JP2022145290A - 研削砥石のａｅ信号検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研削加工工具が高速回転となっても無線送信回路から出力されるＡＥ信号におけるデータ欠損が発生することが抑制されるＡＥ信号検出装置を提供する。【解決手段】ＡＥセンサ２４と、Ａ／Ｄ変換器と、無線送信回路４８とを研削砥石１４と共に回転する電気回路収容ケース３０に備え、受信回路を非回転部材に備える研削砥石１４のＡＥ信号検出装置１０であって、無線送信回路４８に含まれる送信モジュールは、送信モジュールにかかる遠心力が１４Ｎ以下となる位置に配置されている。このため、送信モジュールに加えられる遠心力が抑制されるので、高速回転となっても送信モジュールから無線送信されるＡＥ信号におけるデータ欠損の発生が抑制される。【選択図】図２

Description

本発明は、研削砥石の研削加工点から発生する弾性波を検出してＡＥ信号を出力する研削砥石のＡＥ信号検出装置に関するものである。

研削焼け、目詰まり、砥石の切れ味、砥石周面状態などの研削加工工具の研削面状態或いはドレッシング面状態を判定し或いは監視するために、研削加工工具として例えばセグメント形状の研削砥石がホイールコアの外周面に貼り付けられて成る研削ホイールを用いる場合には、研削砥石を構成する砥粒などの破砕に関連して研削面から放射される弾性波を検出してＡＥ信号（Acoustic emission signal：周波数が比較的高い周波数例えば１００ｋＨｚ以上の超音波領域である振動波）を出力するＡＥ信号検出装置が、知られている。例えば、特許文献１及び特許文献２に記載された研削砥石のＡＥ信号検出装置がそれである。

特許文献１及び特許文献２には、研削ホイールにおいて発生する弾性波を検出してＡＥ信号を出力するためにホイールコア内に設けられたＡＥセンサと、ＡＥセンサから出力されたＡＥ信号を無線信号に変換してアンテナから出力する無線送信回路とを備えるＡＥ信号検出装置が研削ホイールと共に回転するホイールコア内に設けられ、そのデジタル化されたＡＥ信号を周波数解析してビトリファイド研削ホイールの研削面状態を判定或いは評価することが記載されている。

特開２０２０－６９６３８号公報 特開２０２０－６９６３９号公報

ところで、研削ホイールの回転数が所定以上の高い回転となると、研削ホイールと共に回転するＡＥ信号検出装置に遠心力が加えられ、無線送信回路から送信されるＡＥ信号に例えばパケットロスと称されるデータ欠損が発生して不安定なＡＥ信号となり、ＡＥ信号を用いた研削砥石ホイールの研削面状態の判定或いは評価を行うことができない場合があった。

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、研削砥石が高速回転となっても無線送信回路から出力されるＡＥ信号のデータ欠損の発生が抑制されるＡＥ信号検出装置を提供することにある。

本発明者は、以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、ＡＥセンサから出力されたＡＥ信号を無線信号に変換してアンテナから出力する無線送信回路の装着位置を、研削加工工具の回転中心側へ移動させて回転中心から一定距離以内とすると、高速回転となっても無線送信回路から無線送信されるＡＥ信号のデータ欠損の発生が抑制されることを見出した。本発明は、斯かる知見に基づいて為されたものである。

すなわち、第１発明の要旨とするところは、円環状の研削砥石に発生する弾性波を受けてＡＥ信号を出力するＡＥセンサと、前記ＡＥ信号をアナログ信号からデジタル信号へデジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器から出力されたデジタル変換された前記ＡＥ信号を無線で送信する無線送信回路とを前記研削砥石と共に回転する回転部材に備え、前記無線送信回路から無線で送信された前記ＡＥ信号を受信する受信回路を非回転部材に備える研削砥石のＡＥ信号検出装置であって、前記無線送信回路に含まれる送信モジュールは、前記送信モジュールにかかる遠心力が１４Ｎ以下となる位置に配置されていることにある。

第２発明の要旨とするところは、第１発明において、位置固定に設けられた給電コイルと、前記給電コイルに磁気結合された状態で前記回転部材に設けられた受電コイルとを有し、前記回転部材に備えられた定電圧電源回路に電力を供給する非接触給電装置を含むことにある。

第３発明の要旨とするところは、第２発明において、前記Ａ／Ｄ変換器、前記無線送信回路、および前記定電圧電源回路は、共通の回路基板に一体的に装着された状態で、前記研削砥石を支持する回転軸の軸端から前記回転軸の回転中心線方向に離隔した状態で前記回転軸に固定具を介して固定された電気回路収容ケース内に収容されていることにある。

第４発明の要旨とするところは、第３発明において、前記給電コイルおよび前記受電コイルは、前記回転中心線に対して同軸に且つ前記回転中心線方向において所定の距離を隔てて相対向して配置されており、前記受電コイルは、前記電気回路収容ケースの前記回転軸側とは反対側に装着されていることにある。

第５発明の要旨とするところは、第１発明から第４発明のうちのいずれか１の発明において、前記送信モジュールは、デジタル変換された前記ＡＥ信号を、アンテナを介して、無線ＬＡＮ上においてＵＤＰプロトコルを用いてパケット通信することにある。

第１発明の研削砥石のＡＥ信号検出装置によれば、前記無線送信回路に含まれる送信モジュールは、前記送信モジュールにかかる遠心力が１４Ｎ以下となる位置に配置されている。このため、送信モジュールに加えられる遠心力が抑制されるので、高速回転となっても無線送信回路から無線送信されるＡＥ信号のデータ欠損の発生が抑制される。

第２発明の研削砥石のＡＥ信号検出装置によれば、位置固定に設けられた給電コイルと、前記給電コイルに磁気結合された状態で前記回転部材に設けられた受電コイルとを有し、前記回転部材に備えられた定電圧電源回路に電力を供給する非接触給電装置を含む。これにより、研削砥石と共に回転する回転部材に、形状の大きな蓄電池を搭載することが不要となる。

第３発明の研削砥石のＡＥ信号検出装置によれば、前記Ａ／Ｄ変換器、前記無線送信回路、および前記定電圧電源回路は、共通の回路基板に一体的に装着された状態で、前記研削砥石を支持する回転軸の軸端から前記回転軸の回転中心線方向に離隔した状態で前記回転軸に固定具を介して固定された電気回路収容ケース内に収容されている。これにより、電気回路収容ケースは、研削砥石を支持する回転軸の軸端から回転中心線方向に離隔した状態で回転軸に固定具を介して固定されていることから、送信モジュールを収容する電気回路収容ケースの内部空間が小径となり、送信モジュールを回転中心線に接近させることができる。

第４発明の研削砥石のＡＥ信号検出装置によれば、前記給電コイルおよび前記受電コイルは、前記回転中心線に対して同軸に且つ前記回転中心線方向において所定の距離を隔てて相対向して配置されており、前記受電コイルは、前記電気回路収容ケースの前記回転軸側とは反対側に装着されている。これにより、非接触給電装置が小型となる。

第５発明の研削砥石のＡＥ信号検出装置によれば、前記送信モジュールは、デジタル変換された前記ＡＥ信号を、アンテナを介して、無線ＬＡＮ上においてＵＤＰプロトコルを用いてパケット通信を行う。これにより、高速な無線データ送信を可能にする。

本発明の一実施例の研削砥石のＡＥ信号検出装置を備える研削加工装置の構成を説明する図である。 図１の研削砥石のＡＥ信号検出装置の構成を説明する図である。 図２の研削砥石のＡＥ信号検出装置に備えられた電気回路収容ケースを、研削砥石の回転中心線に直角な断面にて示す断面図である。 図２の研削砥石のＡＥ信号検出装置に備えられた電気回路収容ケースを、研削砥石の回転中心線を含む断面にて示す断面図である。 送信モジュールを研削砥石の回転中心線からの複数種類の径方向距離に装着可能な通信装置埋込板を説明する図である。 図５に示す通信装置埋込板を用いて、送信モジュールの複数種類の遠心力毎に測定したデータ欠損率を比較可能に示すグラフである。 アンテナの配置が異なる例を示す電気回路収容ケースの断面図であって、図３に相当する図である。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は発明に関連する要部を説明するものであり、寸法及び形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、研削中の研削砥石１４に発生する弾性波を検出してＡＥ信号を出力するＡＥ信号検出装置１０を備える研削加工装置１２の構成を説明する図である。図１において、研削加工装置１２には、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、ダイヤモンド砥粒の超砥粒などの砥粒１４ａが、ビトリファイドボンド、メタルボンドなどの結合材１４ｂにより結合された円環状の研削砥石１４が用いられている。研削砥石１４は、例えば、台金（ホイールコア）を備えない一体成形された円環状の一般砥石である。

図２は、研削砥石１４の装着構造と、ＡＥ信号検出装置１０の構成とを示している。図２に示すように、回転中心線Ｃ１まわりに回転駆動される研削加工装置１２の回転軸１６の軸端には、雄ねじ１６ｂが形成されている。研削砥石１４は、回転軸１６の雄ねじ１６ｂに螺合されたナット２２により座金２６及び移動フランジ２０を介して締結されることで、回転軸１６の軸端に装着された鉄製の固定フランジ１８と移動フランジ２０との間に挟圧された状態で装着される。固定フランジ１８は、回転軸１６の軸端部に形成されたテーパ部１６ａにテーパ嵌合された円筒部１８ｂと、円筒部１８ｂの一端から径方向（外周側）に突き出す円板部である固定フランジ部１８ａとを備えている。

移動フランジ２０は、円筒部１８ｂに回転中心線Ｃ１と同心に摺動可能に嵌合される貫通穴２０ａと、研削砥石１４に密接する円板部である移動フランジ部２０ｂと、を備えている。回転軸１６の雄ねじ１６ｂにナット２２が螺合されると、座金２６を介して移動フランジ２０が押圧されることにより、固定フランジ部１８ａと移動フランジ部２０ｂとの間で研削砥石１４が挟圧された状態で、固定される。研削砥石１４は、例えば図１に示すように柱状の被削材Ｗの外周面を研削する。

移動フランジ２０は、円筒状の外周壁２０ｃと、その外周壁２０ｃの一端を閉じて研削砥石１４に密着させられる底壁２０ｄと、外周壁２０ｃと同心の円筒状の内周壁２０ｅとを一体に有し、研削砥石１４とは反対側に開口する円環状の収容空間２０ｆが内部に形成されている。ＡＥセンサ２４は、収容空間２０ｆ内において、外周壁２０ｃの内周面に固着され、研削砥石１４の研削点から外周壁２０ｃへ伝達された弾性波を検知する。移動フランジ２０の収容空間２０ｆ内には送信回路、蓄電池等の電気回路部品が備えられていない。

ＡＥセンサ２４は、研削砥石１４に含まれる砥粒１４ａ等の破砕時に発生し且つ研削砥石１４内を伝播する例えば２０ｋＨｚ以上の超音波領域の弾性振動域である極めて周波数の高い破砕振動（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を、研削砥石１４に密着し移動フランジ２０を通して検出し、その破砕振動を表すアナログの電気信号であるＡＥ信号を出力する。ＡＥセンサ２４は、弾性波を検知する図示しない受信板を一端部に有し、受信板に受信された機械的振動をＡＥ信号に変換して出力する機／電変換素子例えば圧電素子を備えている。

図２に示すように、ナット２２は、研削砥石１４に対して固定フランジ１８とは反対側に位置している。ナット２２の研削砥石１４とは反対側には、複数本（本実施例では４本）の支持軸（固定具）２８を介して回転部材である回転軸１６に支持された有底円筒状の電気回路収容ケース３０が、回転中心線Ｃ１と同心に設けられている。電気回路収容ケース３０は、その径方向寸法が固定フランジ１８及び移動フランジ２０よりも充分に小径であり、移動フランジ２０の内周壁２０ｅの外周面よりも小径であって、ナット２２と同等の外径を有している。

図３は、回転部材である電気回路収容ケース３０の回転中心線Ｃ１に直交する断面を示し、図４は、電気回路収容ケース３０の回転中心線Ｃ１を含む断面を示している。図４に示すように、電気回路収容ケース３０は、円筒状の外周壁３０ａと外周壁３０ａの研削砥石１４側の一端を閉じる底壁３０ｂとを一体的に備えている。電気回路収容ケース３０内には、定電圧電源回路４２、プリアンプ４４、Ａ／Ｄ変換器４６、及び送信回路４８が、それらを支持する共通の回路基板３６と共に収容されている。

回路基板３６は、複数本のねじ３８によって底壁３０ｂに締結されている。また、プリアンプ４４にはＡＥセンサ２４から出力されたＡＥ信号がリード線４４ａを介して入力され、プリアンプ４４により増幅されたＡＥ信号はＡ／Ｄ変換器４６によりアナログ信号からデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器４６によりデジタル化されたＡＥ信号は送信回路４８に入力されてアンテナ５２から電波信号で送信される。定電圧電源回路４２、プリアンプ４４、Ａ／Ｄ変換器４６、及び送信回路４８の間は、回路基板３６に設けられた図示しない配線パターンにより適宜接続されている。

Ａ／Ｄ変換器４６は、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信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器４６のサンプリング周期は、短くなるほど（高速となるほど）、目こぼれ（砥粒破砕）に関連する後述の第１周波数帯Ｂ１と、砥粒と被削材との接触（擦れ）により生じる摩擦振動や弾性振動に関連する後述の第２周波数帯Ｂ２とが明確となる。なお、以下の実施例では、Ａ／Ｄ変換器４６のサンプリング周期として１μ秒が用いられている。

送信回路４８には、送信モジュール５０とアンテナ５２とが備えられている。送信モジュール５０は、送信モジュール５０にかかる遠心力が１４Ｎ以下となる位置に回路基板３６上に配置されている。送信モジュール５０は、無線ＬＡＮ上においてＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）として知られるプロトコルを用いて２４００ＭＨｚ程度の送信周波数でアンテナ５２を介してデジタル信号であるＡＥ信号をパケット通信するものである。送信モジュール５０は、例えばＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠して構成されており、好適には、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）通信モジュールが適用される。

電気回路収容ケース３０の円筒状の外周壁３０ａには、アンテナ５２から送信される電波を通過させるための開口３０ｃが貫通して設けられている。開口３０ｃには、好適には合成樹脂製或いは無機材料製等の電波を通過させる材質の図示しない蓋が嵌め入れられている。この開口３０ｃの形成に替えて、外周壁３０ａ全体が合成樹脂製とされてもよい。

図２に戻って、非回転部材である位置固定の固定アーム５４の先端部には、給電コイル５６と、商用電源から給電コイル５６を駆動するための所定周波数の駆動電流へ変換して給電コイル５６を駆動するコイル駆動回路５８とが固定されている。受電コイル６０は、電気回路収容ケース３０の研削砥石１４とは反対側に固定され、研削砥石１４と共に回転可能とされている。受電コイル６０と給電コイル５６とは、回転中心線Ｃ１と同心であって回転中心線Ｃ１方向に僅かな間隙（所定の距離）Ｇ１を隔てて相対向状態となるように、電気回路収容ケース３０と固定アーム５４の先端部とにそれぞれ設けられて、磁気的に結合されている。

図３に示す定電圧電源回路４２は、受電コイル６０から供給された電力を定電圧電力に変換してプリアンプ４４、Ａ／Ｄ変換器４６、送信回路４８等に供給する。定電圧電源回路４２、受電コイル６０、コイル駆動回路５８、及び給電コイル５６は、本実施例の非接触給電装置６２として機能している。

図１に戻って、研削加工装置１２の図示しない制御箱（非回転部材）には、アンテナ５２から無線で送信されたＡＥ信号を受信するためのアンテナ６６を有する受信回路６８と、受信回路６８において受信したＡＥ信号を処理する演算制御装置７２と、が備えられている。ＡＥ信号検出装置１０は、非接触給電装置６２と、アンテナ６６を有する受信回路６８と、ＡＥセンサ２４と、電気回路収容ケース３０内の定電圧電源回路４２、プリアンプ４４、Ａ／Ｄ変換器４６、送信回路４８、及び送信モジュール５０とを含んでいる。

演算制御装置７２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェースなどを含む電子制御装置すなわち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、ドレッシング面状態を判定するための、研削面状態を表す数値、グラフ、或いは図形などを算出し、研削面状態表示装置としても機能する面状態表示装置７０から出力させるとともに、後述する研削制御装置９４へ送信する。

演算制御装置７２は、周波数解析部７４、研削面状態出力部７６、及びドレッシング面状態出力部７８を機能的に備えている。周波数解析部７４は、被削材Ｗの研削加工中或いは研削砥石１４のドレッシング中において、Ａ／Ｄ変換器４６から入力されたＡＥ信号の周波数解析（ＦＦＴ）を繰り返し行なって、信号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種々の信号パワー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。

研削面状態出力部７６は、被削材Ｗの研削加工中において、上記周波数スペクトルから、例えば３２．５ｋＨｚを中心部に含む予め設定された第１周波数帯Ｂ１、例えば２０から３５ｋＨｚの第１周波数帯Ｂ１についての第１信号強度ＳＰ１、及び、例えば５５ｋＨｚを中心部に含む予め設定された第２周波数帯Ｂ２、例えば４０から６０ｋＨｚの第２周波数帯Ｂ２についての第２信号強度ＳＰ２を、それぞれ算出する。それらの第１信号強度ＳＰ１及び第２信号強度ＳＰ２としては、瞬時値であってもよいが、目つぶれや目こぼれを安定的に把握するために、好適には、Ａ／Ｄ変換器４６のサンプリング周期よりも充分に長く設定された所定周期内例えば周波数解析周期内の積分値或いは移動平均値が用いられる。

また、ドレッシング面状態出力部７８は、ドレッサ９０を用いた研削砥石１４のドレッシング中において、研削面状態出力部７６と同様に、上記周波数スペクトルから、３２．５ｋＨｚを中心部に含む予め設定された第１周波数帯Ｂ１、例えば２５から３５ｋＨｚの第１周波数帯Ｂ１についての第１信号強度ＳＰ１、及び、５５ｋＨｚを中心部に含む予め設定された第２周波数帯Ｂ２、例えば４０から６０ｋＨｚの第２周波数帯Ｂ２についての第２信号強度ＳＰ２を、それぞれ算出する。それらの第１信号強度ＳＰ１及び第２信号強度ＳＰ２としては、瞬時値であってもよいが、目つぶれや目こぼれを安定的に把握するために、好適には、Ａ／Ｄ変換器４６のサンプリング周期よりも充分に長く設定された所定周期内例えば周波数解析周期内の積分値或いは移動平均値が用いられる。

研削面状態出力部７６は、被削材Ｗの研削加工中において、或いは、ドレッシング面状態出力部７８は研削砥石１４のドレッシング中において、それぞれ、第１信号強度ＳＰ１及び第２信号強度ＳＰ２の少なくとも一方に基づいて、ドレッシング面状態評価値例えば信号強度の所定周期の積分値或いは移動平均値に関連する関連値（例えばレベル値）、或いは信号強度比ＳＲ（＝ＳＰ１／ＳＰ２）或いはその関連値（例えばレベル値）を算出し、面状態表示装置７０へ出力する。

これにより、第１信号強度ＳＰ１及び第２信号強度ＳＰ２の少なくとも一方、信号強度比ＳＲ、或いはそれらの関連値を、研削面状態評価値として、或いはドレッシング面状態評価値として面状態表示装置７０に表示させる。なお、第１信号強度ＳＰ１及び第２信号強度ＳＰ２の一方を用いる場合には、研削面状態評価値或いはドレッシング面状態評価値は、第１信号強度ＳＰ１及び第２信号強度ＳＰ２の一方の信号強度値そのものであってもよいし、把握し易い指標値例えばレベル値に変換した値であってもよい。

図１に示すように、研削加工装置１２は、研削砥石１４が取り付けられた回転軸１６を回転駆動する主軸駆動モータ８２と、円柱状の被削材Ｗを回転駆動する被削材回転駆動モータ８４と、研削砥石１４を円柱状の被削材Ｗの外周面に押し当てるために被削材Ｗを径方向に移動させる被削材移動モータ８６と、ドレッサ９０を回転駆動するドレッサ駆動モータ８８と、ドレッサ９０をその回転中心線Ｃ１方向に送るドレッサ送りモータ９２と、研削制御装置９４とを備えている。

研削制御装置９４は、演算制御装置７２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９６及びドレッシング制御部９８を機能的に備えている。研削自動制御部９６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砥石１４及び被削材Ｗ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Ｗを研削し、被削材Ｗの研削が完了すると被削材Ｗの回転を停止させるとともに原位置へ戻す。

研削自動制御部９６は、被削材Ｗの研削加工の過程において、ドレッシング面状態出力部７８から出力された実際の第１信号強度ＳＰ１、第２信号強度ＳＰ２、或いは信号強度比ＳＲ（＝ＳＰ１／ＳＰ２）に基づいて、被削材Ｗに対する実際の評価値が示す研削面状態が予め設定された目標評価値が示す研削面状態となるように、主軸駆動モータ８２、被削材回転駆動モータ８４、及び被削材移動モータ８６を自動制御する。例えば、研削自動制御部９６は、目標信号強度比ＳＲＴを目つぶれ及び目こぼれのバランスのよい値に設定し、ドレッシング面状態出力部７８からリアルタイムで逐次出力される実際の信号強度比ＳＲが例えば０．５５程度に予め設定された目標信号強度比ＳＲＴと一致するように、研削条件を自動調節する。

本発明者等は、送信モジュール５０を含む送信回路４８から送信される電波に含まれるＡＥ信号を表すデータの欠落（例えばパケットロス）と、送信モジュール５０の取付位置（回転中心線Ｃ１からの距離）との関係を、以下のように解析した。

まず、図５に示すように、回転中心線Ｃ１からの距離が５０ｍｍ、７０ｍｍ、１３０ｍｍである３つの異なる位置に送信モジュール５０を埋込み状態で保持可能な通信装置埋込板ＭＢを作成し、図２の電気回路収容ケース３０と同様の位置となるように、通信装置埋込板ＭＢを回転軸１６の端面に４本のボルトＢＴを介して回転中心線Ｃ１と同心に固定した。

次いで、主軸駆動モータ８２によって回転中心線Ｃ１まわりに主軸である回転軸１６を、研削砥石１４の研削加工時と同じ回転数すなわち３７７３ｒｐｍで回転駆動したとき、送信モジュール５０を含む送信回路４８から送信された電波に含まれるＡＥ信号のデータ欠損率を、送信モジュール５０の回転中心線Ｃ１からの距離が５０ｍｍである場合、７０ｍｍである場合、１３０ｍｍである場合についてそれぞれ測定した。ここで、送信モジュール５０の回転中心線Ｃ１からの距離とは、送信モジュール５０の中心と、回転中心線Ｃ１との間の距離である。また、送信モジュール５０の重量は１．７５ｇであった。

上記のデータ欠損率は、サンプリング周期１μ秒で１２ｂｉｔの分解能にてＡ／Ｄ変換された振動データを６０秒間測定した際の理論データ総数から、実際に受信したデータを差し引いた分をデータ欠損数とした割合として測定した。

図６は、データ欠損率の測定結果を示すグラフである。図６において、通信装置埋込板ＭＢが回転停止状態である場合、すなわち送信モジュール５０にかかる遠心力が０Ｎの時のデータ欠損率は０％であった。また、送信モジュール５０の回転中心線Ｃ１からの距離が５０ｍｍである場合には、すなわち送信モジュール５０にかかる遠心力が１４Ｎの時のデータ欠損率は０％であった。しかし、送信モジュール５０の回転中心線Ｃ１からの距離が７０ｍｍである場合、すなわち送信モジュール５０にかかる遠心力が１９Ｎの時のデータ欠損率は６２．３％であった。また、送信モジュール５０の回転中心線Ｃ１からの距離が１３０ｍｍである場合、すなわち送信モジュール５０にかかる遠心力が３６Ｎの時のデータ欠損率は６３．０％であった。このように、研削砥石１４の回転中心線Ｃ１から５０ｍｍ以下の範囲、すなわち、送信モジュール５０にかかる遠心力が１４Ｎ以下であれば、０％のデータ欠損率が得られた。

上述のように、本実施例の研削砥石１４のＡＥ信号検出装置１０によれば、円環状の研削砥石１４に発生する弾性波を受けてＡＥ信号を出力するＡＥセンサ２４と、ＡＥ信号をアナログ信号からデジタル信号へデジタル変換するＡ／Ｄ変換器４６と、Ａ／Ｄ変換器４６から出力されたデジタル変換されたＡＥ信号を無線で送信する送信回路（無線送信回路）４８とを研削砥石１４と共に回転する電気回路収容ケース（回転部材）３０に備え、送信回路４８から無線で送信されたＡＥ信号を受信する受信回路６８を非回転部材である制御箱に備える研削砥石のＡＥ信号検出装置１０であって、送信回路４８に含まれる送信モジュール５０は、前記送信モジュールにかかる遠心力が１４Ｎ以下となる位置に配置されている。このため、送信モジュール５０に加えられる遠心力が抑制されるので、高速回転となっても送信モジュール５０を含む送信回路４８から無線送信されるＡＥ信号におけるデータ欠損の発生が抑制される。

また、本実施例のＡＥ信号検出装置１０によれば、回転軸１６と共に回転する回転部材である電気回路収容ケース３０内に備えられ、送信モジュール５０を含む送信回路４８へ電力を供給する定電圧電源回路４２と、位置固定の電気回路収容ケース３０に設けられた給電コイル５６と給電コイル５６に磁気結合された受電コイル６０とを有し、定電圧電源回路４２に電力を供給する非接触給電装置６２と、を含む。これにより、研削砥石１４と共に回転する電気回路収容ケース３０に、形状の大きな蓄電池を搭載することが不要となる。

また、本実施例のＡＥ信号検出装置によれば、Ａ／Ｄ変換器４６、送信モジュール５０を含む送信回路４８、及び定電圧電源回路４２は、共通の回路基板３６に一体的に装着された状態で、研削砥石１４を支持する回転軸１６の軸端から回転中心線Ｃ１方向に離隔した状態で回転軸１６に支持軸（固定具）２８を介して固定された電気回路収容ケース３０内に収容されている。これにより、電気回路収容ケース３０は、研削砥石１４を支持する回転軸１６の軸端から回転中心線Ｃ１方向に離隔した状態で回転軸１６に支持軸２８を介して固定されていることから、送信モジュール５０を収容する電気回路収容ケース３０の内部空間が小径となり、送信モジュール５０を回転中心線Ｃ１に接近させることができる。

また、本実施例のＡＥ信号検出装置１０によれば、給電コイル５６及び受電コイル６０は、回転中心線Ｃ１に対して同軸に且つ回転中心線Ｃ１方向において所定の距離Ｇ１を隔てて相対向して配置されており、受電コイル６０は、電気回路収容ケース３０の回転軸１６側とは反対側に装着されている。これにより、非接触給電装置６２が小型となる。

また、本実施例のＡＥ信号検出装置１０によれば、送信モジュール５０は、デジタル変換されたＡＥ信号を、アンテナ５２を介して、無線ＬＡＮ上においてＵＤＰプロトコルを用いてパケット通信するものである。これにより、高速な無線データ送信を可能にする。

以上、本発明の一実施例を図面を用いて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例では、ＡＥセンサ２４が移動フランジ２０に設けられていたが、固定フランジ１８に設けられていてもよい。また、研削砥石１４に替えて、台金の外周面に複数個のセグメント砥石が貼り着けられて成る研削ホイールが用いられる場合には、ＡＥセンサ２４は台金に設けられてもよい。また、送信回路４８にアンテナ５２が備えられていたが、図７に示すように、送信回路４８に含まれる送信モジュール５０にアンテナ５２が備えられていてもよい。

また、前述の実施例では、非接触給電装置６２が電気回路収容ケース３０内に設けられた定電圧電源回路４２の元電源として用いられていたが、非接触給電装置６２に替えて、蓄電池が電気回路収容ケース３０内に設けられていてもよい。

また、前述の実施例では、磁気的に結合された給電コイル５６及び受電コイル６０を備えた非接触給電装置６２が用いられていたが、投光装置からの光を受けて発電する太陽電池セルを備えた非接触給電装置や、マイクロ波を受けて発電するアンテナ装置を備えた非接触給電装置等が用いられてもよい。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々の変更が加えられ得るものである。

１０：ＡＥ信号検出装置
１４：研削砥石
１６：回転軸（回転部材）
２４：ＡＥセンサ
２８：支持軸（固定具）
３０：電気回路収容ケース（回転部材）
３６：回路基板
４２：定電圧電源回路
４８：送信回路（無線送信回路）
５０：送信モジュール
５２：アンテナ
５６：給電コイル
６０：受電コイル
６２：非接触給電装置
６８：受信回路
Ｃ１：回転中心線

Claims (5)

1. 円環状の研削砥石に発生する弾性波を受けてＡＥ信号を出力するＡＥセンサと、前記ＡＥ信号をアナログ信号からデジタル信号へデジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器から出力されたデジタル変換された前記ＡＥ信号を無線で送信する無線送信回路と、を前記研削砥石と共に回転する回転部材に備え、前記無線送信回路から無線で送信された前記ＡＥ信号を受信する受信回路を非回転部材に備える研削砥石のＡＥ信号検出装置であって、
   前記無線送信回路に含まれる送信モジュールは、前記送信モジュールにかかる遠心力が１４Ｎ以下となる位置に配置されている
   ことを特徴とする研削砥石のＡＥ信号検出装置。
2. 位置固定に設けられた給電コイルと、前記給電コイルに磁気結合された状態で前記回転部材に設けられた受電コイルとを有し、前記回転部材に備えられた定電圧電源回路に電力を供給する非接触給電装置を含む
   ことを特徴とする請求項１の研削砥石のＡＥ信号検出装置。
3. 前記Ａ／Ｄ変換器、前記無線送信回路、および前記定電圧電源回路は、共通の回路基板に一体的に装着された状態で、前記研削砥石を支持する回転軸の軸端から前記回転軸の回転中心線方向に離隔した状態で前記回転軸に固定具を介して固定された電気回路収容ケース内に収容されている
   ことを特徴とする請求項２の研削砥石のＡＥ信号検出装置。
4. 前記給電コイルおよび前記受電コイルは、前記回転中心線に対して同軸に且つ前記回転中心線方向において所定の距離を隔てて相対向して配置されており、前記受電コイルは、前記電気回路収容ケースの前記回転軸側とは反対側に装着されている
   ことを特徴とする請求項３の研削砥石のＡＥ信号検出装置。
5. 前記送信モジュールは、デジタル変換された前記ＡＥ信号を、アンテナを介して、無線ＬＡＮ上においてＵＤＰプロトコルを用いてパケット通信するものである
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１の研削砥石のＡＥ信号検出装置。

Images