JP3168485B2 - 接触検知装置 - Google Patents
接触検知装置Info
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- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
Description
ーイング時または研削時に砥石車の表面位置を検出する
ときなどに使用される接触検知装置に関する。
あるいは研削時に砥石車の研削表面位置を検出するため
の接触検出装置としては、AE(アコースティック・エ
ミッション)センサを組み込んだ検知ピンを主軸台等の
固定部に取り付け、砥石台を研削時またはツルーイング
時と同様に前進送りすることにより、回転する砥石車の
研削表面を検知ピンに接触させ、このときに検知ピンに
発生する弾性波をAEセンサにより検出し、AEセンサ
から出力される信号のレベルから砥石車の接触を判定す
るとともに、その判定信号と砥石台の前進送り量とから
砥石車の表面位置を検知するようになっている。
ける砥石表面位置の検出に際しては、研削時と同様な条
件にするため、ノズルから噴出するクーラントが検知ピ
ンにかかると、クーラントの衝突圧により検出ピンに弾
性波が発生し、この弾性波がAEセンサにより検出され
ることによって砥石接触と誤判定される場合がある。
給を停止して砥石表面位置を検出する方法を採用してい
た。しかし、このような方法を講じても配管およびノズ
ル内に残留しているクーラントが検知ピンに滴下される
と、その滴下圧により発生する弾性波が砥石接触である
と誤検出されることがある。これを解決するために、配
管およびノズル内に残留するクーラントをエアーにより
排除した後に砥石の接触検知を行うようにしている。し
かしながら、このような方法は、砥石の接触検知を行う
までの準備時間(約30秒)が必要になり、検知サイク
ル時間が長くなるほか、研削サイクルまたはツルーイン
グサイクルにも影響を及ぼすという問題があった。
のであり、検知部材にクーラントが噴きかけられていて
も検知部材と砥石などの被検知物体との接触をノイズ成
分に左右されることなく確実に検出できるようにした接
触検知装置を提供することを目的とする。
応づけて本発明を説明すると、本発明は、回転する被検
知物体9が接触される検知部材16と、前記被検知物体
9が回転しながら前記検知部材16に接触するときに該
検知部材16に発生する弾性波を検出して弾性波信号を
出力する弾性波検出手段18と、前記弾性波検出手段1
8から出力される所定レベル以上の弾性波信号を矩形波
信号に整形して出力する矩形波生成手段20と、前記矩
形波生成手段20からの出力信号を所定の間隔でサンプ
リングすることにより該サンプリング間隔に相当する角
度位相毎に被検知物体9の接触,非接触を表わす一周期
のデータを抽出するサンプリング手段21と、前記抽出
された一周期のデータを複数周期分取り込み、該データ
を基に同一角度位相で複数周期に亘り連続して接触を表
わすデータを認識したときに被検知物体9と検知部材1
6との接触を判定する信号処理手段22とを備えてな
る。
物体9の接触およびクーラントの射突などで検知部材1
6に発生する弾性波は矩形波生成手段20により順次矩
形波信号に変換される。そして、これらの矩形波信号は
サンプリング手段21でサンプリングされることによ
り、被検知物体9の一周期に相当する接触,非接触を表
わす複数周期分のデータを抽出して信号処理手段22に
取り込む。信号処理手段22では、取り込まれたデータ
から同一位相で複数周期に亘り連続して接触を表わすデ
ータを認識したときに被検知物体9の接触を判定する。
よって、サンプリング周期と無関係に発生するランダム
ノイズ成分に左右されることなく被検知物体9と検知部
材16との接触検知を確実になし得る。
て説明する。図1は、本発明による接触検知装置の全体
の構成図、図2は本発明の接触検知装置を適用した研削
盤の概略平面図である。
おいて、1は研削盤であり、ベッド2を有する。ベッド
2上には、工作物テーブル3がZ軸方向に移動可能に設
置され、この工作物テーブル3は、サーボモータ4およ
び該サーボモータ4により回転される送りねじ(不図
示)によってZ軸方向に移動される。
心押台6が左右に位置して対向設置されており、この主
軸台5と心押台6間には、主軸台5の主軸5aに設けた
チャック5bと心押台6に設けたセンタ6aとにより工
作物Wの両端が支持されている。
テーブル3の移動方向と直角なX軸方向に移動可能に設
置した砥石台であり、この砥石台7は、ベッド2に固定
したサーボモータ8および該サーボモータ8により回転
される送りねじ(不図示)によりX軸方向に移動され
る。また、砥石台7は、工作物Wを研削する被検知物体
である砥石車9を有し、この砥石車9は砥石カバー10
によりカバーされているとともに、工作物テーブル3と
対向する露出側にはクーラントノズル11が配設され、
このノズル11はクーラント供給管12に接続されてい
る。
7の移動量を検出するエンコーダである。また、15は
砥石台7に対向して主軸台5に取り付けたツルーイング
装置、16は砥石車9の表面位置を検知するための検知
部材である検知ピンであり、この検知ピン16は、図1
に示すように支持部材17によって砥石台7と対向する
主軸台5に固定されている。また、この検知ピン16に
は、砥石表面との接触時およびクーラントの射突により
発生する弾性波を検出する弾性波検出手段としてのAE
センサ18が一体に取り付けられている。
おいて、接触検知装置は、AEセンサ18により検出さ
れた所定レベル以上の各弾性波信号を矩形波に整形して
弾性波の持続時間に相当する矩形波信号を出力する矩形
波生成手段としての矩形波生成回路20と、砥石車1回
転当りN個(例えば256個)のサンプリングパルスを
砥石車の回転に同期して発生するサンプリング手段であ
るサンプリングパルス発生回路21a、および該サンプ
リングパルスが加わる毎にゲートして矩形波生成回路2
0の出力信号をサンプリングし出力するゲート回路21
bとを有するサンプリング回路21と、このサンプリン
グ回路21によりサンプリングされた矩形波生成回路2
0のサンプリング信号を取り込んで予め定められた所定
の信号処理を施すことにより砥石車9と検知ピン16と
の接触の有無を判定する信号処理手段としての信号処理
回路22とから構成される。
ら出力される検出信号から弾性波成分のみを抽出するハ
イパスフィルタ20aと、このハイパスフィルタ20a
を通過した弾性波信号を全波整流する整流回路20b
と、この整流信号を平滑化する平滑回路20cと、平滑
化された信号と基準信号とを比較し、平滑化された信号
のレベルが基準信号レベルを越えている間出力をハイレ
ベルにして弾性波信号に応じた矩形波信号を送出するコ
ンパレータ20dとから構成される。
によりゲートされる毎にゲート回路21bを通過する矩
形波生成回路20のサンプリング信号を受けるインタフ
ェース22aと、このインタフェース22aを通して取
り込まれた砥石車9の外周表面の各角度位相に対応する
サンプリング信号を基に砥石車9を検知ピン16との接
触の有無を判定するCPU22bと、CPU22bで処
理されたサンプリング信号を格納するメモリ22cとか
ら構成される。
動作について説明する。研削またはツルーイングに際
し、砥石車9の研削面に相当する砥石表面の工作物Wま
たはツルーイング装置15に対する位置を検出する場合
は、まず、サーボモータ4により工作物テーブル3をZ
軸方向に移動して、検知ピン16を砥石車9と正対する
位置に位置決めする。かかる状態で、砥石車9をツルー
イング時または研削時と同様に回転させるとともに、ノ
ズル11からクーラントを噴射させる。さらに、サーボ
モータ8を不図示の数値制御装置からの指令信号により
回転制御して砥石台7を検知ピン16側へステップ状に
前進させ、砥石車9の外周面が検知ピン16に接触した
ことが検知されたならば、砥石台7の前進送りを停止す
るとともに、所定時間後に砥石台7を早送りにて後退さ
せる。
接触したり、あるいはノズル11から噴出するクーラン
トが検知ピン16に噴きかけられると、砥石外周面の凸
部およびクーラントの噴き付け力に応じた弾性波が検知
ピン16に発生し、この弾性波はAEセンサ18により
検出される。AEセンサ18から出力される弾性波信号
が矩形波生成回路20のハイパスフィルタ20aに入力
されると、該ハイパスフィルタ20aからは、図3
(a)に示すような波形の弾性波信号S1のみが抽出さ
れ、整流回路20bに出力される。
3(b)に示す波形に全波整流して平滑回路20cに出
力される。平滑回路20cでは、図3(b)に示す全波
整流波形を平滑化することにより、図3(c)に示す波
形の信号S2を出力する。この平滑化信号S2がコンパ
レータ20dに入力されると、コンパレータ20dでは
平滑化信号S2と、基準信号Vref とを比較し、平滑化
信号S2が基準信号Vref を越えるレベルの期間、コン
パレータ20dの出力をHレベルにすることで、図3
(d)に示すような弾性波信号の持続時間に応じた幅の
矩形波信号S3が生成される。
のサンプリングパルスSPがゲート回路21bに加えら
れると、このゲート回路21bは砥石1回転当りN回、
例えば256回ゲートされ、このゲート毎に矩形波生成
回路20の出力信号がサンプリングされて信号処理回路
22に出力される。単位時間当りのサンプリングパルス
SPの発生回数は、手動操作によって自由に変えられ、
砥石の回転速度が分かっているので、砥石1回転当り2
56回サンプリングパルスSPが発生するように調整さ
れる。
次取り込まれるサンプリング信号をサンプリング間隔に
相当する砥石車9の角度位相に関連づけてメモリ22c
に格納する。
の格納状態を示すものである。この図4において、数字
1〜Nは砥石1回転当りN、例えば256回サンプリン
グ間隔に相当する砥石外周面に対するサンプリング位置
(角度位相)を表わし、また「1」はサンプリングされ
たコンパレータ20dの出力が「H」の状態にあること
を表わし、「0」はサンプリングされたコンパレータ2
0dの出力が「L」の状態にあることを表わしている。
の行番号に相当)を越えるデータは、例えばn+1回転
分のデータは1回転目のところに格納され、同時にn+
2回転分のデータは2回転目のところに格納される。
メモリ22cには、図5,図6のフローに示す接触判定
プログラムが格納されている。図5のステップ100で
A=1(A:角度位相、図4の列番号に相当)にセット
し、ステップ101で角度位相Aがn回転とも「1」で
あるか判断し、NOであればステップ102で角度位相
Aと対応づけて「0」とメモリ22cの判定データに格
納し、YESであればステップ103で角度位相Aと対
応づけて「1」とメモリ22cの判定データに格納す
る。角度位相AがNを越えるまで、前記ステップ101
からステップ105を繰り返し実行し、図7に示す判定
データが作成される。
と、図6のステップ200でA=1(A:角度位相、図
7の列番号に相当)にセットし、ステップ201でK=
0(K:隣接する角度位相の連続性判定のカウンタ)に
セットする。ステップ202で判定データの角度位相A
に格納されたデータを読み、「1」であれば、ステップ
203で隣接する角度位相の連続性判定のカウンタKを
K+1にカウントアップし、ステップ204で隣接する
角度位相の連続性判定のカウンタKがm(m:連続性の
有無を判断する任意の値)例えば2以上かを判定する。
m=1であれば縦の連続性のみを、m=2であれば横の
2つまでの連続性を判断する。前記判定がYESであれ
ば接触信号を出力し、NOであればステップ205へ移
行する。
ときは隣接する角度位相の連続性判定のカウンタKを0
にセットし、ステップ206へ移行する。ステップ20
6で角度位相AをA+1にカウントアップし、ステップ
207で角度位相AがNを越えるかを判断し、NOであ
れば、前記ステップ202からステップ207を繰り返
し実行する。ステップ207でNOと判定されたとき
は、接触信号なしと判定され、砥石1回転分のサンプリ
ングデータが新たに入力された時点で、前記ステップ1
00からステップ207を繰り返し実行する。即ち、ス
テップ100〜105において、同一角度位相で複数周
期に亘り 「 1 」 が連続しているかを判定した後、ステップ
200〜207にて、隣接する角度位相での連続性判定
を行っている。
その凸部分が検知ピン16と接触したときに接触信号が
発生し、そして、この凸部に対応する接触信号は砥石車
9を何回転しても同じ角度位相で発生することになる。
これに対しクーラントの検知ピン16への射突により発
生する信号は同じ角度位相で発生する確率は低い。
センサ18、すなわち矩形波信号のサンプリング信号
「1」,「0」を図4に示すように砥石車9の1回転目
からn回転目(16回転目)分、メモリ22cに取り込
んだ後、このメモリ内のサンプリング信号パターンか
ら、同じ角度位相で、かつn回転とも連続して「1」の
サンプリング信号が立っているかを判定し、この状態が
認識されたならば砥石車9が検知ピン18に接触したと
判断する。この図4に示す実施例では数字6,7の位相
部分で砥石が検知ピンに接触したことを表わしている。
およびクーラントの射突により発生する検知ピンの弾性
波をAEセンサにより検出し、このAEセンサから出力
される所定レベル以上の弾性波信号を矩形波生成回路に
より矩形波信号に変換するとともに、この矩形波生成回
路の出力信号を砥石1回転当りN回のパルスによりサン
プリングして信号処理回路に取り込み、この信号処理回
路において、順次取り込まれるサンプリング信号を砥石
車の外周面の角度位相に関連づけてメモリに記憶し、こ
のメモリから同じ位相で、かつn回転とも連続した
「1」のサンプリング信号があるかを判定し、この状態
が認識されたときに砥石車が検知ピンに接触していると
判断するようにしたので、砥石表面の位置検出時に検知
ピンにクーラントが射突して弾性波が発生するようにな
っても、これによる砥石接触の誤検出がなくなり、砥石
との接触を確実に検知することができる。これに伴い、
クーラントを噴出したままの研削時と同様な条件下で砥
石との接触検出が可能となり、しかも従来のようにクー
ラントの供給を停止してエアーによる配管およびノズル
内の残留クーラントの排除サイクルが不要になり、検出
サイクル時間を短縮できる。
について説明したが、本発明はこれに限らず、砥石以外
の被検知物体の接触検知にも適用することができる。ま
た、本発明は、上記実施例に示す構成のものに限らず、
請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、種々の変形が
可能である。
検知物体が回転しながら検知部材に接触するときに検知
部材に発生する弾性波を弾性波検出手段により検出し、
この検出手段から出力される弾性波信号を矩形波信号に
変換した後、この矩形波信号を所定間隔でサンプリング
することにより、該サンプリング間隔に相当する角度位
相毎に被検知物体の接触,非接触を表わす複数周期分の
データを抽出し、このデータから同一位相で複数周期に
亘り連続して接触を表わすデータが認識されたときに被
検知物体と検知部材との接触を判定するようにしたの
で、被検知物体の接触をノイズ成分に左右されることな
く確実に検知することができる。
構成図である。
面図である。
である。
リング信号のメモリへの格納例を示す説明図である。
図である。
図である。
ータのメモリへの格納例を示す説明図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 回転する被検知物体が接触される検知部
材と、前記被検知物体が回転しながら前記検知部材に接
触するときに該検知部材に発生する弾性波を検出して弾
性波信号を出力する弾性波検出手段と、前記弾性波検出
手段から出力される所定レベル以上の弾性波信号を矩形
波信号に整形して出力する矩形波生成手段と、前記矩形
波生成手段からの出力信号を所定の間隔でサンプリング
することにより該サンプリング間隔に相当する角度位相
毎に被検知物体の接触,非接触を表わす一周期のデータ
を抽出するサンプリング手段と、前記抽出された一周期
のデータを複数周期分取り込み、該データを基に同一角
度位相で複数周期に亘り連続して接触を表わすデータが
認識されたときに被検知物体と検知部材との接触を判定
する信号処理手段とを備えたことを特徴とする接触検知
装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26163092A JP3168485B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 接触検知装置 |
EP93115442A EP0599013B1 (en) | 1992-09-25 | 1993-09-24 | Apparatus for detecting contact with rotating body |
US08/125,752 US5485752A (en) | 1992-09-25 | 1993-09-24 | Apparatus for detecting contact with rotating body |
DE69324444T DE69324444D1 (de) | 1992-09-25 | 1993-09-24 | Gerät zur Berührungsdetektion mit einem rotierendem Körper |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26163092A JP3168485B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 接触検知装置 |
Publications (2)
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JPH06114692A JPH06114692A (ja) | 1994-04-26 |
JP3168485B2 true JP3168485B2 (ja) | 2001-05-21 |
Family
ID=17364566
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26163092A Expired - Fee Related JP3168485B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-30 | 接触検知装置 |
Country Status (1)
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Families Citing this family (3)
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US20090015265A1 (en) | 2006-01-12 | 2009-01-15 | Kazuo Meki | Acoustic Emission Sensor and Method For Checking Operating State of Acoustic Emission Sensor |
JP5159399B2 (ja) * | 2008-04-07 | 2013-03-06 | 株式会社東京精密 | 接触検出装置、加工装置及び接触検出方法 |
-
1992
- 1992-09-30 JP JP26163092A patent/JP3168485B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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