JPH048475A - 研削砥石の目づまりの検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は金属、特にアルミニウムに代表される軟質材料
を研削加工する過程で、目づまりの異常状態を事前にか
つ高い精度で検知でき、目づまりした切りくずの除去の
タイミング（時期）の判断を正確に予測できる研削砥石
の目づまりの検知方法に関するものである。

〈従来の技術〉 金属、特にアルミニウムに代表される軟質材料を研削加
工すると、研削を繰り返すうちに、切りくずが砥石表面
に付着する目づまりの現象が生じる。そこで、砥粒切れ
刃が材料を僚るような状態で切削がなされ、又目づまり
の生じる場所はランダムな位置に発生するため、その異
常状態では研削音が鈍くなったり、異常振動が発生する
。研削加工は精密加工として位置づけられ、最後の仕上
げとして用いられることから、わずかな目づまりでも、
研削表面を劣化させ作業能率を著しく悪くする。従って
目づまりの異常状態では、砥粒切れ刃が材料をこする状
態で切削作用が進行するため、研削抵抗が大きくなった
り、材料表面の状態はかなり劣化する。その為、研削抵
抗の上昇は砥石モーターに異常な負荷がかかるため、電
流値の異常状態を検知して監視する方法もある。更に通
常の正常加工時には発生しないある周波数の振動や研削
音が発生する。従来は、熟練作業者がこの振動や音の微
妙な変化をとらえて加工状態を判断し、砥石摩耗の検出
や破損の予知を行っていた。しかし、最近では機械工場
における自動化、省力化、合理化等が押し進められてい
るため、これにともない監視も自動化の必要性が生じて
いる。

そこで加工状態での目づまりの監視の良否は、異常振動
や研削音をどのように利用するかにかかっている。又振
動を利用する場合には、センサーの取り付は位置によっ
ても微妙に変化するため位置の選択は重要である。

現在は、センサーの取り付は位置は砥石の頭上の近傍、
又はテーブル上等砥石軸から離れた場所に設置されてい
る。その為異常信号が極めて微弱な状態で感知されるた
めの高精度のセンサーが必要とされる。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明では上記砥石軸から離れた場所にしか設置できな
い現状を解決する為に砥石の回転を止めること無く、砥
石軸に所要手段によってセンサーを取り付は目づまり切
りくずの除去のタイミングを正確に検知する方法を提供
することを目的とするものである。

く課題を解決するための手段〉 本発明では、センサーを砥石軸に取り付ける治具を工夫
し、それにベアリング軸受を取り付ける方法を開発した
。この方法を用いると、軸受を介してマグネット式の加
速度センサーを取り付けることができ、目づまりによる
砥石軸の微妙な振動変化をダイレクトに加速度センサー
に伝えることができる。

又目づまりによる異常振動とベアリングの振動をデータ
処理の段階で分離する為に、ＦＦＴアナライザーを用い
、周波数帯域を分けることができた。

次に得られた振動（信号）を定量化するため、ＡＤＦ処
理を行い、研削砥石の切れ味を示す指標値に数値化した
。

く作用〉 砥石の目づまりは進行すると、研削回数の増加とともに
、研削抵抗（砥石に作用する力）が急激に変化し、最後
には研削不能の状態に至る。それに至る過程は第４図及
び第７図にそれぞれ示されるように３段階のステージに
分類され、加速度センサーから得られた振動を処理した
指標値はその変化に精度良く対応し、同様に３つのステ
ージに分類することができた。即ち加速度センサーは砥
石軸と一体化しているため、より精度の高い異常振動を
直接に抽出するため、極めて簡便な方法で目づまりを高
精度で予測予知が可能となる。

〈実施例〉 以下本発明の研削砥石の目づまりの検知方法を、その実
施例を示す図面を参酌し乍ら詳述する。

第１図は本発明方法による研削砥石装置Ａの一実施例を
示す拡散分解斜視図、第２図は同側面説明図、第３図は
同要部詳細説明図である。

即ち砥石（１）の回転軸（２）に、同回転軸（２）のネ
ジ部（３）と螺合するベアリング取付は治具（４）を、
上記回転軸（２）に連結し、更にベアリング取付は治具
（４）にベアリング（５）を外嵌する。このベアリング
（５）上端には、加速度センサー（６）を装着し、更に
固定板（７）を上記ベアリング（５）が飛び出さ無いよ
うに、ベアリング取付は治具（４）他端側に螺着する０
次にビン（８）、（８）は、加速度センサー（６）が回
転しないように、砥石’Ｍ　（１）をカバーしているア
クリル板（９）に穴を設け、そこへ上記ビン（８）、（
８）を挿通し、上記加速度センサー（６）をはさむよう
な状態で固定するものである。

そして静止状態の加速度センサー（６）により得られた
信号を、データレコーダーＢによって指標値に変換′さ
れる。

なお上記ビン（８）、（８）は防振の目的でゴム等の吸
振材で被覆する。又上記ベアリング取付は治具（４）の
内ネジ及び外ネジは、回転によって外れないように逆ネ
ジとするものである。

そこで上記構成の研削砥石装？＆Ａを用いて、２種類（
−へ砥石、Ｃ砥石）の研削砥石によって被研削材料Ａｌ
−５ｉ合金の平面研削を行い比較検討を行なった。

第４図に−Ａ　４６ＬｍＶ磁石を用いたときの研削抵抗
と研削回数の関係を示す。

研削回数を増加させると、目づまりが進行するために、
こするような状態で切削現象が進行し、従って研削抵抗
は水平、垂直方向いずれも増加する、ただし、砥粒切れ
刃と工作物の接触面積は増加するため、水平即ち、切削
方向よりも押し付けるような作用をする垂直方向の力が
大きい、又研削抵抗の変化は水平、垂直方向とも３つの
ステージに分類できる。即ち、研削回数１０回までの第
１ステージ、１０回から８０回までの第２ステージ、８
０回以降の第３ステージである。第１ステージは砥石の
砥粒切れ刃の状態が不安定なので研削抵抗が急増するの
に対し、第２ステージは砥石の砥粒切れ刃の状態が安定
するため研削抵抗はゆるやかな上昇となる。第３ステー
ジは砥石表面の目づまりが著しく成長し、研削抵抗は上
昇する。

次に、無負荷時の状態と各ステージにおける砥石の加速
度振動の信号を第５図（イ）、（Ｕ）、（ハ）、（ニ）
でそれぞれ示す。

図中（１）より無負荷時の信号の振幅が、図中（ロ）、
（ハ）、（ニ）で示す研削時の振幅に比べ、非常に小さ
いことが判る。従って無負荷時の信号（ベアリングなど
の振動）は無視できるものとした。又、ＦＦＴによるス
ペクトル解析から研削時の信号における砥石の加速度振
動の周波数帯域を４００〜５　ＫＨｚとして、信号にフ
ィルターをかけＡ／Ｄ変換した後、八〇Ｆにより指標値
として数値化した。この指標値と研削回数の関係を第６
図に示す。

即ち指標値の変化も研削抵抗の変化に対応して研削回数
の１０回と８０回を境として３つのステージに分類でき
る。

次にＣ４Ｃ４６Ｊ砥石による研削抵抗と研削回数の関係
を第７図に示す。

研削抵抗の変化は−Ａ砥石の場合と同様に３つのステー
ジに分類できる０ｍち、研削回数３０回までの第１ステ
ージ、３０回から２５０回までの第２ステージ、２５０
回以降の第３ステージである。

更に無負荷時の状態と各ステージにおける砥石の加速度
振動の信号を、第８図（イ）、（Ｕ）、（幻、（ニ）で
それぞれ示す。

即ち図中（イ）より無負荷時の信号の振幅が、図中（Ｉ
ｌ＋）、（ハ）、（ニ）の研削時の振幅に比べ非常に小
さいことが判る。従って−Ａ砥石の場合と同様に無負荷
時の信号（ベアリングなどの振動）は無視できるものと
した。

又ＦＦＴによるスペクトル解析から研削時の信号におけ
る砥石の加速度振動の周波数帯域を４００〜５　ＫＨ２
として、信号にフィルターをかけ、Ａ／Ｄ変換をした後
、八〇Ｆにより指標値として数値化した。

この指標値と研削回数の関係を第９図に示す０図中にお
いて研削回数３０回と２５０回を境として３つのステー
ジに分けることができ、研削抵抗の変化と対応している
ことが判る。

以上からｌ砥石とＣ砥石も用いて、アルミニウム・シリ
コン合金の研削加工を行った結果、研削砥石に目づまり
を生じた。この時の目づまりによる研削加工の異常振動
を本発明による方法で加速度センサーが確実に検知して
おり、得られた振動をＡＤＦ処理した指標値の変化と目
づまりによる研削抵抗の変化はともに対応して３つのス
テージに分類できることが判った。このことから、研削
時の砥石の目づまりの状態をインプロセスで検知するこ
との有効性は明らかである。

〈発明の効果〉 以上述べて来たように本発明方法では、加速度センサー
を、砥石軸にベアリングを介して取り付けることによっ
て、目づまり状態での異常振動を確実にキャッチし、イ
ンプロセスで精度よく検知することが可能となるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法による研削砥石装置の一実施例を示
す拡散分解斜視図、第２図は同側面説明図、第３図は同
要部詳細説明図、第４図はＷＡ４６Ｌ■Ｖ砥石を用いた
場合の研削抵抗と研削回数の関係を示すグラフ図、第５
図（イ）、（ｒｌ）、（ハ）、（＝）はそれぞれ同無負
荷時と各ステージにおける砥石の加速度振動の信号の振
幅を示すグラフ図、第６図は同指標値と研削回数の関係
を示すグラフ図、第７図はＣ４６ＪｓＶ砥石を用いた場
合の研削抵抗と研削回数の関係を示すグラフ図、第８図
（イ）、（ｔｌ）、（幻、（ニ）はそれぞれ同無負荷時
と各ステージにおける砥石の加速度振動の信号の振幅を
示すグラフ図、第９図は同指標値と研削回数の関係を示
すグラフ図である。 図 中 砥石 回転軸 ベアリング取付は治具 ベアリング 加速度センサー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、砥石軸にベアリングを介して加速度センサーを装着
   せしめ、該加速度センサーを所要手段によって常に静止
   状態となし、上記加速度センサーによって得られる研削
   加工時における目づまりによる異常振動とベアリングの
   振動の周波数帯域を分離し、研削砥石の切れ味を示す指
   標値に変換せしめたことを特徴とする研削砥石の目づま
   りの検知方法。