JPH03120459A

JPH03120459A - 欠陥検出方法

Info

Publication number: JPH03120459A
Application number: JP1259184A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Tsuboi; 坪井　淨
Original assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Current assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Priority date: 1989-10-04
Filing date: 1989-10-04
Publication date: 1991-05-22
Also published as: JPH0549934B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

この発明は、被測定物の亀裂や凹みあるいは空洞などの
欠陥の検出方法に関する。

【従来の技術】

例えば自動車のエンジンのピストン機構に用いられるシ
リンダ部品やピストン部品は、亀裂、空洞、凹みなどの
欠陥があると、ピストン機構の不良を招く。そこで、こ
れら亀裂、空洞、凹みを有する部品は、エンジン組み立
て前に、部品の製造ラインにおいて、検出できることが
好ましい。ところで、この種の欠陥の検出方法としては、従来、超
音波の反射による方法、ＡＥ（アコースティックエミシ
ョン）による亀裂発生時の音による検出方法、ＣＣＤカ
メラによる観測法、Ｘ線写真法、カラーチエツク法、渦
電流法などがある。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、上記の従来の各方法は、それぞれ、以下
のような取扱上の問題があった。すなわち、例えば超音波探傷法は、被Δ−１定物に接触
させて欠陥を検出する方法であり、超音波の直進性から
センサを当てた部分しか測定できず、センサ接続面にお
ける不整合による反射や、わずかな角度差で見える波形
が異なり、判別が容易でない。また、ＡＥ法の場合は、超音波探傷法と同じように接触
法であると共に、進行性の亀裂でないと１１−１定でき
ない。逆に進行性のあるものでは亀裂を拡大しながら測
定することになる。また、ＣＣＤカメラによる観測法では、亀裂や凹みなど
の欠陥以外のじみや模様があっても、判定を乱す欠点が
あり、また、鋳造物等において「す」と呼ばれる空洞は
判定できない。また、Ｘ線写真法は、直接、目視できるので有効だが、
Ｘｌ１９Ｉ量の調整が厄介で観測できなかったりすると
共に、被測定物の全数検査ができず、製造ライン上での
検査に向かない。さらに、渦電流法では、被測定物を高速で回転させる必
要がある。また、感度を上げるためにセンサを被測定物
に近づけ、−様に移動させる必要があるが、被測定物に
凹凸がある場合は測定が非常に困難である。そこで、この発明の発明者は、以上の点に鑑み、非接触
で被測定物の欠陥の検出ができ、取り扱いが容易な新規
な検出方法を考案した。この新規な欠陥検出方法は、被測定物に振動を加え、そ
の被測定物の固有振動から欠陥を検出する方法である。すなわち、この新規な欠陥検出方法は、次のようなもの
である。先ず、この新規な欠陥検出方法及び装置における検出原
理について考察する。この方法は、以下に説明するよう
に、発明者が研究の結果、創作したものである。例えば被測定物として鋳造物からなる中空円筒状シリン
ダ部品を考える。今、このシリンダ部品に衝撃を与える等して振動を加え
、この振動を変位形や指向性の鋭い振動検出センサでピ
ックアップする。すると、亀裂や空洞や凹み等の欠陥の
ない中空円筒の場合には、その固有振動をスペクトル分
析すると、第２図Ａに示すように、第１次、第２次・・
・・・・と、それぞれ各次数において１つのピークを持
つスペクトラムが得られる。このスペクトルにおいてピ
ークの立つ周波数は、被測定物の形状、大きさにより定
まっている。これに対し、被測定物の円筒の壁面を貫通する亀裂（以
下クラックという）がある場合には、１次、３次等の奇
数次のスペクトラムに注目したとき、スペクトルのピー
クは２つに別れて観測することができる。これは、第３
図に示すように、クラック１の存在によりこのクラック
１の部分をシリンダ２の円筒側面を伝播する振動波が通
過できずに、図中、点線３で示すように迂回することに
より振動の伝播経路が長くなり、その分だけシリンダ部
品の基本固有スペクトルより低い周波数側にクラックに
よる振動のスペクトルが生じるためである。すなわち、クラックのみがシリンダ部品に存在している
場合には第２図Ｂに示すように基本固有振動スペクトル
の第１次スペクトルのピーク１１の下側にクラックによ
る振動のスペクトルのピーク１２が分かれて現われる。両者のスペクトルのエネルギーの和は、第２図Ａのクラ
ックの無い場合の１次スペクトルのエネルギーに等しい
。２次スペクトルはピークは１つのままである。この場合、クラックの大きさ（長さ）は、スペクトルの
ピーク１１と１２との周波数差ｆＫに比例する。ここで
、クラックの大きさとは、クラック部分の容積を指すが
、被７］Ｐ１定物が円筒の場合、厚みは一定であり、ま
た、亀裂の幅はほとんど無視できるほどに小さいので、
クラックの長さを現すことになる。この例のシリンダ部
品の場合、周波数差ｔＫ−５Ｈｚは、長さ４１ＩＩのク
ラックの存在を示していることが確かめられた。なお、クラックが微小な場合には、これら奇数次のスペ
クトルのＱ値（＝（ｆ＋　　　ｆ２）／ｆｏ。第４図参照）が大きくなって、幅が広がる。これは、基
本固有振動スペクトルと、クラックによる振動のスペク
トルとが分離せずに結合したものとして観察されるため
であると考えられる。したがって、奇数次例えば１次のスペクトルのＱ値の大
小を検出することにより、クラックの有無を判定するこ
とができる。次に、被測定物のシリンダ部品に鋳巣や凹み等の、円筒
の壁面を貫１していない非貫通欠陥があった場合には、
貫通欠陥であるクラックが他に存在しなければ第２図Ｃ
に示すように１次又は３次スペクトル等の奇数次スペク
トルは２つに分かれることはなく、奇数次のみのスペク
トルを注目しただけでは、鋳巣等は検出できない。これ
は１次スペクトルとして現われる振動は円周に沿っての
振動で、凹みなどのように円筒壁を貫通していないもの
では、迂回路を必要とせず、２つのピークに分かれるこ
とがないからである。しかし、偶数次例えば２次のスペクトルに注目すれば、
凹み等の部分は厚み方向にみたとき、やはり迂回する経
路を考えることができるので、スペクトルが２つに分か
れることを観察できる。すなわち、第２図Ｃは空洞や凹
み等の非貫通欠陥のみが存在する場合で、２次のスペク
トルが基本固有振動スペクトルのピーク１３と非貫通欠
陥による振動のスペクトルのピーク１４との２つにピー
クが分かれる。この場合も同様に、両者のエネルギー（
振幅）の和は、非貫通欠陥が無い場合のそれに等しく、
非貫通欠陥による振動のスペクトルは上述と同様の理由
から２次の基本固有振動スペクトルよりも周波数的に低
いほうに現われる。この場合も、両スペクトルのピーク１３と１４との周波
数差ｆ　１１が非貫通欠陥の大きさに比例している。また、貫通欠陥と非貫通欠陥とが同時に存在している場
合には（亀裂に続いて凹みがあることＣよ多々ある）、
第２図りに示すように基本固有振動の１次スペクトルと
２次スペクトルについてみると、共にピークを２つ持つ
スペクトルとなる。１次スペクトルについて、ピーク１
５は基本固有振動のスペクトルであり、その下側にある
ピーク１６はクラック等の貫通欠陥による振動のスペク
トルである。また、２次スペクトルにつ（１て、ピーク
１７は基本固有振動のスペクトルであり、その下側にあ
るピーク１８は凹み等の非貫通欠陥による振動のスペク
トルである。ただし、この場合の非貫通欠陥の大きさは
、非貫通欠陥によるスペクトル中には貫通欠陥であるク
ラ・ツクの存在の影響力５あるので、２次スペクトルに
ついての上記２つのビーク位置の周波数差ｆ　Ｈから、
１次スペクトルについての２つのピーク位置の周波数差
ｆＫを減算したものとなる。鋳巣や凹み等の非貫通欠陥が微小な場合には、クラック
の場合と同様に、非貫通欠陥のスペクトルは２次の基本
固有スペクトル中に隠れてしまうが０、そのＱ値が大き
くなることから、Ｑ値の大小を判定することにより、微
小鋳巣や凹みを検出することができる。ところで、以上説明した新規な欠陥検出方法は、被測定
物を加振する必要があるが、被測定物を１箇所のみにお
いて加振すると、次のようなｒ！ｒＩｌｆｉがある。すなわち、前述したように、加振したとき、基本固有振
動のエネルギーと欠陥部の振動のエネルギーとの和は、
加振位置に限らず一定であるが、加振位置に応じて両者
の振動の大きさが異なることにより、加振位置により両
者の振動のスペクトルのエネルギー（ピーク値）の比が
異なる。例えば、被測定物が円筒の場合において、第５図に示す
ように、加振位置を円筒の外側円周に沿った円周５の上
にとって、その１周分の各角度位置における前記被１１
ＦＪ定物の固有振動の１次スペクトルのピーク値を、円
周５の中心０点からの大きさとしてプロットして行くと
、基本固有振動のスペクトルのピーク値は、波形６のよ
うになり、欠陥による振動のスペクトルのそれは、波形
７のようになる。波形６または７が、９０度毎にほぼ同じ波形を繰り返す
のは、円筒物をある１点で加振したときには、欠陥がな
ければ、１次振動は第６図に示すように、−点鎖線８の
ような状態と、二点鎖線９のような状態とを繰り返す振
動となり、加振位置Ａから１８０度異なる位置Ｂは全く
同様に振動をし、加振位置Ａに対し９０度異なる位置Ｃ
，Ｄは、逆相の振動をするからである。したがって、互
いに９０度異なる位置Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄのいずれで加振し
ても、第５図のような結果が得られる。そして、この第５図からも明らかなように、基本固有振
動のスペクトルのピークが大きい加振位置では、欠陥に
よる振動のスペクトルのピークが小さくなり、また、逆
の場合もある。被測定物に欠陥が存在する場合の２つの
スペクトルのピークの存在を短時間に判別するには、両
者がともに等しい振幅となる位置で加振できればよい。しかしながら、本来、被測定物における欠陥の位置は不
明であるから、欠陥の位置に対し、加振位置をどのよう
な位置にするかを定めることは不可能である。このため
、１箇所のみの加振の場合には、加振位置によって、欠
陥部の振動が大きすぎたり、基本固有振動が大きすぎた
りする。このような場合には、被測定物の材質、の違い
によるスペクトル変化と、欠陥の存在によるスペクトル
変化とを判別することが困難になり、判別に長時間を要
するという問題がある。この発明は、上記の点に鑑み、上述のような新規な欠陥
検出方法において、欠陥の検出を容易にする加振方法を
提供することを目的とする。振動を加えて、その振動をピックアップし、上記被測定
物の固有振動から欠陥を検出する方法であって− 上記断面に沿った位置で、且つ、互いに９０″Ｘ　ｎ　
（ｎ−１＋　　２　＋　　３　）よりずれた角間隔だけ
異なる少なくとも２箇所を加振するようにした欠陥検出
方法である。

【作用】

９０＠Ｘｎ　（■９０＠　　１８０＠　　２７０”）よ
りずれた角間隔異なる、例えば２ｒｆ４所で加振が行わ
れるので、一方の加振位置で基本固有振動が大きすぎた
り、欠陥による振動が大きすぎたとしても、他方の加振
位置では、そのようなことはない。したがって、両者の
振動分析結果を重ね合わせることにより、欠陥の有無の
判別を容易に行うことが可能になる。

【課題を解決するための手段】

この発明は、断面が円または楕円の被測定物に

【実施例】

以下、この発明による欠陥検出方法の一実施例を図を参
照しながら説明しよう。第７図は、この発明方法が適用された゛欠陥検出装置の
一実施例を示し、この例は製造ラインを流れてくる円筒
状シリンダ部品を自動的に全数検査して、且つ、自動的
に良品と不良品とを選別するようにした装置の場合の例
である。被測定物２１としてのシリンダ部品は、例えばマイクロ
コンピュータを有する制御装置２２によって制御される
搬送装置２３によって、ライン上を搬送され、測定用ス
テージ２４上に搬入されて載置される。測定用ステージ２４は、例えば硬質ゴム等により構成さ
れる。そして、この測定用ステージ２４に被測定物２１
が載置されたことが、例えば測定用ステージ２４に設け
られたセンサによって検出されると、制御装置２２は、
加振装置２５を駆動し、被測定物２１を加振する。この
例では、加振装置２５は、例えば振り千秋におもり等の
衝撃物により被測定物２１を、例えばインパルス衝撃す
る。おもりの駆動機構は、衝撃後、おもりが被測定物か
ら即座に離れるようにカム機構等により構成される。この場合、加振装置２５は円筒状の被測定物２１に対し
、その外側周面の複数箇所を同時に、あるいは順次に衝
撃するようにされる。この衝撃する複数箇所は、９０°
、１８０°、２７０°だけ離れた位置を除く位置とされ
る。第１図は加振装置２５の加振部位を説明するための図で
、同図Ａは円筒状シリンダの横断面図、同図Ｂは縦断面
図である。この例では、被７１？１定物２１を２ｔｌ所
において加振するもので、第１図Ａに示すように、第１
の加振位置Ｐ１と、これに対し２２．５＠離れた第２の
位置Ｐ２とを加振する。このため、この例では測定用ステージ２４は、水平面内
で回転可能とされ、円筒状被測定物２１は、その中心線
位置が測定用ステージ２４の回転中心位置に合うように
位置合わせされて載置される。そして、先ず、加振装置２５によって被測定物２１の側
周面の位置Ｐ１を加振し、その後、測定用ステージ２４
を２２．５°回転し、被測定物２１の側周面の位置Ｐ２
を加振する。また、この例の場合、被測定物２１の軸方向の加振部位
は、第１図Ｂに示すように、重心位置（形状から定まる
理論・上の重心位置）Ｐ３からずれた位置、例えば被測
定物２１の上端部位置Ｐ４とされる。このように、重心よりずれた位置で加振すると、形状か
ら決まる理論上の重心位置より上半分と下半分とで、質
量（重さ）が異なるときには（一般には全ての物質はそ
うなっている）、１次及び２次の固有振動のスペクトル
のピークは、前述したピークの他に、もう１つのピーク
が現われる。このピークの周波数位置は、被測定物２１
の上半分と下半分の質量に応じたものとなり、重い方（
例えば下半分）は、高い周波数位置に、軽い方（例えば
上半分）は、低い周波数位置にスペクトルが現われる。そして、欠陥が上半分にあるときは、低い周波数位置の
基本固有振動スペクトルに欠陥による振動のスペクトル
がペアとなって現われ、また、欠陥が下半分にあるとき
は、高い周波数位置の基本固有振動スペクトルに欠陥に
よる振動のスペクトルがペアとなって現われる。したが
って、どちらの基本固有振動スペクトルにペアとなる欠
陥のスペクトルが現われるかにより、被測定物中、欠陥
が上半分にあるか、下半分にあるかが判別できる。両方に現われた場合には、被測定物の中心部に欠陥が存
ることがわかる。以上のようにして、加振された被ｉ１？１定物２１の振
動は、無接触で出力振動受信装置２６のセンサ２７で検
出され、電気信号に変換され、シグナルコンディショナ
ー２８にて所定の信号処理がなされる。センサ２７は、
振動を検出できるものであれば、どのようなものでも使
用でき、変位計等を用いることもできる。もっとも、周
囲からの雑音振動をできるだけ拾わないようにするため
に、被測定物の方向に鋭い指向性を有するものが好まし
い。シグナルコンディショナー２８では、電気信号が増
幅され、また、不要高低酸成分の除去（トレンドの除去
）などが行われる。この例の鋳鉄のシリンダ部品の場合
、固有振動のうち基本固有振動の１次スペクトルは例え
ば１．５ｋＨｚに現われ、２次スペクトルはその約２．
８倍の約４ｋＨ２に現われるからである。出力振動受信装置２６からの電気信号は、伝送路２９を
介して演算処理・判定装置３０に供給される。この演算
処理・判定装置３０は、例えばマイクロコンピュータを
有し、ソフトウェアにより後述の演算処理及び判定動作
をなすものであるが、この処理を機能ブロックで示すと
、図のようになる。すなわち、人力された電気信号はゲート手段３１に供給
される。そして、ウィンドーＷｌ形成手段３２からのウ
ィンドー信号ＷＩにより加振すなわち衝撃後の被測定物
２１の振動から、被測定物２１の形状の固有振動成分が
抽出される。すなわち、ここで問題にする振動は、その
被測定物の形状が持つ固有振動である。しかし、被測定
物を強制的に振動させた場合、その強制振動や、地震波
と同様に初期的に縦波が生じ、これが固有振動と混在す
ることになる。かなり大きなりラックや凹みであるなら
ば、これらの固有振動以外が混在していても上記方法に
よって欠陥を検出することができる場合もある。しかし
、通常はこれら固有振動以外をできるだけ除去しなけれ
ば、欠陥の検出が困難である。そこで、この例では次のようにしてこれを解決している
。すなわち、被測定物２１を加振する場合、正弦波法とイ
ンパルス衝撃法とがあるが、正弦波法の場合には、一定
条件で被測定物２１を加振しておき、ある瞬間で、これ
を停止する。そして、その停止時から少し時間経過した
時点から振動の測定を開始する。インパルス衝撃法の場合には、衝撃を与える等して加振
した直後から少し時間を経過した時点から測定を開始す
る。この場合の加振停止時、あるいは衝撃時から測定を開始
するまでの時間は、次のようにして定めることができる
。すなわち、被測定物２１中を伝わる音波の速度Ｃがそ
のヤング率Ｅ（弾性係数）とその物体の密度によって異
なり、の関係があることから求める。例えば、この例のインパルス衝撃法による場合、円筒状
鋳鉄のシリンダが被測定物２１であるとすると、縦波の
速度は４５６０ｍ／ｓ、横波はその１／１．８で、約２
７８０　ｍ　／　ｓとなり、衝撃直後からピックアップ
した振動の時系列波形は第８図Ａのようになる。この波
形では、早い縦波のみの部分が約２６μＳａＣ続いた後
、横波が検出される。そして、横波の振動のピーク値を過ぎて指数関数的に振
動は減衰し、徐々に振動は停止する。この第８図Ａの波形からもわかるように、加振後の振動
は地震波の場合と同じであるので、上記のように速度の
速い縦波や遅い波が混在しており、また、振動に強制振
動が残り、被測定物２１の形状に特有の固有振動波形に
なっていない。この形状に特有の固有振動波は、例えば
コマの「さいさ運動」のように、停止する少し前に、観
１１ＦＪされるものであると考えられる。そこで、この
場合、横波のピーク値を過ぎて減衰を始めた時点から後
の振動を抽出する。このため、第８図Ｂのような矩形波
のウィンドーＷＩを設定し、このウィンドーＷ、によっ
て、この例では振動波を抽出する。この例では、衝撃直後から２０■５ｆ３ｅ経過した時点
からウィンドーＷＩを立ち上げ、２００　ｍ５ｅｃのウ
ィンドー幅設定する。このためウィンドーＷｌ形成手段
３２では、制御装置２２からの加振開始の情報に基づい
てウィンドーＷＩが形成される。以上のようにして、ウィンドーＷ１により被測定物１の
形状の固有振動成分が抽出される。そして、その固有振動部分がＡ／Ｄ変換手段３３でデジ
タルデータに変換され、メモリ手段３４に書き込まれる
。そして、メモリ手段３４からのこのデジタルデータが
読み出され、波形強調手段３５において、このデジタル
データに対し、ウィンドーＷ２形成手段３６からの強調
用ウィンドーＷ２が掛けられる。このウィンドーＷ２は
次のようなものである。すなわち、ウィンドーｗＩによ
り被測定物２１の形状に特有の固有振動波形部分を抽出
したとしても、微小なりラックや凹みゃ鋳巣は、その基
本固有振動のスペクトルに隠れてしまいやすく、前述し
たようにスペクトルのＱ値で検出するしかなくなる。そこで、できるだけ基本固有振動のスペクトル波形の「
裾野」の広がりを小さく、クラックや鋳巣の判定をしや
すくするごとが考えられる。そのためには、第４図に示
すようなスペクトル波形を同図で波線１９で示すように
、ピークの５０％のところから（Ｑ値は変わらない）急
激に減衰させるような補正をかけてやればよい。このよ
うにすれば、スペクトル波形の「裾野」は狭くなり、微
小なりラックや凹みであっても、その微小な欠陥をスペ
クトルのＱ値でなく、基本固有振動スペクトルと、欠陥
による振動のスペクトルとを分離して検出することが可
能なものが多くなる。以上のようにスペクトルを強調するためには、ピックア
ップした振動波形に、次式からなる波形の強調用ウィン
ドーＷ２を更にがければよい。ｙ−ｍａｃｏｓ’　　（ｘωｔ）＋ｂｃｏｓ　２　（ｘωｔ＋ｒ）＋ −＋ｋｃｏｓ　’　　（ｘωｔ　＋ｎ　ｒ）　＋にこで
、τは時間遅れを示し、例えばλ／４（λは波長）とさ
れる。また、この例の場合、ａ−ｂ−・・・−にとされ
る。この強調用ウィンドーｗ２は第８図Ｃに示すような
波形となる。第９図Ａは、ピックアップした被測定物２１の振動に対
し前述の固有振動抽出用ウィンドーｗ１及び強調用ウィ
ンドーｗ２をがける前の振動全体部分のスペクトルを示
す。また、第９図Ｂは、固有振動抽出用ウィンドーｗ１
によって上記被測定物２１の振動の衝撃直後がら２０ｍ
５ｏｃ経過した後がら抽出した振動のスペクトルを示し
、基本固有振動スペクトルと欠陥による振動のスペクト
ルとの分離を観測できる。さらに、第９図Ｃは、前述し
た強調用ウィンドーｗ２をかけた後のスペクトル波形で
あり、基本固有振動スペクトルと、クラック又は凹み等
の欠陥の振動スペクトルとがより明確に分離されること
がわかる。こうして強調された後のデータは、スペクトル分析手段
３７に供給され、スペクトル分析される。ウィンドーＷ２も、ウィンドーＷ１と同様に、制御装置
２２からの加振開始の情報に基づいて形成される。第１０図Ａは、加振位置Ｐ１における第１次スペクトル
を示す。図において、４１は被測定物２１の上半分につ
いての基本固有振動のスペクトル、４２はこれとペアと
なる欠陥のスペクトル、４３は被測定物２１の下半分に
ついての基本固有スペクトルである。この場合、欠陥の
スペクトルのピークは小さく、その存在の有無を検出す
るのは、被測定物２１の材質の、バラツキの変動と区別
するのが困難で、長時間を要することになる。しかし、
この例では、位置Ｐ１よりも２２．５＠離れた位置Ｐ２
が加振されている。その加振位置Ｐ２における第１次ス
ペクトルは第１０図Ｂに示すように、欠陥による振動の
スペクトル４２の方が基本固有振動スペクトル４３より
も大きい振幅となっでいる。両者のスペクトルを重ね合
わせると第１０図Ｃに示すようになり、被ｎ１定物２１
の上半分にクラックが存在することが明瞭に判別できる
。また、同様に第１１図Ａに加振位置Ｐ１における第２次
スペクトルを示す。ここで５１は、上半分についての基
本固有振動のスペクトル、５３は下半分についての基本
固有振動のスペクトルである。この場合、凹み等の欠陥
は、基本固有振動のスペクトルに隠されてしまっている
。第１１図Ｂは、加振位置ｐｉと２２．５’離れた加振位
置Ｐ２における第２次スペクトルを示し、欠陥による振
動のスペクトル５２が大きなピークとして現われる。し
たがって、両加振位置Ｐ１゜Ｐ２のスペクトルを重ね合
わせると、第１１図Ｃのようになり、欠陥による振動の
スペクトルを明確に認識することができる。これにより
、この場合は被測定物２１の上半分に凹み等の非貫通欠
陥が存在することが明瞭に判別できる。判定手段３８では、以上のようにして２個の加振位置で
のスペクトルを重ね合わしたものを用いて、例えば次ぎ
のようにして欠陥による振動のスペクトルの存在を判別
する。すなわち、判定手段３８では、第１２図に示すように、
スペクトル液形から、予め定められている１次スペクト
ルの周波数範囲及び２次スペクトルの周波数範囲ｄｌ、
ｄ２内において、それぞれ振幅の大きいものから順に例
えば５個までピーク値を求め、その周波数及びピーク値
を記憶する。次に、１次及び２次のスペクトルについて、基本固有振
動のスペクトルと、欠陥の振動のスペクトルとがペアに
なると考えられる周波数範囲ｄ、。ｄａ　　（ｄｓ、ｄ４＜ｄ＋、ｄｚ）を、予め定めてお
き、この周波数範囲ｄ、、ｄ４内に上記５個のピーク値
の周波数値のうち、ペアとして入るものがあるか否かサ
ーチする。そして、１次スペクトルについて、そのペア
を検出したら、周波数の低い方のペアのうちの高い方の
周波数を１次の基本固有振動スペクトル位置と認識し、
その周波数位置）基準に、前記周波数幅ｄ、より狭い、
予め定められている周波数幅ｄ５内に基本固有振動スペ
クトルとは別のピーク（もちろんペアのピークでもよい
）が有るか否か判別し、ピークがあれば、被測定物２１
はクラック有りと判別する。同様に、２次スペクトルについて、そのペアを検出した
ら、周波数の低い方のペアのうちの高い方の周波数を２
次の基本固有振動スペクトル位置と認識し、その周波数
位置を基準に、前記周波数幅ｄ４より狭い予め定められ
ている周波数幅ｄ６内に基本固有振動スペクトルとは別
のピークが有るか否か判別し、ピークがあれば、被８−
３定物２１は鋳巣または凹み有りと判別する。第１３図に、以上説明した演算処理・判定装置３０にお
ける動作のフローチャートを示す。以上のようにして、欠陥ありと判別された部品は、選択
装置４０により、ラインから不良品として除外される。また、欠陥なしと判別された部品は、次工程に搬送され
る。以下、順次全部品について以上の欠陥判定が行われ
るものである。以上のようにして、複数箇所において被測定物を加振す
ることにより、確実、且つ、短時間で１次及び２次のス
ペクトルから欠陥の有無の検出を行なうことができる。また、図の例のように、重心よりずれた位置を加振する
ことにより、欠陥の存在部位が軸方向の上半分か下半分
にあるかの判別が容易になる。以上の例は２２．５°ずれた位置で２か所加振したが、
９０”　　１８０＠２７０’を除く位置であれば、いず
れの位置でもよく、例えば４５°ずれた２点を加振する
ようにしてもよい。ちなみに、第１４図Ａ−Ｃ及び第１
５図Ａ−Ｃは４５＠ずれた２位置において、被測定物の
上半分を加振したときの１次及び２次のスペクトルを示
している。第１４図Ａの第１加振位置の１次スペクトルでは、欠陥
のスペクトルが大きいため基本固有振動スペクトルが隠
れている。このため、ペアとして認識できず、材質のバ
ラツキと判別できない。しかし、同図Ｂの第２加振位置
の１次スペクトルでは基本固有振動スペクトルが現われ
るので、同図Ｃに示すように２つの加振位置のスペクト
ルの重ね合わせにより基本固有振動スペクトルと欠陥に
よる振動のスペクトルとをペアとして明瞭に認識できる
。同様に、第１５図の２次スペクトルも２つの加振位置の
スペクトルの重ね合わせにより欠陥を明瞭に認識できる
。そして、このスペクトルから被測定物２１の下半分に
小さな凹み又は空洞があることも認識できる。なお、第７図の装置では、演算処理・判定装置において
、１次及び２次スペクトルを分析し、欠陥があるときは
２つにスペクトルが分離されることを利用して判定を行
なったが、前述したように、１次スペクトルあるいは２
次スペクトルについての分析の結果、分離されていない
スペクトルであっても、そのＱ値の大小をさらに測定し
、このＱ値がクラック等の欠陥無しのときの値よりも大
きいとき、欠陥有りと判定し、さらに精度を上げること
もできる。また、スペクトル分析ではなく、メモリに取り込んだ振
動波形データを時系列変換し、そのエンベロープを検出
し、山の数を計数することによりクラックを検出するよ
うにすることもできる。なお、以上は被測定物が円筒状のシリンダの場合につい
て説明したが、被測定物２１は断面の外形形状が円や楕
円であってもよい。また、材質も問わない。また、以上の例では、測定用ステージを回転して第１加
振位置Ｐ１と、第２加振位置Ｐ２を順次に加振するよう
にしたが、測定用ステージは回転せずに、複数個の重り
等により２つの加振位置Ｐ１、Ｐ２を同時に加振するよ
うにしてもよい。また、加振位置は２か所に限らず、３か所あるいはそれ
以上であってもよい。また、加振方法はインパルス衝撃法に限られるものでは
なく、種々の加振方法を採用することができることは言
うまでもない。

【発明の効果】

以上説明したように、この発明による欠陥検出方法は、
被測定物を加振してセンサにより非接触で被測定物自体
が持つ固有の振動を検出する方法であるので、センサ接
触する場合のように、センサ接触時の不整合による乱反
射がなく、波形が単純が判別で容易である。すなわち、
被測定物内部に生じる欠陥の有無を測定する際に、その
測定を乱す要因が少なく、安定した測定が可能であると
共に、判定動作、判定内容が単純であるので、短時間で
判定を行なうことができる。また、この発明方法によれば、被測定物にしわや凹凸が
あっても固有振動と区別できるものであれば、クラック
や鋳巣などの空洞、凹み等の欠陥を検出することができ
るという特徴がある。また、この発明方法によれば、９０’Ｘｎだけ異なる位
置を除く、少なくとも２ｔＩ所を加振するようにしてい
るので、１箇所の加振では被測定物の材質等のバラツキ
と欠陥とを区別するのに長時間を要するのに対し、明瞭
に欠陥のスペクトルを短時間で判別することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の欠陥検出方法における加振方法の
一例を説明するための図、第２図は、この発明による欠
陥検出方法の説明のためのスペクトル図、第３図は、こ
の発明の検出原理の説明に供する図、第４図は、Ｑ値の
説明のための図、第５図は、加振位置を円周方向に変え
たときのスペクトルのピーク値の変化を示す図、ｍ６図
は、円筒状被測定物の１次振動の説明図、第７図は、こ
の発明による欠陥検出方法を適用した装置の一実施例を
示す図、第８図及び第９図は、この発明による固有振動
抽出及び強調を説明するための図、第１０図及び第１１
図は、２つの加振位置でのスペクトルを説明するための
図、第１２図は、第７図例の装置の動作の説明のための
図、第１３図は、第７図例の動作の一例のフローチャー
ト、第１４図及び第１５図は、他の例の加振位置におけ
るスペクトルを説明するための図である。１１．１５．１次の基本固有振動のスペクトル１２．１
６；クラック（貫通欠陥）の振動のスペクトル１３．１７；２次の基本固有振動のスペクトル１４．１
８．鋳巣、凹み等非貫通欠陥の振動のスペクトル２１；被測定物２５；加振装置Ｐｌ；第１加振位置Ｐ２；第２加振位置

Claims

【特許請求の範囲】断面が円または楕円の被測定物に振動を加えて、その振
動をピックアップし、上記被測定物の固有振動から欠陥
を検出する方法であって、上記断面に沿った位置で、且つ、互いに９０°×ｎ（ｎ
＝０、１、２、３）よりずれた角間隔だけ異なる少なく
とも２箇所において加振するようにした欠陥検出方法。