JPH07164319A - 砥石の周面状態判定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 砥石の横断面の径が変化する回転体形状の砥
石周面のくぼみの有無を判定することができる周面状態
判定装置を提供する。 【構成】 ドレッサ移動機構２はドレッサ１を砥石の正
規の周面形状に沿って砥石の回転軸方向に移動させる。
ＡＥセンサ３は上記ドレッサ１と上記砥石周面の接触に
伴って発生する超音波振動を検出する。スレショルドレ
ベル供給回路７は上記ドレッサ１と砥石との接触部が砥
石の回転軸方向に移行するのに伴いこの接触部での砥石
の横断面の径に応じて変化するスレショルドレベルを供
給する。比較回路８は整流平滑されたセンサ信号を上記
スレショルドレベルと比較する。時間測定回路９は、セ
ンサ信号がスレショルドレベルを超えていることを表す
比較信号の出力時間を測定する。時間比較回路１０はこ
の測定時間を所定時間と比較して砥石の周面状態が正常
か否かを判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、砥石の周面状態が正常
か否かを判定する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】砥石の周面状態を確認しながらドレッサ
により円筒形状の砥石周面の整形を行う方法が特開平６
３ー２６５１０６号公報に開示されている。この公報で
の砥石の周面状態の判定は、ドレッサにより上記砥石を
ドレッシング中に発生する超音波振動を検出する超音波
センサと、この超音波センサの出力レベルを所定スレシ
ョルドレベルと比較する比較手段と、比較手段の結果か
ら砥石周面状態の判定を行う判定手段と、により達成さ
れる。円筒形状の砥石の横断面の径は一定であり、しか
も砥石は等速回転されるので砥石周面での周速は一定で
ある。くぼみ等のない正常な砥石の周面状態であれば、
ドレッシング時、上記一定周速に比例した超音波振動が
発生するので、この超音波振動による超音波センサの出
力も砥石周面全域で略一定値である。この一定値よりも
所定レベル低くスレショルドレベルが設定される。上記
比較手段ではこのスレショルドレベルを実際の超音波セ
ンサの出力と比較する。この超音波センサの出力が砥石
周面全域で上記スレショルドレベルを超える場合、上記
判定手段により砥石の周面状態はくぼみのない正常な周
面と判定される。砥石周面にくぼみがある場合、超音波
センサ出力がこのくぼみの部分で低下し上記スレショル
ドレベルを下回る。この場合、上記判定手段によりくぼ
みと判定する。そして、上記判定手段によりくぼみのな
い正常な周面と判定されるまで、ドレッシングを繰り返
す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、円錐形状の
砥石をドレッシングする場合、この円錐形状の砥石の横
断面の径が大きくなるに従って砥石周面の周速が増加
し、それに伴って超音波振動も増大し、上記超音波セン
サの出力レベルは１次関数的に増加する。このように、
円錐形状の砥石では、くぼみのない正常な周面状態であ
っても超音波センサ出力が変化するので、上記公報のよ
うに一定のスレショルドレベルを用いて超音波センサ出
力と比較してもくぼみの判定はできない。例えば、横断
面の径が小さい部位の整形時に発生する超音波センサ出
力を基準にしてこれより所定量低いレベルをスレショル
ドレベルとした場合、横断面の径が大きい部位の整形時
に発生する超音波センサ出力はくぼみがあってもスレシ
ョルドレベルを超えてしまうからである。また、横断面
の径が大きい部位の整形時に発生する超音波センサ出力
を基準にしてこれより所定量低いレベルをスレショルド
レベルとした場合、横断面の径が小さい部位の整形時に
は発生する超音波センサ出力はくぼみがなくてもスレシ
ョルドレベルを下回ってしまうからである。上記のよう
にくぼみを検出できないので、このくぼみを完全に解消
しようとすれば必要以上に砥石周面を削り過ぎ、削り量
を抑制すれば削り不足でくぼみが残されてしまう。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の要旨
は、回転体形状をなしその横断面の径が回転軸に沿って
変化する砥石が、正常な周面状態を有しているか否かを
判定する砥石の周面状態判定装置において、ドレッサ
と、ドレッサを砥石の正規の周面形状に沿って砥石の回
転軸方向に相対的に移動させる移動手段と、上記ドレッ
サと上記砥石周面の接触に伴って発生する超音波振動を
検出する超音波センサと、上記ドレッサと砥石との接触
部が砥石の回転軸方向に移行するのに伴い砥石の横断面
の径に応じて変化するスレショルドレベルを供給するス
レショルドレベル供給手段と、上記超音波センサからの
出力を上記接触部に対応するスレショルドレベルと比較
する比較手段と、上記比較結果に基づいて砥石の周面状
態が正常か否かを判定する判定手段と、を有することを
特徴とする砥石の周面状態判定装置にある。請求項２の
発明において、上記スレショルドレベル供給手段は、ド
レッサが砥石の正規の周面形状に沿って移動する時の超
音波センサの実際の出力の基づき正常周面状態での正常
出力レベルを予め求めておき、この正常出力レベルより
所定量低いレベルをスレショルドレベルとして供給する
ことを特徴とする。

【０００５】

【作用】請求項１の発明では、ドレッサと砥石周面の接
触に伴って発生する超音波振動を超音波センサにより検
出し、ドレッサと砥石との接触部が砥石の回転軸方向に
移行するのに伴い砥石の横断面の径に応じて変化するス
レショルドレベルを供給し、上記超音波センサからの出
力を上記接触部に対応するスレショルドレベルと比較
し、この比較結果に基づいて砥石の周面状態が正常か否
かを判定する。このように砥石の横断面の径に応じてス
レショルドレベルを供給するので横断面の径の変化する
回転体形状の砥石でもその周面状態を正しく判定でき
る。請求項２の発明では、超音波センサの実際の出力に
基づき正常出力レベルを予め求め、この正常出力レベル
より所定量低いレベルをスレショルドレベルとして供給
する。これにより、回転体形状の砥石に対しても適切な
スレショルドレベルを供給できる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は砥石の周面状態判定装置の構成を示すブ
ロック図である。砥石の周面状態判定装置は、ドレッサ
１と、ドレッサ１を砥石の正規の周面形状に沿って砥石
の回転軸方向に相対的に移動させるドレッサ移動機構２
（移動手段）と、ドレッサ１と上記砥石の周面の接触に
伴って発生する超音波振動を検出するＡＥセンサ３（超
音波センサ）と、このＡＥセンサ３からの検出信号を増
幅する増幅回路４と、さらにこの増幅された信号を整流
平滑する整流平滑回路５と、整流平滑された信号から砥
石とドレッサ１の接触を検出する接触検出回路６と、ス
レショルドレベルを供給するスレショルドレベル供給回
路７（スレショルドレベル供給手段）と、上記ＡＥセン
サ３からの出力がスレショルドレベル以上のときハイレ
ベルの比較信号を出力するレベル比較回路８（比較手
段）と、レベル比較回路８より入力されたハイレベルの
比較信号の継続時間を測定する時間測定回路９と、時間
測定回路９により測定された継続時間が所定時間以上の
時、終了信号を出力する時間比較回路１０（判定手段）
と、時間比較回路１０からの終了信号を受けるまで上記
のようにドレッサ移動機構２を駆動させる制御回路１１
と、を備えている。

【０００７】図２は上記砥石の周面状態判定装置のドレ
ッサ１が砥石２０をドレッシングする方法を説明するた
めの説明図である。ドレッサ１は、ハウジング４０と、
ハウジング４０内に収容されたＡＥセンサ３と、ハウジ
ング４０から突出するドレッサ軸４１と、ドレッサ軸４
１に固定された円盤形状の研削部４２と、を有してい
る。上記砥石２０は円錐形状（回転体形状）を有してお
り、その周面にはＣＢＮ（Ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎ
ｉｔｒｉｄｅ）やダイヤモンド等の砥粒が固定されてい
る。砥石２０の周面と回転軸２０ａとのなす角は図にお
いてθで表されている。図２に示すように、ドレッサ移
動機構２はドレッサ軸４１が上記回転軸２０ａと角θを
なしたままドレッサ１をある程度まで砥石２０に接近さ
せた後で、ａ、ｂ、ｃ、ｄ方向への移動で構成されるサ
イクルを繰り返す。まず所定量だけａ方向（砥石２０の
周面と直交し砥石２０に接近する方向）にドレッサ１を
送る。次に砥石２０の周面に平行なｂ方向に砥石２０の
先端から基端に向かって等速度で送り、砥石２０の基端
に達すると、ａ方向と逆のｃ方向に送り、ｂ方向と逆の
ｄ方向に送る。ａ方向の送りの方がｃ方向の送りより１
μｍ大きいので、上記サイクルを繰り返す内にドレッサ
１と砥石２０は接触し、ドレッシングが実行される。そ
して、接触後、１サイクルで１μｍずつ深く砥石２０の
周面をドレッシングする（以下の説明において接触後の
サイクルをドレッシングサイクルと呼ぶ）。なお、この
ドレッシングに際して、砥石２０は回転軸２０ａを中心
として高速回転されており、研削部４２も低速回転され
ている。

【０００８】図１を参照しながら本発明の砥石の周面状
態判定装置の作用について詳しく説明する。図３（ａ）
に示すようにドレッサ１と砥石２０が接触して上記ドレ
ッシングサイクルが開始されると、図１に示すように接
触により発生する超音波振動をＡＥセンサ３が検出し、
この検出信号は増幅、整流平滑される。この整流平滑され
た信号は接触検出回路６に入力され、接触検出回路６で
接触判定レベル以上と判定されると接触信号が制御回路
１１に入力される。この接触信号に応じて制御回路１１
からスレショルドレベル供給回路７へスレショルドレベ
ル設定を指令する指令信号を出力する。この指令信号に
よりスレショルドレベル供給回路７は整流平滑回路５よ
り整流平滑信号を入力し、これに基づいて後述するスレ
ショルドレベルを設定する。図３（ａ）のようにドレッ
シングが実行されている時の整流平滑信号を図３（ｂ）
の実線で示す。このように整流平滑された信号は接触部
での砥石２０の横断面の径Ｄに略比例する。このように
横断面の径Ｄに応じて整流平滑信号が変化するのに応じ
てスレショルドレベル供給回路７は図３（ｂ）の点線で
示されるスレショルドレベルを設定する。このスレショ
ルドレベルの設定方法は種々あるが、本実施例では入力
された整流平滑信号を所定時間間隔で多数回記憶し、こ
の記憶値から周知の最小２乗法により正常出力レベルＩ
Ｌ（一点鎖線で示される）を演算し、この正常出力レベ
ルＩＬより数ｄＢ低いレベルをスレショルドレベルＴＬ
として設定する。このように設定されたスレショルドレ
ベルＴＬは砥石２０の接触部での横断面の径Ｄに対応す
る１次関数になる。このスレショルドレベルＴＬは、時
間（ドレッサ１のｂ方向移動開始からの経過時間）の１
次関数として、スレショルドレベル供給回路７に記憶さ
れる。

【０００９】上述したドレッシングサイクルが繰り返さ
れ最初の接触から４サイクルを終了すると５サイクル目
のドレッシングが開始される。この時、制御回路１１が
レベル比較回路８にレベル比較を指令する。レベル比較
回路８には、上記接触によって生じた整流平滑信号が入
力されるとともに、スレショルドレベル供給回路７から
ドレッサ１のｂ方向移動開始からの経過時間に対応した
スレショルドレベルＴＬ（すなわち、接触部での砥石２
０の横断面径Ｄに対応するスレショルドレベル）が入力
される。図３ｃはドレッサ１が上記ｂ方向へ移動してい
る期間において、レベル比較回路８から時間測定回路９
に出力される比較信号を示している。この比較信号は次
の時間測定回路９でそのハイレベルの比較信号の出力時
間だけを積算して積算時間信号を出力する。この積算時
間信号は時間比較回路１０に入力され所定時間Ｔ以上か
否か判断する。ここで、所定時間Ｔは砥石２０の周面上
の移動距離をドレッサ１のｂ方向での送り速度で割った
時間より許容誤差分だけ短い時間とする。

【００１０】従って、図３（ａ）のように砥石２０の周
面にくぼみや砥石の先端の欠けがない正常な周面状態で
ドレッシングが完了した場合、図３（ｃ）のように比較
信号がハイレベルとなる時間は所定時間Ｔ以上となる。
この時、時間比較回路１０は制御回路１１に終了信号
（周面状態が正常であるとの判定信号）を出力する。こ
の終了信号が制御回路１１に入力されると制御回路１１
はドレッサ移動機構２を停止させる。

【００１１】図４（ａ）に示すように砥石２０の周面に
くぼみがある場合（図において誇張して示す）、図４
（ｂ）に示す整流平滑信号がレベル比較回路８に入力さ
れる。上記くぼみに対応する整流平滑信号は上記スレシ
ョルドレベルＴＬより低いため、図４（ｃ）に示すよう
にレベル比較回路８ではこのくぼみに対応する期間はロ
ーレベルの比較信号を出力する。このため、時間比較回
路１０で比較信号のハイレベルの積算時間が所定時間Ｔ
より小さいと判断され、時間比較回路１０は制御回路１
１にドレッシング継続信号（周面状態が正常でないとの
判定信号）を出力する。制御回路１１はドレッシング継
続信号を受けてドレッサ移動機構２を駆動し、ドレッシ
ングサイクルを継続させる。

【００１２】また、図５（ａ）に示すように砥石２０の
先端が欠けている場合、ドレッサ１は砥石先端に接触で
きずその時間分だけ積算時間信号が所定時間Ｔより小さ
い。この場合、図５（ｂ）に示すように、ドレッシング
初期に出力されるはずの整流平滑信号が出力されない。
上記先端欠きに対応するドレッシング初期の整流平滑信
号は上記スレショルドレベルＴＬより小さいため、レベ
ル比較回路８では先端欠きに対応する期間は上記ローレ
ベルの比較信号を次の時間測定回路９に出力する。時間
測定回路９はハイレベルの比較信号の出力時間だけを積
算するから上記先端欠きに相当するローレベルの比較信
号の出力時間は積算されず、図５（ｃ）示すように積算
時間はその先端欠きに相当する時間だけ砥石先端に欠け
のないものと比べて短かくなり、時間比較回路１０で所
定時間Ｔより小さいと判断され、、時間比較回路１０か
ら制御回路１１にドレッシング継続信号が出力される。
なお、本実施例では、ハイレベルの比較信号の積算時間
を所定時間Ｔと比較することにより砥石２０の周面状態
の良否を判断しているため、くぼみと先端欠きの区別が
できない。先端欠きの場合、ドレッシングを繰り返して
も先端欠きは解消されない。従って、制御回路１１は、
所定回数のドレッシングサイクルを実行した後で、ドレ
ッサ移動機構２を停止させるのが好ましい。

【００１３】なお、本発明は上記実施例に制約されず種
々の様態が可能である。例えば、スレショルドレベル供
給回路は、上記実施例のように実際のセンサ出力に基づ
いてスレショルドレベルを決めるのではなく、時間に応
じて一次関数的に変化するスレショルドレベルをマップ
として記憶していてもよい。この場合も、スレショルド
レベルは接触部における砥石横断面径に応じて一次関数
的に変化する。また、スレショルドレベル供給回路はス
レショルドレベルをドレッサの位置の一次関数として記
憶してもよい。この場合にはドレッサ位置検出手段が必
要でありドレッシングサイクルにおいてドレッサ位置信
号をスレショルドレベル供給回路に供給しなければなら
ない。砥石は円錐形状である必要はなく、他の回転体形
状であってもよい。また、判定手段は比較信号のハイレ
ベルの出力時間を測定するのではなく、所定時間におい
て比較信号を監視し、この比較信号が一度でもローレベ
ルであれば周面状態が正常でないと判定してもよい。ま
た、判定手段は比較信号のローレベルが表れる時期に基
づいてくぼみと先端欠きを区別してもよい。

【００１４】

【発明の効果】上述したように、請求項１の砥石の周面
状態判定装置は、砥石の横断面の径に応じて変化するス
レショルドレベルを用いることにより、横断面の径が変
化する回転体形状の砥石の周面状態、例えば、くぼみの
有無を正確に判定することができる。請求項２では、実
際の超音波センサの出力に基づいて、容易に適切なスレ
ショルドレベルを設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すブロック図である。

【図２】円錐形状の砥石をドレッシングする際の移動軌
跡を説明する側面図である。

【図３】正常な円錐形状の砥石をドレッシングする場合
について説明するものであり、（ａ）は砥石とドレッサ
との位置関係を示す図である。（ｂ）は整流平滑信号と
スレショルドレベルの関係を示す図である。（ｃ）は比
較信号を示す図である。

【図４】周面にくぼみのある円錐形状の砥石２０をドレ
ッシングする場合について説明するものであり、（ａ）
はくぼみのある砥石とドレッサとの位置関係を示す図で
ある。（ｂ）は整流平滑信号とそのスレショルドレベル
の関係を示す図である。（ｃ）は比較信号を示す図であ
る。

【図５】先端に欠けがある円錐形状の砥石をドレッシン
グする場合について説明するものであり、（ａ）は先端
が欠けている砥石とドレッサとの位置関係を示す図であ
る。（ｂ）は整流平滑信号とそのスレショルドレベルの
関係を示す図である。（ｃ）は比較信号を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ ドレッサ ２ ドレッサ移動機構（移動手段） ３ ＡＥセンサ（超音波センサ） ７ スレショルドレベル供給回路（スレショルドレベル
供給手段） ８ レベル比較回路（比較手段） １０ 時間比較回路（判定手段） １１ 制御回路 ２０ 砥石 ２０ａ 回転軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樗木 裕 埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号 株 式会社ゼクセル東松山工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転体形状をなしその横断面の径が回転軸
   に沿って変化する砥石が、正常な周面状態を有している
   か否かを判定する砥石の周面状態判定装置において、
   （イ）ドレッサと、（ロ）ドレッサを砥石の正規の周面
   形状に沿って砥石の回転軸方向に相対的に移動させる移
   動手段と、（ハ）上記ドレッサと上記砥石周面の接触に
   伴って発生する超音波振動を検出する超音波センサと、
   （ニ）上記ドレッサと砥石との接触部が砥石の回転軸方
   向に移行するのに伴いこの接触部での砥石の横断面の径
   に応じて変化するスレショルドレベルを供給するスレシ
   ョルドレベル供給手段と、（ホ）上記超音波センサから
   の出力を上記スレショルドレベルと比較する比較手段
   と、（ヘ）上記比較結果に基づいて砥石の周面状態が正
   常か否かを判定する判定手段と、を有することを特徴と
   する砥石の周面状態判定装置。
2. 【請求項２】上記スレショルドレベル供給手段は、ドレ
   ッサが砥石の正規の周面形状に沿って移動する時の超音
   波センサの実際の出力に基づき正常周面状態での正常出
   力レベルを予め求めておき、この正常出力レベルより所
   定量低いレベルをスレショルドレベルとして供給するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の砥石の周面状態判定装
   置。