JPH06339838A - 接触検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 砥石車の単位時間当たりの回転数に変更があ
っても、砥石車とＡＥセンサとの接触を確実に検出でき
るようにした接触検知装置を提供する。 【構成】 砥石車９の接触およびクーラントの射突によ
り検知ピン１６に発生する弾性波はＡＥセンサ１８によ
り弾性波信号として出力される。一方、信号処理回路２
２が、回転検出センサ３８からの複数個の単位時間当た
りの回転時間を基に砥石車９の単位時間当たりの平均の
回転時間を算出する。そして、設定器２１ａが信号処理
回路２２の算出した単位時間当たりの平均の回転時間を
基にサンプリング回路２１のサンプリングの周期を砥石
車９の回転時間の所定分の１に設定する。これにより、
サンプリング回路２１が被検知ピン１６の角度位相に対
応するよう前記ＡＥセンサ１８からの弾性波信号をサン
プリングし、信号処理回路２２がこの角度位相に対応す
る弾性波信号を前記砥石車９の複数の回転に亘り連続性
をもって検出することにより砥石車９と検知ピン１６と
の接触と判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、研削盤において、ツル
ーイング時または研削時に砥石車の表面位置を検出する
ときなどに使用される接触検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、研削盤において、ツールイング時
あるいは研削時に砥石車の研削表面位置を検出するため
の接触検出装置としてＡＥ（アコースティック・エミッ
ション）センサを用いるものがある。このＡＥセンサを
用いる接触検知装置は、ＡＥセンサを組み込んだ検知ピ
ンを主軸台等の固定部に取り付け、砥石台を研削時また
はツルーイング時と同様に前進送りすることにより、回
転する砥石車の研削表面を検知ピンに接触させ、このと
きに検知ピンに発生する弾性波をＡＥセンサにより検出
し、ＡＥセンサから出力される信号のレベルから砥石車
の接触を判定し、この検知ピンの接触であると判定した
時点における砥石台の位置から砥石車の表面位置を検知
するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この研削時における砥
石表面位置の検出は、研削時と同様な条件にするため、
砥石車を回転させると共にクーラントを射出して行う。
このため、ノズルから噴出するクーラントが検知ピンに
かかり、クーラントの衝突圧により検知ピンに弾性波が
発生し、この弾性波がＡＥセンサにより検出されること
によって砥石車の接触と誤まって判定される場合が生じ
た。

【０００４】そこで、従来においては、クーラントの供
給を停止して砥石表面位置を検出する方法を採用してし
た。しかし、このような方法を講じても配管およびノズ
ル内に残留しているクーラントが砥石車に滴下し、砥石
車とともにつれ回りして検知ピンに衝突すると、このと
きに発生する弾性波が砥石接触であると誤検出されるこ
とがあった。そこで、従来は配管およびノズル内に残留
するクーラントをエアーにより排除した後に砥石の接触
検知を行うようにしていた。このため、砥石の接触検知
を行うまでの準備時間（約３０秒）が必要になり、検知
サイクル時間が長くなるほか、研削サイクルまたはツル
ーイングサイクルにも影響を及ぼしていた。これを解決
するために、ＡＥセンサに発生する弾性波を砥石車の回
転に同期させてサンプリング、例えば砥石車の１回転毎
に２５６回サンプリングすることにより、砥石車の表面
を２５６個の角度位相に分割し、砥石車の同じ位置（角
度位相）で連続して弾性波が発生していることを検出す
ることにより砥石車と検知ピンとの接触を検知する方法
を案出した。しかし、サンプリングを砥石車の回転に同
期させるためには、砥石車の１回転当たりの回転時間に
応じてサンプリング周期を設定しなければならないが、
砥石車の１回転当たりの回転時間、即ち、砥石車の単位
時間当たりの回転数は工作物に要求されている精度等に
基づきオペレータにより適宜変更され、一定ではないた
めどのように設定するかという問題が発生した。更に、
設定すべき単位時間当たりの回転数が分かっていてこれ
に対応させてサンプリング周期を調整したとしても、砥
石車はインバータモータにより駆動されるために砥石車
の質量、各部材のフリクション等の影響で設定回転数通
りに回転せず、設定回転数を基にサンプリング周期を調
整したのでは砥石車の回転に同期させてサンプリングが
行えないという問題点も発生した。

【０００５】本発明は、上述のような問題を解決するも
のであり、単位時間当たりの回転数の変更、設定回転数
通りに砥石車が回転しなくても、砥石車とＡＥセンサと
の接触を確実に検出できる接触検知装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】回転する被検知物体９が
接触される検知部材１６と、前記被検知物体９が回転し
ながら前記検知部材１６に接触するときに該検知部材１
６に発生する弾性波を検出して弾性波信号を出力する弾
性波検出手段１８と、前記弾性波検出手段１８からの弾
性波信号を設定された周期でサンプリングするサンプリ
ング手段２１とを備え、前記被検知物体９の１回転当た
りの回転時間又は単位時間当たりの回転数を検知する回
転検知部材３８と、前記回転検知部材３８により検知さ
れた１回転当たりの回転時間又は単位時間当たりの回転
数を基に、前記サンプリング手段２１のサンプリングの
間隔を設定するサンプリング周期設定手段２１ａと、前
記サンプリング手段２１によりサンプリングされた弾性
波信号を基に被検知物体９と検知部材１６との接触を判
断する接触判断手段２２とを有し、前記サンプリング周
期設定手段２１ａが被検知物体９の測定された１回転当
たりの回転時間又は単位時間当たりの回転数を基に１回
転の所定分の１をサンプリング周期としてサンプリング
手段２１に設定することにより、前記サンプリング手段
２１が被検知部材１６の角度位相に対応するよう前記弾
性波検出手段１８からの弾性波信号をサンプリングし、
前記接触判断手段２２がこの角度位相に対応する弾性波
信号を前記被検知物体の複数の回転に亘り連続性をもっ
て検出することにより被検知物体９と検知部材１６との
接触と判断することを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記構成により、砥石車などの回転する被検知
物体９の接触およびクーラントの射突により検知部材１
６に発生する弾性波は弾性波検出手段１８により検出さ
れ、弾性波信号として出力される。一方、回転検知部材
３８により被検知部材９の１回転当たりの回転時間又は
被検知物体９の単位時間当たりの回転数を検知する。そ
して、サンプリング周期設定手段２１ａが回転検知部材
３８の検知した１回転当たりの回転時間又は単位時間当
たりの回転数を基にサンプリング手段２１のサンプリン
グの周期を被検知物体９の１回転当たりの回転時間の所
定分の１に設定する。これにより、サンプリング手段２
１が被検知部材１６の角度位相に対応するよう該弾性波
検出手段１８からの弾性波信号をサンプリングし、接触
判断手段２２がこの角度位相に対応する弾性波信号を該
被検知物体９の複数の回転に亘り連続性をもって検出す
ることにより被検知物体９と検知部材１６との接触と判
断する。このように、被検知物体９の単位時間の回転数
の変更、被検知物体９が設定回転数通りに回転しなくて
も、サンプリング手段２１が正確に被検知物体９の角度
位相に対応するよう該弾性波検出手段１８からの弾性波
信号をサンプリングするため、被検知物体９と検知部材
１６との接触検知を確実に行うことができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図７に基づい
て説明する。図１は本発明による接触検知装置の全体の
構成図であり、図２は本発明の接触検知装置を適用した
研削盤の概略平面図である。

【０００９】まず、図２を参照して研削盤の構成につい
て説明する。研削盤１はベッド２を有し、ベッド２上に
は、工作物テーブル３がＺ軸方向に移動可能に設置さ
れ、この工作物テーブル３は、サーボモータ４および該
サーボモータ４により回転される送りねじ（図示せず）
によってＺ軸方向に移動される。

【００１０】工作物テーブル３上には、主軸台５および
心押台６が左右に対向設置されており、この主軸台５と
心押台６との間には、主軸台５の主軸５ａに設けたチャ
ック５ｂと心押台６に設けたセンタ６ａとにより工作物
Ｗの両端が支持されている。

【００１１】図２において、砥石台７は、ベッド２上に
工作物テーブル３の移動方向と直角なＸ軸方向に移動可
能に設置されており、ベッド２に固定されたサーボモー
タ８および該サーボモータ８により回転される送りねじ
（図示せず）によりＸ軸方向に移動される。このサーボ
モータ８に取り付けられたエンコーダ１４は、その回転
数から砥石台７の位置（又は移動量）を検出するよう構
成されている。砥石台７にはインバータモータ３０と、
工作物Ｗを研削する砥石車９が取り付けられており、イ
ンバータモータ３０の駆動力が該インバータモータ３０
に取り付けられたプーリ３２からベルト３４を介して砥
石車９側のプーリ３６に伝達され、該砥石車９を回転さ
せるようになっている。この砥石車９は砥石カバー１０
によりカバーされているとともに、工作物テーブル３と
対向する露出側にはクーラントノズル１１が配置され、
このクーラントノズル１１はクーラント供給管１２に接
続されている。この砥石台７に対向してツルーイング装
置１５が主軸台５に取り付けられている。

【００１２】次に、本実施例の砥石車９の１回転当たり
の回転時間を検出するための機構について説明する。図
２に示す砥石車９側のプーリ３６の側方には回転検出セ
ンサ３８が取り付けられている。このプーリ３６の側部
には、図２のプーリ３６をＡ矢印方向から見た状態を模
式的に示す図１のように光学的な信号を発生する信号発
生器４０が取り付けられており、プーリ３６の回転によ
り信号発生器４０が該回転検出センサ３８の前方を通過
し、再び信号発生器４０が該回転検出センサ３８の前方
を通過するまで、パルス信号をカウントし、このカウン
ト値が砥石車９の１回転当たりの回転時間として該回転
検出センサ３８から出力される。

【００１３】次に、本実施例の砥石車９の研削表面位置
を検出するための機械的機構について説明する。図２に
示すように検知ピン１６は砥石車９の表面位置を検知す
るために取り付けられており、この検知ピン１６は、図
１に示すように支持部材１７によって砥石台７と対向す
る主軸台５に固定されている。また、この検知ピン１６
には、砥石表面との接触時およびクーラントの射突によ
り発生する弾性波を検出するＡＥセンサ１８が一体に取
り付けられている。

【００１４】ここで、本実施例の接触検知装置がＡＥセ
ンサ１８の出力を基に砥石との接触を検知する原理につ
いて図１を参照して説明する。本実施例の接触検知装置
では、ＡＥセンサ１８による出力を砥石車９の回転に同
期させてサンプリングを行う。ここでは、砥石車９の１
回転毎に１２８回サンプリングを行う。即ち、砥石車９
の１回転当たりの回転時間を１２８回分割したサンプリ
ング周期でもってサンプリングする。これにより、砥石
車９の外周表面を３６０°／１２８＝２．８１２５°づ
つの角度位相に分けてサンプリングされ、砥石車９の
２．８１２５°毎の角度位相に対応させたＡＥセンサ１
８の出力が得られる。この砥石車９の外周表面には小さ
な凹凸があり、その凸部分が検知ピン１６と接触したと
きにＡＥセンサ１８の接触信号が発生するが、この凸部
に対応する接触信号は、砥石車９を何回転させても同じ
角度位相で発生することになる。一方、クーラントの検
知ピン１６への射突により発生する信号は同じ角度位相
で発生する可能性が非常に低い。そこで、本実施例の接
触検知装置は、複数の回転に渡り略同じ角度位相、即
ち、同じ角度位相に対応するようサンプリングしたＡＥ
センサ１８の出力が複数の回転にわたり連続性を持って
生じている場合には接触と判断し、他方、角度位相と無
関係にＡＥセンサ１８に発生している弾性波は、クーラ
ントの射突により発生したノイズであると判断する。

【００１５】更に、この図１を参照して接触検知装置の
構成について説明する。図１において、接触検知装置
は、ＡＥセンサ１８により検出された所定レベル以上の
各弾性波信号を矩形波に整形して弾性波の持続時間に相
当する矩形波信号を出力する矩形波生成回路２０と、砥
石車の回転に同期させて砥石車１回転当り１２８回この
矩形波信号をサンプリングして出力するサンプリング回
路２１と、このサンプリング回路２１によりサンプリン
グされた矩形波信号を取り込んで上記の連続性を調べる
ことにより砥石車９と検知ピン１６との接触の有無を判
定する判定処理及び、砥石車９の回転数を算出する回転
数算出処理を行う信号処理回路２２とから構成される。

【００１６】矩形波生成回路２０は、ＡＥセンサ１８か
ら出力される検出信号から弾性波成分のみを抽出するハ
イパスフィルタ２０ａと、このハイパスフィルタ２０ａ
を通過した弾性波信号を全波整流する整流回路２０ｂ
と、この整流信号を平滑化する平滑回路２０ｃと、平滑
化された信号と基準信号とを比較し、平滑化された信号
のレベルが基準信号レベルを越えている間出力をハイレ
ベルにして弾性波信号に応じた矩形波信号を送出するコ
ンパレータ２０ｄとから構成されている。

【００１７】サンプリング回路２１は、サンプリングパ
ルスが加えられる度に上記矩形波生成回路２０からの矩
形波信号を信号処理回路２２へ通過させるゲート回路２
１ｃと、砥石車９が１回転する間に１２８回サンプリン
グを行うようゲート回路２１ｃへサンプリングパルスを
加えるサンプリングパルス発生回路２１ｂと、該サンプ
リングパルス発生回路２１ｂのサンプリング周期を、上
記砥石車９の回転と同期するように該砥石車９の１回転
当たりの回転時間の１２８分の１に設定し、サンプリン
グを砥石車外周表面の１２８個分の各角度位相に対応さ
せる設定器２１ａとから構成されている。

【００１８】信号処理回路２２は、サンプリング回路２
１によりサンプリングされた矩形波生成回路２０の矩形
波信号を受けるインタフェース２２ａと、回転検出セン
サ３８からの砥石車９の回転信号を受けるインタフェイ
ス２２ｄと、ＣＰＵ２２ｂと、メモリ２２ｃとからな
る。このＣＰＵ２２ｂは、インタフェース２２ａを通し
て取り込まれた砥石車９の外周表面の各角度位相に対応
する矩形波信号を基に砥石車９と検知ピン１６との接触
の有無を判断する接触判断処理、及び、サンプリング回
路２１のサンプリング周期を砥石車９の回転と同期させ
るために、インタフェース２２ｄを通して取り込まれた
数個の砥石車９の１回転当たりの回転時間を基に砥石車
９の１回転当たりの平均の回転時間を算出する回転時間
算出処理を行う。

【００１９】該メモリ２２ｃには、ＣＰＵ２２ｂの上記
接触判断処理と回転時間算出処理のための制御情報が記
憶されていると共に、ＣＰＵ２２ｂで処理されたデータ
（矩形波生成回路２０の矩形波信号）が図４に示すマス
クの形で格納される。このマスクは、該メモリ２２ｃ内
に格納される矩形波信号に基づくデータを概念的に説明
するもので、縦の欄は砥石車９が何回転目のとき取得さ
れたデータであるかを、横の欄は当該回転における何番
目に行われたサンプリング時のデータであるかを表して
いる。言い換えるならば、横の欄のサンプリングの番目
（以下サンプリング番号と呼ぶ）は、砥石外周（角度位
相）とサンプリングされた番号との対応を表し、例え
ば、横欄の「１」、「２」、「３」はそれぞれ、砥石車
９の角度位相「０°〜２．８１２５°」、「２．８１２
５°〜５．６２５°」、「５．６２５°〜８．４３７５
°」におけるＡＥセンサ１８の出力（矩形波信号）を表
している。なお、ここで欄中の“１”はサンプリングさ
れた矩形波信号が「Ｈ」の状態として扱われたことを、
また、“０”はサンプリングされた矩形波信号が「Ｌ」
の状態として扱われたことを表している。

【００２０】次に、この図１を参照してＡＥセンサ１８
に発生する弾性波の処理について詳細に説明する。検知
ピン１６に砥石車９の外周面の凸部が接触したり、ある
いは砥石車９とつれ回りするクーラントが検知ピン１６
にかけられると、砥石外周面の凸部およびクーラントの
噴きかけ力に応じた弾性波が検知ピン１６に発生し、こ
の弾性波はＡＥセンサ１８により検出される。ＡＥセン
サ１８から出力される弾性波信号が矩形波生成回路２０
のハイパスフィルタ２０ａに入力されると、該ハイパス
フィルタ２０ａからは、図３（ａ）に示すような波形の
弾性波信号Ｓ１のみが抽出され、整流回路２０ｂに出力
される。

【００２１】整流回路２０ｂでは、弾性波信号Ｓ１を図
３（ｂ）に示す波形に全波整流して平滑回路２０ｃに出
力させる。平滑回路２０ｃでは、図３（ｂ）に示す全波
整流波形を平滑化することにより、図３（ｃ）に示す波
形の信号Ｓ２を出力する。この平滑化信号Ｓ２がコンパ
レータ２０ｄに入力されると、コンパレータ２０ｄはは
平滑化信号Ｓ２と基準信号Ｖref とを比較し、平滑化信
号Ｓ２が基準信号Ｖref を越えるレベルの期間、出力を
Ｈレベルにする。これにより図３（ｄ）に実線で示すよ
うな弾性波信号の持続時間に応じた幅の矩形波信号Ｓ３
が生成される。

【００２２】一方、上述したように砥石車９の１回転当
たりの回転時間の１２８分の１に設定されたサンプリン
グパルス発生回路２１ｂのサンプリングパルスがゲート
回路２１ｃに加えられると、ゲート回路２１ｃは、矩形
波生成回路２０からの矩形波信号Ｓ３をゲートを用いて
信号処理回路２２のインターフェース２２ａに加える。
そして、矩形波信号は該インターフェース２２ａを介し
てＣＰＵ２２ｂに加えられる。このＣＰＵ２２ｂによる
矩形波信号Ｓ３に基づく接触判断の処理については詳細
に後述する。

【００２３】次に、上述のように構成された本実施例の
接触検知装置による砥石表面の位置検出動作の概略につ
いて図１、図２及びこの位置検出の処理を示すフローチ
ャートである図５を参照して説明する。研削またはツル
ーイングに際し、砥石車９の研削面に相当する砥石表面
の工作物Ｗまたはツルーイング装置１５に対する位置を
検出するとき（判断ステップ１がＹｅｓ）、位置検出の
サイクルがスタートする（ステップ２）。まず、サーボ
モータ４により工作物テーブル３をＺ軸方向に移動し
て、検知ピン１６を砥石車９と正対する位置に位置決め
する。かかる状態で、インバータモータ３０により砥石
車９をツルーイング時または研削時と同様に回転させ
る。次に、ステップ３の処理に進み、砥石車９の回転に
サンプリング回路２１のサンプリング周期を同期させる
ために先ず砥石車９の１回転当たりの回転時間を複数個
測定し、次にこの測定された１回転当たりの回転時間を
基に１回転当たりの平均の回転時間を算出し、１回転当
たりの平均の回転時間を１２８分の１にしたサンプリン
グ周期を設定する。そして、ステップ４へ進み接触検出
処理を開始する。ここでは先ず、サーボモータ８を駆動
させて砥石台７を検知ピン１６側へステップ状に前進さ
せる。そして、砥石車９の外周面が検知ピン１６に接触
したことを検知したならば、砥石台７の前進を停止する
とともに、この時の位置をサーボモータ８に取り付けた
エンコーダ１４から検出する。そして、砥石台７を早送
りにて後退させる。

【００２４】上記ステップ３の砥石車９の１回転当たり
の回転時間の測定及びサンプリング回路２１へのサンプ
リング周期設定の処理について、このステップ３の処理
を詳細に表した図６のフローチャートと図１及び図２と
を参照して説明する。

【００２５】インバータモータ３０が駆動され砥石車９
のプーリ３６が回転されると、図１に示すように該プー
リ３６に取り付けられた信号発生器４０が回転検出セン
サ３８の前方を通過する。この信号発生器４０の通過の
度に該回転検出センサ３８はステップ１１において砥石
車９の１回転当たりの回転時間をインターフェース２２
ｄを介してＣＰＵ２２ｂに送信する。この回転時間の受
信をｐ回、例えば５回繰り返されたかを次の判断ステッ
プ１３で判断し、ｐ回繰り返された場合（判断ステップ
１３がＹｅｓ）には、次のステップ１４で、ｐ回の平均
の回転時間を算出する。次にステップ１５において、Ｃ
ＰＵ２２ｂは算出した平均の回転時間を基にこの１２８
分の１の時間を設定器２１ａに設定する。そして、該設
定器２１ａは、設定された時間を基にサンプリングパル
ス発生回路２１ｂのサンプリングパルス発生の周期を、
上記砥石車９の回転時間の１２８分の１に調整すること
により、サンプリング周期を該砥石車９の回転に同期す
るように設定する。これにより、検知ピン１６からの弾
性波は、砥石車９の１回転当たり１２８回サンプリング
されるようになる。

【００２６】次に、図５に示すフローチャートのステッ
プ４のＡＥセンサ１８からの弾性波に基づく砥石車９と
検知ピン１６との接触検出処理について、該ステップ４
の処理を詳細に表した図７のフローチャートと図１及び
図２とを参照して説明する。

【００２７】まず、ステップ２１において、サーボモー
タ８に前進指令のパルスを所定数加え砥石台７を検知ピ
ン１６側へ１ステップ（１ピッチ）分前進させる。この
砥石車９は砥石台７が１ピッチ前進する際に１６回転す
るように構成されている。このときにＣＰＵ２２ｂは、
ステップ２２において砥石の回転数、即ち１６回転中の
何回転目かを表す変数ｍを１に初期化し、更に、ステッ
プ２３において砥石の１回転中で何番目にサンプリング
されたかを表す変数ｎを１に初期化する。この状態にお
いてステップ２４の処理へ進み、第１回転目の、第１番
目にサンプリングされた検知ピン１６からの弾性波信号
（以下データと呼ぶ）の処理を開始する。

【００２８】１回転目の、１番目にサンプリングされた
信号がＣＰＵ２２ｂに加えられると、ＣＰＵ２２ｂはＡ
Ｅ信号の有無、即ち、上記矩形波生成回路２０からの矩
形波信号Ｓ３の有無を判断する（判断ステップ２５）。
ここで、ＡＥ信号がない場合には判断ステップ２５がＮ
ｏとなり、処理はステップ２９へ進む。ステップ２９で
は、図４に示すメモリのマスクにおける１回転目の１番
目の位置にＡＥ信号無しの“０”を格納する。他方、Ａ
Ｅ信号がある場合には判断ステップ２５がＹｅｓとな
り、次の判断ステップ２６へ進む。判断ステップ２６で
は、砥石車９の回転が１回転目か否かを判断する。ここ
では、１回転目であるため、判断ステップ２６がＹｅｓ
となりステップ２８へ進む。ステップ２８では、図４に
示すマスクにおける１回転目の１番目の位置にＡＥ信号
有りの“１”を格納する。

【００２９】次に、判断ステップ３０において、砥石車
９の１回転分、即ち１２８個のデータを処理したか否か
を判断する。ここでは、１番目にサンプリングされたデ
ータの処理を行ったところなのでＮｏとなり、ステップ
３１へ移行する。ステップ３１では、サンプリングの数
を表す変数ｎに１を加えて“２”とし、ステップ２４へ
戻り第２番目にサンプリングされたデータについての処
理を行う。判断ステップ２５以下の処理を繰り返し、１
２８番目にサンプリングされたデータについてまで処理
が完了すると、判断ステップ３０がＹｅｓとなり、次の
判断ステップ３２での判断を行う。

【００３０】判断ステップ３２では、砥石車９の１６回
転分のデータの処理が行われたか否かを判断する。即
ち、前述したように砥石台７が１ピッチ前進する際に砥
石車９は１６回転するように構成されているため、この
回転が完了したか否かを判断する。ここでは、砥石車９
の１回転目であるため判断ステップ３２がＮｏとなりス
テップ３３へ移行する。ステップ３３では、回転数を表
す変数ｍに１を加えて“２”とし、ステップ２３へ戻り
データのサンプリングされた番号を表すｎを再び１と
し、２回転目の１番目にサンプリングされたデータにつ
いての処理を開始する。

【００３１】判断ステップ２５で、再びＣＰＵ２２ｂは
ＡＥ信号の有無を判断する。ここで、ＡＥ信号がない場
合には処理はステップ２９へ進みメモリのマスクにおけ
る２回転目の１番目の位置にＡＥ信号無しの“０”を格
納する。他方、ＡＥ信号がある場合には判断ステップ２
６へ進む。判断ステップ２６では、砥石車９の回転が１
回転目かを判断するが、ここでは２回転目であるため判
断ステップ２６がＮｏとなり判断ステップ２７へ進む。
判断ステップ２７では、前回の回転（ｍ−１）の際にサ
ンプリングされたデータとの連結性についての判断を行
う。即ち、前回の回転（ｍ−１）の際にｎ−１、ｎ、ｎ
＋１番目にサンプリングされたデータのマスクのいずれ
かにＡＥ信号ありの“１”が格納されているか否かを判
断する。

【００３２】この判断について図４を参照して詳細に説
明する。例えば、２回転目の３番目にサンプリングされ
たデータ（ＡＥ信号有り）をマスクの２回転目の３番目
の位置へ格納するする際に、前回の回転（ここでは１回
転目）のｎ−１、ｎ、ｎ＋１番目にサンプリングされた
データ（ここでは第２、第３、第４番目にサンプリング
されたデータ）が格納されたマスクのいずれかに“１”
が置かれているかを判断する。ここでは、ｎ−１に該当
する第２番目にサンプリングされたデータに“１”が置
かれているために、この判断ステップ２７がＹｅｓとな
り、ステップ２８へ進み、この２回転目の３番目にサン
プリングされたデータに該当する位置に“１”を置く。
また、２回転目の５番目にサンプリングされたデータに
ＡＥ信号がある場合には、１回転目のｎに該当する第５
番目にサンプリングされたデータに“１”が置かれてい
るために、この２回転目の５番目にサンプリングされた
データに該当するマスクの位置に“１”を置く。同様
に、２回転目の７番目にサンプリングされたデータにＡ
Ｅ信号がある場合に、１回転目のｎ＋１に該当する第８
番目にサンプリングされたデータに“１”が置かれてい
るために、この２回転目の７番目にサンプリングされた
データに該当するマスクの位置に“１”を置く。他方、
２回転目の１０番目のサンプリングされたデータにＡＥ
信号が有る場合、１回転目のｎ−１、ｎ、ｎ＋１に該当
する第９、１０、１１番目のサンプリングされたデータ
の全てに“０”が置かれているために、該判断ステップ
２７がＮｏとなってステップ２９へ移行し、マスクの２
回転目の１０番目のサンプリングされたデータに該当す
る位置にはＡＥ信号があるにもかかわらず“０”が置か
れる。

【００３３】上述した処理を砥石車９の１６回転分繰り
返すと、図４に示すようなサンプリングされたデータの
マスクが完成する。これにより判断ステップ３２がＹｅ
ｓとなり判断ステップ３４へ進む。判断ステップ３４で
は、図４に示すデータのマスクの最終回転、即ち、１６
回転目に１から１２８番目のいずれかに“１”があるか
否かにより接触の有無を判断する。ここで、１６回転目
に“１”がない場合には、判断ステップ３４がＮｏとな
ってステップ２１へ戻り、サーボモータ８に１パルスを
加え砥石台７を検知ピン１６側へ更に１ピッチ分前進さ
せてからステップ２２へ進み、上記の接触判断の処理を
進める。他方、１６回転目に“１”がある場合には、判
断ステップ３４がＹｅｓとなってステップ３５へ進み、
接触信号ＯＮを数値制御装置側へ送る。これにより数値
制御装置は、サーボモータ８に取り付けられたエンコー
ダ１４の出力に基づき砥石表面の位置を求める。

【００３４】砥石車９の外周表面には、小さな凹凸があ
るため、その凸部分が検知ピン１６と接触したときに接
触信号（ＡＥ信号）が発生し、この凸部に対応するＡＥ
信号は、砥石車９の回転の度に同じ角度位相で発生す
る。しかしながら、砥石車９にはわずかの回転むらがあ
り、砥石車９の回転とサンプリング周期とが完全に同期
されていないので、同じ角度位相で発生したＡＥ信号を
同じ番号でサンプリングすることはできない。即ち、砥
石車９の１回転当たりの回転時間が短くなる傾向にある
時は、１回転目の３番目にサンプリングされたと同じＡ
Ｅ信号は、２回転目では３乃至４番目にサンプリングさ
れることになり、また更に、３回転目では４乃至５番目
にサンプリングされることとなる。そこで本実施例の接
触検知装置では、サンプリングを行うことにより砥石車
９の角度位相と略対応させてＡＥ信号を取得し、このＡ
Ｅ信号を図４に示すように砥石車９の１回転目から、順
次前回の回転の際に取得されたＡＥ信号との連続性を確
認し、前回の回転の際のＡＥ信号と連続性が有る場合に
はメモリ２２ｃに“１”として格納する。そして、この
メモリ内のデータが連続性を持つ角度位相で１６回転と
も発生したときは、即ち、最終の１６回転目に１番目か
ら１２８番目のいずれかに“１”が置かれている場合に
砥石車９が検知ピン１６へ接触したものと判断する。即
ち、この図４に示すマスクでは、３番目にサンプリング
されたデータが砥石車９に検知ピン１６が接触したこと
を示している。

【００３５】更に、本実施例においては、砥石接触およ
びクーラントの射突により発生する検知ピンの弾性波を
ＡＥセンサ１８により検出し、このＡＥセンサから出力
される所定レベル以上の弾性波信号を砥石車９の１回転
当たり１２８回サンプリングして信号処理回路２２に取
り込み、この信号処理回路２２において、連続性をもっ
て弾性波信号が発生しているか否かを判断し、この状態
が確認されたときに砥石車９が検知ピン１６へ接触した
と判断する。即ち、上述したように砥石車９の外周表面
の凸部分が検知ピン１６と接触したとき生じる接触信号
は、砥石車９の回転の度に略同じ角度位相で発生してい
る。これに対してクーラントの検知ピン１６への射突に
より発生する信号は、同じ角度位相で発生する可能性は
非常に低い。このため、砥石表面の位置検出時に検知ピ
ン１６にクーラントが射突して弾性波が発生するように
なっても、これによる砥石接触の誤検出がなくなり、砥
石との接触を確実に検出することができる。これに伴
い、クーラントを噴出したままの研削時と同様な条件下
で砥石との接触検出が可能となり、しかも従来のように
クーラントを停止してエアーによる配管およびノズル内
の残留クーラントの排除を行うサイクルが不要となり、
検出サイクル時間を短縮化できる。

【００３６】研削盤は、工作物に必要とされる精度等に
基づき砥石車の１回転当たりの回転数は適宜切り換えら
れて用いられ、また、砥石車はその質量等の影響で設定
回転数通りに回転せず、しかも回転むらが発生する。本
実施例においては、砥石車９の回転数が任意に設定され
ても、或いは、砥石車９が設定回転数通りに回転せず回
転にむらが生じても、砥石車９の回転とサンプリング周
期とが同期するように、砥石車９の回転数を検出してこ
れと同期させてサンプリングパルス発生回路２１ｂのサ
ンプリング周期を設定するので、砥石車９の回転に同期
させてＡＥセンサ１８からの出力をサンプリングするこ
とができる。

【００３７】なお、上述した実施例においては、ＣＰＵ
２２ｂは、回転検出センサ３８のパルスから砥石車９の
１回転にかかる平均の回転時間を算出し、この時間を基
にサンプリングパルス発生回路２１ｂのサンプリング周
期を設定したが、この代わりに、回転検出センサ３８か
らの複数個の単位時間当たりの回転数を基に砥石車９の
単位時間当たりの平均の回転数を算出して、この平均の
回転数を基にサンプリングパルス発生回路２１ｂのサン
プリング周期を設定することも好適である。また、前述
した実施例においては、砥石車９の回転むらがあるた
め、ｍ回転のｎ番目に接触信号があったときに、ｍ−１
回転のｎ−１、ｎ、ｎ＋１番目のいずれかが「１」のと
きは、「１」と判定する方法について述べたが、砥石車
の回転むらが小さい場合は、出願人か先に出願した特願
平４−２６１６３０号に示すように、２５６個のサンプ
リングを１６回転繰り返し、同じ番号でサンプリングさ
れたデータに弾性波信号が連続してあった場合に、砥石
の接触と判断することも可能である。

【００３８】更に、上述した実施例では、砥石台を１ピ
ッチ前進させる際に砥石車９を１６回転させ、この１回
転中にサンプリングを１２８回行ったが、これらの値は
適宜変更することが可能である。そして、上述の実施例
では砥石車の接触検出の例を挙げて説明したが、本発明
の接触検知装置は、砥石以外の被検知物体の接触検出に
も適用することができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明においては、砥石車の回転に同期
させてＡＥセンサからの出力をサンプリングして砥石車
の接触を検知する接触検知装置において、砥石車の１回
転当たりの回転時間又は単位時間当たりの回転数を検出
してこれと同期するようサンプリング周期を設定するの
で、砥石車の単位時間当たりの回転数が任意に設定され
ても、また、砥石車が設定回転数通りに回転しなくて
も、砥石の接触を正確に検知することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る接触検知装置の全体の
構成図である。

【図２】本発明の接触検知装置を備えた研削盤の概略平
面図である。

【図３】図１に示す接触検知装置の各部における出力波
形を示す波形図である。

【図４】本実施例における接触判断に用いられるサンプ
リングされたデータのメモリへの格納例を示す説明図で
ある。

【図５】本実施例における接触判定の全体の処理を示す
フローチャートである。

【図６】図５に示すフローチャートの回転数測定及びサ
ンプリング周期設定処理を示すフローチャートである。

【図７】図５に示すフローチャートの接触検出処理を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 研削盤 ７ 砥石台 ９ 砥石車 １１ クーラントノズル １６ 検知ピン １８ ＡＥセンサ ２０ 矩形波生成回路 ２１ サンプリング回路 ２１ａ 設定器 ２２ 信号処理回路 ３８ 回転検出センサ ４０ 信号発生器

【手続補正書】

【提出日】平成５年８月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転する被検知物体が接触される検知
   部材と、前記被検知物体が回転しながら前記検知部材に
   接触するときに該検知部材に発生する弾性波を検出して
   弾性波信号を出力する弾性波検出手段と、前記弾性波検
   出手段からの弾性波信号を設定された周期でサンプリン
   グするサンプリング手段とを備え、 前記被検知物体の１回転当たりの回転時間又は単位時間
   当たりの回転数を検知する回転検知手段と、 前記回転検知手段により検知された１回転当たりの回転
   時間又は単位時間当たりの回転数を基に、前記サンプリ
   ング手段のサンプリングの周期を設定するサンプリング
   周期設定手段と、 前記サンプリング手段によりサンプリングされた弾性波
   信号を基に被検知物体と検知部材との接触を判断する接
   触判断手段とを有し、 前記サンプリング周期設定手段が被検知物体の測定され
   た１回転当たりの回転時間又は単位時間当たりの回転数
   を基に１回転の所定分の１をサンプリング周期としてサ
   ンプリング手段に設定することにより、前記サンプリン
   グ手段が被検知部材の角度位相に対応するよう前記弾性
   波検出手段からの弾性波信号をサンプリングし、前記接
   触判断手段がこの角度位相に対応する弾性波信号を前記
   被検知物体の複数の回転に亘り連続性をもって検出する
   ことにより被検知物体と検知部材との接触と判断するこ
   とを特徴とする接触検知装置。