JPH0356851A - 割れ検出方法 - Google Patents

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〕 本発明は、焼結部品である被検査品を非破壊検査によっ
て検査する方法に関し、特に、被検査品を打撃すること
により発生する音又は振動を分析することよって前記被
検査品の良否を判定する打撃振動解析法による割れ検出
方法に係わる。

〔従来の技術〕

従来、金属部材の良否を判定する非破壊検査方法の一つ
に、金属部材に打撃を加え、その振動音を検出すること
のより被検査部材の割れを検出するいわゆる打撃振動解
析法がある。

この打撃振動解析法の従来例としては、例えば特開昭４
８−３０９８３号公報に開示されているように、打撃に
よる固有振動の固有振動数により割れの判別を行う手法
がある。

また、例えば「打撃振動解析法による金属材料の機械的
性質と亀裂の評価」　；日本非破壊検査協会第３分科会
資料Ｎｏ３８４４に開示されているように、打撃振動の
固有振動数と減衰係数から亀裂発生を予測する手法もあ
る。

この打撃振動解析法は、打撃によって発生する振動を検
出するセンサからの検出信号を波形処理してオート・パ
ワースペクトルと波形の包路線を求め、固有振動数およ
び振幅の減衰係数を計算し、この固有振動数および振幅
の減衰係数の大小により割れの発生を判別するものであ
る。

これは、前記日本非破壊検査協会第３分科会資料Ｎｏ３
８４４にも開示されているように、一般に、減衰係数は
割れが発生すると大きくなり、又固有振動数は割れが発
生すると小さくなるといったことを利用したものである
。

ところが、割れの発生した不良品のなかには、割れがな
い良品の減衰係数よりも小さい減衰係数を有するものも
存在するし、また、割れがない良品と等しい固有振動数
を持つものも存在するので、固有振動数あるいは減衰係
数の大小のみでは判別精度が十分でないという問題があ
った。

このため、出願人は先に、 予め該当種類の被検査品毎に、複数の良品と確認されて
いる被検査品の固有振動数とその固有振動数の波形の出
力レベルを個別に測定し、その良品の固有振動数および
その固有振動の出力レベルから固有振動ピーク値を求め
、この求められた固有振動ピーク値を振動数および出力
レベル壱パラメータとする２次元平面上にプロットし、 この固有振動ピーク値の２次元平面上の分布から重心点
を求め、その重心点を通る分布の１次回帰式から楕円の
長軸および短軸方向を決定し、それぞれの方向の標準偏
差（シグマ）を求め、それぞれの３シグマを長径・短径
とした２次元平面上における楕円を被検査品の良品判定
領域として、同一の種類および形状を有する被検査品毎
に設定登録しておき、 被検査品の固有振動数とその固有振動数の波形の出力レ
ベルが、前記良品判定領域内に位置するか否かで割れ検
出を行うようにするものを提案したく特願平　１−１４
４２８号）。

（発明が解決しようとする課題〕 しかし、前記出ＩＨにおいては、良品判定領域を被検査
品の種類毎に設定しているが、被検査品の製造ロフト・
季節の違いなどにより、固有振動数ピークが変動し、良
品ワークでも不良品と誤判定されるケースが現れ、製品
の歩留りが低下する不具合があった。

したがって、本発明は、製造ロフト・季節の違いなどに
より、同一の種類の被検査品の良否ワークの固有振動数
が変動しても、その変動に対応して自動的に良品判定領
域を更新することより、正確に良品・不良品の判定が行
なえるようにすることを目的とする． 〔課題を解決するための手段〕 そこで、本発明は、被検査品を打撃することにより発生
する音または振動の振動数および出力レベルが、あらか
じめ設定した良品判定領域内か否かによって割れ検出を
行う割れ検出方法において、同一種類毎に複数個の被検
査品の良品の固有振動数および固有振動の出力レベルか
ら求められた固有振動ピーク値を記憶しておき、この固
有振動数および固有振動ピークをパラメータとする２次
元平面上にプロットし、 この固有振動ピーク値の２次元平面上の分布から重心点
を求め、その重心点を通る分布の１次回帰式から楕円の
長軸および短軸方向を決定し、それぞれの方向の標準偏
差（シグマ〉を求め、それぞれの３シグマを長径・短径
とした２次元平面上における楕円を、該当種類の被検査
品毎に良品判定領域として設定し、 各被検査品毎に固有振動数およびその固有振動の出力レ
ベルから固有振動ピーク値を測定し、この固有振動数お
よび固有振動ピーク値が予め設定されている振動数およ
びピーク値をパラメータとする良品判定領域内か否かを
判別し、 良品と判別された場合、前記良品の固有振動数および固
有振動ピーク値を記憶すると共に、この良品の固有振動
数および固有振動ピーク値を含む最新の所定個数の良品
の固有振動数および固有振動ピーク値から新たに該当種
類の被検査品の良品判定領域を設定することを特徴とす
る。

〔作用〕

本発明の構威によれば、被検査品を打撃することにより
割れ検出を行う割れ検出装置における良品判定領域を、
同一の種類・形状を有する複数個の良品の固有振動数と
その固有振動数の出力レベルを検出し、検出された固有
振動数とその固有振動数の出力レベルから求めた固有振
動ピーク値を振動数および出力レベルをパラメータとす
る２次元平面上にプロソトし、固有振動ピーク値の２次
元平面上の分布から、重心点を求め、その重心点を通る
分布の１次回帰弐から楕円の長軸および短軸方向を決定
し、それぞれの方向の標準偏差（一シグマ）を求める。

そして、それぞれの３シグマを楕円の長径・短径とし、
この楕円は２次元平面上における被検査品の良品判定領
域として設定される。

そして、被検査品の固有振動数および固有振動ピーク値
が、前記良品判定領域内に有るが否かが判別され、良品
と判別された場合この良品の固有振動数および固有振動
ピーク値を、この良品と同一種類の被検査品の良品の固
有振動数および固有振動ピーク値として新たに記憶して
、この良品の固有振動数および固有振動ピーク値を含む
最新の所定個数のデータを濱算して、新たに良品判定領
域が設定される。

このようにして、所定個数の良品の固有振動数および固
有振動ピーク値に基づき、固有振動数および固有振動ピ
ーク値をパラメータとする２次元平面上に良品判定領域
が設定され、被検査品の固有振動数および固有振動ピー
ク値が前記良品判定領域内に有るか否かで良・不良が判
別され、良品と判別された場合、この良品の固有振動数
および固有振動ピーク値を含む所定個数の良品の固有振
動数および固有振動ピーク値より新たに良品判定領域が
求められ、この良品判定領域が順次更新されていくので
、同一種類の被検査品において製造ロノト毎のバラツキ
あるいは季節毎の変動に応して、良品判定領域が更新さ
れていく。

このため、検査時においては、この製造ロノト毎のバラ
ッキあるいは季節毎の変動に応じて更新された良品判定
領域に基づいて被検査品の良青の判別がおこなわれる。

〔実施例〕

本発明の一実施例に係わる割れ検出方法を第１図ないし
第７図に基づき詳細に説明する。

第１図は本割れ検出方法を適用した検査装置のブロック
図、第２図は固有振動ピーク値の分布状態を示す分布図
、第３図は被検査品の打撃振動の振動波形を示す波形図
、第４図は振動波形の周波数スペクトル図、第５図は本
割れ検査方法における良品判定領域の設定および良品／
不良品判別の処理を示すフローチャーｊ・、第６図は自
動検査ラインを上方より見た平面図、第７図は第６図の
自動検査ラインを側方より見た側面図である。

第６、７図において、符号１は被検査品、符号２はシリ
ンダで、被検査品１は検査時にこのシリンダ２によって
支持される。符号３は被検査品ｌを打撃するための鋼球
であり、所定の高さから所定の長さのピアノ線で吊るさ
れている。符号４は振動を被検査品１との距離の変動で
検出する電ｒ／１ビソクで、鋼球３による打撃時の打撃
振動を検出する。符号１０は検出した信号を処理し良晶
／不良品の判別を行う検査装置で、第１図に示すように
、増輻Ｈ５、ディレイ装置６、周波数分析器７、判別装
置８から構威されている。符号９はこの検査装置５に接
続された操作盤で、通常の検査を行う検査モードまたは
良品判定領域を設定する登録モー・ドの切換、および被
検査品１の種類等の設定？行う。

符号１１は、被検査品１を自動検査ラインへ搬送する搬
送コンベア、符号１２はこの搬送コンヘア１１で■送さ
れてきた被検査品１を検査ステーション１３へ送り込む
ブソシャー、符号１４は検査ステーション１３から搬出
された被検査品１を一時的に保持しておく受け治具１４
、符号１５は検査後の被検査品１を搬出する搬出治具、
符号１６は不良品を排出するＮＧ用シュートであり、開
くことにより不良品を落下させる。符号１７は良品を搬
出するための搬出コンヘアである。

以上のように構成された結果、鋼球３による打撃時の打
撃振動を電磁ピックアップ４が検出すると、その出力信
号は、増幅器５によって増幅されるとともに、検査装Ｗ
Ｉ　Ｏに入力される。そして、入力された信号、郡ち打
撃時点からの振動波形をディレイ装置６から出力される
タイミング信号に応じて周波数分析器７に取り込まれる
。

ここで、タイミング信号について第２図を参照して説明
する。この第２図は増幅器５からの振動波形を示すもの
で、波形Ａは打撃時の打撃ノイズを表し、この打撃ノイ
ズＡはホワイトノイズ的な広範囲の周波数戒分を含み、
振幅も大幅に変動している。波形Ｂは打撃ノイズＡが減
衰した後の被検査品１の振動波形であって、固有振動数
による共振現象を示し、破線で示す波形Ｃのようなカー
ブとなる。

前記打撃ノイズＡは被検査品ｌの固有振動とは無関係な
振動であるため、この波形を取り込んで周波数分析を行
うと誤判別を生じることになる。

そこで、この打撃ノイズＡの影響を除くため、打撃の瞬
間からｔ１だけ遅延させてｔ３時間の間サンプリングを
指示するタイ壽ング信号を発生し、打撃の瞬間から１，
経過後、再度、ｔ３時間の間２回目のサンプリングを指
示するタイ旦ング信号を発生する． なお、共振の影響を除くために、前記サンプリング時間
ｔ３は、波形Ｃのうねりの周期よりも大、且つ（ｔｚ−
ｔ＋）／２よりも小さくする。

このようにサンプリングタイミング１ｔ，１，およびサ
ンプリング時間ｔ３を設定することにより、安定的かつ
高精度に判別できる。

第１図の周波数分析器７は、前記電磁ビック４により検
出した振動波形の周波数戒分およびその出力レベルを分
析し出力する。

この周波数分析器７は、第３図の振動波形の周波数戊分
およびその出力レベルを示す周波数スペクトル図に示す
ように、各周波数の出力レベルを検出できるようになっ
ている。本実施例においては、同３図に示す１〜３次固
有振動の固有振動数およびその出力レベルを表すピーク
値ＰＬ，Ｐ２，Ｐ３を検出できるようにしている。４次
以上の高次の固有振動はピーク値が小さくまた検出感度
が低下するため、本実施例では用いない。

第１図の判別装置８は操作盤９によって被検査品ｌの良
否の判別を行う良品判定領域を設定する登録モードが選
択されると、前記周波数分析器７から出力される前記振
動波形の１〜３次固有振動の固有振動数およびその出力
レベルＰＩ，Ｐ２，Ｐ３から、ピーク値検出サブルーチ
ン（図示せず）により固有振動ピーク値を求めるといっ
た処理が予め設定された回数、即ち所定個数の同一の種
類・形状を有する良品について繰り返される。このピー
ク値とは、１次固有振動の場合、固有振動数をＸ１、出
力レベルをｙ１としたときに（ｘｉ，ｙｌ）と表される
。

予め設定した良品の１〜３次の固有振動数と出力レベル
を検出して固有振動ピーク値を求める。

そして、第４図に示すように、この固有振動数と固有振
動ピーク値を、振動数と出力レベルをパラメータとする
２次元平面、すなわち、振動数をＸ軸、出力レベルをｙ
軸とする２次元平面上に固有振動ピーク値をブロソトし
、その分布から、重心位置を求め、その重心位置を通る
分布の１次回帰式から楕円の長軸（Ｘ軸）および短軸（
Ｙ軸）方向を決め、それぞれの方向の標準偏差（−シグ
マ）を求め、それぞれ３シグマを楕円の長径（α）およ
び短径（β）とし、この楕円で囲まれた閉領域を良品と
判別する良品判定領域として設定し、これを１〜３次の
固有振動それぞれにおいて設定・登録する。

以上の処置を検査に先立って、種類や形状の異なる複数
種類の被検査品ｌについて個別に行えば、複数種類の被
検査品ｌの良品判定領域を予め設定・登録することがで
きる。

また、操作盤９において検査モードが選択されると、判
別装置８は、周波数分析器７から出力される振動波形の
１〜３次固有振動の固有振動数およびその出力レベルＰ
Ｉ，Ｐ２，Ｐ３が、振動数および出力レベルをパラメー
タとする二次元平面上の良品判定領域内に存在するか否
かをｌ〜３次の各固有振動毎に判別し、１〜３次の固有
振動数およびその固有振動ピーク値が全て前記良品判定
領域内にある時のみ良品と判別する。

以上、説明した検査装置ＩＯにおける判別装置８の処理
を、第５図のフローチャートに基づいて説明する． ステソブ１００において被検査品１が所定の位置にセッ
トされているかどうかを判断し、セントされていない場
合は次のステップには進まず、セフトされている場合の
みステップ１０１以降に進む。

ステップ１０１では、検査を行う被検査品ｌの種類が、
ステップ１０２では検査モードまたは初期設定モードが
操作盤９から入力される。

ステップ１０３では、検査モードあるいは初期設定モー
ドに設定されているのかを判別し、ステップ１０２にお
いて初期設定モードが入力されたときには、ステップ１
０４に進みＳＲＱ待ち（周波数分析器７の出力待ち）と
なり、待ちが解除されると、ステップ１０５で周波数分
析器７からの出力が判別装置８に入力され、ステップ１
０６でピーク検出サブルーチンによって１〜３次の固有
振動ピーク値が求められる。

ステップ１０７でステップｔ００〜１０６までの処理が
５０回行われたかどうか判断され、５０回未満のときは
ステソプ１０８に進んでカウンタが″ｌ”インクリメン
トされてステソブ１００に戻る。しかし、この場合、５
０個の良品について計測を行ったと判断された場合には
、ステップｌ０９においてステップ１０６で求めた固有
振動ピーク値の分布から良品判定領域を設定される。こ
こで、再度登録を行う場合はステップ１１０からステッ
プ１００に戻るが、設定の必要の無い場合はそのまま終
了する。

次に、ステップ１０２において検査モードが入力された
ときには、ステソプ１０３からステソブ１１１に進む。

なお、ステップ１１１〜１１３は前記ステップ１０４〜
１０６と同一の処理を行うため、その説明は省略する。

ステップ１１４ではステップ１１３で求められた１次の
固有振動ピーク値が良品判定領域内か否かを判断し、領
域内の場合は次のステノブ１１５に進む。

ステソブ１１５、１１６においても同様に、２次および
３次の固有振動ピーク値が良品判定領域内か否かが判断
され、何れも領域内の場合はステップ１１７に進みＯＫ
（合格）の信号が出力された後、ステフブ１１８へ進み
、前記１〜３次の固有振動毎の固有振動数および固有振
動ピーク値を新たに記憶すると共に、代わりに先に記憶
している５０個の良品の固有振動数および固有振動ピー
ク値のうち一番古いデータを消去する。そして、ステッ
プ１１４〜１１６で良品と判定された被検査品の固有振
動数および固有振動ピーク値と先に記憶している同じ種
類の被検査品の４９個の固有振動数および固有振動ピー
ク値のデータの計５０個のデータに基づき、新たに良品
判定領域を設定する。そして、この新たな良品判定領域
の設定が終了すると、ステソブ１００に戻る。

また、ステップ１１４〜１１６の何れか一つでも領域外
と判断された場合は、ステップ１１９でＮＧ（不合格）
の信号が出力された後、ステソブｌ００に戻りこの処理
が一旦終了する。

次に、割れ検出装置の検査方法を実際のラインの流れに
沿って説明する。被検査品１は搬送コンベア１１によっ
て搬送され、所定位置までに搬送されてくると、ブフシ
ャ−１２によって搬送コンベア１ｌから検査ステーショ
ンｌ３に移動されるとともに所定位置にセットされる。

このセットされた被検査品１は、シリンダ２によって検
査位置まで上昇されるとともに、口球３により打撃され
る。このときの振動を電磁ビック４が検出し、その検出
された検出信号は検査装置１０へ人力される。

打撃および振動検出の検査の終了した被検査品１は、被
検査品１の受け治具１４に搬出されるとともに、検査装
置１０において判別結果がでるまでは受け治具１４で待
機する。

そして、判別結果が出ると、被検査品ｌは搬出治具１５
によって搬出コンベア１７の位置まで移動されるが、判
別結果がＮＧ（不合格）と出た被検査品１は、その途中
において不良品シュート１６が開かれて不良品パレソト
（図示せず）へ投入される。

しかし、良品、即ち合格と出た被検査品１の場合には不
良品シュート１６は開かれず、被検査品１はそのまま毀
出コンベア１７まで移動され、搬出コンベアｌ７によっ
て搬出される。

また、操作盤９において設定モードが選択された場合に
は、搬送コンベア１ｌに予め設定した個数の同一の種類
・形状を有する良品の被検査品１を流すことによって、
検査ステーション１３で良品の検査データが検出されて
検査装置１０に入力される。そして、検出した検査デー
タに基づいて検査時の合否の判別を行う良品判定領域を
設定・登録し、次に検査モードが選択された場合は、こ
の良品判定領域に基づいて検査を行う。そして、この検
査によって、被検査品１が良品と判別された場合、この
被検査品１の固有振動数および固有振動ピーク値を、先
に記憶している最古の良品のデータと入れ換え、最新の
５０個のデータに基づき改めて良品判定領域を設定し直
すので、被検査品１のロフト間あるいは季節毎の固有振
動数の変動に対しても、良品判定領域を正しく設定する
ことができる。

従って、従来は各種類毎に、最初に良品判定領域を設定
しているので、製造ロフトの違いや季節の変化により被
検査品１の固有振動数が変動してまうと、良品／不良品
が正確に判別できなくなるので、再度、良品判定領域を
設定する必要があった．しかし、本実施例の方法によれ
ば、検査中において、オンラインで良品判定領域の修正
が自動的に行われるので、良品／不良品の判別の精度が
大幅に向上する。

なお、本実施例においては、検査一回毎に良品判定領域
の見直し・更新を行っているが、１０回あるいは１００
回など任意の回数毎に、良品判定領域の見直し・更新を
行っても良い。

さらに、図においては検査ステーション１３へ被検査品
１が２個同時にセ・ノトされるのに打撃用の鋼球３およ
び検出用の電磁ピ・ノク４は１組しか図示していないが
、これは、１１１１の銅球３および電磁ビック４が移動
して検査を行っても良シ）シ、また、２組設置しても良
いがこの場合は検査を交互に行うものとする。

以上、本発明の特定の実施例につし）て説明したが、本
発明はこの実施例に限定されるものでもまなく、特許請
求の範囲に記載の範囲で種々の実Ｓｅａ　態様が包含さ
れるものであり、例えば、検出手段を電磁ビックではな
く、マイクで打撃時の音を検出しても良いし、また、被
検査品に直接または被検査品を支持する支持部材に直接
ピックを配置して打撃時の振動を直接検出するようにし
ても同様の効果を得ることができる。

（発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、良品判定領域が
検査にて良品が判別されると、オンラインでこの良品の
固有振動数および固有振動ピーク値を取り入れ、古いデ
ータと更新していくので、製造ロフト毎の変化あるいは
季節の変化による被検査品の固有振動数の変動に対して
も、自動的に良品判定領域の更新が行われる。

そのため、同し種類の被検査品に対して、製造ロソト毎
、季節毎における被検査品の固有振動数の変動に対して
も、良品を誤って不良品として誤判定することがなくな
り、製品の歩留りが向上するという優れた効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は、本発明の一実施例に係わる割れ
検出方法を説明するための図であり、第１図は本割れ検
出方法を適用した検査装置のブロソク図、第２図は固有
振動ピーク値の分布状態を示す分布図、第３図は被検査
品の打撃振動の振動波形を示す波形図、第４図は振動波
形の周波数スペクトル図、第５図は本割れ検査方法にお
ける良品判定領域の設定および良品／不良品判別の処理
を示すフローチャート、第６図は自動検査ラインを上方
より見た平面図、第７図は第６図の自動検査ラインを側
方より見た側面図である。 １　・・・・被検査品

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検査品を打撃することにより発生する音または
   振動の振動数および出力レベルが、あらかじめ設定した
   良品判定領域内か否かによって割れ検出を行う割れ検出
   方法において、 同一種類毎に複数個の被検査品の良品の固有振動数およ
   び固有振動の出力レベルから求められた固有振動ピーク
   値を記憶しておき、この固有振動数および固有振動ピー
   ク値をパラメータとする２次元平面上にプロットし、 この固有振動ピーク値の２次元平面上の分布から重心点
   を求め、その重心点を通る分布の１次回帰式から楕円の
   長軸および短軸方向を決定し、それぞれの方向の標準偏
   差（シグマ）を求め、それぞれの３シグマを長径・短径
   とした２次元平面上における楕円を、該当種類の被検査
   品毎に良品判定領域として設定し、 各被検査品毎に固有振動数およびその固有振動の出力レ
   ベルから固有振動ピーク値を測定し、この固有振動数お
   よび固有振動ピーク値が予め設定されている振動数およ
   びピーク値をパラメータとする良品判定領域内か否かを
   判別し、 良品と判別された場合、前記良品の固有振動数および固
   有振動ピーク値を記憶すると共に、この良品の固有振動
   数および固有振動ピーク値を含む最新の所定個数の良品
   の固有振動数および固有振動ピーク値から新たに該当種
   類の被検査品の良品判定領域を設定することを特徴とす
   る割れ検出方法。