JP3234701B2 - 超音波検出装置 - Google Patents

超音波検出装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超音波検出装置に係り、
特に高速回転体によって発生する超音波振動を非接触の
方法で検知する超音波検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、ワークを研削する砥石の表面を
整形する場合、回転型のドレッシング装置が用いられて
いる。この回転型のドレッシング装置は、一般に、ハウ
ジング内に回転可能に支持されたドレッサ軸の端部に、
ダイヤモンド等の切刃を備えたドレッサ工具を装着した
ものであり、ドレッサ軸を回転させながら、回転してい
る砥石にドレッサ工具を接触させることにより砥石表面
の整形を行うようにしている。
【０００３】そして、砥石整形における精度を向上さ
せ、砥石の削り代を少なくし、更に、砥石の利用効率の
向上と、研削コストの低下を図るため、ドレッサ工具が
砥石と接触した時に発生する超音波振動（ＡＥ）を検出
する超音波センサ（以下、「ＡＥセンサ」という）で検
出する方法が公知である。（実公昭６４ー２７８、特公
平１−２３２７３号等）。
【０００４】このＡＥセンサ６１は、図１０に示すよう
に、回転体としてのドレッサ工具６２を支持するハウジ
ング（支持体）６３に一体に設けられており、回転して
いるドレッサ工具６２とハウジング６３との間隙に、検
出液供給部６４から検出液を供給して液膜を形成し、ド
レッサ工具６２の切刃６５が砥石と接触した時に発生す
る超音波振動を液膜、及びハウジング６３を通してＡＥ
センサ６１に伝達し、ミクロン単位の接触点を検出する
ものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回転し
ているドレッサ工具（回転体）６２とハウジング６３と
の間隙に検出液を供給する検出液供給部６４は、図１１
に示すように、回転体の軸線から離れた位置あり、ここ
から検出液が供給されるため、液膜６６は回転体の回転
軸線を中心とするドーナツ状となり、高速回転の場合に
おいては、回転体の遠心力の影響を受けて検出液の飛散
が大きく、良好な液膜が形成されない。このため、超音
波振動がＡＥセンサ６１に伝達され難く、図９に示すよ
うに、高い測定精度が得られなくなるという問題点があ
る。
【０００６】即ち、図９は、従来の超音波検出装置にお
いて、回転体を５０００rpm の高速回転させた場合の供
給電圧Ｓに対して出力Ｎを測定したものであり、横軸に
時間SEC （秒）、縦軸に有効電圧Ｖ（ボルト）を取った
ものである。この測定結果に基づいて算出したＳ／Ｎ
は、３．５であり、感度が低いことがわかる。尚、一般
に、Ｓ／Ｎが５以上あれば、良好な感度とされている。
【０００７】本発明は、上記のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、主に、高速回転用として、遠心力の影
響を受けにくい良好な液膜を形成するとともに測定精度
の高い超音波検出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、回転体に発生する超音波振動を検
出する超音波検出装置において、前記回転体と間隙を開
けて配置されて、前記回転体の回転中心に向けてほぼ回
転体の回転軸線に沿って検出液を供給する検出液供給部
と、前記検出液供給部に一体に設けられ、回転体の超音
波振動を前記間隙に形成された検出液膜を介在して検知
するＡＥセンサとを備えることを特徴とするものであ
る。
【０００９】
【作用】検出液供給部からは回転体の回転中心に向けて
検出液が供給されるので、高速回転においても回転体表
面に形成される検出液膜は遠心力の影響をほとんど受け
ず、検出液の飛散や膜面積の縮小ということがほどんど
なく、良好な液膜を形成することができる。
【００１０】回転体に発生した超音波振動は、液膜を介
してＡＥセンサに検出されるが、ＡＥセンサは検出液供
給部に一体に形成されており、従って、回転体を支持す
る支持体と別体に設けられてもよく、この場合は、かか
る支持体の振動の影響を受けることがないので更に精度
の高い計測をすることができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。
【００１２】まず、本実施例に用いられるドレッシング
装置１について説明する。
【００１３】図１において、ドレッシング装置１は、ハ
ウジング１１と、このハウジング１１に軸受１２、１３
を介して回転可能に支持されたドレッサ軸２１と、ハウ
ジング１１から突出されたドレッサ軸２１の一方の端部
（図示例では左端部）に着脱可能に装着されたドレッサ
工具３１とを備えている。
【００１４】ハウジング１１内の軸受１２と軸受１３と
の間には内スリーブ１５と外スリーブ１６とが介装さ
れ、ドレッサ軸２１が回転可能で、かつ軸方向に移動し
ないようにハウジング１１に支持されている。
【００１５】ハウジング１１には、軸受１２、軸受１
３、内スリーブ１５および外スリーブ１６との間に潤滑
用オイルミストを供給する供給路１９が形成されてお
り、潤滑用オイルミスト供給源（図示せず）から潤滑用
オイルミストが供給されている。
【００１６】尚、ハウジング１１の一端部（図１の右側
端部）に装着されているのは蓋板１７である。
【００１７】ドレッサ軸２１の端部（図１中左側端部）
には、切刃３２を有する回転体としてのドレッサ工具３
１がボルト３４を介して連結されている。
【００１８】また、ドレッサ軸２１の右端部にはプーリ
ー３５が連結され、動力源の駆動軸に装着されたプーリ
ーにベルト（図示せず）を介して接続されている。
【００１９】次に、図１及び図２を参照して、本発明の
実施例にかかる超音波検出装置４１について説明する。
【００２０】この超音波検出装置４１は、上述のドレッ
シング装置１と別体に設けられてもよく、ドレッシング
装置１のドレッサ工具３１の正面３１ａと所定の間隙Ｓ
を開けて配置されている。また、超音波検出装置を別体
に設けた場合、超音波検出装置４１は図１に示すよう
に、軸方向に沿って移動可能に設けられている。
【００２１】超音波検出装置４１は、回転体としてのド
レッサ工具３１の正面３１ａにおける回転中心にほぼ回
転体の回転軸線に沿って検出液を供給する検出液供給部
４２と、この検出液供給部４２に一体に設けられたＡＥ
センサ４３とを備えている。
【００２２】検出液供給部４２は、検出板４４を備え、
この検出板４４に検出液の送油孔４５が形成されてい
る。送油孔４５は、導管４６を介して検出液供給源（図
示せず）に接続されている。
【００２３】検出板４４には、その側部にＡＥセンサ４
３が固定されており、検出液膜を介して伝達された超音
波振動を検出板４４を伝わって、検出するようになって
いる。このように、超音波検出装置４１をドレッシング
装置１と別体に構成した場合には、ドレッシング装置１
の構成が簡易になるとともに、ドレッシング装置自体の
振動により発生する超音波振動の影響（ノイズ）を受け
にくくなるので測定精度を更に向上させることができ
る。また、ドレッサ工具３１の取付け、取外し等の工具
管理が容易になる。
【００２４】次に、本実施例の作用について説明する。
【００２５】本実施例に使用されるドレッシング装置で
は、砥石の研削面が磨耗したりして、整形の必要が生じ
ると、砥石を回転させた状態で、ドレッサ工具３１を回
転させて、砥石をドレスする。
【００２６】次いで、回転しているドレッサ工具３１の
切刃３２が砥石の周面に接触したら、切刃３２が砥石の
面のドレスを開始するので、その時点から、ドレスの切
り込み寸法を管理する。これにより、砥石の周面のドレ
ス量を管理する。即ち、ここではドレッサ工具３１の切
刃３２が砥石の周面に接触した時点を正確に検知するこ
とが重要であり、この実施例によれば、ＡＥセンサ４３
によりその接触した時点を検知する。
【００２７】超音波検出装置４１では、検出液給供源
（図示せず）からの検出液は、検出液の送油孔４５から
ドレッサ工具３１と検出板４４との間に形成される間隙
Ｓに供給される。そして、回転しているドレッサ工具３
１と検出板４４との間隙Ｓには検出液の液膜が形成され
る。この場合、検出液供給路４５は、回転体としてのド
レッサ工具３１の正面３１においてその回転中心に位置
し、供給路４５から回転中心に向けて吐出される検出液
は、回転中心付近に液膜を形成するが、この液膜はドレ
ッサ工具３１の回転による遠心力の影響をほとんど受け
ない。従って、高速回転においても、液膜を形成する検
出液が飛散したり、液膜面積が小さくなるということを
防止できる。このような遠心力の影響は、従来はドレッ
サ工具３１の周速が速くなると大きく受けやすいが、本
実施例では回転中心に液膜が形成されているのでドレッ
サ工具３１の周速にかかわらず、液膜を十分に形成する
ことができる。従って、ドレッサ工具３１の周速を従来
よりも高めることができる。
【００２８】尚、検出液を十分に滞留させるため、間隙
Ｓは送油孔４５の直径ｄと次の式（１）に示す関係に設
定されている。
【００２９】
【数１】 次に、図３乃至図６を参照して、他の実施例について説
明する。
【００３０】図３に示す実施例では、検出液を滞留させ
るため、ドレッサ工具３１の正面３１ａに凹４８が形成
され、この凹４８に対して検出板４４の先端部が挿入さ
れるようになっている。
【００３１】この場合における間隙Ｓと検出板の直径ｄ
1 及び凹４８の内径ｄ2 との関係は次の式（２）に示さ
れる。
【００３２】
【数２】 このような数式に設定することにより、検出液を有効に
滞留させることができ、更に高速運転をおこなうことが
可能である。
【００３３】図４に示す実施例では、上述の図３に示す
実施例において、更にエアーシールによって検出液を滞
留させる構成を示している。即ち、検出板４４には、そ
の先端部に空気を送風するエア通路４９を有している。
【００３４】このエア通路４９は、凹部４８の側面に開
口４９ａが形成されており、ここにエアシールをしてい
る。
【００３５】図５に示す実施例では、検出板４４がドレ
ッサ工具３１の他、ドレッサ軸２１とも対面してドレッ
サ工具３１とドレッサ軸２１との両方における超音波振
動を検出する構成としている。
【００３６】即ち、ドレッサ工具３１はドーナツ形状と
して、その中央の穴にドレッサ軸２１を配置し、このド
レッサ軸２１に対面させて同様に検出板４４を配置する
構成としている。
【００３７】図６に示す実施例では、本実施例にかかる
超音波検出装置４１を被加工物５１を砥石により研磨す
るグラインダー５２に用いた例を示している。即ち、超
音波検出装置４１をドレッシング装置等と別体にした場
合に、他の装置における超音波検出にも容易に利用する
ことができる。
【００３８】次に、図７及び図８を参照して本発明の実
施例の効果について説明する。
【００３９】上述した図５に示すドレッシング装置の実
施例について、ＡＥセンサの感度確認試験をおこない、
その結果を図７に示した。
【００４０】尚、感度確認試験では、図８に示す切削状
態において連続的に切削しその時における超音波検出状
態を図７に示している。
【００４１】図７は、横軸に時間SEC （秒）、縦軸に有
効電圧Ｖ（ボルト）を取ったもので、接触時のＡＥセン
サの出力Ｓおよび回転ノイズ出力Ｎを測定したものであ
る。
【００４２】そして、Ｓ／Ｎを算出し、その結果をそれ
ぞれの図面中に記載した。一般に、Ｓ／Ｎが５以上あれ
ば良好な感度ということができるが、図７に示す試験例
においては、回転数が５０００rpm 回転において、Ｓ／
Ｎが８．６であり、超音波検出感度にすぐれていること
が明らかである。特に、Ｓ／Ｎは８以上と十分であるた
め、６０００rpm 回転以上の高速回転数であっても十分
な超音波検出感度を得られると推測できる。
【００４３】
【発明の効果】本発明の超音波検出装置によれば、検出
液供給部からは回転体の回転中心にほぼ回転体の回転軸
線に沿って検出液が供給されるので、回転体表面に形成
される検出膜は遠心力の影響をほとんど受けず、検出液
の飛散や膜面積の縮小ということがほどんどなく、良好
な液膜を形成することができる。
【００４４】特に、回転数が高い場合であっても検出膜
は遠心力の影響を受け難い、良好な液膜を形成すること
ができる。従って、従来に増して回転体を高回転で運転
することができる。
【００４５】
【００４６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による超音波検出装置の構成と
その使用状態を示す断面図である。
【図２】図１に示す主要部分を抜き出して示す断面図で
ある。
【図３】本発明の他の実施例による超音波検出装置とそ
の使用状態における主要部分を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施例による超音波検出装置とそ
の使用状態における主要部分を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施例による超音波検出装置とそ
の使用状態における主要部分を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施例による超音波検出装置とそ
の使用状態における主要部分を示す断面図である。
【図７】本発明の実施例による超音波検出装置による試
験例を示すグラフ図である。
【図８】本発明の実施例による超音波検出装置による試
験方法を説明する図である。
【図９】従来の超音波検出装置による試験例を示すグラ
フ図である。
【図１０】従来の超音波検出装置を搭載したドレッシン
グ装置の断面図である。
【図１１】図１０に示す従来の超音波装置による液膜状
態を説明した平面図である。
【符号の説明】
３１ ドレサ工具（回転体） ４１ 超音波検出装置 ４２ 検出液供給部 ４３ ＡＥセンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−309563（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01H 17/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転体に発生する超音波振動を検出する
    超音波検出装置において、前記回転体と間隙を開けて配
    置されて、前記回転体の回転中心に向けてほぼ回転体の
    回転軸線に沿って検出液を供給する検出液供給部と、前
    記検出液供給部に一体に設けられ、回転体の超音波振動
    を前記間隙に形成された検出液膜を介在して検知するＡ
    Ｅセンサとを備えることを特徴とする超音波検出装置。
JP34737093A 1993-12-24 1993-12-24 超音波検出装置 Expired - Lifetime JP3234701B2 (ja)

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