JP4820468B2 - 検出信号伝送装置 - Google Patents
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Description
また、第1のコイルに印加される圧電素子の出力信号のレベルは、微弱であるため、第2のコイルに充分な誘導起電力を得るには、第1のコイルと第2コイルとを微少間隔で接近させて、しかも、精度の高い同軸度で配置する必要がある。そのため、寸法誤差の極力小さな部品加工が必要とされ、装置の高価格化を招くという問題があった。
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、高い部品加工精度や、その取り付けの精度を必要とすることなく高いS/N比で超音波信号の検出ができる検出信号伝送装置を提供するものである。
また、本発明の他の目的は、回転体からの超音波検出のために回転体に取着される部品の摩耗が殆どなく、ぞれに伴い定期的な交換を必要とすることがない検出信号伝送装置を提供することにある。
回転体において発生した超音波を検出、伝送する検出信号伝送装置であって、
前記回転体に、前記超音波を検出する超音波センサを設けると共に、前記超音波センサの検出信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換器と、前記アナログ・ディジタル変換器の出力信号を無線変調する信号変換送信回路と、前記信号変換送信回路により無線変調された信号を放射する信号送信用アンテナと、外部から送信された無線周波数の電力信号を受信する電力受信用アンテナと、前記電力受信用アンテナにより得られた信号を整流し、電源供給を行う整流回路とを設ける一方、
前記信号送信用アンテナにより放射された信号を受信する信号受信用アンテナと、当該信号受信用アンテナにより得られた受信信号の復調、信号レベルの変換を行う信号受信ヘッドと、無線周波数の電力信号を発生する電力送信ヘッドと、前記電力送信ヘッドから印加された無線周波数の電力信号を放射する電力送信用アンテナと、前記信号受信ヘッド及び電力送信ヘッドに対する動作制御及び信号変換を行う制御部とを設け、
前記信号送信用アンテナ及び電力受信用アンテナは、それぞれ円環状に形成されたコア部材にコイル巻線が巻回されてなり、積層されるように配設される一方、
前記電力送信用アンテナは、前記電力受信用アンテナの外周縁近傍に設けられてなるものである。
また、従来と異なり、回転体の回転速度を規制するようなスリップリングのような部品を用いることなく検出された超音波を回転体の外部へ伝送できるような構成とすることにより、回転体の高速化が容易となるばかりでなく、スリップリングのように回転体の高速化に伴い摩耗や損傷が増え、頻繁な交換を必要とするような部品を必要としないので、信頼性の高い検出信号伝送装置を提供することができる。
さらに、検出された超音波を無線伝送するような構成としたので、従来と異なり、送信側と受信側との間隔設定に高い精度が要求されることがなく、また、用いられる部品自体についても従来と異なり高い加工精度を必要としないので、より安価で、安定した検出信号伝送装置を提供することができるという効果を奏するものである。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における検出信号伝送装置が実現される研削加工装置の一概略構成例について、図1を参照しつつ説明する。
この研削加工装置は、後述する検出信号伝送装置が付加された点を除けば、基本的には従来から公知・周知の構成のものと同様の構成を有してなるものである。なお、図1において、検出信号伝送装置は図示を省略したものとなっている。
研削加工部101は、加工物5が取着される加工物保持部1と、研削砥石6が加工物5に対して移動可能に設けられる砥石保持部2とを主たる構成要素として構成されており、研削砥石6による加工物5の加工が行われるようになっている。
加工物保持部1は、図示されない設置面に対して固定された基台部に固着されて設けられた本体部3と、この本体部3において図示されないモータによって回動可能に設けられた回転側チャック4とを具備して構成されている。
砥石保持部2は、研削砥石6が取着されるスライド7が次述するように設けられて構成されたものとなっている。
すなわち、まず、スライド7には、研削砥石6が取着される砥石スピンドル8が図示されないモータにより回動可能に設けられている。研削砥石6は、砥石軸9の一端側に着脱可能に取着されており、この砥石軸9の他端側が砥石スピンドル8に挿入されたものとなっている。
円盤状に形成されたドレッサヘッド41は、ドレッサ用モータ40により回転可能に設けられている。
本発明の実施の形態における検出信号伝送装置は、ドレッシング作業において生じた超音波信号を検出、伝送するもので、ドレッサヘッド41に配設される後述するような電子回路への電源供給と、ドレッサヘッド41内でディジタル変換された超音波センサ(図2においては「AE−S」と表記)21の検出信号の外部への伝送を、無線を媒体として行えるよう構成されたものである。
かかる超音波センサ21は、アナログ・ディジタル変換器22が接続されており、超音波センサ21によって得られたドレッサヘッド41と研削砥石6との接触により生じた超音波の検出信号が、直接ディジタル信号に変換されて、次述する信号変換送信回路23へ出力されるようになっている。
信号変換装置回路23において、上述のように適宜な変調がなされた搬送波出力は、信号送信用アンテナ26に供給されることとなる。
本発明の実施の形態における信号送信用アンテナ26は、複数回巻回された円形コイルを用いたものであるが、勿論、このようなものに限定される必要はなく、他の形状等のアンテナであってもよいものである。
本発明の実施の形態における電力受信用アンテナ25は、信号送信用アンテナ26同様、複数回巻回された円形コイルを用いたものであるが、勿論、このようなものに限定される必要はなく、他の形状等のアンテナであってもよいものである。
なお、これらディジタルシリアル出力回路37、アナログ出力回路38の出力信号は、図示されない制御装置による研削砥石6の位置制御などに供されることとなる。
図3は、電力受信用アンテナ25及び信号送信用アンテナ26並びに電力送信用アンテナ33及び信号受信用アンテナ34を中心とした全体的な配置構成を、図4は、特に、電力受信用アンテナ25、信号送信用アンテナ26及び電力送信用アンテナ33の配設部分を、それぞれ模式的に表したものである。
本発明の実施の形態における信号受信用アンテナ34は、外観形状がほぼ角柱状に形成された信号受信用コア部材34aに信号受信用コイル34bが巻装されて構成されたものとなっている。
なお、上述した本発明の実施の形態においては、アナログ・ディジタル変換器22と信号変換送信回路23とにより第1の電子回路が実現されており、また、信号受信ヘッド35により第2の電子回路が実現されたものとなっている。さらに、電力送信ヘッド32により第3の電子回路が実現されたものとなっている。
そして、信号受信ヘッド35で復調、レベル変換等がなされた信号は、制御部31へ入力されて、必要に応じて選択されたディジタルシリアル出力回路37又はアナログ出力回路38を介して外部へ出力され、例えば、研削砥石6の位置制御に供されることとなる。
これによって、電力送信用アンテナ33から電力信号が放射されて、電力受信用アンテナ25を介して整流回路24へ入力されることとなる。そして、整流回路24により得られた整流電圧は、ドレッサヘッド41内のアナログ・ディジタル変換器22や信号変換送信回路23へ電源電圧として印加される。
図6には、第2の構成例として砥石スピンドル8側において、超音波の検出を可能とした構成例が示されており、以下、同図を参照しつつこの構成例について説明する。なお、図1乃至図5に示された構成例と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この構成例における電力送信用アンテナ33Aは、縦断面が略コ字状(図6参照)で、砥石軸9の端部側から見た全体外観形状が円盤状をなすように、しかも、その中央部を砥石軸9が貫通可能に形成されて、スピンドルケーシング61の後端部側に形成された凹部61aに固着されたものとなっている。なお、図を簡潔にし、理解を容易とするため、図6においては、電力送信用アンテナ33のコイルやコア部材の詳細な図示を省略している。
本発明の回転ケーシング63は、砥石軸9に固着されており、砥石軸9と共に回動可能に設けられたものとなっている。
また、砥石軸9の径方向における回転ケーシング63の長さは、電力送信用アンテナ33のそれに比して小さく設定されており、電力送信用アンテナ33のコ時状部分の内側に位置するように砥石軸9に固着されたものとなっている。
そして、かかる砥石スピンドル8の後端側の近傍には、信号受信用アンテナ34が、研削加工装置の図示されない固定された部位に固設されたものとなっている。
上記構成において、検出信号伝送装置としての基本的な動作は、先に図1乃至図5に示された構成例において説明した通りであるので、ここでの再度の詳細な説明は省略することとする。
また、ドレッサ作業において発生する超音波の検出、伝送に限定される必要はなく、工作物の研削加工において生ずる超音波についても、同様に検出、伝送する構成としても勿論よいものである。
8…砥石スピンドル本体
21…超音波センサ
22…アナログ・ディジタル変換器
23…信号変換送信回路
24…整流回路
4…ブラシレスモータ
25…電力受信用アンテナ
26…信号送信用アンテナ
31…制御部
32…電力送信ヘッド
33…電力送信用アンテナ
34…信号受信用アンテナ
35…信号受信ヘッド
41…ドレッサヘッド
Claims (5)
- 回転体において発生した超音波を検出、伝送する検出信号伝送装置であって、
前記回転体に、前記超音波を検出する超音波センサを設けると共に、前記超音波センサの検出信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換器と、前記アナログ・ディジタル変換器の出力信号を無線変調する信号変換送信回路と、前記信号変換送信回路により無線変調された信号を放射する信号送信用アンテナと、外部から送信された無線周波数の電力信号を受信する電力受信用アンテナと、前記電力受信用アンテナにより得られた信号を整流し、電源供給を行う整流回路とを設ける一方、
前記信号送信用アンテナにより放射された信号を受信する信号受信用アンテナと、当該信号受信用アンテナにより得られた受信信号の復調、信号レベルの変換を行う信号受信ヘッドと、無線周波数の電力信号を発生する電力送信ヘッドと、前記電力送信ヘッドから印加された無線周波数の電力信号を放射する電力送信用アンテナと、前記信号受信ヘッド及び電力送信ヘッドに対する動作制御及び信号変換を行う制御部とを設け、
前記信号送信用アンテナ及び電力受信用アンテナは、それぞれ円環状に形成されたコア部材にコイル巻線が巻回されてなり、積層されるように配設される一方、
前記電力送信用アンテナは、前記電力受信用アンテナの外周縁近傍に設けられてなることを特徴とする検出信号伝送装置。 - 信号受信用アンテナは、信号受信用コア部材に信号受信用コイルが巻装されてなり、回転体を回動駆動するモータが収納されるケーシングの外側に設けられてなることを特徴とする請求項1記載の検出信号伝送装置。
- 回転体は、ドレッシング作業に用いられるドレッサヘッドであることを特徴とする請求項2記載の検出信号伝送装置。
- 電力送信ヘッドによる無線周波数の電力信号の送信は、制御部により、信号受信ヘッドの動作タイミングとは別個のタイミングで行われることを特徴とする請求項3記載の検出信号伝送装置。
- 整流回路とアナログ・ディジタル変換器及び信号変換送信回路への電源供給ラインに大容量のコンデンサを並列接続することにより前記整流回路によるフローティング状態での電源供給を可能としたことを特徴とする請求項4記載の検出信号伝送装置。
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