CN101238499A - 检测信号传输装置 - Google Patents
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Abstract
本发明在没有需要高加工精度的部件或不需要其安装精密的情况下能够以高S/N比检测并传输超声波信号。在修整器头(41)上设置检测超声波的超声波传感器(21),并且还设置:信号转换发送电路(23),其构成为将超声波传感器(21)的检测信号转换为数字信号并进行无线调制;以及信号发送用天线(26),被施加了由该信号转换发送电路(23)无线调制后的信号。另一方面,在修整器头(41)的附近设置:信号接收用天线(34),接收由信号发送用天线(26)辐射的信号;以及信号接收头(35),进行由该信号接收用天线(34)得到的接收信号的解调。解调后的信号经控制部(31)作为规定信号形式的数字信号或模拟信号输出。
Description
技术领域
本发明涉及一种对在修整(dresser)作业或工件加工等时产生的超声波信号进行检测并传输以用于例如工具的位置控制等的装置,特别是涉及谋求耐噪性的提高、可靠性的提高等的装置。
背景技术
以往,作为这种装置,比如提出了一种能够检测在磨削加工处理中的磨削磨石和加工物接触时产生的超声波的装置(比如,参照专利文献1)。即,在该专利文献1中公开了:在磨削磨石上装接(fixedly attached)压电元件,并且在该压电元件上串联连接第1线圈,另一方面,在该第1线圈的中心轴上相向配置第2线圈,通过第1线圈和第2线圈间的电磁耦合,在第2线圈一侧能够得到由压电元件检测到的超声波信号。
但是,在上述现有装置中,因为是直接对第1线圈施加压电元件的输出信号并利用与第2线圈的电磁耦合在第2线圈得到对应于压电元件的输出信号的感应信号的结构,所以有极易受到外部的电噪声的影响、不能确保高S/N比的问题。
此外,因为施加在第1线圈上的压电元件的输出信号的电平微弱,所以为了在第2线圈得到充分的感应电动势,就需要使第1线圈和第2线圈以微小的间隔接近,而且需要以高精度的同轴度进行配置。因此,就有需要尺寸误差尽量小的部件加工而招致装置的昂贵化的问题。
专利文献1:欧洲专利申请公开第446849号说明书
发明内容
发明要解决的问题
本发明是基于上述实际情况而做出的,其提供一种在不需要高部件加工精度或其安装精度的情况下就能够以高S/N比检测超声波信号的检测信号传输装置。
此外,本发明的其它的目的是提供一种用于检测来自旋转体的超声波而装接在旋转体上的部件几乎没有磨损并相应地不需要定期更换的检测信号传输装置。
用于解决问题的方法
根据本发明的方式,能提供一种检测并传输旋转体上发生的超声波的检测信号传输装置,其中,在上述旋转体上设置检测上述超声波的超声波传感器,并且还设置:第1电子电路,其构成为将该超声波传感器的检测信号转换为数字信号并且进行无线调制;以及信号发送用天线,被施加了由上述第1电子电路无线调制后的信号,另一方面,在上述旋转体的附近设置:信号接收用天线,接收通过上述信号发送用天线辐射的信号;以及第2电子电路,进行由该信号接收用天线所得到的接收信号的解调。
发明效果
根据本发明,通过成为将超声波传感器的输出信号在向传输线路输出之前在设置有超声波传感器的地方当即转换为数字信号并进行无线传输的这种结构,从而与现有技术相比能够格外提高检测到的超声波信号的S/N比。
此外,通过成为与现有技术不同地不使用像限制旋转体的旋转速度的滑环那样的部件就能够向旋转体的外部传输检测到的超声波的这种结构,从而不仅容易实现旋转体的高速化,而且也不需要如滑环那样地伴随着旋转体的高速化而使磨损或损伤增加以需要频繁更换的部件,因此能够提供可靠性高的检测信号传输装置。
进而,因为是将检测到的超声波进行无线传输的这种结构,所以与现有技术不同,对于发送侧和接收侧的间隔设定不要求高精度,此外,因为关于所使用的部件本身也与现有技术不同不需要高加工精度,所以能够起到以更低的价格提供稳定的检测信号传输装置的效果。
附图说明
图1是表示实现本发明实施方式中的检测信号传输装置的磨削加工装置的一个概略结构例的结构图。
图2是表示本发明实施方式中的检测信号传输装置的主要电结构部分的第1结构例的结构图。
图3是示意性地表示以本发明的电力接收用天线和信号接收用天线以及电力发送用天线和信号接收用天线为中心的配置结构例的示意图。
图4是放大并示意性地表示图3所示的示意图的特别是电力接收用天线以及信号发送用天线和电力发送用天线的配置部分的放大示意图。
图5是构成图3所示的示意图中的电力发送用天线的电力发送用芯(core)部件的正面图。
图6是示意性地表示检测信号传输装置的第2结构例的结构图。
附图标记说明
6.磨削磨石
8.磨石主轴(spindle)主体
21.超声波传感器
22.模数转换器
23.信号转换发送电路
24.整流电路
4.无刷电动机
25.电力接收用天线
26.信号发送用天线
31.控制部
32.电力发送头(head)
33.电力发送用天线
34.信号接收用天线
35.信号接收头
41.修整器头(dresser head)
具体实施方式
下面,对于本发明的实施方式,一边参照图1至图6一边进行说明。
再有,以下说明的部件、配置等并不对本发明进行限定,在本发明宗旨的范围内能进行各种改变。
首先,对于实现本发明实施方式中的检测信号传输装置的磨削加工装置的一个概略结构例,一边参照图1一边进行说明。
该磨削加工装置除了附加有后述的检测信号传输装置这一点之外,基本上是与以往的公知、周知的结构具有同样的结构。再有,在图1中省略了检测信号传输装置的图示。
本发明的实施方式中的磨削加工装置大致区分为磨削加工部101和修整器部102而被构成。
磨削加工部101以装接有加工物5的加工物保持部1、和使磨削磨石6相对于加工物5可移动地设置的磨石保持部2为主要结构要素而被构成,由磨削磨石6进行加工物5的加工。
加工物保持部1具备被固接设置在相对于未图示的设置面固定的基座部上的主体部3、以及利用在该主体部3中未图示的电动机可转动地设置的旋转侧卡盘4(chuck)而被构成。
旋转侧卡盘4的至少从主体部3突出的部分形成为大致中空圆筒状,在其前端部分上加工物5以装卸自由的方式安装。
磨石保持部2以装接有磨削磨石6的滑轨(slide)7如下述那样设置的方式而构成。
即,首先,在滑轨7上,装接有磨削磨石6的磨石主轴8以通过未图示的电动机可转动的方式设置。磨削磨石6在磨石轴9的一端侧以装卸自由的方式进行装接,该磨石轴9的另一端侧插入有磨石主轴8。
滑轨7在工作台(field table)14中以通过切入电动机10的驱动向加工物5可移动的方式设置,工作台14成为未图示的电动机通过NC控制来进行移动控制。进而,滑轨7在工作台14上以可转动的方式进行设置,并且磨石主轴8在滑轨7上以可转动的方式进行设置。
另一方面,修整器部102以修整器用电动机40和修整器头41为主要构成要素而被构成,能够进行磨削磨石6的修整。
形成为圆盘状的修整器头41以通过修整器用电动机40可旋转的方式进行设置。
接着,对于在上述磨削加工装置中实现的本发明实施方式中的检测信号传输装置的主要电结构例,一边参照图2一边进行说明。
本发明的实施方式中的检测信号传输装置检测并传输在修整作业中产生的超声波信号,被构成为能够以无线电为媒介对配设在修整器头41的后述的电子电路进行电源供给,以及将在修整器头41内数字转换后的超声波传感器(在图2中标记为“AE-S”)21的检测信号向外部进行传输。
具体地说,首先,在修整器头41上,如上述那样配置有超声波传感器21,并且如后述那样还设置有模数转换器(在图2中标记为“A/D”)22、信号转换发送电路(在图2中标记为“CONV”)23、整流电路(在图2中标记为“REC”)24、电力接收用天线25、以及信号发送用天线26。再有,在图2中,为了表示下述的电力发送用天线33和信号接收用天线34的关系,将电力接收用天线25和信号发送用天线26方便地图示在修整器头41的外面,但在本发明实施方式中,如后述那样是配置在修整器头41内的。
另一方面,在修整器头41的附近,如下述那样配设有控制部(在图2中标记为“CONT”)31、电力发送头(在图2中标记为“PW-TX”)32、电力发送用天线33、信号接收用天线34、以及信号接收头(在图2中标记为“RX”)35等。
超声波传感器21比如是使用压电元件的公知、周知的传感器。
该超声波传感器21连接有模数转换器22,通过超声波传感器21得到的、由修整器头41和磨削磨石6接触所产生的超声波的检测信号,直接转换为数字信号,并输出到下述的信号转换发送电路23。
信号转换发送电路23将从模数转换器22输入的数字信号转换为适合于无线发送的规定的信号形式,并且进行无线调制并将其输出到信号发送用天线26。在这里,规定的信号形式比如优选串行格式(serialformat)等,但没有必要限定于特定的信号形式,应该是可任意设定的。
此外,无线调制可以是数字振幅调制、数字相位调制等公知、周知的调制方式,选择哪种调制方式是任意的。再有,在本发明的实施方式中,作为发送用无线频率使用3MHz频带的频率。
在信号转换发送电路23中,如上所述进行了适宜的调制的载波输出被供给到信号发送用天线26。
本发明实施方式中的信号发送用天线26使用了多次卷绕的圆形线圈,但当然没有必要限定于此,其它形状等的天线也可。
整流电路24对利用电力接收用天线25接收到的电力供给信号进行整流,对上述模数转换器22和信号转换发送电路23进行电源供给。再有,在整流电路24中,比如设置成将电容值比较大的电容器(未图示)并联连接到向模数转换器22和信号转换发送电路23的电源供给线(未图示)上,当该电容器用于电源供给而在所谓浮置(floating)状态下使用时,不需要始终由后述的电力发送头32进行电力发送,较为优选。
本发明实施方式中的电力接收用天线25与信号发送用天线26同样,使用多次卷绕的圆形线圈,但当然没有必要限定于此,是其它形状等的天线也可。
另一方面,修整器头41的附近配设的控制部31以具有公知、周知的结构的微电脑(在图2中标记为“CPU”)36为中心而构成,并进行后述的电力发送头32或信号接收头35的工作控制、或所输入的信号的信号形式的转换等。该控制部31接受设置在磨削加工装置的适宜位置的直流电源(在图2中标记为“DC POWER”)39的电源供给而工作。
信号接收头35对利用信号接收用天线34接收到的信号,即前面说明过的经信号发送用天线26从信号转换发送电路23输出的信号进行解调、信号电平的转换等。再有,这里的用于解调、信号电平的转换的电路本身是在通信设备等中通常使用的公知、周知的结构的电路,在这里省略详细的说明。
信号接收头35的输出信号经控制部31分别输出至数字串行输出电路(在图2中标记为“RS232C”)37和模拟输出电路(在图2中标记为“ANALOG”)38。
这里,数字串行输出电路37是用于将由信号接收头35解调的作为超声波传感器21的检测信号的串行数字数据通过公知、周知的接口标准RSC-232C输出的电路。此外,模拟输出电路38是用于将由信号接收头35解调的作为超声波传感器21的检测信号的串行数字数据转换为规定模拟电压后输出的电路。
再有,这些数字串行输出电路37、模拟输出电路38的输出信号提供给经未图示的控制装置所进行的磨削磨石6的位置控制等。
接着,对于以电力接收用天线25和信号发送用天线26以及电力发送用天线33和信号接收用天线34为中心的具体配设例,一边参照图3至图5一边进行说明。
图3示意性地表示了将电力接收用天线25和信号发送用天线26以及电力发送用天线33和信号接收用天线34为中心的整体配置结构,图4特别示意性地表示了电力接收用天线25、信号发送用天线26以及电力发送用天线33的配置部分。
在该结构例中,使修整器头41转动的转动轴45一侧的保持部件41b具有圆环状的部件容纳空间,在其内部与电力接收用天线25和信号发送用天线26一同还配设有设置了先前的模数转换器22、信号转换发送电路23、以及整流电路24的修整器头用电路基板51(参照图3和图4)。再有,超声波传感器21在修整器头41内以与修整器主体41a抵接的方式进行设置。
该结构例中的电力接收用天线25和信号发送用天线26虽然大小分别不同,但其结构基本是同样的。即,电力接收用天线25和信号发送用天线26整体是圆环状,而且包括:分别形成有线圈卷装用的台阶部的电力接收用芯部件25a、信号发送用芯部件26a和在线圈卷装用的台阶部分别卷绕有线圈绕线而成的电力接收用线圈25b、信号发送用线圈26b(参照图4)。
在本发明的实施方式中,电力接收用天线25稍微大于信号发送用天线26。而且,电力接收用天线25和信号发送用天线26以层叠的方式分别配设成使电力接收用天线25位于转动轴45侧、使信号发送天线26位于修整器主体41a侧(参照图3和图4)
另一方面,在容纳有用于对修整器头41进行转动驱动的电动机(未图示)等的壳体46的面临修整器头41一侧的适宜位置处,设置有电力发送头用容纳盒52,在其内部容纳有电力发送用天线33和搭载了电力发送头32的电子电路的发送头用电路基板53(参照图3和图4)。再有,对于电力发送头用收纳盒52,优选使用对从电力发送用天线33辐射的规定频率的电磁波具有充分的透过率并对电磁波没有屏蔽效应的部件。
本发明实施方式中的电力发送用天线33与其它的天线相同,包括:电力发送用芯部件33a、以及卷装在该电力发送用芯部件33a上的电力发送用线圈33b。电力发送用芯部件33a在由磁性材料构成的基部54a上一体地突出形成有卷装用柱状部54b(参照图4)。而且,基部54a从修整器头41一侧看到的平面形状具有矩形的下边部分、即离修整器头41最近的部分被切缺成圆弧状的形状(参照图5)。这是因为为了使电力发送用头容纳盒52配置在修整器头41的外周缘的极近处,而加以应对成将电力发送用头容纳盒52的下侧部分、即面临修整器头41的部分沿着修整器头41的周缘形成为圆弧状(未图示)的缘故。
此外,在电力发送头用收纳盒52的附近,信号接收头用收纳盒55被固定设置在壳体46的适宜位置,与搭载有构成信号接收头35的电子电路的接收头用电路基板56一起,还容纳有信号接收用天线34(参照图3)。
本发明实施方式中的信号接收用天线34是在外观形状形成为大致棱柱状的信号接收用芯部件34a上卷装有信号接收用线圈34b而构成的。
再有,对于信号接收头用容纳盒55,与电力发送头用容纳盒52相同,优选使用对由信号接收用天线34接收的规定频率的电磁波具有充分的透过率并对电磁波没有屏蔽效应的部件。
在本发明实施方式中,因为像这样地电力发送用天线33和电力接收用天线25还有信号发送用天线26和信号接收用天线34分别比较接近地配置,所以还能同时进行通过通常的电磁波传播的信号的收发、和通过天线相互的电磁耦合的信号的收发。
再有,在上述的本发明实施方式中,利用模数转换器22和信号转换发送电路23实现了第1电子电路,此外,由信号接收头35实现了第2电子电路。进而,由电力发送头32实现了第3电子电路。
接着,对于上述结构中的检测信号传输装置的整体工作进行说明,首先,利用修整器头41进行磨削磨石6的修整,在根据其修整状态发生超声波时,该超声波由设置于修整器头41内的超声波传感器21检测到。从超声波传感器21输出对应于检测到的超声波的电平的模拟信号,输入到同样设置在修整器头41内的模数转换器22,直接被转换为数字信号。而且,由模数转换器22转换为数字信号的超声波传感器21的检测信号通过信号转换发送电路23被无线调制并被施加到信号发送用天线26,作为电磁波进行辐射。
从信号发送用天线26辐射的信号经信号接收用天线34被输入到信号接收头35,利用信号接收头35实施接收信号的解调、信号电平的转换等。
而且,在信号接收头35中进行了解调、电平转换等的信号被输入到控制部31,经根据需要选择的数字串行输出电路37或模拟输出电路38向外部输出,比如提供给磨削磨石6的位置控制。
另一方面,电力发送头32由控制部31在适宜的定时下进行驱动,向电力发送用天线33施加规定的无线频率的电力信号。
由此,从电力发送用天线33辐射电力信号,经电力接收用天线25输入到整流电路24。而且,通过整流电路24得到的整流电压作为电源电压施加到修整器头41内的模数转换器22或信号转换发送电路23。
虽然在上述结构例中,能够在修整器头41中检测超声波,但没必要限定于这样的结构,比如,在磨石主轴8一侧能够检测超声波的结构也较为优选。
在图6中,表示了作为第2结构例的在磨石主轴8一侧能够检测超声波的结构例,下面,一边参照该图一边说明该结构例。再有,对于与图1至图5表示的结构例相同的结构要素,标以同一附图标记,并省略其详细说明,下面以不同点为中心进行说明。
该结构例中的磨石主轴8在主轴壳体61中内置有轴驱动用装入式电动机62,经由在主轴壳体61的两端部附近设置的轴承11a、11b,磨石轴9以可转动的方式被支撑,该结构本身是公知、周知的。
在本发明实施方式中,在主轴壳体61的后端侧的轴承11b和主轴壳体61的后端面之间,设置电力发送用天线33A,并且设置有旋转壳体63。
该结构例中的电力发送用天线33A其纵剖面为大致コ字形(参照图6),以从磨石轴9的端部一侧看到的整体外观形状呈圆盘状,而且磨石轴9能贯通其中央部的方式形成,并固接在主轴壳体61的后端部侧形成的凹部61中。再有,为了使图简洁,容易理解,在图6中省略电力发送用天线33的线圈或芯部件的详细图示。
此外,在旋转壳体63内容纳有信号发送用天线34、模数转换器22、信号转换发送电路23、以及整流电路24(省略其图示)。
本发明的旋转壳体63固接在磨石轴9上,并设置为可与磨石轴9一起转动。
此外,在磨石轴9径向上的旋转壳体63的长度设定为比电力发送用天线33的要小,以位于电力发送用天线33的コ字形部分的内侧的方式固接在磨石轴9上。
此外,在磨石轴9的外周面的适宜部位装接有超声波传感器21。
而且,在该磨石主轴8的后端侧的附近,信号接收用天线34固定设置在磨削加工装置的未图示的固定部位处。
在上述结构中,作为检测信号传输装置的基本工作如先前在图1至图5所示的结构例中说明的那样,故在这里省略再次详细的说明。
虽然在本发明的实施方式中,表示了将检测并传输修整作业中发生的超声波的检测信号传输装置设置在具有磨削加工部101和修整器部102的磨削加工装置中的例子,但当然同样能适用于专用的修整装置。
此外,没有必要限定于修整作业中发生的超声波的检测和传输,作为对于在工件的磨削加工中产生的超声波也同样地进行检测和传输的结构当然也可以。
产业上的可利用性
本发明的检测信号传输装置能够将检测信号在检测处转换为数字信号并进行无线传送,并且能够通过无线传输进行数字信号转换等所需的电力供给,因此适合于旋转体比如修整器头等中的超声波的检测和传输。
Claims (5)
1.一种检测信号传输装置,检测并传输旋转体上发生的超声波,其特征在于,
在上述旋转体上设置检测上述超声波的超声波传感器,并且还设置:第1电子电路,其构成为将该超声波传感器的检测信号转换为数字信号并且进行无线调制;以及信号发送用天线,被施加了由上述第1电子电路无线调制后的信号,
另一方面,在上述旋转体的附近设置:信号接收用天线,接收通过上述信号发送用天线辐射的信号;以及第2电子电路,进行由该信号接收用天线所得到的接收信号的解调。
2.根据权利要求1所述的检测信号传输装置,其特征在于,
在旋转体的附近设置:第3电子电路,发生用于对第1电子电路无线供给电力的信号;以及电力发送用天线,连接在该第3电子电路上,
另一方面,在上述旋转体上设置:电力接收用天线,接收从上述电力发送用天线辐射的信号;以及整流电路,整流由上述电力接收用天线得到的信号,并提供给上述第1电子电路。
3.根据权利要求2所述的检测信号传输装置,其特征在于,第1电子电路具有:模数转换器;以及对上述模数转换器的输出信号进行无线调制的电路。
4.根据权利要求3所述的检测信号传输装置,其特征在于,旋转体是用于修整作业的修整器头。
5.根据权利要求3所述的检测信号传输装置,其特征在于,旋转体是在修整作业中被修整的磨石以转动自由的方式装接的磨石主轴。
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