(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超砥粒層を外周面に備え、該超砥粒層の外周面から予め設定された使用限界厚みだけ内周側に位置する部分であって周方向の一部に、研削時或いはドレッシング時において該超砥粒層とは異なるＡＥ信号を発生させる材料から構成され、該超砥粒層がその外周側から使用限界厚みだけ消滅したときに外周面に露出させられる使用限界表示部を含む超砥粒研削砥石において、該使用限界表示部が外周研削面に現れたか否かを該超砥粒研削砥石の回転状態で判定するための使用限界判定装置であって、
前記超砥粒研削砥石の研削時或いはドレッシング時において発生するＡＥ信号を検出するＡＥ信号検出装置と、
該ＡＥ信号検出装置により検出されたＡＥ信号の変化に基づいて前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周面に露出したことを判定する使用限界判定手段と
を、含むことを特徴とする超砥粒研削砥石の使用限界判定装置。
【請求項２】
前記使用限界判定手段は、
前記ＡＥ信号検出装置により検出されたＡＥ信号の少なくとも前記使用限界表示部が前記ＡＥ信号検出装置の検出点を通過する区間における移動平均値である平均信号レベルを算出する平均信号レベル算出手段と、
該平均信号レベル算出手段により算出されたＡＥ信号の平均信号レベルが予め設定された平均信号レベル判断基準値を下回ったことを判定する平均信号レベル判定手段と
を含み、該平均信号レベル判定手段によりＡＥ信号の平均信号レベルが予め設定された平均信号レベル判断基準値を下回ったと判定されたことに基づいて、前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周面に露出したことを判定するものである請求項１の超砥粒研削砥石の使用限界判定装置。
【請求項３】
前記使用限界判定手段は、
前記ＡＥ信号検出装置により検出されたＡＥ信号の周波数解析を行う周波数解析手段と、
該周波数解析手段により周波数解析されたＡＥ信号の周波数領域のうち、前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周の所定場所を通過する通過周期に対応する周波数領域の信号が予め設定された周波数成分判断基準値を上まわったことを判定する周波数領域信号判定手段と
を含み、該周波数領域信号判定手段により、前記ＡＥ信号の周波数領域のうち前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周の所定場所を通過する通過周期に対応する周波数領域の信号が予め設定された周波数成分判断基準値を上まわったと判定されたことに基づいて、前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周面に露出したことを判定するものである請求項１の超砥粒研削砥石の使用限界判定装置。
【請求項４】
前記超砥粒研削砥石の使用限界表示部を構成する前記超砥粒層とは異なるＡＥ信号を発生させる材料は、一般砥粒を含むものである請求項１乃至３のいずれかの超砥粒研削砥石の使用限界判定装置。
【請求項５】
超砥粒層を外周面に備え、該超砥粒層の外周面から予め設定された使用限界厚みだけ内周側に位置する部分であって周方向の一部に、研削時或いはドレッシング時において該超砥粒層とは異なる色相の材料から構成され、該超砥粒層がその外周側から使用限界厚みだけ消滅したときに外周面に露出させられる使用限界表示部を含む超砥粒研削砥石において、該使用限界表示部が外周研削面に現れたか否かを該超砥粒研削砥石の回転状態で判定するための使用限界判定装置であって、
前記超砥粒研削砥石の外周面からの反射光を検出する反射光検出装置と、
該反射光検出装置により検出された反射光の変化に基づいて前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周面に露出したことを判定する使用限界判定手段と
を、含むことを特徴とする超砥粒研削砥石の使用限界判定装置。
【請求項６】
前記使用限界判定手段は、
前記反射光検出装置により検出された反射光を表す信号の少なくとも前記使用限界表示部が前記反射光検出装置の検出点を通過する区間における移動平均値である平均信号レベルを算出する平均信号レベル算出手段と、
該平均信号レベル算出手段により算出された反射光を表す信号の平均信号レベルが予め設定された平均信号レベル判断基準値を上回ったこと或いは下回ったことを判定する平均信号レベル判定手段と
を含み、該平均信号レベル判定手段により反射光を表す信号の平均信号レベルが予め設定された平均信号レベル判断基準値を上回った或いは下回ったと判定されたことに基づいて、前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周面に露出したことを判定するものである請求項５の超砥粒研削砥石の使用限界判定装置。
【請求項７】
前記使用限界判定手段は、
前記反射光検出装置により検出された反射光を表す信号の周波数解析を行う周波数解析手段と、
該周波数解析手段により周波数解析された反射光を表す信号の周波数領域のうち、前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周の所定場所を通過する通過周期に対応する周波数領域の信号の大きさが予め設定された周波数成分判断基準値を上まわったことを判定する周波数領域信号判定手段と
を含み、該周波数領域信号判定手段により、前記反射光を表す信号の周波数領域のうち前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周の所定場所を通過する通過周期に対応する周波数領域の信号の大きさが予め設定された周波数成分判断基準値を上まわったと判定されたことに基づいて、前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周面に露出したことを判定するものである請求項５の超砥粒研削砥石の使用限界判定装置。
【請求項８】
前記超砥粒研削砥石の使用限界表示部を構成する前記超砥粒層とは異なる色相の材料は、一般砥粒を含むものである請求項５乃至７のいずれかの超砥粒研削砥石の使用限界判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砥石の回転を止めないでその砥石の砥粒層の消耗による使用限界を確認できる超砥粒研削砥石およびそれを用いた使用限界判定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＢＮ砥粒或いはダイヤモンド砥粒などの超砥粒は、溶融アルミナ砥粒などの一般砥粒に比較してその価格が数千倍程度に高価である。このため、超砥粒を研削砥石に用いる場合には、コア部或いはその外周に固着したダミー層の外周面に数mm乃至十数mmの厚みの超砥粒層が設けられる。このような超砥粒研削砥石は、長い工具寿命が得られるけれども高単価であるため、上記のように比較的薄い砥粒層を無駄なく使用することが望まれるが、研削加工中に砥粒層が消滅すると、被削材が砥粒層の下側のダミー層に摺接して不良品を発生させてしまうおそれがある。特に、機械化或いは省人化された生産設備では大量に不良品を発生させる可能性がある。
【０００３】
これに対し、上記砥粒層の厚みが減少してその使用限界に到達すると、予め砥石内に目視により識別可能となるように設けられた使用限界表示マークが研削面に露出するようにした砥石が提案されている。たとえば、実開昭５２−７５８９２号公報、登録実用新案第３０４９９２１号公報にそれぞれ記載された超砥粒研削砥石がそれである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように使用限界表示マークが研削面に露出するようにされた超砥粒研削砥石は、比較的高速で回転する状態においてその外周研削面に現れた使用限界表示マークを識別することが困難であることから、使用限界に近づくと繰り返しその回転を停止させた状態で外周研削面を視認するために、超砥粒研削砥石の回転減速時間、停止時間、回転上昇時間を必要とするので、ドレッシング作業能率が低下したり、或いは被削材の研削加工時間すなわち実稼働時間の損失が発生するとともに、研削作業の自動化が困難となるという不都合があった。また、たとえばＮＣ制御機では、加工不良を出さないために実際の砥石廃却径よりも大きな砥石径で砥石の交換時期が予め設定入力され、超砥粒層が残存している未だ使用可能な砥石が早めに交換されるという欠点もあった。
【０００５】
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、超砥粒研削砥石の回転中に上記使用限界表示マークが外周研削面に現れたか否かを判定することができる超砥粒研削砥石およびその使用限界判定装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための第１の手段】
請求項１に係る発明の使用限界判定装置の要旨とするところは、超砥粒層を外周面に備え、その超砥粒層の外周面から予め設定された使用限界厚みだけ内周側に位置する部分であって周方向の一部に、研削時或いはドレッシング時においてその超砥粒層とは異なるＡＥ信号を発生させる材料から構成され、その超砥粒層がその外周側から使用限界厚みだけ消滅したときに外周面に露出させられる使用限界表示部を含む超砥粒研削砥石において、その使用限界表示部が外周研削面に現れたか否かをその超砥粒研削砥石の回転状態で判定するための使用限界判定装置であって、(a) 前記超砥粒研削砥石の研削時或いはドレッシング時において発生するＡＥ信号を検出するＡＥ信号検出装置と、(b) そのＡＥ信号検出装置により検出されたＡＥ信号の変化に基づいて前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周面に露出したことを判定する使用限界判定手段とを、含むことにある。
【０００９】
【第１発明の効果】
このようにすれば、超砥粒層とは異なるＡＥ信号を発生させる材料から構成された使用限界表示部が外周研削面において局部的に現れると、超砥粒研削砥石の研削時或いはドレッシング時において発生するＡＥ信号にはその使用限界表示部との摺接に対応した信号が含まれるようになるので、使用限界判定手段により、そのＡＥ信号の変化に基づいてその使用限界表示部が超砥粒研削砥石の外周面に露出したことが判定される。このため、超砥粒研削砥石の回転中に上記使用限界表示マークが外周研削面に現れたか否かが自動的に判定されるので、外周研削面を視認するために超砥粒研削砥石の回転を停止させる必要がなく、ドレッシング作業の場合にはその作業能率が高められるとともに、被削材を研削加工する場合にはその加工時間すなわち実稼働時間の損失が解消される。また、超砥粒研削砥石が目視できない位置に装着されていてもその使用限界が自動的に判定されるので、湿式研削や自動研削盤などにおいて研削作業の自動化が容易となる。しかも、超砥粒層が殆ど残存しない状態まで超砥粒研削砥石を使用できるので、未だ使用可能な砥石を早めに交換する必要がない。さらに、使用限界表示部が超砥粒層の外周面から予め設定された使用限界厚みだけ内周側に位置する部分であって周方向の一部に設けられているので、使用限界が判定されたときでも、被削材に対しては超砥粒層が摺接しているので、加工面の荒れなどが好適に防止される。
【００１０】
【課題を解決するための第２の手段】
また、前記請求項４に係る発明の使用限界判定装置の要旨とするところは、超砥粒層を外周面に備え、その超砥粒層の外周面から予め設定された使用限界厚みだけ内周側に位置する部分であって周方向の一部に、研削時或いはドレッシング時においてその超砥粒層とは異なる色相の材質から構成され、その超砥粒層がその外周側から使用限界厚みだけ消滅したときに外周面に露出させられる使用限界表示部を含む超砥粒研削砥石において、その使用限界表示部が外周研削面に現れたか否かをその超砥粒研削砥石の回転状態で判定するための使用限界判定装置であって、(a) 前記超砥粒研削砥石の外周面からの反射光を検出する反射光検出装置と、(b) その反射光検出装置により検出された反射光の変化に基づいて前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周面に露出したことを判定する使用限界判定手段とを、含むことにある。
【００１１】
【第２発明の効果】
このようにすれば、超砥粒層とは異なる色相の材質から構成された使用限界表示部が外周研削面において局部的に現れると、超砥粒研削砥石の外周面からの反射光にはその使用限界表示部の色相に対応した信号が含まれるようになるので、使用限界判定手段により、その反射光の変化に基づいてその使用限界表示部が超砥粒研削砥石の外周面に露出したことが判定される。このため、超砥粒研削砥石の回転状態で上記使用限界表示部が外周研削面に現れたか否かが自動的に判定されるので、外周研削面を視認するために超砥粒研削砥石の回転を停止させる必要がなく、ドレッシング作業の場合にはその作業能率が高められるとともに、被削材を研削加工する場合にはその加工時間すなわち実稼働時間の損失が解消される。また、超砥粒研削砥石が目視できない位置に装着されていてもその使用限界が自動的に判定されるので、湿式研削や自動研削盤などにおいて研削作業の自動化が容易となる。しかも、超砥粒層が殆ど残存しない状態まで超砥粒研削砥石を使用できるので、未だ使用可能な砥石を早めに交換する必要がない。さらに、使用限界表示部が超砥粒層の外周面から予め設定された使用限界厚みだけ内周側に位置する部分であって周方向の一部に設けられているので、使用限界が判定されたときでも、被削材に対しては専ら超砥粒層が摺接しているので、研削加工面の荒れなどが好適に防止される。
【００１２】
【発明の他の態様】
ここで、前記第１発明において、好適には、前記使用限界判定手段は、前記ＡＥ信号検出装置により検出されたＡＥ信号の平均信号レベルを算出する平均信号レベル算出手段と、その平均信号レベル算出手段により算出されたＡＥ信号の平均信号レベルが予め設定された平均信号レベル判断基準値を下回ったことを判定する平均信号レベル判定手段とを含み、その平均信号レベル判定手段によりＡＥ信号の平均信号レベルが予め設定された平均信号レベル判断基準値を下回ったと判定されたことに基づいて前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周面に露出したことを判定するものである。このようにすれば、超砥粒研削砥石の回転中すなわち研削加工中において、平均信号レベル判定手段によりＡＥ信号の平均信号レベルが予め設定された平均信号レベル判断基準値を下回ったと判定されたことに基づいて、前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周面に露出したことが自動的に判定される。
【００１３】
また、前記第１発明において、好適には、前記使用限界判定手段は、前記ＡＥ信号検出装置により検出されたＡＥ信号の周波数解析を行う周波数解析手段と、その周波数解析手段により周波数解析されたＡＥ信号の周波数領域のうち、前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周の所定場所を通過する周波数に対応する周波数領域の信号の大きさが予め設定された周波数成分判断基準値を上まわったことを判定する周波数領域信号判定手段とを含み、その周波数領域信号判定手段により、前記ＡＥ信号の周波数領域のうち前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周の所定場所を通過する周波数に対応する周波数領域の信号の大きさが予め設定された周波数成分判断基準値を上まわったと判定されたことに基づいて、前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周面に露出したことを判定するものである。このようにすれば、超砥粒研削砥石の回転中すなわち研削加工中において、前記ＡＥ信号の周波数領域のうち前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周の所定場所を通過する周波数に対応する周波数領域の信号の大きさが予め設定された周波数成分判断基準値を上まわったと判定されたことに基づいて、前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周面に露出したことが自動的に判定される。
【００１４】
また、前記第１発明において、好適には、前記使用限界表示部は、前記超砥粒層の内側に設けられた一般砥粒層の外周面の一部が僅かに外周側に突き出したものであり、その一般砥粒層は、所定の粒径を有する主砥粒と、その主砥粒の１／２乃至１／３の平均粒径を備えた副砥粒を含む砥石組織から成るものである。このようにすれば、使用限界表示部が被削材に接触しても加工不良品を発生させないし、一般砥粒層のプレス成形時のスプリングバックが小さくされ得て径方向すなわち厚み方向において高い寸法精度が得られ、たとえば従来の０．２mm程度の厚み公差に対して０．０２mm程度の厚み公差の一般砥粒層が得られる利点がある。
【００１５】
また、前記第２発明において、好適には、前記使用限界判定手段は、前記反射光検出装置により検出された反射光を表す信号の平均信号レベルを算出する平均信号レベル算出手段と、その平均信号レベル算出手段により算出された反射光を表す信号の平均信号レベルが予め設定された平均信号レベル判断基準値を上回ったこと或いは下回ったことを判定する平均信号レベル判定手段とを含み、その平均信号レベル判定手段により反射光を表す信号の平均信号レベルが予め設定された平均信号レベル判断基準値を上回った或いは下回ったと判定されたことに基づいて、前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周面に露出したことを判定するものである。このようにすれば、超砥粒研削砥石の回転中すなわち研削加工中において、平均信号レベル判定手段により反射光を表す信号の平均信号レベルが予め設定された平均信号レベル判断基準値を上回った或いは下回ったと判定されたことに基づいて、前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周面に露出したことが自動的に判定される。
【００１６】
また、前記第２発明において、好適には、前記使用限界判定手段は、前記反射光検出装置により検出された反射光を表す信号の周波数解析を行う周波数解析手段と、その周波数解析手段により周波数解析された反射光を表す信号の周波数領域のうち、前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周の所定場所を通過する周波数に対応する周波数領域の信号の大きさが予め設定された周波数成分判断基準値を上まわったことを判定する周波数領域信号判定手段とを含み、その周波数領域信号判定手段により、前記反射光を表す信号の周波数領域のうち前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周の所定場所を通過する周波数に対応する周波数領域の信号の大きさが予め設定された周波数成分判断基準値を上まわったと判定されたことに基づいて、前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周面に露出したことを判定するものである。このようにすれば、超砥粒研削砥石の回転中すなわち研削加工中において、周波数領域信号判定手段により、前記反射光を表す信号の周波数領域のうち前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周の所定場所を通過する周波数に対応する周波数領域の信号の大きさが予め設定された周波数成分判断基準値を上まわったと判定されたことに基づいて、前記使用限界表示部が前記超砥粒研削砥石の外周面に露出したことが自動的に判定される。
【００１７】
また、前記第１発明および第２発明において、好適には、前記超砥粒研削砥石は、その使用限界表示部の存在位置或いは回転中心に対してその存在位置と反対側に位置を示す位置マークを備えたものである。このようにすれば、超砥粒研削砥石をそれが支持される回転支持軸に取り付けるに際して、上記位置マークを利用することによりその超砥粒研削砥石と回転支持軸との間の嵌合公差分たとえば２０μｍだけ使用限界表示部が外周側に位置するように固定することができるので、使用限界表示部が超砥粒研削砥石の外周面に確実に露出させられる利点がある。
【００１８】
【発明の好適な実施の形態】
以下、本発明の一適用例の使用限界判定装置１０を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１において、超砥粒研削砥石１２は、回転支持軸１４に固定されることによりたとえば水平な軸心まわりに回転駆動されるようになっている。図２および図３に詳しく示すように、上記超砥粒研削砥石１２は、取付穴１６を備えて円板状を成すたとえば鋼（スチール）製の台金１８と、その台金１８の外周面に固着された一般砥粒層すなわちダミー層２０と、そのダミー層２０の外周面に固着された超砥粒層２２とから構成されている。超砥粒層２２は、たとえば１４０番乃至１７０番の粒度のＣＢＮ砥粒がビトリファイドボンドにより結合させられた集中度が５０程度且つ結合度がＱ程度であって厚みが４乃至５mm程度のビトリファイド砥石組織から構成されている。また、上記ダミー層２０は、上記超砥粒層２２とは異なる材質に由来して色相が異なっており、２種類の平均粒径を備えた一般砥粒たとえば溶融アルミナ、炭化珪素、溶融ムライトがビトリファイドボンドにより結合された厚みが４．０mm程度のビトリファイド砥石組織から構成されている。上記ダミー層２０は、たとえば６０番程度の溶融ムライト（主砥粒）とそれよりも１／２乃至１／３程度の粒径たとえば１８０番程度の溶融ムライト（副砥粒）とビトリファイドボンドとから成り、それらの割合は、４１．８容積％、１７．９容積％、１９．１容積％程度である。
【００２０】
図３に示すように、上記超砥粒研削砥石１２内には、ダミー層２０の外周面の一部からたとえば０．０４mm程度の極めて小さな距離Ａだけ外周側へ突き出す使用限界表示部２４が設けられている。被削材の研削加工或いはドレッシングにより超砥粒研削砥石１２の外周面すなわち超砥粒層２２が消耗してその厚みが減少することによりその超砥粒層２２が殆ど残されていない使用限界状態となると、上記使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周面に露出させられるようになっている。また、上記超砥粒研削砥石１２には、その回転中心に対して使用限界表示部２４の存在位置と反対側に位置を示す位置マーク２５が設けられている。
【００２１】
図１には、超砥粒研削砥石１２の外周面全体の修正或いは目立てを行うためにたとえばダイヤモンドドレッサ２６を用いて０．００２mm程度の切れ込みを数回繰り返すことで終了するドレッシング作業の状態が示されている。ダイヤモンドドレッサ２６は、超砥粒研削砥石１２の回転軸心に平行な方向に送られるホルダ２８に固定されており、超砥粒研削砥石１２の外周面に先端部が接触し僅かに切り込んだ状態でその外周面の幅方向に横切るように移動させられるようになっている。
【００２２】
上記ダイヤモンドドレッサ２６には、超砥粒研削砥石１２の外周面に露出する砥粒がダイヤモンドドレッサ２６の先端部との接触により破砕されるときに放射される超音波すなわちＡＥ（Acoustic Emission ）を検出してその超音波を表すＡＥ信号を出力するためのＡＥセンサ３０が設けられている。超砥粒研削砥石１２の外周面に露出する砥粒の破砕により発生する超音波は、ドレッシング点に流下させられる研削液を介してダイヤモンドドレッサ２６へ伝播し、ＡＥセンサ３０により連続的に検出されるようになっているのである。
【００２３】
上記ＡＥセンサ３０により検出されたＡＥ信号は、専らＡＥ信号の周波数成分を通過させ且つ信号増幅するフィルタ３２とアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３４とを順次通して、電子演算制御装置３６へ連続的に供給される。この電子演算制御装置３６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェース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ＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って入力信号を処理し、超砥粒研削砥石１２の使用限界を表す使用限界信号ＳＬを、超砥粒研削砥石１２の使用限界を光、画像或いは音声などで示すための表示装置３８と超砥粒研削砥石１２を回転駆動している図示しないモータを自動的に停止させるための自動停止装置４０とへそれぞれ出力する。
【００２４】
図１の１点鎖線内には、上記電子演算制御装置３６の制御機能の要部を説明する機能ブロックが示されている。電子演算制御装置３６は、使用限界判定手段として機能するものであり、上記ＡＥセンサ３０により検出されたＡＥ信号の変化に基づいて使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周面に露出したことを判定する。この電子演算制御装置３６には、そのプログラムによって構成される平均信号レベル算出手段４６、平均信号レベル判定手段４８、周波数解析手段５０、周波数領域信号判定手段５２、使用限界出力手段５４が含まれる。
【００２５】
平均信号レベル算出手段４６は、電子演算制御装置３６へ連続的に入力された使用限界信号ＳＬの所定の移動区間内における移動平均値すなわち平均信号レベルＳAVを算出する。この移動平均の算出区間は、少なくとも前記使用限界表示部２４が通過する期間たとえば超砥粒研削砥石１２の１回転周期以上の期間に設定される。平均信号レベル判定手段４８は、その平均信号レベル算出手段４６により算出されたＡＥ信号の平均信号レベルＳAVが予め設定された平均信号レベル判断基準値ＳAV1 を下回ったか否かを判定する。この平均信号レベル判断基準値ＳAV1 は、超砥粒よりも硬度が低い一般砥粒から構成された使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周面に露出させられたときの平均信号レベルＳAVの低下を判定するために、その低下値よりも所定値高く設定された値である。たとえば、使用限界表示部２４が露出させられていないときの平均信号レベルＳAVが「１０」であり、使用限界表示部２４が露出させられたときの平均信号レベルＳAVが「９．３」であるとすると、「１０」と「９．３」との間の値に設定される。
【００２６】
周波数解析手段５０は、連続的に入力されるＡＥ信号の周波数解析をたとえば高速フーリエ変換を用いて実行し、ＡＥ信号を構成する周波数成分毎の信号強度を、たとえば図４に示すように算出する。周波数領域信号判定手段５２は、上記周波数解析手段５０により周波数解析されたＡＥ信号の周波数成分のうち、使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周において定められた位置固定の所定場所を通過する周波数に対応する周波数領域Ｂの信号の大きさＳFTが予め設定された周波数成分判断基準値ＳFT1 を上まわったか否かを判定する。図４に示すＡＥ信号の周波数成分において、使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周に露出させられると、その使用限界表示部２４の通過周期に対応する周波数成分を含む周波数領域Ｂの信号成分が大きくなってピークが発生することから、上記周波数成分判断基準値ＳFT1 はそのピークの有無を判定するために予め実験的に設定されたものである。
【００２７】
使用限界出力手段５４は、上記平均信号レベル判定手段４８により、平均信号レベル算出手段４６により算出されたＡＥ信号の平均信号レベルＳAVが予め設定された平均信号レベル判断基準値ＳAV1 を下回ったことが判定されるか、或いは周波数領域信号判定手段５２により、周波数解析手段５０により周波数解析されたＡＥ信号の周波数成分のうち、使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周において定められた位置固定の所定場所を通過する周波数に対応する周波数領域Ｂの信号の大きさＳFTが予め設定された周波数成分判断基準値ＳFT1 を上まわったことが判定されると、超砥粒研削砥石１２の使用限界を表す使用限界信号ＳＬを、表示装置３８に供給して超砥粒研削砥石１２の使用限界を示す表示を光、画像、或いは音声などを用いて実行させるとともに、回転停止装置４０に供給して超砥粒研削砥石１２を回転駆動している図示しないモータを自動的に停止させる。
【００２８】
上述のように、本実施例によれば、超砥粒層２２とは異なる硬さの砥粒から構成された使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周研削面において局部的に現れると、超砥粒研削砥石１２のドレッシング時において発生するＡＥ信号にはその使用限界表示部２４との摺接に対応した信号が含まれるようになるので、使用限界判定手段（電子演算制御装置３６）により、そのＡＥ信号の変化に基づいてその使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周面に露出したことが判定される。このため、超砥粒研削砥石１２の回転状態で上記使用限界表示部２４が外周研削面に現れたか否かが自動的に判定されるので、外周研削面を視認するために超砥粒研削砥石１２の回転を停止させる必要がなく、ドレッシング作業能率が高められるとともに、被削材を研削加工する場合にはその実稼働時間の損失が解消される。また、超砥粒研削砥石１２が目視できない位置に装着されていてもその使用限界が自動的に判定されるので、湿式研削や自動研削盤などにおいて研削作業の自動化が容易となる。しかも、超砥粒層２２が殆ど残存しない状態まで超砥粒研削砥石を使用できるので、未だ使用可能な砥石を早めに交換する必要がない。
【００２９】
また、本実施例によれば、使用限界判定手段として機能する電子演算制御装置３６は、ＡＥセンサ３０により検出されたＡＥ信号の平均信号レベルＳAVを算出する平均信号レベル算出手段４６と、その平均信号レベル算出手段４６により算出されたＡＥ信号の平均信号レベルＳAVが予め設定された平均信号レベル判断基準値ＳAV1 を下回ったことを判定する平均信号レベル判定手段４８とを含み、その平均信号レベル判定手段４８によりＡＥ信号の平均信号レベルＳAVが予め設定された平均信号レベル判断基準値ＳAV1 を下回ったと判定されたことに基づいて使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周面に露出したことを判定するものである。これにより、超砥粒研削砥石の回転中たとえばドレッシング中或いは研削加工中において、使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周面に露出したことが自動的に判定される。
【００３０】
また、本実施例によれば、使用限界判定手段として機能する電子演算制御装置３６は、ＡＥセンサ３０により検出されたＡＥ信号の周波数解析を行う周波数解析手段５０と、その周波数解析手段５０により周波数解析されたＡＥ信号の周波数領域のうち、使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周の所定場所を通過する周波数に対応する周波数領域Ｂの信号の大きさＳFTが予め設定された周波数成分判断基準値ＳFT1 を上まわったことを判定する周波数領域信号判定手段５２とを含み、その周波数領域信号判定手段５２により、ＡＥ信号の周波数領域のうちの周波数領域Ｂの信号の大きさＳFTが予め設定された周波数成分判断基準値ＳFT1 を上まわったと判定されたことに基づいて、使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周面に露出したことを判定するものであることから、超砥粒研削砥石の回転中たとえばドレッシング中或いは研削加工中において、使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周面に露出したことが自動的に判定される。
【００３１】
また、本実施例の電子演算制御装置３６には、平均信号レベル判定手段４８により、ＡＥ信号の平均信号レベルＳAVが予め設定された平均信号レベル判断基準値ＳAV1 を下回ったことが判定されるか、或いは周波数領域信号判定手段５２により周波数領域Ｂの信号の大きさＳFTが予め設定された周波数成分判断基準値ＳFT1 を上まわったことが判定されると、超砥粒研削砥石１２の使用限界を表す使用限界信号ＳＬを、表示装置３８および回転停止装置４０に供給する使用限界出力手段５４が設けられているので、超砥粒研削砥石１２の使用限界の判定の信頼性が一層高められる利点がある。
【００３２】
また、本実施例によれば、使用限界表示部２４は、超砥粒層２２の内側に設けられたダミ─層２０の外周面の一部が僅かに外周側に突き出したものであり、そのダミ─層２０は、所定の粒径を有する主砥粒と、その主砥粒の１／２乃至１／３の平均粒径を備えた副砥粒を含む砥石組織から成るものであることから、使用限界表示部２４が被削材に接触しても加工不良品を発生させないし、ダミ─層２０のプレス成形時のスプリングバックが小さくされ得て径方向すなわち厚み方向において高い寸法精度が得られ、たとえば従来の０．２mm程度の厚み公差に対して０．０２mm程度の厚み公差のダミ─層２０が得られる利点がある。
【００３３】
また、前述の実施例の超砥粒研削砥石１２は、その回転中心に対して使用限界表示部２４の存在位置と反対側に位置を示す位置マーク２５を備えたものである。このため、超砥粒研削砥石１２をそれが支持される回転支持軸１４に取り付けるに際して、位置マーク２５を利用してその位置マーク２５を上方に位置させた状態で超砥粒研削砥石１２を回転支持軸１４に締着することによりその超砥粒研削砥石１２と回転支持軸１４との間の嵌合公差分たとえば２０μｍだけ使用限界表示部２４が外周側に位置するように固定されるので、使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周面に確実に露出させられる利点がある。
【００３４】
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３５】
図５の使用限界判定装置６０において使用限界判定手段として機能する電子演算制御装置３６は、超砥粒研削砥石１２が被削材６２を研削しており、その超砥粒研削砥石１２の外周面を照射する光源６４と超砥粒研削砥石１２の外周面のうちその光源６４により照射された部分からの反射光を連続的に受光する反射光検出装置６６とが設けられ、その反射光検出装置６６から出力された受光信号からノイズを除去するフィルタ６８が設けられている。上記電子演算制御装置３６は、前述の実施例と同様の制御機能を有する平均信号レベル算出手段７０、平均信号レベル判定手段７２、周波数解析手段７４、周波数領域信号判定手段７６、使用限界出力手段７８を備えている。
【００３６】
使用限界判定装置６０内の平均信号レベル算出手段７０では、連続的に入力される上記受光信号の移動平均値である平均信号レベルＨAVが算出される。平均信号レベル判定手段７２では、その平均信号レベルＨAVが予め設定された平均信号レベル判断基準値ＨAV1 を下回ったか否かを判定する。この平均信号レベル判断基準値ＨAV1 は、超砥粒層２２とは色相が異なる使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周面に露出させられたときの平均信号レベルＨAVの変化を判定するために設定された値である。超砥粒層２２よりも使用限界表示部２４の色相を示す濃淡が薄い場合は、使用限界表示部２４が露出させられていないときの平均信号レベルＨAVよりも低い値に設定され、超砥粒層２２よりも使用限界表示部２４の色相を示す濃淡が濃い場合は、使用限界表示部２４が露出させられていないときの平均信号レベルＨAVよりも高い値に設定される。
【００３７】
周波数解析手段７４は、連続的に入力される受光信号の周波数解析をたとえば高速フーリエ変換を用いて実行し、受光信号を構成する周波数成分毎の信号強度を、たとえば図４に示すように算出する。周波数領域信号判定手段７６は、上記周波数解析手段７４により周波数解析された受光信号の周波数成分のうち、使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周において定められた位置固定の所定場所を通過する周波数に対応する周波数領域Ｂの信号の大きさ（信号強度）ＨFTが予め設定された周波数成分判断基準値ＨFT1 を上まわったか否かを判定する。図４に示す受光信号の周波数成分において、使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周に露出させられると、その使用限界表示部２４の通過周期に対応する周波数成分を含む周波数領域Ｂの信号成分が大きくなってピークが発生することから、上記周波数成分判断基準値ＨFT1 はそのピークの有無を判定するために予め実験的に設定されたものである。
【００３８】
使用限界出力手段７８は、上記平均信号レベル判定手段７２により、受光信号の平均信号レベルＨAVが予め設定された平均信号レベル判断基準値ＨAV1 を下回ったか或いは上回ったことが判定されるか、或いは周波数領域信号判定手段７６により、受光信号の周波数成分のうち、使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周において定められた位置固定の所定場所を通過する周波数に対応する周波数領域Ｂの信号の大きさＨFTが予め設定された周波数成分判断基準値ＨFT1 を上まわったことが判定されると、超砥粒研削砥石１２の使用限界を表す使用限界信号ＳＬを、表示装置３８に供給して超砥粒研削砥石１２の使用限界を示す表示を光、画像、或いは音声などを用いて実行させるとともに、回転停止装置４０に供給して超砥粒研削砥石１２を回転駆動している図示しないモータを自動的に停止させる。
【００３９】
本実施例によれば、超砥粒層２２とは異なる色相の材質から構成された使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周研削面において局部的に現れると、その外周面からの反射光にはその使用限界表示部２４の色相に対応した信号が含まれるようになるので、使用限界判定手段（電子演算制御装置３６）により、その反射光の変化に基づいてその使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周面に露出したことが判定される。このため、超砥粒研削砥石１２の回転状態で上記使用限界表示部２４が外周研削面に現れたか否かが自動的に判定されるので、外周研削面を視認するために超砥粒研削砥石１２の回転を停止させる必要がなく、ドレッシング作業の場合にはその能率が高められるとともに、被削材６２を研削する場合にはその研削加工時間すなわち実稼働時間の損失が解消される。また、超砥粒研削砥石１２が目視できない位置に装着されていてもその使用限界が自動的に判定されるので、湿式研削や自動研削盤などにおいて研削作業の自動化が容易となる。しかも、超砥粒層２２が殆ど残存しない状態まで超砥粒研削砥石を使用できるので、未だ使用可能な砥石を早めに交換する必要がない。さらに、使用限界表示部２４が超砥粒層２２の外周面から予め設定された使用限界厚みだけ内周側に位置する部分であって周方向の一部に設けられているので、使用限界が判定されたときでも、被削材６２に対しては専ら超砥粒層２２が摺接しているので、研削加工面の荒れなどが好適に防止される。
【００４０】
また、本実施例において、使用限界判定手段として機能する電子演算制御装置３６は、反射光検出装置６６により検出された反射光を表す受光信号の平均信号レベルＨAVを算出する平均信号レベル算出手段７０と、その平均信号レベル算出手段７０により算出された受光信号の平均信号レベルＨAVが予め設定された平均信号レベル判断基準値ＨAV1 を上回ったこと或いは下回ったことを判定する平均信号レベル判定手段７２とを含み、その平均信号レベル判定手段７２により反射光を表す信号の平均信号レベルＨAVが予め設定された平均信号レベル判断基準値ＨAV1 を上回った或いは下回ったと判定されたことに基づいて、使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周面に露出したことを判定するものである。このため、使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周面に露出したことが自動的に判定される。
【００４１】
また、本実施例において、使用限界判定手段として機能する電子演算制御装置３６は、反射光検出装置６６により検出された反射光を表す受光信号の周波数解析を行う周波数解析手段７４と、その周波数解析手段７４により周波数解析された受光信号の周波数領域のうち使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周の所定場所を通過する周波数に対応する周波数領域Ｂの信号の大きさＨFTが予め設定された周波数成分判断基準値ＨFT1 を上まわったことを判定する周波数領域信号判定手段７６とを含み、その周波数領域信号判定手段７６により、上記周波数領域Ｂの信号の大きさＨFTが予め設定された周波数成分判断基準値ＨFT1 を上まわったと判定されたことに基づいて、使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周面に露出したことを判定するものであるので、使用限界表示部２４が前記超砥粒研削砥石１２の外周面に露出したことが自動的に判定される。
【００４２】
また、本実施例の電子演算制御装置３６には、平均信号レベル判定手段７０により、受光信号の平均信号レベルＨAVが予め設定された平均信号レベル判断基準値ＨAV1 を下回ったこと或いは上まわったことが判定されるか、或いは周波数領域信号判定手段７６により周波数領域Ｂの信号の大きさＨFTが予め設定された周波数成分判断基準値ＨFT1 を上まわったことが判定されると、超砥粒研削砥石１２の使用限界を表す使用限界信号ＳＬを、表示装置３８および回転停止装置４０に供給する使用限界出力手段７８が設けられているので、超砥粒研削砥石１２の使用限界の判定の信頼性が一層高められる利点がある。
【００４３】
図６および図７は、超砥粒研削砥石１２の他の構成例を示している。この実施例の超砥粒研削砥石１２は、台金１８の外周面に複数個のセグメントチップ砥石８０が貼り付けられることにより構成されている。このセグメントチップ砥石８０は、ダミー層２０の外側に超砥粒層２２が固着されることにより構成されている。複数個のセグメントチップ砥石８０のうちの所定個、本実施例では１個のセグメントチップ砥石８０ａのダミー層２０は、使用限界表示部２４として機能するために、他のセグメントチップ砥石８０に比較して、たとえば０．０４mm程度大きくされている。本実施例の超砥粒研削砥石１２にも、上記使用限界表示部２４の周方向の位置の中心線に対する反対側の位置を示すための位置マーク２５が付されている。
【００４４】
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。
【００４５】
たとえば、前述の図１では、ドレッシング作業中の超砥粒研削砥石１２が示されていたが、図５に示すように、被削材６２を研削する研削作業中であってもよい。この場合には、ＡＥセンサ３０は被削材６２に設けられる。また、そのＡＥセンサ３０は超砥粒研削砥石１２内に設けられてもよい。
【００４６】
また、前述の実施例の使用限界表示部２４は、超砥粒研削砥石１２の外周面において回転軸心に平行な線に対して傾斜させられていてもよい。このようにすれば、使用限界表示部２４が超砥粒研削砥石１２の外周面に露出させられた状態での被削材６２に対する研削能率の急変が回避される。さらに、砥石限界表示部２４は、必ずしも砥石幅寸法の全体に設けられる必要はなく、その砥石幅寸法の中央部や端部などの一部分であってもよい。
【００４７】
また、前述の実施例の位置マーク２５は、超砥粒研削砥石１２において使用限界表示部２４の周方向の位置の中心線に対する反対側の位置を示すことにより、間接的に使用限界表示部２４の位置を示すものであったが、使用限界表示部２４の近傍に設けることにより使用限界表示部２４の位置を直接的に示すようにしてもよい。
【００４８】
また、前述の使用限界表示部２４は、超砥粒研削砥石１２において１個だけ設けられた場合が示されていたが、周方向に等間隔或いは不等間隔の位置に複数個設けられていてもよい。
【００４９】
また、前述のダミー層２０は、超砥粒層２２とは異なるＡＥ信号を発生させるために、溶融ムライト砥粒、或いは溶融アルミナ、炭化珪素などの一般砥粒から構成されていたが、他の無機材料粒子が用いられていてもよい。たとえば、このダミー層２０は、使用限界表示部２４が露出したことを示すＡＥ信号の変化すなわちＡＥ信号の平均信号レベルの変化、特定の周波数領域Ｂの信号強度変化が得られる材料或いは構造であればよい。このため、上記ダミー層２０は、たとえば超砥粒層２２の超砥粒の含有割合を減少させた構成であってもよいし、超砥粒と前述の溶融ムライト或いは一般砥粒とが混合された構成であってもよい。
【００５０】
また、前述の図５の実施例において、反射光検出装置６６は、反射光をカラーで検出するカラー反射光検出装置であってもよい。このような場合には、使用限界表示部２４の色相の波長を専ら通過させるカラーフィルタを用いることにより、一層判定精度が高められる。
【００５１】
また、前述の電子演算制御装置３６、６０は、所謂マイクロコンピュータにより構成されていたが、プログラムを用いないで同様の制御機能を発生するために個々の論理素子を構成する電子部品から構成された所謂ハードロジックおよびコンパレータにより構成されてもよい。
【００５２】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の超砥粒研削砥石の使用限界判定装置の構成を説明するブロック図である。
【図２】図１の装置に用いられる超砥粒研削砥石を説明する正面図である。
【図３】図１の装置に用いられる超砥粒研削砥石の要部を説明する図であって、図２の要部拡大図である。
【図４】図１の周波数解析手段により周波数解析されたＡＥ信号のスペクトル例を示す図である。
【図５】本発明の他の実施例における超砥粒研削砥石の使用限界判定装置の構成を説明するブロック図である。
【図６】本発明の他の実施例の超砥粒研削砥石を説明する正面図であって、図２に相当する図である。
【図７】図６の超砥粒研削砥石の要部を拡大して説明する図であって、図３に相当する図である。
【符号の説明】
１０、６０：使用限界判定装置
１２：超砥粒研削砥石
２２：超砥粒層
２４：使用限界表示部
３０：ＡＥセンサ（ＡＥ信号検出装置）
３６：電子演算制御装置（使用限界判定手段）
４６、７０：平均信号レベル算出手段
４８、７２：平均信号レベル判定手段
５０、７４：周波数解析手段
５２、７６：周波数領域信号判定手段
【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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