探傷方法および探傷装置
【課題】対象物の密度が変動しても対象物の割れの有無を精度良く判定可能な探傷方法および探傷装置を提供する。
【解決手段】探傷装置１に、焼結品１０の密度を算出する密度算出部５１ｃと、焼結品１０に打撃を付与する打撃付与装置２と、打撃付与装置２により打撃が付与された焼結品１０が発する音波を検出する打撃音検出装置４と、密度算出部５１ｃにより算出された焼結品１０の密度と打撃音検出装置４により検出された音波の周波数特性と予め設定された焼結品１０の密度と音波の周波数特性との関係とに基づいて焼結品１０の割れの有無を判定する割れ判定部５１ｄと、を具備した。
【解決手段】探傷装置１に、焼結品１０の密度を算出する密度算出部５１ｃと、焼結品１０に打撃を付与する打撃付与装置２と、打撃付与装置２により打撃が付与された焼結品１０が発する音波を検出する打撃音検出装置４と、密度算出部５１ｃにより算出された焼結品１０の密度と打撃音検出装置４により検出された音波の周波数特性と予め設定された焼結品１０の密度と音波の周波数特性との関係とに基づいて焼結品１０の割れの有無を判定する割れ判定部５１ｄと、を具備した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の探傷を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、焼結物等の対象物の割れの有無は、作業者が目視で判定していた。しかし、目視で小さな割れを発見することは容易でない。特に、判定の対象物の数が多く対象物に含まれる割れを有する対象物の割合が小さい、すなわち不良品率が低い場合、割れが有る対象物を確実に発見することは困難であった。
【０００３】
このような問題を解決する方法として、焼結物等の対象物の割れの有無を音波を用いて判定する技術は公知となっている。例えば、特許文献１および特許文献２に記載の如くである。
特許文献１および特許文献２に記載の品質評価装置は、対象物に所定の周波数の音波を照射（送信）する送波手段と、対象物を透過した透過波または対象物により反射した反射波を受信する受波手段と、該受波手段が受信した透過波または反射波に基づいて対象物の評価を行う制御手段と、を具備するものである。
また、渦流センサを用いて対象物の表層部に渦電流を発生させ、該渦電流の大きさや変化等に基づいて対象物の割れの有無を判定する装置も知られている。
【０００４】
しかし、特許文献１および特許文献２に記載の装置は、効果的に音波を対象物に送信し、あるいは効果的に透過波または反射波を対象物から受信するために対象物と送波手段との間、および対象物と受波手段との間を水またはゲル状の媒体（グリース等）で満たす必要がある。そのため、対象物を水槽に浸漬したり対象物の表面にグリースを塗布したりする等の煩雑な作業を行わねばならず、作業時間の短縮や工数の削減という観点からは好ましくない。
【０００５】
また、渦流センサを用いた装置は、渦流センサを対象物に沿って走査する必要があり、そのため、対象物の形状によって検出結果にバラツキが生じ、安定した検出結果を得ることができないという問題がある。さらに、渦流センサを用いた装置は一般的に高価であり、製造工程等に広く展開する場合には好ましくない。
【０００６】
上記問題を解決する方法の一つとして、対象物を加振して対象物から発生する音（加振音）を検出することにより、対象物の割れの有無を判定する装置も知られている。例えば、特許文献３に記載の如くである。
【特許文献１】特開平６−１８４８７号公報
【特許文献２】特開２００４−１７７１５９号公報
【特許文献３】特開２００１−２３５４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献３に記載の装置は、焼結品のようにある程度の密度のバラツキがある対象物の探傷を行う場合、図４に示す如く対象物の共振周波数（ピーク周波数）が変動してある程度の幅を有する事から、小さい割れ（クラック）に起因する音（図４における太い実線のうち「割れ小」に対応するもの）が対象物の共振音（図４における太い点線で示すものであり、割れが無い対象物が通常発する音）に重複する。
そのため、小さい割れ（クラック）に起因する音と対象物の共振音とをピーク周波数の違いで分離することができず、小さな割れの有無を判定することが困難であるという問題がある。
【０００８】
本発明は以上の如き状況に鑑み、対象物の密度が変動しても対象物の割れの有無を精度良く判定可能な探傷方法および探傷装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
即ち、請求項１においては、
対象物の密度を算出する密度算出工程と、
前記対象物に打撃を付与する打撃付与工程と、
前記撃付与工程において打撃が付与された対象物が発する音波を検出する打撃音検出工程と、
前記密度算出工程において算出された対象物の密度と、前記打撃音検出工程において検出された音波の周波数特性と、予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係と、に基づいて対象物の割れの有無を判定する割れ判定工程と、
を具備するものである。
【００１１】
請求項２においては、
前記割れ判定工程において、
前記打撃音検出工程において検出された音波のピーク周波数が、予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係から得られる検量線領域よりも低周波側にある場合に前記対象物に割れが有ると判定するものである。
【００１２】
請求項３においては、
前記密度算出工程は、
前記対象物の重量を測定する重量測定工程と、
前記対象物の厚さを測定する厚さ測定工程と、
予め設定された前記対象物の断面積、前記重量測定工程において測定された対象物の重量、および前記厚さ測定工程において測定された対象物の厚さに基づいて対象物の密度を算出する算出工程と、
を具備するものである。
【００１３】
請求項４においては、
前記割れ判定工程において、
予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係を前記対象物の温度に基づいて補正するものである。
【００１４】
請求項５においては、
対象物の密度を算出する密度算出手段と、
前記対象物に打撃を付与する打撃付与手段と、
前記打撃付与手段により打撃が付与された対象物が発する音波を検出する打撃音検出手段と、
前記密度算出手段により算出された対象物の密度と、前記打撃音検出手段により検出された音波の周波数特性と、予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係と、に基づいて対象物の割れの有無を判定する割れ判定手段と、
を具備するものである。
【００１５】
請求項６においては、
前記割れ判定手段は、
前記打撃音検出手段により検出された音波のピーク周波数が、予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係から得られる検量線領域よりも低周波側にある場合に前記対象物に割れが有ると判定するものである。
【００１６】
請求項７においては、
前記密度算出手段は、
予め設定された前記対象物の断面積、測定された前記対象物の重量、測定された前記対象物の厚さに基づいて対象物の密度を算出するものである。
【００１７】
請求項８においては、
前記割れ判定手段は、
予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係を前記対象物の温度に基づいて補正するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１９】
請求項１においては、対象物の密度にバラツキがある場合でも、対象物の割れの有無を容易かつ精度良く判定することが可能である。
【００２０】
請求項２においては、対象物の割れが微小な場合でも、対象物の割れの有無を精度良く判定することが可能である。
【００２１】
請求項３においては、簡便な方法で対象物の密度を算出することが可能であり、作業性に優れる。
【００２２】
請求項４においては、対象物の温度にバラツキがある場合でも、対象物の割れの有無を容易かつ精度良く判定することが可能である。
【００２３】
請求項５においては、対象物の密度にバラツキがある場合でも、対象物の割れの有無を容易かつ精度良く判定することが可能である。
【００２４】
請求項６においては、対象物の割れが微小な場合でも、対象物の割れの有無を精度良く判定することが可能である。
【００２５】
請求項７においては、簡便な方法で対象物の密度を算出することが可能であり、作業性に優れる。
【００２６】
請求項８においては、対象物の温度にバラツキがある場合でも、対象物の割れの有無を容易かつ精度良く判定することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下では、図１乃至図６を用いて本発明に係る品質評価装置の実施の一形態である探傷装置１の構成について説明する。
【００２８】
探傷装置１は、焼結品１０の探傷、すなわち、焼結品１０の割れの有無の判定を行う装置である。
図１および図３に示す如く、焼結品１０は本発明に係る対象物の実施の一形態であり、例えば無加圧焼結法（雰囲気焼結法）、通電加熱焼結法、放電プラズマ焼結法等の方法を用いて粉末状の材料（主として金属材料）を所定の型に収容して加圧し、所定の形状とした後加熱する、あるいは所定の型に収容して加圧した状態で加熱することにより略円筒形状に成型したものである。
【００２９】
本発明に係る「対象物」は、探傷装置による探傷の対象となるものを広く指すものとする。
なお、本発明に係る探傷装置の対象物は焼結品１０に限定されるものではないが、焼結品等、量産時に対象物の密度の変化が起こり易いものについて探傷を行う場合に特に効果が大きい。
【００３０】
図１および図２に示す如く、探傷装置１は、主として打撃付与装置２、載置台３、打撃音検出装置４、制御装置５等を具備する。
【００３１】
打撃付与装置２は本発明に係る打撃付与手段の実施の一形態であり、焼結品１０に打撃を付与するものである。
打撃付与装置２は、主として焼結品１０と衝突する部材であるハンマ部材２１、ハンマ部材２１を焼結品１０に向かって衝突させるアクチュエータ等からなる駆動ユニット２２等を具備する。本実施例では、駆動ユニット２２によりハンマ部材２１が側方に突出し、ハンマ部材２１の突出方向に配置された焼結品１０に衝突することにより焼結品１０に打撃が付与される。
なお、本発明に係る打撃付与手段は、本実施例の打撃付与装置２に限定されず、対象物に打撃を付与可能であれば別の構成でも良い。
【００３２】
載置台３は焼結品１０を載置する台である。打撃付与装置２は載置台３に載置された焼結品１０に打撃を付与する。
なお、載置台３の上面にはスポンジやゴム等の振動を減衰させることができる部材を敷いておき、その上に焼結品１０を載置することが好ましい。
このようにすることにより、打撃が付与された焼結品１０が発する音波が載置台３に伝播し、後述する打撃音検出装置４による音波の検出の外乱要素となることを防止することが可能である。
また、本実施例の探傷装置１を焼結品１０の製造ラインにおける焼結品１０の搬送経路の中途部に設ける場合には、載置台３に焼結品１０を載置せず、搬送経路上の焼結品１０に直接打撃を付与する場合も想定される。このような場合には、載置台３を省略することも可能である。
【００３３】
打撃音検出装置４は、本発明に係る打撃音検出手段の実施の一形態であり、打撃付与装置２が打撃を付与した焼結品１０が発する音波を検出するものである。
ここで、本出願における「音波」は、人間が聴覚により知覚可能な周波数の音波およびこれよりも高い周波数帯の音波（超音波）を指し、より具体的には周波数が１０ｋＨｚ以上かつ４０ｋＨｚ以下程度の周波数帯の音波を指す。
打撃音検出装置４は、主として所定の周波数帯の音波を検出可能な音響センサ４１と、音響センサ４１が検出した音波の信号を、例えば図４における太い実線および太い破線で示す如き周波数と強度との関係を示すデータに変換するＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）アナライザ４２と、音響センサ４１を所定の位置、例えば焼結品１０とハンマ部材２１とが接触（衝突）する位置の近傍に支持する支持部材４３と、を具備する。
なお、本発明に係る打撃音検出手段は、本実施例の打撃音検出装置４に限定されず、打撃が付与された対象物が発する音波を検出可能であれば別の構成でも良い。
【００３４】
制御装置５は、制御部５１、入力部５２、表示部５３等を具備する。
【００３５】
制御部５１は、実体的には打撃付与装置２の動作を行うためのプログラム、焼結品１０の密度の算出に係るプログラム、焼結品１０の割れ判定に係るプログラム等を格納する格納手段、これらのプログラム等を展開する展開手段、これらのプログラム等に従って所定の演算を行う演算手段、焼結品１０の割れ判定の結果等を記憶する記憶手段等を具備する。制御部５１は、より具体的にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であっても良く、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であっても良い。
また、制御部５１は専用品でも良いが、市販のパソコンやワークステーション等を用いて達成することも可能である。
【００３６】
制御部５１は打撃付与装置２の駆動ユニット２２に接続され、打撃付与装置２を動作するための信号を送信することが可能である。
また、制御部５１は打撃音検出装置４の音響センサ４１に接続され、音響センサ４１により検出された所定の周波数帯の音波（打撃音）に係る情報を取得することが可能である。
【００３７】
制御部５１は、記憶部５１ａ、動作制御部５１ｂ、密度算出部５１ｃ、割れ判定部５１ｄを具備する。
【００３８】
記憶部５１ａは焼結品１０の断面積、割れが無い焼結品１０の密度と焼結品１０に打撃を付与したときに発生する音波の周波数特性（図６に示す検量線領域１２等）、探傷結果（割れの有無の判定結果）等の種々のデータを記憶するものである。
本実施例では、制御部５１の記憶手段に上記種々のデータが記憶されることにより、記憶部５１ａとしての機能を果たす。
【００３９】
動作制御部５１ｂは打撃付与装置２の動作を制御するものである。
本実施例では、制御部５１の格納手段に格納された打撃付与装置２の動作を行うためのプログラムが実行されることにより、動作制御部５１ｂとしての機能を果たす。
【００４０】
密度算出部５１ｃは本発明に係る密度算出手段の実施の一形態であり、焼結品１０の密度を算出するものである。本実施例では、制御部５１の格納手段に格納された焼結品１０の密度の算出に係るプログラム（密度算出プログラム）が実行されることにより、密度算出部５１ｃとしての機能を果たす。
【００４１】
密度算出部５１ｃは、（ａ）予め設計値に基づいて算出され、設定値として記憶部５１ａに記憶された焼結品１０の断面積、（ｂ）作業者により測定され、入力部５２を用いて入力された焼結品１０の重量、（ｃ）作業者により測定され、入力部５２を用いて入力された焼結品１０の厚さ、に基づいて焼結品１０の密度を算出する。
【００４２】
より具体的には、密度算出部５１ｃは焼結品１０の断面積と焼結品１０の厚さの積を算出してこれを焼結品１０の体積とし、焼結品１０の重量を当該体積で割った値を算出してこれを焼結品１０の密度とする。
ここで、対象物の体積は、対象物の真の体積でも良く、外形寸法から簡易的に算出された対象物の体積でも良い。
また、対象物の密度は、高精度な方法で測定された対象物の密度でも良く、簡便な方法により算出された対象物の体積で対象物の重量を割った値でも良い。
【００４３】
割れ判定部５１ｄは本発明に係る割れ判定手段の実施の一形態であり、密度算出部５１ｃにより算出された焼結品１０の密度と、打撃音検出装置４により検出された音波の周波数特性と、予め設定されて記憶部５１ａに記憶された割れが無い焼結品１０の密度と音波の周波数特性との関係と、に基づいて焼結品１０の割れの有無を判定するものである。
本実施例では、制御部５１の格納手段に格納された焼結品１０の割れ判定に係るプログラム（割れ判定プログラム）が実行されることにより、割れ判定部５１ｄとしての機能を果たす。
【００４４】
図５に示す如く、Ｘ線観察等の他の手法により割れが無いことが予め判明している焼結品１０・１０・・・の密度と、これらの焼結品１０・１０・・・に打撃を付与したときに発生する音波のピーク周波数とは直線関係を有する。
ここで、「ピーク周波数」は、検出された音波について強度が所定のレベル以上となる周波数を指す。通常、割れの無い対象物のピーク周波数は対象物の共振周波数に略一致する。
【００４５】
図６に示す如く、焼結品１０の密度と焼結品１０に打撃を付与したときに発生する音波のピーク周波数との関係を予め実験により求め、これらの実験結果から検量線１１を算出する。
次に、検量線１１を含み周波数方向に所定の幅を有する検量線領域１２（図６中の二本の点線で挟まれた領域）を設定し、これを記憶部５１ａに記憶する。
検量線領域１２は、割れが無い焼結品１０に打撃を付与したときに発生する音波のピーク周波数の周波数−密度平面上における存在領域を示すものである。
【００４６】
割れ判定部５１ｄは、密度算出部５１ｃにより算出された焼結品１０の密度と、打撃音検出装置４により検出された音波の周波数特性に基づいて、図６に示す周波数−密度平面上に焼結品１０の音波のピーク周波数をプロットする。
次に、割れ判定部５１ｄは、当該プロットされた焼結品１０の音波のピーク周波数と検量線領域１２とを比較し、検量線領域１２よりも低周波側に焼結品１０から発生する音波のピーク周波数がプロットされた場合には焼結品１０は割れを有すると判定し、検量線領域１２よりも低周波側に焼結品１０から発生する音波のピーク周波数がプロットされない場合には焼結品１０は割れを有さないと判定する。当該割れの判定結果は記憶部５１ａに記憶される。
【００４７】
図４に示す如く、焼結品１０の周波数特性、すなわち、焼結品１０から発生し、打撃音検出装置４により検出される音波の周波数と強度との関係だけを見た場合、焼結品１０の密度のバラツキを考慮した割れが無い焼結品１０の共振周波数（太い点線）と小さい割れに起因して発生するピーク周波数（太い実線のピークのうち、高周波側のもの）とを分離することが困難である。
しかし、図６に示す如く、焼結品１０のピーク周波数を周波数−密度平面上にプロットすると、割れがある場合には当該ピーク周波数が検量線領域１２から外れた位置にプロットされるので、焼結品１０の割れの有無を容易かつ精度良く判定することが可能である。
【００４８】
なお、検量線領域１２の周波数方向の幅（特に、検量線領域１２の低周波側の境界線１２ａと検量線１１との距離）は対象物の大きさ、形状、材質等に応じて適宜選択することが必要である。
また、一般的には割れが大きくなるほど、焼結品１０から発生する音波の中に、より低周波の成分が含まれることとなる。従って、焼結品１０から発生する音波のピーク周波数が検量線領域１２からどれだけ低周波側にずれているかを見ることにより、割れの大きさを判定することも可能である。
【００４９】
さらに、図８に示す如く、同一の焼結品１０の温度を変化させて打撃を付与した場合における当該温度とピーク周波数との間には直線関係が成立することから、焼結品１０の温度に基づいて予め設定された焼結品１０の密度と音波の周波数特性との関係、すなわち図６に示す検量線領域１２を補正することも可能である。
このように焼結品１０の温度で検量線領域１２を補正することにより、焼結品１０の温度にバラツキがある場合でも、焼結品１０の割れの有無を精度良く判定することが可能である。
【００５０】
入力部５２は、作業者等が探傷装置１の動作や焼結品１０の判定結果に係るデータ等を制御部５１に入力するものである。
入力部５２は専用品でも良いが、市販のキーボードやタッチパネル等を用いて達成することも可能である。
【００５１】
表示部５３は、入力部５２により入力されたデータや焼結品１０の判定結果等を表示するものである。
表示部５３は専用品でも良いが、市販のモニターや液晶ディスプレイ等を用いて達成することも可能である。
【００５２】
本実施例の探傷装置１は密度算出部５１ｃおよび割れ判定部５１ｄを一体とする構成としたが、本発明に係る探傷装置はこれに限定されず、密度算出手段と割れ判定手段とが別体でも良い。
また、本実施例の探傷装置１は一種類の焼結品１０について探傷を行う構成としたが、本発明に係る探傷装置はこれに限定されず、複数種類の対象物について探傷を行う構成としても良い。
【００５３】
以下では、図１乃至図７を用いて本発明に係る探傷方法の実施の一形態について説明する。
本実施例の探傷方法は、探傷装置１を用いて焼結品１０の割れの有無を判定する方法である。
【００５４】
図７に示す如く、本発明に係る探傷方法の実施の一形態は、密度算出工程Ｓ１００、打撃付与工程Ｓ２００、打撃音検出工程Ｓ３００、割れ判定工程Ｓ４００を具備する。
【００５５】
密度算出工程Ｓ１００は焼結品１０の密度を算出する工程である。
密度算出工程Ｓ１００は重量測定工程Ｓ１１０、厚さ測定工程Ｓ１２０、算出工程Ｓ１３０を具備する。
【００５６】
重量測定工程Ｓ１１０は焼結品１０の重量を測定する工程である。
重量測定工程Ｓ１１０において、作業者は市販の重量計等を用いて焼結品１０の重量を測定し、入力部５２を用いて焼結品１０の重量を制御部５１に入力する。制御部５１に入力された焼結品１０の重量は記憶部５１ａに記憶される。
なお、本発明に係る重量測定工程における対象物の重量を測定する方法は特に限定されない。
【００５７】
重量測定工程Ｓ１１０が終了したら厚さ測定工程Ｓ１２０に移行する。
【００５８】
厚さ測定工程Ｓ１２０は焼結品１０の厚さ（型抜き方向の厚さ）を測定する工程である。
厚さ測定工程Ｓ１２０において、作業者は市販のノギス等を用いて焼結品１０の厚さを測定し、入力部５２を用いて焼結品１０の厚さを制御部５１に入力する。制御部５１に入力された焼結品１０の厚さは記憶部５１ａに記憶される。
なお、本発明に係る厚さ測定工程における対象物の厚さを測定する方法は特に限定されない。
【００５９】
厚さ測定工程Ｓ１２０が終了したら算出工程Ｓ１３０に移行する。
【００６０】
算出工程Ｓ１３０は、（ａ）予め設定され、記憶部５１ａに記憶された焼結品１０の断面積、（ｂ）重量測定工程Ｓ１１０において測定され、記憶部５１ａに記憶された焼結品１０の重量、および（ｃ）厚さ測定工程Ｓ１２０において測定され、記憶部５１ａに記憶された焼結品１０の厚さ、に基づいて焼結品１０の密度を算出する工程である。
算出工程Ｓ１３０において、密度算出部５１ｃは焼結品１０の断面積と焼結品１０の厚さの積から焼結品１０の体積を算出し、続いて焼結品１０の重量を当該体積で割って焼結品１０の密度を算出する。算出された焼結品１０の密度は記憶部５１ａに記憶される。
【００６１】
算出工程Ｓ１３０が終了したら密度算出工程Ｓ１００が終了する。密度算出工程Ｓ１００が終了したら打撃付与工程Ｓ２００に移行する。
【００６２】
打撃付与工程Ｓ２００は、焼結品１０に打撃を付与する工程である。
打撃付与工程Ｓ２００において、制御部５１の動作制御部５１ｂは打撃付与装置２の駆動ユニット２２に信号を送信し、駆動ユニット２２は当該信号に基づいてハンマ部材２１を突出して焼結品１０に衝突させる。
【００６３】
打撃付与工程Ｓ２００が終了したら、打撃音検出工程Ｓ３００に移行する。
【００６４】
打撃音検出工程Ｓ３００は、打撃付与工程Ｓ２００において打撃を付与した焼結品１０が発する音波を検出する工程である。
打撃音検出工程Ｓ３００において、打撃音検出装置４の音響センサ４１は、打撃が付与されることにより焼結品１０が発する音波を検出する。次に、ＦＦＴアナライザ４２は、音響センサ４１が検出した音波に係る信号を取得し、これに基づいて図４の太い実線で示す如き音波の周波数と強度との関係を示すデータに変換する。焼結品１０が発する音波の周波数と強度との関係（を示すデータ）は記憶部５１ａに記憶される。
【００６５】
打撃音検出工程Ｓ３００が終了したら、割れ判定工程Ｓ４００に移行する。
【００６６】
割れ判定工程Ｓ４００は、（ａ）密度算出工程Ｓ１００において算出され、記憶部５１ａに記憶された焼結品１０の密度と、（ｂ）打撃音検出工程Ｓ３００において検出され、記憶部５１ａに記憶された音波の周波数特性（音波の周波数と強度との関係）と、（ｃ）予め設定され、記憶部５１ａに記憶された割れが無い焼結品１０の密度と音波の周波数特性との関係（検量線領域１２）と、に基づいて、焼結品１０の割れの有無を判定する工程である。
【００６７】
割れ判定工程Ｓ４００において、割れ判定部５１ｄは、（ａ）密度算出工程Ｓ１００において算出され、記憶部５１ａに記憶された焼結品１０の密度と、（ｂ）打撃音検出工程Ｓ３００において検出され、記憶部５１ａに記憶された音波の周波数特性（音波の周波数と強度との関係）と、に基づいて、図６に示す周波数−密度平面上に焼結品１０の音波のピーク周波数をプロットする。
次に、割れ判定部５１ｄは、当該プロットされた焼結品１０の音波のピーク周波数と検量線領域１２とを比較し、検量線領域１２よりも低周波側に焼結品１０から発生する音波のピーク周波数がプロットされた場合には焼結品１０は割れを有すると判定し、検量線領域１２よりも低周波側に焼結品１０から発生する音波のピーク周波数がプロットされない場合には焼結品１０は割れを有さないと判定する。
【００６８】
割れ判定工程Ｓ４００が終了したら、本実施例の探傷方法は終了する。
【００６９】
なお、本実施例では密度算出工程Ｓ１００→打撃付与工程Ｓ２００→打撃音検出工程Ｓ３００→割れ判定工程Ｓ４００の順に移行する構成としたが、本発明に係る探傷方法はこれに限定されず、打撃付与工程→打撃音検出工程→密度算出工程→割れ判定工程の順に移行する構成としても良い。
【００７０】
本発明に係る探傷方法の実施の一形態は、焼結品１０の一箇所に一回の打撃を付与する場合だけでなく、一箇所に複数回の打撃を付与する場合や、異なる複数の箇所に一回または複数回の打撃を付与する場合も含まれる。
【００７１】
本発明に係る探傷方法の実施の一形態は、焼結品１０の一箇所に複数回の打撃を付与し、それぞれの打撃に係る音波のピーク周波数の平均値を当該打撃付与位置のピーク周波数とすることにより、音波のピーク周波数の精度を向上させることが可能である。
【００７２】
以上の如く、本発明に係る探傷方法の実施の一形態は、
焼結品１０の密度を算出する密度算出工程Ｓ１００と、
焼結品１０に打撃を付与する打撃付与工程Ｓ２００と、
打撃付与工程Ｓ２００において打撃が付与された焼結品１０が発する音波を検出する打撃音検出工程Ｓ３００と、
密度算出工程Ｓ１００において算出された焼結品１０の密度と、打撃音検出工程Ｓ３００において検出された音波の周波数特性（音波の周波数と強度との関係）と、予め設定された焼結品１０の密度と音波の周波数特性との関係（本実施例の場合、検量線領域１２）と、に基づいて、焼結品１０の割れの有無を判定する割れ判定工程Ｓ４００と、
を具備するものである。
このように構成することにより、焼結品１０の密度にバラツキがある場合でも、焼結品１０の割れの有無を容易かつ精度良く判定することが可能である。
【００７３】
また、本発明に係る探傷方法の実施の一形態は、
割れ判定工程Ｓ４００において、
打撃付与工程Ｓ２００において検出された音波のピーク周波数が、予め設定された焼結品１０の密度と音波の周波数特性との関係から得られる検量線領域１２よりも低周波側にある場合に焼結品１０に割れが有ると判定するものである。
このように構成することにより、焼結品１０の割れが微小な場合でも、焼結品１０の割れの有無を精度良く判定することが可能である。
【００７４】
また、本発明に係る探傷方法の実施の一形態における密度算出工程Ｓ１００は、
焼結品１０の重量を測定する重量測定工程Ｓ１１０と、
焼結品１０の厚さを測定する厚さ測定工程Ｓ１２０と、
予め設定された焼結品１０の断面積、重量測定工程Ｓ１１０において測定された焼結品１０の重量、および厚さ測定工程Ｓ１２０において測定された焼結品１０の厚さに基づいて焼結品１０の密度を算出する算出工程Ｓ１３０と、
を具備するものである。
このように構成することにより、簡便な方法で焼結品１０の密度を算出することが可能であり、作業性に優れる。より具体的には、作業時間の短縮、労力の軽減に寄与する。
【００７５】
また、本発明に係る探傷方法の実施の一形態は、
割れ判定工程Ｓ４００において、予め設定された焼結品１０の密度と音波の周波数特性との関係（本実施例の場合、検量線領域１２）を焼結品１０の温度に基づいて補正するものである。
このように構成することにより、焼結品１０の温度にバラツキがある場合でも、焼結品１０の割れの有無を容易かつ精度良く判定することが可能である。
【００７６】
また、本発明に係る探傷装置の実施の一形態である探傷装置１は、
焼結品１０の密度を算出する密度算出部５１ｃと、
焼結品１０に打撃を付与する打撃付与装置２と、
打撃付与装置２により打撃が付与された焼結品１０が発する音波を検出する打撃音検出装置４と、
密度算出部５１ｃにより算出された焼結品１０の密度と、打撃音検出装置４により検出された音波の周波数特性（音波の周波数と強度との関係）と、予め設定された焼結品１０の密度と音波の周波数特性との関係（本実施例の場合、検量線領域１２）と、に基づいて焼結品１０の割れの有無を判定する割れ判定部５１ｄと、
を具備するものである。
このように構成することにより、焼結品１０の密度にバラツキがある場合でも、焼結品１０の割れの有無を容易かつ精度良く判定することが可能である。
【００７７】
また、探傷装置１の割れ判定部５１ｄは、
打撃音検出装置４により検出された音波のピーク周波数が、予め設定された焼結品１０の密度と音波の周波数特性との関係から得られる検量線領域１２よりも低周波側にある場合に焼結品１に割れが有ると判定するものである。
このように構成することにより、焼結品１０の割れが微小な場合でも、焼結品１０の割れの有無を精度良く判定することが可能である。
【００７８】
また、探傷装置１の密度算出部５１ｃは、
予め設定された焼結品１０の断面積、測定された焼結品１０の重量、測定された焼結品１０の厚さに基づいて焼結品１０の密度を算出するものである。
このように構成することにより、簡便な方法で焼結品１０の密度を算出することが可能であり、作業性に優れる。より具体的には、作業時間の短縮、労力の軽減に寄与する。
【００７９】
また、探傷装置１の割れ判定部５１ｄは、
予め設定された焼結品１０の密度と音波の周波数特性との関係（本実施例の場合、検量線領域１２）を焼結品１０の温度に基づいて補正するものである。
このように構成することにより、焼結品１０の温度にバラツキがある場合でも、焼結品１０の割れの有無を容易かつ精度良く判定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る探傷装置の実施の一形態の全体構成を示す図。
【図２】本発明に係る探傷装置の実施の一形態のブロック図。
【図３】焼結品を示す図。
【図４】焼結品の打撃音の周波数と強度との関係を示す図。
【図５】焼結品の打撃音の周波数と密度との関係を示す図。
【図６】焼結品の割れの有無、焼結品の打撃音の周波数および密度の関係を示す図。
【図７】本発明に係る探傷方法の実施の一形態を示すフロー図。
【図８】焼結品の打撃音の周波数と温度との関係を示す図。
【符号の説明】
【００８１】
１ 探傷装置
２ 打撃付与装置（打撃付与手段）
４ 打撃音検出装置（打撃音検出手段）
１０ 焼結品（対象物）
５１ｃ 密度算出部（密度算出手段）
５１ｄ 割れ判定部（割れ判定手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の探傷を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、焼結物等の対象物の割れの有無は、作業者が目視で判定していた。しかし、目視で小さな割れを発見することは容易でない。特に、判定の対象物の数が多く対象物に含まれる割れを有する対象物の割合が小さい、すなわち不良品率が低い場合、割れが有る対象物を確実に発見することは困難であった。
【０００３】
このような問題を解決する方法として、焼結物等の対象物の割れの有無を音波を用いて判定する技術は公知となっている。例えば、特許文献１および特許文献２に記載の如くである。
特許文献１および特許文献２に記載の品質評価装置は、対象物に所定の周波数の音波を照射（送信）する送波手段と、対象物を透過した透過波または対象物により反射した反射波を受信する受波手段と、該受波手段が受信した透過波または反射波に基づいて対象物の評価を行う制御手段と、を具備するものである。
また、渦流センサを用いて対象物の表層部に渦電流を発生させ、該渦電流の大きさや変化等に基づいて対象物の割れの有無を判定する装置も知られている。
【０００４】
しかし、特許文献１および特許文献２に記載の装置は、効果的に音波を対象物に送信し、あるいは効果的に透過波または反射波を対象物から受信するために対象物と送波手段との間、および対象物と受波手段との間を水またはゲル状の媒体（グリース等）で満たす必要がある。そのため、対象物を水槽に浸漬したり対象物の表面にグリースを塗布したりする等の煩雑な作業を行わねばならず、作業時間の短縮や工数の削減という観点からは好ましくない。
【０００５】
また、渦流センサを用いた装置は、渦流センサを対象物に沿って走査する必要があり、そのため、対象物の形状によって検出結果にバラツキが生じ、安定した検出結果を得ることができないという問題がある。さらに、渦流センサを用いた装置は一般的に高価であり、製造工程等に広く展開する場合には好ましくない。
【０００６】
上記問題を解決する方法の一つとして、対象物を加振して対象物から発生する音（加振音）を検出することにより、対象物の割れの有無を判定する装置も知られている。例えば、特許文献３に記載の如くである。
【特許文献１】特開平６−１８４８７号公報
【特許文献２】特開２００４−１７７１５９号公報
【特許文献３】特開２００１−２３５４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献３に記載の装置は、焼結品のようにある程度の密度のバラツキがある対象物の探傷を行う場合、図４に示す如く対象物の共振周波数（ピーク周波数）が変動してある程度の幅を有する事から、小さい割れ（クラック）に起因する音（図４における太い実線のうち「割れ小」に対応するもの）が対象物の共振音（図４における太い点線で示すものであり、割れが無い対象物が通常発する音）に重複する。
そのため、小さい割れ（クラック）に起因する音と対象物の共振音とをピーク周波数の違いで分離することができず、小さな割れの有無を判定することが困難であるという問題がある。
【０００８】
本発明は以上の如き状況に鑑み、対象物の密度が変動しても対象物の割れの有無を精度良く判定可能な探傷方法および探傷装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
即ち、請求項１においては、
対象物の密度を算出する密度算出工程と、
前記対象物に打撃を付与する打撃付与工程と、
前記撃付与工程において打撃が付与された対象物が発する音波を検出する打撃音検出工程と、
前記密度算出工程において算出された対象物の密度と、前記打撃音検出工程において検出された音波の周波数特性と、予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係と、に基づいて対象物の割れの有無を判定する割れ判定工程と、
を具備するものである。
【００１１】
請求項２においては、
前記割れ判定工程において、
前記打撃音検出工程において検出された音波のピーク周波数が、予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係から得られる検量線領域よりも低周波側にある場合に前記対象物に割れが有ると判定するものである。
【００１２】
請求項３においては、
前記密度算出工程は、
前記対象物の重量を測定する重量測定工程と、
前記対象物の厚さを測定する厚さ測定工程と、
予め設定された前記対象物の断面積、前記重量測定工程において測定された対象物の重量、および前記厚さ測定工程において測定された対象物の厚さに基づいて対象物の密度を算出する算出工程と、
を具備するものである。
【００１３】
請求項４においては、
前記割れ判定工程において、
予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係を前記対象物の温度に基づいて補正するものである。
【００１４】
請求項５においては、
対象物の密度を算出する密度算出手段と、
前記対象物に打撃を付与する打撃付与手段と、
前記打撃付与手段により打撃が付与された対象物が発する音波を検出する打撃音検出手段と、
前記密度算出手段により算出された対象物の密度と、前記打撃音検出手段により検出された音波の周波数特性と、予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係と、に基づいて対象物の割れの有無を判定する割れ判定手段と、
を具備するものである。
【００１５】
請求項６においては、
前記割れ判定手段は、
前記打撃音検出手段により検出された音波のピーク周波数が、予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係から得られる検量線領域よりも低周波側にある場合に前記対象物に割れが有ると判定するものである。
【００１６】
請求項７においては、
前記密度算出手段は、
予め設定された前記対象物の断面積、測定された前記対象物の重量、測定された前記対象物の厚さに基づいて対象物の密度を算出するものである。
【００１７】
請求項８においては、
前記割れ判定手段は、
予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係を前記対象物の温度に基づいて補正するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１９】
請求項１においては、対象物の密度にバラツキがある場合でも、対象物の割れの有無を容易かつ精度良く判定することが可能である。
【００２０】
請求項２においては、対象物の割れが微小な場合でも、対象物の割れの有無を精度良く判定することが可能である。
【００２１】
請求項３においては、簡便な方法で対象物の密度を算出することが可能であり、作業性に優れる。
【００２２】
請求項４においては、対象物の温度にバラツキがある場合でも、対象物の割れの有無を容易かつ精度良く判定することが可能である。
【００２３】
請求項５においては、対象物の密度にバラツキがある場合でも、対象物の割れの有無を容易かつ精度良く判定することが可能である。
【００２４】
請求項６においては、対象物の割れが微小な場合でも、対象物の割れの有無を精度良く判定することが可能である。
【００２５】
請求項７においては、簡便な方法で対象物の密度を算出することが可能であり、作業性に優れる。
【００２６】
請求項８においては、対象物の温度にバラツキがある場合でも、対象物の割れの有無を容易かつ精度良く判定することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下では、図１乃至図６を用いて本発明に係る品質評価装置の実施の一形態である探傷装置１の構成について説明する。
【００２８】
探傷装置１は、焼結品１０の探傷、すなわち、焼結品１０の割れの有無の判定を行う装置である。
図１および図３に示す如く、焼結品１０は本発明に係る対象物の実施の一形態であり、例えば無加圧焼結法（雰囲気焼結法）、通電加熱焼結法、放電プラズマ焼結法等の方法を用いて粉末状の材料（主として金属材料）を所定の型に収容して加圧し、所定の形状とした後加熱する、あるいは所定の型に収容して加圧した状態で加熱することにより略円筒形状に成型したものである。
【００２９】
本発明に係る「対象物」は、探傷装置による探傷の対象となるものを広く指すものとする。
なお、本発明に係る探傷装置の対象物は焼結品１０に限定されるものではないが、焼結品等、量産時に対象物の密度の変化が起こり易いものについて探傷を行う場合に特に効果が大きい。
【００３０】
図１および図２に示す如く、探傷装置１は、主として打撃付与装置２、載置台３、打撃音検出装置４、制御装置５等を具備する。
【００３１】
打撃付与装置２は本発明に係る打撃付与手段の実施の一形態であり、焼結品１０に打撃を付与するものである。
打撃付与装置２は、主として焼結品１０と衝突する部材であるハンマ部材２１、ハンマ部材２１を焼結品１０に向かって衝突させるアクチュエータ等からなる駆動ユニット２２等を具備する。本実施例では、駆動ユニット２２によりハンマ部材２１が側方に突出し、ハンマ部材２１の突出方向に配置された焼結品１０に衝突することにより焼結品１０に打撃が付与される。
なお、本発明に係る打撃付与手段は、本実施例の打撃付与装置２に限定されず、対象物に打撃を付与可能であれば別の構成でも良い。
【００３２】
載置台３は焼結品１０を載置する台である。打撃付与装置２は載置台３に載置された焼結品１０に打撃を付与する。
なお、載置台３の上面にはスポンジやゴム等の振動を減衰させることができる部材を敷いておき、その上に焼結品１０を載置することが好ましい。
このようにすることにより、打撃が付与された焼結品１０が発する音波が載置台３に伝播し、後述する打撃音検出装置４による音波の検出の外乱要素となることを防止することが可能である。
また、本実施例の探傷装置１を焼結品１０の製造ラインにおける焼結品１０の搬送経路の中途部に設ける場合には、載置台３に焼結品１０を載置せず、搬送経路上の焼結品１０に直接打撃を付与する場合も想定される。このような場合には、載置台３を省略することも可能である。
【００３３】
打撃音検出装置４は、本発明に係る打撃音検出手段の実施の一形態であり、打撃付与装置２が打撃を付与した焼結品１０が発する音波を検出するものである。
ここで、本出願における「音波」は、人間が聴覚により知覚可能な周波数の音波およびこれよりも高い周波数帯の音波（超音波）を指し、より具体的には周波数が１０ｋＨｚ以上かつ４０ｋＨｚ以下程度の周波数帯の音波を指す。
打撃音検出装置４は、主として所定の周波数帯の音波を検出可能な音響センサ４１と、音響センサ４１が検出した音波の信号を、例えば図４における太い実線および太い破線で示す如き周波数と強度との関係を示すデータに変換するＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）アナライザ４２と、音響センサ４１を所定の位置、例えば焼結品１０とハンマ部材２１とが接触（衝突）する位置の近傍に支持する支持部材４３と、を具備する。
なお、本発明に係る打撃音検出手段は、本実施例の打撃音検出装置４に限定されず、打撃が付与された対象物が発する音波を検出可能であれば別の構成でも良い。
【００３４】
制御装置５は、制御部５１、入力部５２、表示部５３等を具備する。
【００３５】
制御部５１は、実体的には打撃付与装置２の動作を行うためのプログラム、焼結品１０の密度の算出に係るプログラム、焼結品１０の割れ判定に係るプログラム等を格納する格納手段、これらのプログラム等を展開する展開手段、これらのプログラム等に従って所定の演算を行う演算手段、焼結品１０の割れ判定の結果等を記憶する記憶手段等を具備する。制御部５１は、より具体的にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であっても良く、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であっても良い。
また、制御部５１は専用品でも良いが、市販のパソコンやワークステーション等を用いて達成することも可能である。
【００３６】
制御部５１は打撃付与装置２の駆動ユニット２２に接続され、打撃付与装置２を動作するための信号を送信することが可能である。
また、制御部５１は打撃音検出装置４の音響センサ４１に接続され、音響センサ４１により検出された所定の周波数帯の音波（打撃音）に係る情報を取得することが可能である。
【００３７】
制御部５１は、記憶部５１ａ、動作制御部５１ｂ、密度算出部５１ｃ、割れ判定部５１ｄを具備する。
【００３８】
記憶部５１ａは焼結品１０の断面積、割れが無い焼結品１０の密度と焼結品１０に打撃を付与したときに発生する音波の周波数特性（図６に示す検量線領域１２等）、探傷結果（割れの有無の判定結果）等の種々のデータを記憶するものである。
本実施例では、制御部５１の記憶手段に上記種々のデータが記憶されることにより、記憶部５１ａとしての機能を果たす。
【００３９】
動作制御部５１ｂは打撃付与装置２の動作を制御するものである。
本実施例では、制御部５１の格納手段に格納された打撃付与装置２の動作を行うためのプログラムが実行されることにより、動作制御部５１ｂとしての機能を果たす。
【００４０】
密度算出部５１ｃは本発明に係る密度算出手段の実施の一形態であり、焼結品１０の密度を算出するものである。本実施例では、制御部５１の格納手段に格納された焼結品１０の密度の算出に係るプログラム（密度算出プログラム）が実行されることにより、密度算出部５１ｃとしての機能を果たす。
【００４１】
密度算出部５１ｃは、（ａ）予め設計値に基づいて算出され、設定値として記憶部５１ａに記憶された焼結品１０の断面積、（ｂ）作業者により測定され、入力部５２を用いて入力された焼結品１０の重量、（ｃ）作業者により測定され、入力部５２を用いて入力された焼結品１０の厚さ、に基づいて焼結品１０の密度を算出する。
【００４２】
より具体的には、密度算出部５１ｃは焼結品１０の断面積と焼結品１０の厚さの積を算出してこれを焼結品１０の体積とし、焼結品１０の重量を当該体積で割った値を算出してこれを焼結品１０の密度とする。
ここで、対象物の体積は、対象物の真の体積でも良く、外形寸法から簡易的に算出された対象物の体積でも良い。
また、対象物の密度は、高精度な方法で測定された対象物の密度でも良く、簡便な方法により算出された対象物の体積で対象物の重量を割った値でも良い。
【００４３】
割れ判定部５１ｄは本発明に係る割れ判定手段の実施の一形態であり、密度算出部５１ｃにより算出された焼結品１０の密度と、打撃音検出装置４により検出された音波の周波数特性と、予め設定されて記憶部５１ａに記憶された割れが無い焼結品１０の密度と音波の周波数特性との関係と、に基づいて焼結品１０の割れの有無を判定するものである。
本実施例では、制御部５１の格納手段に格納された焼結品１０の割れ判定に係るプログラム（割れ判定プログラム）が実行されることにより、割れ判定部５１ｄとしての機能を果たす。
【００４４】
図５に示す如く、Ｘ線観察等の他の手法により割れが無いことが予め判明している焼結品１０・１０・・・の密度と、これらの焼結品１０・１０・・・に打撃を付与したときに発生する音波のピーク周波数とは直線関係を有する。
ここで、「ピーク周波数」は、検出された音波について強度が所定のレベル以上となる周波数を指す。通常、割れの無い対象物のピーク周波数は対象物の共振周波数に略一致する。
【００４５】
図６に示す如く、焼結品１０の密度と焼結品１０に打撃を付与したときに発生する音波のピーク周波数との関係を予め実験により求め、これらの実験結果から検量線１１を算出する。
次に、検量線１１を含み周波数方向に所定の幅を有する検量線領域１２（図６中の二本の点線で挟まれた領域）を設定し、これを記憶部５１ａに記憶する。
検量線領域１２は、割れが無い焼結品１０に打撃を付与したときに発生する音波のピーク周波数の周波数−密度平面上における存在領域を示すものである。
【００４６】
割れ判定部５１ｄは、密度算出部５１ｃにより算出された焼結品１０の密度と、打撃音検出装置４により検出された音波の周波数特性に基づいて、図６に示す周波数−密度平面上に焼結品１０の音波のピーク周波数をプロットする。
次に、割れ判定部５１ｄは、当該プロットされた焼結品１０の音波のピーク周波数と検量線領域１２とを比較し、検量線領域１２よりも低周波側に焼結品１０から発生する音波のピーク周波数がプロットされた場合には焼結品１０は割れを有すると判定し、検量線領域１２よりも低周波側に焼結品１０から発生する音波のピーク周波数がプロットされない場合には焼結品１０は割れを有さないと判定する。当該割れの判定結果は記憶部５１ａに記憶される。
【００４７】
図４に示す如く、焼結品１０の周波数特性、すなわち、焼結品１０から発生し、打撃音検出装置４により検出される音波の周波数と強度との関係だけを見た場合、焼結品１０の密度のバラツキを考慮した割れが無い焼結品１０の共振周波数（太い点線）と小さい割れに起因して発生するピーク周波数（太い実線のピークのうち、高周波側のもの）とを分離することが困難である。
しかし、図６に示す如く、焼結品１０のピーク周波数を周波数−密度平面上にプロットすると、割れがある場合には当該ピーク周波数が検量線領域１２から外れた位置にプロットされるので、焼結品１０の割れの有無を容易かつ精度良く判定することが可能である。
【００４８】
なお、検量線領域１２の周波数方向の幅（特に、検量線領域１２の低周波側の境界線１２ａと検量線１１との距離）は対象物の大きさ、形状、材質等に応じて適宜選択することが必要である。
また、一般的には割れが大きくなるほど、焼結品１０から発生する音波の中に、より低周波の成分が含まれることとなる。従って、焼結品１０から発生する音波のピーク周波数が検量線領域１２からどれだけ低周波側にずれているかを見ることにより、割れの大きさを判定することも可能である。
【００４９】
さらに、図８に示す如く、同一の焼結品１０の温度を変化させて打撃を付与した場合における当該温度とピーク周波数との間には直線関係が成立することから、焼結品１０の温度に基づいて予め設定された焼結品１０の密度と音波の周波数特性との関係、すなわち図６に示す検量線領域１２を補正することも可能である。
このように焼結品１０の温度で検量線領域１２を補正することにより、焼結品１０の温度にバラツキがある場合でも、焼結品１０の割れの有無を精度良く判定することが可能である。
【００５０】
入力部５２は、作業者等が探傷装置１の動作や焼結品１０の判定結果に係るデータ等を制御部５１に入力するものである。
入力部５２は専用品でも良いが、市販のキーボードやタッチパネル等を用いて達成することも可能である。
【００５１】
表示部５３は、入力部５２により入力されたデータや焼結品１０の判定結果等を表示するものである。
表示部５３は専用品でも良いが、市販のモニターや液晶ディスプレイ等を用いて達成することも可能である。
【００５２】
本実施例の探傷装置１は密度算出部５１ｃおよび割れ判定部５１ｄを一体とする構成としたが、本発明に係る探傷装置はこれに限定されず、密度算出手段と割れ判定手段とが別体でも良い。
また、本実施例の探傷装置１は一種類の焼結品１０について探傷を行う構成としたが、本発明に係る探傷装置はこれに限定されず、複数種類の対象物について探傷を行う構成としても良い。
【００５３】
以下では、図１乃至図７を用いて本発明に係る探傷方法の実施の一形態について説明する。
本実施例の探傷方法は、探傷装置１を用いて焼結品１０の割れの有無を判定する方法である。
【００５４】
図７に示す如く、本発明に係る探傷方法の実施の一形態は、密度算出工程Ｓ１００、打撃付与工程Ｓ２００、打撃音検出工程Ｓ３００、割れ判定工程Ｓ４００を具備する。
【００５５】
密度算出工程Ｓ１００は焼結品１０の密度を算出する工程である。
密度算出工程Ｓ１００は重量測定工程Ｓ１１０、厚さ測定工程Ｓ１２０、算出工程Ｓ１３０を具備する。
【００５６】
重量測定工程Ｓ１１０は焼結品１０の重量を測定する工程である。
重量測定工程Ｓ１１０において、作業者は市販の重量計等を用いて焼結品１０の重量を測定し、入力部５２を用いて焼結品１０の重量を制御部５１に入力する。制御部５１に入力された焼結品１０の重量は記憶部５１ａに記憶される。
なお、本発明に係る重量測定工程における対象物の重量を測定する方法は特に限定されない。
【００５７】
重量測定工程Ｓ１１０が終了したら厚さ測定工程Ｓ１２０に移行する。
【００５８】
厚さ測定工程Ｓ１２０は焼結品１０の厚さ（型抜き方向の厚さ）を測定する工程である。
厚さ測定工程Ｓ１２０において、作業者は市販のノギス等を用いて焼結品１０の厚さを測定し、入力部５２を用いて焼結品１０の厚さを制御部５１に入力する。制御部５１に入力された焼結品１０の厚さは記憶部５１ａに記憶される。
なお、本発明に係る厚さ測定工程における対象物の厚さを測定する方法は特に限定されない。
【００５９】
厚さ測定工程Ｓ１２０が終了したら算出工程Ｓ１３０に移行する。
【００６０】
算出工程Ｓ１３０は、（ａ）予め設定され、記憶部５１ａに記憶された焼結品１０の断面積、（ｂ）重量測定工程Ｓ１１０において測定され、記憶部５１ａに記憶された焼結品１０の重量、および（ｃ）厚さ測定工程Ｓ１２０において測定され、記憶部５１ａに記憶された焼結品１０の厚さ、に基づいて焼結品１０の密度を算出する工程である。
算出工程Ｓ１３０において、密度算出部５１ｃは焼結品１０の断面積と焼結品１０の厚さの積から焼結品１０の体積を算出し、続いて焼結品１０の重量を当該体積で割って焼結品１０の密度を算出する。算出された焼結品１０の密度は記憶部５１ａに記憶される。
【００６１】
算出工程Ｓ１３０が終了したら密度算出工程Ｓ１００が終了する。密度算出工程Ｓ１００が終了したら打撃付与工程Ｓ２００に移行する。
【００６２】
打撃付与工程Ｓ２００は、焼結品１０に打撃を付与する工程である。
打撃付与工程Ｓ２００において、制御部５１の動作制御部５１ｂは打撃付与装置２の駆動ユニット２２に信号を送信し、駆動ユニット２２は当該信号に基づいてハンマ部材２１を突出して焼結品１０に衝突させる。
【００６３】
打撃付与工程Ｓ２００が終了したら、打撃音検出工程Ｓ３００に移行する。
【００６４】
打撃音検出工程Ｓ３００は、打撃付与工程Ｓ２００において打撃を付与した焼結品１０が発する音波を検出する工程である。
打撃音検出工程Ｓ３００において、打撃音検出装置４の音響センサ４１は、打撃が付与されることにより焼結品１０が発する音波を検出する。次に、ＦＦＴアナライザ４２は、音響センサ４１が検出した音波に係る信号を取得し、これに基づいて図４の太い実線で示す如き音波の周波数と強度との関係を示すデータに変換する。焼結品１０が発する音波の周波数と強度との関係（を示すデータ）は記憶部５１ａに記憶される。
【００６５】
打撃音検出工程Ｓ３００が終了したら、割れ判定工程Ｓ４００に移行する。
【００６６】
割れ判定工程Ｓ４００は、（ａ）密度算出工程Ｓ１００において算出され、記憶部５１ａに記憶された焼結品１０の密度と、（ｂ）打撃音検出工程Ｓ３００において検出され、記憶部５１ａに記憶された音波の周波数特性（音波の周波数と強度との関係）と、（ｃ）予め設定され、記憶部５１ａに記憶された割れが無い焼結品１０の密度と音波の周波数特性との関係（検量線領域１２）と、に基づいて、焼結品１０の割れの有無を判定する工程である。
【００６７】
割れ判定工程Ｓ４００において、割れ判定部５１ｄは、（ａ）密度算出工程Ｓ１００において算出され、記憶部５１ａに記憶された焼結品１０の密度と、（ｂ）打撃音検出工程Ｓ３００において検出され、記憶部５１ａに記憶された音波の周波数特性（音波の周波数と強度との関係）と、に基づいて、図６に示す周波数−密度平面上に焼結品１０の音波のピーク周波数をプロットする。
次に、割れ判定部５１ｄは、当該プロットされた焼結品１０の音波のピーク周波数と検量線領域１２とを比較し、検量線領域１２よりも低周波側に焼結品１０から発生する音波のピーク周波数がプロットされた場合には焼結品１０は割れを有すると判定し、検量線領域１２よりも低周波側に焼結品１０から発生する音波のピーク周波数がプロットされない場合には焼結品１０は割れを有さないと判定する。
【００６８】
割れ判定工程Ｓ４００が終了したら、本実施例の探傷方法は終了する。
【００６９】
なお、本実施例では密度算出工程Ｓ１００→打撃付与工程Ｓ２００→打撃音検出工程Ｓ３００→割れ判定工程Ｓ４００の順に移行する構成としたが、本発明に係る探傷方法はこれに限定されず、打撃付与工程→打撃音検出工程→密度算出工程→割れ判定工程の順に移行する構成としても良い。
【００７０】
本発明に係る探傷方法の実施の一形態は、焼結品１０の一箇所に一回の打撃を付与する場合だけでなく、一箇所に複数回の打撃を付与する場合や、異なる複数の箇所に一回または複数回の打撃を付与する場合も含まれる。
【００７１】
本発明に係る探傷方法の実施の一形態は、焼結品１０の一箇所に複数回の打撃を付与し、それぞれの打撃に係る音波のピーク周波数の平均値を当該打撃付与位置のピーク周波数とすることにより、音波のピーク周波数の精度を向上させることが可能である。
【００７２】
以上の如く、本発明に係る探傷方法の実施の一形態は、
焼結品１０の密度を算出する密度算出工程Ｓ１００と、
焼結品１０に打撃を付与する打撃付与工程Ｓ２００と、
打撃付与工程Ｓ２００において打撃が付与された焼結品１０が発する音波を検出する打撃音検出工程Ｓ３００と、
密度算出工程Ｓ１００において算出された焼結品１０の密度と、打撃音検出工程Ｓ３００において検出された音波の周波数特性（音波の周波数と強度との関係）と、予め設定された焼結品１０の密度と音波の周波数特性との関係（本実施例の場合、検量線領域１２）と、に基づいて、焼結品１０の割れの有無を判定する割れ判定工程Ｓ４００と、
を具備するものである。
このように構成することにより、焼結品１０の密度にバラツキがある場合でも、焼結品１０の割れの有無を容易かつ精度良く判定することが可能である。
【００７３】
また、本発明に係る探傷方法の実施の一形態は、
割れ判定工程Ｓ４００において、
打撃付与工程Ｓ２００において検出された音波のピーク周波数が、予め設定された焼結品１０の密度と音波の周波数特性との関係から得られる検量線領域１２よりも低周波側にある場合に焼結品１０に割れが有ると判定するものである。
このように構成することにより、焼結品１０の割れが微小な場合でも、焼結品１０の割れの有無を精度良く判定することが可能である。
【００７４】
また、本発明に係る探傷方法の実施の一形態における密度算出工程Ｓ１００は、
焼結品１０の重量を測定する重量測定工程Ｓ１１０と、
焼結品１０の厚さを測定する厚さ測定工程Ｓ１２０と、
予め設定された焼結品１０の断面積、重量測定工程Ｓ１１０において測定された焼結品１０の重量、および厚さ測定工程Ｓ１２０において測定された焼結品１０の厚さに基づいて焼結品１０の密度を算出する算出工程Ｓ１３０と、
を具備するものである。
このように構成することにより、簡便な方法で焼結品１０の密度を算出することが可能であり、作業性に優れる。より具体的には、作業時間の短縮、労力の軽減に寄与する。
【００７５】
また、本発明に係る探傷方法の実施の一形態は、
割れ判定工程Ｓ４００において、予め設定された焼結品１０の密度と音波の周波数特性との関係（本実施例の場合、検量線領域１２）を焼結品１０の温度に基づいて補正するものである。
このように構成することにより、焼結品１０の温度にバラツキがある場合でも、焼結品１０の割れの有無を容易かつ精度良く判定することが可能である。
【００７６】
また、本発明に係る探傷装置の実施の一形態である探傷装置１は、
焼結品１０の密度を算出する密度算出部５１ｃと、
焼結品１０に打撃を付与する打撃付与装置２と、
打撃付与装置２により打撃が付与された焼結品１０が発する音波を検出する打撃音検出装置４と、
密度算出部５１ｃにより算出された焼結品１０の密度と、打撃音検出装置４により検出された音波の周波数特性（音波の周波数と強度との関係）と、予め設定された焼結品１０の密度と音波の周波数特性との関係（本実施例の場合、検量線領域１２）と、に基づいて焼結品１０の割れの有無を判定する割れ判定部５１ｄと、
を具備するものである。
このように構成することにより、焼結品１０の密度にバラツキがある場合でも、焼結品１０の割れの有無を容易かつ精度良く判定することが可能である。
【００７７】
また、探傷装置１の割れ判定部５１ｄは、
打撃音検出装置４により検出された音波のピーク周波数が、予め設定された焼結品１０の密度と音波の周波数特性との関係から得られる検量線領域１２よりも低周波側にある場合に焼結品１に割れが有ると判定するものである。
このように構成することにより、焼結品１０の割れが微小な場合でも、焼結品１０の割れの有無を精度良く判定することが可能である。
【００７８】
また、探傷装置１の密度算出部５１ｃは、
予め設定された焼結品１０の断面積、測定された焼結品１０の重量、測定された焼結品１０の厚さに基づいて焼結品１０の密度を算出するものである。
このように構成することにより、簡便な方法で焼結品１０の密度を算出することが可能であり、作業性に優れる。より具体的には、作業時間の短縮、労力の軽減に寄与する。
【００７９】
また、探傷装置１の割れ判定部５１ｄは、
予め設定された焼結品１０の密度と音波の周波数特性との関係（本実施例の場合、検量線領域１２）を焼結品１０の温度に基づいて補正するものである。
このように構成することにより、焼結品１０の温度にバラツキがある場合でも、焼結品１０の割れの有無を容易かつ精度良く判定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る探傷装置の実施の一形態の全体構成を示す図。
【図２】本発明に係る探傷装置の実施の一形態のブロック図。
【図３】焼結品を示す図。
【図４】焼結品の打撃音の周波数と強度との関係を示す図。
【図５】焼結品の打撃音の周波数と密度との関係を示す図。
【図６】焼結品の割れの有無、焼結品の打撃音の周波数および密度の関係を示す図。
【図７】本発明に係る探傷方法の実施の一形態を示すフロー図。
【図８】焼結品の打撃音の周波数と温度との関係を示す図。
【符号の説明】
【００８１】
１ 探傷装置
２ 打撃付与装置（打撃付与手段）
４ 打撃音検出装置（打撃音検出手段）
１０ 焼結品（対象物）
５１ｃ 密度算出部（密度算出手段）
５１ｄ 割れ判定部（割れ判定手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の密度を算出する密度算出工程と、
前記対象物に打撃を付与する打撃付与工程と、
前記撃付与工程において打撃が付与された対象物が発する音波を検出する打撃音検出工程と、
前記密度算出工程において算出された対象物の密度と、前記打撃音検出工程において検出された音波の周波数特性と、予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係と、に基づいて対象物の割れの有無を判定する割れ判定工程と、
を具備することを特徴とする探傷方法。
【請求項２】
前記割れ判定工程において、
前記打撃音検出工程において検出された音波のピーク周波数が、予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係から得られる検量線領域よりも低周波側にある場合に前記対象物に割れが有ると判定することを特徴とする請求項１に記載の探傷方法。
【請求項３】
前記密度算出工程は、
前記対象物の重量を測定する重量測定工程と、
前記対象物の厚さを測定する厚さ測定工程と、
予め設定された前記対象物の断面積、前記重量測定工程において測定された対象物の重量、および前記厚さ測定工程において測定された対象物の厚さに基づいて対象物の密度を算出する算出工程と、
を具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の探傷方法。
【請求項４】
前記割れ判定工程において、
予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係を前記対象物の温度に基づいて補正することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の探傷方法。
【請求項５】
対象物の密度を算出する密度算出手段と、
前記対象物に打撃を付与する打撃付与手段と、
前記打撃付与手段により打撃が付与された対象物が発する音波を検出する打撃音検出手段と、
前記密度算出手段により算出された対象物の密度と、前記打撃音検出手段により検出された音波の周波数特性と、予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係と、に基づいて対象物の割れの有無を判定する割れ判定手段と、
を具備することを特徴とする探傷装置。
【請求項６】
前記割れ判定手段は、
前記打撃音検出手段により検出された音波のピーク周波数が、予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係から得られる検量線領域よりも低周波側にある場合に前記対象物に割れが有ると判定することを特徴とする請求項５に記載の探傷装置。
【請求項７】
前記密度算出手段は、
予め設定された前記対象物の断面積、測定された前記対象物の重量、測定された前記対象物の厚さに基づいて対象物の密度を算出することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の探傷装置。
【請求項８】
前記割れ判定手段は、
予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係を前記対象物の温度に基づいて補正することを特徴とする請求項５から請求項７までのいずれか一項に記載の探傷装置。
【請求項１】
対象物の密度を算出する密度算出工程と、
前記対象物に打撃を付与する打撃付与工程と、
前記撃付与工程において打撃が付与された対象物が発する音波を検出する打撃音検出工程と、
前記密度算出工程において算出された対象物の密度と、前記打撃音検出工程において検出された音波の周波数特性と、予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係と、に基づいて対象物の割れの有無を判定する割れ判定工程と、
を具備することを特徴とする探傷方法。
【請求項２】
前記割れ判定工程において、
前記打撃音検出工程において検出された音波のピーク周波数が、予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係から得られる検量線領域よりも低周波側にある場合に前記対象物に割れが有ると判定することを特徴とする請求項１に記載の探傷方法。
【請求項３】
前記密度算出工程は、
前記対象物の重量を測定する重量測定工程と、
前記対象物の厚さを測定する厚さ測定工程と、
予め設定された前記対象物の断面積、前記重量測定工程において測定された対象物の重量、および前記厚さ測定工程において測定された対象物の厚さに基づいて対象物の密度を算出する算出工程と、
を具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の探傷方法。
【請求項４】
前記割れ判定工程において、
予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係を前記対象物の温度に基づいて補正することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の探傷方法。
【請求項５】
対象物の密度を算出する密度算出手段と、
前記対象物に打撃を付与する打撃付与手段と、
前記打撃付与手段により打撃が付与された対象物が発する音波を検出する打撃音検出手段と、
前記密度算出手段により算出された対象物の密度と、前記打撃音検出手段により検出された音波の周波数特性と、予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係と、に基づいて対象物の割れの有無を判定する割れ判定手段と、
を具備することを特徴とする探傷装置。
【請求項６】
前記割れ判定手段は、
前記打撃音検出手段により検出された音波のピーク周波数が、予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係から得られる検量線領域よりも低周波側にある場合に前記対象物に割れが有ると判定することを特徴とする請求項５に記載の探傷装置。
【請求項７】
前記密度算出手段は、
予め設定された前記対象物の断面積、測定された前記対象物の重量、測定された前記対象物の厚さに基づいて対象物の密度を算出することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の探傷装置。
【請求項８】
前記割れ判定手段は、
予め設定された対象物の密度と音波の周波数特性との関係を前記対象物の温度に基づいて補正することを特徴とする請求項５から請求項７までのいずれか一項に記載の探傷装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２７１３３８（Ｐ２００７−２７１３３８Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９４７２４（Ｐ２００６−９４７２４）
【出願日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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