JP2022086741A - Method and device for detecting hardness abnormality of work material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、研削加工中に得られたAE信号から被削材の硬度が異常であることを検出する被削材の硬度異常検出装置、およびそれを用いた硬度異常検出方法に関するものである。 The present invention relates to a hardness abnormality detection device for a work material that detects that the hardness of the work material is abnormal from an AE signal obtained during grinding, and a hardness abnormality detection method using the same.
例えば、軸受の外輪や内輪、スプロケット、カム軸のような焼き入れされた焼入鋼材製等の被削材を、仕上げ等のために研削砥石を用いて研削加工する場合がある。このような被削材の焼入れは、比較的ばらつきが大きいため、製品歩留りを高めるために、研削加工に先立って被削材の焼入れが規定の通りのものであることを検査することが、望まれる。 For example, a work material made of hardened steel such as an outer ring, an inner ring, a sprocket, and a camshaft of a bearing may be ground by using a grinding wheel for finishing or the like. Since such quenching of the work material has a relatively large variation, it is desirable to inspect that the quenching of the work material is as specified prior to the grinding process in order to increase the product yield. Is done.
このような検査としては、例えば、被削材の表面に圧子を押し当てたときに形成される窪みの大きさを測定することで硬度を測定する硬度測定法(JIS Z 2244:2009、JIS Z 2245:2016)が知られている。しかし、このように、被削材の表面に圧子を押し当てたときに形成される窪みの大きさを測定することで硬度を測定する硬度測定法では、検査痕が被削材の表面に残されることから、検査痕を起点とした進行性の傷が発生したり、検査痕による起伏が発生して部品性能が損なわれる可能性がある。また、このような硬度測定法は、一種の破壊検査となるので、抜き取り検査とならざるを得ない場合があるため、焼入れの不具合品が所定の割合で混入し、研削加工された被削材の信頼性を低下させる可能性があった。 As such an inspection, for example, a hardness measuring method (JIS Z 2244: 2009, JIS Z) in which the hardness is measured by measuring the size of the dent formed when the indenter is pressed against the surface of the work material. 2245: 2016) is known. However, in the hardness measuring method in which the hardness is measured by measuring the size of the dent formed when the indenter is pressed against the surface of the work material in this way, inspection marks are left on the surface of the work material. Therefore, there is a possibility that progressive scratches starting from the inspection marks may occur, or undulations due to the inspection marks may occur and the component performance may be impaired. In addition, since such a hardness measurement method is a kind of destructive inspection, it may have to be a sampling inspection. Could reduce the reliability of.
これに対して、特許文献1には、そのような被削材に、表面上の焼入変色範囲或いは深さ方向の焼入変色範囲の基準を示す長さ或いは深さを有する長手溝状の目印を、被削材の加圧成形工程において被削材の焼入部位から突き出すように設けることが提案されている。これによれば、被削材の表面上の焼入検査に際しては、表面上の焼入変色範囲と長手溝状の目印の長さとを比較することで焼入範囲が許容範囲内か否かを判定して、被削材の焼入れが検査される。また、被削材の焼入深さの検査に際しては、前記長手溝状の目印の溝内壁面が現れるように被削材を切断し、表面から深さ方向の変色範囲と長手溝状の目印の溝深さと比較することで焼入深さが許容範囲内か否かを判定して、被削材の焼入れが検査される。上記の目印(長手溝)は、後加工である研削加工工程における取り代よりも浅く形成され、研削加工後の被削材には残らないようになっている。 On the other hand, in Patent Document 1, such a work material has a longitudinal groove shape having a length or depth indicating a reference of the quenching discoloration range on the surface or the quenching discoloration range in the depth direction. It has been proposed that the mark is provided so as to protrude from the hardened portion of the work material in the pressure forming process of the work material. According to this, when the quenching inspection on the surface of the work material is performed, whether or not the quenching range is within the allowable range is determined by comparing the quenching discoloration range on the surface with the length of the longitudinal groove-shaped mark. Judgment is made and the work material is inspected for quenching. In addition, when inspecting the quenching depth of the work material, the work material is cut so that the inner wall surface of the groove of the longitudinal groove-shaped mark appears, and the discoloration range in the depth direction from the surface and the longitudinal groove-shaped mark are formed. By comparing with the groove depth of, it is determined whether the quenching depth is within the allowable range, and the quenching of the work material is inspected. The above-mentioned mark (longitudinal groove) is formed shallower than the allowance in the grinding process which is the post-processing, and does not remain in the work material after the grinding process.
しかしながら、このような特許文献1に記載の焼入検査方法では、例えば、焼入深さの検査では、検査工程を独立に設ける必要があるとともに、焼入深さ範囲の検査については被削材を破壊することが必要となるという問題があり、仮に、焼入深さについては抜き取り検査とした場合でも、焼入深さが大きい場合には、それに伴って目印(長手溝)の深さも大きくなることから、その目印(長手溝)を除去するための取り代も大きくなるので、研削加工工程では研削負荷が大きく、研削加工時間が長くなったり、研削砥石の寿命が短くなるという不都合があった。 However, in such a quenching inspection method described in Patent Document 1, for example, in the inspection of the quenching depth, it is necessary to independently provide an inspection process, and in the inspection of the quenching depth range, the work material is used. There is a problem that it is necessary to destroy the material, and even if the quenching depth is a sampling inspection, if the quenching depth is large, the depth of the mark (longitudinal groove) is also large. As a result, the allowance for removing the mark (longitudinal groove) is also large, so there are inconveniences that the grinding load is large in the grinding process, the grinding time is long, and the life of the grinding wheel is shortened. rice field.
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、研削加工される被削材の硬度異常を、検査工程を設けることなく全数検査できる、被削材の硬度異常検出方法、および被削材の硬度異常検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in the background of the above circumstances, and an object of the present invention is to inspect all the hardness abnormalities of the work material to be ground without providing an inspection process. It is an object of the present invention to provide a hardness abnormality detecting method and a hardness abnormality detecting apparatus for a work material.
本発明者等は、以上の事情に基づいて種々検討を重ねた結果、焼き入れされた被削材を研削加工する過程で得られたAE信号を周波数解析して検討を重ねるうち、高速サンプリング周期のA/D変換器を用いてデジタル化したAE信号を周波数解析すると、周波数解析された周波数スペクトル中の45~65kHzの周波数帯中に、被削材の硬度に敏感に反応する特定周波数帯が含まれている点、および、焼入れが正常な被削材で得られた特定周波数帯の振動強度値に基づく閾値を予め決定し、実際の被削材で得られた特定周波数帯の振動強度値をその閾値と比較することで、研削工程中において被削材の硬度異常すなわち焼入異常が検出され得ることを見出した。本発明は係る知見に基づいて為されたものである。 As a result of repeated studies based on the above circumstances, the present inventors conducted frequency analysis of the AE signal obtained in the process of grinding the hardened work material, and repeated studies, while performing a high-speed sampling period. When the frequency analysis of the AE signal digitized by using the A / D converter of the above, a specific frequency band that reacts sensitively to the hardness of the work material is found in the frequency band of 45 to 65 kHz in the frequency analysis of the frequency spectrum. The points included and the threshold value based on the vibration intensity value of the specific frequency band obtained from the work material with normal quenching are determined in advance, and the vibration intensity value of the specific frequency band obtained from the actual work material is determined in advance. By comparing with the threshold value, it was found that an abnormality in hardness of the work material, that is, an abnormality in quenching can be detected during the grinding process. The present invention has been made based on such findings.
第1発明の要旨とするところは、(a)焼き入れされた被削材の硬度異常を検出する被削材の硬度異常検出方法であって、(b)研削砥石を用いて前記焼き入れされた被削材の研削加工を行なう研削加工工程と、(c)前記研削加工工程中に前記研削砥石の研削点から発生するAE信号に基づいて、前記焼き入れされた被削材の硬度異常を判定する硬度異常判定工程と、を含むことにある。 The gist of the first invention is (a) a method for detecting a hardness abnormality of a hardened work material, and (b) a method for detecting a hardness abnormality of the hardened work material, which is (b) hardened using a grinding grindstone. Based on the grinding process of grinding the work material and (c) the AE signal generated from the grinding point of the grinding wheel during the grinding process, the hardness abnormality of the hardened work material is detected. It includes a hardness abnormality determination step for determining.
第2発明の要旨とするところは、第1発明において、前記被削材の硬度異常検出方法は、前記硬度異常判定工程により硬度異常でないと判定される場合には、研削加工された被削材は前記研削加工工程の次の工程へ流されるが、前記硬度異常判定工程により硬度異常であると判定される場合には、研削加工された被削材は前記研削加工工程の次の工程へ流されないことにある。 The gist of the second invention is that, in the first invention, when the method for detecting a hardness abnormality of the work material is determined not to be a hardness abnormality by the hardness abnormality determination step, the ground work material is ground. Is flowed to the next step of the grinding process, but when it is determined by the hardness abnormality determination step that the hardness is abnormal, the ground work material is sent to the next step of the grinding process. It is not done.
第3発明の要旨とするところは、第1発明又は第2発明において、前記硬度異常判定工程は、(a)前記焼き入れされた被削材の研削加工中に前記研削砥石の研削点から発生する前記AE信号を検出するAEセンサと、(b)10μsec以下のサンプリング周期のA/D変換器を用いてデジタル化された前記AE信号を周波数解析する周波数解析部と、(c)前記周波数解析部により周波数解析された周波数スペクトル中の45~65kHzの周波数帯に含まれる、前記焼き入れされた被削材の硬度に応じて強度変化する特定周波数帯内の振動強度値を積分演算することにより振動強度積分値を算出する振動強度積分値算出部と、(d)前記焼き入れされた被削材について研削加工中に実際に測定された振動強度積分値と予め設定された硬度異常判定閾値とに基づいて前記焼き入れされた被削材の硬度異常を判定する硬度異常判定部と、を含む硬度異常検出装置を用いて、前記焼き入れされた被削材の硬度異常を判定することにある。 The gist of the third invention is that in the first invention or the second invention, the hardness abnormality determination step is (a) generated from the grinding point of the grinding wheel during the grinding process of the hardened work material. An AE sensor that detects the AE signal, a frequency analysis unit that frequency-analyzes the AE signal digitized using an A / D converter having a sampling period of 10 μsec or less, and (c) the frequency analysis. By integrating and calculating the vibration intensity value in the specific frequency band whose intensity changes according to the hardness of the hardened work material, which is included in the frequency band of 45 to 65 kHz in the frequency spectrum analyzed by the unit. The vibration intensity integrated value calculation unit that calculates the vibration intensity integrated value, and (d) the vibration intensity integrated value actually measured during grinding of the hardened work material and the preset hardness abnormality determination threshold value. The present invention is to determine the hardness abnormality of the hardened work material by using a hardness abnormality detection device including a hardness abnormality determination unit for determining the hardness abnormality of the hardened work material based on the above. ..
第4発明の要旨とするところは、第3発明において、前記硬度異常検出装置は、正常な焼入れが施された被削材についての研削加工の累積研削断面積と前記正常な焼入れが施された被削材について測定した振動強度積分値との間の近似関係式を求める近似関係式生成部を有し、前記近似関係式から求めた振動強度積分値期待値の所定割合の値を、前記硬度異常判定閾値として決定する閾値決定部を、備えることにある。 The gist of the fourth invention is that, in the third invention, the hardness abnormality detecting device is subjected to the cumulative grinding cross-sectional area of the grinding process of the work material which has been normally quenched and the normal quenching. It has an approximate relational expression generation unit that obtains an approximate relational expression between the measured vibration intensity integral value of the work material, and the value of a predetermined ratio of the expected vibration intensity integrated value obtained from the approximate relational expression is the hardness. A threshold determination unit for determining an abnormality determination threshold is provided.
第5発明の要旨とするところは、第4発明において、前記硬度異常判定部は、前記振動強度積分値期待値と前記焼き入れされた被削材について研削加工中に実際に測定された振動強度積分値との差分値が前記硬度異常判定閾値を下回ることに基づいて、前記焼き入れされた被削材の硬度異常を判定することにある。 The gist of the fifth invention is that in the fourth invention, the hardness abnormality determination unit actually measures the expected value of the integral value of the vibration strength and the hardened work material during the grinding process. The purpose is to determine the hardness abnormality of the hardened work material based on the fact that the difference value from the integrated value is lower than the hardness abnormality determination threshold.
第6発明の要旨とするところは、(a)焼き入れされた被削材の硬度異常を検出する被削材の硬度異常検出装置であって、(b)前記焼き入れされた被削材の研削加工中に研削砥石の研削点から発生するAE信号を検出するAEセンサと、(c)10μsec以下のサンプリング周期のA/D変換器を用いてデジタル化された前期AE信号を周波数解析する周波数解析部と、(d)前記周波数解析部により周波数解析された周波数スペクトル中の45~65kHzの周波数帯に含まれる、前記焼き入れされた被削材の硬度に応じて強度変化する特定周波数帯内の振動強度値を積分演算することにより振動強度積分値を算出する振動強度積分値算出部と、(e)前記焼き入れされた被削材について研削加工中に実際に測定された振動強度積分値と予め設定された硬度異常判定閾値とに基づいて前記焼き入れされた被削材の硬度異常を判定する硬度異常判定部と、を含むことにある。 The gist of the sixth invention is (a) a hardness abnormality detecting device for a work material that detects a hardness abnormality of the hardened work material, and (b) the hardened work material. Frequency to frequency-analyze the digitized early AE signal using an AE sensor that detects the AE signal generated from the grinding point of the grinding wheel during grinding and (c) an A / D converter with a sampling period of 10 μsec or less. Within the analysis unit and (d) a specific frequency band whose intensity changes according to the hardness of the hardened work material, which is included in the frequency band of 45 to 65 kHz in the frequency spectrum analyzed by the frequency analysis unit. The vibration intensity integrated value calculation unit that calculates the vibration intensity integrated value by integrating the vibration intensity value of (e) and the vibration intensity integrated value actually measured during grinding of the hardened work material. The hardness abnormality determination unit for determining the hardness abnormality of the hardened work material based on the hardness abnormality determination threshold set in advance is included.
第7発明の要旨とするところは、第6発明において、前記被削材の硬度異常検出装置は、正常な焼入れが施された被削材についての研削加工の累積研削断面積と前記正常な焼入れが施された被削材について測定した振動強度積分値との間の近似関係式を求める近似関係式生成部を有し、前記近似関係式から求めた振動強度積分値期待値の所定割合の値を、前記硬度異常判定閾値として決定する閾値決定部を、備えることにある。 The gist of the seventh invention is that, in the sixth invention, the hardness abnormality detecting device of the work material is the cumulative grinding cross-sectional area of the grinding process of the work material that has been normally quenched and the normal quenching. It has an approximate relational expression generation unit that obtains an approximate relational expression between the measured vibration intensity integrated value and the work material subjected to the above, and is a value of a predetermined ratio of the expected vibration intensity integrated value obtained from the approximate relational expression. Is provided with a threshold determination unit for determining the hardness abnormality determination threshold.
第8発明の要旨とするところは、第7発明において、前記硬度異常判定部は、前記振動強度積分値期待値と前記焼き入れされた被削材について研削加工中に実際に測定された振動強度積分値との差分値が前記硬度異常判定閾値を下回ることに基づいて、前記焼き入れされた被削材の硬度異常を判定することにある。 The gist of the eighth invention is that in the seventh invention, the hardness abnormality determination unit actually measures the expected value of the integral value of the vibration intensity and the hardened work material during the grinding process. The purpose is to determine the hardness abnormality of the hardened work material based on the fact that the difference value from the integrated value is lower than the hardness abnormality determination threshold.
第1発明の被削材の硬度異常検出方法によれば、硬度異常判定工程において、研削加工工程中に前記研削砥石の研削点から発生するAE信号に基づいて、焼き入れされた被削材の硬度異常が判定されるので、被削材の硬度異常について、検査工程を設けることなく全数検査でき、研削加工後の被削材の信頼性を高めることができる。 According to the method for detecting hardness abnormality of a work material of the first invention, in the hardness abnormality determination step, the hardened work material is obtained based on the AE signal generated from the grinding point of the grinding wheel during the grinding process. Since the hardness abnormality is determined, 100% of the hardness abnormality of the work material can be inspected without providing an inspection step, and the reliability of the work material after grinding can be improved.
第2発明の被削材の硬度異常検出方法によれば、前記硬度異常判定工程により硬度異常でないと判定される場合には、研削加工された被削材は前記研削加工工程の次の工程へ流されるが、前記硬度異常判定工程により硬度異常であると判定される場合には、研削加工された被削材は前記研削加工工程の次の工程へ流されないことから、不良品の被削材が後工程へ流れることが防止されるので、後工程の工数の無駄を解消できる。 According to the method for detecting a hardness abnormality of a work material of the second invention, when it is determined by the hardness abnormality determination step that the hardness is not abnormal, the ground work material is transferred to the next step of the grinding process. However, if it is determined by the hardness abnormality determination step that the hardness is abnormal, the ground work material is not flown to the next step of the grinding process, so that the work material is a defective product. Is prevented from flowing to the post-process, so that the waste of labor in the post-process can be eliminated.
第3発明の硬度異常検出方法、および第6発明の硬度異常検出装置によれば、(a)前記焼き入れされた被削材の研削加工中に前記研削砥石の研削点から発生する前記AE信号を検出するAEセンサと、(b)前記AE信号を10μsec以下のサンプリング周期のA/D変換器を用いてデジタル化したAE信号を周波数解析する周波数解析部と、(c)前記周波数解析部により周波数解析された周波数スペクトル中の45~65kHzの周波数帯に含まれる、前記焼き入れされた被削材の硬度に応じて強度変化する特定周波数帯内の振動強度値を積分演算することにより振動強度積分値を算出する振動強度積分値算出部と、(d)前記焼き入れされた被削材について研削加工中に実際に測定された振動強度積分値と予め設定された硬度異常判定閾値とに基づいて前記焼き入れされた被削材の硬度異常を判定する硬度異常判定部と、を含む。これにより、焼き入れされた被削材の研削加工工程においてその被削材の硬度異常を検出することができるので、被削材の硬度異常について、検査工程を設けることなく全数検査でき、研削加工後の被削材の信頼性を高めることができる。 According to the hardness abnormality detecting method of the third invention and the hardness abnormality detecting apparatus of the sixth invention, (a) the AE signal generated from the grinding point of the grinding wheel during the grinding process of the hardened work material. The AE sensor for detecting the above, (b) a frequency analysis unit that frequency-analyzes the AE signal obtained by digitizing the AE signal using an A / D converter having a sampling period of 10 μsec or less, and (c) the frequency analysis unit. Vibration intensity is calculated by integrating the vibration intensity value in the specific frequency band, which is included in the frequency band of 45 to 65 kHz in the frequency analysis and whose intensity changes according to the hardness of the hardened work material. Based on the vibration intensity integrated value calculation unit that calculates the integrated value, and (d) the vibration intensity integrated value actually measured during grinding of the hardened work material and the preset hardness abnormality determination threshold value. It includes a hardness abnormality determining unit for determining the hardness abnormality of the hardened work material. As a result, it is possible to detect an abnormality in the hardness of the work material in the grinding process of the hardened work material, so that all the abnormal hardness of the work material can be inspected without providing an inspection process, and the grinding process can be performed. The reliability of the later work material can be improved.
第4発明の被削材の硬度異常検出方法、および第7発明の被削材の硬度異常検出装置によれば、正常な焼入れが施された被削材についての研削加工の累積研削断面積と前記正常な焼入れが施された被削材について測定した振動強度積分値との間の近似関係式を求める近似関係式生成部を有し、前記近似関係式から求めた振動強度積分値期待値の所定割合の値を、前記硬度異常判定閾値として決定する閾値決定部を、備える。このことから、硬度異常判定閾値が、前記近似関係式から求めた振動強度積分値期待値の所定割合の値として決定されるので、前記被削材の硬度異常判定が正確となる。 According to the method for detecting an abnormality in hardness of a work material of the fourth invention and the device for detecting an abnormality in hardness of a work material of the seventh invention, the cumulative grinding cross-sectional area of the grinding process of a normally hardened work material It has an approximate relational expression generation unit that obtains an approximate relational expression between the measured vibration intensity integrated value and the normally hardened work material, and has an expected vibration intensity integrated value obtained from the approximate relational expression. A threshold determination unit for determining a value of a predetermined ratio as the hardness abnormality determination threshold is provided. From this, since the hardness abnormality determination threshold value is determined as a value of a predetermined ratio of the expected value of the vibration intensity integrated value obtained from the approximate relational expression, the hardness abnormality determination of the work material becomes accurate.
第5発明の被削材の硬度異常検出方法、および第8発明の被削材の硬度異常検出装置によれば、前記硬度異常判定部は、前記振動強度積分値期待値と前記焼き入れされた被削材について研削加工中に実際に測定された振動強度積分値との差分値が前記硬度異常判定閾値を下回ることに基づいて、前記焼き入れされた被削材の硬度異常を判定する。このことから、前記被削材の硬度異常が、振動強度積分値期待値と実際に測定された振動強度積分値との差分値が前記硬度異常判定閾値を下回ることに基づいて行なわれるので、累積研削断面積毎に振動強度積分値期待値がばらついても、前記被削材の硬度異常判定が正確となる。 According to the method for detecting an abnormality in hardness of a work material of the fifth invention and the device for detecting an abnormality in hardness of a work material of the eighth invention, the hardness abnormality determination unit is hardened with the expected value of the vibration intensity integrated value. The hardness abnormality of the hardened work material is determined based on the difference value from the vibration intensity integrated value actually measured during the grinding process of the work material is below the hardness abnormality determination threshold. From this, since the hardness abnormality of the work material is performed based on the difference value between the expected value of the integral value of vibration intensity and the actually measured integrated value of vibration intensity being lower than the hardness abnormality determination threshold, it is cumulative. Even if the expected value of the integral value of the vibration strength varies depending on the ground cross-sectional area, the hardness abnormality determination of the work material is accurate.
以下、本発明の一実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比及び形状等は必ずしも正確に描かれていない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following examples, the drawings are appropriately simplified or modified, and the dimensional ratios and shapes of each part are not always drawn accurately.
図1は、本発明の一実施例の被削材12の硬度異常検出装置10を備えた研削加工装置14の構成を説明する図である。研削加工装置14は、研削ホイール20を用いて、例えば焼入鋼から成る被削材12を研削加工する。被削材12は、例えば、軸受の内輪及び外輪、スプロケット、カム軸のような、焼入鋼から成る金属部品である。この焼入鋼は、例えば、浸炭焼入れされたクロム鋼SCr420、或いは焼き入れされたクロムモリブデンの鋼SCM440等である。また、研削ホイール20は、溶融アルミナ系砥粒、炭化珪素系砥粒、セラミックス砥粒などの一般砥粒や、CBN砥粒、ダイヤモンド砥粒などの超砥粒などが、無機質、有機質、或いは金属等の結合材によって結合されたビトリファイド砥石、レジノイド砥石、メタルボンド砥石、電着砥石等のよく知られた研削砥石である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a grinding
図1において、研削加工装置14は、研削ホイール20と、研削ホイール20を研削ホイール20の回転中心線C1まわりに回転可能に支持する回転主軸を回転駆動する主軸駆動モータ62と、研削ホイール20を円柱状の被削材12の外周面に押し当てるために被削材12を径方向に移動させる被削材移動モータ66と、ツルーイング工具として用いるロータリドレッサ46を回転中心線C1に平行な回転中心線C2まわりに回転駆動するツルーイング工具回転駆動モータ68と、ロータリドレッサ46をその回転中心線C2方向に送るツルーイング工具送りモータ70と、研削制御装置72と、を備えている。
In FIG. 1, the grinding
研削ホイール20は、円筒状或いはドラム状の金属コアすなわち本体20aと、本体20aの外周面に固設された複数個のセグメント砥石から成る砥石部20bとを有しており、主軸駆動モータ62により研削ホイール20の回転中心線C1まわりに回転駆動される回転主軸に装着される。
The grinding
硬度異常検出装置10は、本体20a内に設けられた、AEセンサ22、プリアンプ24、プリアンプ24により増幅されたAE信号SAEを所定の搬送波を用いて送信する送信回路26、及び、それらの電源として機能する蓄電池44と、位置固定に設けられた、送信回路26から送信されたAE信号SAEを受信するためのアンテナ28を有する受信回路30、バンドパスフィルタ32、復調回路33、A/D変換器34、及び電子制御装置36と、を備えている。
The hardness
AEセンサ22は、砥石部20bに含まれる砥粒の破砕時に発生し且つ砥石部20b内を伝播する例えば20kHz以上の超音波領域である極めて周波数の高い破砕振動(acoustic emission)を砥石部20bの内周面から検出し、その破砕振動を表すアナログ信号であるAE信号SAEを出力する。プリアンプ24は、AEセンサ22から出力されたAE信号SAEを増幅する。バンドパスフィルタ32は、受信回路30により受信された搬送波を通過させる所定の通過周波数帯を備える。A/D変換器34は、復調回路33により搬送波から復調されたAE信号SAEをデジタル信号に変換する。電子制御装置36は、デジタル信号に変換されたAE信号SAEを処理し、研削加工工程中に研削ホイール20の砥石部20bの研削点から発生するAE信号SAEに基づいて、焼き入れされた被削材12の硬度異常を判定する。
The
A/D変換器34は、高速のサンプリング周期且つ高分解能を有し、例えば10μ秒(マイクロ秒)以下のサンプリング周期、好適には5μ秒以下のサンプリング周期、さらに好適には1μ秒以下のサンプリング周期で、AE信号SAEをデジタル信号に変換する。A/D変換器34のサンプリング周期は、短くなるほど(高速となるほど)、AE信号SAEの周波数解析で得られる周波数スペクトルの波形が明確となる。なお、本実施例では、A/D変換器34のサンプリング周期として1μ秒が用いられている。
The A /
研削ホイール20の砥石部20bは、例えば図2に示すように、砥粒38と、それら砥粒38を結合する無機結合材(ビトリファイドボンド)40と、気孔42とから成るよく知られたビトリファイド砥石組織から構成されている。この研削ホイール20の砥石部20bと被削材(ワーク)12との摺接によって、砥粒38自体のクラックCaすなわち破砕の発生に由来すると推定される振動や、砥粒38と被削材12との接触すなわち擦れCbによって発生する摩擦振動或いは弾性振動に由来すると推定される振動が発生し、それらの振動を含む研削振動すなわちAE波が、AEセンサ22によって検出される。
As shown in FIG. 2, for example, the
AEセンサ22によって検出されるAE波を周波数解析することにより得られた周波数スペクトルの周波数帯には、砥粒38自体のクラックCaすなわち破砕の発生に由来すると思われる信号強度の山を示す25~40kHzの第1周波数帯B1と、砥粒38と被削材12との接触すなわち擦れCbによって発生する摩擦振動或いは弾性振動に由来すると思われる信号強度の山を示す45~65kHzの第2周波数帯B2とが観察される。そして、上記第2周波数帯B2内には、被削材12の焼入硬度に比較的敏感に対応して強度変化する小領域である特定周波数帯SHFRが存在することが見出された。上記の特定周波数帯SHFRは予め実験的に設定される。この特定周波数帯SHFR内の振動強度積分値IVSに基づいて研削加工中の被削材12の硬度すなわち焼入状態が正常であるか異常であるかの判定が可能となるので、被削材12の硬度異常検出工程を独立に設ける必要がなくなる。
In the frequency band of the frequency spectrum obtained by frequency analysis of the AE wave detected by the
図1の電子制御装置36は、CPU、ROM、RAM、インターフェースなど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予めROMに記憶されたプログラムに従って入力信号を処理することにより、研削加工中の被削材12の硬度を判定するための硬度異常判定閾値HATHを予め求め、その硬度異常判定閾値HATHと研削加工中に実際に測定した特定周波数帯SHFR内の振動強度積分値IVSとに基づいて、被削材12の硬度異常を判定し、判定結果を表示装置48に表示させるともに、研削制御装置72へ送信する。
The
電子制御装置36は、周波数解析部50、振動強度積分値算出部52、硬度異常判定部54、及び、近似関係式生成部56を有する閾値決定部58を、機能的に備えている。
The
周波数解析部50は、研削ホイール20による被削材12の研削加工中において、A/D変換器34から入力されたAE信号SAEの周波数解析(FFT解析)を所定の解析周期毎に連続的に行なって、振動強度値(パワー)Irを示す縦軸と周波数を示す横軸との二次元座標において、周波数成分の大きさを示す振動強度値を周波数毎にピーク波形で周波数軸(横軸)上に示す周波数スペクトルを生成する。後述の図5は、その周波数スペクトルの一例を示している。
During the grinding process of the
振動強度積分値算出部52は、周波数解析部50により周波数解析された周波数スペクトル中の第2周波数帯B2(45~65kHz)内に含まれる、被削材12の硬度に応じて比較的敏感に強度変化する小領域である特定周波数帯SHFR内の振動強度値Irを前記所定の解析周期毎に積分演算することにより、振動強度積分値IVSを逐次算出する。上記の振動強度積分値IVSは、上記周波数スペクトルの特定周波数帯SHFR内の各周波数における振幅の実効値である振動強度値Irを、特定周波数帯SHFRの周波数区間内において周波数軸に対して積分した値である。
The vibration intensity integral
硬度異常判定部54は、研削加工中の被削材12について実際に測定された振動強度積分値IVSと予め設定された硬度異常判定閾値HATHとに基づいて研削加工中の被削材12の硬度異常を判定する。
The hardness
閾値決定部58は、正常な焼入れが施された被削材12についての研削加工の累積研削断面積SGと、正常な焼入れが施された被削材12について測定した振動強度積分値IVSとの間の近似関係式(1)を求める近似関係式生成部56を有し、近似関係式(1)から求めた振動強度積分値の期待値IVS1の平均値(正常な焼入硬度に対応する振動強度積分値の1カット分の平均値)の所定割合、例えば2.5~5%の値を、硬度異常判定閾値HATHとして決定する。近似関係式(1)は、例えば59.0~61.0kHzの特定周波数帯SHFRにおける振動強度積分値IVSを、後述の図7に示すように、正常な焼入硬度の被削材12から得られた累積研削断面積毎に示す黒丸印の値を対数近似して得た式である。
The
y=-452.2ln(x)+6288.3 ・・・(1)
ここで、yは縦軸の変数である振動強度積分値IVSを表し、xは横軸の変数である累積研削断面積SG(mm2)を表している。
y = -452.2ln (x) +6288.3 ... (1)
Here, y represents the vibration intensity integrated value IVS, which is a variable on the vertical axis, and x represents the cumulative grinding cross-sectional area SG (mm 2 ), which is a variable on the horizontal axis.
硬度異常判定部54は、予め設定された振動強度積分値の期待値IVS1の平均値(被削材12の1カット分の平均値)と研削加工中に実際に測定された振動強度積分値IVSの平均値(被削材12の1カット分の平均値)との差分値ΔIVSが、硬度異常判定閾値HATH以上であれば研削加工中の被削材12の硬度は正常であると判定するが、硬度異常判定閾値HATHを下まわると、研削加工中の被削材12の硬度は異常であると判定する。
The hardness
研削制御装置72は、電子制御装置36と同様のマイクロコンピュータから構成されており、研削自動制御部74及びツルーイング制御部76を機能的に備えている。研削自動制御部74は、研削開始指令信号を受けると、予め設定された動作で研削ホイール20及び被削材12をそれぞれ回転駆動しつつ相対移動させることで被削材12を研削し、被削材12の研削が完了すると研削ホイール20及び被削材12の回転を停止させるとともに原位置へ戻す。また、研削制御装置72は、電子制御装置36から被削材12の硬度異常の判定を表す信号を受けた場合は、研削自動制御部74に研削加工を直ちに停止させ、原位置へ戻す。
The grinding
研削制御装置72は、例えば研削累積時間が予め設定されたツルーイング開始条件(ツルーイング周期)に到達したか否かを判定し、前記研削累積時間がツルーイング開始条件に到達したと判定すると、ツルーイング制御部76にツルーイングを開始させる指令を出力する。ツルーイング制御部76は、トラバースによるツルーイングの場合は、ツルーイング工具として用いるロータリドレッサ46を、研削ホイール20の円柱状の砥石部20bの外周面に予め設定された切込量で切り込ませ且つ研削ホイール20の回転中心線C1に平行に走査させ、研削制御装置72からツルーイング完了判定出力を受けるまで、この動作を繰り返し実行させる。
The grinding
図3は、電子制御装置36の制御作動の要部を説明するフローチャートである。図3のステップS1(以下、ステップを省略する)では、硬度異常判定閾値HATHが設定済であるか否かが判断される。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a main part of the control operation of the
このS1の判断が肯定される場合はS4以下が実行されるが、否定される場合は、近似関係式生成部56に対応するS2において、前述の様に、正常な焼入れが施された被削材12から得られた周波数スペクトルから、59.0~61.0kHzの特定周波数帯SHFRにおける、累積研削断面積に対する振動強度積分値IVSの値を対数近似して得た対数近似式である近似関係式(1)が作成される。
If the judgment of S1 is affirmed, S4 or less is executed, but if it is denied, the work that has been normally hardened as described above in S2 corresponding to the approximate relational
次に、閾値決定部58に対応するS3では、研削ホイール20による被削材12についての研削加工の累積研削断面積SGと、正常な焼入れが施された被削材12について測定した振動強度積分値IVSとの間の近似関係式(1)が求められ、近似関係式(1)から求めた振動強度積分値すなわち振動強度積分値の期待値IVS1の平均値(正常な焼入硬度に対応する振動強度積分値の目標値の1カット分の平均値)の所定割合例えば2.5、3、4、5等の2.5~5%の値が、硬度異常判定閾値HATHとして決定される。
Next, in S3 corresponding to the
続く、研削加工工程に対応するS4では、研削ホイール20による被削材12に対する研削加工すなわち研削加工工程が開始される。
In S4 corresponding to the subsequent grinding process, the grinding process of the
次に、S5では、研削加工中にAEセンサ22から出力され且つA/D変換器34によりA/D変換された、研削加工時のAE信号SAEが読み込まれる。
Next, in S5, the AE signal SAE at the time of grinding, which is output from the
周波数解析部50に対応するS6では、A/D変換器34から入力されたAE信号SAEの周波数解析(FFT解析)を所定の解析周期毎に連続的に行なって、振動強度(パワー)を示す縦軸と周波数を示す横軸との二次元座標において、周波数成分の大きさを示す振動強度を周波数毎にピーク波形で周波数軸(横軸)上に、後述の図5に示すような周波数スペクトルが生成される。
In S6 corresponding to the
振動強度積分値算出部52に対応するS7では、S6における周波数解析により生成された周波数スペクトル中の第2周波数帯B2(45~65kHz)内に含まれる、被削材12の硬度に応じて比較的敏感に強度変化する予め定められた小領域である特定周波数帯SHFR(好適には59~61kHz)内の各周波数における振動強度値Irを示す振幅の実効値を、前記所定の解析周期毎に積分演算することにより、振動強度積分値IVSが、逐次算出される。
In S7 corresponding to the vibration intensity integrated
硬度異常判定部54或いは硬度異常判定工程に対応するS8では、研削加工終了時において、研削加工中の被削材12について実際に測定された振動強度積分値IVSの1カット分の平均値が算出される。
In the hardness
次いで、硬度異常判定部54或いは硬度異常判定工程に対応するS9では、実際に測定された振動強度積分値IVSの1カット分の平均値と、予め設定された硬度異常判定閾値HATHと、に基づいて研削加工中の被削材12の硬度異常が判定される。すなわち、予め設定された振動強度積分値の期待値IVS1の平均値(被削材12の1カット分の平均値)と研削加工中に実際に測定された振動強度積分値IVSの平均値(被削材12の1カット分の平均値)との差分値ΔIVSが、硬度異常判定閾値HATH以上であるか否かが判断される。差分値ΔIVSが硬度異常判定閾値HATH以上であれば、研削加工された被削材12の硬度は正常(合格)であると判定されるが、差分値ΔIVSが硬度異常判定閾値HATHを下まわると、研削加工された被削材12の硬度は異常であると判定される。
Next, in the hardness
差分値ΔIVSが硬度異常判定閾値HATHを下まわることでS9の判断が否定された場合は、S10において、被削材12の硬度異常すなわち焼入異常であることを示すアラートが出力されるとともに、研削加工された被削材12が硬度異常品であることを示すマーキングが施されるか、或いは硬度異常品を収容する箱に選別されるとともに、次の被削材12についてS1以下が実行される。また、差分値ΔIVSが硬度異常判定閾値HATH以上であることでS9の判断が肯定された場合は、研削加工された被削材12が硬度正常品を収容する箱に選別され、以後の工程へ流されるとともに、次の被削材12についてS1以下が実行される。
If the judgment of S9 is denied because the difference value ΔIVS falls below the hardness abnormality determination threshold HATH, an alert indicating that the
本発明者等は、正常な硬度を有する被削材(焼入鋼)と異常な硬度を有する被削材(焼入鋼)とを用意し、以下の研削試験条件で研削を行なったときにAE信号SAEを測定し、そのAE信号SAEの解析を行なった。 The present inventors prepare a work material having a normal hardness (hardened steel) and a work material having an abnormal hardness (hardened steel), and when grinding is performed under the following grinding test conditions. The AE signal SAE was measured and the AE signal SAE was analyzed.
(研削試験条件)
研削ホイールスペック:CB 80 N V
(外径409mm×厚み30mm×内径127mm)
研削方式 :湿式プランジ研削
砥石周速度 :2700m/min(2122rpm)
被削材周速度 :0.45m/sec
被削材 :SCM435
切込速度 :R0.8mm/min
取り代 :研削代断面積で80mm2相当
スパークアウト :10rev
カット数 :60カット
研削油 :SEC700(×50)
研削油流量 :20L/min
ドレッサスペック :SD 40 Q 75 MW7
(直径100mm×砥石層厚み1mm)
ドレス周速 :45m/sec
ドレスリード :0.10mm/r.o.w.
ドレス切込量 :R0.002mm/pass×10pass
(Grinding test conditions)
Grinding wheel specs:
(Outer diameter 409
Grinding method: Wet plunge grinding wheel Circumferential speed: 2700 m / min (2122 rpm)
Work material peripheral speed: 0.45 m / sec
Work material: SCM435
Cutting speed: R0.8mm / min
Replacement allowance: 80 mm in cross-sectional area of grinding allowance Spark out: 10 rev
Number of cuts: 60 cuts Grinding oil: SEC700 (× 50)
Grinding oil flow rate: 20 L / min
Dresser spec: SD 40 Q 75 MW7
(
Dress peripheral speed: 45m / sec
Dress lead: 0.10 mm / r. o. w.
Dress cut amount: R0.002mm / pass x 10 pass
本発明者等は、上記研削試験に用いた正常な硬度を有する被削材12及び異常な硬度を有する被削材12のビッカース硬度HV(JIS Z 2244:2009)を測定した。図4は、それら測定されたビッカース硬度HVを対比可能に示す棒グラフである。正常な硬度を有する被削材12のビッカース硬度HVは537程度であり、異常な硬度を有する被削材12のビッカース硬度HVは533程度であった。このビッカース硬度HVの測定では、10Kgfの押込み荷重が用いられた。上述の正常な焼入れが施された被削材12とは、正常な(焼入)硬度を有する被削材12を意味しており、正常な硬度とは、予め設定された正常な硬度範囲例えばHV534以上の範囲の硬度を意味し、異常な硬度とは、正常な硬度を下回る範囲の硬度を意味している。
The present inventors measured the Vickers hardness HV (JIS Z 2244: 2009) of the
図5は、正常な硬度を有する被削材12に対して上記研削試験条件を用いて研削したときに得られたAE信号SAEを周波数解析することにより得られた周波数スペクトルを示している。
FIG. 5 shows a frequency spectrum obtained by frequency analysis of an AE signal SAE obtained when a
次に、本発明者等は、正常な硬度を有する被削材12及び異常な硬度を有する被削材12を交互に研削加工したとき、被削材12の硬さの影響を受け易いと思われる図5の第2周波数帯B2内において被削材硬度に高感度で変動する特定周波数帯SHFRを見出すために、第2周波数帯B2内の複数の主なピークを含む53.5Hz~56.0Hzの「第1小領域F1」、57.0Hz~58.5Hzの「第2小領域F2」、59.0Hz~61.0Hzの「第3小領域F3」、62.0Hz~63.0Hzの「第4小領域F4」を設定した。
Next, the present inventors consider that when the
そして、正常な硬度を有する被削材12及び異常な硬度を有する被削材12を研削加工時の振動強度値Irの実測値から、正常な硬度を有する被削材12の振動強度積分値IVS及び異常な硬度を有する被削材12の振動強度積分値IVSを、上記の4つの小領域毎に、累積研削断面積SG(mm2)の増加に伴って繰り返し算出し、図6に示す、累積研削断面積SGを表す横軸と振動強度積分値IVSを表す縦軸とから成る二次元座標に示した。図6において、正常な硬度を有する被削材12の振動強度積分値IVSと異常な硬度を有する被削材12の振動強度積分値IVSとの差が最も大きいのは、4つの小領域のうちの59.0Hz~61.0Hzの第3小領域F3であった。
Then, from the measured value of the vibration strength value Ir at the time of grinding the
図7は、59.0Hz~61.0Hzの第3小領域F3における、正常な硬度を有する被削材12の振動強度積分値IVSを黒丸印にて示し、異常な硬度を有する被削材12の振動強度積分値IVSを白丸印にて示している。上記振動強度積分値IVSの累積研削断面積SGに対する変化は対数曲線に近似しているので、累積研削断面積SGをxとし、黒丸印にて示された正常な硬度を有する被削材12の振動強度積分値IVSをyとすると、累積研削断面積SGと振動強度積分値IVSとの関係は、前記(1)式に示す近似関係式で示される。
In FIG. 7, the integrated vibration intensity IVS of the
図8は、近似関係式(1)から得られた59.0Hz~61.0Hzの第3小領域F3における、振動強度積分値の期待値(正常な硬度を有する被削材12の振動強度積分値IVSの目標値)IVS1と正常な硬度を有する被削材12から得られた振動強度積分値IVSの実測値との差分値(期待値-実測値)ΔIVSnを黒丸印にて示し、振動強度積分値の期待値IVS1と異常な硬度を有する被削材12から得られた振動強度積分値IVSの実測値との差分値(期待値-実測値)ΔIVSaを白丸印にて示している。また、図8の破線は、異常な硬度の被削材12を区別する仮の閾値であって、振動強度積分値の期待値(正常な硬度を有する被削材12の振動強度積分値IVSの目標値)IVS1の所定割合例えば2.5%の値を負側に示している。
FIG. 8 shows the expected value of the integral value of the vibration intensity (integration of the vibration intensity of the
図8から明らかなように、振動強度積分値の期待値IVS1と異常な硬度を有する被削材12から得られた振動強度積分値IVSの実測値との差分値ΔIVSaを示す白丸印のうちの90%は上記破線で示される閾値を下回っていて、異常判定を示す破線の丸印により囲まれている。このことから、振動強度積分値の期待値(正常な硬度を有する被削材12の振動強度積分値の目標値)IVS1、振動強度積分値の期待値IVS1と異常な硬度を有する被削材12から得られた振動強度積分値IVSの実測値との差分値(期待値-実測値)ΔIVSaについて、1カット(1回の研削加工)分の平均値を用いることで、確実に被削材12の硬度異常が検出可能となる。
As is clear from FIG. 8, among the white circles indicating the difference value ΔIVSa between the expected value IVS of the integrated vibration intensity value and the measured value of the integrated vibration intensity IVS obtained from the
上述のように、本実施例の硬度異常検出装置10及び硬度異常検出方法によれば、硬度異常判定部54或いは硬度異常判定工程において、研削加工工程中に研削ホイール20の研削点から発生するAE信号SAEに基づいて、焼き入れされた被削材12の硬度異常が判定されるので、被削材12の硬度異常について、検査工程を設けることなく全数の被削材12を検査でき、研削加工後の被削材12の信頼性を高めることができる。
As described above, according to the hardness
また、本実施例の硬度異常検出装置10及び硬度異常検出方法によれば、硬度異常判定部54或いは硬度異常判定工程により硬度異常でないと判定される場合には、研削加工された被削材12は研削加工工程の次の工程へ流されるが、硬度異常判定部54或いは硬度異常判定工程により硬度異常であると判定される場合には、研削加工された被削材12は研削加工工程の次の工程へ流されないことから、不良品の被削材12が後工程へ流れることが防止されるので、後工程の工数の無駄を解消できる。
Further, according to the hardness
また、本実施例の硬度異常検出装置10及び硬度異常検出方法によれば、焼き入れされた被削材12の研削加工中に研削ホイール(研削砥石)20の研削点から発生するAE信号SAEを検出するAEセンサ22と、10μsec以下のサンプリング周期のA/D変換器34を用いてデジタル化したAE信号SAEを周波数解析する周波数解析部50と、周波数解析部50により周波数解析された周波数スペクトル中の45kHz以上65kHz以下の第2周波数帯B2に含まれる、被削材12の硬度に応じて強度変化する特定周波数帯SHFR内の振動強度値Irを積分演算することにより振動強度積分値IVSを算出する振動強度積分値算出部52と、被削材12について研削加工中に実際に測定された振動強度積分値IVSと予め設定された硬度異常判定閾値HATHとに基づいて被削材12の硬度異常を判定する硬度異常判定部54と、を含む。これにより、焼き入れされた被削材12の研削加工工程においてその被削材12の硬度異常を検出することができるので、被削材12の硬度異常について、検査工程を設けることなく全数の被削材12を検査でき、研削加工後の被削材12の信頼性を高めることができる。
Further, according to the hardness
また、本実施例の硬度異常検出装置10及び硬度異常検出方法によれば、正常な焼入れが施された被削材12についての研削加工の累積研削断面積SG(mm2)と正常な焼入れが施された被削材12について測定した振動強度積分値IVSとの間の近似関係式(1)を求める近似関係式生成部56を有し、近似関係式(1)から求めた振動強度積分値期待値IVS1の所定割合の値を、硬度異常判定閾値HATHとして決定する閾値決定部58を、備える。このことから、硬度異常判定閾値HATHが、近似関係式(1)から求めた振動強度積分値期待値IVS1の所定割合の値として決定されるので、被削材12の硬度異常判定が正確となる。
Further, according to the hardness
また、本実施例の硬度異常検出装置10及び硬度異常検出方法によれば、硬度異常判定部54は、予め設定された振動強度積分値期待値IVS1と焼き入れされた被削材12について研削加工中に実際に測定された振動強度積分値IVSとの差分値ΔIVSが、硬度異常判定閾値HATHを下回ることに基づいて、焼き入れされた被削材12の硬度異常を判定する。このように、被削材12の硬度異常が、振動強度積分値期待値IVS1と実際に測定された振動強度積分値IVSとの差分値ΔIVSが硬度異常判定閾値HATHを下回ることに基づいて行なわれるので、累積研削断面積毎に振動強度積分値期待値IVS1がばらついても、被削材12の硬度異常判定が正確となる。
Further, according to the hardness
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the present invention is also applicable to other aspects.
例えば、前述の実施例の硬度異常検出装置10は、硬度異常判定閾値HATHを決定する閾値決定部58を備えていたが、閾値決定部58の機能を備えた他の制御装置において予め決定された硬度異常判定閾値HATHが硬度異常検出作動に先立って入力され、その入力された硬度異常判定閾値HATHを用いて硬度異常を判定するものであってもよい。この場合には、硬度異常検出装置10は、閾値決定部58を備えなくてもよい。
For example, the hardness
また、前述の実施例では、AEセンサ22は、研削ホイール20の本体20a内に設けられていたが、研削ホイールを挟んで回転主軸に固定するフランジや、被削材12が固定されるテーブル内に設けられていてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また、前述の硬度異常判定部54では、予め設定された振動強度積分値の期待値IVS1の平均値(被削材12の1カット分の平均値)と研削加工中に実際に測定された振動強度積分値IVSの平均値(被削材12の1カット分の平均値)との差分値ΔIVSが、硬度異常判定閾値HATH以上であるか否かが判断されていた。しかし、差分値ΔIVSは、振動強度積分値の期待値IVS1と研削加工中に実際に測定された振動強度積分値IVSとの差分の平均値(被削材12の1カット分の平均値)であってもよい。
Further, in the above-mentioned hardness
また、前述の硬度異常判定部54において、図7に示す累積研削断面積SGのうちの、例えば、予め設定された所定の累積研削断面積SG1に対応する近似関係式(1)上の振動強度積分値期待値IVS1からそれよりも所定値低い硬度異常判定閾値HATHが設定され、所定の累積研削断面積SG1において研削加工中に実際に測定された振動強度積分値IVSが硬度異常判定閾値HATHを下回ることに基づいて被削材12の硬度異常が判定されてもよい。要するに、硬度異常判定部54は、実際に測定された振動強度積分値IVSと予め設定された硬度異常判定閾値HATHとに基づいて被削材12の硬度異常を判定するものであればよい。
Further, in the hardness
尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。 It should be noted that the above is only one embodiment, and the present invention can be carried out in a mode in which various changes and improvements are made based on the knowledge of those skilled in the art.
10:硬度異常検出装置
12:被削材
20:研削ホイール(研削砥石)
22:AEセンサ
34:A/D変換器
50:周波数解析部
52:振動強度積分値算出部
54:硬度異常判定部
56:近似関係式生成部
58:閾値決定部
B2:第2周波数帯(45~65kHzの周波数帯)
HATH:硬度異常判定閾値
Ir:振動強度値
IVS:振動強度積分値
IVS1:振動強度積分値期待値
S4:研削加工工程
S8,S9:硬度異常判定工程
SAE:AE信号
SG,SG1:累積研削断面積
SHFR:特定周波数帯
F3:第3小領域(特定周波数帯)
ΔIVS,ΔIVSa,ΔIVSn:差分値
10: Hardness abnormality detection device 12: Work material 20: Grinding wheel (grinding grindstone)
22: AE sensor 34: A / D converter 50: Frequency analysis unit 52: Vibration intensity integral value calculation unit 54: Hardness abnormality determination unit 56: Approximate relational expression generation unit 58: Threshold determination unit B2: Second frequency band (45) ~ 65kHz frequency band)
HATH: Hardness abnormality judgment threshold Ir: Vibration intensity value IVS: Vibration intensity integrated value IVS1: Vibration intensity integrated value expected value S4: Grinding process S8, S9: Hardness abnormality judgment process SAE: AE signal SG, SG1: Cumulative grinding cross-sectional area SHFR: Specific frequency band F3: Third small region (specific frequency band)
ΔIVS, ΔIVSa, ΔIVSn: Difference value
Claims (8)
研削砥石を用いて前記焼き入れされた被削材の研削加工を行なう研削加工工程と、
前記研削加工工程中に前記研削砥石の研削点から発生するAE信号に基づいて、前記焼き入れされた被削材の硬度異常を判定する硬度異常判定工程と、を含む、
ことを特徴とする被削材の硬度異常検出方法。 It is a method for detecting hardness abnormality of hardened work material, which is a method for detecting hardness abnormality of hardened work material.
A grinding process for grinding the hardened work material using a grinding wheel, and
A hardness abnormality determination step of determining a hardness abnormality of the hardened work material based on an AE signal generated from a grinding point of the grinding wheel during the grinding process is included.
A method for detecting abnormal hardness of a work material.
ことを特徴とする請求項1の被削材の硬度異常検出方法。 When it is determined by the hardness abnormality determination step that the hardness is not abnormal, the ground work material is flowed to the next step of the grinding process, but it is determined by the hardness abnormality determination step that the hardness is abnormal. The method for detecting an abnormality in the hardness of a work material according to claim 1, wherein the ground work material is not flown to the next step of the grinding process.
前記焼き入れされた被削材の研削加工中に前記研削砥石の研削点から発生する前記AE信号を検出するAEセンサと、
10μsec以下のサンプリング周期のA/D変換器を用いてデジタル化された前記AE信号を周波数解析する周波数解析部と、
前記周波数解析部により周波数解析された周波数スペクトル中の45~65kHzの周波数帯に含まれる、前記焼き入れされた被削材の硬度に応じて強度変化する特定周波数帯内の振動強度値を積分演算することにより振動強度積分値を算出する振動強度積分値算出部と、
前記焼き入れされた被削材について研削加工中に実際に測定された振動強度積分値と予め設定された硬度異常判定閾値とに基づいて前記焼き入れされた被削材の硬度異常を判定する硬度異常判定部と、を含む、硬度異常検出装置を用いて、前記焼き入れされた被削材の硬度異常を判定する
ことを特徴とする請求項1又は2の被削材の硬度異常検出方法。 The hardness abnormality determination step is
An AE sensor that detects the AE signal generated from the grinding point of the grinding wheel during grinding of the hardened work material, and
A frequency analysis unit that frequency-analyzes the AE signal digitized using an A / D converter with a sampling period of 10 μsec or less.
Integral calculation of vibration intensity values in a specific frequency band whose strength changes according to the hardness of the hardened work material, which is included in the frequency band of 45 to 65 kHz in the frequency spectrum analyzed by the frequency analysis unit. The vibration intensity integrated value calculation unit that calculates the vibration intensity integrated value by doing
Hardness for determining hardness abnormality of the hardened work material based on the vibration intensity integrated value actually measured during grinding of the hardened work material and a preset hardness abnormality determination threshold value. The method for detecting a hardness abnormality of a work material according to claim 1 or 2, wherein the hardness abnormality detection device including the abnormality determination unit is used to determine the hardness abnormality of the hardened work material.
正常な焼入れが施された被削材についての研削加工の累積研削断面積と前記正常な焼入れが施された被削材について測定した振動強度積分値との間の近似関係式を求める近似関係式生成部を有し、前記近似関係式から求めた振動強度積分値期待値の所定割合の値を、前記硬度異常判定閾値として決定する閾値決定部を、備える
ことを特徴とする請求項3の被削材の硬度異常検出方法。 The hardness abnormality detection device is
Approximate relational expression for obtaining the approximate relational expression between the cumulative grinding cross-sectional area of the grinding process for the work material that has been normally hardened and the vibration intensity integral value measured for the work material that has been normally hardened. 2. A method for detecting abnormal hardness of a material.
ことを特徴とする請求項4の被削材の硬度異常検出方法。 In the hardness abnormality determination unit, the difference value between the expected vibration intensity integrated value and the vibration intensity integrated value actually measured during grinding of the hardened work material is lower than the hardness abnormality determination threshold value. The method for detecting an abnormality in hardness of a work material according to claim 4, wherein the abnormality in hardness of the hardened work material is determined based on the above.
前記焼き入れされた被削材の研削加工中に研削砥石の研削点から発生するAE信号を検出するAEセンサと、
10μsec以下のサンプリング周期のA/D変換器を用いてデジタル化された前記AE信号を周波数解析する周波数解析部と、
前記周波数解析部により周波数解析された周波数スペクトル中の45~65kHzの周波数帯に含まれる、前記焼き入れされた被削材の硬度に応じて強度変化する特定周波数帯内の振動強度値を積分演算することにより振動強度積分値を算出する振動強度積分値算出部と、
前記焼き入れされた被削材について研削加工中に実際に測定された振動強度積分値と予め設定された硬度異常判定閾値とに基づいて前記焼き入れされた被削材の硬度異常を判定する硬度異常判定部と、を含む
ことを特徴とする被削材の硬度異常検出装置。 It is a hardness abnormality detection device for the work material that detects the hardness abnormality of the hardened work material.
An AE sensor that detects an AE signal generated from the grinding point of a grinding wheel during grinding of the hardened work material, and
A frequency analysis unit that frequency-analyzes the AE signal digitized using an A / D converter with a sampling period of 10 μsec or less.
Integral calculation of vibration intensity values in a specific frequency band whose strength changes according to the hardness of the hardened work material, which is included in the frequency band of 45 to 65 kHz in the frequency spectrum analyzed by the frequency analysis unit. The vibration intensity integrated value calculation unit that calculates the vibration intensity integrated value by doing
Hardness for determining hardness abnormality of the hardened work material based on the vibration intensity integral value actually measured during grinding of the hardened work material and a preset hardness abnormality determination threshold value. A hardness abnormality detection device for a work material, which comprises an abnormality determination unit.
正常な焼入れが施された被削材についての研削加工の累積研削断面積と前記正常な焼入れが施された被削材について測定した振動強度積分値との間の近似関係式を求める近似関係式生成部を有し、前記近似関係式から求めた振動強度積分値期待値の所定割合の値を、前記硬度異常判定閾値として決定する閾値決定部を、備える
ことを特徴とする請求項6の被削材の硬度異常検出装置。 The hardness abnormality detection device is
Approximate relational expression for obtaining the approximate relational expression between the cumulative grinding cross-sectional area of the grinding process for the work material that has been normally hardened and the vibration intensity integral value measured for the work material that has been normally hardened. The subject of claim 6 is provided with a generation unit, and a threshold determination unit for determining a predetermined ratio of an expected value of an integral value of vibration intensity obtained from the approximate relational expression as the hardness abnormality determination threshold. Hardness abnormality detection device for cutting materials.
ことを特徴とする請求項7の被削材の硬度異常検出装置。 In the hardness abnormality determination unit, the difference value between the expected vibration intensity integrated value and the vibration intensity integrated value actually measured during grinding of the hardened work material is lower than the hardness abnormality determination threshold value. The device for detecting a hardness abnormality of a work material according to claim 7, wherein the hardness abnormality of the hardened work material is determined based on the above.
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---|---|---|---|
JP2020198924A JP2022086741A (en) | 2020-11-30 | 2020-11-30 | Method and device for detecting hardness abnormality of work material |
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