JPH0612319B2

JPH0612319B2 - 打撃検査用ハンマの駆動制御方法

Info

Publication number: JPH0612319B2
Application number: JP33324687A
Authority: JP
Inventors: 秀利西川; 邦宏三橋; 千尋上牟田; 富士男岡
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1987-12-29
Filing date: 1987-12-29
Publication date: 1994-02-16
Anticipated expiration: 2009-02-16
Also published as: JPH01174934A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、被測定物に衝撃力を加えて被測定物の状態を
検査する打撃検査用のハンマを駆動するための制御方法
に関する。

〔従来の技術〕

物の表面を叩くと、その物の厚さが変化したり内部に支
柱があるなど、物の内部構造の変化により音色が変わる
ことが知られている。これは、被打撃物が打撃力を受け
て振動して音を発生するが、被打撃物の内部構造が変化
すると、剛性や密度の変化に応じて音の周波数、波形が
変化するためである。この現象は、物の内部に剥離やク
ラックが存在している場合にも生じる。このため、この
現象を利用して被測定物に打撃力を加え、被測定物が発
生する音から被測定物の内部欠陥を検査することがよく
行われている。

このような打撃検査は、熟練者が一般にテストハンマと
かコインタップハンマとか呼ばれる小型の打撃専用ハン
マを用いて被測定物を打撃し、その人の耳によって音色
の変化を検知するもので、ハニカム板の剥離検査、タイ
ルの剥離検査、材料内のクラック発生検査、さらには壁
板内の根太や芯材の有無の検査など、広範囲に利用され
ている。

ところが、上記した従来の打撃検査方法は、熟練者で
ないと欠陥の有無を判別できず、しかも個人差が生じ易
い大きな面について検査する場合には検査が長時間と
なる人間の神経が疲れてくると判別ができなくなった
り、正常部と異常部とが離れていると、前に聞いた音色
を忘れて判断できなくなる被測定物が危険な場所にあ
る場合、人が行くことができず検査をすることができな
い騒音のあるところでは判別が困難となる自動化が
できない、などの欠点がある。

このため、人手による検査を機械化することが考えら
れ、ハンマを機械で駆動するとともに、被測定物から生
ずる音をマイクロフォンによって電気信号に変換して周
波数分析したり、音声認識の手法によって音色を判別
し、被測定物の異常の有無を検査する打撃検査装置があ
る。しかし、従来の打撃検査装置は、正常部と異常部と
判別を周波数分析や音声認識の手法による音色によって
行っているため、判別方法が複雑であり、被測定物が変
わるたびに判別方法の基準を変える必要がある。

そこで、発明者らは、被測定物に生じている異常部を容
易に検出することができる打撃検査方法を研究し、種々
検討した結果、本願出願人の出願に係る特開昭61−2000
55号に開示した如く、ハンマと被測定物との接触時間の
長短を調べることによって、被測定物に異常部があるか
否かを容易に判別できることが明らかになった。

さらに、発明者らのその後の研究によると、ハンマで被
測定を打撃したときに、ハンマが被測定物から受ける反
力に相当する波形信号を解析することにより、すなわち
ハンマが受ける反力に基づく波形のピークの前後におけ
る対称性などを調べることにより、被測定物の異常の有
無を判別できることが明らかとなった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように、ハンマと被測定物との接触時間の長短
や、ハンマに作用する反力に基づく波形を調べるために
は、ハンマで被測定物を打撃した際に、ハンマの慣性力
のみで被測定物に打撃力を与え、被測定物の反力により
自然に被測定物から離れるようにする必要がある。しか
し、従来の人手による打撃や従来の打撃検査装置では、
ハンマが被測定物に接触を開始した後も、ハンマを被測
定物に向けて付勢し続けるため、ハンマと被測定物との
接触時間やハンマが受ける反力の波形信号の解析を行う
ことができない欠点があった。

本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされ
たもので、ハンマの慣性力のみにより被測定物に打撃力
を与えることができる打撃検査用ハンマの駆動制御方法
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る打撃検査用ハ
ンマの駆動制御方法は、被測定物に打撃力を与えるハン
マを駆動する打撃検査用ハンマの駆動制御方法におい
て、前記被測定物より離間させた前記ハンマを被測定物
に向けて駆動し、前記ハンマが前記被測定物と接触を開
始したことを検知して前記ハンマの駆動を停止すること
を特徴としている。

また、上記のハンマの駆動制御方法は、ハンマが被測定
物から離れたことを検知して、ハンマを復帰動作させる
ことが可能である。

〔作用〕

上記の如く構成した本発明は、ハンマが被測定物に接触
を開始するとハンマの駆動が停止されるため、ハンマは
被測定物に接触後も被測定物から受ける反力に逆らって
駆動され続けることがなく、慣性力のみで被測定物に打
撃力を与えることになる。従って、ハンマと被測定物と
の接触時間は、被測定物の内棒構造に対応した反発力に
依存することになるとともに、ハンマが慣性力で被測定
物を打撃したことによるハンマの受ける正確な反力に基
づく波形信号を得ることができる。この結果、ハンマと
被測定物との接触時間や反力の波形信号を調べて、被測
定物の内部欠陥などの有無を容易に検知することができ
る。

また、ハンマが被測定物に接触を開始した時点において
ハンマの駆動を停止し、ハンマが被測定物から離れると
同時にハンマを復帰動作させると、ハンマの自重による
再接触などを防止でき、ハンマと被測定物との接触時間
を、より正確に被測定物の内部構造に対応させたものと
することができる。

〔実施例〕

本発明に係る打撃検査用ハンマの駆動制御方法の好まし
い実施例を、添付図面に従って説明する。

第３図は、本発明の実施例に係る打撃検査用ハンマの駆
動制御方法が適用される打撃検査装置の構成図である。

第３図において、ハンマ２２は、略円錐形をなす弾頭状
のハンマヘッド４２、打撃センサ４４、ウエイト４６を
有し、これらが接着などのより一体化されている。ま
た、ハンマ２２は、ウエイト４６に作動ロッド４７が接
続してあり、この作動ロッド４７の上部がプランジャ４
５となっていて、ハンマ駆動部２４に挿入されている。
ハンマ駆動部２４は、プランジャ４５を介してハンマ２
２を図示しない被測定物に向けて駆動する打撃用コイル
４８と、ハンマ２２を引き戻す復帰用コイル５０とから
なっている。

打撃用コイル４８と復帰用コイル５０とは、制御部２６
のハンマ駆動制御回路２８に接続され、ハンマ駆動制御
回路２８により駆動制御される。一方、打撃センサ４４
は例えば圧電素子からなり、制御部２６のハンマ駆動制
御回路２８と異常判別回路３０とにより接続され、被測
定物とハンマ２２との接触を検出して、接触検知信号を
ハンマ駆動制御回路２８と異常判別回路３０とに送出す
る。そして、異常判別回路３０には表示部１８が接続し
てある。この表示部１８は、例えば複数の発光ダイオー
ドで構成され、被測定物の異常の有無、異常の程度など
を表示する。

ハンマヘッド４２と被測定物との接触を検知した打撃セ
ンサ４４の接触検知信号は、第１図のように増幅器５２
を介して比較的５４に入力されて波形整形された後、異
常判別回路３０とハンマ駆動制御回路２８とに入力する
ようになっている。比較器５４には可変抵抗器５６が接
続してあり、増幅器５２の出力信号と比較する基準電圧
Ｖ_０を変えることができるようになっている。

ハンマ駆動制御回路２８は、２つのフリップフロップ５
８、６０と発振器６２、カウンタ６４、比較器６６とを
有している。そして、比較器５４の出力側は、フリップ
フロップ５８のリセット端子Ｒ_１に接続されるととも
に、ＮＯＴ回路６８を介してフリップフロップ６０のリ
セット端子Ｓ_２に接続されている。また、発振器６２
は、カウンタ６４の入力側に接続してあり、カウンタ６
４の出力が基準値設定器７０の出力する基準値ととも
に、比較器６６の入力するようになっている。比較器６
６の出力は、リセット信号としてカウンタ６４に入力す
るようになっているとともに、フリップフロップ５８の
セット端子Ｓ_１とフリップフロップ６０のリセット端子
Ｒ_２に入力する。

フリップフロップ５８、６０の出力端子Ｑ_１、Ｑ_２は、
それぞれ抵抗器７２、７４を介してトランジスタ７６、
７８のベースに接続してある。トランジスタ７６、７８
のエミッタは接地してあり、トランジスタ７６のコレク
タには打撃用コイル４８とフライホイールダイオード８
０とが並列に接続されている。フライホイールダイオー
ド８０は、アノード側がトランジスタ７６のコレクタに
接続してあり、カソード側がツェナーダイオード８２の
カソードに接続してある。そして、ツェナーダイオード
８２のアノードは、打撃用コイル４８とともに、出力が
可変の電源８４に接続してある。

一方、トランジスタ７８のコレクタには、復帰用コイル
５０とフライホイールダイオード８６とが並列に接続さ
れている。フライホイールダイオード８６は、アノード
がトランジスタ７８のコレクタに接続してあり、カソー
ドがツェナーダイオード８８のカソードに接続してあ
る。そして、ツェナーダイオード８８のアノードは、復
帰用コイル５０とともに電源８４に接続してある。

第２図は異常判別回路３０の一例を示したもので、カウ
ンタ９０、発振器９２、コントローラ９４、比較器９
６、メモリ９８からなっている。カウンタ９０は、比較
器５４の出力と発振器９２のパルス信号、コントロール
９４からの制御信号を受けるようになっていて、出力信
号を比較器９６とメモリ９８とに入力する。比較器９６
は、コントローラ９４からの設定指令を受け、メモリ９
８に書き込まれている値を基準値として取り込み、カウ
ンタ９０の出力信号と比較して、その結果を表示部１８
に出力する。また、メモリ９８には、コントローラ９４
からの書き込み指令が入力するようになっている。さら
に、コントローラ９４は、基準値設定ボタン３２から設
定信号が入力するようになっているとともに、表示部１
８を制御し、比較器９６の出力信号の大きさに応じて表
示内容を変える。

上記の如く構成した打撃検査装置の作用は、次のとおり
である。

図示しない電源スイッチがオンされると、制御部２６の
ハンマ駆動制御回路２８は、ハンマ駆動部２４に駆動制
御信号を出力する。すなわち、ハンマ駆動制御回路２８
のカウンタ６４は発振器６２の発するパルス信号を計数
し、計数値を比較器６６に出力する（第１図参照）。比
較器６６は、カウンタ６４の計数値を基準値設定器７０
により設定された基準値と比較し、カウンタ６４の計数
津が基準値に達すると、第４図のようにパルスを出力す
る。この比較器６６の出力信号は、フリップフロップ５
８のセット端子Ｓ_１にセット信号として入力され、フリ
ップフロップ６０のリセット端子Ｒ_２にリセツト信号と
して入力されるとともに、カウンタ６４にリセット信号
として与えられる。

フリップフロップ５８は、セット端子Ｓ_１に比較器６６
の出力パルスが入力すると、この出力パルスの立ち上が
りａにより出力端子Ｑ_１から”１”を出力する（第４図
参照）。フリップフロップ５８が出力した”１”は、抵
抗器７２を介してトランジスタ７６のベースに与えら
れ、トランジスタ７６を作動させる。従って、電源８４
から電流が打撃用コイル４８、トランジスタ７６のコレ
クタ、エミッタに流れ、打撃用コイル４８が磁力を発生
してハンマ２２を図示しない被測定物に向けて駆動す
る。

ハンマヘッド４２が被測定物に衝突して被測定物に打撃
力を与えると、圧電素子からなる打撃センサ４４は、ウ
エイト４６、作動ロッド４７、プランジャ４５の慣性力
および被測定物からの反力により押圧される。このた
め、打撃センサ４４は、ハンマヘッド４２が被測定物に
接触を開始し、被測定物の反力により跳ね返されて被測
定物から離れるまで、第５図の上段に示したように押圧
力（反力）に対応した接触検知信号を増幅器５２に出力
する。増幅器５２は、接触検知信号を増幅して第５図の
中段に示したような出力信号を比較器５４に送出する。
比較器５４は、入力された増幅器５２の出力を基準電圧
Ｖ_０と比較し、打撃センサ４４と被測定物との接触時間
Ｔに等しいパルス幅の信号を出力する（第５図下段）。

比較器５４の出力した信号は、異常判別回路３０に入力
されるとともに、ハンマ駆動制御回路２８のフリップフ
ロップ５８のリセット端子Ｒ_１とＮＯＴ回路６８とに入
力される。このため、フリップフロップ５８は、比較器
５４からの信号の立ち上がりｂ、すなわち打撃センサ４
４と被測定物との接触開始によりリセットされ、出力端
子Ｑ_１からの出力が”０”となってトランジスタ７６の
作動が停止する。この結果、打撃用コイル４８には電流
が流れなくなり、発生していた磁力が消失したハンマ２
２の駆動が停止され、ハンマ２２は慣性力のみで被測定
物に打撃力を与える。

フリップフロップ６０は、セット端子Ｓ_２に比較器５４
からの信号がＮＯＴ回路６８を介して入力されるため、
比較器５４からの信号の立ち下がりｃがセット信号とな
り、立ち下がりｃ、すなわちハンマ２２が被測定物から
離れることによって出力端子Ｑ_２から”１”を出力す
る。これにより、トランジスタ７８が作動し、復帰用コ
イル５０に電流が流れ、復帰用コイル５０は磁力を発生
してハンマ２２を復帰させる。

一方、カウンタ６４は、比較器６６の出力信号が入力し
てくるとリセットされ、再度１から計数を開始する。そ
して、カウンタ６４の計数値が基準値に達すると、比較
器６６は前記と同様にパルス信号を出力し、カウンタ６
４にリセット信号として与えるとともに、フリップフロ
ップ５８にセット信号として入力し、フリップフロップ
６０にリセット信号として入力する。このため、フリッ
プフロップ６０は、比較器６６の出力信号の立ち上がり
ｄによりリセットされ、出力端子Ｑ_２の出力が”０”に
なり（第４図ｅ）、トランジスタ７８の作動が停止して
復帰用コイル５０が発生していた磁力が消失する。ま
た、これと同時にフリップフロップ５８のセット端子Ｓ
_１には比較器６６からの出力信号が入力し、前記したと
同様にフリップフロップ５８は”１”をトランジスタ７
６に出力し、トランジス７６を作動させる。これによ
り、打撃用コイル４８に電流が流れ、ハンマ２２が被測
定物に向けて駆動される。

ハンマ２２が被測定物に衝突すると、打撃センサ４４が
接触検知信号を出力し、比較器５４からの信号の立ち上
がりｆでフリップフロップ５８の出力が”０”となり、
トランジスタ７６の作動が停止して打撃用コイル４８の
磁力が消失する。そして、ハンマヘッド４２が被測定物
から離れると、比較器５４の出力は第４図ｇの如く立ち
下がり、フリップフロップ６０の出力が”１”となって
トランジスタ７８が作動する。このため、復帰用コイル
５０に電流が流れ、ハンマ２２は復帰させられる。以
下、同様の動作が繰り返される。

このように、本実施例のハンマ駆動制御方法によれば、
ハンマ２２が被測定物に接触を開始すると同時にハンマ
２の駆動を停止するため、ハンマ２２は慣性力のみによ
り被測定物に打撃力を与え、被測定物の反発力によって
跳ね返されることになり、ハンマ２２と被測定物との接
触時間を被測定物の内部構造に対応させたものとするこ
とができる。また、打撃センサ４４の接触検知信号は、
ハンマ２２が被測定物から受ける反力に対応した波形の
信号となり、波形の解析に良好な信号を得ることが可能
となる。しかも、ハンマ２２が被測定物から離れると同
時に、ハンマ２２の復帰動作を行わせるため、ハンマ２
２が自重により再度被測定物に衝突することを防止で
き、ハンマ２２と被測定物との接触時間を完全に被測定
物の内部構造に対応させたものとすることができる。

なお、基準値設定器７０の設定値を変えることにより、
ハンマ２２の単位時間当たりの駆動回数を変えることが
でき、ハンマ２２が被測定物を走査する速度に適した単
位時間当たりの駆動回数を選択することができる。ま
た、電源８４の出力を変化させると、打撃用コイル４
８、復帰用コイル５０の発生する磁束が変わり、ハンマ
２２の駆動速度を変化させることができる。

異常判別回路３０による被測定物の異常の有無の判別
は、異常部の有無の判別を行うための基準値を、メモリ
９８に格納する作業から開始され、これは次の如くして
行われる。

まず、前記のようにしてハンマ２２を駆動し、基準とな
る位置、例えば被測定物の正常部をハンマ２２で打撃す
る。これにより、打撃センサ４４は、ハンマヘツド４２
と被測定物の正常部との接触を検知し、検知信号を増幅
器５２を介して比較器５４に送出する。比較器５４は、
ハンマヘツド４２と被測定物との接触時間に等しいパル
ス幅の信号を、異常判別回路３０のカウンタ９０に送出
する（第２図参照）。カウンタ９０は、比較器５４の出
力した信号の立ち上がりによる、発振器９２が発するパ
ルスの計数を開始し、比較器５４の出力した信号の立ち
下がりによりパルスの計数を終了してクリアされ、計数
値を出力する。コントローラ９４は、基準値設定ボタン
３２が押されると設定信号を受け、そのときのカウンタ
９０が出力した計数値を基準値Ｔ_０としメモリ９８に書
き込み、その基準値Ｔ_０を比較器９６に与え、基準値の
設定を終了する。

次に、ハンマ２２による被測定物の走査が開始される
と、比較器９６は、カウンタ９０の出力し計数値（接触
時間Ｔ）を取り込み、例えば（Ｔ／Ｔ_０）／Ｔ_０ ……(1) を演算し、演算結果を表示部１８に出力する。そして、
コントローラ９４は、比較器９６の演算結果が予め定め
た値より小さいと、被測定物のその部分が正常であるこ
とを表示部１８に表示する。さらに、コントロール９４
は、比較器９６の演算結果が予め定めた値より大きい
と、被測定物のその部分に剥離やクラックなどの異常が
存在することを、例えば表示部１８の赤ランプを点灯し
て表示するとともに、ブザー（図示せず）を作動させて
作業者の注意を喚起する。

このように、本実施例の異常判別方法は、ハンマ２２と
被測定物との接触時間により、被測定物が異常部が存在
するか否かを判別でき、従来に比較してきわめて容易
に、かつ正確に異常の有無を検査できる。また、芯材の
あるところでは、被測定物のばね定数が大きいため、ハ
ンマ２２と被測定物との接触時間が短くなり、これを利
用して芯材の有無を検査することができる。

なお、被測定物の異常の有無の判別は、例えば第５図
（Ａ）に示した打撃センサ４４の接触検知信号の波形の
ピークの前後における対称性を調べる等の、波形を解析
することによっても行うことができる。

なお、異常発別のレベル、すなわち基準値Ｔ_０に対する
接触時間Ｔの許容偏差の大きさは、コントロール９４に
与える設定値を変えることにより任意に変更することが
でき、コントローラ９４は与えられた設定値に基づき、
これに対応した表示がなされるよに表示部１８を制御す
る。

前記実施例においては、ハンマ２２が被測定物から離れ
ると同時に、復帰用コイル５０を駆動してハンマ２２を
復帰させる場合について説明したが、連続打撃でなく単
発打撃の場合などは、復帰用コイル５０を用いずに、自
然の反発力に任せてもよい。また、ハンマ２２の駆動
は、電磁石や圧縮空気を用いて行ってもよい。さらに、
前記実施例においては、打撃センサ４４として圧電素子
を用いた場合について説明したが、ピエゾ抵抗素子、歪
みゲージや加速度センサを用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上に説明した如く、本発明によれば、ハンマと被測定
物との接触開始と同時にハンマの駆動を停止することに
より、ハンマは慣性力のみで被測定物に打撃力を与える
ため、ハンマと被測定物との接触時間を被測定物の内部
構造に対応させることができ、またハンマが被測定物に
与えた打撃力に対応して受けた被測定物からの反力に相
当する波形信号を得ることができ、被測定物の異常の有
無の判別を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る打撃検査用ハンマの駆動
制御方法を実施する駆動制御の回路図、第２図は実施例
が適用される打撃検査装置の異常判別回路の一例を示す
回路図、第３図は実施例が適用される打撃検査装置の構
成説明図、第４図は実施例に係る駆動制御方法を説明す
るタインミングチャート、第５図は打撃センサの接触検
知信号の波形整形手順の説明図である。２２……ハンマ、２４……ハンマ駆動部、２６……制御
部、２８……ハンマ駆動部制御回路、３０……異常判別
回路、４２……ハンマヘッド、４４……打撃センサ、４
８……打撃用コイル、５０……復帰用コイル、５４、６
６、９６……比較器、５８、６０……フリップフロッ
プ、６２、９２……発振器、６４、９０……カウンタ、
９４……コントローラ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定物に打撃力を与えるハンマを駆動す
る打撃検査用ハンマの駆動制御方法において、前記被測
定物より離間させた前記ハンマを被測定物に向けて駆動
し、前記ハンマが前記被測定物と接触を開始したことを
検知して前記ハンマの駆動を停止することを特徴とする
打撃検査用ハンマの駆動制御方法。