３記載の発明によれば、風切り音の出力レベルの検出に共鳴体を用いているので、別途必要とされる出力レベルの実値としきい値との判定回路が不要となり、構造が簡素化されるとともに、単に共鳴体の音を聞くだけで簡単に判定することができる。
【００２７】
請求項４記載の発明によれば、研削盤が複数の回転数に対応したものであっても、それぞれの回転数に対して研削砥石の不整の有無を判定することができる。
【００２８】
特に請求項５記載の発明によれば、一つの共鳴体であらゆる回転数に応じた特定周波数領域を実現できるので、設置スペースが少なくて済み、コストダウンにもつながる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
第１実施形態
図１は本発明の研削砥石の検査装置の実施形態を示す要部構成図であり、まず構成を説明すると、「１」は、回転軸である砥石軸５に取り付けられた研削砥石、「６」は、研削砥石１をガードする砥石カバーである。
【００３０】
また、この砥石カバー６には共鳴管（共鳴体）７が形成されており、この共鳴管７は、研削砥石１が回転するときに発生する特定周波数領域での風切り音に共鳴するような形状に設計されている。
【００３１】
次に作用を説明する。
砥石軸５に装着された研削砥石１は、たとえば研削加工を行う際には予め設定された所定の回転数で回転する。
【００３２】
このとき、例えば研削砥石１を交換した直後においては、研削砥石１の回転中心に対して偏心量がゼロとなるように装着することは困難であり、実際には砥石軸５に対して偏心して取り付けられる場合がほとんどである。
【００３３】
こうした状態で研削砥石１が回転すると、風切り音が発生し、砥石カバー６に形成された共鳴管７は、予め特定の回転数に応じて特定の周波数領域で共鳴するように設計されているため、研削砥石１の作用面が回転中心から偏心すればするほど、そのとき発生する風切り音が大きく共鳴し、この共鳴音が作業者に研削砥石１の作用面が不整状態であることを明確に知らせることができる。
【００３４】
またこの検査装置によると、共鳴を起こす特定周波数領域の設定によって、研削加工中に生じる研削砥石１の作用面の形くずれや、ＣＢＮ（Cubic Boron Nitride ）砥石等の砥粒層のセグメントが台金に接着されている砥石において当該砥粒層セグメントに浮き上がり現象が生じていないかどうかも、同様に作業者に知らせることができる。
【００３５】
すなわち、本実施形態の検査装置によれば、砥石カバー６に共鳴管７を形成し、この共鳴管７は研削砥石１が特定回転数で回転する時に発生する特定周波数領域の風切り音に共鳴するような形状に設計され、研削砥石１の作用面に異常が生じた場合には風切り音の共鳴音が生じるため、研削加工を行う前に、研削砥石１の偏心が除去されているかどうかの判断や、研削砥石１の作用面の形くずれや砥粒層セグメントの浮き上がり現象等の不整が作業者に明確に分かることになる。
【００３６】
言い換えると、例えば研削砥石１を交換した後などにおいて、ツルーイング時には研削砥石１の作用面がロータリドレッサ２と全周にわたって接触していたとしても、砥石軸５およびロータリドレッサ２のたわみによって研削砥石１の半径方向の振れが完全に除去できないまま研削を開始してしまうといった従来の検査装置に生じていた不具合を未然に防止できる。
【００３７】
その結果、作業の効率化を図ることができると同時に、砥粒層セグメントの浮き上がり現象等を把握することができるため、砥粒層の剥離または破壊を未然に防止でき、安全性の確保が可能となる。
【００３８】
第２実施形態
図２は本発明の研削砥石の検査装置の第２実施形態を示す要部構成図であり、上述した図１に示す第１実施形態に対して、別の共鳴管（共鳴体）７’を形成した点が相違する。
【００３９】
本実施形態に係る共鳴管７および７’は、それぞれ予め設定された２種類の回転数で回転する際の研削砥石１の特定周波数領域の風切り音に共鳴するように設計されており、こうすることによって、使用回転数が数種類用いられる研削盤においても、それぞれの回転数に応じて研削砥石１の作用面の状態を作業者に明確に知らせることができる。
【００４０】
また、複数個取り付けられる共鳴管は１種類の研削砥石１の使用回転数であっても、その作用面の状態によって異なる風切り音の発生周波数に合わせて設計することも可能であり、このような構成とすることで、研削砥石１の作用面の状態を詳細に作業者に知らせることが可能である。
【００４１】
第３実施形態
図３は本発明の研削砥石の検査装置の第３実施形態を示す要部構成図であり、上述した第１実施形態に対して共鳴管７の構造が相違する。
【００４２】
すなわち、本実施形態に係る共鳴管７は、砥石カバー６に取り付けられた固定部材７ａと、この固定部材７ａに対して進退移動可能な可動部材７ｂとからなるものであり、固定部材７ａと移動部材７ｂとで形成される空間が共鳴管７を構成する。つまり、本実施形態に係る共鳴管７は、形状および容積が可変とされている。
【００４３】
共鳴管７の可動部材７ｂは、アクチュエータ８に連接されており、アクチュエータ８は、演算装置９に接続されている。また、演算装置９には、例えば光電センサや研削盤のコントローラから取り込まれた研削砥石１の回転数に関する信号が入力される。
【００４４】
こうした検査装置にあっては、研削砥石１を回転させる際に、光電センサや研削盤のコントローラから入力された研削砥石１の回転信号に応じて、演算装置９により共鳴管７の可動部材７ｂの移動量を決定し、この決定された移動量をもとにアクチュエータ８で可動部材７ｂを移動させる。
【００４５】
これにより、共鳴管７の固定部材７ａと可動部材７ｂとからなる空間は、常に研削砥石１の回転中に発生する特定周波数領域の風切り音に共鳴することとなり、研削盤の使用状況に合わせていかなる砥石回転数であっても、研削砥石１の偏心や形くずれ等の異常を作業者に明確に知らせることができる。
【００４６】
第４実施形態
図５は本発明の研削砥石の検査装置の第４実施形態を示す要部構成図であり、まず構成を説明すると、「１」は、砥石軸５に取り付けられた研削砥石であり、研削盤の砥石カバー６内には、集音マイク（マイクロホン）１０が取り付けられている。
【００４７】
この集音マイク１０は、仕切板１１によって、研削加工中の切くずや研削液等の飛散から保護されている。また、集音マイク１０は、アンプ１２を介して演算装置１３に接続され、さらに演算装置１３には、研削砥石１の回転数を検知する回転信号が入力されるようになっている。なお、演算装置１３には、演算結果を研削盤のコントローラ１５に送るための出力端子１６が設けられている。
【００４８】
こうした検査装置によれば、集音マイク１０により取り込まれた研削砥石１の回転時の風切り音は、アンプ１２により増幅された後、演算装置１３に取り込まれる。
【００４９】
演算装置１３に取り込まれた信号から、研削砥石１の回転数に応じて予め設定された特定周波数領域の風切り音の出力レベルが抽出され、これと、同じく予め設定されたしきい値とを比較し、風切り音の出力レベルがしきい値を超えた場合には、研削砥石１の作用面に異常が生じたものと判断し、演算装置１３に取り付けられた出力端子１６から研削盤のコントローラに信号を送り、砥石軸５の回転停止や加工サイクルの停止等の制御を行う。
【００５０】
第５実施形態
本発明はツルーイング時にも適用できる。図６は本発明の研削砥石の検査装置の第５実施形態を示す要部構成図である。
【００５１】
ツルーイングおよびドレッシングを行う際には、まず研削砥石１がドレッサ２に相対的に接近、接触し、予め設定された回数だけツルーイングされた後、再びロータリドレッサ２より離れる。
【００５２】
このとき、砥石軸５に取り付けられた光電センサ１４からの信号により取り込まれた研削砥石１の回転数に応じて、風切り音の特定周波数が選定され、また集音マイク１０によりアンプ１２を介して演算装置１３に取り込まれた信号から、当該特定周波数領域における風切り音の出力レベルが抽出される。この抽出された出力レベルと、予め設定されたしきい値とを比較し、実測された出力レベルがしきい値を超えた場合には、研削砥石１に偏心や形くずれなどの不整があるものと判断して、演算装置１３に取り付けられた出力端子１６から研削盤のコントローラ１５に指令を送って、再度ツルーイングを行う。
【００５３】
こうした検査装置によれば、演算装置１３の出力信号により研削盤の加工運転状態をコントロールでき、また場合によってはこの出力信号により作業者に砥石作用面の状態をアラーム等で知らせることも可能である。
【００５４】
特に本実施形態は、ツルーイングおよびドレッシング時に研削砥石１の作用面状態を監視することによって、ツルーイングおよびドレッシングの未完を加工前に確実に検知できるという利点がある。
【００５５】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の研削砥石の検査装置の第１実施形態を示す要部構成図である。
【図２】本発明の研削砥石の検査装置の第２実施形態を示す要部構成図である。
【図３】本発明の研削砥石の検査装置の第３実施形態を示す要部構成図である。
【図４】本発明の研削砥石の検査装置の第４実施形態を示す要部構成図である。
【図５】本発明の研削砥石の検査装置の第５実施形態を示す要部構成図である。
【図６】従来の研削砥石の検査装置を示す側面図である。
【符号の説明】
１…研削砥石
２…ロータリドレッサ
３…ＡＥセンサ
４…演算装置
５…砥石軸
６…砥石カバー
７…共鳴管（共鳴体）
７’…共鳴管（共鳴体）
７ａ…固定部材
７ｂ…可動部材
８…アクチュエータ
９…演算装置
１０…集音マイク（マイクロホン）
１１…仕切板
１２…アンプ
１３…演算装置（演算手段）
１４…光電センサ（回転数検出手段）
１５…コントローラ
１６…出力端子
【図１】
0003651230.tif 000002
【図２】
0003651230.tif 000003
【図３】
0003651230.tif 000004
【図４】
0003651230.tif 000005
【図５】
0003651230.tif 000006
【図６】
0003651230.tif 000007