(57)【要約】【課題】インプロセスで砥石の摩耗状態を把握することができる研削盤を提供する。【解決手段】研削盤１は、研削油Ｏを供給しながら、研削砥石ＫでワークＷを研削する研削盤本体１０と、研削によって生じたワークＷの切屑を含む研削油Ｏが流れる流路Ｄと、流路Ｄが延びる方向に交差する磁場を印加する磁場印加部（切屑凝集装置１１）と、磁場によって形成される切屑の凝集体に関するパラメータを取得する検出装置１２と、を備えている。【選択図】図１
2019042857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削油を供給しながら、研削砥石でワークを研削する研削盤本体と、
研削によって生じた前記ワークの切屑を含む前記研削油が流れる流路と、
前記流路が延びる方向に交差する磁場を印加する磁場印加部と、
前記磁場によって形成される前記切屑の凝集体に関するパラメータを取得する検出装置と、
を備える研削盤。
【請求項２】
前記検出装置は、
前記切屑の凝集体を撮影可能に設置されたカメラを備える
請求項１に記載の研削盤。
【請求項３】
前記検出装置は、更に、
前記カメラによって生成された画像データを解析して、前記切屑の凝集体に関するパラメータとして、前記切屑の凝集体の大きさ、および、前記切屑の凝集体の体積変化量の少なくとも何れか一方と相関性を有するパラメータを取得するパラメータ取得部を備える
請求項２に記載の研削盤。
【請求項４】
前記検出装置は、
前記磁場の磁束密度を計測する磁束密度検出センサを備える
請求項１に記載の研削盤。
【請求項５】
前記検出装置は、更に、
前記磁束密度検出センサによる前記磁場の磁束密度の計測結果に基づいて、前記切屑の凝集体に関するパラメータとして、前記切屑の凝集体の大きさ、および、前記切屑の凝集体の体積変化量の少なくとも何れか一方と相関性を有するパラメータを取得するパラメータ取得部を備える
請求項４に記載の研削盤。
【請求項６】
前記切屑の凝集体に関するパラメータに基づいて前記切屑の形状を推定する形状推定部を更に備える
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の研削盤。
【請求項７】
前記切屑の凝集体に関するパラメータに基づいて前記研削砥石の研削性能を回復させる措置を行うべきか否かの判定を行う判定部を更に備える
請求項１から請求項６の何れか一項に記載の研削盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用トランスミッションギヤの大量生産において、歯車研削盤による歯面の高精度化および、表面性状の向上を狙い歯車研削が行われている。大量生産向けの歯車研削では歯車（ワーク）と歯車研削砥石（ツール）が同期回転することにより歯形を創成していく方式が用いられる。歯車研削砥石も通常の砥石同様、摩耗が発生するため、ドレッシングを行い、研削性能を回復させる。このドレッシングを行うタイミングは経験則的に決められることが殆どであるため、正確な砥石摩耗状態をインプロセスに把握できれば、砥石の性能を活かしきることができ、生産性向上が見込める。
【０００３】
なお、特許文献１には、砥石及びワークを回転させると共に、前記砥石を前記ワークに接触させることにより、前記ワーク表面を研削する円筒研削盤において、前記砥石を回転させるモータの負荷電流値を計測し、当該負荷電流値がある閾値を上回ったら前記砥石の切れ味が悪化したと判断し、前記砥石をドレッシング装置に当てて前記砥石の目立てを実行することを特徴とする円筒研削盤が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２６３４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
砥石摩耗状態計測に関する研究はこれまで種々行われてきた。これらの計測手法は砥石表面の砥粒の形状を光学的手法や接触式手法で直接計測するもの、および、主軸にかかるトルクや消費電力から砥石の摩耗状態を間接的に推定するものの２種類に大別できる。前者の手法は摩耗の真値に近い値を計測することができるが、インプロセス計測を行おうとした場合、センサと加工軸との干渉の問題、加工機内の過酷な環境で耐えうる構造にすべきこと等に起因して、実装が困難である。また、歯車研削砥石の計測に関しては、砥石のねじ状の形状が高速な直接計測を難しくしている。一方、後者の手法は、センサと加工軸との干渉は起こらないものの間接的という計測の特性上ＳＮ比を高くすることが難しい。
【０００６】
また、特許文献１に示されるように、砥石の表面状態によって、砥石を回転させるモータの負荷電流値は異なる。一方、当該負荷電流値は、砥石の表面状態のみならず、研削条件にも依存する。また、当該負荷電流量は、研削状態などを含めた諸要因により一定の範囲で変動することが知られている。よって、研削条件自体により負荷電流値が大きくなるような場合は、研削条件に由来する負荷電流の変動量に対して、砥石表面状態の変化による負荷電流値の変動量が小さくなる。このため、特許文献１に記載の技術内容は、研削条件によっては、適用できない場合がある。
【０００７】
本発明の目的は、インプロセスで砥石の摩耗状態を把握することができる研削盤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、研削盤は、研削油を供給しながら、研削砥石でワークを研削する研削盤本体と、研削によって生じた前記ワークの切屑を含む前記研削油が流れる流路と、前記流路が延びる方向に交差する磁場を印加する磁場印加部と、前記磁場によって形成される前記切屑の凝集体に関するパラメータを取得する検出装置と、を備える。
【０００９】
また、本発明の第２の態様によれば、前記検出装置は、前記切屑の凝集体を撮影可能に設置されたカメラを備える。
【００１０】
また、本発明の第３の態様によれば、前記検出装置は、更に、前記カメラによって生成された画像データを解析して、前記切屑の凝集体に関するパラメータとして、前記切屑の凝集体の大きさ、および、前記切屑の凝集体の体積変化量の少なくとも何れか一方と相関性を有するパラメータを取得するパラメータ取得部を備える。
【００１１】
また、本発明の第４の態様によれば、前記検出装置は、前記磁場の磁束密度を計測する磁束密度検出センサを備える。
【００１２】
また、本発明の第５の態様によれば、前記検出装置は、更に、前記磁束密度検出センサによる前記磁場の磁束密度の計測結果に基づいて、前記切屑の凝集体に関するパラメータとして、前記切屑の凝集体の大きさ、および、前記切屑の凝集体の体積変化量の少なくとも何れか一方と相関性を有するパラメータを取得するパラメータ取得部を備える。
【００１３】
また、本発明の第６の態様によれば、前記切屑の凝集体に関するパラメータに基づいて前記切屑の形状を推定する形状推定部を更に備える。
【００１４】
また、本発明の第７の態様によれば、前記切屑の凝集体に関するパラメータに基づいて前記研削砥石の研削性能を回復させる措置を行うべきか否かの判定を行う判定部を更に備える。
【発明の効果】
【００１５】
上述の研削盤によれば、インプロセスで砥石の摩耗状態を把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態に係る研削盤の全体構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る切屑凝集装置および検出装置の構造を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る切屑凝集装置および検出装置の構造を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る検出装置の機能構成を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る検出装置の処理フローを示す図である。
【図６】第１の実施形態に係る検出装置の処理を説明するための図である。
【図７】第１の実施形態に係る検出装置の処理を説明するための図である。
【図８】第１の実施形態に係る検出装置の処理を説明するための図である。
【図９】第１の実施形態の変形例に係る検出装置の機能構成を示す図である。
【図１０】第１の実施形態の変形例に係る検出装置の処理フローを示す図である。
【図１１】第２の実施形態に係る切屑凝集装置の構造を示す図である。
【図１２】第２の実施形態に係る検出装置の機能構成を示す図である。
【図１３】第２の実施形態に係る検出装置の処理フローを示す図である。
【図１４】第３の実施形態に係る切屑凝集装置および検出装置の構造を示す図である。
【図１５】第４の実施形態に係る切屑凝集装置および検出装置の構造を示す図である。
【図１６】第５の実施形態に係る切屑凝集装置および検出装置の構造を示す図である。
【図１７】第６の実施形態に係る切屑凝集装置および検出装置の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態に係る研削盤について、図１〜図８を参照しながら説明する。
【００１８】
図１に示すように、第１の実施形態に係る研削盤１は、研削盤本体１０と、切屑凝集装置１１と、検出装置１２とを備えている。第１の実施形態に係る研削盤１は、ワークＷを研削して平歯車等の歯車を形成する、いわゆる歯車研削盤である。
【００１９】
研削盤本体１０は、研削油Ｏを供給しながら、研削砥石ＫでワークＷを研削する装置である。図１に示すように、研削盤本体１０は、研削砥石Ｋを装着して回転する研削スピンドル１０１と、ワークＷを下方から支持して保持するテーブル１０２とを備えている。研削砥石ＫがワークＷに対し同期回転しながら接触することでワークＷが研削され、歯車形状に加工される。この研削によってワークＷの切屑が発生する。なお、ワークＷおよびその切屑の材質は、例えば、鉄、鋼などである。
また、研削盤本体１０は、ワークＷの加工中に研削油Ｏを研削箇所に吐出するクーラントノズル（以下、「ノズル」と称する。）を備えている。このノズルＮから吐出される研削油Ｏによって、研削の円滑性の確保と、ワークＷの切屑の除去と、ワークＷおよび研削砥石Ｋの除熱が行われる。吐出された研削油Ｏは、研削によって生じたワークＷの切屑を含みながら、流路Ｄを通じて、後述する切屑凝集装置１１に流れていく。
【００２０】
切屑凝集装置１１は、研削盤本体１０にて吐出された研削油Ｏが流れる流路Ｄにて、当該研削油Ｏに含まれるワークＷの切屑を凝集させ、その凝集体（クラスタ）を形成する。図１に示すように、切屑凝集装置１１は、研削盤本体１０の側壁面等に引き回された流路Ｄ周りに取り付けられる。
切屑凝集装置１１の具体的な構造および「切屑の凝集体」については後述する。
【００２１】
（切屑凝集装置および検出装置の構造）
図２、図３は、それぞれ、第１の実施形態に係る切屑凝集装置および検出装置の構造を示す図である。
【００２２】
検出装置１２は、切屑凝集装置１１に設置されたカメラＣと、当該カメラＣに接続されたコンピュータ１２０とを備えている。コンピュータ１２０は、カメラＣによって生成された画像データの取得、および、当該画像データに基づく各種演算処理が可能なコンピュータである。
【００２３】
図２、図３に示すように、第１の実施形態に係る切屑凝集装置１１は、永久磁石である磁石Ｍと、ヨークＹとを備えている。
磁石ＭおよびヨークＹは、流路Ｄが延びる方向（±Ｘ方向）に交差（直交）する磁場を印加する磁場印加部として機能する。即ち、ヨークＹが、磁石Ｍの上下方向（±Ｚ方向）の各端面から流路Ｄの上下方向の各端面にかけてそれぞれ延びるように配置されることで、磁石Ｍが発生させる磁力線が流路Ｄの上下方向に導かれる。これにより、流路Ｄの上下方向に磁場が印加される（図３に示す「磁力線」参照）。
ここで、流路Ｄ内を流れる研削油Ｏに含まれる切屑は、鉄、鋼等の磁性体であるから、当該切屑が、流路Ｄに印加された磁場に引き寄せられる。これにより、流路Ｄの上下方向（±Ｚ方向）の内壁に、切屑の凝集体（クラスタ）が形成される。以下、磁場によって流路Ｄ内に形成される切屑の凝集体を、単に「凝集体」と称する。
【００２４】
また、図２に示すように、流路Ｄの所定位置（磁石ＭおよびヨークＹが配置される位置）には、観察窓αが設けられている。図２、図３に示すように、検出装置１２のカメラＣは、当該カメラＣの光軸が観察窓αの面に向かって略垂直となるように配置される。これにより、カメラＣは、流路Ｄの外側から、当該流路Ｄの内壁に形成される凝集体Ｒを撮影可能となる。
【００２５】
（検出装置の機能構成）
図４は、第１の実施形態に係る検出装置の機能構成を示す図である。
図４に示すように、検出装置１２は、コンピュータ１２０と、カメラＣとを有する。検出装置１２のコンピュータ１２０は、汎用のコンピュータであってよく、例えば、図４に示すように、ＣＰＵ１２１、操作部１２２、表示部１２３、メモリ１２４および接続インタフェース１２５等によって構成される。
【００２６】
ＣＰＵ１２１は、プログラムやデータをメモリ１２４上に読み出し、処理を実行することで、後述の各機能を実現する演算装置である。
操作部１２２は、例えば、マウス、タッチパネルおよびキーボード等で構成され、オペレータの指示を受けてＣＰＵ１２１に各種操作等を入力する。
表示部１２３は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等であって、ＣＰＵ１２１による処理の結果を表示する。
メモリ１２４は、ＣＰＵ１２１のワークエリア等として用いられる揮発性のメモリ（ＲＡＭ）である。
接続インタフェース１２５は、外部装置とのインタフェースである。本実施形態においては、接続インタフェース１２５は、切屑凝集装置１１に設置されたカメラＣ（図２、図３参照）と接続される。
【００２７】
ＣＰＵ１２１は、プログラムに従って動作することで、画像取得部１２１１、パラメータ取得部１２１２および判定部１２１３として機能する。
画像取得部１２１１は、カメラＣによって生成された画像データを取得する。
パラメータ取得部１２１２は、カメラＣによって生成された画像データを解析して、凝集体Ｒに関するパラメータを取得する。本実施形態においては、パラメータ取得部１２１２は、「凝集体Ｒに関するパラメータ」として、凝集体Ｒの体積変化量（凝集体Ｒの単位時間当たりの体積の変化の度合い（ｍ３／秒））と相関性を有するパラメータを取得する。より具体的には、パラメータ取得部１２１２は、「凝集体Ｒの体積変化量と相関性を有するパラメータ」として、後述する二値化画像データＧ２（図６参照）に示される“白”の領域（領域β）のピクセル数の変化量（ピクセル数／秒）を取得する。
判定部１２１３は、凝集体Ｒに関するパラメータに基づいて研削砥石Ｋの研削性能を回復させる措置（例えば、研削砥石Ｋのドレッシング、または、新たな研削砥石Ｋへの交換）を行うべきか否かの判定を行う。
【００２８】
（検出装置の処理フロー）
図５は、第１の実施形態に係る検出装置の処理フローを示す図である。
また、図６〜図８は、それぞれ、第１の実施形態に係る検出装置の処理を説明するための図である。
【００２９】
図５に示す処理フローは、例えば、研削盤本体１０に対し、研削を開始する旨の操作が入力された時点から開始され、以降、一定時間ごと（例えば、１秒ごと）に繰り返し実行される。
【００３０】
研削盤本体１０での研削が開始されると、ＣＰＵ１２１（画像取得部１２１１）は、カメラＣに対して撮影を指示する信号を出力し、当該撮影によって生成された撮影画像データＧ１を取得する（ステップＳ０１）。図６には、ステップＳ０１で取得される画像データである撮影画像データＧ１の例が示されている。図６に示すように、撮影画像データＧ１には、流路Ｄ内において形成されている凝集体Ｒが示されている。
【００３１】
次に、ＣＰＵ１２１（パラメータ取得部１２１２）は、ステップＳ０１で取得された撮影画像データＧ１を処理して、二値化画像データＧ２を取得する（ステップＳ０２）。図６には、撮影画像データＧ１が処理されて得られた二値化画像データＧ２の例が示されている。
【００３２】
次に、ＣＰＵ１２１（パラメータ取得部１２１２）は、二値化画像データＧ２のうち、凝集体Ｒに対応する領域β（図６の二値化画像データＧ２に示される“白”の領域）のピクセル数をカウントする。そして、ＣＰＵ１２１は、今回取得された二値化画像データＧ２における領域βのピクセル数と、前回の処理フローで取得された二値化画像データＧ２における領域βのピクセル数との差分である「ピクセル数の変化量」（ピクセル数／秒）を、凝集体Ｒの体積変化量とみなして演算する（ステップＳ０３）。
【００３３】
次に、ＣＰＵ１２１（判定部１２１３）は、ステップＳ０３で演算されたピクセル数の変化量（ピクセル数／秒）と予め規定した判定閾値とを対比して、当該ピクセル数の変化量が判定閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ０５）。
【００３４】
ピクセル数の変化量が判定閾値以上である場合（ステップＳ０４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１２１は、特段の処理を行うことなく処理を終了する（所定時間経過後、ステップＳ０１に戻る）。他方、ピクセル数の変化量が判定閾値未満である場合（ステップＳ０４：ＮＯ）、ＣＰＵ１２１は、表示部１２３に警告画像を表示させる等して、オペレータに対し、研削砥石Ｋのドレッシングまたは交換を促す（ステップＳ０５）。
【００３５】
ここで、図７、図８を参照しながら、ステップＳ０４の判定処理について詳細に説明する。
【００３６】
一般に、「砥石の切れ味」と「切屑形状」との間には、図７に示すような関係が知られている。即ち、砥石に含まれる砥粒の目つぶれ、切屑の目詰まり等（砥石の摩耗）により、切屑の形が変化する（帯川利之ら，はじめての生産加工学１，ｐｐ．１０８−１０９，（２０１６）参照）。より具体的には、ドレッシング直後のように砥石の摩耗が進行していない場合、“流れ型”と呼ばれる長い切屑が多く生成される。一方、加工を経て、摩耗が進行した場合、“むしり型”と呼ばれる短い切屑が生成しやすくなる。このような関係を利用して、切屑形状に基づいて研削砥石Ｋの摩耗状態を把握することが可能である。
しかしながら、研削盤本体１０にて発生する切屑は、幅が１０μｍ程度と小さい一方で、研削油Ｏの流量は、１００Ｌ／ｍｉｎ程度と大量であるため、研削油Ｏ中の切屑の形状を直接的に観察することは難しい。そこで、本実施形態に係る研削盤１は、上述した通り、研削油Ｏが流れる流路Ｄの延在方向（±Ｘ方向）と交差するように磁場を印加し、当該磁場に引き寄せられて形成される凝集体Ｒの体積変化量に基づいて切屑の形状を推定する。
これにより、凝集体Ｒの体積変化量に基づいて、研削砥石Ｋの摩耗状態を推定することが可能となる。
【００３７】
図８は、砥石の摩耗状態と、凝集体Ｒの体積変化量との関連性を評価するために行われた実験の結果の一例である。図８は、「ドレッシング後」（摩耗が進行していない砥石による研削）、「中間」、「摩耗」（摩耗が進行している砥石による研削）のそれぞれの条件下における凝集体Ｒの体積変化量（ピクセル数の変化量（ピクセル／秒））の相対比較を行った結果を示している（「ドレッシング後」を“１”としている）。図８に示すように、「摩耗」に比べ、「ドレッシング後」の方が、磁場の印加によって形成される凝集体Ｒの体積変化量が大きいことが読み取れる。即ち、砥石の摩耗が進行していない場合は、長い切屑（“流れ型”の切屑）が多い（図７参照）ため、切屑同士の絡み合いが多く発生し、凝集体Ｒの体積変化量が大きくなると考えられる。
ステップＳ０４の判定処理に用いるピクセル数の変化量（ピクセル／秒）の判定閾値は、図８に示す例のような実験結果に基づき、研削砥石Ｋの研削性能を回復させる措置を行うべき摩耗状態に対応する値に予め規定されている。
【００３８】
（作用・効果）
以上の通り、第１の実施形態に係る研削盤１は、研削油Ｏを供給しながら、研削砥石ＫでワークＷを研削する研削盤本体１０と、研削によって生じたワークＷの切屑を含む研削油Ｏが流れる流路Ｄと、流路Ｄが延びる方向に交差する磁場を印加する磁場印加部（磁石ＭおよびヨークＹ）と、磁場によって形成される凝集体Ｒに関するパラメータを取得する検出装置１２と、を備えている。
このような構成とすることで、ワークＷの研削が行われている最中に発生する切屑の形状を、凝集体Ｒに関するパラメータに基づいて推定することができる。したがって、推定された切屑の形状に基づいてインプロセスで研削砥石Ｋの摩耗状態を把握することができる。
【００３９】
また、第１の実施形態に係る検出装置１２は、凝集体Ｒを撮影可能なように設置されたカメラＣを備える。また、検出装置１２は、カメラＣによって生成された撮影画像データＧ１を解析して、凝集体Ｒの体積変化量と相関性を有するパラメータ（二値化画像データＧ２における“白”のピクセル数の変化量（ピクセル数／秒））を取得するコンピュータ１２０（パラメータ取得部１２１２）を備える。
【００４０】
このようにすることで、凝集体Ｒの体積変化量をカメラＣによる撮影画像に基づいて精度良く計測することができる。そして、当該計測された凝集体Ｒの体積変化量に基づいて、精度良く研削砥石Ｋの摩耗状態を推定することができる。
【００４１】
また、第１の実施形態に係る検出装置１２は、凝集体Ｒの体積変化量と相関性を有するパラメータ（二値化画像データＧ２における“白”のピクセル数の変化量）に基づいて、研削砥石Ｋの研削性能を回復させる措置を行うべきか否かの判定を行う判定部１２１３を更に備える。
このようにすることで、検出装置１２は、研削砥石Ｋの研削性能を回復させる措置を行うべきか否かを自動的に判断してオペレータに通知することができる。
【００４２】
（第１の実施形態の変形例）
以上、第１の実施形態に係る研削盤１について詳細に説明したが、研削盤１の具体的な態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
以下、第１の実施形態の第１変形例について、図９〜図１０を参照しながら説明する。
【００４３】
図９は、第１の実施形態の第１変形例に係る検出装置の機能構成を示す図である。
図９に示すように、第１の実施形態の第１変形例に係る検出装置１２（ＣＰＵ１２１）は、第１の実施形態の判定部１２１３の機能に替えて、以下に説明する形状推定部１２１３Ａとして機能する。
形状推定部１２１３Ａは、凝集体Ｒに関するパラメータに基づいて切屑の形状（図７に示す「流れ型」、「むしり型」等）を推定する。
【００４４】
図１０は、第１の実施形態の第１変形例に係る検出装置の処理フローを示す図である。
図１０に示す処理フローは、第１の実施形態（図５）と同様に、研削盤本体１０に対し、研削を開始する旨の操作が入力された時点から開始され、以降、一定時間ごとに繰り返し実行される。
【００４５】
研削盤本体１０での研削が開始されると、ＣＰＵ１２１（画像取得部１２１１）は、カメラＣに対して撮影を指示する信号を出力し、当該撮影によって生成された撮影画像データＧ１（図６参照）を取得する（ステップＳ１１）。
【００４６】
次に、ＣＰＵ１２１（パラメータ取得部１２１２）は、ステップＳ０１で取得された撮影画像データＧ１を処理して、二値化画像データＧ２（図６参照）を取得する（ステップＳ１２）。
【００４７】
次に、ＣＰＵ１２１（パラメータ取得部１２１２）は、二値化画像データＧ２のうち、凝集体Ｒに対応する領域βのピクセル数をカウントし、前回の処理フローで取得された二値化画像データＧ２における領域βのピクセル数との差分（即ち、ピクセル数の変化量（ピクセル数／秒））を演算する（ステップＳ１３）。
【００４８】
次に、ＣＰＵ１２１（形状推定部１２１３Ａ）は、ステップＳ１３で演算されたピクセル数の変化量（ピクセル数／秒）に対応する切屑の形状を特定するとともに、当該特定結果を表示部１２３に表示させる（ステップＳ１４）。ここで、形状推定部１２１３Ａが特定する「切屑の形状」は、例えば、ａ１〜ａ２（ピクセル／秒）→「流れ型」、ａ２〜ａ３（ピクセル／秒）→「むしり型」、・・などと、予め規定されたピクセル数の変化量（ピクセル／秒）の区分別に割り当てられているものとしてよい。
【００４９】
以上のように、第１の実施形態の第１変形例に係る研削盤１は、ピクセル数の変化量（ピクセル／秒）に基づいて視認することができない切屑の形状を推定するとともに、切屑の形状の推定結果を表示部１２３に表示してオペレータに通知する態様であってもよい。
このようにすることで、オペレータは、表示部１２３に表示される切屑形状の推定結果を目視して、研削砥石Ｋの研削性能を回復させる措置を行うべきか否かを判断することができる。
【００５０】
また、第１の実施形態の他の変形例においては、研削盤１は、上述の判定部１２１３、形状推定部１２１３Ａを具備せず、単に、パラメータ取得部１２１２によって演算されたピクセル数の変化量（ピクセル／秒）の演算結果を表示部１２３に表示する態様であってもよい。この場合、オペレータは、表示されたピクセル数の変化量（ピクセル／秒）の演算結果を視認して、研削砥石Ｋの研削性能を回復させる措置を行うべきか否かを判断してもよい。
【００５１】
また、第１の実施形態の他の変形例においては、研削盤１は、単に、撮影画像データＧ１、二値化画像データＧ２の一方または両方を表示部１２３に表示する態様であってもよい。この場合、オペレータは、表示された撮影画像データＧ１、二値化画像データＧ２を視認して、研削砥石Ｋの研削性能を回復させる措置を行うべきか否かを判断してもよい。
【００５２】
また、以上に説明した第１の実施形態およびその変形例に係る研削盤１（検出装置１２）は、切屑の形状（流れ型、むしり型、等）が異なることで、「凝集体Ｒに関するパラメータ」の一態様である「凝集体の体積変化量」に違いが生じることに着目することを説明した。しかし、第１の実施形態の他の変形例においてはこの態様に限定されない。
【００５３】
例えば、第１の実施形態の第２変形例に係る研削盤１は、「凝集体Ｒに関するパラメータ」の例として、「凝集体の大きさ」に着目してもよい。
即ち、切屑の形状（流れ型、むしり型、等）が異なることで、切屑同士が絡み合って結合する力が相違することから、流路Ｄ内における研削油Ｏの流れの中で最終的に形成される凝集体Ｒの大きさ（凝集体Ｒの体積の飽和量（ｍ３））が異なってくる。つまり、研削砥石Ｋの研削性能が高いほど最終的に流路Ｄ内に形成される凝集体Ｒが大きくなることから、当該凝集体Ｒの大きさに基づいて、研削砥石Ｋの摩耗状態を推定することができる。
なお、この場合、検出装置１２（パラメータ取得部１２１２）は、「凝集体Ｒの大きさ」と相関性を有するパラメータとして、二値化画像データＧ２における領域βのピクセル数（“白”のピクセル数）を取得するものとしてよい。
【００５４】
また、第１の実施形態の第３変形例に係る研削盤１は、「凝集体Ｒに関するパラメータ」の例として、撮影画像データＧ１に写される凝集体Ｒの「アスペクト比」に着目してもよい。
即ち、切屑の形状が長くなるほど（“流れ型”の切屑が多くなるほど）、縦長に流路Ｄを塞ぎやすくなることから、当該切屑の形状に応じて、形成される凝集体Ｒのアスペクト比（縦横の長さの比率）が変化するものと考えられる。そこで、磁場の印加により研削油Ｏに含まれる凝集体Ｒを形成することで、撮影画像データＧ１に写される凝集体Ｒの「アスペクト比」に基づいて、研削砥石Ｋの摩耗状態を推定することができる。
【００５５】
また、第１の実施形態の第４変形例に係る研削盤１は、「凝集体Ｒに関するパラメータ」の例として、撮影画像データＧ１に写される凝集体Ｒの「エッジ量」、「エッジ方向」（またはその両方）に着目してもよい。
即ち、凝集体Ｒを構成する切屑の形状が異なることで、撮影画像データＧ１に含まれるエッジ量およびエッジ方向（撮影画像データＧ１の各画素と、当該画素の周辺画素との明るさの差（勾配）の大きさと方向）が変化する。具体的には、切屑が長いほど、長いエッジが検出されると考えられる。そこで、磁場の印加により研削油Ｏに含まれる凝集体Ｒを形成することで、撮影画像データＧ１に写される凝集体Ｒの「エッジ量」、「エッジ方向」に基づいて、研削砥石Ｋの摩耗状態を推定することができる。
【００５６】
また、第１の実施形態の第５変形例に係る研削盤１は、「凝集体Ｒに関するパラメータ」の例として、撮影画像データＧ１に写される凝集体Ｒの「色合い」に着目してもよい。
即ち、研削砥石Ｋの摩耗状態に応じて、研削砥石Ｋ及びワークＷに生じる摩擦熱が変化する。具体的には、研削砥石Ｋが摩耗するほど研削時に生じる摩擦熱が増加し、ワークＷおよびその切屑が加熱される。そうすると、加熱により発生する切屑の色ムラが多くなるものと考えられる。そこで、磁場の印加により研削油Ｏに含まれる切屑を凝集させてその色合いを撮影可能な状態とすることで、当該撮影画像（撮影画像データＧ１）に写される凝集体Ｒの「色合い」に基づいて、研削砥石Ｋの摩耗状態を推定することができる。
【００５７】
また、第１の実施形態の第６変形例に研削盤１は、撮影画像データＧ１に基づく、研削砥石Ｋの研削性能を回復させる措置を行うべきか否かの判断について学習済みの人工知能を具備する態様としてもよい。この場合、当該学習済みの人工知能が、逐次取得される撮影画像データＧ１に基づいて、研削砥石Ｋの研削性能を回復させる措置を行うべきか否かを判断してもよい。
【００５８】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係る研削盤について、図１１〜図１３を参照しながら説明する。
【００５９】
（切屑凝集装置および検出装置の構造）
図１１は、第２の実施形態に係る切屑凝集装置および検出装置の構造を示す図である。
図１１に示すように、第２の実施形態に係る切屑凝集装置１１は、磁石ＭおよびヨークＹによって第１の実施形態と同様の構成とされる。
図１１に示すように、第２の実施形態に係る検出装置１２は、コンピュータ１２０と、当該コンピュータ１２０に接続されたホール素子Ｈとを有してなる。
ホール素子Ｈは、磁石ＭおよびヨークＹにより、流路Ｄの延びる方向に直交して印加される磁場の磁束密度を計測する磁束密度検出センサである。ホール素子Ｈは、図１１に示すように、流路Ｄの外面とヨークＹとの間に設置される。
【００６０】
（検出装置の機能構成）
図１２は、第２の実施形態に係る検出装置の機能構成を示す図である。
図１２に示すように、第２の実施形態に係る検出装置１２のコンピュータ１２０（ＣＰＵ１２１）は、磁束密度取得部１２１１Ａ、パラメータ取得部１２１２および判定部１２１３として機能する。
磁束密度取得部１２１１Ａは、ホール素子Ｈを通じて、流路Ｄに印加される磁場の磁束密度を取得する。
第２の実施形態に係るパラメータ取得部１２１２は、ホール素子Ｈによる磁場の磁束密度の計測結果に基づいて、凝集体Ｒの体積変化量と相関性を有するパラメータを取得する。なお、本実施形態においては、「凝集体Ｒの体積変化量と相関性を有するパラメータ」とは、磁束密度取得部１２１１Ａがホール素子Ｈを通じて取得する磁束密度の変化量（テスラ／秒）である。
【００６１】
（検出装置の処理フロー）
図１３は、第２の実施形態に係る検出装置の処理フローを示す図である。
【００６２】
図１３に示す処理フローは、第１の実施形態と同様に、研削盤本体１０に対し、研削を開始する旨の操作が入力された時点から開始され、以降、一定時間ごと（例えば、１秒ごと）に繰り返し実行される。
【００６３】
研削盤本体１０での研削が開始されると、磁束密度取得部１２１１Ａは、ホール素子Ｈから入力される検出信号を取得し、当該検出信号に基づく磁束密度を取得する（ステップＳ２１）。
【００６４】
次に、パラメータ取得部１２１２は、ステップＳ２１で今回取得された磁束密度と、前回の処理フローで取得された磁束密度との差分を計算し、当該差分である磁束密度の変化量（テスラ／秒）を、凝集体Ｒの体積変化量とみなして演算する（ステップＳ２２）。
【００６５】
次に、判定部１２１３は、ステップＳ２３で演算された磁束密度の変化量（テスラ／秒）と予め規定した判定閾値とを対比して、磁束密度の変化量が判定閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。
【００６６】
磁束密度の変化量が判定閾値以上である場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１２１は、特段の処理を行うことなく処理を終了する（所定時間経過後、ステップＳ２１に戻る）。他方、磁束密度の変化量が判定閾値未満である場合（ステップＳ２３：ＮＯ）、ＣＰＵ１２１は、表示部１２３に警告画像を表示させる等して、オペレータに対し、研削砥石Ｋのドレッシングまたは交換を促す（ステップＳ２４）。
【００６７】
ここで、ステップＳ２３の判定処理について詳細に説明する。
【００６８】
凝集体Ｒの体積変化量に基づいて当該切屑の形状、ひいては研削砥石Ｋの摩耗状態を推定可能であることは、図７、図８を用いて説明した通りである。
ここで、図１１に示すように、流路Ｄに印加される磁場の磁力線は、研削油Ｏ内に含まれる切屑を架橋としながら上下方向（±Ｚ方向）に印加される。したがって、流路Ｄ内に形成される凝集体Ｒの体積が大きくなるにつれて磁力線が切屑の架橋を通る割合が増加し、流路Ｄの内部を上端から下端にかけて通る磁力線の数が多くなる。つまり、ホール素子Ｈを通じて検出される磁束密度は、凝集体Ｒの体積変化に対応して変化する。この関係を利用することで、磁束密度の変化量（テスラ／秒）に基づいて切屑の形状および研削砥石Ｋの摩耗状態を推定することができる。
ステップＳ２３の判定処理に用いる磁束密度の変化量（テスラ／秒）の判定閾値は、研削砥石Ｋの研削性能を回復させる措置を行うべき摩耗状態に対応する値として予め規定されている。
【００６９】
（作用・効果）
以上の通り、第２の実施形態に係る検出装置１２は、流路Ｄに印加される磁場の磁束密度を計測するホール素子Ｈを備える。また、検出装置１２は、ホール素子Ｈによる磁場の磁束密度の計測結果に基づいて、凝集体Ｒの体積変化量と相関性を有するパラメータ（磁束密度の変化量（テスラ／秒））を取得するコンピュータ１２０（パラメータ取得部１２１２）を備える。
【００７０】
このようにすることで、凝集体Ｒの体積変化量をホール素子Ｈによる磁束密度の計測結果に基づいて計測することができる。そして、当該計測された凝集体Ｒの体積変化量に基づいて、精度良く研削砥石Ｋの摩耗状態を推定することができる。更に、ホール素子Ｈを通じた磁束密度の計測を行うだけで良いため、検出装置１２全体を簡素な構成とすることができる。
【００７１】
なお、第２の実施形態に係る検出装置１２（パラメータ取得部１２１２）は、磁束密度の変化量（テスラ／秒）を演算するものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
例えば、第２の実施形態の変形例に係るパラメータ取得部１２１２は、磁束密度取得部１２１１Ａによって取得された磁束密度に、予め規定された有効検出面積（ｍ２）を乗ずることで、磁束（量）の変化量を演算する態様としてもよい。
【００７２】
＜その他の実施形態＞
次に、その他の実施形態に係る研削盤について、図１４〜図１７を参照しながら説明する。以下に説明する各実施形態に係る研削盤は、第１、第２の実施形態に係る研削盤と対比して、検出装置１２の態様がそれぞれ異なる。
【００７３】
（切屑凝集装置および検出装置の構造）
図１４は、第３の実施形態に係る切屑凝集装置および検出装置の構造を示す図である。
図１４に示すように、第３の実施形態に係る検出装置１２は、超音波の発信および受信が可能な超音波センサＦ１、Ｆ２を備えている。超音波センサＦ１、Ｆ２は、流路Ｄの延びる方向（±Ｘ方向）に対し傾斜する軸線上において、流路Ｄを挟むように配置される。超音波センサＦ１、Ｆ２は、それぞれ、互いに発信する超音波を受信可能なように対向して配置される。
【００７４】
検出装置１２のコンピュータ１２０は、超音波センサＦ１が超音波を発信した時刻と超音波センサＦ２が当該超音波を受信した時刻の時間差Δｔ１、および、超音波センサＦ２が超音波を発信した時刻と超音波センサＦ１が当該超音波を受信した時刻の時間差Δｔ２を計測する。そして、コンピュータ１２０は、２つの時間差の差分（Δｔ２−Δｔ１）を演算することで、流路Ｄを流れる研削油Ｏの流速ｖを計測する。
【００７５】
流路Ｄを流れる研削油Ｏの流速ｖは、凝集体Ｒの存在による流路Ｄの閉塞の度合いに応じて変化する。即ち、流路Ｄ内に形成される凝集体Ｒの体積が大きくなるにつれ、流路Ｄにおける閉塞が大きくなり、流路Ｄを流れる研削油Ｏの流速ｖは低下する。
第３の実施形態に係る研削盤１（検出装置１２）は、以上の特性を利用して、超音波センサＦ１、Ｆ２を通じて計測される流速ｖの変化量を凝集体Ｒの体積変化量とみなし、当該流速ｖの変化量に基づいて研削砥石Ｋの摩耗状態を推定する。
【００７６】
図１５は、第４の実施形態に係る切屑凝集装置および検出装置の構造を示す図である。
図１５に示すように、第４の実施形態に係る検出装置１２は、液柱型差圧計Ｌを備えている。液柱型差圧計Ｌは、流路ＤにおけるヨークＹが配置される位置（即ち、凝集体Ｒが形成される位置）よりも上流側と、流路ＤにおけるヨークＹが配置される位置よりも下流側とを連結する液管Ｌ１と、当該液管Ｌ１に充填され、研削油Ｏよりも比重が大きい液体Ｌ２とによって構成される。
ここで、流路ＤにおけるヨークＹが配置される位置よりも上流側の圧力を「上流側圧力」と称し、流路ＤにおけるヨークＹが配置される位置よりも下流側の圧力を「下流側圧力」と称する。液柱型差圧計Ｌは、上流側圧力ｐｉと下流側圧力ｐｏとの差圧（ｐｉ−ｐｏ）を、液管Ｌ１における液体Ｌ２の高さの差ｈとして示すことができる。
【００７７】
流路Ｄを流れる研削油Ｏの差圧（ｐｉ−ｐｏ）は、凝集体Ｒの存在による流路Ｄの閉塞の度合いに応じて変化する。即ち、流路Ｄ内に形成される凝集体Ｒの体積が大きくなるにつれ、流路Ｄにおける閉塞が大きくなり、流路Ｄを流れる研削油Ｏの差圧（ｐｉ−ｐｏ）は増大する。
第４の実施形態に係る研削盤１（検出装置１２）は、以上の特性を利用して、液柱型差圧計Ｌを通じて計測される差圧（ｐｉ−ｐｏ）の変化量を凝集体Ｒの体積変化量とみなし、当該差圧（ｐｉ−ｐｏ）の変化量に基づいて研削砥石Ｋの摩耗状態を推定する。
【００７８】
図１６は、第５の実施形態に係る切屑凝集装置および検出装置の構造を示す図である。
図１６に示すように、第５の実施形態に係る検出装置１２は、定電圧源Ｅ、電圧計Ｖ及び抵抗Ｒｉが接続されてなる電気特性検出回路Ｑを備えている。電気特性検出回路Ｑは、流路ＤのヨークＹが配置される位置（即ち、凝集体Ｒが形成される位置）において対向するように配置された電極ｑ１、ｑ２に接続され、当該電極ｑ１と電極ｑ２との間の抵抗値Ｒｆ［Ω］を計測可能に構成される。図１６に示す例の場合、検出装置１２のコンピュータ１２０は、電圧計Ｖから計測される電圧の計測結果Ｖｉに基づいて、Ｒｆ＝（Ｅ／Ｖｉ−１）・Ｒｉを演算することで、抵抗値Ｒｆを算出する。
【００７９】
流路ＤのヨークＹが配置される位置において対向するように配置された電極ｑ１と電極ｑ２との間の抵抗値Ｒｆは、電極ｑ１側に形成される凝集体Ｒと電極ｑ２側に形成される凝集体Ｒとの間の距離Δｚに応じて変化する。即ち、流路Ｄ内に形成される凝集体Ｒの体積が大きくなるにつれ、距離Δｚが小さくなり、電極ｑ１、ｑ２間の抵抗値Ｒｆが減少する。
第５の実施形態に係る研削盤１（検出装置１２）は、以上の特性を利用して、電気特性検出回路Ｑを通じて計測される電極ｑ１、ｑ２間の抵抗値Ｒｆの変化量を凝集体Ｒの体積変化量とみなし、当該抵抗値Ｒｆの変化量に基づいて研削砥石Ｋの摩耗状態を推定する。
【００８０】
また、第５の実施形態の変形例に係る検出装置１２は、電極ｑ１、ｑ２間の抵抗値Ｒｆ［Ω］に替えて、電極ｑ１、ｑ２間の容量値Ｃｆ（キャパシタンス）［Ｆ］を算出する態様としてもよい。この場合、電気特性検出回路Ｑは、定電圧源Ｅに替えて交流電圧源を具備する態様とするのが好ましい。
電極ｑ１と電極ｑ２との間の容量値Ｃｆは、電極ｑ１側に形成される凝集体Ｒと電極ｑ２側に形成される凝集体Ｒとの間の距離Δｚに応じて変化する。即ち、流路Ｄ内に形成される凝集体Ｒの体積が大きくなるにつれ、距離Δｚが小さくなり、電極ｑ１、ｑ２間の容量値Ｃｆが減少する。
第５の実施形態の変形例に係る研削盤１（検出装置１２）は、以上の特性を利用して、電気特性検出回路Ｑを通じて計測される電極ｑ１、ｑ２間の容量値Ｃｆの変化量を凝集体Ｒの体積変化量とみなし、当該容量値Ｃｆの変化量に基づいて研削砥石Ｋの摩耗状態を推定する。
【００８１】
図１７は、第６の実施形態に係る切屑凝集装置および検出装置の構造を示す図である。
図１７に示すように、第６の実施形態に係る検出装置１２は、Ｘ線照射装置Ｘ１とＸ線検出装置Ｘ２とを備えている。Ｘ線照射装置Ｘ１及びＸ線検出装置Ｘ２は、流路Ｄの延びる方向と交差する方向（±Ｙ方向）において、流路Ｄを挟むように対向して配置される。
【００８２】
Ｘ線照射装置Ｘ１は、所定の電圧が印加されることにより、流路Ｄに向けてＸ線を照射する。Ｘ線検出装置Ｘ２は、Ｘ線照射装置Ｘ１から照射されたＸ線のうち流路Ｄを透過したＸ線量（透過Ｘ線量Ｘｉ）を検出する。
【００８３】
ここで、流路Ｄ内に形成される凝集体Ｒ（切屑）の主な成分は鉄であり、研削油Ｏと比較してＸ線透過率が低い。即ち、流路Ｄに形成される凝集体Ｒの体積が大きくなるにつれ、流路Ｄを透過するＸ線量（透過Ｘ線量Ｘｉ）は減少する。
第６の実施形態に係る研削盤１（検出装置１２）は、以上の特性を利用して、Ｘ線照射装置Ｘ１及びＸ線検出装置Ｘ２を通じて計測される透過Ｘ線量Ｘｉの変化量を凝集体Ｒの体積変化量とみなし、当該透過Ｘ線量Ｘｉの変化量に基づいて研削砥石Ｋの摩耗状態を推定する。
【００８４】
なお、第１の実施形態の変形例として説明した各種態様（第１変形例〜第６変形例）については、上述の第２の実施形態〜第６の実施形態に対してもそれぞれ適用可能である。
【００８５】
また、上述の各種実施形態における切屑凝集装置１１（磁場印加部）は、永久磁石である磁石ＭとヨークＹとからなるものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
例えば、他の実施形態においては、巻線（コイル）及び当該巻線への通電手段を有してなるものであってもよい。このようにすることで、電磁石により、流路Ｄに対する磁場の印加を所望に制御することができる。
【００８６】
また、第１の実施形態に係る研削盤１は、「歯車研削盤」であるものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。即ち、他の実施形態に係る研削盤１は、歯車研削盤以外の研削盤において、上述した各実施形態に係る検出装置１２が具備される態様であってもよい。
【００８７】
なお、上述の各実施形態においては、上述した検出装置１２のコンピュータ１２０の各種処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって上記各種処理が行われる。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００８８】
上記プログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。更に、上述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
また、検出装置１２のコンピュータ１２０は、それぞれの機能を全て具備する１台のコンピュータで構成されていても良いし、その機能の一部ずつを具備し、互いに通信可能に接続された複数のコンピュータで構成されていてもよい。
【００８９】
以上のとおり、本発明に係るいくつかの実施形態を説明したが、これら全ての実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態およびその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９０】
１  研削盤
１０  研削盤本体
１０１  研削スピンドル
１０２  テーブル
１１  切屑凝集装置
１２  検出装置
１２０  コンピュータ
１２１  ＣＰＵ
１２２  操作部
１２３  表示部
１２４  メモリ
１２５  接続インタフェース
１２１１  画像取得部
１２１１Ａ  磁束密度取得部
１２１２  パラメータ取得部
１２１３  判定部
１２１３Ａ  形状推定部
Ｗ  ワーク
Ｎ  ノズル
Ｏ  研削油
Ｋ  研削砥石
Ｄ  流路
Ｃ  カメラ
Ｙ  ヨーク
Ｍ  磁石
Ｒ  凝集体
Ｈ  ホール素子
α  観察窓
Ｇ１  撮影画像データ
Ｇ２  二値化画像データ
β  領域
Ｆ１、Ｆ２  超音波センサ
Ｌ  液柱型差圧計
Ｌ１  液管
Ｌ２  液体
ｈ  高さの差
ｐｉ  上流側圧力
ｐｏ  下流側圧力
Ｑ  電気特性検出回路
ｑ１、ｑ２  電極
Ｅ  定電圧源
Ｒｉ  抵抗
Ｖ  電圧計
Ｖｉ  電圧の計測結果
Ｘ１  Ｘ線照射装置
Ｘ２  Ｘ線検出装置
Ｘｉ  透過Ｘ線量
【図１】
2019042857.tif 000003
【図２】
2019042857.tif 000004
【図３】
2019042857.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019042857.tif 000009
【図８】
2019042857.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2019042857.tif 000012
【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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