JPH0543051U - 異常回転音響検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 十分なＳＮ比でＡＥ信号検出を可能とする回
転体の異常音響検出装置を提供する。 【構成】 対象機械の主軸４等の回転面に対し０．２ｍ
ｍ〜０．３ｍｍの僅少なすきまを保つよう非回転部に保
持され内部にＡＥ信号伝播液１２を貯留する容器１０，
１０’と、上記容器にＡＥ信号伝播液１２を供給して上
記容器と上記主軸等の回転面とのすきまから漏出するＡ
Ｅ信号伝播液を補充するＡＥ信号伝播液供給装置１１
と、上記容器の上部に付設されたＡＥ検出器７とを具え
たこと。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は回転体の異常回転音響検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば、機械加工中の加工用工具の損傷検出技術の一つとしてＡＥ信号を利用 する手段が従来知られている。ＡＥ信号（アコースティック・エミッション）と は、固体の変形及び破壊に伴って貯えられていたひずみエネルギが音響パルスと なって放出され伝播する現象であり、工具の亀裂発生，破損等によって発生した ＡＥ信号を圧電素子によって構成されるＡＥ検出器によって検知することにより 、工具の異常をインプロセスで検出するのである。 例えば、ドリル等の回転工具による機械加工中での工具異常検出要領を図５縦 断面図について説明すると、１は加工物，２は工具，３は工具ホルダー，４は主 軸，５は軸受，６は機械構造部材，７はＡＥ検出器，８はＡＥ信号処置装置であ る。 ここで、工具損傷時に発生したＡＥ信号は破線矢印で示すように、工具２，工 具ホルダー３，主軸４，軸受５等の回転部を介して非回転の機械構造部材６中に 伝播してＡＥ検出器７に達する。ＡＥ検出器７で検出されたＡＥ信号はＡＥ信号 処理装置８に導かれて種々の信号処理を経た後、工具異常の有無が判定されるの である。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

このように、ＡＥ信号を利用した工具異常検出手段はインプロセスで加工用工 具の異常検知ができるすぐれた手段であるが、実用化に当たっては下記のような 問題がある。 （１）ＡＥ信号はその信号伝播経路の不連続面でその一部が反射され、信号が 減衰してしまう。因みに、一つの接触面での信号減衰は−２０ｄＢ〜−３０ｄＢ 程度にも達する。すなわち、同図において、工具２と工具ホルダー３あるいは軸 受６と機械構造部材７との接触面を伝播するごとにその信号レベルが減衰し、工 具から非回転部までの多くの接触面を経た後では、十分なＳＮ比（信号・ノイズ 比）での検出が困難となり、十分な感度での工具異常検知が困難となる。 （２）（１）項の信号減衰は各機械要素の加工精度，組立精度によって大きく 異なり、装着対象機械の機差が大きく、さらに、経年変化も大きい。

【０００４】 本考案はこのような事情に鑑みて提案されたもので、十分なＳＮ比でのＡＥ信 号検出を可能とする回転体の異常音響検出装置を提案することを目的としている 。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

そのために本考案は、対象機械の主軸等の回転面に対し０．２ｍｍ〜０．３ｍ ｍの僅少なすきまを保つよう非回転部に保持され内部にＡＥ信号伝播液を貯留す る容器と、上記容器にＡＥ信号伝播液を供給して上記容器と上記主軸等の回転面 とのすきまから漏出するＡＥ信号伝播液を補充するＡＥ信号伝播液供給装置と、 上記容器の上部に付設されたＡＥ検出器とを具えたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】

このような構成によれば、主軸等の回転部からのＡＥ信号検出によって、十分 なＳＮ比で信号伝播経路での減衰の少ないＡＥ信号の検出が可能となる。 すなわち、主軸等の回転部の回転面とそれに対向したＡＥ信号検出器取付治具 兼ＡＥ信号伝播液貯留容器によって構成された０．２ｍｍないし０．３ｍｍのす きま空間にはＡＥ信号伝播液供給装置によって供給された切削油，グリース，水 等のＡＥ信号伝播用の媒体が満たされており、工具損傷時に発生したＡＥ信号は 工具〜工具ホルダー〜主軸と伝播した後、０．２ｍｍ〜０．３ｍｍの厚さのＡＥ 信号伝播液を経てＡＥ信号検出器に達する。 その際、図３に示すように、０．２ｍｍ〜０．３ｍｍの厚さのＡＥ信号伝播液 を伝播するときのＡＥ信号の減衰は、媒体の種類によって詳細は異なるものの、 約８０％〜７０％程度であり、かつ、この程度の間隔を保てば、一般に、回転面 とＡＥ信号検出器取付治具とが接触して該取付治具を損傷することもなく十分な ＳＮ比と安全性を保った状態でのＡＥ信号の検出が可能となる。

【０００７】

【実施例】

本考案の一実施例を図面について説明すると、図１は本考案を比較的小径回転 体に適用した第１実施例を示す縦断面図，図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視横断面図 ，図３はＡＥ信号媒体の厚さとＡＥ信号伝播率との関係を示す線図，図４は本考 案を比較的大径回転軸に適用した第２実施例を示す横断面図である。

【０００８】 上図において、図５と同一の符号はそれぞれ同図と同一の部材を示し、まず、 図１〜図２に示す第１実施例において、９は主軸４の回転面に対向して０．２ｍ ｍ〜０．３ｍｍの間隔を保って、図示省略の非回転部に取付保持されたＡＥ信号 検出器取付治具、１０，１０’はＡＥ信号検出器取付治具９とその対向する回転 面との間に閉じた空間を構成するために対向する回転面にわずかに接触するよう ＡＥ信号検出器取付治具９上に取付保持された環状しきり堰である。このしきり 堰は、例えば、四弗化エチレンのような比較的柔軟でかるある程度の構造強度を 有する材料で構成することが望ましく、その対向する回転面との隔たりは、主軸 の真円度形状，振れ回り精度等を勘案して、主軸回転中に回転面にわずかに接触 するよう設定することが望ましい。１１はＡＥ信号検出器取付治具９とその対向 する回転面との空間ａにＡＥ信号伝播用の媒体を供給するＡＥ信号伝播媒体供給 装置であり、媒体（切削油，グリース，水等）はＡＥ信号検出器取付治具９に設 けられた小孔ｂを介して空間ａに導かれ、その空間ａを満たすよう構成されてい る。 しきり堰１０，１０’と対向する回転面とのわずかなすき間から流出するＡＥ 信号伝播用媒体は順次ＡＥ信号伝播媒体供給装置１１から補給されるよう構成さ れていることは勿論である。なお、上図では、工具，工具ホルダー，軸受，ＡＥ 信号処理装置等は図示省略してある。

【０００９】 このような装置によれば、ＡＥ信号検出器取付治具９は０．２ｍｍ〜０．３ｍ ｍのすきまを保って主軸４の回転面に対向しているので、図３に示すように十分 な信号伝達率が得られる。

【００１０】 図４は比較的大径の主軸に対して本考案を適用した例を示し、主軸の全周にわ たってＡＥ信号伝播用媒体を満たす空間ａを構成する方式ではなく、その円筒状 上部表面の一部に空間ａ’を構成する方式であり、主軸のみでなく回転円板等か らのＡＥ信号の検出にも適用することができる。

【００１１】

【考案の効果】

本考案のＡＥ信号検出用治具構造はＡＥ信号を利用したインプロセスでの工具 異常検出装置に適用することができ、下記の効果がある。 （１）主軸等の比較的工具に近い機械構成要素からのＡＥ信号検出が可能とな り、高いＳＮ比を十分な安全性を保った状態での信号検知によって、工具異常検 地の感度と信頼性が向上する。 （２）軸受部、その他の機械構成要素間の不連続面を介することなくＡＥ信号 を検知することが可能となり、機械構成要素の加工・組立精度あるいは経年変化 等の影響を受けないＡＥ信号の検知が可能となる。

【００１２】 要するに、本考案によれば、対象機械の主軸等の回転面に対し０．２ｍｍ〜０ ．３ｍｍの僅少なすきまを保つよう非回転部に保持され内部にＡＥ信号伝播液を 貯留する容器と、上記容器にＡＥ信号伝播液を供給して上記容器と上記主軸等の 回転面とのすきまから漏出するＡＥ信号伝播液を補充するＡＥ信号伝播液供給装 置と、上記容器の上部に付設されたＡＥ検出器とを具えたことにより、十分なＳ Ｎ比でのＡＥ信号検出を可能とする回転体の異常音響検出装置を得るから、本考 案は産業上極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を比較的小径回転軸に適用した第１実施
例を示す縦断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視横断面図である。

【図３】ＡＥ信号媒体の厚さとＡＥ信号伝播率との実験
結果を示す線図である。

【図４】本考案を比較的大径回転軸に適用した第２実施
例を示す横断面図である。

【図５】従来の比較的小径主軸を有するボール盤の異常
音響検出装置を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 加工物 ２ 工具 ３ 工具ホルダー ４ 主軸 ５ 軸受 ６ 機械構造部材 ７ ＡＥ検出器 ８ ＡＥ信号処理装置 ９ ＡＥ信号検出器取付治具 １０，１０’ しきり用治具 １１ ＡＥ信号伝播媒体供給装置 １２ 媒体

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象機械の主軸等の回転面に対し０．２
   ｍｍ〜０．３ｍｍの僅少なすきまを保つよう非回転部に
   保持され内部にＡＥ信号伝播液を貯留する容器と、上記
   容器にＡＥ信号伝播液を供給して上記容器と上記主軸等
   の回転面とのすきまから漏出するＡＥ信号伝播液を補充
   するＡＥ信号伝播液供給装置と、上記容器の上部に付設
   されたＡＥ検出器とを具えたことを特徴とする異常回転
   音響検出装置。