特許 7621822 研削装置

(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】2025-01-17

(45)【発行日】2025-01-27

(54)【発明の名称】研削装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 49/16 20060101AFI20250120BHJP

   B24B 49/10 20060101ALI20250120BHJP

   B24B 5/06 20060101ALI20250120BHJP

   G05B 19/404 20060101ALI20250120BHJP

   B23Q 15/12 20060101ALI20250120BHJP

【ＦＩ】

B24B49/16

B24B49/10

B24B5/06

G05B19/404 K

B23Q15/12

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021018401

(22)【出願日】2021-02-08

(65)【公開番号】P2022121189

(43)【公開日】2022-08-19

【審査請求日】2024-01-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】角野 佑樹

【審査官】山村 和人

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－２００９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－３００８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１６７３４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ４９／００ － ４９／１８

Ｂ２４Ｂ ５／０６

Ｇ０５Ｂ １９／４０４

Ｂ２３Ｑ １５／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

研削材を回転させるモータを有する回転装置と、
前記研削材とワークとを相対移動させることにより前記研削材を前記ワークに接触させる移動装置と、
前記研削材と前記ワークとの接触時に発生するアコースティックエミッションを検出するＡＥセンサと、
前記移動装置を制御することによって前記ワークに対する前記研削材の切込速度を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記ＡＥセンサの出力および前記モータの出力を用いて前記切込速度を制御し、
前記制御装置は、
前記ＡＥセンサの出力に基づいて前記研削材と前記ワークとの接触を検出する第１処理を実行し、
前記モータの出力に基づいて前記研削材と前記ワークとの接触を検出する第２処理を実行し、
前記第１処理による接触が検出されるまでは前記切込速度を第１速度とし、
前記第１処理による接触が検出されてから前記第２処理による接触が検出されるまでは前記切込速度を前記第１速度よりも小さい第２速度とし、
前記第２処理による接触が検出された後は前記切込速度を前記第２速度よりも小さい第３速度とする、研削装置。

【請求項2】

前記制御装置は、前記ＡＥセンサの出力に対して特定の周波数領域の信号のみを通過させるバンドパスフィルタを備え、
前記制御装置は、前記バンドパスフィルタを通過した後の前記ＡＥセンサの出力に基づいて前記第１処理を実行する、請求項１に記載の研削装置。

【請求項3】

前記研削装置は、前記モータの電流を検出する電流センサを備え、
前記制御装置は、前記電流センサによって検出された前記モータの電流に基づいて前記第２処理を実行する、請求項１または２に記載の研削装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、回転する研削材（研削砥石など）をワークに接触させることによってワークを研削する研削装置に関する。

【背景技術】

【0002】

回転する研削材をワークに接触させてワークを研削する技術として、従来、研削材を回転させるモータの電流（研削動力）に基づいて研削材とワークとの接触の有無を判定し、その結果に応じてワークに対する研削材の切込速度を制御する技術が知られている。具体的には、上記接触が検出されるまでは切込速度を比較的高い値にして研削材をワークに早期に接触させる。一方、上記接触が検出された後は切込速度を比較的低い値に切り替えて研削材の劣化あるいはワークの研削焼けなどの不具合を抑制する。これにより、全体の加工時間を短縮しつつ、研削加工を適切に行なうことができる。

【0003】

研削材とワークとの接触による研削負荷の変化と、研削材を回転させるモータの電流（研削動力）の変化との間には、タイムラグがある。このため、モータの電流に基づいて切込速度を制御すると、実際に研削材がワークに接触したタイミングに対して、切込速度を切り替えるタイミングがかなり遅れてしまうことが懸念される。

【0004】

その対策として、たとえば特許第６４９２６１３号公報（特許文献１）には、研削材がワークに接触した時に発生するアコースティックエミッション（Acoustic Emission、以下「ＡＥ」ともいう）を検出するＡＥセンサを備えた研削装置が開示されている。この研削装置は、研削負荷の変動に対する感度が高いＡＥセンサの出力信号に基づいて研削材の切込速度をフィードバック制御する。そのため、モータの電力に基づいて研削材の切込速度をフィードバック制御する場合に比べて、研削負荷の変動に対する切込速度の制御の追従性が向上する。その結果、実際に研削材がワークに接触したタイミングに対して、研削材の切込速度の切り替えタイミングが遅れてしまうことが抑制される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第６４９２６１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

研削負荷の変動に対する感度が高いＡＥセンサは、研削材がワークに極微小に接触した状態を検出する。そのため、特許第６４９２６１３号公報に開示された研削装置のようにＡＥセンサの出力信号のみに基づいて研削材の切込速度を制御すると、切込速度が必要以上に早く低い値に切り替わってしまい、全体の加工時間の短縮効果が十分には得られないことが懸念される。

【0007】

本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、研削加工を適切に行ないつつ、全体の加工時間をより適切に短縮することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示による研削装置は、研削材を回転させるモータを有する回転装置と、研削材とワークとを相対移動させることにより研削材をワークに接触させる移動装置と、研削材とワークとの接触時に発生するアコースティックエミッションを検出するＡＥセンサと、移動装置を制御することによってワークに対する研削材の切込速度を制御する制御装置とを備える。制御装置は、ＡＥセンサの出力およびモータの出力を用いて切込速度を制御する。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、ＡＥセンサの出力とモータの出力との双方を用いて、研削材の切込速度を適切なタイミングで２段階で切り替えることができる。これにより、研削加工を適切に行ないつつ、全体の加工時間をより適切に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】研削装置の概略構成を示す図である。

【図2】図１に示す矢印Ａの方向から研削装置を見た状態を示す図である。

【図3】制御装置の制御ブロック図である。

【図4】研削加工中におけるモータ電流およびＡＥ波の変化の様子の一例を示す図である。

【図5】切込量Ｎと加工時間との関係を示す図である。

【図6】制御装置が研削材の切込速度を制御する際に行なう処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図7】研削材とワークとの接触前にＡＥセンサによって検出されるＡＥ波の周波数特性の一例を示す図である。

【図8】研削材とワークとの接触時にＡＥセンサによって検出されるＡＥ波の周波数特性の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

【0012】

（構成）
図１は、本実施の形態による研削装置１の概略構成を示す図である。図２は、図１に示す矢印Ａの方向から研削装置１を見た状態を示す図である。

【0013】

なお、図１においてワーク２０およびワーク保持部２は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に平行な面に沿う断面図によって表されている。Ｙ軸方向は、研削材５の回転軸に沿う方向であり、Ｘ軸方向は、ワーク２０に対する研削材５の送り方向（切込方向）に沿う方向であり、Ｚ軸方向はＸ軸方向およびＹ軸方向と直角な方向である。図２において、ワーク保持部２、研削材駆動部６、可動テーブル７、テーブル駆動部８、回転部９、および制御装置５０の図示が省略されている。

【0014】

研削装置１は、ワーク保持部２と、支持台３，４と、研削材５と、研削材駆動部６と、可動テーブル７と、テーブル駆動部８と、回転部９と、ＡＥセンサ１０と、制御装置５０とを備える。

【0015】

ワーク保持部２は、研削対象であるワーク２０を保持する。ワーク保持部２は、たとえば、電磁力などの磁力によってワーク２０に吸着固定することによって、ワーク２０を保持することができる。ワーク保持部２は、たとえばバッキングプレートであってよい。

【0016】

支持台３は、支持台４の側面（Ｙ軸正方向の端面）に取り付けられる。支持台３は、ワーク２０の外周を２箇所で支持するための位置決め支持部３ａ，３ｂを有する。位置決め支持部３ａ，３ｂは、たとえばシューであってよい。図１，２に例示されるワーク２０は、円筒形状を有する部材（たとえば軸受の外輪や内輪など）である。支持台３，４の素材は鋼である。なお、支持台３，４の素材は、鋼以外の金属であってもよい。

【0017】

研削材駆動部６は、Ｙ軸方向に平行な軸を回転軸として研削材５を回転させるモータを備える。研削材駆動部６は、本開示の「回転装置」の一例である。研削材５は、たとえば研削砥石であってよい。

【0018】

研削材駆動部６には、電流センサ１６が備えられる。電流センサ１６は、研削材５を回転させるモータの電流（以下、単に「モータ電流」ともいう）を検出し、検出結果を示す信号を制御装置５０に出力する。

【0019】

研削材駆動部６は、少なくともＸ軸方向に移動可能な可動テーブル７に固定される。可動テーブル７は、たとえばクロススライドであってよい。

【0020】

テーブル駆動部８は、可動テーブル７をＸ軸方向に移動させることにより、ワーク２０と研削材５とを相対移動させて、回転する研削材５の外周をワーク２０に接触させる。可動テーブル７およびテーブル駆動部８は、ワーク２０に対して研削材５を切込方向（Ｘ軸方向）に相対移動させる装置であり、本開示の「移動装置」の一例である。なお、図１には研削材５をＸ軸方向に移動させる構成が例示されているが、移動装置は、研削材５およびワーク２０の少なくとも一方をＸ軸方向に移動させるものであればよく、たとえばワーク２０をＸ軸方向に移動させるものであってもよい。

【0021】

回転部９は、Ｙ軸方向と平行な軸を回転軸としてワーク保持部２およびワーク２０を回転させることによって、ワーク２０における研削材５との接触箇所、すなわちワーク２０の研削位置を変更する。

【0022】

ＡＥセンサ１０は、研削材５がワーク２０に接触した時に発生するアコースティックエミッションを検出する。ＡＥセンサ１０は、支持台４の上面（Ｚ軸正方向の端面）に固定される。ＡＥセンサ１０を支持台４に固定することにより、ワーク２０から支持台３，４を伝搬するアコースティックエミッションを検出することができる。

【0023】

鋼を素材とする支持台３，４を伝播するＡＥ波（縦波）の速度は約５９００ｍ／ｓと高速であり、研削材５とワーク２０との接触部から発生したＡＥ波が支持台３，４を伝播してＡＥセンサ１０に到達する時間は非常に短い時間（たとえば約０．０５ｍｓ）であるため、ＡＥセンサ１０の取り付け場所を、ワーク２０を直接支持する支持台３ではなく、支持台３を支持するベース部材である支持台４にすることができる。

【0024】

制御装置５０は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリとを含む電子回路で実現される。

【0025】

制御装置５０は、回転部９によるワーク２０の回転速度を制御する。
制御装置５０は、ＡＥセンサ１０の出力信号および電流センサ１６の出力信号に基づいて、ワーク２０に対する研削材５の切込速度を切り替えるようにテーブル駆動部８を制御する。

【0026】

本明細書において「切込速度」は、研削材５でワーク２０を切削する送り運動の送り速度を示す。本実施の形態においては、切込速度は、テーブル駆動部８による研削材５のＸ軸方向の移動速度である。

【0027】

図３は、制御装置５０の制御ブロック図である。制御装置５０は、切込速度制御部５３と、ＡＥアンプ５４と、第１接触検出部５５と、第２接触検出部５６とを含む。

【0028】

切込速度制御部５３は、テーブル駆動部８を制御することによって、ワーク２０に対する研削材５の切込速度を制御する。切込速度の制御手法については後に詳述する。

【0029】

ＡＥアンプ５４は、ＡＥセンサ１０によって検出されたＡＥ波信号に対して、特定の周波数領域の信号のみを通過させるバンドパスフィルタを有する機器である。バンドパスフィルタを適切に設定することで、ＡＥセンサ１０によって検出されたＡＥ波信号からノイズの影響を除去することができる。

【0030】

第１接触検出部５５は、ＡＥアンプ５４を通過した後のＡＥ波信号に基づいて、研削材５とワーク２０との接触を検出する。具体的には、第１接触検出部５５は、ＡＥアンプ５４を通過した後のＡＥ波の強さが予め定められたＡＥ閾値を超えた場合に、研削材５とワーク２０とが接触したことを検出する。以下、第１接触検出部５５によって検出される接触を「ＡＥによる接触検出」とも称する。

【0031】

第２接触検出部５６は、電流センサ１６によって検出されるモータ電流に基づいて、研削材５とワーク２０との接触を検出する。具体的には、第２接触検出部５６は、モータ電流が予め定められた動力閾値を超えた場合に、研削材５とワーク２０とが接触したことを検出する。以下、第２接触検出部５６によって検出される接触を「研削動力による接触検出」ともいう。なお、研削動力による接触検出は、必ずしも電流センサ１６によって検出されるモータ電流を用いて行なわれることに限定されない。たとえば、電流センサ１６によって検出されるモータ電流に代えて、研削材回転速度制御部が生成したモータ電流の指令値を用いて、研削動力による接触検出を行なうようにしてもよい。

【0032】

切込速度制御部５３は、第１接触検出部５５による検出結果（ＡＥによる接触検出の結果）および第２接触検出部５６による検出結果（研削動力による接触検出の結果）に基づいて、ワーク２０に対する研削材５の切込速度を制御する。

【0033】

（切込速度制御）
全体の加工時間を短縮しつつ研削加工を適切に行なうためには、研削材５とワーク２０との接触が検出されるまでは切込速度を比較的高い値にしつつ、研削材５とワーク２０との接触が検出された後は切込速度を比較的低い値に切り替えることが望ましい。

【0034】

しかしながら、研削材５とワーク２０との接触による研削負荷の変化と、モータ電流（研削動力）の変化との間には、タイムラグがある。このため、研削動力による接触検出タイミングで研削材５の切込速度を低い値に切り替えると、研削材５がワーク２０に実際に接触したタイミングに対して、切込速度を低い値に切り替えるタイミングがかなり遅れてしまう。その結果として、研削材５がワーク２０に接触した後も、しばらくの間は研削材５の切込速度が高い値に維持される。これにより、研削材５がワーク２０に深く切込んだ状態となり、研削材５の表面の形状崩れあるいはワーク２０の研削焼けなどの不具合を生じる。また、研削材５の切込速度が高い場合の別の問題として、研削材５とワーク２０との間に存在する研削液の巻き込みによって研削動力の上昇幅が大きくなり、実際には研削材５とワーク２０とが接触していないにも関わらず、接触していると誤検出される可能性もある。従って、仮に研削動力による接触検出結果のみに基づいて研削材５の切込速度を低下させる場合には、切替前の切込速度が、研削材５とワーク２０との接触を正常に接触検出できる程度の速度に制限されてしまう。

【0035】

一方、研削負荷の変動に対する感度が高いＡＥセンサ１０は、研削材５がワーク２０に極微小に接触した状態を検出する。そのため、ＡＥによる接触検出タイミングで研削材５の切込速度を低い値に切り替えると、切込速度が必要以上に早く低い値に切り替わってしまい、全体の加工時間の短縮効果が十分には得られないことが懸念される。

【0036】

そこで、本実施の形態による切込速度制御部５３は、研削動力による接触検出およびＡＥによる接触検出の双方の結果を用いて、研削材５の切込速度を適切なタイミングで２段階で切り替える。これにより、研削加工を適切に行ないつつ、全体の加工時間をより適切に短縮することができる。

【0037】

図４は、研削加工中におけるモータ電流（研削動力）およびＡＥ波の変化の様子の一例を示す図である。図４において、ＡＥ波の強さがＡＥ閾値を超えたことが検出される時刻ｔ１が、ＡＥによる接触検出タイミングである。研削動力の強さが動力閾値を超えたことが検出される時刻ｔ２が、研削動力による接触検出タイミングである。

【0038】

研削動力による接触検出タイミング（時刻ｔ２）は、上述したように、実際の接触タイミングよりも遅れる傾向にある。一方、ＡＥセンサ１０は研削負荷の変動に対する感度が高いため、ＡＥによる接触検出タイミングは実際の接触タイミングとほぼ一致する。その結果、図４に示すように、ＡＥによる接触検出タイミング（時刻ｔ１）は、研削動力による接触検出タイミング（時刻ｔ２）よりも早くなる。

【0039】

この点を利用して、本実施の形態では、ＡＥによる接触検出タイミング（時刻ｔ１）よりも前は、切込速度を比較的大きい第１切込速度Ｖ１とする。その後、ＡＥによる接触検出タイミング（時刻ｔ１）で切込速度を第１切込速度Ｖ１から第１切込速度Ｖ１よりも小さい第２切込速度Ｖ２に切り替える。その後、研削動力による接触検出タイミング（時刻ｔ２）で切込速度を第２切込速度Ｖ２から第２切込速度Ｖ２よりも小さい粗送り速度（第３切込速度）Ｖ３に切り替える。

【0040】

第１切込速度Ｖ１は、たとえば、粗送り速度Ｖ３の７倍程度に設定することができる。第２切込速度Ｖ２は、たとえば、粗送り速度Ｖ３の３倍程度に設定することができる。

【0041】

図５は、研削材５の初期位置からのＸ軸方向の移動量（以下「切込量」ともいう）Ｎと加工時間との関係を示す図である。なお、図５においては、切込量Ｎが所定値Ｎ０に達するまでは、研削材５がワーク２０に接触することは想定されないため、切込速度が第１切込速度Ｖ１よりも大きい初期速度Ｖ０に設定される例が示されている。切込量Ｎが所定値Ｎ０に達する時刻ｔ０にて、切込速度は初期速度Ｖ０から第１切込速度Ｖ１に切り替えられる。

【0042】

その後の時刻ｔ１にてＡＥによる接触検出がなされると、切込速度は第１切込速度Ｖ１から第１切込速度Ｖ１よりも小さい第２切込速度Ｖ２に切り替えられる。このように、第１段階目の切り替えは、研削負荷の変動に対する感度が高いＡＥセンサ１０の出力信号が用いられる。この結果、研削負荷の変動に対する切込速度の制御の追従性が向上し、負荷変動が大きな研削における切込速度の制御が容易になる。

【0043】

その後の時刻ｔ２にて研削動力による接触検出がなされると、切込速度は第２切込速度Ｖ２から第２切込速度Ｖ２よりも小さい粗送り速度Ｖ３に切り替えられる。このように、本実施の形態においては、初期速度Ｖ０と粗送り速度Ｖ３との間の切込速度が、第１切込速度Ｖ１、第２切込速度Ｖ２の順に２段階で切り替えられる。これにより、初期速度Ｖ０から粗送り速度Ｖ３に切り替えるまでの時間を短縮しつつ、研削材５の表面の形状崩れあるいはワーク２０の研削焼けなどの不具合を抑制することができる。

【0044】

すなわち、仮に初期速度Ｖ０と粗送り速度Ｖ３との間の切込速度を第２切込速度Ｖ２よりも大きい第１切込速度Ｖ１に固定し、研削動力による接触検出タイミングで粗送り速度Ｖ３に切り替えると、全体の加工時間は短縮できるが、従来と同様、研削材５がワーク２０に接触した後も、しばらくの間は研削材５の切込速度が比較的高い第１切込速度Ｖ１に維持されることになるため、研削材５およびワーク２０の劣化（研削材５の表面の形状崩れあるいはワーク２０の研削焼けなど）が生じることがある。また、別の問題として、研削液の巻き込みに起因する誤検出の問題も生じ得る。これに対し、本実施の形態においては、研削材５がワーク２０に接触した後は、研削材５の切込速度が第１切込速度Ｖ１よりも小さい第２切込速度Ｖ２に切り替えられることになるため、研削材５およびワーク２０の劣化を生じ難くすることができる。さらに、研削液の巻き込みに起因する誤検出も生じ難くすることができる。

【0045】

また、仮に初期速度Ｖ０と粗送り速度Ｖ３との間の切込速度を第１切込速度Ｖ１よりも小さい第２切込速度Ｖ２に固定し、研削動力による接触検出タイミングで粗送り速度Ｖ３に切り替えると、上述の研削材５およびワーク２０の劣化あるいは研削液の巻き込みに起因する誤検出を生じ難くすることはできるが、全体の加工時間が長くなってしまう。これに対し、本実施の形態においては、ＡＥによる接触検出がなされるまでは、研削材５の切込速度が第２切込速度Ｖ２よりも大きい第１切込速度Ｖ１にされる。これにより、研削材５およびワーク２０の劣化を抑制しつつ、全体の加工時間を適切に短縮することができる。

【0046】

図６は、制御装置５０が研削材５の切込速度を制御する際に行なう処理手順の一例を示すフローチャートである。

【0047】

制御装置５０は、切込量Ｎ（研削材５の初期位置からのＸ軸方向の移動量）が所定値Ｎ０に達するまで、切込速度を初期速度Ｖ０にする（ステップＳ１０）。なお、切込量Ｎが所定値Ｎ０に達したか否かは、たとえば研削材５を初期速度Ｖ０で移動させている時間が予め定められた値に達したか否かで判定するようにしてもよい。また、エンコーダ等を用いて切込量Ｎを測定できる場合には、切込量Ｎの測定値が所定値Ｎ０に達したか否かを判定するようにしてもよい。

【0048】

切込量Ｎが所定値Ｎ０に達すると、制御装置５０は、切込速度を初期速度Ｖ０から初期速度Ｖ０よりも小さい第１切込速度Ｖ１に切り替える（ステップＳ１２）。第１切込速度Ｖ１は、上述のように、たとえば、粗送り速度Ｖ３の７倍程度に設定することができる。

【0049】

次いで、制御装置５０は、ＡＥによる接触が検出されたか否かを判定する（ステップＳ１３）。ＡＥによる接触が検出されていない場合（ステップＳ１３においてＮＯ）、制御装置５０は、処理をステップＳ１２に戻し、切込速度を第１切込速度Ｖ１に維持する。

【0050】

ＡＥによる接触が検出された場合（ステップＳ１３においてＹＥＳ）、制御装置５０は、切込速度を第１切込速度Ｖ１から第１切込速度Ｖ１よりも小さい第２切込速度Ｖ２に切り替える（ステップＳ１４）。第２切込速度Ｖ２は、上述したように、たとえば、粗送り速度Ｖ３の３倍程度に設定することができる。

【0051】

次いで、制御装置５０は、研削動力による接触が検出されたか否かを判定する（ステップＳ１５）。研削動力による接触が検出されていない場合（ステップＳ１５においてＮＯ）、制御装置５０は、処理をステップＳ１４に戻し、切込速度を第２切込速度Ｖ２に維持する。

【0052】

研削動力による接触が検出された場合（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、制御装置５０は、切込速度を第２切込速度Ｖ２から第２切込速度Ｖ２よりも小さい粗送り速度Ｖ３に切り替える（ステップＳ１６）。

【0053】

以上のように、本実施の形態による切込速度制御部５３は、研削動力による接触検出およびＡＥによる接触検出の双方の結果を用いて、研削材５の切込速度を適切なタイミングで２段階で切り替える。これにより、研削加工を適切に行ないつつ、全体の加工時間をより適切に短縮することができる。

【0054】

（ＡＥアンプ５４の通過周波数帯域）
本実施の形態による研削装置１は、ＡＥセンサ１０によって検出されたＡＥ波信号に対して、特定の通過周波数帯域の信号のみを通過させるＡＥアンプ５４（バンドパスフィルタ）を備えている。通過周波数帯域は、ワーク２０と研削材５との接触前後の周波数波形から最適な領域に設定される。

【0055】

図７は、研削材５とワーク２０との接触前にＡＥセンサ１０によって検出されるＡＥ波の周波数特性の一例を示す図である。図７および後述の図８において、横軸はＡＥ波の周波数（単位：ｋＨｚ）を示し、縦軸はＡＥ波の強さ（大きさ）を示す。なお、図７および後述の図８に示す周波数特性は、たとえば、ＡＥセンサ１０によって検出されるＡＥ波信号を高速フーリエ変換することによって得ることができる。

【0056】

研削材５がワーク２０に接触する前においては、図７に示すように、１００ｋＨｚ以下の周波数帯域において、研削液の巻き込み、およびシュー（位置決め支持部３ａ，３ｂ）とワーク２０との接触などに起因して発生するノイズ成分が含まれる。

【0057】

図８は、研削材５とワーク２０との接触時にＡＥセンサ１０によって検出されるＡＥ波の周波数特性の一例を示す図である。一般的に、金属材料から発生するＡＥ周波数は１００ｋＨｚ～３００ｋＨｚ程度である。本実施の形態による研削装置１で焼入鋼を研削加工した際のＡＥ周波数は、図８に示すように約１５０ｋＨｚ程度であった。

【0058】

そこで、本実施の形態による研削装置１においては、Ｓ／Ｎ（シグナル／ノイズ比）を確保するため、ＡＥアンプ５４の通過周波数帯域が、ノイズ成分（研削液の巻き込みに起因するノイズ、シューとワーク２０との接触など）の影響が大きい１００ｋＨｚ以下の帯域を回避可能で、かつ研削材５とワーク２０との接触時におけるＡＥ周波数１５０ｋＨｚが含まれる、１１０ｋＨｚ～４００ｋＨｚの帯域に設定される。このような通過周波数帯域を有するＡＥアンプ５４（バンドパスフィルタ）を設定することで、研削材５とワーク２０との接触をＡＥによって精度よく検出できる。

【0059】

以上のように、本実施の形態による研削装置１は、研削材５を回転させるモータを有する研削材駆動部６（回転装置）と、研削材５とワーク２０とを相対移動させることにより研削材５をワーク２０に接触させるテーブル駆動部８（移動装置）と、研削材５とワーク２０との接触時に発生するアコースティックエミッションを検出するＡＥセンサ１０と、テーブル駆動部８を制御することによってワーク２０に対する研削材５の切込速度を制御する制御装置５０とを備える。

【0060】

制御装置５０は、ＡＥセンサ１０の出力および研削材駆動部６のモータ電流を用いて切込速度を制御する。具体的には、制御装置５０は、ＡＥセンサ１０の出力に基づいて研削材５とワーク２０との接触を検出する処理（第１処理）と、モータ電流に基づいて研削材５とワーク２０との接触を検出する処理（第２処理）とを実行する。そして、制御装置５０は、第１処理による接触が検出されるまでは切込速度を第１切込速度Ｖ１とし、第１処理による接触が検出されてから第２処理による接触が検出されるまでは切込速度を第１切込速度Ｖ１よりも小さい第２切込速度Ｖ２とし、第２処理による接触が検出された後は切込速度を第２切込速度Ｖ２よりも小さい粗送り速度Ｖ３とする。これにより、初期速度Ｖ０と粗送り速度Ｖ３との間の切込速度が、第１切込速度Ｖ１、第２切込速度Ｖ２の順に２段階で切り替えられる。そのため、初期速度Ｖ０と粗送り速度Ｖ３との間の切込速度が第１切込速度Ｖ１あるいは第２切込速度Ｖ２に固定される場合に比べて、全体の加工時間を適切に短縮しつつ、研削材５およびワーク２０の劣化を適切に抑制することができる。

【0061】

さらに、本実施の形態による研削装置１は、ノイズ成分の影響が大きい１００ｋＨｚ以下の帯域を回避可能で、かつ研削材５とワーク２０との接触時におけるＡＥ周波数１５０ｋＨｚが含まれる１１０ｋＨｚ～４００ｋＨｚの帯域を通過周波数領域とするＡＥアンプ５４（バンドパスフィルタ）を備える。制御装置５０は、ＡＥアンプ５４を通過した後のＡＥ波に基づいて上記の第１処理（ＡＥによる接触検出処理）を実行する。そのため、研削材５とワーク２０との接触をＡＥによって精度よく検出できる。

【0062】

＜変形例＞
上述の実施の形態においてはＡＥセンサ１０が支持台４の上面（Ｚ軸正方向の端面）に固定されるが、ＡＥセンサ１０の設置場所はこれに限定されない。たとえば、支持台３における位置決め支持部３ａ，３ｂ間にＡＥセンサ１０を配置してもよい。

【0063】

なお、ＡＥセンサ１０の設置場所は、研削材５とワーク２０との接触時のＡＥ波を迅速かつ正確に検出するために、以下の条件１～４を満たすことが望まれる。
（条件１）ＡＥセンサ１０の設置場所が研削材５とワーク２０との接触点から近い。

【0064】

ＡＥ波は、その性質上、音波に近く、距離が離れることで減衰するためである。
（条件２）研削材５とワーク２０との接触点からＡＥセンサ１０までに介在する部品点数が少ない。

【0065】

ＡＥ波が部品同士の隙間から空気中に拡散し減衰する恐れがあるためである。
（条件３）ＡＥセンサ１０の取付面は鋼で平滑である。

【0066】

ＡＥセンサ１０の取付面の隙間からＡＥ波が空気中に拡散するのを防止するためである。
（条件４）ＡＥセンサ１０の設置場所が外乱（ノイズ）要因から離れている。

【0067】

外乱による影響を最小化するため、研削用クーラントが大量に飛散する場所、高速回転する機械に近い場所、電子ノイズを発する部品（高周波インバータ等）に近い場所から離れていることが望ましい。

【0068】

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0069】

１ 研削装置、２ ワーク保持部、３，４ 支持台、３ａ，３ｂ 位置決め支持部、５ 研削材、６ 研削材駆動部、７ 可動テーブル、８ テーブル駆動部、９ 回転部、１０ センサ、１６ 電流センサ、２０ ワーク、５０ 制御装置、５３ 切込速度制御部、５４ アンプ、５５ 第１接触検出部、５６ 第２接触検出部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】