特許 7573861 品質検査方法、及びそれに用いられる品質検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-18

(45)【発行日】2024-10-28

(54)【発明の名称】品質検査方法、及びそれに用いられる品質検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/07 20060101AFI20241021BHJP

【ＦＩ】

G01N29/07

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020213730

(22)【出願日】2020-12-23

(65)【公開番号】P2022099753

(43)【公開日】2022-07-05

【審査請求日】2023-11-28

(73)【特許権者】

【識別番号】599016431

【氏名又は名称】学校法人 芝浦工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】100099645

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 晃司

(74)【代理人】

【識別番号】100161090

【弁理士】

【氏名又は名称】小田原 敬一

(72)【発明者】

【氏名】澤 武一

【審査官】小澤 瞬

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－０１０４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／００６３４７３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００４－１５０９４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１１１８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０７４１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０１１３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２３６８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００９１９５２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ １／００ － Ｂ２４Ｂ ５７／０４

Ｂ２４Ｄ ３／００ － Ｂ２４Ｄ ９９／００

Ｇ０１Ｎ ２９／００ － Ｇ０１Ｎ ２９／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物を研磨するための砥石の品質を検査する品質検査方法であって、
前記砥石に表面波を発生させるための波発生手段を通じて前記砥石に実際に表面波を発生させる波発生手順と、
前記砥石の表面波を検出するための検出手段を通じて前記砥石に実際に生じた表面波としての実際の表面波を検出する波検出手順と、
前記実際の表面波と、当該実際の表面波を利用して前記砥石の品質を判別するための判別用情報とに基づいて、前記砥石の品質を評価する品質評価手順と、
を備える、品質検査方法。

【請求項2】

前記波検出手順は、前記実際の表面波として当該表面波の伝播速度を検出するように構成され、
前記品質評価手順は、前記実際の表面波として当該表面波の伝播速度を利用し、当該伝播速度と前記判別用情報とに基づいて前記砥石の品質を評価するように構成される、請求項１に記載の品質検査方法。

【請求項3】

前記検出手段は、前記砥石の所定間隔があけられた二カ所において前記実際の表面波をそれぞれ検出する第１検出手段、及び第２検出手段を含み、
前記波検出手順は、前記第１検出手段、及び前記第２検出手段を通じて前記二カ所における前記実際の表面波をそれぞれ検出する第１検出手順と、前記第１検出手段による前記実際の表面波の検出時間と前記第２検出手段による前記実際の表面波の検出時間との間のずれ時間に基づいて前記実際の表面波の伝播速度を算出することにより当該伝播速度を検出する第２検出手順と、を含んでいる、請求項２に記載の品質検査方法。

【請求項4】

前記判別用情報は、前記砥石の品質を判別するための基準として機能すべき伝播速度としての基準伝播速度の情報を含み、
前記品質評価手順は、前記実際の表面波の伝播速度と前記基準伝播速度とを比較することにより前記砥石の品質を評価するように構成される、請求項２又は３に記載の品質検査方法。

【請求項5】

前記判別用情報は、前記砥石に関するポアソン比の情報、及び密度の情報を含み、
前記品質評価手順は、
前記実際の表面波の伝播速度をＶｒと、前記ポアソン比をｖと、前記実際の表面波に関する横波の伝播速度をＶｓと、それぞれした場合において、（１）の式に基づいて横波の伝播速度を算出する第１評価手順と、
前記密度をρと、前記砥石の縦弾性係数をＥと、それぞれした場合において、前記砥石の品質の評価として（２）の式に基づいて前記縦弾性係数を算出する第２評価手順と、を含んでいる、請求項２又は３に記載の品質検査方法。

【数4】

【請求項6】

対象物を研磨するための砥石の品質を検査する品質検査装置であって、
前記砥石に波発生手段を通じて弾性波が生じた場合に、前記砥石の所定間隔があけられた二カ所に、前記弾性波を検出する装置としてそれぞれ配置される二つの弾性波検出装置と、
前記弾性波のうち各弾性波検査装置によって検出された表面波としての実際の表面波に生じる前記二カ所の間のずれ時間に基づいて、前記実際の表面波に関する伝播速度としての実際の伝播速度を算出する速度算出手段と、
前記実際の伝播速度と、当該実際の伝播速度を利用して前記砥石の品質を判別するための判別用情報とに基づいて、前記砥石の品質を評価する品質評価手段と、
を備える、品質検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、対象物を研磨するための砥石の品質を検査する品質検査方法等に関する。

【背景技術】

【0002】

対象物を研磨するための砥石の品質を検査する品質検査方法が存在する。例えば、このような品質検査方法として、共振周波数測定法（ソニック法）が知られている（例えば非特許文献１～３参照）。また、その他にも本発明に関連する先行技術文献として非特許文献４～６が存在する。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】Ｔ．Ｅ．Ｄｕｓｔｉｎｅ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、２４、４（１９５１）１１５

【文献】Ｒ．Ｇ．Ｒｏｗｅ、Ｓｔｅｅｌ、１２６、２６（１９５０）７４

【文献】砥粒加工研究協会、砥粒加工技術便覧、日本、（１９６５）９４７

【文献】海野邦昭、篠崎襄、研削砥石の結合度測定に関する研究（第１報）、精密機械、日本、３６、８（１９７０）５３８

【文献】海野邦昭、篠崎襄、研削砥石の結合度測定に関する研究（第２報）、精密機械、日本、３６、９（１９７０）６０８

【文献】海野邦明、篠崎襄、微粒砥石の結合度の評価－研削砥石の結合度に関する研究（第３報）－、精密機械、日本、３８、１（１９７２）１６１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

航空機・自動車の構造材料や半導体の次世代パワーデバイス材料の研削は一層難しくなっている。一方、需要増、並びに国際競争力の強化のための加工能率向上、加工コスト低減、及び高品位・高精度加工は生産現場の大きな課題である。このような背景のもと、研削加工においては耐摩耗性、及び高熱伝導率の優位性からＷＡ（ホワイトアランダム）砥石、或いはＧＣ（グリーンカーボランダム）砥石といった普通研削砥石からＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）やダイヤモンドを砥粒とする超砥粒ホイールへの移行が望ましい。ただし、超砥粒ホイールはツルーイング、及びドレッシングが困難なことや砥粒層の機械的性質（特に縦弾性係数）と研削性能との間の関係が明確でないこともあり、発売されて久しいが、十分に普及しているとはいえない。また、超砥粒ホイールの砥粒層に含まれる結合剤やフィラー（添加物）は製造メーカのノウハウであり、砥粒層の構造体としての縦弾性係数は生産現場で把握できない傾向にある。このため、超砥粒ホイールの制御性は低く、加工結果の良否は主として作業者の熟練度に依存してしまう場合が多い。このことから、研削加工の研究や技術開発は研削状態をモニタリングする、或いはセンシングするものが主であり、加工前の段階で加工状態や加工結果を予測する技術に関してはあまり検討されない傾向にある。切削工具の性能評価法として活用される寿命曲線（ＶＴ線図）と同様に、超砥粒ホイールでも砥粒層の縦弾性係数を含む機械的性質と研削性能（アブレシブ摩耗特性）とが関連付けられれば、砥粒層の機械的性質から加工性能を評価でき、ホイールの選定や研削作業の条件設定に有益な情報となる。

【0005】

例えば、非特許文献１の共振周波数測定法では、各種砥石のうち普通研削砥石の縦弾性係数が測定可能である。縦弾性係数は砥石の機械的性質に関連するため、その品質との関連性が高く、砥石の品質を示す指標の一つと考えられる。例えば、非特許文献６には、縦弾性係数と砥石の研削性能との関連が開示されている。このため、非特許文献１の共振周波数測定法は普通研削砥石の品質検査方法の一つとして機能し得る。非特許文献２及び３に開示される共振周波数測定法も同様である。さらに、非特許文献４、及び５は超音波パルス透過法を開示しているが、このような超音波パルス透過法でも砥石の縦弾性係数の測定は可能である。このため、これらの超音波パルス透過法も普通研削砥石の品質検査方法として機能し得る。しかし、超砥粒ホイールは台金に砥粒層を固定する構造上、普通研削砥石に適用されるソニック法や超音波パルス法の適用は難しい。このため、砥粒層の縦弾性係数を測定する手法は今のところ確立されていないと考えられ、このような縦弾性係数の測定を含む超砥粒ホイールの品質を検査する方法にはニーズがある。

【0006】

例えば、メーカは超砥粒ホイールの砥粒層と同様の配分のスティックを別途形成し、そのスティックの品質を検査する場合もあり、その検査結果が超砥粒ホイールの品質検査として代用される場合もあるようである。しかし、この検査方法では、あくまでも代用的な品質が検査されるに過ぎず、超砥粒ホイール自体の品質は検査されない。また、検査用のスティックの形成には手間暇がかかってしまう。

【0007】

そこで、本発明は、多様な種類の砥石の品質検査に適用することができる品質検査方法等を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の品質検査方法は、対象物を研磨するための砥石の品質を検査する品質検査方法であって、前記砥石に表面波を発生させるための波発生手段（７）を通じて前記砥石に実際に表面波を発生させる波発生手順と、前記砥石の表面波を検出するための検出手段（２）を通じて前記砥石に実際に生じた表面波としての実際の表面波を検出する波検出手順と、前記実際の表面波と、当該実際の表面波を利用して前記砥石の品質を判別するための判別用情報とに基づいて、前記砥石の品質を評価する品質評価手順と、を備えるものである。

【0009】

本発明によれば、砥石に生じた表面波に基づいてその砥石の品質が評価される。つまり、砥石の品質の評価に表面波が利用される。表面波は普通研削砥石にはもちろん、超砥粒ホイールの砥粒層にも生じ得る。このため、表面波を利用して普通研削砥石はもちろん、超砥粒ホイールの砥粒層の品質も評価することができる。つまり、普通研削砥石だけでなく、超砥粒ホイールの品質も評価することができる。結果として、ソニック法等に比べて、多様な種類の砥石の品質検査に適用することができる。また、砥石を直接的に評価することができるので、例えば代用品を通じて品質が評価される場合に比べて、そのような代用品を用意する手間暇を軽減することができる。

【0010】

砥石に生じる表面波はその品質に関連している。このため、砥石に生じた表面波の各種の成分が品質の評価に利用されてよい。例えば、砥石に生じた表面波の伝播速度が品質の評価に利用されてよい。具体的には、例えば、本発明の品質検査方法の一態様において、前記波検出手順は、前記実際の表面波として当該表面波の伝播速度を検出するように構成され、前記品質評価手順は、前記実際の表面波として当該表面波の伝播速度を利用し、当該伝播速度と前記判別用情報とに基づいて前記砥石の品質を評価するように構成されてもよい。

【0011】

表面波の伝播速度は各種の手法により適宜に検出されてよい。このため、このような各種の手法に応じた検出手段が利用されてよく、そのような検出手段に応じた手順として波検出手順は構成されてよい。例えば、検出手段は伝播速度を直接的に計測するように構成され、波検出手順では表面波の伝播速度が直接的に検出されてもよい。あるいは、検出手段は、表面波の伝播速度を間接的に検出するように構成されてもよい。具体的には、例えば、表面波の伝播速度を品質検査に利用する態様において、前記検出手段は、前記砥石の所定間隔（ＷＤ２）があけられた二カ所において前記実際の表面波をそれぞれ検出する第１検出手段（２Ａ）、及び第２検出手段（２Ｂ）を含み、前記波検出手順は、前記第１検出手段、及び前記第２検出手段を通じて前記二カ所における前記実際の表面波をそれぞれ検出する第１検出手順と、前記第１検出手段による前記実際の表面波の検出時間と前記第２検出手段による前記実際の表面波の検出時間との間のずれ時間に基づいて前記実際の表面波の伝播速度を算出することにより当該伝播速度を検出する第２検出手順と、を含んでいてもよい。

【0012】

品質評価手順では、表面波に基づいて適宜に砥石の品質が評価されてよい。例えば、品質評価手順では、砥石の品質として表面波の伝播速度に基づいて砥石の縦弾性係数が算出されてもよいし、縦弾性係数に基づく要素が品質として提供されてもよい。また、砥石の品質は表面波の伝播速度の遅延度合いにも反映される。このため、品質評価手順では、砥石の品質として表面波の伝播速度の遅延度合いが算出されてもよいし、遅延度合いに基づく要素が品質として提供されてもよい。具体的には、例えば、表面波の伝播速度を品質検査に利用する態様において、前記判別用情報は、前記砥石の品質を判別するための基準として機能すべき伝播速度としての基準伝播速度の情報を含み、前記品質評価手順は、前記実際の表面波の伝播速度と前記基準伝播速度とを比較することにより前記砥石の品質を評価するように構成されてもよい。あるいは、前記判別用情報は、前記砥石に関するポアソン比の情報、及び密度の情報を含み、前記品質評価手順は、前記実際の表面波の伝播速度をＶｐと_、前記ポアソン比をｖと、前記実際の表面波に関する横波の伝播速度をＶｓと_、それぞれした場合において、（１）の式に基づいて横波の伝播速度を算出する第１評価手順と、前記密度をρと、前記砥石の縦弾性係数をＥと、それぞれした場合において、前記砥石の品質の評価として（２）の式に基づいて前記縦弾性係数を算出する第２評価手順と、を含んでいてもよい。

【0013】

【数1】

【0014】

また、本発明の品質検査装置は、対象物を研磨するための砥石の品質を検査する品質検査装置（１）であって、前記砥石に波発生手段（７）を通じて弾性波が生じた場合に、前記砥石の所定間隔（ＷＤ２）があけられた二カ所に、前記弾性波を検出する装置としてそれぞれ配置される二つの弾性波検出装置（２Ａ、２Ｂ）と、前記弾性波のうち各弾性波検査装置によって検出された表面波としての実際の表面波に生じる前記二カ所の間のずれ時間に基づいて、前記実際の表面波に関する伝播速度としての実際の伝播速度を算出する速度算出手段（１４）と、前記実際の伝播速度と、当該実際の伝播速度を利用して前記砥石の品質を判別するための判別用情報とに基づいて、前記砥石の品質を評価する品質評価手段（１４）と、を備えるものである。本発明の品質検査装置によれば、本発明の品質検査方法を実現することができる。

【0015】

なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

【発明の効果】

【0016】

以上に説明したように、本発明によれば、多様な種類の砥石の品質検査に適用することができる品質検査方法等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一形態に係る品質検査方法に適用される品質検査装置の全体構成の一例を示す図。

【図2】本発明の一形態に係る品質検査方法に適用される品質検査装置の制御系の要部を示す機能ブロック図。

【図3】本発明の一形態に係る品質検査方法の手順を説明するための説明図。

【図4】基準データの構成の一例を示す図。

【図5】品質評価処理の手順の一例を示すフローチャート。

【図6】二カ所における表面波の遅延時間の計測結果を示す図。

【図7】各種材料における表面波の伝播速度の理論値と実験値との比較結果を示す図。

【図8】粒度が異なる砥粒層の表面波を測定した結果を示す図。

【図9】コンセントレーションが異なる砥粒層の表面波を測定した結果を示す図。

【図10】結合剤が異なるダイヤモンドホイールの表面波を測定した結果を示す図。

【図11】超砥粒の種類と表面波との間の関係を示す図。

【図12】ホイールの砥粒層に欠陥がある場合、及びそれがない場合の表面波の伝播速度を比較して示す図。

【図13】図１２の例と同様のホイールの砥粒層に図１２の例と異なる欠陥がある場合、及びそれがない場合の表面波の伝播速度を比較して示す図。

【図14】各種材料におけるポアソン比、及び密度の値を示す表。

【図15】各種材料における縦弾性係数の理論値、及び実験値を示す図。

【図16】実施例で使用されたポアソン比、及び密度の値を示す表。

【図17】超砥粒ホイールの砥粒層における縦弾性係数として算出された値を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の品質検査方法の一形態を説明する。まず、図１を参照して、本発明の一形態に係る品質検査方法に適用される品質検査装置の全体構成を説明する。本発明の品質検査方法は、被検査対象に生じる表面波に基づいてその被検査対象の品質を検査（評価）する方法である。本発明の品質検査方法では、表面波の各種成分を品質の検査に利用し得るが、図１の例は表面波の伝播速度を品質の検査に利用する場合を示している。同様に、被検査対象に生じる表面波の伝播速度は各種の方法で検出されてよいが、図１の例は被検査対象の異なる二か所において生じる表面波の検出時間のずれに基づいて表面波の伝播速度を検出する場合を示している。この場合、図１に示すように、品質検査装置１は、検出手段としてのセンサ（検出装置）２、増幅器３、データ記録装置（データロガ）４、及びコンピュータ装置５を含んでいる。

【0019】

品質検査装置１は、各種の被検査対象の品質検査に適用されてよいが、図１の例では円形の砥石６の品質検査に適用されている。砥石６は、適宜の対象物を研磨するための物である。砥石６は、ＷＡ砥石、或いはＧＣ砥石等の各種の砥石を適宜に含み得るが、図１の例ではＣＢＮやダイヤモンドを砥粒とする超砥粒ホイールとして構成されている。このため、砥石６には、超砥粒層６ａが設けられている。

【0020】

砥石６における表面波は適宜の手法により実現されてよいが、例えば波発生手段としての発生装置７を通じて実現される。発生装置７は表面波を発生させるための装置である。表面波を発生させることができる各種の装置が発生装置７として利用されてよく、その構成によっては品質検査装置１の一部としてコンピュータ装置５等により動作が制御されてもよい。このように発生装置７として各種の装置が適宜に利用されてよいが、一例としてシャープペンシルが利用される。シャープペンシルは、シャープペンシル芯圧折法（アメリカ材料試験協会によりＥ９７６として規格化される手法）により表面波を発生させることができる周知の装置である。この手法では、シャープペンシルの芯を圧折する際の角度を一定に保つことにより繰り返し精度を向上させることができる。発生装置（シャープペンシル）７は、砥石６の適宜の位置に表面波を発生させてよいが、一例として超砥粒層６ａに表面波を生じさせるように設置される。

【0021】

センサ２は、砥石６に生じた表面波を検出するための装置である。表面波は上述のとおり適宜の手法で検出されてよく、センサ２はその手法に応じて同様に適宜に構成されてよいが、図１の例では第１検出手段としての第１センサ２Ａ、及び第２検出手段としての第２センサ２Ｂを含んでいる。これらの第１センサ２Ａ、及び第２センサ２Ｂとして表面波を検出可能な適宜のセンサが利用されてよいが、一例としてＡＥ（アコースティック エミッション）センサが利用される。ＡＥセンサは、弾性波（ＡＥ波）を検出する周知のセンサ（弾性波検出装置の一例）である。

【0022】

第１センサ２Ａ、及び第２センサ２Ｂは、砥石６の異なる二か所に生じた表面波をそれぞれ検出するように設置される。これらの第１センサ２Ａ、及び第２センサ２Ｂ（いずれもＡＥセンサ）は、被検出対象（砥石６）の適宜の二か所にそれぞれ設置されてよく、例えば図１の例における奥行き方向（紙面と直交する方向）の超砥粒層６ａを挟むように配置されてもよいが、図１の例では周方向の離れた位置に設置されている。具体的には、第１センサ２Ａは発生装置７が表面波を発生させる位置から一定距離ＷＤ１だけ離れて位置するように設置される。また、第２センサ２Ｂは、その第１センサ２Ａから更に所定間隔ＷＤ２だけ離れて位置するように配置される。つまり、第１センサ２Ａ、及び第２センサ２Ｂは、互いの間に所定間隔ＷＤ２（一例として砥石の中心ＣＮに対する角度ｒに対応する幅）が設けられるように設置される。

【0023】

増幅器３は、センサ２の検出結果を増幅するための装置である。増幅器３は適宜に省略されてもよいが、図１の例では第１センサ２Ａ、及び第２センサ２Ｂにそれぞれ対応する第１増幅器３Ａ、及び第２増幅器３Ｂを含んでいる。第１増幅器３Ａは第１センサ２Ａの検出結果の増幅に、第２増幅器３Ｂは第２センサ２Ｂの増幅に、それぞれ利用される。このため、第１増幅器３Ａ、及び第２増幅器３Ｂは、それらの検出結果を取得可能なように第１センサ２Ａ、及び第２センサ２Ｂにそれぞれ接続される。

【0024】

データ記録装置４は、増幅器３による増幅結果を記録する周知の装置である。データ記録装置４は、適宜に省略されてもよいが、図１の例では第１増幅器３Ａ、及び第２増幅器３Ｂの増幅結果を記録するように設けられている。このため、データ記録装置４は第１増幅器３Ａ、及び第２増幅器３Ｂに接続されている。さらに、データ記録装置４は、適宜の時期に記録した増幅結果を提供するようにコンピュータ装置５に接続されている。

【0025】

コンピュータ装置５は、センサ２の検出結果に基づく各種演算（処理）を実行するための周知の装置である。コンピュータ装置５として、据置型又はブック型のパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと呼ぶ場合がある）、携帯電話（スマートフォンを含む）のようなモバイル端末装置、或いは携帯型タブレット端末装置が利用されてよいが、図１の例では据置型のＰＣが利用されている。コンピュータ装置５は、センサ２の検出結果、より具体的には増幅器３によって増幅された後の検出結果に基づいて各種の処理を実行するが、そのような処理には砥石６の品質評価が含まれる。

【0026】

次に、図２を参照して、品質検査装置１の制御系の要部の構成について説明する。図２は、品質検査装置１の制御系の要部を示す機能ブロック図である。図２に示すように、コンピュータ装置５には、制御ユニット１１と、記憶部１２とが設けられる。記憶部１２は、ハードディスクアレイ等の不揮発性記憶媒体（コンピュータ読み取り可能な記憶媒体）を含んだ記憶ユニットによって構成される。記憶部１２には、制御ユニット１１にて参照されるべきプログラム（コンピュータプログラム）ＰＧ、及び検査用データＣＤが記憶される。検査用データＣＤには品質検査に必要な各種のデータが適宜に含まれ得るが、図２の例では基準データＲＤが示されている。基準データＲＤは、品質検査の基準となる各種の情報が記述されたデータである。基準データＲＤの詳細は後述する。

【0027】

制御ユニット１１は、コンピュータ装置５のコンピュータハードウエア資源（例えばＣＰＵ）を利用して構成される。制御ユニット１１には品質検査装置１に設けられる各種の機器が適宜に接続され得るが、それらには上述のセンサ２、増幅器３、及びデータ記録装置４が含まれる。具体的には、制御ユニット１１には、データ記録装置４がそこに記録される検出結果を提供可能なように直接的に接続される。一方、増幅器３はデータ記録装置４を介して、センサ２は更に増幅器３を介して、間接的に制御ユニット１１に接続される。また、センサ２には第１センサ２Ａ及び第２センサ２Ｂが、増幅器３には第１増幅器３Ａ及び第２増幅器３Ｂが、それぞれ含まれる。

【0028】

制御ユニット１１には、制御ユニット１１を構成するハードウエア資源とプログラムＰＧとの組み合わせによって品質検査に関連する各種の論理的装置が構成され得るが、図２の例では、機器制御部１３、及び品質評価部１４が示されている。機器制御部１３は、コンピュータ装置５に接続される各種機器の制御に関連する各種の処理を行う論理的装置である。このような処理には、例えばデータ記録装置４に記録される検出結果等の適宜の情報を取得するための処理が含まれる。品質評価部１４は、砥石６の品質を評価に関連する各種の処理を行う論理的装置である。このような処理には、砥石６（被検査対象）の品質評価（品質検査）を実現するための各種の処理が含まれる。例えば、品質評価部１４は、このような処理の一つとして、品質評価処理を実行する。品質評価処理の手順の詳細は後述する。

【0029】

コンピュータ装置５には、例えばその他にも品質検査に必要な各種の出力装置、及び入力装置が適宜に設けられ得るが、図２の例ではそのような出力装置、及び入力装置としてモニタＭＯ、及びキーボードＫＢがそれぞれ示されている。モニタＭＯは、品質検査に関連する各種画像を適宜に表示する周知の表示装置である。キーボードＫＢは、ユーザによる押す操作を入力するための周知の入力装置である。これらは品質検査の実現のために適宜に活用される。

【0030】

次に、図３を参照して、本発明の一形態に係る品質検査方法を実現するための手順について説明する。図３は、本発明の一形態に係る品質検査方法の手順を説明するための説明図である。図３に示すように、本発明の一形態に係る品質検査方法は、波発生手順（Ｆ１）、波検出手順（Ｆ２）、及び品質評価手順（Ｆ３）を順に含んでいる。波発生手順は、被検査対象に表面波を発生させるための手順である（Ｆ１）。波発生手順では適宜の手法により表面波の発生が実現されてよいが、品質検査装置１では上述のとおり発生装置７を通じて被検査対象としての砥石６に表面波の発生が実現される。より具体的には、品質検査装置１では、波発生手順は、発生装置７としてのシャープペンシルを通じてシャープペンシル芯圧折法にて砥石６の超砥粒層６ａに表面波を発生させる手順として実現（構成）される。

【0031】

波検出手順は、被検査対象に生じた実際の表面波を検出する手順である（Ｆ２）。波検出手順では適宜の手法により実際の表面波が検出されてよいが、品質検査装置１では上述のとおり第１センサ２Ａ、及び第２センサ２Ｂを通じて検出される。また、品質検査装置１では、第１センサ２Ａ、及び第２センサ２Ｂを通じて実際の表面波として超砥粒層６ａに実際に生じた表面波の伝播速度が検出される。このため、品質検査装置１の場合、波検出手順は、第１センサ２Ａ、及び第２センサ２Ｂを通じて異なる二カ所における実際の表面波をそれぞれ検出する第１検出手順と、それらの二カ所間における実際の表面波のずれ時間に基づく算出により伝播速度を検出する第２検出手順とを含んでいる。

【0032】

具体的には、第１検出手順では、発生装置７の位置から一定距離ＷＤ１だけ離れた位置の第１センサ２Ａと、そこから所定間隔ＷＤ２だけ離れた位置の第２センサ２Ｂとにおいて異なる二カ所に生じる表面波が検出される。また、第１センサ２Ａと第２センサ２Ｂとの間には所定間隔ＷＤ２だけ距離が生じているため、発生装置７の位置から生じる表面波の検出時期には差が生じる。つまり、第１センサ２Ａと第２センサ２Ｂとの間には検出の時間にずれが生じる。第２検出手順では、そのずれ時間に基づいて超砥粒層６ａに実際に生じた表面波の伝播速度が算出される。より具体的には、所定間隔ＷＤ２（二カ所間の距離）をずれ時間で割ることにより伝播速度が算出される。そして、その算出された伝播速度が超砥粒層６ａに実際に生じた表面波の伝播速度として検出される。

【0033】

品質評価手順は、波検出手順（Ｆ２）における検出結果に基づいて被検査対象の品質を評価する手順である（Ｆ３）。被検査対象の品質は実際の表面波に関連する各種の要素に基づいて評価され得るが、品質検査装置１ではそのような要素は伝播速度の遅延度合い、及び縦弾性係数の値を含んでいる。つまり、品質検査装置１では、伝播速度の遅延度合い、及び縦弾性係数の値に基づいて砥石６の品質が評価される。

【0034】

例えば、表面波の伝播速度には砥石６の品質に関連する傾向が見られる。具体的には、表面波の伝播速度には、コンセントレーションの程度が低い（超砥粒層６ａにおける砥粒の密度が低い）ほど伝播速度が遅くなる傾向が見られる。同様の傾向はクラック等の欠陥がある場合にも生じる。このため、表面波の伝播速度が所定の基準値よりも遅いか否か（遅延度合い）によって、その砥石６のコンセントレーションの程度、或いは欠陥の有無が判別される。換言すれば、表面波の伝播速度が所定の基準値以上である場合、コンセントレーションの程度が一定以上であり、かつ欠陥もないと推測される。このため、超砥粒層６ａにおいて実際に検出された伝播速度と所定の基準値との比較により得られる遅延度合いに基づいて砥石６の品質が評価される。

【0035】

実際に検出された伝播速度と所定の基準値との比較による品質の評価は適宜に実現されてよく、例えば所定の基準値を記憶する、或いは参照する検査者（人）によって実現されてもよいが、一例としてコンピュータ装置５によって実行される。より具体的には、コンピュータ装置５の品質評価部１４が基準データＲＤを参照しつつ品質評価処理を通じて品質の評価を実現する。所定の基準値として、例えば被検査対象の素材における理論値、一定の品質に対応する対象の実測値（経験値）、或いは複数の被検査対象に対する計測結果の平均値等といった基準となり得る適宜の値が利用されてよい。このため、伝播速度の遅延度合いに基づいて品質が評価される場合、基準データＲＤには、このような所定の基準値が基準として記述される。

【0036】

一方、縦弾性係数は、砥粒層の性質に関連する周知の要素である。砥粒層には添加剤等の各種の混合物が含まれる。このため、縦弾性係数は生産現場で砥粒層の縦弾性係数を把握することは難しい傾向にあるが、縦弾性係数が分かれば被検査対象の品質の把握につながる。縦弾性係数は、一例として以下の５つの式に基づいて算出される。

【0037】

具体的には、まず弾性体を伝播する弾性波には、縦波、横波、表面波の３種類が含まれる。波長に比べて弾性体が十分に大きく、一様で等方性をみなせる場合、半無限等方体の自由表面に沿う波の伝播速度が次の（Ａ）の式、（Ｂ）の式、及び（Ｃ）の式に基づいて導くことができることが、Ｒａｙｌｅｉｇｈ（レイリー）によって示されている。ここで、
Ｖｐ：縦波の伝播速度（分／秒）
Ｖｓ：横波の伝播速度（分／秒）
Ｖｒ：表面波の伝播速度（分／秒）
ｖ ：ポアソン比
Ｅ ：縦弾性係数（ギガパスカル）
ρ ：密度（キログラム／立法メートル）
Ｇ ：せん断弾性係数
とする。

【0038】

【数2】

【0039】

ただし、これらの（Ａ）の式～（Ｃ）の式は単一材料の場合に成立する。砥粒、結合剤、及び気孔で構成される普通研削砥石の縦弾性係数の評価には超音波パルス透過法が適用されていることから、普通研削砥石は等方性とみなすことができる。このため、超砥粒ホイールの砥粒層でも（Ａ）の式～（Ｃ）の式が適用可能と考えられる。

【0040】

一方、（Ａ）の式～（Ｃ）の式のままでは変数が多く、縦弾性係数の算出には不向きである。このため、品質評価手順において被検査対象の品質として縦弾性係数が算出される場合、計測可能な変数を限定した式が（Ａ）の式～（Ｃ）の式から導き出され、使用される。例えば、（Ａ）の式、及び（Ｂ）の式はいずれも縦弾性係数Ｅに関係する式である。このため、（Ａ）の式、及び（Ｂ）の式に基づいて、縦弾性係数Ｅを変数に含まない式として、次の（Ｄ）の式が導き出される。さらに、（Ｄ）の式を（Ｃ）の式の縦波の伝播速度Ｖｐに代入すると、縦波の伝播速度Ｖｐを変数に含まない式として次の（Ｅ）の式が得られる。

【0041】

【数3】

【0042】

（Ｅ）の式は、表面波の伝播速度Ｖｒ、横波の伝播速度Ｖｓ、ポアソン比ｖのみの多項式として表される。つまり、弾性体において実際に検出された表面波の伝播速度Ｖｒと、弾性体のポアソン比ｖとを（Ｅ）の式に代入することにより横波の伝播速度Ｖｓが導き出される。そして、その導き出された（算出された）横波の伝播速度Ｖｓと弾性体の密度ρとを（Ｅ）の式に代入することにより弾性体の縦弾性係数Ｅを算出することができる。このため、品質評価手順では、これらの（Ｅ）の式、及び（Ｂ）の式に基づいて超砥粒層６ａ（弾性体）の縦弾性係数Ｅが算出される。

【0043】

具体的には、砥石６の品質として縦弾性係数Ｅが算出される場合、品質評価手順は、（Ｅ）の式に基づいて横波の伝播速度Ｖｓを算出するための第１評価手順と、その算出結果、及び（Ｂ）の式に基づいて縦弾性係数Ｅを算出する第２評価手順と、を含んでいる。例えば、第１評価手順では、波検出手順において検出された横波の伝播速度Ｖｓと、超砥粒層６ａのポアソン比ｖとを（Ｅ）の式に代入することにより横波の伝播速度Ｖｓが算出される。同様に、第２評価手順では、第１評価手順で算出された横波の伝播速度Ｖｓと、超砥粒層６ａの密度ρとを（Ｂ）の式に代入することにより縦弾性係数Ｅが算出される。

【0044】

また、第１評価手順における横波の伝播速度Ｖｓの算出、及び第２評価手順における縦弾性係数Ｅの算出は、適宜に実現されてよく、例えば検査者によって実現されてもよいが、一例としていずれもコンピュータ装置５によって実行される。より具体的には、コンピュータ装置５の品質評価部１４が基準データＲＤを参照しつつ品質評価処理を通じて実行することにより横波の伝播速度Ｖｓの算出、或いは縦弾性係数Ｅの算出が実現される。このため、ポアソン比ｖ、及び密度ρは、適宜に提供されてよく、検査者によって都度提供されてもよいが、一例として基準データＲＤを介して提供される。つまり、砥石６の品質として縦弾性係数Ｅが算出される場合、基準データＲＤには、これらのポアソン比ｖ、及び密度ρの情報が基準として記述される。

【0045】

次に、図４を参照して、基準データＲＤの詳細について説明する。図４は、基準データＲＤの構成の一例を示す図である。図４に示すように、基準データＲＤは、各種の基準を検査の対象毎に管理するための基準レコードＲＤＲを含んでいる。また、基準レコードＲＤＲは、このような管理を実現するために、“対象”、及び“基準”の情報を含んでいる。基準レコードＲＤＲには、これらの情報が相互に関連付けられるように記録されている。

【0046】

“対象”は、被検査対象を示す情報である。“対象”には、被検査対象を示す情報として複数の被検査対象が存在する場合に各被検査対象を識別可能な各種の情報が適宜に記述されてよく、例えば被検査対象の名称や種類（超砥粒ホイール等。ＣＢＮの含有率やコンセントレーションの程度を示す情報を含んでいてもよい。）といった情報が適宜に記述されてもよいが、一例として各被検査対象にユニークに付与される数字が記述される。

【0047】

“基準”は、被検査対象の品質を判別するために必要な各種の基準を示す情報である。このような基準には、品質評価の手法に応じて各種の情報が適宜に含まれてよいが、例えば伝播速度の遅延度合いに基づいて品質が評価される場合にはその遅延度合いを得るための所定の基準値（品質評価手順において実際の表面波の伝播速度と比較されるべき基準となる伝播速度の値）が含まれる。同様に、例えば被検査対象の品質として縦弾性係数Ｅが算出される場合には、その被検査対象のポアソン比ｖ、及び密度ρの情報が“基準”に記述される基準の情報に含まれる。この例において“基準”に記述される基準の情報が本発明の判別用情報として機能する。また、その基準の情報に含まれる所定の基準値が本発明の基準伝播速度として機能する。なお、基準データＲＤは、これらの情報に限定されず、品質評価の手法等に応じて各種の情報を適宜に含んでいてよい。あるいは、上述の情報の一部等が適宜に省略されてもよい。

【0048】

次に、品質評価処理について説明する。品質評価処理は、品質検査装置１を通じて被検査対象の品質を評価するための処理である。より具体的には、品質評価処理は、品質検査装置１を通じて波検出手順、及び品質評価手順を実現するための処理である。図５は、品質評価処理の手順の一例を示すフローチャートである。また、図５の例は、表面波の伝播速度が品質評価に利用される場合の品質評価処理を示している。この場合、品質評価部１４は、所定の時期が到来した場合、或いは所定の開始操作が実行された場合等に満たされる開始条件が満たされた場合に図５の品質評価処理を開始し、まずデータ記録装置４に記録されるセンサ２の検出結果（増幅後のもの）を取得する（ステップＳ１０１）。

【0049】

続いて品質評価部１４は、ステップＳ１０１で取得した検出結果に基づいて被検査対象に実際に生じた表面波の伝播速度Ｖｒを算出する（ステップＳ１０２）。具体的には、品質評価部１４は、第１センサ２Ａ、及び第２センサ２Ｂがそれぞれ検出した二か所に生じる表面波の検出時間のずれに基づいて、その被検査対象に実際に生じた表面波の伝播速度Ｖｒを算出する。

【0050】

次に品質評価部１４は、ステップＳ１０２で算出した表面波（実際の表面波）の伝播速度Ｖｒ、及び基準データＲＤに基づいて被検査対象の品質の評価を実行する（ステップＳ１０３）。例えば、被検査対象の品質が実際の伝播速度（実際の表面波の伝播速度）Ｖｒの遅延度合いに基づいて評価される場合、品質評価部１４は、ステップＳ１０２で算出した実際の伝播速度Ｖｒと、基準データＲＤの“基準”に含まれる所定の基準値とを比較することにより被検査対象の評価を実現する。この評価は、例えば砥石６の超砥粒層６ａに生じた実際の伝播速度Ｖｒが所定の基準値と同程度か、それよりも早い場合に“良”と、所定の基準値よりも遅い場合（所定の基準値未満の場合）に“不良”とモニタＭＯを通じて検査者に提示することにより実現されてもよいが、一例として所定の基準値より早い（同程度以上）か、遅い（所定の基準値未満）かの提示により実現される。

【0051】

一方、例えば被検査対象の品質として被検査対象の縦弾性係数Ｅが算出される場合、品質評価部１４は、ステップＳ１０２で算出した実際の伝播速度Ｖｒ、及び基準データＲＤの“基準”に含まれるポアソン比ｖの情報を（Ｅ）の式の代入することにより、まず被検査対象の横波の伝播速度Ｖｓを算出する。続いて品質評価部１４は、その算出した横波の伝播速度Ｖｓ、及び基準データＲＤの“基準”に含まれる密度ρ（今回の被検査対象に該当するもの）の情報を（Ｂ）の式に代入することにより、被検査対象の縦弾性係数Ｅを算出する。これらの算出において、例えば被検査対象が砥石６の場合、品質評価部１４は、基準データＲＤからその砥石６に対応するポアソン比ｖ、及び密度ρを特定し、その特定したポアソン比ｖ等を（Ｅ）の式等への代入に使用する。そして、品質評価部１４は、その算出した縦弾性係数Ｅ（遅延度合いの場合と同様に“良”等の評価の要素であってもよい）を被検査対象の品質としてモニタＭＯを通じて検査者に提示する。

【0052】

被検査対象の品質として被検査対象の縦弾性係数Ｅが算出される場合、或いは実際の伝播速度Ｖｒの遅延度合いに基づいて品質が評価される場合、一例として上述のように評価が実行される。そして、このような評価の後に品質評価部１４は今回の品質評価処理を終了する。これにより、品質検査装置１を通じて被検査対象の品質が評価される。より具体的には、品質検査装置１を通じて波検出手順、及び品質評価手順が実現される。換言すれば、品質検査装置１を通じて本発明の品質検査方法が実現される。

【0053】

以上に説明したように、この形態によれば、被検査対象としての砥石６に生じた表面波に基づいてその砥石６（超砥粒ホイール）の品質が評価される。つまり、砥石６の品質の評価に表面波が利用される。表面波は普通研削砥石にはもちろん、超砥粒ホイールの砥粒層にも生じ得る。このため、表面波を利用して普通研削砥石はもちろん、超砥粒ホイールの超砥粒層６ａの品質も評価することができる。つまり、普通研削砥石だけでなく、超砥粒ホイールの品質も評価することができる。結果として、ソニック法等に比べて、多様な種類の砥石の品質検査に適用することができる。また、表面波を利用して、砥石６を直接的に評価することができるので、例えば検査専用の代用品を通じて品質が評価される場合に比べて、そのような代用品を用意する手間暇を軽減することができる。

【0054】

以上の形態では、コンピュータ装置５の品質評価部１４が、図５の品質評価処理を実行することにより本発明の速度算出手段、及び品質評価手段として機能する。具体的には、品質評価部１４が、図５のステップＳ１０２を実行することにより速度算出手段として、図５のステップＳ１０３を実行することにより品質評価手段として、それぞれ機能する。

【0055】

本発明は上述した各形態に限定されることなく、各種の変形又は変更が施された形態にて実施されてよい。例えば、上述の形態では、砥石６として超砥粒ホイールが利用されている。しかし、本発明の品質検査方法、及び品質検査装置１は、普通研削砥石にも当然適用可能である。

【0056】

上述の形態では、表面波の伝播速度Ｖｒに基づいて縦弾性係数Ｅが算出されている。しかし、本発明は、このような形態に限定されない。例えば、上述の（Ａ）の式～（Ｃ）の式に含まれる適宜の変数が縦弾性係数の算出に利用されてよい。このため、本発明の品質検査方法は、例えば縦波の伝播速度Ｖｐ、或いは横波の伝播速度Ｖｓといった各種の弾性波に基づいて被検査対象の品質を評価する方法として構成されてもよい。

【0057】

上述の形態では、被検査対象として砥石６が利用されている。しかし、本発明は、このような形態に限定されない。被検査対象として、弾性波が生じ得る各種の対象が適宜に利用されてよい。このため、本発明の品質検査方法は、砥石６に限定されず、そのような各種の被検査対象の品質を検査する方法として構成されてもよい。

【実施例】

【0058】

上述の実施の形態に係る品質検査装置１、及び手順に基づいて、本発明の品質検査方法を実施した。実施例に共通する条件は次のとおりである。

【0059】

品質検査装置１の一定距離ＷＤ１として１０ｍｍが、所定間隔ＷＤ２として４０ｍｍ（角度ｒが４５度程度に対応する長さ）が、それぞれ設定された。また、発生装置７（シャープペンシル）の芯の突き出し長さを３ｍｍで傾斜角３０度（芯の接点における法線に対する傾斜角）にて圧折する方法でシャープペンシル芯圧折法が適用された。さらに、コンピュータ装置５には、キーエンス社製の「ＭＥＧＡ ＶＩＥＷ」（登録商標）というアプリケーション（プログラム）がインストールされ、表面波の波形データの計測に使用された。同様に、センサ２（ＡＥセンサ）としてＡＥ－９０１Ｓ（ＮＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）が、増幅器３としてＡＥ９５０１Ａ（ＮＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）が、データ記録装置４としてＮＲ－５００（キーエンス社製）が、それぞれ使用された。

【0060】

図６は、上述の条件で計測された二カ所における表面波の遅延時間の計測結果を示す図である。図６において縦軸のＣＨ１は第１センサ２Ａの検出結果を、ＣＨ２は第２センサ２Ｂの検出結果を、それぞれ示している。一方、横軸は時間経過を示している。図６に示すように、第１センサ２Ａが検出する最初の波形の頂点と、第２センサ２Ｂが検出する最初の波形の頂点と、の間には時間的なずれ（ずれ時間）が生じる。以下の実施例では、これらの二カ所における最初の波形の頂点を基点とするずれ時間に基づいて表面波の伝播速度Ｖｒが算出（検出）されている。

【0061】

また、発生装置７（シャープペンシル）、第１センサ２Ａ、及び第２センサ２Ｂは、いずれも超砥粒層６ａの幅方向における中央に設置された。さらに、第１センサ２Ａ、及び第２センサ２Ｂが設置される二カ所のホイール台金には粘土が貼り付けられ、ホイール台金の表面を伝播する表面波は遮断されたが、粘土の有無による表面波の波形の乱れや伝播時間に差が生じないことは別の予察実験にて確認されている。

【0062】

第１センサ２Ａ、及び第２センサ２Ｂは、いずれも狭域のＡＥセンサとして構成され、表面波に近い周波数以外の波を測定しないようにフィルダリングされている。実施例にて使用される超砥粒ホイールは特別な断り（例えば後述の欠陥のあるホイール）のない限り、新品未使用のものが利用されている。また、そのような超砥粒ホイールのうち、レジノイドボンドホイール、及びメタルボンドホイールは無気孔として、ビトリファイドボンドは有気孔として、それぞれ構成されている。超砥粒層６ａの厚み（半径方向の高さ）は全て３ｍｍである。

【0063】

なお、本実施例の実施の予察において、数種類の超砥粒ホイールを通じて、目つぶれ状態のホイール作業面（超砥粒層６ａ）とドレッシングが行われた目立て終了後のホイール作業面とにおいて、本発明に係る品質検査方法によって表面波が計測されたが、両者の表面波は同じ波形になり、伝播速度Ｖｒの差異も見られなかった。このため、本発明に係る品質検査方法は、砥粒の突き出し高さ、及び摩耗状態に影響せず、表面波の測定が可能と考えられる。一方、砥粒層が薄くなると台金が表面波の伝播速度Ｖｒに影響すると推測されるが、今回の実施例ではそこまでの検証はされていない。

【0064】

（実施例１）
超砥粒ホイールに本発明の品質検査方法を適用する前に、本発明の品質検査方法によって表面波の測定が可能か否か検証するため、次の４種類の金属材料で超砥粒ホイールを模した円板（外径２００ｍｍ×内径７０ｍｍ×幅５ｍｍ）を制作し、この円板の円周表面に品質検査装置１を取付け、円周表面を伝播する表面波を測定した。また、測定は測定箇所を変えて３回行い、その３回の平均値を実験値（実施値）として検出した。

【0065】

図７は、上述の各種材料における表面波の伝播速度Ｖｒの理論値と実験値との比較結果を示す図である。図７の例は、それらの理論値、及び実験値を棒グラフで示している。棒グラフの縦軸は表面波の伝播速度Ｖｒ（Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｖｅ）を、横軸は円板の各素材（Ｄｉｓｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）を、それぞれ示している。また、棒グラフの各材料における配色の濃淡は理論値（Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｖａｌｕｅ）と、実験値（Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｖａｌｕｅ）とをそれぞれ示している。より具体的には、配色の濃い方が理論値を、淡い方が実験値を、それぞれ示している。

【0066】

図７に示すように、測定の結果、いずれの材料においても理論値と実験値との間の相対的誤差は０．４％～７．８％であることが把握される。これにより、実験値を理論値に相当する値と理解することができる。結果として、本発明に係る品質検査方法によって表面波を測定できることを確認することができた。

【0067】

なお、図７の例において理論値は次の二つの文献から引用されたものである。
文献１：岸輝夫、栗林一彦、Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎの金属学（１）、金属、４７、４（１９７７）１６
文献２：岸輝夫、ＡＥによる材料評価（１）、材料、２９、（１９８０）３２３

【0068】

（実施例２）
本発明の品質検査方法、及び品質検査装置１をレジノイドボンドホイール、及びメタルボンドホイールに適用した。本発明の品質検査方法の実施に使用したレジノイドボンドホイール、及びメタルボンドホイールの仕様は、それぞれＳＤＣ－Ｎ１００Ｂ、及びＭＤ－Ｎ１００Ｍである。また、レジノイドボンドホイールとして１４０、２７０、４００の３種類の粒度を用意した。同様に、メタルボンドホイールとして１４０、２７０、６００の３種類の粒度を用意した。ＳＤＣは低衝撃度ダイヤモンド砥粒を金属被覆したものである。ＭＤは高衝撃ダイヤモンド砥粒で金属被覆がないものである。本実施例では、ホイールの側面に３０度間隔で印を付け、この印を基準に測定点を変え、砥粒層の１２か所で表面波を計測した。各測定点では５回計測し、計測値の最大と最小を除く三つの値を平均し、その値を各測定箇所の値とした。そして、測定点１２か所の値を平均し、その値を実験値とした。なお、超砥粒ホイールは高価で購入が困難であるため、比較対象以外の仕様を同一にできていない場合がある。ただし、本実施の主目的は表面波の特性の把握にあるため、この点は捨象されている。また、本実施例において各測定点での伝播速度Ｖｒの差異は最大で７％であった。

【0069】

図８は、上述の粒度が異なる砥粒層の表面波を測定した結果を示す図である。図８の例は、図７の例と同様に測定結果（実験値）を棒グラフで示している。棒グラフの縦軸は表面波の伝播速度Ｖｒを、横軸は素材別の各粒度の仕様（Ｗｈｅｅｌ ｓｐｅｃｓ）を、それぞれ示している。また、横軸の左側にレジノイドボンドホイール（Ｒｅｓｉｎｏｉｄ Ｂｏｎｄ）の三種類の粒度が１４０、２７０、４００の順に左から位置している。一方、横軸の右側にメタルボンドホイール（Ｍｅｔａｌ Ｂｏｎｄ）の三種類の粒度が１４０、２７０、６００の順に左から位置している。

【0070】

図８に示すように、レジノイドボンドホイール、及びメタルボンドホイールのいずれにおいても、粒度が高くなると表面波の伝播速度Ｖｒが僅かに早くなることが把握される。これは、コンセントレーションが同じであるため、粒度が高いほど砥粒数が多くなることに起因すると考えられる。上述の（Ａ）の式、及び（Ｂ）の式によって示されるとおり、弾性波の速度は縦弾性係数が大きくなるほど速くなる。レジノイドボンドホイール、及びメタルボンドホイールともにダイヤモンドと結合剤の密着性が考慮されるべきであるが、砥粒数が多いほど砥粒層の縦弾性係数が高くなるためと考えられる。本実施例で行われたシャープペンシルの芯圧折法では表面波の周波数は速くても４００ｋＨｚ程度であり、波長は最小でも６．０ｍｍ程度となる。つまり、波長が砥粒径に比べてはるかに大きい。このため、砥粒径の差異を本手法で検出するのは難しいと考えられるが、本実施例の結果から粒度の違いにより表面波の伝播速度Ｖｒに差異が見られることは明らかである。ただし、粒度と表面波との間の関係は高い周波数を発信させることができる方法の利用も含め、今後追加実験が必要かもしれない。

【0071】

（実施例３）
本発明の品質検査方法、及び品質検査装置１をコンセントレーションが異なる砥粒層に適用した。本実施例で使用したホイールの仕様は、ＳＤＣ４００Ｎ－Ｂのコンセントレーション７５、及び１００である。実験値（実施値）の導出方法は、本実施例も含め、以下の実施例において実施例２と同様である。

【0072】

図９は、上述のコンセントレーションが異なる砥粒層の表面波を測定した結果を示す図である。図９の例は、表面波の測定結果を図８等の例と同様に棒グラフで示している。棒グラフの縦軸、及び横軸は図８の例と同様であるが、図９の例では横軸にＳＤＣ４００Ｎ－Ｂのコンセントレーション７５、及び１００が順に左から位置している。

【0073】

図９に示すように、コンセントレーションが高いほど表面波の伝播速度Ｖｒが速くなることが把握される。これは、図８の例と同様に砥粒数が多くなることに起因すると考えられる。結果として、この結果の反対解釈により、表面波の伝播速度Ｖｒが速いほどコンセントレーションが高いことが把握され得る。このため、表面波の伝播速度Ｖｒを所定の基準値（例えば理論値等）と比較することにより、砥粒層のコンセントレーションの程度を検査（評価）することができると考えられる。

【0074】

（実施例４）
本発明の品質検査方法、及び品質検査装置１を結合剤が異なるダイヤモンドホイールに適用した。結合剤の種類は、レジノイドボンド、ビトリファイドボンド、メタルボンドの三種類である。また、本実施例で使用したホイールは、レジノイドボンドで１４０、２３０、４００の粒度の三種類、ビトリファイドボンドで１４０、２００の二種類、メタルボンドで１４０、２７０、６００の三種類である。さらに、レジノイドボンドでは、粒度が４００の種類において７５、及び１００のコンセントレーションが相違する二種類を使用した。レジノイドボンドホイール、及びメタルボンドホイールは無気孔である。ビトリファイドボンドホイールは有気孔である。

【0075】

図１０は、上述の結合剤が異なるダイヤモンドホイールの表面波を測定した結果を示す図である。図１０の例は、図８等の例と同様に測定結果を棒グラフで示している。棒グラフの縦軸、及び横軸は図８等の例と同様であるが、図１０の例では横軸がレジノイドボンド、ビトリファイドボンド、メタルボンドの順に左から区別されている。また、レジノイドボンドでは、ＳＤＣ１４０Ｎ１００Ｂ（粒度１４０、コンセントレーション１００）、ＳＤＣ２３０Ｎ１００Ｂ（粒度２３０、コンセントレーション１００）、ＳＤＣ４００Ｎ１００Ｂ（粒度４００、コンセントレーション１００）、ＳＤＣ４００Ｎ７５Ｂ（粒度４００、コンセントレーション７５）、及びＳＤＣ４００Ｎ１００Ｂ（粒度４００、コンセントレーション１００）が順に左から横軸に位置している。ビトリファイドボンドでは、ＳＤ１４０Ｎ１００Ｖ（粒度１４０、コンセントレーション１００）、及びＳＤ２００Ｎ１００Ｖ（粒度２００、コンセントレーション１００）が順に左から横軸に位置している。メタルボンドでは、ＭＤ１４０Ｎ５０Ｖ（粒度１４０、コンセントレーション５０）、ＭＤ２７０Ｎ５０Ｖ（粒度２７０、コンセントレーション５０）、及びＭＤ６００Ｎ５０Ｖ（粒度６００、コンセントレーション５０）が順に左から横軸に位置している。

【0076】

図１０に示すように、細かい仕様の違いによって表面波の伝播速度Ｖｒに違いはあるものの、表面波の伝播速度Ｖｒではレジノイドボンドが最も遅く、ビトリファイドボンド、及びメタルボンドの順に徐々に速くなっている。この順列は縦弾性係数Ｅと相関関係が成立するため、図８の例（実施例２の結果）と同様に、砥粒層の構造体としての巨視的な縦弾性係数Ｅが表面波の速度に影響していると考えられる。また、メタルボンドホイールの伝播速度Ｖｒが速いのはダイヤモンドと結合剤との密着性も起因していると考えられるが、この点は別途詳細の検討が必要かもしれない。一方、ビトリファイドボンドホイールは有気孔であるため、表面波の伝播速度Ｖｒは遅くなると予測されたが、レジノイドボンドホイールよりも遅くなっている。これは、伝播速度Ｖｒに対する影響が気孔よりも弾性係数が大きいことが起因していると考えられる。

【0077】

（実施例５）
本発明の品質検査方法、及び品質検査装置１を同じ結合剤が使用された異なる種類の超砥粒に適用した。本実施例では、同じ結合剤としてレジノイドボンドが使用されている。また、異なる種類の超砥粒としてダイヤモンド、及びＣＢＮが使用されている。具体的には、本実施例で使用したホイールは、ダイヤモンドホイールで１４０、２３０、４００の粒度の三種類、ＣＢＮホイールで１４０、４００の粒度の二種類である。さらに、ダイヤモンドホイールでは、１００、及び７５のコンセントレーションの相違する二種類を使用した。なお、本実施例では、ダイヤモンドホイールの実験値は図１０の例（実施例４の結果）が流用されている。

【0078】

図１１は、上述の超砥粒の種類と表面波との間の関係を示す図である。図１１の例は、表面波の測定結果を図８等の例と同様に棒グラフで示している。棒グラフの縦軸、及び横軸は図８等の例と同様であるが、図１１の例では横軸がダイヤモンドホイール、及びＣＢＮホイールの順に左から区別されている。また、ダイヤモンドホイールでは、ＳＤＣ１４０Ｎ１００Ｂ（粒度１４０、コンセントレーション１００）、ＳＤＣ２３０Ｎ１００Ｂ（粒度２３０、コンセントレーション１００）、ＳＤＣ４００Ｎ１００Ｂ（粒度４００、コンセントレーション１００）、ＳＤＣ４００Ｎ７５Ｂ（粒度４００、コンセントレーション７５）、及びＳＤＣ４００Ｎ１００Ｂ（粒度４００、コンセントレーション１００）が順に左から横軸に位置している。同様に、ＣＢＮホイールでは、ＣＢＮ１４０Ｎ１２５Ｂ（粒度１４０、コンセントレーション１２５）、及びＣＢＮ４００Ｎ１２５Ｂ（粒度４００、コンセントレーション１２５）が順に左から横軸に位置している。

【0079】

図１１に示すように、いずれの仕様の砥粒層でもダイヤモンドはＣＢＮよりも表面波の伝播速度Ｖｒが高くなっている。この結果もダイヤモンドとＣＢＮとの間の縦弾性係数Ｅの違いが影響していると推察される。

【0080】

（実施例６）
本発明の品質検査方法、及び品質検査装置１を欠陥のある砥粒層と欠陥のない砥粒層に適用した。本実施例で使用したホイールは、ダイヤモンドホイールである。また、そのダイヤモンドの仕様は、２３０の粒度、及び７５のコンセントレーションである。これらの同じ仕様のホイールのうち、一方にのみ欠陥がある。

【0081】

図１２は、上述のホイールの砥粒層に欠陥がある場合、及びそれがない場合の表面波の伝播速度Ｖｒを比較して示す図である。図１２の例は、表面波の測定結果を図８等の例と同様に棒グラフで示している。棒グラフの縦軸、及び横軸は図８等の例と同様であるが、図１２の例では欠陥がある場合のＳＤＣ２３０Ｎ７５Ｂ（粒度２３０、コンセントレーション７５）のホイール、及び欠陥がない場合の同じホイールの実験結果が順に左から横軸に示されている。また、図１２の例では、欠陥のある砥粒層は研削作業中の誤操作により砥粒層の一部が破壊されたもの（図１２に示す写真部分も参照）が欠陥のあるホイールとして使用されている。そして、第１センサ２Ａ、及び第２センサ２Ｂは、この欠陥部分を跨ぐように配置され、表面波を検出した。

【0082】

図１２に示すように、同じ仕様の砥粒層でありながら欠陥がある場合は、それがない場合よりも伝播速度Ｖｒが遅くなっている。これは、欠陥による表面波の錯乱が主要因と考えられる。

【0083】

図１３は、図１２の例と同様に上述のホイールの砥粒層に欠陥がある場合、及びそれがない場合の表面波の伝播速度Ｖｒを比較して示す図である。図１２の例との相違は、ホイールに形成される欠陥部分である。具体的には、図１３の例では、ホイールの砥粒層の一部がワイヤーカットで切断され、欠陥部分として形成されている（図１３に示す写真部分も参照）。第１センサ２Ａ、及び第２センサ２Ｂは、図１２の例と同様に、この欠陥部分を跨ぐように配置され、表面波を検出した。

【0084】

図１３に示すように、図１２の例と同様に、ワイヤーカットで切断された部分（欠陥部分）では、通常の部分よりも伝播速度Ｖｒが遅くなっている。図１２の例、及び図１３の例から表面波の伝播速度Ｖｒによって砥粒層の欠陥の有無を判別できることが示唆された。このため、表面波の伝播速度Ｖｒを所定の基準値（例えば理論値等）と比較することにより、欠陥の有無を検査（評価）することができると考えられる。つまり、所定の基準値に対する伝播速度Ｖｒの遅延度合いに基づいて砥粒層の品質（欠陥の有無）を評価することができると考えられる。

【0085】

なお、今回の実施では、超砥粒ホイールが高額であるため比較対象以外の仕様を同一にすることができず、砥粒層の細かい仕様（砥粒層の厚みを含む）と伝播速度Ｖｒとの間の関係まで検出できていない。このため、このような関係の検出も含め、今後実施（実験）データを増やすことが好ましい。ただし、本実施結果から砥粒層の仕様によって表面波の伝播速度Ｖｒに相違が見られることは明らかであり、一定の傾向は把握できている。このことから、欠陥の有無だけでなく、表面波の伝播速度Ｖｒによって砥粒分布（均一性）や結合度のムラといった砥粒層の品質を広く評価できる可能性は高いと考えられる。

【0086】

（実施例７）
本発明の品質検査方法、及び品質検査装置１を各種材料の縦弾性係数Ｅの算出に適用した。本実施例で縦弾性係数Ｅの算出に使用した材料は、アルミニウム合金（Ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ）、銅（Ｃｏｐｐｅｒ）、真ちゅう（Ｂｒａｓｓ）、及びステンレス鋼（Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ）である。縦弾性係数Ｅの実験値は上述の（Ｅ）の式、及び（Ｂ）の式に基づいて算出されるが、その計算には数式処理システムＭａｔｈｅｍａｔｉｃａ（登録商標）が使用されている。

【0087】

図１４は、上述の各種材料におけるポアソン比ｖ（Ｐｏｉｓｓｉｏｎ’ｓ ｒａｔｉｏ）、及び密度ρ（Ｄｅｎｓｉｔｙ）の値を示す表である。図１４の表に示すように、アルミニウム合金のポアソン比ｖ、及び密度ρは順に０．３４、及び２．６９である。同様に、銅のポアソン比ｖ、及び密度ρは順に０．３４、及び８．９６であり、銅のポアソン比ｖ、及び密度ρは順に０．３５、及び８．７１である。また、ステンレス鋼のポアソン比ｖ、及び密度ρは順に０．３、及び７．９３である。本実施例では、実験値の算出にこれらのポアソン比ｖ、及び密度ρが基準となる情報として使用されている。

【0088】

図１５は、上述の各種材料における縦弾性係数Ｅの理論値、及び実験値を示す図である。図１５の例では、これらの値が棒グラフで示されている。棒グラフの縦軸は縦弾性係数Ｅ（Ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ）を、横軸は円板の材料（Ｄｉｓｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）を、それぞれ示している。また、図１５の棒グラフでは、配色の濃淡により理論値（Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｖａｌｕｅ）と実験値（Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｖａｌｕｅ）とが区別されている。具体的には、図１５の例では、配色の濃い方が理論値を、淡い方が実験値を、それぞれ示している。なお、図１５の例では、理論値として一般的に示されている縦弾性係数Ｅの値が利用されている。

【0089】

図１５に示すように、上述の各種材料において理論値と実験値との間には、それらを同視してよい程度の、高い対応関係が示さている。このため、本発明に係る品質検査方法に基づく縦弾性係数Ｅの算出方法は妥当であると考えられる。

【0090】

（実施例８）
実施例７の結果を踏まえ、本発明の品質検査方法、及び品質検査装置１を超砥粒ホイールの砥粒層における縦弾性係数Ｅの算出に適用した。本実施例で使用されたホイールは、ＳＤＣ１４０Ｎ１００Ｂ、ＣＢ１４０Ｎ１２５Ｂ、及びＭＤ１４０Ｎ５０Ｍの三種類である。ビトリファイドボンドは有気孔であるためポアソン比ｖ、及び密度ρの算出が難しい場合が多い。このため、本実施例では、無気孔の砥粒層について検討されている。

【0091】

図１６は、本実施例で使用されたポアソン比ｖ、及び密度ρの値を示す表である。図１６に示すように、ポアソン比ｖは便宜的にレジノイド砥粒層（ＳＤＣ１４０Ｎ１００Ｂ、及びＣＢ１４０Ｎ１２５Ｂ）では０．２として、メタルボンド砥粒層（ＭＤ１４０Ｎ５０Ｍ）では０．３として、本実施例では使用されている。一方、密度ρは、いずれの砥粒層も無気孔であるため、超砥粒と結合剤のコンセントレーション（有率割合）とから比例計算により算出された値が使用されている。また、この比例計算に基づく算出において超砥粒はダイヤモンド及びＣＢＮの値が使用されている。同様に、結合剤はレジノイドボンドではベークライトの値が、メタルボンドでは青銅の値が、それぞれ使用されている。結果として、本実施例では、密度ρの値として、１．８５、１．９８、及び８．２８がＳＤＣ１４０Ｎ１００Ｂ、ＣＢ１４０Ｎ１２５Ｂ、及びＭＤ１４０Ｎ５０Ｍに順に使用されている。

【0092】

図１７は、上述の超砥粒ホイールの砥粒層における縦弾性係数Ｅとして算出された値を示す図である。図１７の例では、算出結果が棒グラフとして示されている。棒グラフの縦軸は縦弾性係数Ｅ（算出値）を、横軸はホイールの仕様を、それぞれ示している。また、図１７の例では、ＳＤＣ１４０Ｎ１００Ｂ、ＣＢ１４０Ｎ１２５Ｂ、及びＭＤ１４０Ｎ５０Ｍの順に左から横軸に位置している。

【0093】

図１７に示すように、表面波から算出された縦弾性係数Ｅは、ＳＤＣ１４０Ｎ１００Ｂ、ＣＢ１４０Ｎ１２５Ｂ、及びＭＤ１４０Ｎ５０Ｍの順に、４３Ｇｐａ（ギガパスカル）、５５Ｇｐａ、及び６３１Ｇｐａである。レジノイドボンドホイール砥粒層の一般的な縦弾性係数Ｅ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ ｒｅｓｉｎｏｉｄ ｂｏｎｄ）は、約２０～５０Ｇｐａと考えられている。このため、本実施例で算出された縦弾性係数Ｅは、ダイヤモンド、及びＣＢＮのいずれにおいてもレジノイドボンドホイールでは妥当な値と考えられる。

【0094】

一方、メタルボンドホイール砥粒層の一般的な縦弾性係数Ｅ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｂｏｎｄ）は、約１００～１５０Ｇｐａと考えられている。このため、本実施例で算出された縦弾性係数Ｅは、このような一般的な値と差異が生じているが、これはメタルボンドホイールの砥粒層の密度ρが適切な値ではなかったことが主要因と考えられる。結果として、ポアソン比ｖ、及び密度ρの適切な値が必要となるものの、本発明に係る品質検査方法により超砥粒ホイールの砥粒層における縦弾性係数Ｅとして、ある程度妥当な値を算出可能であることが理解できる。

【符号の説明】

【0095】

１ 品質検査装置
２ センサ（検出手段、弾性波検出装置）
５ コンピュータ装置
６ 砥石
７ 発生装置（波発生手段）
１４ 品質評価部（速度算出手段、品質評価手段）
２Ａ 第１センサ（第１検出手段、弾性波検出装置）
２Ｂ 第２センサ（第２検出手段、弾性波検出装置）
ＷＤ２ 所定間隔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】