JP2014126376A - 焼入れ品質検査装置および焼入れ品質検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 非破壊検査において、材料チャージによる測定値のばらつきを補正して、検査対象物の焼入れ品質の検査精度の向上を図ることができる焼入れ品質検査装置および焼入れ品質検査方法を提供する。
【解決手段】 この品質検査装置は、電源２と、電源２により電流が印加された検査対象物１が発する電圧を測定する電圧測定手段１１と、電圧測定手段１１で測定された電圧から検査対象物１の焼入れ品質を測定する品質測定手段１２とを備える。品質測定手段１２は、検査対象物１の焼入れ処理前の電圧測定手段１１による測定値を記憶する処理前値記憶部１５と、焼入れ処理後の測定値を記憶する処理後値記憶部１６と、それぞれ記憶された焼入れ処理前後の各測定値を比較して焼入れ品質を判定する判定部１７とを有する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば、軸受および軸受部品などの転動装置部品における表面硬度および焼入れ深さなどの焼入れ品質を検査する焼入れ品質検査装置および焼入れ品質検査方法に関する。

軸受などの転動部品には焼入れ処理や焼戻し処理が施される。これらの処理の中でも、高周波焼入れ処理や、浸炭処理、浸炭窒化処理などの表面硬化処理では、品質保証のために表面硬化層の検査が行われる。この検査では、実際の製品を切断して、その切断面上で、製品表面から深さ方向に硬度を測定して硬化層の深さを測定している。また、製品を切断することができないものでは、テストピースに製品と同じ炉で熱処理を施し、そのテストピースを切断して前記と同様に硬化層深さを測定して、製品の硬化層深さの保証を行っている。

製品を切断する破壊検査では、この検査により製品が破棄されるため、マテリアルコストが大きくなる問題がある。また、製品の切断、および硬度計による深さ方向の硬度測定に時間がかかり、工数が大きくなる問題点もある。
製品を切断することができないものは、実際の製品の検査ではないため、保証精度が悪い等の問題点がある。

このため、焼入れ硬化層を非破壊で検査する方法が提案されている（特許文献１〜４）。その中で、焼入れによる透磁率、導電率などの電磁気的性質の変化を利用した方法が提案されている。

特開２００４−３０９３５５号公報 特開２０１０−２４３１７３号公報 特開２００４−１０８８７３号公報 特開２００８−３２６７７号公報

しかし、材料の電磁気的性質の変化を利用した非破壊検査方法では、同じ材質の鋼種でも、メーカ、製造工場、処理日、処理炉などを示す材料チャージにより、導電率、透磁率がばらつき、焼入れ品質検査精度が悪くなる問題点がある。

この発明の目的は、非破壊検査において、材料チャージによる測定値のばらつきを補正して、検査対象物の焼入れ品質の検査精度の向上を図ることができる焼入れ品質検査装置および焼入れ品質検査方法を提供することである。

この発明の焼入れ品質検査装置は、検査対象物１に電流または磁束を印加する電源２と、
この電源２により電流または磁束が印加された前記検査対象物１が発する電圧を測定する電圧測定手段１１と、
この電圧測定手段１１で測定された電圧から前記検査対象物１の焼入れ品質を測定する品質測定手段１２と、
を備えた焼入れ品質検査装置において、
前記品質測定手段１２は、
前記検査対象物１を焼入れ処理する前の前記電圧測定手段１１による測定値を記憶する処理前値記憶部１５と、
焼入れ処理した後の前記電圧測定手段１１による測定値を記憶する処理後値記憶部１６と、
これら処理前値記憶部１５および処理後値記憶部１６にそれぞれ記憶された焼入れ処理前後の各測定値を比較して焼入れ品質を判定する判定部１７と、
を有することを特徴とする。

この構成によると、電源２から検査対象物１に電流または磁束を印加する。この状態において、電圧測定手段１１は、前記検査対象物１が発する電圧を測定する。品質測定手段１２は、測定された電圧から検査対象物１の焼入れ品質を測定する。
検査対象物１は同じ材質の鋼材でも、いわゆる材料チャージにより導電率、透磁率がばらつき、焼入れ品質検査精度が悪くなる。

そこで、品質測定手段１２における処理前値記憶部１５は、検査対象物１を焼入れ処理する前の電圧測定手段１１による測定値を記憶し、処理後値記憶部１６は、同検査対象物１を焼入れ処理した後の電圧測定手段１１による測定値を記憶する。品質測定手段１２における判定部１７は、それぞれ記憶された焼入れ処理前後の各測定値を比較することで、材料チャージによる測定値のばらつきを補正して焼入れ品質を精度良く判定することができる。これにより、非破壊検査において、検査対象物１の焼入れ品質の検査精度の向上を図ることができる。

前記判定部１７は、焼入れ処理する前の測定値と焼入れ処理した後の測定値との差を用いて焼入れ品質を判定するものとしても良い。同じ材質の鋼材から成る検査対象物１について、例えば、材料チャージを複数種類変えたものを準備し、測定値の変化量を確認したところ、焼入れ処理する前後の測定値の変化量と検量線との差を、焼入れ処理した後の測定値と検量線との差よりも小さくし得る。このように材料チャージの影響を補正して焼入れ品質を判定することができる。
前記「検量線」とは、例えば、焼入れ深さや表面硬度を変えて予め作成し、検査対象物１の測定結果と比較する基準となる線である。測定結果と検量線との差が大きければ大きい程、測定誤差が大きい。

前記判定部１７は、焼入れ処理した後の測定値を、焼入れ処理する前の測定値で除した測定値の変化率を用いて焼入れ品質を判定するものとしても良い。この場合も、同じ材質の鋼材から成る検査対象物１について、例えば、材料チャージを複数種類変えたものを準備し、測定値の変化率を確認したところ、焼入れ処理する前後の測定値の変化率と検量線との差を、焼入れ処理した後の測定値と検量線との差よりも小さくし得る。このように材料チャージの影響を補正して焼入れ品質を判定することができる。

前記電源２は、前記検査対象物１の表面に接触させた電流印加用探針３，３を介して電流を印加するものであり、前記電圧測定手段１１は、前記電源２により電流が印加された前記検査対象物１の表面における、前記電流印加用探針３，３とは異なる２点に接触させて、この２点間の電圧を測定する一対の電圧測定用探針４，４を含むものであっても良い。この場合、検査対象物１の表面に電流印加用探針３，３を接触させ、電源２から電流印加用探針３，３を介して電流を流す。この状態において、検査対象物１の表面に接触させた一対の電圧測定用探針４，４により２点間の電圧を測定する。品質測定手段１２は、測定された電圧から検査対象物１の焼入れ品質を測定する。

検査対象物１に一定の電流を印加したとき、電圧測定用探針４，４間の電圧は、測定対象となる位置の導電率、透磁率により変化する。
焼入れにより鋼材の透磁率、導電率が変化する。一般に焼入れにより鋼材の硬度が高くなる程、透磁率、導電率共に小さくなる。この理由により、焼入れ硬度などの焼入れ品質によって前記２点間の電圧が変化する。したがって、前記２点間の電圧を測定することで、焼入れ品質に関する情報を得ることができる。

前記品質測定手段１２は、前記電圧測定用探針４，４で測定された電圧の振幅、および、印加電流と前記測定された電圧との位相のいずれか一方または両方を、前記測定値として、焼入れ品質を測定するものとしても良い。例えば、交流電位差法により位相検波を使用することで、振幅と位相を測定することができ、さらにノイズの影響を受けにくくなる。したがって、交流電位差法は直流電位差法より精度の高い測定が可能である。
前記品質測定手段１２は、前記一対の電圧測定用探針４，４間の電圧における、前記検査対象物１に印加した印加電流と同相成分、および直交成分を検出する電圧測定部５を有するものとしても良い。電圧測定部５は、これら同相成分および直交成分から、測定電圧の振幅、および、印加電流と測定電圧との位相を得ることができる。

前記電源２は、前記検査対象物１の表面に対向させた励磁コイル１９を介して磁束を印加するものであり、前記電圧測定手段１１は、前記電源２により磁束が印加された前記検査対象物１の表面に対向させた検出コイル２０で前記検査対象物１の励磁時に発生する電圧を検出するものであっても良い。この場合、励磁コイル１９に電源から交流電流を流して検査対象物１に磁束を印加する。その際に検出コイル２０に誘導させる電圧を検出する。品質測定手段１２は、この電圧から焼入れ品質に対する情報を得ることができる。

前記品質測定手段１２は、前記検出コイル２０で検出された電圧の振幅、および、前記励磁コイル１９の電圧と前記検出された電圧との位相を、前記測定値として、焼入れ品質を測定するものとしても良い。検出コイル２０の電圧は、励磁コイル１９の電圧を参照信号として位相検波され、検出コイル２０の電圧の振幅、および、励磁コイル電圧に対する位相がそれぞれ検出される。補正方法その他は、前記の交流電位差法と同様である。
前記品質測定手段１２は、前記検出コイル２０で検出された電圧における、前記励磁コイル１９の電圧と同相成分、および直交成分を検出する電圧測定部５を有するものとしても良い。電圧測定部５は、これら同相成分および直交成分から、測定電圧の振幅、および、印加電流と測定電圧との位相を得ることができる。

前記品質測定手段１２は、前記焼入れ品質として、前記検査対象物１の表面硬度、深さ方向の焼入れ硬度分布、および焼入れ深さの少なくとも一つを検査するものとしても良い。

この発明の焼入れ品質検査方法は、
検査対象物１に電流または磁束を印加する印加過程と、
電流または磁束が印加された前記検査対象物１が発する電圧を測定する電圧測定過程と、
この電圧測定過程で測定された電圧から前記検査対象物１の焼入れ品質を測定する品質測定過程と、
を備えた焼入れ品質検査方法において、
前記電圧測定過程は、前記検査対象物１を焼入れ処理する前の測定値を記憶する処理前値記憶過程と、焼入れ処理した後の測定値を記憶する処理後値記憶過程とを含み、
前記品質測定過程は、これら処理前値記憶過程および処理後値記憶過程にてそれぞれ記憶された焼入れ処理前後の各測定値を比較して焼入れ品質を判定する判定過程を有することを特徴とする。
品質測定過程における判定過程では、それぞれ記憶された焼入れ処理前後の各測定値を比較することで、材料チャージの影響を補正して焼入れ品質を判定する。これにより、非破壊検査において、検査対象物１の焼入れ品質の検査精度の向上を図ることができる。

この発明の焼入れ品質検査装置は、検査対象物に電流または磁束を印加する電源と、この電源により電流または磁束が印加された前記検査対象物が発する電圧を測定する電圧測定手段と、この電圧測定手段で測定された電圧から前記検査対象物の焼入れ品質を測定する品質測定手段とを備えた焼入れ品質検査装置において、前記品質測定手段は、前記検査対象物を焼入れ処理する前の前記電圧測定手段による測定値を記憶する処理前値記憶部と、焼入れ処理した後の前記電圧測定手段による測定値を記憶する処理後値記憶部と、これら処理前値記憶部および処理後値記憶部にそれぞれ記憶された焼入れ処理前後の各測定値を比較して焼入れ品質を判定する判定部とを有する。このため、非破壊検査において、材料チャージによる測定値のばらつきを補正して、検査対象物の焼入れ品質の検査精度の向上を図ることができる。

この発明の焼入れ品質検査方法は、検査対象物に電流または磁束を印加する印加過程と、電流または磁束が印加された前記検査対象物が発する電圧を測定する電圧測定過程と、この電圧測定過程で測定された電圧から前記検査対象物の焼入れ品質を測定する品質測定過程とを備えた焼入れ品質検査方法において、前記電圧測定過程は、前記検査対象物を焼入れ処理する前の測定値を記憶する処理前値記憶過程と、焼入れ処理した後の測定値を記憶する処理後値記憶過程とを含み、前記品質測定過程は、これら処理前値記憶過程および処理後値記憶過程にてそれぞれ記憶された焼入れ処理前後の各測定値を比較して焼入れ品質を判定する判定過程を有する。このため、非破壊検査において、材料チャージによる測定値のばらつきを補正して、検査対象物の焼入れ品質の検査精度の向上を図ることができる。

この発明の第１の実施形態に係る焼入れ品質検査装置の基本構造を示すブロック図である。 同焼入れ品質検査装置で検査対象物に電流を印加した場合の、印加電流と測定電圧とを示す図である。 材料チャージを複数種類変えた検査対象物を準備し、焼入れ深さに対する振幅を交流電位差法で測定した結果を示す図である。 材料チャージを複数種類変えた検査対象物を準備し、焼入れ深さに対する位相を交流電位差法で測定した結果を示す図である。 材料チャージを複数種類変えた検査対象物を準備し、焼入れ深さに対する振幅の変化量を示す図である。 材料チャージを複数種類変えた検査対象物を準備し、焼入れ深さに対する位相の変化量を示す図である。 材料チャージを複数種類変えた検査対象物を準備し、焼入れ深さに対する振幅の変化率を示す図である。 材料チャージを複数種類変えた検査対象物を準備し、焼入れ深さに対する位相の変化率を示す図である。 材料チャージを複数種類変えた検査対象物を準備し、焼入れ深さに対する、測定電圧の直交成分／同相成分の結果を示す図である。 材料チャージを複数種類変えた検査対象物を準備し、焼入れ深さに対する、測定電圧の直交成分／同相成分の変化率を示す図である。 この発明の他の実施形態に係る焼入れ品質検査装置の基本構造を示すブロック図である。 前記いずれかの焼入れ品質検査装置の一使用例を示す図である。

この発明の第１の実施形態に係る焼入れ品質検査装置を図１ないし図１０と共に説明する。以下の説明は、焼入れ品質検査方法についての説明をも含む。先ず、この実施形態に係る焼入れ品質検査装置の基本構造について説明する。
図１に示すように、この焼入れ品質検査方法は、検査対象物１の表面に、後述する直流電位差法または交流電位差法により電流を印加し（印加過程）、その検査対象物１の表面における、任意の２点間の電圧つまり電位差を測定することで（電圧測定過程）、焼入れ品質を検査する（品質測定過程）。検査対象物１は、例えば軸受や軸受部品などの鋼材製品である。ただし、これらの鋼材製品に限定されるものではない。

検査対象物１に印加する電流は、後述する交流電流または直流電流である。電源２から一対の電流印加用探針３，３を介して検査対象物１に電流を印加する。この電流が印加された検査対象物１の表面における、前記電流印加用探針３とは異なる２点に、一対の電圧測定用探針４，４を接触させてこの２点間の電圧を、電圧測定部５で測定する。測定された電圧は、信号処理部６で処理され検査対象物１の焼入れ品質が評価され、表示装置７で評価結果が表示される。

検査対象物１に一定の電流を印加したとき、電圧測定用探針４，４間の電圧は、検査対象物１の測定場所の導電率、透磁率により変化する。ここで電流が流れる深さδは、次式（１）で表される。
δ＝√（１／πｆσμ） …（１）
ただし、ｆは交流電流の周波数、σは導電率、μは透磁率である。

鋼材製品は焼入れにより鋼材の透磁率、導電率が変化する。一般に焼入れにより鋼材の硬度が高くなる程、透磁率、導電率共に小さくなる。この理由により、焼入れ硬度などの焼入れ品質によって前記２点間の電圧が変化する。したがって、前記２点間の電圧を測定することで、焼入れ品質に関する情報を得ることができる。

一方（１）式から、検査対象物１を流れる交流電流の侵入深さδは、交流電流の周波数ｆにより変化する。前記周波数ｆを変化させることで、交流電流の侵入深さδを変え得る。したがって、交流電流の侵入深さδを変えながら、２点間の電圧を測定することにより、焼入れ硬度について焼入れ深さ方向の分布を検査することができる。すなわち、例えば、検査対象物１に高周波交流電流を印加したときは、表皮効果により電流は、検査対象物１の表面近傍しか流れることができないので、検査対象物１の焼入れによる表面硬度などの表面情報を得ることができる。
検査対象物１に直流電流または低周波交流電流を印加したときは、電流が検査対象物１の内部まで流れるようになり、検査対象物１の焼入れによる焼入れ深さなどの内部情報を得ることができる。

直流電位差法は、検査対象物１に直流電流を印加する方法で、電圧測定用探針４，４間の電圧の大きさを測定する。
ここで図２は、この焼入れ品質検査装置で検査対象物に電流を印加した場合の、印加電流と測定電圧とを示す図である。交流電位差法は、検査対象物１に交流電流を印加する方法で、同図２に示すように、電圧測定用探針４，４間の電圧も交流電圧となり、電圧測定部 （図１）にて、測定電圧の振幅と、印加電流と測定電圧との位相差（単に「位相」という場合がある）を測定する。

振幅と位相の測定には、後述する位相検波を使用する。
交流電位差法は、位相検波を使用することで、振幅と位相を測定することができ、さらにノイズの影響を受けにくくなるので、直流電位差法より精度が高い測定が可能である。
実際の測定では、焼入れ深さや表面硬度を変えた試料を測定して検量線をあらかじめ作成し、検査対象物１の測定結果と前記検量線とを比較することで、この検査対象物１の焼入れ深さや表面硬度を推定する。

図１に示すように、この焼入れ品質検査装置は、ヘッド８と、測定装置９と、表示装置７とを有する。
ヘッド８について説明する。
ヘッド８は、一対の電流印加用探針３，３と一対の電圧測定用探針４，４とをハウジング１０により一体としたものである。これらのうち電流印加用探針３，３は、検査対象物１の表面に接触させて測定装置９の電源２から前記検査対象物１に電流を印加する。電圧測定手段１１における電圧測定用探針４，４は、電流が印加された検査対象物１の表面における、前記電流印加用探針３，３とは異なる２点に接触させて、この２点間の電圧を測定するようになっている。

電流印加用探針対３，３と電圧測定用探針対４，４とは、所定距離離隔して平行に配置され、且つ、これら探針３，４の長手方向から見て直線に並ぶように配置されている。また、ヘッド８において最も離隔した外側の２つの探針が電流印加用探針対３，３で、内側の２つの探針が電圧測定用探針対４，４となるように配置されている。各電流印加用深針３、各電圧測定用深針４はそれぞれ棒状に形成され、各深針３，４の一端部がハウジング１０の端面から突出して検査対象物１の表面に接触する。
各電流印加用探針３の他端部が、測定装置９の電源２に接続され、各電圧測定用探針４の他端部が、測定装置９における後述の電圧測定部５に接続されている。

測定装置９などについて説明する。
測定装置９は、電源２と、電圧測定部５と、品質測定手段１２とを有する。
電源２として例えば、交流電源が用いられる。電源２は、例えば、周波数可変の発振回路と、この発振回路から出力された交流電流を増幅して検査対象物１に電流を印加する増幅回路とを含む。前記発振回路は、品質測定手段１２における周波数変更指令部１３に接続され、この周波数変更指令部１３からの指示により周波数および振幅を変化させる。なお前記交流電源を用いて検査対象物１に直流電流を印加することも可能である。

電圧測定部５は、一対の電圧測定用探針４，４間の電圧を測定する。
品質測定手段１２は、信号処理部６と、前記周波数変更指令部１３とを有する。信号処理部６は、電圧測定部５で測定された電圧から検査対象物１の焼入れ品質を測定する。
信号処理部６は、前記焼入れ品質として、検査対象物１の表面硬度、深さ方向の焼入れ硬度分布、および焼入れ深さの少なくとも一つを、各品質項目毎に測定値と、各品質項目毎の設定品質値との関係に照らして推定する。

信号処理部６は、位相検波回路１４と、処理前値記憶部１５と、処理後値記憶部１６と、判定部１７とを有する。位相検波回路１４は、電圧測定部５の後段に接続されると共に電源２に接続される。この位相検波回路１４は、検査対象物１に印加する電流信号を参照信号とし、測定電圧の振幅、および、印加電流と測定電圧との位相を求める。具体的には、位相検波回路１４は、検査対象物１に印加する電流信号を参照信号とし、電圧測定用探針４，４で測定された電圧における、前記参照信号に対する同相成分Ｖ_１、および直交成分Ｖ_２（同相成分と９０°位相差がある成分）を検出する。測定電圧Ｖの振幅は、同相成分Ｖ_１の二乗に直交成分Ｖ_２の二乗を加えた値の平方根をとる（√（Ｖ_１ ^２＋Ｖ_２ ^２））ことで得られる。印加電流に対する測定電圧の位相は、直交成分Ｖ_２を同相成分Ｖ_１で除した値の逆正接関数を求める（ｔａｎ^−１（Ｖ_２／Ｖ_１））ことで得られる。

処理前値記憶部１５は、検査対象物１を焼入れ処理する前の、測定電圧の振幅、および、印加電流に対する測定電圧の位相を記憶する（処理前値記憶過程）。処理後値記憶部１６は、検査対象物１を焼入れ処理した後の、測定電圧の振幅、および、印加電流に対する測定電圧の位相を記憶する（処理後値記憶過程）。これら記憶部１５，１６は、例えば、ＲＯＭなどのメモリによって実現され、測定値である振幅および位相を書換え可能に記憶する。
判定部１７は、処理前値記憶部１５および処理後値記憶部１６にそれぞれ記憶された焼入れ処理前後の各測定値を比較して焼入れ品質を判定する（判定過程）。

測定装置９には、図示外の駆動回路を介して表示装置７が接続される。この表示装置７は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ、プリンタ等によって実現される。この表示装置７は、品質測定手段１２の測定した焼入れ品質を表示する。

ここで図３は、材料チャージを複数種類変えた検査対象物を準備し、焼入れ深さに対する振幅を交流電位差法で測定した結果を示す図であり、図４は、材料チャージを複数種類変えた検査対象物を準備し、焼入れ深さに対する位相を交流電位差法で測定した結果を示す図である。図３，図４の電圧測定時において、周波数変更指令部１３（図１）からの指示に基づく、印加電流の周波数は、渦電流の影響を無視できるくらいの低周波である。図３，図４中の実線は、測定値から求めた検量線Ｌである。検量線Ｌと測定値との差が測定の誤差になる。

この交流電位差法での試験では、検査対象物１として、同じ材質の鋼材で、材料チャージを変えたものを３種類準備した。図３，図４では、丸印、四角印、三角印のプロットをそれぞれ材料チャージの種類が異なる第１，第２，第３の材料チャージとした。図５〜図１０についても同じ。
図３，図４の測定結果によると、材料チャージにより測定値が検量線Ｌに対してばらつき、そのため焼入れ深さの推定精度が悪くなっている。
なお直流電位差法を使用した場合は、交流電位差法の振幅に相当する電圧の大きさのみ測定できる。直流電位差法の電圧の測定結果は、交流電位差法の周波数が低く渦電流の影響を無視できる場合の同相成分Ｖ_１の測定結果と同等になる。

図５は、材料チャージを複数種類変えた検査対象物を準備し、焼入れ深さに対する振幅の変化量を示す図であり、図６は、材料チャージを複数種類変えた検査対象物を準備し、焼入れ深さに対する位相の変化量を示す図である。以下、図１も参照しつつ説明する。焼入れ深さに対する測定値の変化量とは、焼入れ処理前後の測定値の差であり、この例では｜焼入れ後の測定値−焼入れ前の測定値｜である。

図５では、判定部１７が、処理後値記憶部１６に記憶された焼入れ処理後の測定電圧の振幅から、処理前値記憶部１５に記憶された焼入れ処理前の測定電圧の振幅を減じた値の絶対値を演算することで、焼入れ深さに対する振幅の変化量を得る。判定部１７は、この振幅の変化量を用いて焼入れ品質を判定し得る。例えば、判定部１７は、検量線Ｌに対する前記振幅の変化量と、表面硬度，深さ方向の焼入れ硬度分布、および焼入れ深さとの関係を、演算式またはテーブル等で設定した図示外の関係設定手段を有する。

この場合、判定部１７は、検量線Ｌに対する振幅の変化量を、前記関係設定手段に照らして検査対象物１の表面硬度，深さ方向の焼入れ硬度分布、および焼入れ深さのいずれか一つを算出する。その後、判定部１７は、算出した表面硬度，深さ方向の焼入れ硬度分布、および焼入れ深さのいずれか一つが、定められた値（設定品質値）を下回るとき焼入れ異常と判定し、表示装置７にその旨出力する。前記設定品質値は、試験やシミュレーション等により適宜に設定される閾値である。

図６では、判定部１７が、処理後値記憶部１６に記憶された焼入れ処理後の印加電流に対する測定電圧の位相から、処理前値記憶部１５に記憶された焼入れ処理前の印加電流に対する測定電圧の位相を減じた値の絶対値を演算することで、焼入れ深さに対する位相の変化量を得る。判定部１７は、この位相の変化量を用いて焼入れ品質を判定し得る。この判定方法は、前述の振幅の変化量の場合と同様である。
図５，図６に示すように、振幅、位相共に前述の変化量を用いることで、材料チャージによる測定値のばらつきを補正して、検査対象物１の焼入れ品質の検査精度の向上を図れる。

図７は、材料チャージを複数種類変えた検査対象物１を準備し、焼入れ深さに対する振幅の変化率を示す図であり、図８は、材料チャージを複数種類変えた検査対象物１を準備し、焼入れ深さに対する位相の変化率を示す図である。焼入れ深さに対する測定値の変化率とは、焼入れ処理前後の測定値の変化率であり、この例では焼入れ処理した後の測定値を、焼入れ処理する前の測定値で除した値である。

図７では、判定部１７が、処理後値記憶部１６に記憶された焼入れ処理後の測定電圧の振幅を、処理前値記憶部１５に記憶された焼入れ処理前の測定電圧の振幅で除すことで、焼入れ深さに対する振幅の変化率を得る。判定部１７は、この振幅の変化率を用いて焼入れ品質を判定し得る。例えば、判定部１７は、検量線Ｌに対する前記振幅の変化率と、表面硬度，深さ方向の焼入れ硬度分布、および焼入れ深さとの関係を設定した前記と同様の関係設定手段を有し、検量線Ｌに対する振幅の変化率を、前記関係設定手段に照らして検査対象物１の表面硬度，深さ方向の焼入れ硬度分布、および焼入れ深さのいずれか一つを算出する。その後、判定部１７は、算出した表面硬度，深さ方向の焼入れ硬度分布、および焼入れ深さのいずれか一つが、設定品質値を下回るとき焼入れ異常と判定し、表示装置７にその旨出力する。

図８では、判定部１７が、焼入れ処理後の印加電流に対する測定電圧の位相を、焼入れ処理前の印加電流に対する測定電圧の位相で除すことで、焼入れ深さに対する位相の変化率を得る。判定部１７は、この位相の変化率を用いて焼入れ品質を判定し得る。この判定方法は、前述の振幅の変化率の場合と同様である。
図７，図８に示すように、同じ材質の鋼材から成る検査対象物１について、材料チャージを複数種類変えたものを準備し、測定値の変化率を確認したところ、焼入れ処理前後の測定値の変化率と検量線との差を、焼入れ処理した後の測定値と検量線との差よりも小さくし得る。
以上説明したように、振幅、位相共に前述の変化率を用いることで、材料チャージによる測定値のばらつきを補正して、検査対象物１の焼入れ品質の検査精度の向上を図れる。

測定値を補正するにあたり、検査対象物の材料により最適な補正方法が異なるため、実際の検量線Ｌを作成する際に、例えば、検量線Ｌに対する誤差が最も小さくなる図５乃至図８の少なくともいずれか一つの補正方法を選択する。
なお直流電位差法では、電圧の大きさのデータで同様の補正を行うことができる。

図９は、材料チャージを複数種類変えた検査対象物１を準備し、焼入れ深さに対する、測定電圧の直交成分／同相成分の結果を示す図であり、図１０は、材料チャージを複数種類変えた検査対象物１を準備し、焼入れ深さに対する、測定電圧の直交成分／同相成分の変化率を示す図である。
図９では、図３，図４にデータを示した検査対象物１の焼入れ深さに対する、測定電圧の直交成分Ｖ_２を、同相成分Ｖ_１で除した結果を示している。

これに対して図１０では、判定部１７が、焼入れ処理後における直交成分Ｖ_２を同相成分Ｖ_１で除した値を、焼入れ処理前における直交成分Ｖ_２を同相成分Ｖ_１で除した値で除すことで、直交成分／同相成分の変化率を得る。判定部１７は、この直交成分／同相成分の変化率を用いて焼入れ品質を判定し得る。同図に示すように、直交成分／同相成分の変化率を用いることで、材料チャージによる測定値のばらつきを小さくして、検査対象物１の焼入れ品質の検査精度の向上を図れる。
以上説明した振幅、位相、直交成分Ｖ_２／同相成分Ｖ_１などの中で、どの測定値を使用するかは、検査対象物１の材料や熱処理方法により異なるので、適時最適なものを選定する。換言すれば、検査対象物１の材料や熱処理方法に応じて、材料チャージによる測定値のばらつきを最も小さくする測定値を選定し得る。

作用効果について説明する。
検査対象物１の表面に電流印加用探針３，３および電圧測定用探針４，４を接触させ、電源２から電流印加用探針３，３を介して電流を流す。この状態で、電圧測定用探針４，４および電圧測定部５により、探針４，４を接触させた２点間の電圧を測定する。品質測定手段１２は、測定された電圧から検査対象物１の焼入れ品質を測定する。
検査対象物１は同じ材質の鋼材でも、材料チャージにより導電率、透磁率がばらつき、焼入れ品質検査精度が悪くなる。

そこで、処理前値記憶部１５は焼入れ処理前の測定値を記憶し、処理後値記憶部１６は焼入れ処理後の測定値を記憶する。判定部１７は、それぞれ記憶された焼入れ処理前後の各測定値を演算することで、材料チャージによる測定値のばらつきを補正して焼入れ品質を精度良く判定することができる。これにより、非破壊検査において、検査対象物１の焼入れ品質の検査精度の向上を図ることができる。
またこの例では、交流電位差法により位相検波を使用することで、振幅と位相を測定することができ、さらにノイズの影響を受けにくくなる。したがって、交流電位差法は直流電位差法より精度の高い測定が可能である。

他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

図１１は、この発明の他の実施形態に係る焼入れ品質検査装置の基本構造を示すブロック図である。この例は、電磁誘導による焼入れ品質検査装置を示す。同焼入れ品質検査装置のヘッド８は、ボビン１８の凹形状部１８ａ，１８ｂにそれぞれ巻かれた励磁コイル１９と検出コイル２０とを備えている。これらコイル１９，２０はヘッド８の軸心に同心に配置され、且つ、ボビン１８の長手方向の一方側と他方側とに分かれて配置されている。電圧測定時には、検査対象物１の表面に対して、ヘッド先端の表面が平行または略平行となるように対向して配置される。励磁コイル１９および検出コイル２０は、例えば、モールド材などにより一体に設けられて図示外の有底状のケーシングに収容されている。これらコイル１９，２０のうち励磁コイル１９が前記ケーシング内の底部付近に配置され、検出コイル２０がケーシングの開放端部付近つまり検査対象物１に臨むように配置される。

電源２は、励磁コイル１９に接続され、同励磁コイル１９に交流磁界を発生させる交流電流を供給する。励磁コイル１９は、検査対象物１を交流磁界により励磁する。これにより検査対象物１に磁束を印加し得る。その際に検出コイル２０に誘導される電圧を、電圧測定部５で測定するようになっている。
検出コイル２０に誘導される電圧は、検査対象物１の透磁率、導電率により変化するので、この電圧から焼入れ品質に対する情報を得ることができる。検出コイル２０の電圧は、励磁コイル１９の電圧を参照信号として位相検波され、検出コイル２０の電圧の振幅、および励磁コイル電圧に対する位相が検出される。補正方法その他は、前述の交流電位差法と同様である。
この場合にも、焼入れ処理前後の各測定値を比較することで、材料チャージによる測定値のばらつきを補正して焼入れ品質を精度良く判定することができる。

図１２は、前記いずれかの焼入れ品質検査装置を使用して行う非破壊検査の一例を示す。ここでは、軸受の内輪２１の転走面２１ａの焼入れ品質を検査する。回転軸２２の小径部に内輪２１が嵌合され、この回転軸２２は図示外の駆動源により軸線Ｌ１回りに回転可能に構成されている。ヘッド進退駆動源２３の先端部に、ヘッ８を固定する固定部材２４が設けられ、固定部材２４に固定されたヘッド８がヘッド進退駆動源２３の駆動により軸線Ｌ１方向に平行に移動可能に構成される。ヘッド進退駆動源２３として、流体圧シリンダや、モータとボールねじ機構から成るもの等を適用し得る。

回転軸Ｌ１を回転させヘッド８を移動させることで、内輪２１の転走面２１ａの全周面にヘッド８を摺動させて周上全ての箇所または数箇所の焼入れ品質を検査し得る。この場合、表示装置７（図１、図１１）によりオンライン上で焼入れ品質を全数検査できるので、品質保証能力を高めることができる。なお、ヘッド進退駆動源２３、固定部材２４等を設けることなくヘッド８を例えば手動により移動させて、転走面２１ａ等の焼入れ品質を検査しても良い。

１…検査対象物
２…電源
３…電流印加用探針
４…電圧測定用探針
１１…電圧測定手段
１２…品質測定手段
１５…処理前値記憶部
１６…処理後値記憶部
１７…判定部
１９…励磁コイル
２０…検出コイル

Claims (11)

1. 検査対象物に電流または磁束を印加する電源と、
   この電源により電流または磁束が印加された前記検査対象物が発する電圧を測定する電圧測定手段と、
   この電圧測定手段で測定された電圧から前記検査対象物の焼入れ品質を測定する品質測定手段と、
   を備えた焼入れ品質検査装置において、
   前記品質測定手段は、
   前記検査対象物を焼入れ処理する前の前記電圧測定手段による測定値を記憶する処理前値記憶部と、
   焼入れ処理した後の前記電圧測定手段による測定値を記憶する処理後値記憶部と、
   これら処理前値記憶部および処理後値記憶部にそれぞれ記憶された焼入れ処理前後の各測定値を比較して焼入れ品質を判定する判定部と、
   を有することを特徴とする焼入れ品質検査装置。
2. 請求項１記載の焼入れ品質検査装置において、前記判定部は、焼入れ処理する前の測定値と焼入れ処理した後の測定値との差を用いて焼入れ品質を判定する焼入れ品質検査装置。
3. 請求項１記載の焼入れ品質検査装置において、前記判定部は、焼入れ処理した後の測定値を、焼入れ処理する前の測定値で除した測定値の変化率を用いて焼入れ品質を判定する焼入れ品質検査装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の焼入れ品質検査装置において、前記電源は、前記検査対象物の表面に接触させた電流印加用探針を介して電流を印加するものであり、前記電圧測定手段は、前記電源により電流が印加された前記検査対象物の表面における、前記電流印加用探針とは異なる２点に接触させて、この２点間の電圧を測定する一対の電圧測定用探針を含む焼入れ品質検査装置。
5. 請求項４に記載の焼入れ品質検査装置において、前記品質測定手段は、前記電圧測定用探針で測定された電圧の振幅、および、印加電流と前記測定された電圧との位相のいずれか一方または両方を、前記測定値として、焼入れ品質を測定する焼入れ品質検査装置。
6. 請求項５に記載の焼入れ品質検査装置において、前記品質測定手段は、前記一対の電圧測定用探針間の電圧における、前記検査対象物に印加した印加電流と同相成分、および直交成分を検出する電圧測定部を有する焼入れ品質検査装置。
7. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の焼入れ品質検査装置において、前記電源は、前記検査対象物の表面に対向させた励磁コイルを介して磁束を印加するものであり、前記電圧測定手段は、前記電源により磁束が印加された前記検査対象物の表面に対向させた検出コイルで前記検査対象物の励磁時に発生する電圧を検出するものである焼入れ品質検査装置。
8. 請求項７に記載の焼入れ品質検査装置において、前記品質測定手段は、前記検出コイルで検出された電圧の振幅、および、前記励磁コイルの電圧と前記検出された電圧との位相を、前記測定値として、焼入れ品質を測定する焼入れ品質検査装置。
9. 請求項８に記載の焼入れ品質検査装置において、前記品質測定手段は、前記検出コイルで検出された電圧における、前記励磁コイルの電圧と同相成分、および直交成分を検出する電圧測定部を有する焼入れ品質検査装置。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の焼入れ品質検査装置において、前記品質測定手段は、前記焼入れ品質として、前記検査対象物の表面硬度、深さ方向の焼入れ硬度分布、および焼入れ深さの少なくとも一つを検査する焼入れ品質検査装置。
11. 検査対象物に電流または磁束を印加する印加過程と、
    電流または磁束が印加された前記検査対象物が発する電圧を測定する電圧測定過程と、
    この電圧測定過程で測定された電圧から前記検査対象物の焼入れ品質を測定する品質測定過程と、
    を備えた焼入れ品質検査方法において、
    前記電圧測定過程は、前記検査対象物を焼入れ処理する前の測定値を記憶する処理前値記憶過程と、焼入れ処理した後の測定値を記憶する処理後値記憶過程とを含み、
    前記品質測定過程は、これら処理前値記憶過程および処理後値記憶過程にてそれぞれ記憶された焼入れ処理前後の各測定値を比較して焼入れ品質を判定する判定過程を有することを特徴とする焼入れ品質検査方法。

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