(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を伝播する超音波振動を検出する超音波検出装置において、
一端部に工具を装着した回転軸と、この回転軸をハウジングに対して回転自在に支承した軸受と、前記ハウジングに装着した超音波振動検出部とを備え、前記回転軸の他端部と前記ハウジングとの間に所定の間隙からなる環状空間を形成すると共に、前記検出部をこの環状空間に対向配置して密封状態を形成し、この環状空間に粘性流体を充填し、この粘性流体を介して回転軸を伝播する超音波振動を検出したことを特徴とする超音波検出装置。
【請求項２】
回転軸を伝播する超音波振動を検出する超音波検出装置において、
一端部に工具を装着した回転軸と、この回転軸をハウジングに対して回転自在に支承した軸受と、前記ハウジングに装着した超音波振動検出部とを備え、前記回転軸を支承する一対の転がり軸受間に超音波振動検出部を配置し、この検出部と前記回転軸との間に環状空間を形成すると共に、この環状空間に粘性流体を充填し、この粘性流体を介して回転軸を伝播する超音波振動を検出したことを特徴とする超音波検出装置。
【請求項３】
前記回転軸の一端部に研削砥石を整形するドレッサを装着し、請求項１または２に記載の超音波振動検出装置を備え、前記回転軸を伝播する超音波振動を検出して前記ドレッサが研削砥石に接触したことを検出するようにしたロータリードレッサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波検出装置に関し、特にロータリドレッサ等、高速回転する回転軸を伝播する超音波振動を非接触状態で検出する超音波検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
転がり軸受のボール転走面等を研削する砥石の表面を整形する場合、ロータリドレッサが用いられている。砥石整形における精度を向上させ、砥石の削り代を少なくし、さらに砥石の利用効率向上を図って研削コストを低減するため、ドレッサ工具が砥石に接触した時に発生する超音波振動（アコースティック・エミッション、以下ＡＥ波という）を検出する方法が知られている。
【０００３】
特に近年、普通砥石よりもはるかに硬度の高いＣＢＮ砥石、ダイヤモンド砥石、あるいはニューセラミック系の砥石が使用されるようになり、砥石自体の摩耗が少なくなった反面、ドレッサーのダイヤモンドの摩耗が激しく、砥石径や切れ味の変化が大きくなり、ドレス切り込み量を大きく設定することができなくなってきている。また、普通砥石に比べて高価であるため、生産性および工具費の両面から、ドレッシングによる除去量を必要最小限に抑える必要性が生じてきている。こうした状況から、ＣＢＮ砥石のドレッシングを行う場合は、ドレッサーと砥石の接触状態を監視する必然性がある。
【０００４】
このようなロータリドレッサは図４に示すように、ハウジング３０対して一対の転がり軸受３１を介して回転自在に支承した回転軸３２と、この回転軸３２の一端部にドレッサ工具３３を装着し、その外周に複数個のダイヤモンド等を固着して、回転する研削砥石３４に接触して砥石表面を整形する。
【０００５】
このロータリドレッサは、ドレッサ工具３３と間隙を開けて配置し、回転中心に向けて検出液を供給する検出液供給部３５と、この検出液供給部３５と一体に設けた超音波センサ（以下ＡＥセンサという）３６とからなり、ドレッサ工具３３との間隙に形成した検出液膜を介しドレッサ工具３３に発生するＡＥ波をＡＥセンサ３６で検出する。
【０００６】
このロータリドレッサは、検出液供給部３５からドレッサ工具３３の回転中心に向けて検出液を供給するので、高速回転においても遠心力の影響をほとんど受けず、ドレッサ工具３３の表面に検出液膜を形成することができる。したがって、検出液の飛散や膜面積の縮小がなく、良好な液膜を形成することができる。ドレッサ工具３３が研削砥石３４に接触すると、ドレッサ工具３３にＡＥ波が発生し、このＡＥ波を液膜を介してＡＥセンサ３６で検出する（特開平７−１９０８５０号参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
こうした従来の検出液膜による方式は、ドレッサ工具３３の前面に検出液供給部３５を別付する必要があり、ドレッサ工具３３の形状やドレッサ工具３３の作業空間に大きな制約を与える。例えば、図５のように、転がり軸受の転走面やボールねじの螺旋溝等を研削する砥石のような場合、砥石３４を円弧状に整形するが、検出液供給部３５がクイル３７に干渉し、ドレッサ工具３３の旋回角度を大きく設定することができない。また、外部から研削クーラントを供給する必要があるため、ドレッサ自体の構造が複雑となるばかりでなく、クーラントを使用しない乾式ドレッシングや乾式研削等では使用することができない。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ドレッシング時にロータリドレッサによる作業空間上の制約を受けず、また外部から検出液を供給する検出液供給部を必要としない小型の超音波検出装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、回転軸を伝播する超音波振動を検出する超音波検出装置において、一端部に工具を装着した回転軸と、この回転軸をハウジングに対して回転自在に支承した軸受と、前記ハウジングに装着した超音波振動検出部とを備え、前記回転軸の他端部と前記ハウジングとの間に所定の間隙からなる環状空間を形成すると共に、前記検出部をこの環状空間に対向配置して密封状態を形成し、この環状空間に粘性流体を充填し、この粘性流体を介して回転軸を伝播する超音波振動を検出したので、特別な検出液供給部を設ける必要がなく、また検出液の飛散や膜面積の縮小もない良好な液膜を形成することができ、小型で簡単な構造の超音波検出装置を提供することができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明のように、回転軸を伝播する超音波振動を検出する超音波検出装置において、一端部に工具を装着した回転軸と、この回転軸をハウジングに対して回転自在に支承した軸受と、前記ハウジングに装着した超音波振動検出部とを備え、前記回転軸を支承する一対の転がり軸受間に超音波振動検出部を配置し、この検出部と前記回転軸との間に環状空間を形成すると共に、この環状空間に粘性流体を充填し、この粘性流体を介して回転軸を伝播する超音波振動を検出した構成を採用したので、外部に特別な検出液供給部を設ける必要がなく、内部スペースを有効に活用でき、簡単な構造で装置の小型化が図れる。
【００１４】
さらに、請求項３に記載の発明のように、前記回転軸の一端部に研削砥石を整形するドレッサを装着し、請求項１または２に記載の超音波振動検出装置を備え、前記回転軸を伝播する超音波振動を検出して前記ドレッサが研削砥石に接触したことを検出するようにしたので、ロータリドレッサの小型化ができ、ドレッシング時に作業空間の制約を受けず、研削砥石を円弧状に整形するような場合でも、旋回角度を大きくとることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る超音波検出装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【００１６】
ロータリドレッサ１は、ハウジング２と、このハウジング２に対して一対の転がり軸受３、４を介して回転自在に支承した回転軸５と、この回転軸５の一端部に着脱可能に装着したドレッサ６とを備えている。回転軸５の他端部に小径段部５ａを形成し、ハウジング２の蓋部材を兼ねる検出板７の中心部に形成した段付き凹所７ａとの間で、所定の径方向間隙を介して環状空間を形成している。
【００１７】
この環状空間にはグリース８を充填し、段付き凹所７ａと小径段部５ａとで密封状態を維持し、グリース８の流出を抑制している。検出板７にはＡＥセンサ９を外付けしている。このＡＥセンサ９は、検出面が検出板７に接していればハウジング２の内側に収容しても良い。また、回転駆動は、ハウジング２内に内蔵したDCサーボモータ（図示せず）による直接駆動、あるいは、図示しないプーリ、ベルトを介して行っても良い。
【００１８】
砥石１０の研削面が摩耗したりして整形の必要性が生じると、砥石１０を回転させた状態でドレッサ６を回転し、砥石１０をドレッシングする。回転しているドレッサー６が砥石１０の周面に接触すると砥石１０のドレッシングを開始するため、この時点から切り込み量を管理する。前述したように、ドレッサ６が砥石１０に接触した時点を正確に検出することが必要である。
【００１９】
本実施例では、回転軸５の他端部に形成した小径段部５ａと、検出板７の段付き凹所７ａとの環状空間に充填したグリース８が検出液膜となり、ドレッサ６が砥石１０に接触した時、回転軸５およびグリース８の検出液膜を介して伝播したＡＥ波を検出板７に接したＡＥセンサ９にて検出する。なお、本実施例では検出液をグリースとしているが、これに限らず半固体または粘度の高いオイルを使用しても良い。
【００２０】
これにより、従来のようなドレッサ工具前面に検出液供給部を別途設ける必要がなくなり、高速回転においても検出液の飛散や膜面積の縮小がなく、良好な液膜を形成することができると共に、装置が小型でシンプルな構成となる。したがって、ドレッシング時に作業スペースの制約を受けず、大きな旋回角度をとることも可能となる。また、従来使用していたドレッサ固定式の研削盤にそのまま導入することも可能である。
【００２１】
また、外部より検出液を供給する必要がなくなるため、装置自体の簡素化と取り扱いが格段に簡便となる。さらには、検出液となるクーラントを使用しない乾式ドレッシングや乾式研削でもＡＥセンサによってドレッサと砥石との接触を検出することができる。
【００２２】
図２は本発明の第２の実施形態を示す要部拡大断面図で、同一部品、同一部位には同じ符合を付してその詳細な説明を省略する。
【００２３】
ハウジング１１に蓋部材１２を装着し、この蓋部材１２に直接ＡＥセンサ１３を取付けている。蓋部材１２の中心部には段付き孔１４を形成し、一方、回転軸５の端部には小径段部５ａを形成している。この小径段部５ａと段付き孔１４間で、所定の径方向間隙を有する環状空間を形成している。環状空間内にはグリース８を充填し、ＡＥセンサ１３の検出面が対峙している。段付き孔１４の内径と回転軸５の外径とには微少な径方向間隙を形成しているため、環状空間内に充填したグリース８の流出を抑制することができる。
【００２４】
図３は本発明の第３の実施形態を示す縦断面図で、同一部品、同一部位には同じ符合を付してその詳細な説明を省略する。
ロータリドレッサ１５は、ハウジング１６と、このハウジング１６に対して一対の転がり軸受３、４を介して回転自在に支承した回転軸５と、この回転軸５の一端部に着脱可能に装着したドレッサ６とを備えている。一対の転がり軸受３、４間に位置するハウジング１６の中央部に環状の検出板１７を固定し、回転軸５に対して所定の径方向間隙をもって対峙させている。この検出板１７と回転軸５とで形成した環状空間内にはグリース８を充填し、回転軸５を伝播してきたＡＥ波を、このグリース８を介してハウジング１６に内蔵したＡＥセンサ（図示せず）によって検出する。
【００２５】
環状空間内に充填したグリース８の流出を抑制するために、検出板１７の中央部に環状のグリース保持部を設け、両端部をこの保持部径よりも小径に形成し、ラビリンスとしても良い。このように、検出部をドレッサ6の周辺ではなく、ハウジング１６内の回転軸５上ならどこに配置させても良く、小型でシンプルな設計が可能となり、設計自由度が格段に拡がる。
【００２６】
こうしてＡＥセンサで検出したＡＥ波は、プリアンプにより増幅し、検波回路で信号処理して、記録計に取り込む。砥石接触と同時に出力するＡＥ波を検出するが、０．５μｍの切り込みであっても非常に検出力が高いことが確認されている。
【００２７】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係るロータリドレッサは、以下に挙げるような格別な効果を奏する。
▲１▼従来のようなドレッサ工具前面に検出液供給部を設ける必要がなくなり、高速回転においても検出液の飛散や膜面積の縮小がなく、良好な液膜を形成することができる。
▲２▼また、小型でシンプルな構成となり、ドレッシング時に作業スペースの制約を受けず、大きな旋回角度をとることが可能となる。したがって、従来使用していたドレッサ固定式の研削盤にそのまま導入することも可能となり、設備投資に生じるコストを抑制することができる。
▲３▼また、外部より検出液を供給する必要がなくなるため、装置自体の簡素化と取り扱いが格段に簡便となる。
▲４▼さらには、検出液となるクーラントを使用しない乾式ドレッシングや乾式研削でもＡＥセンサによってドレッサと砥石との接触を高感度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るロータリドレッサの第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係るロータリドレッサの第２の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図３】本発明に係るロータリドレッサの第３の実施形態を示す縦断面図である。
【図４】従来のロータリドレッサを示す縦断面図である。
【図５】従来のロータリドレッサのドレッシング状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１・・・・・ロータリドレッサ
２・・・・・ハウジング
３・・・・・転がり軸受
４・・・・・転がり軸受
５・・・・・回転軸
５ａ・・・・小径段部
６・・・・・ドレッサ
７・・・・・検出板
７ａ・・・・段付き凹所
８・・・・・グリース
９・・・・・ＡＥセンサ
１０・・・・砥石
１１・・・・ハウジング
１２・・・・蓋部材
１３・・・・ＡＥセンサ
１４・・・・段付き孔
１５・・・・ロータリドレッサ
１６・・・・ハウジング
１７・・・・検出板
３０・・・・ハウジング
３１・・・・転がり軸受
３２・・・・回転軸
３３・・・・ドレッサ工具
３４・・・・砥石
３５・・・・検出液供給部
３６・・・・ＡＥセンサ
３７・・・・クイル
【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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