WO2007015486A1 - 検出信号伝送装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an apparatus for detecting and transmitting ultrasonic signals generated during dresser work, workpiece processing, etc., for example, for tool position control and the like. This relates to improvements in noise and reliability.
- Patent Document 1 which is powerful, a piezoelectric element is attached to a grinding stone, and a first coil is connected in series to the piezoelectric element, while a second coil is placed on the central axis of the first coil.
- a piezoelectric element is attached to a grinding stone, and a first coil is connected in series to the piezoelectric element, while a second coil is placed on the central axis of the first coil.
- the output signal of the piezoelectric element is directly applied to the first coil, and the output signal of the piezoelectric element is applied to the second coil by electromagnetic coupling with the second coil. Since the configuration is such that a corresponding induction signal is obtained, there is a problem that the SZN ratio cannot be secured because it is extremely susceptible to external electrical noise.
- the first coil and the second coil are very small. It is necessary to place them close to each other with a high degree of accuracy and coaxiality. For this reason, machining of parts with as small a dimensional error as possible is required, resulting in a high cost of the equipment.
- Patent Document 1 European Patent Application Publication No. 446849
- the present invention has been made in view of the above-mentioned actual situation, and has high parts processing accuracy and its mounting.
- the present invention provides a detection signal transmission device that can detect an ultrasonic signal with a high SZN ratio without requiring accuracy.
- Another object of the present invention is to provide a detection signal that does not require periodic replacement due to almost all wear of parts attached to the rotating body for ultrasonic detection of the rotating body force. It is to provide a transmission apparatus.
- a detection signal transmission device that detects and transmits ultrasonic waves generated in a rotating body
- the rotating body is provided with an ultrasonic sensor for detecting the ultrasonic wave, a detection signal of the ultrasonic sensor is converted into a digital signal, and the first electronic circuit is configured to wirelessly modulate, While providing a signal transmitting antenna to which a signal modulated by an electronic circuit is applied,
- a signal receiving antenna that receives a signal radiated from the signal transmitting antenna and a second electronic circuit that demodulates the received signal obtained by the signal receiving antenna are provided.
- a detection signal transmission device is provided.
- the configuration is such that the output signal of the ultrasonic sensor is immediately converted into a digital signal at the point where the ultrasonic sensor is provided and transmitted wirelessly before being output to the transmission line.
- the SZN ratio of the ultrasonic signal detected compared to the conventional method can be significantly improved.
- the configuration is such that the detected ultrasonic waves can be transmitted to the outside of the rotating body without using a component such as a slip ring that regulates the rotating speed of the rotating body.
- a component such as a slip ring that regulates the rotating speed of the rotating body.
- the configuration is such that the detected ultrasonic waves are transmitted wirelessly, high accuracy is not required for setting the interval between the transmission side and the reception side, unlike the conventional case. Unlike conventional models, it does not require high machining accuracy, so it is cheaper and more stable.
- the detection signal transmission device can be provided.
- FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a schematic configuration of a grinding apparatus that realizes a detection signal transmission device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a first configuration example of mainly electrical components of the detection signal transmission device according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing an arrangement configuration example centering on a power receiving antenna, a signal receiving antenna, a power transmitting antenna and a signal receiving antenna according to the present invention.
- FIG. 4 is an enlarged schematic diagram schematically showing an enlarged portion of the schematic diagram shown in FIG. 3, in particular, an arrangement of the power receiving antenna, the signal transmitting antenna, and the power transmitting antenna.
- FIG. 5 is a front view of a power transmission core member constituting the power transmission antenna in the schematic diagram shown in FIG. 3.
- FIG. 6 is a configuration diagram schematically showing a second configuration example of the detection signal transmission device.
- This grinding apparatus basically has the same configuration as that of a known and well-known configuration except that a detection signal transmission device to be described later is added. In FIG. 1, the detection signal transmission device is not shown.
- the grinding apparatus in the embodiment of the present invention is roughly divided into a grinding part 101 and a dresser part 102.
- the grinding part 101 is mainly composed of a workpiece holding part 1 to which the workpiece 5 is attached and a turret holding part 2 in which the grinding wheel 6 is movably provided with respect to the workpiece 5. Therefore, the workpiece 5 is processed by the grinding turret 6.
- the workpiece holder 1 includes a main body 3 fixed to a base fixed to an installation surface (not shown), and a rotation side provided rotatably on the main body 3 by a motor (not shown). And a chuck 4.
- At least a portion protruding from the main body 3 is formed in a substantially hollow cylindrical shape in the rotation side chuck 4, and a workpiece 5 can be detachably attached to the tip portion! Is.
- the grindstone holding portion 2 is configured by providing a slide 7 to which the grinding grindstone 6 is attached as described below.
- the slide 7 is provided with a grinding wheel spindle 8 to which the grinding wheel 6 is attached so as to be rotatable by a motor (not shown).
- the grinding stone 6 is detachably attached to one end side of the stone shaft 9, and the other end side of the grinding stone shaft 9 is inserted into the grinding wheel spindle 8.
- the slide 7 is provided in the field table 14 so as to be movable to the calorie object 5 by driving the cutting motor 10, and the field table 14 is controlled to move a motor (not shown) by NC control. It is like that.
- the slide 7 is provided so as to be rotatable on the field table 14, and the grindstone spindle 8 is provided so as to be rotatable on the slide 7.
- the dresser unit 102 is mainly composed of a dresser motor 40 and a dresser head 41 so that the grinding stone 6 can be dressed.
- the dresser head 41 formed in a disk shape is rotatably provided by a dresser motor 40.
- the detection signal transmission device in the embodiment of the present invention detects and transmits an ultrasonic signal generated in a dressing operation, and supplies power to an electronic circuit as will be described later disposed in the dresser head 41.
- the ultrasonic sensor digitally converted in the dresser head 41 (denoted as “AE-S” in FIG. 2) 21 is configured to be able to transmit the detection signal to the outside using radio as a medium.
- the dresser head 41 is provided with the ultrasonic sensor 21 as described above, as well as an analog / digital conversion (indicated as “AZD” in FIG. 2) 22, a signal A conversion transmission circuit (indicated as “CONV” in FIG. 2) 23, a rectifier circuit (indicated as “REC” in FIG. 2) 24, a power receiving antenna 25, and a signal transmitting antenna 26 will be described later.
- an analog / digital conversion indicated as “AZD” in FIG. 2
- CONV signal A conversion transmission circuit
- REC rectifier circuit
- a power receiving antenna 25 and the signal transmitting antenna 26 are illustrated outside the dresser head 41 for convenience in order to show the relationship between the power transmitting antenna 33 and the signal receiving antenna 34 described below.
- the force is arranged in the dresser head 41 as will be described later.
- control unit indicated as “CONT” in FIG. 2) 31
- PW-TX power transmission head
- Trusted antenna 33 Trusted antenna 33
- signal receiving antenna 34 signal receiving head 35, etc. Is arranged as described below.
- the ultrasonic sensor 21 is, for example, a publicly known * well-known one using a piezoelectric element.
- the ultrasonic sensor 21 is connected to an analog 'digital converter 22 and the ultrasonic detection signal generated by the contact between the dresser head 41 obtained by the ultrasonic sensor 21 and the grinding stone 6 is directly detected. It is converted into a digital signal and output to the signal conversion transmission circuit 23 described below.
- the signal conversion transmission circuit 23 converts the digital signal input from the analog 'digital conversion 22 into a predetermined signal format suitable for wireless transmission, performs wireless modulation, and outputs the result to the signal transmission antenna 26.
- the predetermined signal format should be arbitrarily set without being limited to a force-specific signal format in which a serial format or the like is suitable.
- radio modulation it is arbitrary to select any modulation method such as digital amplitude modulation, digital phase modulation, etc., which is a known and known modulation method.
- the 3 MHz band frequency is used as the radio frequency for transmission.
- the carrier wave output that has been appropriately modulated as described above is supplied to the signal transmission antenna 26.
- the signal transmitting antenna 26 in the embodiment of the present invention is a force using a circular coil wound a plurality of times. Of course, it is an antenna of another shape that does not need to be limited to such a thing. It is a thing.
- the rectifier circuit 24 rectifies the power supply signal received by the power receiving antenna 25 and supplies power to the analog / digital converter 22 and the signal conversion transmission circuit 23 described above.
- a capacitor (not shown) having a relatively large capacitance value is connected in parallel to a power supply line (not shown) to the analog / digital converter 22 and the signal conversion transmission circuit 23. If this capacitor is used in a so-called floating state for power supply, it is not necessary to always perform power transmission by the power transmission head 32 described later, which is preferable.
- the power receiving antenna 25 is a signal transmitting antenna 26.
- a force using a circular coil wound a plurality of times may be used.
- an antenna having another shape and the like need not be limited to this.
- control unit 31 disposed in the vicinity of the dresser head 41 is configured around a microcomputer 36 (known as “CPU” in FIG. 2) having a known and well-known configuration. It controls the operation of the power transmission head 32 and the signal reception head 35, which will be described later, and converts the signal format of the input signal.
- the powerful control unit 31 is operated by receiving power from a DC power source 39 (shown as “DC POWER” in FIG. 2) provided at an appropriate position of the grinding machine! .
- the signal receiving head 35 demodulates the signal received by the signal receiving antenna 34, that is, the signal output from the signal conversion transmitting circuit 23 via the signal transmitting antenna 26 described above, and the signal level. Conversion. Note that the circuit itself for demodulation and signal level conversion here is a well-known / surrounding configuration normally used in communication equipment and the like, and therefore detailed description thereof is omitted here.
- the output signal of the signal receiving head 35 is sent to the digital serial output circuit (indicated as “RS232C” in FIG. 2) 37 and the analog output circuit (indicated as “AN ALOGJ in FIG. 2) via the control unit 31. ) It will be output to 38!
- the digital serial output circuit 37 outputs the serial digital data as the detection signal of the ultrasonic sensor 21 demodulated by the signal receiving head 35 by a known “well-known interface standard RSC-232C”. It is a circuit for.
- the analog output circuit 38 is a circuit for converting the serial digital data as the detection signal of the ultrasonic sensor 21 demodulated by the signal receiving head 35 into a predetermined analog voltage and outputting it.
- the output signals of the digital serial output circuit 37 and the analog output circuit 38 are used for position control of the grinding stone 6 by a control device (not shown).
- Fig. 3 shows the overall arrangement centered on the power receiving antenna 25 and the signal transmitting antenna 26, and the power transmitting antenna 33 and the signal receiving antenna 34.
- the arrangement portions of the power receiving antenna 25, the signal transmitting antenna 26, and the power transmitting antenna 33 are respectively schematically shown.
- the holding member 41b on the side of the rotating shaft 45 on which the dresser head 41 is rotated has a ring-shaped component storage space, and an electric power receiving portion is included therein.
- a dresser head circuit board 51 on which the analog / digital conversion 22, the signal conversion transmission circuit 23 and the rectification circuit 24 are provided is arranged (FIGS. 3 and 5). 4).
- the ultrasonic sensor 21 is provided in the dresser head 41 so as to come into contact with the dresser body 41a.
- the power receiving antenna 25 and the signal transmitting antenna 26 in this configuration example have different sizes, but the configurations are basically the same. That is, the power receiving antenna 25 and the signal transmitting antenna 26 are formed in an annular shape as a whole, and a power receiving core member 25a and a signal transmitting core member 26a, each of which is provided with a step portion for coil fitting. It consists of a power receiving coil 25b and a signal transmitting coil 26b, each of which has a coil winding wound around the step for coil fitting (see Fig. 4).
- the power receiving antenna 25 is slightly larger than the signal transmitting antenna 26.
- the power receiving antenna 25 and the signal transmitting antenna 26 are stacked so that the power receiving antenna 25 is positioned on the rotating shaft 45 side, and the signal transmitting antenna 26 is positioned on the dresser body 41a. (Refer to Fig. 3 and Fig. 4).
- a motor (not shown) for rotating the dresser head 41 and the like are housed.
- a housing case 52 for the power transmission head is provided at an appropriate position facing the dresser head 41 side of the casing 46.
- a transmission head circuit board 53 on which electronic circuits of the power transmission antenna 33 and the power transmission head 32 are mounted is housed therein (see FIGS. 3 and 4).
- the power transmission head storage case 52 is preferably a member that has sufficient transmittance for electromagnetic waves of a predetermined frequency radiated from the power transmission antenna 33 and has no shielding effect against electromagnetic waves. ,.
- the power transmission antenna 33 in the embodiment of the present invention is similar to the other antennas in that the power The transmission core member 33a and a power transmission coil 33b mounted on the power transmission core member 33a are configured.
- the power transmission core member 33a has a base 54a made of a magnetic material and a columnar part 54b for fitting protruding from the body (see FIG. 4).
- the base 54a has a planar shape in which the side force of the dresser head 41 is also viewed, and has a shape in which the lower side of the rectangle, that is, the portion closest to the dresser head 41 is cut out in an arc shape (see FIG. 5).
- the power transmission head storage case 52 is disposed in the immediate vicinity of the outer peripheral edge of the dresser head 41, so that the lower portion of the power transmission head storage case 52, that is, the portion facing the dresser head 41 is the dresser head 41. This is because it is formed in an arc shape (not shown) along the periphery of the head 41.
- a signal reception head storage case 55 is fixed at an appropriate position of the casing 46, and an electronic circuit constituting the signal reception head 35 is provided.
- a signal receiving antenna 34 is housed together with a circuit board 56 for receiving head (see FIG. 3).
- the signal receiving antenna 34 is configured such that a signal receiving coil 34b is mounted on a signal receiving core member 34a whose outer shape is formed in a substantially prismatic shape. .
- the signal receiving head storage case 55 like the power transmission head storage case 52, has a sufficient transmittance for electromagnetic waves of a predetermined frequency received by the signal receiving antenna 34, and It is preferable to use a member with no shielding effect.
- the power transmitting antenna 33 and the power receiving antenna 25 and the signal transmitting antenna 26 and the signal receiving antenna 34 are arranged relatively close to each other as described above. Therefore, in addition to transmission / reception of signals by normal propagation of electromagnetic waves, transmission / reception of signals by electromagnetic coupling between antennas is simultaneously performed.
- the first electronic circuit is realized by the analog / digital converter 22 and the signal conversion transmission circuit 23, and the second signal reception head 35 is used for the second electronic circuit.
- An electronic circuit has been realized.
- a third electronic circuit is realized by the power transmission head 32.
- the signal radiated from the signal transmitting antenna 26 is input to the signal receiving head 35 via the signal receiving antenna 34, and the signal receiving head 35 demodulates the received signal and converts the signal level.
- the Rukoto is the only component of the signal transmitted to the signal transmitting antenna 26.
- the signal demodulated and level-converted by the signal receiving head 35 is input to the control unit 31 and output to the outside through the digital serial output circuit 37 or the analog output circuit 38 selected as necessary.
- the grinding wheel 6 is used for position control.
- the power transmission head 32 is driven by the control unit 31 at an appropriate timing, and applies a power signal of a predetermined radio frequency to the power transmission antenna 33.
- a power signal is radiated from the power transmitting antenna 33 and input to the rectifier circuit 24 via the power receiving antenna 25.
- the rectified voltage obtained by the rectifier circuit 24 is applied as a power supply voltage to the analog / digital conversion and signal conversion / transmission circuit 23 in the dresser head 41.
- the force capable of detecting ultrasonic waves in the dresser head 41 is not necessarily limited to such a configuration.
- a configuration in which ultrasonic waves can be detected on the turret spindle 8 side It is also suitable.
- FIG. 6 shows a configuration example in which ultrasonic detection is possible on the turret spindle 8 side as a second configuration example.
- this configuration example will be described with reference to FIG.
- the same reference numerals are used for the same components as those shown in FIGS. The detailed description thereof will be omitted, and different points will be mainly described below.
- the grinding wheel spindle 8 in this configuration example has a built-in shaft drive built-in motor 62 in a spindle casing 61, and a turret shaft through bearings 1 la and 1 lb provided near both ends of the spindle casing 61. Since 9 is configured to be pivotably supported, the structure itself is well known and known.
- the power transmission antenna 33A is provided between the bearing 1 lb on the rear end side of the spindle casing 61 and the rear end surface of the spindle casing 61, and the rotating casing 63 is provided. It becomes a thing.
- the power transmitting antenna 33A has a substantially U-shaped vertical cross section (see FIG. 6), and the overall appearance viewed from the end side of the turret shaft 9 is a disk shape.
- the central part of the spindle casing 61 is formed so that the grindstone shaft 9 can pass therethrough, and is fixed to a recess 61a formed on the rear end side of the spindle casing 61.
- the detailed illustration of the coil and core member of the power transmitting antenna 33 is omitted in FIG.
- a force signal transmitting antenna 34 an analog / digital converter 22, a signal converting / transmitting circuit 23, and a rectifying circuit 24, which are not shown, are accommodated.
- the rotary casing 63 of the present invention is fixed to the grindstone shaft 9 and is rotatably provided with the grindstone shaft 9.
- the length of the rotary casing 63 in the radial direction of the turret shaft 9 is set to be smaller than that of the power transmission antenna 33 and is located inside the co-temporal portion of the power transmission antenna 33. It is fixed to the turret shaft 9 like this.
- an ultrasonic sensor 21 is attached to an appropriate portion of the outer peripheral surface of the mortar shaft 9.
- a signal receiving antenna 34 is fixed to a fixed portion (not shown) of the grinding apparatus.
- a detection signal transmission device that detects and transmits ultrasonic waves generated in a dresser operation is provided in a grinding processing apparatus having a grinding part 101 and a dresser part 102 is provided. Although shown, it is a matter of course that it is a dedicated dresser device and can be similarly applied.
- the present invention is not limited to the detection and transmission of the ultrasonic waves generated in the dresser work, but the ultrasonic wave generated in the grinding process of the workpiece is similarly detected and transmitted as a configuration that is similar to that of Kobanawa.
- the detection signal transmission device can convert a detection signal into a digital signal at a detection location so that it can be wirelessly transmitted, and can also supply a necessary power such as digital signal conversion by wireless transmission. Therefore, it is suitable for the detection and transmission of ultrasonic waves on a rotating body such as a dresser head.
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Abstract
高い加工精度を必要とする部品や、その取り付け精密を必要とすることがなく、高いS/N比で超音波信号の検出、伝送を可能とする。 ドレッサヘッド41には、超音波を検出する超音波センサ21を設けると共に、超音波センサ21の検出信号をディジタル信号に変換し、無線変調するよう構成された信号変換送信回路23と、この信号変換送信回路23により無線変調された信号が印加される信号送信用アンテナ26を設ける一方、ドレッサヘッド41の近傍には、信号送信用アンテナ26により放射された信号を受信する信号受信用アンテナ34と、この信号受信用アンテナ26により得られた受信信号の復調を行う信号受信ヘッド35が設けられており、復調された信号は、制御部31を介して所定の信号形式のディジタル信号又はアナログ信号として出力されるようになっている。
Description
明 細 書
検出信号伝送装置
技術分野
[0001] 本発明は、ドレッサ作業や、工作物の加工などの際に生ずる超音波信号を、例え ば、工具の位置制御などのために検出し、伝送するための装置に係り、特に、耐ノィ ズ性の向上、信頼性の向上等を図ったものに関する。
背景技術
[0002] 従来、この種の装置としては、例えば、研削加工措置における研削砲石と加工物と の接触の際に生ずる超音波の検出を可能とした装置が提案されている(例えば、特 許文献 1参照)。すなわち、力かる特許文献 1には、研削砲石に圧電素子を取着する と共に、この圧電素子に直列に第 1のコイルを接続する一方、この第 1のコイルの中 心軸上に第 2のコイルを対向配置し、第 1のコイルと第 2のコイル間の電磁結合によつ て、圧電素子により検出された超音波信号を第 2のコイル側に得ることができるように したものが開示されている。
[0003] し力しながら、上記従来装置においては、圧電素子の出力信号を第 1のコイルへ直 接印加し、第 2のコイルとの電磁結合によって第 2のコイルに圧電素子の出力信号に 応じた誘導信号を得るようにした構成であるため、外部の電気的なノイズの影響を極 めて受け易ぐ高 、SZN比が確保できな ヽと 、う問題がある。
また、第 1のコイルに印加される圧電素子の出力信号のレベルは、微弱であるため 、第 2のコイルに充分な誘導起電力を得るには、第 1のコイルと第 2コイルとを微少間 隔で接近させて、しかも、精度の高い同軸度で配置する必要がある。そのため、寸法 誤差の極力小さな部品加工が必要とされ、装置の高価格ィ匕を招くという問題があつ た。
特許文献 1:欧州特許出願公開第 446849号明細書
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、高い部品加工精度や、その取り付
けの精度を必要とすることなく高い SZN比で超音波信号の検出ができる検出信号 伝送装置を提供するものである。
また、本発明の他の目的は、回転体力 の超音波検出のために回転体に取着され る部品の摩耗が殆どなぐぞれに伴い定期的な交換を必要とすることがない検出信 号伝送装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0005] 本発明の形態によれば、回転体において発生した超音波を検出、伝送する検出信 号伝送装置であって、
前記回転体に、前記超音波を検出する超音波センサを設けると共に、当該超音波 センサの検出信号をディジタル信号に変換すると共に、無線変調するよう構成されて た第 1の電子回路と、前記第 1の電子回路により無線変調された信号が印加される信 号送信用アンテナを設ける一方、
前記回転体の近傍には、前記信号送信用アンテナにより放射された信号を受信す る信号受信用アンテナと、当該信号受信用アンテナにより得られた受信信号の復調 を行う第 2の電子回路を設けてなる検出信号伝送装置が提供される。
発明の効果
[0006] 本発明によれば、超音波センサの出力信号を、伝送路へ出力する前に、超音波セ ンサが設けられたところで即座にディジタル信号に変換して、無線伝送するような構 成とすることにより、従来に比して検出された超音波信号の SZN比を格段に向上す ることがでさる。
また、従来と異なり、回転体の回転速度を規制するようなスリップリングのような部品 を用いることなく検出された超音波を回転体の外部へ伝送できるような構成とすること により、回転体の高速ィ匕が容易となるば力りでなぐスリップリングのように回転体の高 速化に伴い摩耗や損傷が増え、頻繁な交換を必要とするような部品を必要としない ので、信頼性の高い検出信号伝送装置を提供することができる。
さらに、検出された超音波を無線伝送するような構成としたので、従来と異なり、送 信側と受信側との間隔設定に高い精度が要求されることがなぐまた、用いられる部 品自体についても従来と異なり高い加工精度を必要としないので、より安価で、安定
した検出信号伝送装置を提供することができるという効果を奏するものである。 図面の簡単な説明
[0007] [図 1]本発明の実施の形態における検出信号伝送装置が実現される研削加工装置 の一概略構成例を示す構成図である。
[図 2]本発明の実施の形態における検出信号伝送装置の主に電気的な構成部分の 第 1の構成例を示す構成図である。
[図 3]本発明の電力受信用アンテナ及び信号受信用アンテナ並びに電力送信用ァ ンテナ及び信号受信用アンテナを中心とした配置構成例を模式的に示す模式図で ある。
[図 4]図 3に示された模式図の特に電力受信用アンテナ及び信号送信用アンテナと 電力送信用アンテナの配置部分を拡大して模式的に示した拡大模式図である。
[図 5]図 3に示された模式図における電力送信用アンテナを構成する電力送信用コ ァ部材の正面図である。
[図 6]検出信号伝送装置の第 2の構成例を模式的に示す構成図である。
符号の説明
[0008] 6…研削砥石
8· ··砥石スピンドル本体
21…超音波センサ
22· · 'アナログ ·ディジタル変換器
23· ··信号変換送信回路
24…整流回路
4· ··ブラシレスモータ
25…電力受信用アンテナ
26…信号送信用アンテナ
31…制御部
32· ··電力送信ヘッド
33· ··電力送信用アンテナ
34…信号受信用アンテナ
35· ··信号受信ヘッド
41 · ··ドレッサヘッド
発明を実施するための最良の形態
[0009] 以下、本発明の実施の形態について、図 1乃至図 6を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなぐ本発明の 趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における検出信号伝送装置が実現される研削加工 装置の一概略構成例について、図 1を参照しつつ説明する。
この研削加工装置は、後述する検出信号伝送装置が付加された点を除けば、基本 的には従来力も公知 '周知の構成のものと同様の構成を有してなるものである。なお 、図 1において、検出信号伝送装置は図示を省略したものとなっている。
[0010] 本発明の実施の形態における研削加工装置は、研削加工部 101とドレッサ部 102 とに大別されて構成されたものとなっている。
研削加工部 101は、加工物 5が取着される加工物保持部 1と、研削砥石 6が加工物 5に対して移動可能に設けられる砲石保持部 2とを主たる構成要素として構成されて おり、研削砲石 6による加工物 5の加工が行われるようになつている。
加工物保持部 1は、図示されない設置面に対して固定された基台部に固着されて 設けられた本体部 3と、この本体部 3において図示されないモータによって回動可能 に設けられた回転側チャック 4とを具備して構成されている。
[0011] 回転側チャック 4は、少なくとも本体部 3から突出した部分が概略中空円筒状に形 成されており、その先端部分に加工物 5が着脱自在に取り付けられるようになって!/、 るものである。
砥石保持部 2は、研削砥石 6が取着されるスライド 7が次述するように設けられて構 成されたものとなって 、る。
すなわち、まず、スライド 7には、研削砥石 6が取着される砥石スピンドル 8が図示さ れないモータにより回動可能に設けられている。研削砲石 6は、砲石軸 9の一端側に 着脱可能に取着されており、この砥石軸 9の他端側が砥石スピンドル 8に挿入された ものとなっている。
[0012] スライド 7は、フィールドテーブル 14において、切り込みモータ 10の駆動により、カロ ェ物 5へ移動可能に設けられているもので、フィールドテーブル 14は、図示されない モータが NC制御により移動制御されるようになっている。さらに、スライド 7は、フィー ルドテーブル 14上で回動可能に設けられると共に、砥石スピンドル 8は、スライド 7上 で回動可能に設けられたものとなっている。
[0013] 一方、ドレッサ部 102は、ドレッサ用モータ 40と、ドレッサヘッド 41とを主たる構成要 素として構成され、研削砲石 6のドレッシングが行えるようになつている。
円盤状に形成されたドレッサヘッド 41は、ドレッサ用モータ 40により回転可能に設 けられている。
[0014] 次に、上述した研削加工装置において実現される本発明の実施の形態における検 出信号伝送装置の主に電気的な構成例について、図 2を参照しつつ説明する。 本発明の実施の形態における検出信号伝送装置は、ドレッシング作業において生 じた超音波信号を検出、伝送するもので、ドレッサヘッド 41に配設される後述するよう な電子回路への電源供給と、ドレッサヘッド 41内でディジタル変換された超音波セン サ(図 2においては「 AE— S」と表記) 21の検出信号の外部への伝送を、無線を媒体 として行えるよう構成されたものである。
[0015] 具体的には、まず、ドレッサヘッド 41には、上述したように超音波センサ 21が配置さ れると共に、アナログ ·ディジタル変翻(図 2においては「AZD」と表記) 22と、信号 変換送信回路(図 2においては「CONV」と表記) 23と、整流回路(図 2においては「 REC」と表記) 24と、電力受信用アンテナ 25と、信号送信用アンテナ 26とが後述す るように設けられている。なお、図 2においては、電力受信用アンテナ 25及び信号送 信用アンテナ 26は、次述する電力送信用アンテナ 33及び信号受信用アンテナ 34と の関係を示すため便宜的にドレッサヘッド 41の外に図示されている力 本発明の実 施の形態においては、後述するようにドレッサヘッド 41内に配置されたものとなって いる。
[0016] 一方、ドレッサヘッド 41の近傍には、制御部(図 2においては「CONT」と表記) 31と 、電力送信ヘッド(図 2においては「PW— TX」と表記) 32と、電力送信用アンテナ 33 と、信号受信用アンテナ 34と、信号受信ヘッド(図 2においては「RX」と表記) 35など
が次述するように配設されたものとなって 、る。
[0017] 超音波センサ 21は、例えば、圧電素子を用いた公知 *周知のものである。
かかる超音波センサ 21は、アナログ 'ディジタル変換器 22が接続されており、超音 波センサ 21によって得られたドレッサヘッド 41と研削砲石 6との接触により生じた超 音波の検出信号が、直接ディジタル信号に変換されて、次述する信号変換送信回路 23へ出力されるようになって 、る。
[0018] 信号変換送信回路 23は、アナログ 'ディジタル変翻22から入力されたディジタル 信号を、無線送信に適する所定の信号形式に変換すると共に、無線変調を行い信 号送信用アンテナ 26へ出力するものである。ここで、所定の信号形式は、例えば、シ リアルフォーマットなどが好適である力 特定の信号形式に限定される必要はなぐ任 意に設定されるべきものである。
[0019] また、無線変調は、ディジタル振幅変調、ディジタル位相変調など公知 ·周知の変 調方式でよぐいずれの変調方式を選択するかは任意である。なお、本発明の実施 の形態においては、送信用の無線周波数としては 3MHz帯の周波数が用いられたも のとなつている。
信号変換装置回路 23において、上述のように適宜な変調がなされた搬送波出力 は、信号送信用アンテナ 26に供給されることとなる。
本発明の実施の形態における信号送信用アンテナ 26は、複数回卷回された円形 コイルを用いたものである力 勿論、このようなものに限定される必要はなぐ他の形 状等のアンテナであってもよ 、ものである。
[0020] 整流回路 24は、電力受信用アンテナ 25によって受信された電力供給信号を整流 し、上述したアナログ ·ディジタル変換器 22及び信号変換送信回路 23へ電源供給を 行うものである。なお、整流回路 24には、例えば、比較的容量値の大きなコンデンサ (図示せず)を、アナログ 'ディジタル変換器 22及び信号変換送信回路 23への電源 供給ライン(図示せず)に並列接続して設け、このコンデンサを電源供給のためにい わゆるフローティング状態で使用するようにすると、後述する電力送信ヘッド 32による 電力送信を常時行う必要が無くなり、好適である。
本発明の実施の形態における電力受信用アンテナ 25は、信号送信用アンテナ 26
同様、複数回卷回された円形コイルを用いたものである力 勿論、このようなものに限 定される必要はなぐ他の形状等のアンテナであってもよいものである。
[0021] 一方、ドレッサヘッド 41の近傍に配設された制御部 31は、公知'周知の構成を有す るマイクロコンピュータ(図 2にいては「CPU」と表記) 36を中心に構成されたもので、 後述する電力送信ヘッド 32や信号受信ヘッド 35の動作制御や、入力された信号の 信号形式の変換等を行うものである。力かる制御部 31は、研削加工装置の適宜な位 置に設けられた直流電源(図 2においては「DC POWER」と表記) 39の電源供給を 受けて動作するようになって!/、る。
[0022] 信号受信ヘッド 35は、信号受信用アンテナ 34によって受信された信号、即ち、先 に説明した信号送信用アンテナ 26を介して信号変換送信回路 23から出力された信 号の復調、信号レベルの変換などを行うものである。なお、ここでの復調、信号レべ ルの変換のための回路自体は、通信機器などで通常に用いられる公知 ·周囲の構成 のものであるので、ここでの詳細な説明は省略する。
[0023] 信号受信ヘッド 35の出力信号は、制御部 31を介して、ディジタルシリアル出力回 路(図 2においては「RS232C」と表記) 37とアナログ出力回路(図 2においては「AN ALOGJと表記) 38へ、それぞれ出力されるようになって!/、る。
[0024] ここで、ディジタルシリアル出力回路 37は、信号受信ヘッド 35で復調された超音波 センサ 21の検出信号としてのシリアルディジタルデータを公知 '周知のインターフェイ ス規格である RSC— 232Cによって出力するための回路である。また、アナログ出力 回路 38は、信号受信ヘッド 35で復調された超音波センサ 21の検出信号としてのシリ アルディジタルデータを所定のアナログ電圧に変換して出力するための回路である。 なお、これらディジタルシリアル出力回路 37、アナログ出力回路 38の出力信号は、 図示されない制御装置による研削砲石 6の位置制御などに供されることとなる。
[0025] 次に、電力受信用アンテナ 25及び信号送信用アンテナ 26並びに電力送信用アン テナ 33及び信号受信用アンテナ 34を中心とした具体的な配設例について、図 3乃 至図 5を参照しつつ説明する。
図 3は、電力受信用アンテナ 25及び信号送信用アンテナ 26並びに電力送信用ァ ンテナ 33及び信号受信用アンテナ 34を中心とした全体的な配置構成を、図 4は、特
に、電力受信用アンテナ 25、信号送信用アンテナ 26及び電力送信用アンテナ 33の 配設部分を、それぞれ模式的に表したものである。
[0026] この構成例においては、ドレッサヘッド 41が回動される回動軸 45側の保持部材 41 bが、部品収納空間を円環状に有するものとなっており、その内部に、電力受信用ァ ンテナ 25と信号送信用アンテナ 26と共に、先のアナログ 'ディジタル変翻 22、信 号変換送信回路 23及び整流回路 24が設けられるドレッサヘッド用回路基板 51が配 設されている(図 3及び図 4参照)。なお、超音波センサ 21は、ドレッサヘッド 41内に お!、て、ドレッサ本体 41aに当接するように設けられて 、る。
[0027] この構成例における電力受信用アンテナ 25及び信号送信用アンテナ 26は、それ ぞれ大きさは異なるが、その構成は基本的に同様なものとなっている。すなわち、電 力受信用アンテナ 25及び信号送信用アンテナ 26は、全体が円環状で、且つ、コィ ル卷装用の段部がそれぞれ形成された電力受信用コア部材 25a、信号送信用コア 部材 26aと、コイル卷装用の段部にそれぞれコイル巻き線が卷回されてなる電力受 信用コイル 25b、信号送信用コイル 26bとから構成されたものとなっている(図 4参照)
[0028] 本発明の実施の形態においては、電力受信用アンテナ 25が信号送信用アンテナ 26より若干大きなものとなっている。そして、電力受信用アンテナ 25と信号送信用ァ ンテナ 26は、積層されるようにして、電力受信用アンテナ 25が回動軸 45側に、信号 送信用アンテナ 26がドレッサ本体側 41aに、それぞれ位置するように配設されたもの となっている(図 3及び図 4参照)。
[0029] 一方、ドレッサヘッド 41を回動駆動するためのモータ(図示せず)などが収納される ケーシング 46のドレッサヘッド 41側に臨む適宜な位置には、電力送信ヘッド用収納 ケース 52が設けられ、その内部に、電力送信用アンテナ 33と電力送信ヘッド 32の電 子回路が搭載される送信ヘッド用回路基板 53が収納されたものとなっている(図 3及 び図 4参照)。なお、電力送信ヘッド用収納ケース 52には、電力送信用アンテナ 33 から放射される所定周波数の電磁波に対して充分な透過率を有し、電磁波に対する 遮蔽効果の無 、部材を用いることが好まし 、。
[0030] 本発明の実施の形態における電力送信用アンテナ 33は、他のアンテナ同様、電力
送信用コア部材 33aと、この電力送信用コア部材 33aに卷装された電力送信用コィ ル 33bとから構成されたものとなっている。電力送信用コア部材 33aは、磁性材から なる基部 54aに卷装用柱状部 54bがー体に突出形成されてなるものである(図 4参照 )。そして、基部 54aは、ドレッサヘッド 41側力も見た平面形状が、矩形の下辺部分、 すなわち、ドレッサヘッド 41に最も近い部分が円弧状に切り欠かれた形状を有するも のとなつている(図 5参照)。これは、電力送信用ヘッド収納ケース 52がドレッサヘッド 41の外周縁の極近傍に配置されているために、電力送信ヘッド用収納ケース 52の 下側部分、すなわち、ドレッサヘッド 41に臨む部分がドレッサヘッド 41の周縁に沿う ように円弧状に形成されている(図示せず)ことに対応させたためである。
[0031] また、電力送信ヘッド用収納ケース 52の近傍には、信号受信ヘッド用収納ケース 5 5が、ケーシング 46の適宜な位置に固設されており、信号受信ヘッド 35を構成する 電子回路が搭載される受信ヘッド用回路基板 56と共に、信号受信用アンテナ 34が 収納されている(図 3参照)。
本発明の実施の形態における信号受信用アンテナ 34は、外観形状がほぼ角柱状 に形成された信号受信用コア部材 34aに信号受信用コイル 34bが卷装されて構成さ れたものとなっている。
[0032] なお、信号受信ヘッド用収納ケース 55には、電力送信ヘッド用収納ケース 52同様 、信号受信用アンテナ 34によって受信される所定周波数の電磁波に対して十分な 透過率を有し、電磁波に対する遮蔽効果の無 、部材を用いるのが好ま ヽ。
[0033] 本発明の実施の形態においては、このように、電力送信用アンテナ 33と電力受信 用アンテナ 25、また、信号送信用アンテナ 26と信号受信用アンテナ 34が、それぞれ 比較的接近して配置されているため、通常の電磁波の伝搬による信号の送受信と共 に、アンテナ相互の電磁的結合による信号の送受信も同時になされるものとなってい る。
なお、上述した本発明の実施の形態においては、アナログ 'ディジタル変換器 22と 信号変換送信回路 23とにより第 1の電子回路が実現されており、また、信号受信へッ ド 35により第 2の電子回路が実現されたものとなっている。さらに、電力送信ヘッド 32 により第 3の電子回路が実現されたものとなっている。
[0034] 次に、上記構成における検出信号伝送装置の全体的な動作について説明すれば 、まず、ドレッサヘッド 41により研削砥石 6のドレッシングが行われ、そのドレッシング の状態に応じて超音波が発生すると、その超音波は、ドレッサヘッド 41内に設けられ た超音波センサ 21により検出される。超音波センサ 21からは、検出された超音波の レベルに応じたアナログ信号が出力され、同じくドレッサヘッド 41内に設けられたァ ナログ'ディジタル変 に入力されて、直ちにディジタル信号に変換される。そ して、アナログ 'ディジタル変 22によってディジタル信号に変換された超音波セ ンサ 21の検出信号は、信号変換送信回路 23により無線変調されて信号送信用アン テナ 26へ印加され、電磁波として放射されることとなる。
[0035] 信号送信用アンテナ 26から放射された信号は、信号受信用アンテナ 34を介して信 号受信ヘッド 35に入力され、信号受信ヘッド 35による受信信号の復調、信号レベル の変換などが施されることとなる。
そして、信号受信ヘッド 35で復調、レベル変換等がなされた信号は、制御部 31へ 入力されて、必要に応じて選択されたディジタルシリアル出力回路 37又はアナログ 出力回路 38を介して外部へ出力され、例えば、研削砲石 6の位置制御に供されるこ ととなる。
[0036] 一方、電力送信ヘッド 32は、制御部 31によって適宜なタイミングで駆動され、所定 の無線周波数の電力信号を電力送信用アンテナ 33へ印加する。
これによつて、電力送信用アンテナ 33から電力信号が放射されて、電力受信用ァ ンテナ 25を介して整流回路 24へ入力されることとなる。そして、整流回路 24により得 られた整流電圧は、ドレッサヘッド 41内のアナログ 'ディジタル変 や信号変換 送信回路 23へ電源電圧として印加される。
[0037] 上述の構成例においては、ドレッサヘッド 41において超音波を検出できるようにし た力 このような構成に限定される必要はなぐ例えば、砲石スピンドル 8側において 超音波が検出できるような構成としても好適である。
図 6には、第 2の構成例として砲石スピンドル 8側において、超音波の検出を可能と した構成例が示されており、以下、同図を参照しつっこの構成例について説明する。 なお、図 1乃至図 5に示された構成例と同一の構成要素については、同一の符号を
付して、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
[0038] この構成例における砥石スピンドル 8は、スピンドルケーシング 61内に軸駆動用ビ ルトインモータ 62が内蔵され、スピンドルケーシング 61の両端部近傍に設けられた ベアリング 1 la, 1 lbを介して砲石軸 9が回動可能に支持された構成となって 、るも ので、力かる構成自体は、公知 '周知のものである。
[0039] 本発明の実施の形態においては、スピンドルケーシング 61の後端側のベアリング 1 lbとスピンドルケーシング 61の後端面との間に、電力送信用アンテナ 33Aを設ける と共に、回転ケーシング 63が設けられたものとなって 、る。
この構成例における電力送信用アンテナ 33Aは、縦断面が略コ字状(図 6参照)で 、砲石軸 9の端部側から見た全体外観形状が円盤状をなすように、し力も、その中央 部を砥石軸 9が貫通可能に形成されて、スピンドルケーシング 61の後端部側に形成 された凹部 61aに固着されたものとなっている。なお、図を簡潔にし、理解を容易とす るため、図 6においては、電力送信用アンテナ 33のコイルやコア部材の詳細な図示 を省略している。
[0040] また、回転ケーシング 63内には、図示は省略してある力 信号送信用アンテナ 34、 アナログ 'ディジタル変換器 22、信号変換送信回路 23及び整流回路 24が収納され ている。
本発明の回転ケーシング 63は、砥石軸 9に固着されており、砥石軸 9と共に回動可 能に設けられたものとなっている。
また、砲石軸 9の径方向における回転ケーシング 63の長さは、電力送信用アンテ ナ 33のそれに比して小さく設定されており、電力送信用アンテナ 33のコ時状部分の 内側に位置するように砲石軸 9に固着されたものとなっている。
[0041] また、砲石軸 9の外周面の適宜な部位には、超音波センサ 21が取着されたものとな つている。
そして、力かる砲石スピンドル 8の後端側の近傍には、信号受信用アンテナ 34が、 研削加工装置の図示されない固定された部位に固設されたものとなっている。
上記構成において、検出信号伝送装置としての基本的な動作は、先に図 1乃至図 5に示された構成例において説明した通りであるので、ここでの再度の詳細な説明は
省略することとする。
[0042] 本発明の実施の形態においては、ドレッサ作業において発生する超音波を検出、 伝送する検出信号伝送装置を、研削加工部 101とドレッサ部 102とを有する研削加 ェ装置に設けた例を示したが、専用のドレッサ装置であって同様に適用できることは 勿論である。
また、ドレッサ作業において発生する超音波の検出、伝送に限定される必要はなく 、工作物の研削加工において生ずる超音波についても、同様に検出、伝送する構成 としてち勿輪よ ヽちのである。
産業上の利用可能性
[0043] 本発明に係る検出信号伝送装置は、検出信号を検出箇所でディジタル信号に変 換して無線伝送できるようにすると共に、無線伝送によりディジタル信号変換など〖こ 必要な電力供給を可能としたので、回転体、例えば、ドレッツサヘッドなどにおける超 音波の検出、伝送に適する。
Claims
[1] 回転体において発生した超音波を検出、伝送する検出信号伝送装置であって、 前記回転体に、前記超音波を検出する超音波センサを設けると共に、当該超音波 センサの検出信号をディジタル信号に変換すると共に、無線変調するよう構成された 第 1の電子回路と、前記第 1の電子回路により無線変調された信号が印加される信 号送信用アンテナを設ける一方、
前記回転体の近傍には、前記信号送信用アンテナにより放射された信号を受信す る信号受信用アンテナと、当該信号受信用アンテナにより得られた受信信号の復調 を行う第 2の電子回路を設けたことを特徴とする検出信号伝送装置。
[2] 回転体の近傍には、第 1の電子回路へ電力を無線供給するための信号を発生する 第 3の電子回路と、当該第 3の電子回路に接続される電力送信用アンテナを設ける 一方、
前記回転体には、前記電力送信用アンテナ力 放射された信号を受信する電力受 信用アンテナと、前記電力受信用アンテナにより得られた信号を整流し、前記第 1の 電子回路へ供給する整流回路とを設けたことを特徴とする請求項 1記載の検出信号 伝送装置。
[3] 第 1の電子回路は、アナログ ·ディジタル変翻と、前記アナログ ·ディジタル変翻 の出力信号を、無線変調する回路とを有してなることを特徴とする請求項 2記載の検 出信号伝送装置。
[4] 回転体は、ドレッシング作業に用いられるドレッサヘッドであることを特徴とする請求 項 3記載の検出信号伝送装置。
[5] 回転体は、ドレッシング作業にぉ 、てドレッシングされる砲石が回動自在に取着さ れた砥石スピンドルであることを特徴とする請求項 3記載の検出信号伝送装置。
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