(57)【要約】【課題】簡単な機構で、回転体のＡＥ波を検出可能なＡＥ波検出システムおよび検出方法の実現。【解決手段】ＡＥセンサ50と、ＡＥセンサの受信面に取り付けられた板バネ52と、板バネに設けられ、板バネにより被測定物である回転体42の端面43の回転中心付近に押し付けられる先端子51と、ＡＥセンサを、受信面以外の面で保持する保持部材53と、を備える。【選択図】図２
2009042107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＥセンサと、
前記ＡＥセンサの受信面に取り付けられた板バネと、
前記板バネに設けられ、前記板バネにより被測定物である回転体の端面の回転中心付近に押し付けられる先端子と、
前記ＡＥセンサを、前記受信面以外の面で保持する保持部材と、を備えることを特徴とする回転体のＡＥ波検出システム。
【請求項２】
前記先端子は、耐磨耗処理が施されている請求項１に記載の回転体のＡＥ波検出システム。
【請求項３】
ＡＥセンサの受信面に取り付けられた板バネにより、被測定物である回転体の端面の回転中心付近に先端子を押し付け、
前記ＡＥセンサを、前記受信面以外の面で保持し、
前記ＡＥセンサで、前記回転体のＡＥ波を検出することを特徴とする回転体のＡＥ波検出方法。
【請求項４】
前記先端子は、耐磨耗処理が施されている請求項３に記載の回転体のＡＥ波検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体媒体内を伝播する高周波数の音響信号（ＡＥ(Acoustic Emission)信号）を検出するＡＥセンサを使用するＡＥ波検出システムおよび及び検出方法に関し、特に回転するシャフトなどの回転体のＡＥ波を検出する検出システムおよび検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ツールを被加工物（ワーク）に接触させて加工を行う加工装置、例えば、回転する砥石を回転するワークに接触させて研削する研削盤では、ツール（砥石）とワークとの接触（エアカット）の検出、ドレッシングツール（ドレッサ）によるツール（砥石）のドレッシングの完了検出、ツール（砥石）が所定の基準ピンと接触することを検出することによるツールの位置決め、及びツール（砥石）と加工装置のほかの部分との衝突の検出などのために、ＡＥセンサが使用される。ＡＥセンサは、固体内を伝播する音響信号を検出するもので、対象とする周波数などに応じて各種の方式があるが、研削盤などの加工装置で使用するＡＥセンサは、数十ｋＨｚ〜数百ＭＨｚの超音波領域を対象とし、圧電素子などで構成される。
【０００３】
以下、研削盤で使用されるＡＥセンサを例として説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＡＥセンサであればどのようなものにも適用可能である。
【０００４】
ＡＥセンサについては、ＮＤＩＳのＮｏ．２１０６−７９、２１０６−９１などに、ＡＥセンサを使用した研削盤については、特許文献１などに記載されているように、広く知られているので、ここではＡＥセンサの詳しい説明は省略し、本発明に直接関係する部分についてのみ説明する。
【０００５】
図１は、ＡＥセンサの使用例を示す図であり、研削盤を含む加工システムにＡＥセンサを設けた構成を示す図である。以下の説明は、図１に示すような構成にＡＥセンサを適用した場合を例として行う。図１において、ベース１１の上にはワークＷを保持して回転させる機構と、移動ベース１２とが設けられている。移動ベース１２には、砥石（ツール）１４を回転させる砥石回転機構１３が設けられる。研削盤は、加工機制御装置１５により制御される。なお、砥石１４は、新しいものに交換した時やある程度の時間使用した時に、砥石１４の表面を研削に適した状態にするため、ドレッシング処理と呼ばれる処理を行う。この処理では、回転する砥石１４に、ドレッサを接触させて砥石１４の表面処理を行う。以上の部分は通常の研削盤を含む加工システムと同じである。
【０００６】
砥石回転機構１３の筐体にはＡＥ(Acoustic Emission)センサ２１が取り付けられ、砥石１４で発生するＡＥ波が、砥石回転機構１３の、砥石１４が取り付けられたシャフト、シャフトの軸受け、および筐体を通してＡＥセンサ２１に伝達され、ＡＥセンサ２１はＡＥ信号を発生する。ＡＥ信号処理装置２２は、ＡＥ信号を処理して砥石１４がワークＷに接触したことを検出して加工機制御装置１５に通知する。また、ＡＥ信号は、ＡＥ信号を解析することにより、ツールの損傷を検出したり、ワーク脱落などの以上を検出したり、加工負荷の監視を行ったり、工作機械の設備診断を行うなど、各種のアプリケーションに使用される。
【０００７】
アプリケーションに応じて、いろいろな部分のＡＥ波を検出するが、回転するツール（砥石）が発生するＡＥ波を検出するアプリケーションがある。図１の従来例では、回転するツール（砥石）が発生するＡＥ波を、ツールが取り付けられ、ツールと共に回転する回転体（シャフト）を保持する軸受けを通過したＡＥ波を砥石回転機構１３の筐体を伝播するＡＥ波として検出する。このような検出が可能であるのは、軸受けがすべり軸受け（静圧軸受けなど）のようなＡＥ波が伝播する軸受けの場合である。これに対して、転がり軸受け（ボールベアリングなど）では、回転体のＡＥ波が軸受けを介して十分に伝播しないので、検出できないという問題がある。
【０００８】
そこで、特許文献２は、回転体に、ＡＥセンサと、ＡＥセンサに接続された非接触カップリング（一般的に電磁誘導式カプラが使用される）の一方と、を設け、固定側に非接触カップリングの他方を設け、回転体のＡＥ波を直接検出可能にした構成を記載している。この構成であれば、ＡＥ波を通さない軸受けが使用される場合でも、回転体のＡＥ波が検出可能である。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−１１４６９２号公報
【特許文献２】特表２００５−５１９２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献２に記載された構成では、脆性材料を含むＡＥセンサや周辺回路部品を高速回転体（シャフト）に取り付ける必要があるため、ＡＥセンサや周辺回路部品の強度上の問題がある。
【００１１】
また、非接触カップリングの送受信機の正確なアライメントが難しく、アライメント不良が伝送効率を低下させるという問題がある。
【００１２】
さらに、クーラントや切り粉の非接触カップリング部分への付着により、伝送効率が低下するという信頼性に関する欠点がある。
【００１３】
さらに、高速回転体にＡＥセンサや周辺回路部品を取り付けるため、回転バランスを悪化させて、回転振動が大きくなるという問題もある。
【００１４】
本発明は、このような問題を解決するもので、簡単な機構で、回転体のＡＥ波を検出可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を実現するため、本発明では、板バネをＡＥセンサの受信面に取り付け、板バネに設けた先端子を回転体の端面の回転中心付近に押し付け、回転体のＡＥ波を、先端子および板バネを介してＡＥセンサに伝達して検出する。
【００１６】
すなわち、本発明の回転体のＡＥ波検出システムは、ＡＥセンサと、前記ＡＥセンサの受信面に取り付けられた板バネと、前記板バネに設けられ、前記板バネにより被測定物である回転体の端面の回転中心付近に押し付けられる先端子と、前記ＡＥセンサを、前記受信面以外の面で保持する保持部材と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の回転体のＡＥ波検出方法は、ＡＥセンサの受信面に取り付けられた板バネにより、被測定物である回転体の端面の回転中心付近に先端子を押し付け、前記ＡＥセンサを、前記受信面以外の面で保持し、前記ＡＥセンサで、前記回転体のＡＥ波を検出することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、回転体のＡＥ波を、先端子および板バネを介して検出するため、ＡＥセンサは固定でよい。ＡＥセンサの受信面に板バネが取り付けられ、かつ受信面以外の面で保持されていることが、検出感度の点から重要である。
【００１９】
また、回転体の端面の回転中心付近は、実質的に回転速度は小さいので、先端子の摩耗が抑制される。なお、先端子の摩耗を一層抑制するために、先端子は、耐磨耗処理が施されていることが望ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、従来の通常のＡＥセンサを使用して、簡単な機構で回転体のＡＥ波を検出できる。
【００２１】
また、本発明によれば、非接触カップリングを使用しないので、信頼性に関する問題はなく、より広いアプリケーションで使用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図２は、本発明の実施形態の加工システムの構成を示す図である。図２に示すように、ベース３１上には平板状のワークＷを保持して移動する移動機構３２と、回転支持ベース３３と、が設けられている。スピンドルモータ４１は、回転支持ベース３３の支持部材３４により支持されている。スピンドルモータ４１の回転軸４２には砥石（ブレード）４４が取り付けられており、高速で回転する。支持部材３４には、保持部材５３が設けられ、ＡＥセンサ５０を、ＡＥセンサ５０の受信面以外の面で保持している。ＡＥセンサ５０の受信面には、板バネ５２が接着などにより固定されている。板バネ５２のＡＥセンサ５０と反対側の先端部には、耐摩耗処理された先端子５１が固定されており、先端子５１は板バネ５２のバネ力により、スピンドルモータ４１の回転軸４２の端面４３の回転中心付近に押し付けられている。
【００２３】
砥石刃４４が回転に伴って発生するＡＥ波や、ワークＷと接触することにより発生するＡＥ波は、回転軸４２、先端子５１および板バネ５２を介して、ＡＥセンサ５０の受信面に伝播する。ＡＥセンサ５０は、受信面からのＡＥ波を検出し、ＡＥ信号を図示していないＡＥ信号処理装置に出力する。
【００２４】
このように、本実施形態では、砥石４４が発生するＡＥ波を、固定したＡＥセンサ５０で検出可能である。
【００２５】
以上、本発明の実施例を説明したが、各種の変形例が可能であるのはいうまでもない。例えば、図２においては、ＡＥセンサ５０を、保持部材５３を介してスピンドルモータ４１の支持部材３４に固定したが、他の部分、例えばベース３１や回転支持ベース３３に固定することも可能である。
【００２６】
さらに、図２では平板状のワークを加工する例を示したが、図１のような回転するワークを加工する場合に適用することも可能であり、砥石以外のツールを使用する加工装置に適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、回転体のＡＥ波をＡＥセンサで直接検出する場合にはどのような場合でも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、ＡＥセンサが使用される加工システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態の加工システムの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
２１、５０    ＡＥセンサ（物体）
３１    ベース
４１    スピンドルモータ
４２    回転体（シャフト）
４４    磁石刃
５１    先端子
５２    板バネ
５３    保持部材
【図１】
2009042107.tif 000003
【図２】
2009042107.tif 000004