磨削砂轮的AE信号检测装置的制作方法

磨削砂轮的ae信号检测装置
技术领域
1.本发明涉及检测从磨削砂轮的磨削加工点产生的弹性波并输出ae信号的磨削砂轮的ae信号检测装置。


背景技术：

2.已知有一种磨削轮用ae信号检测装置，为了判定或者监视磨削烧伤、堵塞、砂轮的锋利度、砂轮周面状态等磨削轮的磨削面状态或者修整状态，检测与构成磨削轮的磨粒等的破碎相关联地从磨削面放射的声波并输出ae信号(acoustic emission signal(声发射信号)：频率比较高的频率例如100khz以上的超声波区域的振动波)。例如，专利文献1记载的磨削轮用ae信号检测装置即是这种装置。
3.在专利文献1记载的磨削轮的ae信号检测装置中，以在磨削轮的磨削加工点的附近检测弹性波的方式，例如在构成由超磨粒层形成的磨削层的分段(segment)砂轮贴附于外周壁的外周面的轮芯(基体金属(基体件))内，检测弹性波的ae传感器附着固定于外周壁的内周面。在该专利文献1记载了以下内容：设置为了检测在陶瓷磨削轮中产生的弹性波并输出ae信号而设置于轮芯内的磨削轮侧ae传感器、用于检测在被削材料中产生的被削材料侧ae信号的被削材料侧ae传感器、对所述磨削轮侧ae信号及被削材料侧ae信号进行频率解析的频率解析部、以及基于由该频率解析部分别进行频率解析后的磨削轮侧ae信号及被削材料侧ae信号来判定所述陶瓷磨削轮的磨削面状态的磨削面状态判定部，由此，进行磨削轮的磨削面状态的判定或者评价。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2000-233369号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的课题
8.然而，在上述以往的磨削轮的ae信号检测装置中，在更换砂轮轮时，需要将贴附于轮芯的外周壁的外周面的磨削轮层例如分段砂轮更换贴附，所以为了使磨削加工装置连续地运转，需要准备内置有ae传感器的砂轮轮来作为预备。在该情况下，若ae传感器及将从ae传感器输出的ae信号放大的前置放大器不同，则获得的ae信号的绝对值未必一致，所以，每次更换砂轮轮时，需要重新设定为了判定堵塞、锋利度、磨削面状态、修整状态等而设置的阈值。另外，在轮芯内，需要设置ae传感器、前置放大器、通信电路基板、电源，所以例如对于陶瓷砂轮、树脂砂轮等那样的一般砂轮即一体形成为圆环状而不具有轮芯的磨削砂轮，难以适用。
9.本发明是以上述的情形为背景而做出的，其目的在于，提供一种磨削砂轮的ae信号检测装置，能够检测来自磨削砂轮的磨削加工点的弹性波，在更换磨削砂轮时，无需更换ae传感器、前置放大器、通信电路基板，对于不具有轮芯的一体成形的磨削砂轮，也能够适
用。
10.用于解决课题的技术方案
11.本发明人以上述的情形为背景反复进行各种研究，结果发现：若至少使ae传感器内置于用于装配一体成形的磨削砂轮的部件，则能够检测来自磨削砂轮的磨削加工点的弹性波，在更换磨削砂轮时，无需更换ae传感器及与其连接了的通信电路基板等，即便是陶瓷砂轮、树脂砂轮等那样的不具有轮芯的磨削砂轮，也无需在每次其更换时重新设定为了判定堵塞、锋利度、磨削面状态、修整状态等而设置的阈值。本发明基于该见解而完成。
12.即，第1发明的要旨在于：(a)一种磨削砂轮的ae信号检测装置，具备：ae传感器，接受在圆环状的磨削砂轮产生的弹性波并输出ae信号，该圆环状的磨削砂轮夹持在固定于旋转轴的固定凸缘(flange，法兰盘)与以能够相对于所述固定凸缘接近离开的方式设置的移动凸缘之间；发送电路部，以无线的方式发送从所述ae传感器输出的ae信号；及接收电路部，接收所述以无线的方式发送的ae信号，(b)所述ae传感器配置于所述移动凸缘或所述固定凸缘，检测从所述磨削砂轮传递的弹性波并输出ae信号。
13.第2发明的要旨在于：在第1发明的基础上，在所述移动凸缘或所述固定凸缘，具有圆环状的外周壁和将所述外周壁的一端封闭并紧贴于所述磨削砂轮的底壁，形成有在与所述磨削砂轮相反的一侧开口的收置空间，所述ae传感器在所述收置空间内固定于所述外周壁的内周面，检测从所述磨削砂轮向所述外周壁传递的所述弹性波。
14.第3发明的要旨在于：在第1发明的基础上，在所述移动凸缘或所述固定凸缘，具有圆环状的外周壁和将所述外周壁的一端封闭并紧贴于所述磨削砂轮的底壁，形成有在与所述磨削砂轮相反的一侧开口的收置空间，所述ae传感器在所述收置空间内固定于所述底壁，检测从所述磨削砂轮传递的所述弹性波。
15.第4发明的要旨在于：在第3发明的基础上，所述ae传感器具有接收板，以所述接收板直接紧密接触于所述磨削砂轮的状态固定于所述底壁。
16.第5发明的要旨在于：在第2发明～第4发明中的任一发明的基础上，具备向所述发送电路部供给恒压的恒压电源电路部，所述发送电路部及所述恒压电源电路部设置于所述收置空间内。
17.第6发明的要旨在于：在第2发明～第4发明中的任一发明的基础上，具备向所述发送电路部供给恒压的恒压电源电路部，所述恒压电源电路部经由包括相互磁耦合的、位置固定的供电线圈及与所述旋转轴一起旋转的受电线圈的非接触供电装置而接受电力供给。
18.第7发明的要旨在于：在第5发明的基础上，所述收置空间的开口通过至少一部分由非导电性材料构成的盖板封闭。
19.第8发明的要旨在于：在第1发明～第7发明中的任一发明的基础上，所述磨削砂轮包含磨粒和将所述磨粒结合的结合材料，一体成形为圆环状。
20.发明的效果
21.根据第1发明的磨削砂轮的ae信号检测装置，所述ae传感器配置于所述移动凸缘或所述固定凸缘，检测从所述磨削砂轮传递的弹性波并输出ae信号。由此，固定于旋转轴的固定凸缘与移动凸缘能够接近离开且能够装卸磨削砂轮，所以在更换磨削砂轮时，无需更换ae传感器、电路基板，对于不具有轮芯的一体成形的磨削砂轮也能够适用。
22.根据第2发明的磨削砂轮的ae信号检测装置，所述ae传感器在所述收置空间内固
定于所述外周壁的内周面，检测从所述磨削砂轮向所述外周壁传递的所述弹性波。由此，距磨削砂轮的磨削加工点的距离短，所以能够明确地检测到在磨削砂轮的磨削加工点产生的弹性波。
23.根据第3发明的磨削砂轮的ae信号检测装置，在所述移动凸缘或所述固定凸缘，具有圆环状的外周壁和将所述外周壁的一端封闭并紧贴于所述磨削砂轮的底壁，形成有在与所述磨削砂轮相反的一侧开口的收置空间，所述ae传感器在所述收置空间内固定于所述底壁，检测从所述磨削砂轮传递的所述弹性波。由此，能够明确地检测在磨削砂轮的磨削加工点产生的弹性波。
24.根据第4发明的磨削砂轮的ae信号检测装置，所述ae传感器具有接收板，以所述接收板直接紧密接触于所述磨削砂轮的状态固定于所述底壁。由此，能够明确地检测在磨削砂轮的磨削加工点产生的弹性波。
25.根据第5发明的磨削砂轮的ae信号检测装置，具备向所述发送电路部供给恒压的恒压电源电路部，所述发送电路部及所述恒压电源电路部设置于所述收置空间内。由此，能够在与磨削砂轮一起旋转着的状态下，从设置于收置空间内的发送电路部向移动凸缘或固定凸缘的外部发送电波。
26.根据第6发明的磨削砂轮的ae信号检测装置，具备向所述发送电路部供给恒压的恒压电源电路部，所述恒压电源电路部经由包括相互磁耦合的、位置固定的供电线圈及与所述旋转轴一起旋转的受电线圈的非接触供电装置而接受电力供给。由此，无需将电池搭载于所述收置空间内。
27.根据第7发明的磨削砂轮的ae信号检测装置，所述收置空间的开口通过至少一部分由非导电性材料构成的盖板封闭。由此，从设置于收置空间内的发送电路部向移动凸缘或固定凸缘的外部发送的电波不会受到妨碍，所以能够稳定地接收利用电波搬送的数据。
28.根据第8发明的磨削砂轮的ae信号检测装置，所述磨削砂轮包含磨粒和将所述磨粒结合的结合材料，一体成形为圆环状。由此，能够检测在陶瓷砂轮、树脂砂轮等那样的一般砂轮即一体成形为圆环状而不具有轮芯的磨削砂轮的磨削点产生的弹性波来作为ae信号。
附图说明
29.图1是说明具备本发明的一实施例的磨削砂轮的ae信号检测装置的磨削加工装置的构成的图。
30.图2是将设置在紧贴于磨削砂轮的移动凸缘内的图1的磨削砂轮的ae信号检测装置的构成局部切掉而说明的图。
31.图3是将图2的磨削砂轮的ae信号检测装置的构成放大示出的图。
32.图4是示出对在对磨削砂轮进行了修整时由图2所示的ae信号检测装置得到的ae信号进行频率解析而得到的频谱的图。
33.图5是示出对在利用磨削砂轮对陶瓷板进行了磨削时由图2所示的ae信号检测装置得到的ae信号进行频率解析而得到的频谱的图。
34.图6是示出对由图2所示的ae信号检测装置得到的ae信号进行频率解析而得到的、磨削砂轮无负荷旋转时的频谱的图。
35.图7是说明图1的面状态显示装置的显示例的图。
36.图8是说明图1的面状态显示装置的另一显示例的图。
37.图9是将切入速度为0.8mm/min、圆周速度为2700m/min时的、在使用了内置于cbn陶瓷砂轮的基体金属的ae传感器时得到的ae信号的频谱示于上段并将在使用了内置于夹着cbn陶瓷砂轮的图3所示的移动凸缘的ae传感器时得到的ae信号的频谱示于下段，进行对比而示出的图。
38.图10是将切入速度为0.8mm/min、圆周速度为2100m/min时的、在使用了内置于cbn陶瓷砂轮的基体金属的ae传感器时得到的ae信号的频谱示于上段并将在使用了内置于夹着cbn陶瓷砂轮的图3所示的移动凸缘的ae传感器时得到的ae信号的频谱示于下段，进行对比而示出的图。
39.图11是将切入速度为2.8mm/min、圆周速度为2700m/min时的、在使用了内置于cbn陶瓷砂轮的基体金属的ae传感器时得到的ae信号的频谱示于上段并将在使用了内置于夹着cbn陶瓷砂轮的图3所示的移动凸缘的ae传感器时得到的ae信号的频谱示于下段，进行对比而示出的图。
40.图12是将在图9的磨削条件、图10的磨削条件及图11的磨削条件下分别得到的、在ae传感器内置于cbn陶瓷砂轮的基体金属的情况下及内置于图3所示的移动凸缘的情况下的振动强度比进行对比而分别示出的图。
41.图13是示出对在对陶瓷砂轮进行了修整时使用内置于夹着陶瓷砂轮的图3所示的移动凸缘的ae传感器检测到的ae信号进行频率解析而得到的频谱的图。
42.图14是将在图13的频谱中的25～45khz区间内按每个fft解析周期得到的频谱的积分信号的时间变化以单点划线、将在图13的频谱中的45～75khz区间内按每个fft解析周期得到的频谱的积分信号的时间变化以实线而分别示出的图。
43.图15是示出切入速度为0.8mm/min时的、在使用了内置于夹着陶瓷砂轮的图3所示的移动凸缘的ae传感器时得到的ae信号的频谱的图。
44.图16是示出切入速度为2.0mm/min时的、在使用了内置于夹着陶瓷砂轮的图3所示的移动凸缘的ae传感器时得到的ae信号的频谱的图。
45.图17是示出本发明的另一实施例中的磨削砂轮的ae信号检测装置的要部的图，是相当于图3的图。
46.图18是示出切入速度为0.8mm/min、圆周速度为1500m/min时的在使用了内置于cbn陶瓷砂轮的基体金属的ae传感器时得到的ae信号的频谱的图。
47.图19是示出在与图18同样的磨削条件下在使用了固定于夹着cbn陶瓷砂轮的图17所示的移动凸缘的底壁的ae传感器时得到的ae信号的频谱的图。
48.图20是示出本发明的又一实施例中的磨削砂轮的ae信号检测装置的要部的图，是相当于图3的图。
49.图21是示出本发明的又一实施例中的磨削砂轮的ae信号检测装置的要部的图，是相当于图2的图。
50.图22是示出本发明的又一实施例中的磨削砂轮的ae信号检测装置的要部的图，是相当于图3的图。
具体实施方式
51.以下，参照附图，对本发明的一实施例进行详细说明。此外，在以下的实施例中附图是说明与发明关联的要部的，尺寸及形状等未必正确描绘。
52.实施例1
53.图1是对具备作为磨削砂轮14的ae信号检测装置10的检测部发挥功能的移动凸缘20的磨削加工装置12的构成进行说明的图。在图1中，在磨削加工装置12中，使用熔融氧化铝系磨粒、碳化硅系磨粒、陶瓷磨粒等一般磨粒、cbn磨粒、金刚石磨粒的超磨粒等磨粒14a通过陶瓷结合剂、金属结合剂等结合材料14b结合而成的一般砂轮、例如不具备基体金属(轮芯)的一体成形的圆环状的磨削砂轮14。
54.图2示出了磨削砂轮14的装配构造。在绕旋转中心线c旋转驱动的磨削加工装置12的旋转轴(主轴)16的轴端，形成有外螺纹16b。磨削砂轮14通过利用螺纹接合于旋转轴16的外螺纹16b的螺母22紧固连结，在夹压在装配于旋转轴16的轴端的铁制的固定凸缘18与移动凸缘20之间的状态下装配。固定凸缘18具备锥状嵌合到在旋转轴16的轴端部形成的锥状部16a的圆筒部18b、和从圆筒部18b的一端向径向(外周侧)突出的作为圆板部的固定凸缘部18a。
55.移动凸缘20具备与旋转中心线c同心地能够滑动地嵌合于圆筒部18b的贯通孔20a和与磨削砂轮14紧密接触的作为圆板部的移动凸缘部20b。当螺母22螺纹接合于旋转轴16的轴端时，经由垫圈23，移动凸缘20被按压，由此，在固定凸缘部18a与移动凸缘部20b之间磨削砂轮14以被夹压的状态固定。磨削砂轮14例如如图1所示对柱状的被削材料w的外周面进行磨削。
56.图3是将磨削砂轮14的ae信号检测装置10的检测部的构成放大示出的图。移动凸缘部20b一体地具有圆筒状的外周壁20c、将该外周壁20c的一端封闭并紧贴于磨削砂轮14的底壁20d、及与外周壁20c同心的圆筒状的内周壁20e，在内部形成有在与磨削砂轮14相反的一侧开口的圆环状的收置空间20f。ae传感器24在收置空间20f内，附着固定于外周壁20c的内周面，并检测从磨削砂轮14的磨削点向外周壁20c传递的弹性波。
57.在收置空间20f内，固定设置有：前置放大器26，将ae传感器24的输出信号放大；发送电路部28，由包含天线及发送电路的电路基板构成，将来自前置放大器26的输出信号向空中发送；及蓄电池30，对将来自前置放大器26的输出信号进行ad变换并向空中发送的发送电路部28供给恒压。蓄电池30作为恒压电源电路部发挥功能，是向前置放大器26及发送电路部28供给电力的二次电池。盖板32由使电波透过的材质例如合成树脂板、玻璃板等非导电性材料构成，在将收置空间20f的开口封闭了的状态下通过止动螺钉34固定于移动凸缘20。上述发送电路部28优选由具备例如进行ieee802.11ac标准的wi-fi通信的mcu的通信模块构成。
58.ae传感器24通过紧贴于磨削砂轮14的底壁20d检测在磨削砂轮14所包含的磨粒14a等的破碎时产生且在磨削砂轮14内传播的例如20khz以上的超声波区域的弹性振动域即频率极高的破碎振动(acoustic emission，声发射)，输出表示该破碎振动的模拟的电信号即ae信号sae。ae传感器24具备：在一端部具有检测弹性波的接收板24a，将在接收板24a接收到的机械的振动变换为ae信号sae并输出的机/电变换元件例如压电元件。
59.返回图1，磨削加工装置12还具备：接收电路部38，具有用于接收从发送电路部28
以无线的方式发送的ae信号sae的天线36；带通滤波器40，具备使由接收电路部38接收到的载波通过的预定的频段；a/d变换器42，将从载波解调出的ae信号sae进行a/d变换；及运算控制装置44，对该变换为数字信号后的ae信号sae进行处理。
60.a/d变换器42具有高分辨率，以例如10μ秒(微秒)以下的采样周期，优选5μ秒以下的采样周期，更优选1μ秒以下的采样周期，将ae信号sae变换为数字信号。a/d变换器42的采样周期越短(越高速)，则例如后述的图4及图5所示的、与磨粒溃落(磨粒破碎)相关联的第1频段b1和与因磨粒和被削材料的接触(摩擦)而产生的摩擦振动、弹性振动相关联的第2频段b2越明确。此外，在以下的实施例中，作为a/d变换器42的采样周期使用了1μ秒。
61.运算控制装置44是包括cpu、rom、ram、接口等的电子控制装置即所谓的微型计算机，cpu利用ram的暂时存储功能并按照预先存储于rom的程序处理输入信号，由此，算出用于判定修整面状态的表示磨削面状态的数值、图表或者图形等，使得从也作为磨削面状态显示装置发挥功能的面状态显示装置48输出，并且向磨削控制装置72发送。
62.磨削加工装置12的运算控制装置44在功能上具备频率解析部50、磨削面状态输出部51及修整面状态输出部52。频率解析部50在被削材料w的磨削加工中或者磨削砂轮14的修整中，反复进行从a/d变换器42输入的ae信号sae的频率解析(fft)，生成在表示信号强度的纵轴和表示频率的横轴的二维坐标中将表示频率成分的大小的各种信号强度按每个频率以峰值波形示于频率轴(横轴)上的频谱。
63.磨削面状态输出部51在被削材料w的磨削加工中，根据上述频谱，分别算出关于例如将32.5khz包含于中心部的预先设定的第1频段b1例如20～35khz的第1频段b1的第1信号强度sp1、及关于例如将55khz包含于中心部的预先设定的第2频段b2例如40～60khz的第2频段b2的第2信号强度sp2。作为这些第1信号强度sp1及第2信号强度sp2，也可以是瞬时值，但为了稳定地掌握磨具切削表面变钝、磨粒溃落，优选使用设定得比a/d变换器42的采样周期足够长的预定周期内例如频率解析周期内的积分值或者移动平均值。
64.另外，修整面状态输出部52在使用了修整器46的磨削砂轮14的修整中，与磨削面状态输出部51同样，根据上述频谱，分别算出关于将32.5khz包含于中心部的预先设定的第1频段b1例如25～35khz的第1频段b1的第1信号强度sp1、及关于将55khz包含于中心部的预先设定的第2频段b2例如40～60khz的第2频段b2的第2信号强度sp2。作为这些第1信号强度sp1及第2信号强度sp2，也可以是瞬时值，但为了稳定地掌握磨具切削表面变钝、磨粒溃落，优选使用设定得比a/d变换器42的采样周期足够长的预定周期内例如频率解析周期内的积分值或者移动平均值。
65.磨削面状态输出部51在被削材料w的磨削加工中，或者，修整面状态输出部52在磨削砂轮14的修整中，分别基于第1信号强度sp1及第2信号强度sp2的至少一方，算出修整面状态评价值例如与信号强度的预定周期的积分值或者移动平均值相关联的关联值(例如等级值)、或者信号强度比sr(＝sp1/sp2)或其关联值(例如等级值)，向面状态显示装置48输出。
66.由此，将图4及图5的频谱所示那样的第1信号强度sp1及第2信号强度sp2的至少一方、信号强度比sr或者它们的关联值，作为磨削面状态评价值或者作为修整面状态评价值显示于面状态显示装置48。此外，在使用第1信号强度sp1及第2信号强度sp2的一方的情况下，磨削面状态评价值或者修整面状态评价值既可以是第1信号强度sp1及第2信号强度sp2
的一方的信号强度值本身，也可以是变换为容易掌握的指标值例如等级值后的值。
67.在此，以下说明：在通过从由ae传感器24检测的ae信号波使用高速且高分辨率的a/d变换器42变换为数字信号后的sae信号的频率解析而得到的频谱中，关于第1频段b1内的峰值波形信号群及第2频段b2内的峰值波形信号群的产生，本发明人对于cbn树脂砂轮进行的磨削试验。
68.磨削试验1是：对于cbn树脂砂轮，在修整时、陶瓷板磨削加工时、无负荷旋转时分别得到的频谱中，由峰值波形信号群构成的第1频段b1及第2频段b2的产生状态的验证试验。磨削试验2是：在陶瓷砂轮的磨削时及修整时分别得到的频谱中，由峰值波形信号群构成的第1频段b1及第2频段b2的产生状态的验证试验。
69.(磨削试验1)
70.为了确认第1频段b1及第2频段b2的产生，在以下的条件下，进行了修整及磨削。以下的磨削工具如图2及图3所示，将内置有ae传感器24的移动凸缘20紧贴于cbn树脂砂轮的侧面而装配。
71.磨削工具：cbn树脂砂轮cbc 170 p 75b
72.直径400mm
×
厚度10mm
73.修整工具：旋转修整器sd 40 q m
74.直径100mm
×
宽度1.5mm
75.陶瓷板：厚度1mm的氧化铝板
76.磨削工具的圆周速度：1250m/min
77.修整器的圆周速度：864m/min
78.修整器的切入量：直径0.002mm/pass
79.修整导程：0.15mm/r.o.w.
80.对陶瓷板的切入量：200μm
81.对陶瓷板的切入速度：1.2mm/min
82.图4、图5及图6示出了分别在cbn树脂砂轮的修整时、陶瓷板的磨削时、无负荷旋转时分别得到的ae信号的频谱。在cbn树脂砂轮的无负荷旋转时，如图6所示，不包含第1频段b1及第2频段b2的频率成分。但是，在cbn树脂砂轮的修整时，如图4所示，得到了25～35hz的第1频段b1的频率成分和40～60hz的第2频段b2的频率成分。另外，在cbn树脂砂轮的陶瓷板磨削加工时，如图5所示，得到了20～35hz的第1频段b1的频率成分和40～60hz的第2频段b2的频率成分。
83.图5的陶瓷板磨削加工时的第1频段b1的频率成分的功率与图4的修整时相比相对小，推定为这是因为陶瓷板是脆性材料，所以难以发生陶瓷板的加工时的磨粒14a的破碎。在修整时，促进磨粒14a的破碎，所以第1频段b1的频率成分的功率相对大，但第2频段b2的频率成分的功率相对小。根据这样的情况，推定为：第1频段b1的频率成分的功率源自在磨粒14a的破碎时产生的振动，第2频段b2的频率成分的功率源自因磨粒14a与陶瓷板、或者磨粒14a与修整器46的接触引起的摩擦振动或弹性振动。
84.图7中，作为图1的面状态显示装置48的一显示形态，示出了例如显示于液晶画面的条形图型的等级显示例，图8中，作为图1的面状态显示装置48的一显示形态，示出了例如显示于液晶画面或者测量仪的等级仪表型的显示例。在图7中，显示了第1信号强度sp1及第
2信号强度sp2双方，但也可以显示其中的一方作为表示修整面状态的评价值。在图8中，显示了第1信号强度sp1、第2信号强度sp2、信号强度比sr(＝sp1/sp2)，但也可以显示其中的1个、或者与其对应的等级值，作为表示磨削面状态或者修整面状态的评价值。这些表示磨削面状态或者修整面状态的评价值，在手动调节磨削加工装置(修整装置)12中的磨削条件或者修整条件的手动控制中被利用。
85.在图7中，表示关于与磨粒14a的破碎相关联的第1频段b1的第1信号强度sp1的条形图54示于左侧，表示关于与磨粒14a与修整器46的滑动接触相关联的第2频段b2的第2信号强度sp2的条形图56示于右侧，作为左右一对而示出。基于左侧的条形图54所示的第1频段b1的磨粒14a的破碎状态能够评价磨粒溃落状态，另外，基于右侧条形图56所示的第2频段b2的磨粒14a与修整器46的滑动接触状态能够评价磨具切削表面变钝状态。
86.另外，图7的条形图54及56，示出了在第1频段b1及第2频段b2内分别分成四部分的每个频段的信号强度，因此通过左右的条形图54及56的对比，能够判别：是图7(a)所示的、磨粒破碎时的振动强度高于因磨粒14a与修整器46的接触引起的摩擦振动或者弹性振动的强度的磨粒溃落状态，还是图7(b)所示的、磨粒破碎时的振动强度低于因磨粒14a与修整器46的接触引起的摩擦振动或者弹性振动的强度的磨具切削表面变钝状态。而且，基于第1频段b1及第2频段b2各自的破碎强度模式，能够准确地评价磨粒14a的破碎及因磨粒14a与修整器46的接触引起的摩擦振动或者弹性振动状态。
87.图8的面状态显示装置48的显示例，由使用指针来指示刻度的多个仪表型的显示器58、59、60构成。显示器58示出关于与磨粒14a的破碎相关联的第1频段b1的第1信号强度sp1，显示器59示出关于与因磨粒14a与修整器46的接触而产生的摩擦振动或者弹性振动相关联的第2频段b2的第2信号强度sp2。基于显示器58的显示等级所示的第1频段b1的磨粒破碎时的振动强度能够评价磨粒溃落状态，基于显示器60的显示等级所示的第2频段b2的因磨粒14a与修整器46的接触而产生的摩擦振动或者弹性振动的强度能够评价磨具切削表面变钝状态。
88.另外，基于显示器58及59的显示等级分别示出的第1频段b1及第2频段b2各自的信号强度的比较，能够进一步准确地评价磨粒溃落状态或者磨具切削表面变钝状态。显示器60示出关于与磨粒14a的破碎相关联的第1频段b1的第1信号强度sp1和关于与磨粒14a与修整器46的摩擦状态相关联的第2频段b2的第2信号强度sp2的信号强度比sr(＝sp1/sp2)。
89.返回图1，磨削加工装置12具备：主轴驱动马达62，对安装有磨削砂轮14的旋转轴16进行旋转驱动；被削材料旋转驱动马达64，对圆柱状的被削材料w进行旋转驱动；被削材料移动马达66，为了将磨削砂轮14推抵到圆柱状的被削材料w的外周面而使被削材料w在径向上移动；修整器驱动马达68，对修整器46进行旋转驱动；修整器进给马达70，使修整器46在其旋转中心线c方向上进给；及磨削控制装置72。
90.磨削控制装置72由与运算控制装置44同样的微型计算机构成，在功能上具备磨削自动控制部74及修整控制部76。磨削自动控制部74当接到磨削开始指令信号时，通过以预先设定的动作分别对磨削砂轮14及被削材料w进行旋转驱动并使其相对移动，对被削材料w进行磨削，当被削材料w的磨削完成时，使被削材料w的旋转停止并且向原位置返回。
91.磨削自动控制部74在被削材料w的磨削加工的过程中，基于从修整面状态输出部52输出的实际的第1信号强度sp1、第2信号强度sp2或者信号强度比sr(＝sp1/sp2)，自动控
制主轴驱动马达62、被削材料旋转驱动马达64和被削材料移动马达66，以使得对被削材料w的实际的评价值所示的磨削面状态成为预先设定的目标评价值所示的磨削面状态。例如，磨削自动控制部74将目标信号强度比srt设定为磨具切削表面变钝及磨粒溃落的平衡性好的值，自动调节磨削条件，以使得从修整面状态输出部52实时地逐次输出的实际的信号强度比sr与例如预先设定为0.55左右的目标信号强度比srt一致。
92.例如，在实际的信号强度比sr超过预先设定的目标信号强度比srt的情况下，处于磨粒溃落倾向，所以，为了抑制该磨粒溃落，执行加工效率(切入速度)的下降、磨削砂轮14的圆周速度vg的上升(转速的上升)、被削材料w的圆周速度的下降中的至少1个，使实际的信号强度比sr向目标信号强度比srt变化。相反，在实际的信号强度比sr低于预先设定的目标信号强度比srt的情况下，处于磨具切削表面变钝倾向，所以，为了抑制该磨具切削表面变钝，执行加工效率(切入速度)的上升、磨削砂轮14的圆周速度vg的下降(转速的下降)、被削材料w的圆周速度的上升中的至少1个，使实际的信号强度比sr向目标信号强度比srt变化。
93.本发明人等使得使用陶瓷cbn砂轮这一点为共通，使用以下所示的磨削条件，进行了验证在基体金属内设置有ae传感器24的情况和如图3所示在夹着不具有基体金属的陶瓷cbn砂轮的移动凸缘20内设置有ae传感器24的情况之间的一致性的实验。
94.《磨削条件》
95.砂轮：cb 80 n 200 v
96.磨床：通用外圆磨床
97.磨削方式：湿式切入磨削
98.砂轮圆周速度：2100m/min，2700m/min
99.工件材质：scm435淬火钢 hrc48
±2100.工件圆周速度：0.45m/sec
101.切入速度：r0.8mm/min，r2.8mm/min
102.无火花磨削：10rev
103.磨削液：noritake cool(商品名：
ノリタケクール
)sec700(
×
50)
104.磨削液流量：20l/min
105.图9将切入速度为r0.8mm/min且圆周速度为2700m/min时的、在使用了内置于cbn陶瓷砂轮的基体金属的ae传感器24时得到的ae信号的频谱示于上段的(a)并将在使用了内置于夹着cbn陶瓷砂轮的移动凸缘20的ae传感器24时得到的ae信号的频谱示于下段的(b)，进行对比而示出。
106.图10将切入速度为r0.8mm/min且圆周速度为2100m/min时的、在使用了内置于cbn陶瓷砂轮的基体金属的ae传感器24时得到的ae信号的频谱示于上段的(a)并将在使用了内置于夹着cbn陶瓷砂轮的移动凸缘20的ae传感器24时得到的ae信号的频谱示于下段的(b)，进行对比而示出。
107.图11将切入速度为r2.8mm/min且圆周速度为2700m/min时的、在使用了内置于cbn陶瓷砂轮的基体金属的ae传感器24时得到的ae信号的频谱示于上段的(a)并将在使用了内置于夹着cbn陶瓷砂轮的移动凸缘20的ae传感器24时得到的ae信号的频谱示于下段的(b)，进行对比而示出。
108.图12将在图9的磨削条件、图10的磨削条件及图11的磨削条件下分别得到的、ae传感器24内置于cbn陶瓷砂轮的基体金属的情况下及内置于移动凸缘20的情况下的ae信号进行频率解析而得到的频谱的振动强度比a/b进行对比而分别示出。在此，a是作为28～36khz的第1频段b1内的振幅平均值的振动强度，b是作为45～75khz的第2频段b2内的振幅平均值的振动强度。
109.从图9、图10、图11及图12可知，在上述各磨削条件下，在ae传感器24内置于基体金属内的情况下和ae传感器24内置于移动凸缘20的情况下之间，确认到振动强度及振动强度比示出同样的倾向。
110.(磨削试验2)
111.另外，本发明人等在将陶瓷砂轮(没有基体金属的一般砂轮：sh 80 j 8 v)夹在固定凸缘18与移动凸缘20之间的状态下使用以下所示的修整条件进行了修整的情况下，使用内置于移动凸缘20的ae传感器24对振动进行了测定。在该实验中，厚度0.5mm的聚合标签(
ポリラベル
)夹插在陶瓷砂轮与固定凸缘18及移动凸缘20之间。
112.《修整条件》
113.修整器：ll单石修整器
□
0.8mm
114.砂轮圆周速度：2700m/min
115.修整导程：0.1mm/r.o.w.
116.修整切入量：20μm/pass
117.总切入量：r200μm
118.图13示出了对在对陶瓷砂轮进行修整时使用内置于夹着陶瓷砂轮的移动凸缘20的ae传感器24检测到的ae信号进行频率解析而得到的频谱。图14将在图13的频谱中的25～45khz区间内按每个fft解析周期得到的频谱的积分信号的时间变化以单点划线、将在图13的频谱中的45～75khz区间内按每个fft解析周期得到的频谱的积分信号的时间变化以实线，分别示出。
119.从图13及图14可知，能够明确地识别在修整中产生的ae信号。此外，从修整中的消耗电力的变化，处于修整中这一情况被噪声埋没而未能识别到。
120.另外，本发明人等在将使用上述修整条件修整后的陶瓷砂轮(没有基体金属的一般砂轮：sh 80 j 8 v)夹在固定凸缘18与移动凸缘20之间的状态下使用以下所示的磨削条件进行了磨削的情况下，使用内置于移动凸缘20的ae传感器24对振动进行了测定。
121.《磨削条件》
122.陶瓷砂轮：sh 80 j 8 v
123.磨床：通用外圆磨床
124.磨削方式：湿式切入磨削
125.砂轮圆周速度：2700m/min
126.工件材质：scm435淬火钢hrc48
±2127.工件圆周速度：27m/min
128.工件材质：scm435
129.切入速度：r0.8mm/min，r2.0mm/min
130.无火花磨削：10rev
131.磨削液：noritake cool sec700(
×
50)
132.磨削液流量：20l/min
133.图15示出了切入速度为r0.8mm/min时的、在使用了内置于夹着陶瓷砂轮的移动凸缘20的ae传感器24时得到的ae信号的频谱。图16示出了切入速度为r2.0mm/min时的、在使用了内置于夹着陶瓷砂轮的移动凸缘20的ae传感器24时得到的ae信号的频谱。
134.如图15及图16所示，成功检测到在特定的频段、即25～45khz的第1频段b1及45～75khz的第2频段b2产生的振动峰值。另外，与图15所示的切入速度为r0.8mm/min时相比，图16所示的切入速度为r2.0mm/min时，在45～75kh的第2频段b2产生的振动峰值相对小。推定为：是由于加工负荷高所导致的磨粒14a的脱落而作用磨粒变少的结果。
135.如上述那样，根据本实施例的磨削砂轮14的ae信号检测装置10，具备：ae传感器24，接受在圆环状的磨削砂轮14产生的弹性波并输出ae信号，该磨削砂轮14夹持在固定于旋转轴16的固定凸缘18与以能够相对于固定凸缘18接近离开的方式设置的移动凸缘20之间；发送电路部28，以无线的方式发送从ae传感器24输出的ae信号；及接收电路部38，接收所述以无线的方式发送的ae信号，其中，ae传感器24配置于移动凸缘20，检测从磨削砂轮14经由移动凸缘20传递的弹性波并输出ae信号。由此，固定于旋转轴16的固定凸缘18与移动凸缘20能够接近离开且能够装卸磨削砂轮14，所以在更换磨削砂轮14时，无需更换ae传感器24、电路基板，对于不具有轮芯的一体成形的磨削砂轮也能够适用。
136.另外，根据本实施例的磨削砂轮14的ae信号检测装置10，在移动凸缘20，具有圆环状的外周壁20c和将外周壁20c的一端封闭并紧贴于磨削砂轮14的底壁20d，形成有在与磨削砂轮14相反的一侧开口的收置空间20f，ae传感器24在收置空间20f内固定于外周壁20c的内周面，检测从磨削砂轮14向外周壁20c传递的弹性波。由此，距磨削砂轮14的磨削加工点的距离短，所以能够明确地检测在磨削砂轮14的磨削加工点产生的弹性波。
137.另外，根据本实施例的磨削砂轮14的ae信号检测装置10，具备向发送电路部28供给恒压的蓄电池(恒压电源电路部)30，发送电路部28及蓄电池30设置于收置空间20f内。由此，能够在与磨削砂轮14一起旋转着的状态下，从设置于收置空间20f内的发送电路部28向移动凸缘20的外部发送电波。
138.另外，根据本实施例的磨削砂轮14的ae信号检测装置10，收置空间20f的开口通过至少一部分由塑料等非导电性材料构成的盖板32封闭。由此，从设置于收置空间20f内的发送电路部28向移动凸缘20的外部发送的电波不会受到妨碍，能够由位置固定的接收电路部38的天线36更加容易地接收。
139.另外，根据本实施例的磨削砂轮14的ae信号检测装置10，磨削砂轮14包含磨粒14a和将磨粒14a结合的结合材料14b，一体成形为圆环状。由此，能够检测在陶瓷砂轮、树脂砂轮等那样的一般砂轮即一体成形为圆环状而不具有轮芯的磨削砂轮的磨削点产生的弹性波来作为ae信号。
140.另外，根据本实施例的磨削砂轮14的ae信号检测装置10，具备：移动凸缘20，具有圆环状的外周壁20c和将外周壁20c的一端封闭并紧贴于磨削砂轮14的底壁20d，形成有在与磨削砂轮14相反的一侧开口的收置空间20f；ae传感器24，在收置空间20f内附着固定于外周壁20c，检测在磨削砂轮14的磨削加工点产生的弹性波并输出ae信号sae；发送电路部28，设置于收置空间20f内，以无线的方式发送从ae传感器24输出的ae信号sae；及非导电性
的盖板32，将收置空间20f的开口封闭。
141.由此，在移动凸缘20的底壁20d，附着固定有检测在磨削砂轮14的磨削加工点产生的弹性波并输出ae信号sae的ae传感器24，所以通过移动凸缘20在压接于磨削砂轮14的侧面的状态下装配于旋转轴16，能够检测来自磨削砂轮14的磨削加工点的弹性波。另外，在更换磨削砂轮14时，仅更换供移动凸缘20压接的磨削砂轮14就能够进行再利用，所以无需更换ae传感器24、前置放大器26、发送电路部28，磨削砂轮14的大型化、对能够适用的磨削加工装置12的限制得到抑制，对于不具有基体金属(轮芯)的磨削砂轮也能够适用。
142.另外，根据本实施例的磨削砂轮14的ae信号检测装置10，ae传感器24在一端部具有检测弹性波的接收板24a，在使接收板24a朝向外周壁20c的状态下附着固定于外周壁20c。由此，距磨削砂轮14的磨削加工点的距离短，更加明确地检测来自磨削砂轮14的磨削加工点的弹性波。
143.另外，根据本实施例的磨削砂轮14的ae信号检测装置10，在移动凸缘20的收置空间内20f，配置有：前置放大器26，将从ae传感器24输出的ae信号sae放大并向发送电路部28输出；和蓄电池30，向发送电路部28及前置放大器26供给恒压。由此，能够通过位置固定的接收电路部38容易地接收来自磨削砂轮14的磨削加工点的弹性波。
144.实施例2
145.接着，说明本发明的其他实施例。在以下的说明中，对与前述的实施例共通的部分标注同一附图标记并省略说明。
146.本实施例的磨削砂轮14的ae信号检测装置110，如图17所示，在ae传感器24固定于移动凸缘20的底壁20d这一点，与实施例1的磨削砂轮14的ae信号检测装置10不同，其他是同样地构成。
147.ae传感器24在嵌入到在移动凸缘20的底壁20d形成的嵌合孔20g内的状态下，利用粘接剂20h固定于底壁20d。
148.本发明人等使得使用陶瓷cbn砂轮这一点为共通，使用以下所示的磨削条件，进行了验证在基体金属内设置有ae传感器24的情况和如图17所示在夹着不具有基体金属的陶瓷cbn砂轮的移动凸缘20的底壁20d设置有ae传感器24的情况之间的差异的实验。
149.《磨削条件》
150.砂轮：cb 80n 200v
151.磨床：通用外圆磨床
152.磨削方式：湿式切入磨削
153.砂轮圆周速度：1500m/min
154.工件材质：scm435淬火钢hrc48
±2155.工件圆周速度：0.45m/sec
156.切入速度：r0.8mm/min
157.磨削液：noritake cool sec700(
×
50)
158.磨削液流量：20l/min
159.图18示出了切入速度为r0.8mm/min且圆周速度为1500m/min时的、在使用了内置于cbn陶瓷砂轮的基体金属的ae传感器24时得到的ae信号的频谱，图19示出了在同样的磨削条件下在使用了固定于夹着cbn陶瓷砂轮的移动凸缘20的底壁的ae传感器24时得到的ae
信号的频谱。图19所示的频谱，与图18相比，波形清晰，强度(振幅)也大幅呈现。
160.如上述那样，根据本实施例的磨削砂轮14的ae信号检测装置110，除了前述的实施例的效果之外，在移动凸缘20，具有圆环状的外周壁20c和将外周壁20c的一端封闭并紧贴于磨削砂轮14的底壁20d，形成有在与磨削砂轮14相反的一侧开口的收置空间20f，ae传感器24在收置空间20f内固定于底壁20d，检测从磨削砂轮14经由移动凸缘20传递的弹性波。由此，能够更加明确地检测在磨削砂轮14的磨削加工点产生的弹性波。
161.实施例3
162.本实施例的磨削砂轮14的ae信号检测装置210，如图20所示，在ae传感器224以将移动凸缘20的底壁20d贯通的状态固定这一点，与实施例1的磨削砂轮14的ae信号检测装置10不同，其他是同样地构成。
163.在图20中，在磨削砂轮14的ae信号检测装置210的移动凸缘20，平行于旋转中心线c的方向的贯通孔213将底壁20d贯通而形成，ae传感器224穿过该贯通孔213，在处于ae传感器224的前端面的接收板224a抵接于磨削砂轮14的侧面的状态下被装配。ae传感器224具有圆柱状的前端部224b和比该前端部224b直径大的大径部224c，另一方面，贯通孔213设为经由具有弹性的振动绝缘片215将ae传感器224的圆柱状的前端部224b及大径部224c嵌入的阶梯孔形状，防止ae传感器224脱落。
164.在贯通孔213的内侧的开口部螺纹接合有螺栓217，螺栓217经由橡胶等弹性材料219而对ae传感器224施力。由此，在移动凸缘20的装配前的状态下，处于ae传感器224的前端面的接收板224a从贯通孔213向磨削砂轮14侧稍微突出，当移动凸缘20紧贴于磨削砂轮14时，在使接收板224a直接紧密接触于磨削砂轮14的状态下固定于底壁20d。
165.如上述那样，根据本实施例的磨削砂轮14的ae信号检测装置210，除了前述的实施例的效果之外，ae传感器224具有接收板224a，在接收板224a直接紧密接触于磨削砂轮14的状态下固定于底壁20d，所以能够更加明确地检测来自磨削砂轮14的磨削加工点的弹性波。
166.实施例4
167.本实施例的磨削砂轮14的ae信号检测装置310，如图21所示，除了设置有代替蓄电池30的非接触供电装置331之外，与实施例1的磨削砂轮14的ae信号检测装置10同样地构成。
168.在图21中，在移动凸缘20的收置空间20f内不具备蓄电池30，在相对于磨削砂轮14位于与固定凸缘18相反的一侧的螺母22的、与磨削砂轮14相反的一侧，设置有经由多根(在本实施例中为4根)支承轴378支承的外壳380。外壳380，其径向尺寸比固定凸缘18及移动凸缘20充分小，比前述的实施例的圆环状的收置空间20f的最小直径即移动凸缘20的内周壁20e的外周面小，具有与螺母22同等的外径。
169.在外壳380内，设置有恒压电源电路部331a和受电线圈331b。在位置固定地设置的固定臂382的前端部，固定有线圈驱动电路331d和供电线圈331c。受电线圈331b和供电线圈331c，以在旋转中心线c方向上隔开微小的间隙g且能够绕旋转中心线c相对旋转的方式，分别设置于外壳380和固定臂382的前端部，磁耦合。恒压电源电路部331a将供给到受电线圈331b的电力变换为恒压电力并向前置放大器26、发送电路部28等供给。上述恒压电源电路部331a、受电线圈331b、线圈驱动电路331d及供电线圈331c作为本实施例的非接触供电装置331发挥功能。
170.如上述那样，根据本实施例的磨削砂轮14的ae信号检测装置310，除了前述的实施例的效果之外，恒压电源电路部331a经由包括相互磁耦合的、位置固定的供电线圈331c及与旋转轴16一起旋转的受电线圈331b的非接触供电装置331而接受电力供给。除了前述的实施例的效果之外，无需蓄电池30的电压检查、更换等维护，并且，消除了重量较大的蓄电池30的偏倚导致的重心偏移。
171.实施例5
172.本实施例的磨削砂轮14的ae信号检测装置410的检测部，在如图22所示地设置于锥状嵌合到旋转轴16的固定凸缘418而非设置于移动凸缘20这一点，与实施例1不同。
173.固定凸缘418与固定凸缘18同样是铁制的，在磨削砂轮14夹压在固定凸缘418与移动凸缘20之间的状态下装配。固定凸缘418具有锥状嵌合到在旋转轴16的轴端部形成的锥状部16a的圆筒部418b、和从圆筒部418b的一端向径向突出的作为圆板部的固定凸缘部418a。
174.固定凸缘部418a一体地具有圆筒状的外周壁418c、将该外周壁418c的一端封闭并紧贴于磨削砂轮14的底壁418d、及与外周壁418c同心的圆筒状的内周壁418e，在内部形成有在与磨削砂轮14相反的一侧开口的圆环状的收置空间418f。ae传感器24在收置空间418f内，附着固定于外周壁418c的内周面，检测从磨削砂轮14的磨削点向外周壁418c传递的弹性波。
175.在收置空间418f内，固设有：前置放大器426，将ae传感器24的输出信号放大；发送电路部428，由包含天线及发送电路的电路基板构成，将来自前置放大器426的输出信号向空中发送；及蓄电池430，向对来自前置放大器426的输出信号进行ad变换并向空中发送的发送电路部428供给恒压。
176.蓄电池430作为恒压电源电路部发挥功能，是向前置放大器426及发送电路部428供给电力的二次电池。盖板432由使电波透过的材质例如合成树脂板、玻璃板等非导电性材料构成，在将收置空间418f的开口封闭了的状态下通过止动螺钉434固定于固定凸缘418。
177.根据本实施例的ae信号检测装置410的检测部，与实施例1的ae信号检测装置10同样，具备：固定凸缘418，具有圆筒状的外周壁418c和将外周壁418c的一端封闭并紧贴于磨削砂轮14的底壁418d，形成有在与磨削砂轮14相反的一侧开口的收置空间418f；ae传感器24，在收置空间418f内附着固定于外周壁418c，检测在磨削砂轮14的磨削加工点产生的弹性波并输出ae信号sae；发送电路部428，设置于收置空间418f内，以无线的方式发送从ae传感器24输出的ae信号sae；及非导电性的盖板432，将收置空间418f的开口封闭。
178.由此，在固定凸缘418的底壁418d，附着固定有检测在磨削砂轮14的磨削加工点产生的弹性波并输出ae信号sae的ae传感器24，所以通过固定凸缘418在压接于磨削砂轮14的侧面的状态下装配于旋转轴16，能够检测来自磨削砂轮14的磨削加工点的弹性波。另外，在更换磨削砂轮14时，仅更换供固定凸缘418压接的磨削砂轮14就能够进行再利用，所以无需更换ae传感器24、前置放大器426、发送电路部428，磨削砂轮14的大型化、对能够适用的磨削加工装置12的限制得到抑制，对于不具有基体金属(轮芯)的磨削砂轮也能够适用。
179.以上，使用附图对本发明的一实施例进行了说明，但本发明在其他形态中也适用。
180.例如，在前述的图2及图3的实施例中，也可以替代移动凸缘20，设置经由垫圈23而由螺母22按压的圆板状的压板和介于该压板与磨削砂轮14之间的厚壁圆板状的间隔件。在
该情况下，在上述间隔件内，与移动凸缘20同样，设置ae传感器24、前置放大器26、发送电路部28、蓄电池30。由此，上述间隔件能够相对于固定凸缘18接近离开地设置，作为在其与固定凸缘18之间将磨削砂轮14紧固固定的前述的移动凸缘20发挥功能。
181.此外，上述的方案终归是本发明的一实施例，本发明能够在不脱离其主旨的范围内加以各种变更。
182.附图标记说明
183.10、110、210、310、410：ae信号检测装置14：磨削砂轮14a：磨粒14b：结合材料16：旋转轴18、418：固定凸缘20：移动凸缘20c、418c：外周壁20d、418d：底壁20f、418f：收置空间24、224：ae传感器24a、224a：接收板28、428：发送电路部30、430：蓄电池(恒压电源电路部)331：非接触供电装置331a：恒压电源电路部331b：受电线圈331c：供电线圈32、432：盖板38：接收电路部