(57)【要約】【課題】被検体の割れを効率よく検出するための割れ検出方法を提供すること。【解決手段】割れ検出方法は、加振工程（Ｓ１０）と、加振時取得工程（Ｓ２０）と、出力工程（Ｓ３０）とを含む。加振工程（Ｓ１０）では、並んで配置された複数の歯２６０を有するラック２５０に対し、振動発生装置１３０を用いて、複数の歯２６０の並び方向に振動を付与する。加振時取得工程（Ｓ２０）では、ラック２５０に振動が付与されている期間に、ラック２５０における複数の歯２６０を含む検査領域２５１の温度分布である加振時温度分布を取得する。出力工程（Ｓ３０）では、加振時取得工程（Ｓ２０）において取得された加振時温度分布を用いて生成された、ラック２５０における割れの検出結果を示す検出結果情報を出力する。【選択図】図４
2020034409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並んで配置された複数の凸部を有する被検体に対し、振動発生装置を用いて、前記複数の凸部の並び方向に振動を付与する加振工程と、
前記加振工程において前記被検体に振動が付与されている期間に、前記被検体における前記複数の凸部を含む検査領域の温度分布である加振時温度分布を取得する加振時取得工程と、
前記加振時取得工程において取得された加振時温度分布を用いて生成された、前記被検体における割れの検出結果を示す検出結果情報を出力する出力工程と、
を含む割れ検出方法。
【請求項２】
さらに、前記加振工程の開始前に、前記検査領域の温度分布である加振前温度分布を取得する加振前取得工程を含み、
前記出力工程では、取得された前記加振時温度分布及び前記加振前温度分布の差分を用いて、前記検出結果情報を生成して出力する、
請求項１記載の割れ検出方法。
【請求項３】
前記加振工程では、前記被検体に振動を付与しいている期間に、前記振動の周波数を変更し、
前記加振時取得工程では、少なくとも、前記振動の周波数の変更の前と後との２回、前記加振時温度分布を取得する、
請求項１または２に記載の割れ検出方法。
【請求項４】
さらに、前記被検体における、前記振動発生装置側の端部と前記検査領域との間の位置を第一支持部材に支持させ、かつ、前記被検体における、前記検査領域を挟んで前記振動発生装置とは反対側の一部を第二支持部材に支持させる支持工程を含み、
前記加振工程では、前記第一支持部材及び前記第二支持部材によって支持されている前記被検体に対して前記振動を付与する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の割れ検出方法。
【請求項５】
並んで配置された複数の凸部を有する被検体に対し、前記複数の凸部の並び方向に振動を付与する振動発生装置と、
前記振動発生装置によって前記被検体に振動が付与されている期間に、前記被検体における前記複数の凸部を含む検査領域の温度分布である加振時温度分布を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された加振時温度分布を用いて生成された、前記被検体における割れの検出結果を示す検出結果情報を出力する出力部と、
を備える割れ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラック等の、並んで配置された複数の凸部を有する被検体が有する割れを検出する割れ検出方法及び割れ検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、製鉄プラントの圧延ラインに使用されるテーブルローラに振動を付与（加振）しながら、赤外線カメラで所定の部分を撮影し、これにより得られる温度分布を解析することで、当該所定の部分に生じた割れを検出する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１９７３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の手法では、被検体であるテーブルローラにおける割れ部分の両面を振動によって擦れ合わせることで、割れ部分の温度を他の部分よりも上昇させ、その温度変化を検出することで、割れの存在及び位置を検出している。
【０００５】
しかしながら、割れ部分における温度上昇は比較的に小さいため、微細な割れ部分を精度よく検出するためには、例えば検出温度分解能が大きなサーモグラフィーカメラが必要となる等の困難性が伴う。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、被検体の割れを効率よく検出するための割れ検出方法及び割れ検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る割れ検出方法は、並んで配置された複数の凸部を有する被検体に対し、振動発生装置を用いて、前記複数の凸部の並び方向に振動を付与する加振工程と、前記加振工程において前記被検体に振動が付与されている期間に、前記被検体における前記複数の凸部を含む検査領域の温度分布である加振時温度分布を取得する加振時取得工程と、前記加振時取得工程において取得された加振時温度分布を用いて生成された、前記被検体における割れの検出結果を示す検出結果情報を出力する出力工程と、を含む。
【０００８】
また、本発明の一態様に係る割れ検出装置は、並んで配置された複数の凸部を有する被検体に対し、前記複数の凸部の並び方向に振動を付与する振動発生装置と、前記振動発生装置によって前記被検体に振動が付与されている期間に、前記被検体における前記複数の凸部を含む検査領域の温度分布である加振時温度分布を取得する取得部と、前記取得部によって取得された加振時温度分布を用いて生成された、前記被検体における割れの検出結果を示す検出結果情報を出力する出力部と、を備える。
【０００９】
なお、上述の割れ検出方法が含む各処理を演算素子に実行させるためのプログラムを実施することも本発明の実施に該当する。無論、そのプログラムが記録された記録媒体を実施することも本発明の実施に該当する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る割れ検出方法及び割れ検出装置のそれぞれによれば、被検体の割れを効率よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る被検体であるラックを備える操舵装置の構成概要を示す図である。
【図２】実施の形態に係るラックの平面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す図である。
【図４】実施の形態に係る割れ検出装置の構成概要を示す図である。
【図５Ａ】実施の形態に係るラックの検査領域の加振前の温度分布を示す図である。
【図５Ｂ】実施の形態に係るラックの検査領域の加振時の温度分布を示す図である。
【図６】実施の形態に係る割れ検出装置による割れの検出結果の一例を示す図である。
【図７】実施の形態に係る割れ検出方法に含まれる基本的な工程を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態に係る割れ検出方法の具体例を示すフローチャートである。
【図９】実施の形態に係る割れ検出方法の別の具体例を示すフローチャートである。
【図１０】実施の形態の変形例に係る割れ検出方法に含まれる基本的な工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態及び変形例は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態及び変形例で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態及び変形例における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１３】
また、図面は、本発明を示すために適宜強調、省略、または比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状、位置関係、及び比率とは異なる場合がある。さらに、以下の実施の形態及び特許請求の範囲において、平行及び直交などの、相対的な方向または姿勢を示す表現が用いられる場合があるが、これらの表現は、厳密には、その方向または姿勢ではない場合も含む。例えば、２つの方向が平行である、とは、当該２つの方向が完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行であること、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。
【００１４】
（実施の形態）
まず、図１〜図３を用いて、被検体の一例であるラック２５０及びラック２５０を含む操舵装置２００に関する事項を説明する。図１は、実施の形態に係る被検体であるラック２５０を備える操舵装置２００の構成概要を示す図である。図２は、実施の形態に係るラック２５０の平面図である。図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す図である。
【００１５】
図１に示す操舵装置２００は、自動車、農業機械、または建設機械等の車両に備えられる、進行方向を切り替えるための装置である。操舵装置２００は、コラムシャフト２０５及びインタミディエイトシャフト２１０等の複数の軸体と、ピニオン２１１と、ラック２５０と、タイロッド２３０とを備える。コラムシャフト２０５及びインタミディエイトシャフト２１０等の軸体は、ステアリングホイールなどの操舵部材２０１を回転させることにより発生するトルクを、ピニオン２１１に伝達する部材である。なお、図１に示す操舵装置２００には、操舵部材２０１による操舵トルクに基づいて、コラムシャフト２０５に補助トルクを付与するパワーアシスト用モータ２２０が備えられている。
【００１６】
上記構成を有する操舵装置２００において、操舵部材２０１が回転された場合、その回転により生じるトルク及び補助トルクがピニオン２１１に伝達され、ピニオン２１１が回転し、これにより、ラック２５０が図１における横方向に移動する。ラック２５０が横方向に移動した場合、ラック２５０の両端に配置されたタイロッド２３０がラック２５０と同期して移動する。その結果、左右の転舵輪２０２のそれぞれが、転舵軸を中心に同方向に同じ角度だけ回動する。
【００１７】
このように動作する操舵装置２００において、ラック２５０には、図２及び図３に示すように、ピニオン２１１の歯と噛み合う複数の歯２６０が設けられている。ラック２５０が有する複数の歯２６０は、被検体が有する複数の凸部の一例である。
【００１８】
ラック２５０は、例えば「ラックシャフト」とも呼ばれる部材であり、鋼鉄等を素材とする棒体に、複数の歯２６０が並んで形成された部材である。このラック２５０を製造する場合、その製造工程では、強靭さを持たせるための焼き入れ及び焼き戻し等の熱処理、並びに、複数の歯２６０を形成するための切削及び研削等の加工が行われる。そのため、複数の歯２６０が形成された部分に、これらの熱処理または加工に起因して割れが生じる場合がある。この割れは微細であり、目視または単なる画像処理では検出が困難である。そこで、本実施の形態では、ラック２５０を加振して割れ部分に摩擦熱を生じさせる手法により、ラック２５０における割れを検出する。
【００１９】
具体的には、ラック２５０における複数の歯２６０を含む領域を検査領域２５１とし、検査領域２５１の温度分布に基づいて割れの位置及び大きさ等を検出する。また、本実施の形態では、複数の歯２６０は、ラック２５０の長手方向（Ｘ軸方向）の一方の端部（第一端部２５２）に偏って配置されている。そのため、検査領域２５１は第一端部２５２に近く、かつ、他方の端部（第二端部２５３）から遠い位置に存在する。このようなラック２５０を被検体として割れの検出を行う割れ検出装置の構成及び検出結果について、図４〜図６を用いて説明する。
【００２０】
図４は、実施の形態に係る割れ検出装置１００の構成概要を示す図である。図５Ａは、実施の形態に係るラック２５０の検査領域２５１の加振前の温度分布を示す図である。図５Ｂは、実施の形態に係るラック２５０の検査領域２５１の加振時の温度分布を示す図である。図６は、実施の形態に係る割れ検出装置１００による割れの検出結果の一例を示す図である。
【００２１】
図４に示す割れ検出装置１００は、本実施の形態に係る割れ検出方法を実行する装置の一例である。割れ検出装置１００は、振動発生装置１３０と、ラック２５０の検査領域２５１の温度分布を取得するサーモグラフィーカメラであるカメラ１５０と、可視化された温度分布等の情報を表示するディスプレイ１６０とを備える。
【００２２】
振動発生装置１３０は、並んで配置された複数の歯２６０を有するラック２５０に対し、複数の歯２６０の並び方向に振動を付与する。すなわち、図４に示すように、振動発生装置１３０は、複数の歯２６０がＸ軸方向に並んで配置された状態となる姿勢で保持されたラック２５０に対し、Ｘ軸方向に振動を付与する。
【００２３】
具体的には、振動発生装置１３０は、超音波振動による加振を行う装置であり、Ｘ軸方向に振動するホーン１３１を有する。振動発生装置１３０は、ホーン１３１をラック２５０の第一端部２５２に押し当てた状態で、ラック２５０に振動を付与する。なお、本実施の形態では、ラック２５０の第一端部２５２の保護等を目的として、ホーン１３１と第一端部２５２との間に、緩衝部材１４０が配置されている。緩衝部材１４０としては、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の銅板が採用される。
【００２４】
このように振動が与えられるラック２５０は、検査台１０１の上に配置されている。具体的には、ラック２５０は、検査台１０１に固定された第一支持部材１１０及び第二支持部材１２０によって支持されている。
【００２５】
第一支持部材１１０は、ラック２５０における振動発生装置１３０側の端部（第一端部２５２）と検査領域２５１との間の位置でラック２５０を支持する。第二支持部材１２０はラック２５０における、検査領域２５１を挟んで振動発生装置１３０とは反対側の一部を支持する。
【００２６】
本実施の形態では、第一支持部材１１０は、検査台１０１に固定された金属製の第一ベース部１１２と、第一ベース部１１２に固定され、ラック２５０を支持する樹脂製の第一外周支持部１１１とを有する。第一ベース部１１２には、ラック２５０の外径よりも大きな貫通孔が形成されており、ラック２５０は直接的には樹脂製の第一外周支持部１１１に支持されている。また、第一外周支持部１１１は、ラック２５０の第一端部２５２の外周を囲むように設けられている。これにより、第一支持部材１１０は、ラック２５０の第一端部２５２に与えられる振動を阻害せず、かつ、ラック２５０を損傷しない状態で、ラック２５０の第一端部２５２の径方向への移動を規制することができる。
【００２７】
また、本実施の形態では、第二支持部材１２０は、検査台１０１に固定された金属製の第二ベース部１２２と、第二ベース部１２２に固定され、ラック２５０を支持する樹脂製の第二外周支持部１２１とを有する。第二ベース部１２２は、ラック２５０の第二端部２５３に、ラック２５０の軸方向（Ｘ軸方向と同じ）から当接することで、ラック２５０の、Ｘ軸プラス方向の移動を規制する。つまり、ラック２５０は、加振時において振動発生装置１３０と第二ベース部１２２とによって加振方向で挟まれた状態となる。これにより、振動発生装置１３０による振動エネルギーをラック２５０に効率よく与えることができる。また、第二外周支持部１２１は、ラック２５０の第二端部２５３の外周を囲むように設けられおり、これにより、例えば、加振前及び加振時において、第二端部２５３の径方向への移動を規制することができる。
【００２８】
なお、第二支持部材１２０は、Ｘ軸方向の位置が変更可能なように、検査台１０１に固定されていてもよい。これにより、例えば、被検体であるラック２５０の長さが変更になった場合であっても、変更後の長さのラック２５０を、第一支持部材１１０及び第二支持部材１２０で適切に支持することができる。
【００２９】
このように配置されたラック２５０の検査領域２５１は、カメラ１５０によって撮影される。カメラ１５０は、検出部の一例であり、例えば、被検体から発せられる赤外線を利用して物体の表面温度を検出するサーモグラフィーカメラある。カメラ１５０からは、検査領域２５１の温度分布を示す画像がディスプレイ１６０に送信され、当該画像はディスプレイ１６０に表示される。ディスプレイ１６０は出力部の一例であり、液晶パネルまたは有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネル等を有する表示装置である。なお、カメラ１５０とディスプレイ１６０は別体である必要はなく、例えば、カメラ１５０は、温度分布を示す画像を表示するディスプレイ１６０を一体に備えていてもよい。
【００３０】
上記の振動発生装置１３０及びカメラ１５０は、制御装置１８０によって制御される。つまり、振動発生装置１３０の振動の開始及び停止、並びに、カメラ１５０による撮影のタイミング等は、制御装置１８０によって制御される。制御装置１８０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、メモリ等の記憶装置、および情報の入出力のためのインタフェース等を備えたコンピュータによって実現される。制御装置１８０は、例えば、記憶装置に格納された所定のプログラムをＣＰＵが実行することにより、振動発生装置１３０及びカメラ１５０の動作を制御することができる。なお、割れ検出装置１００は、制御装置１８０を備えなくてもよく、例えば、振動発生装置１３０及びカメラ１５０の動作が手動によって制御されてもよい。
【００３１】
上記のように構成された割れ検出装置１００において、ディスプレイ１６０には、例えば図５Ａ、図５Ｂ、及び図６に示す画像が表示される。なお、図５Ａ及び図５Ｂでは、検査領域２５１における複数の歯２６０の表面における温度分布が模式的に示されており、ドットの密度が濃いほど温度が高いことを意味している。また、図５Ａ及び図５Ｂでは、図示の簡単のために、歯２６０の複数の面のそれぞれは、割れ部分２７０以外は温度が均一であるように示されているが、複数の面のそれぞれは温度が均一である必要はない。
【００３２】
本実施の形態において、カメラ１５０は、振動発生装置１３０による加振前のラック２５０の検査領域２５１を撮影する。その結果、例えば図５Ａに示す温度分布画像が得られる。その後、カメラ１５０は、振動発生装置１３０により、ラック２５０に振動が付与されている期間にラック２５０の検査領域２５１を撮影する。その結果、例えば図５Ｂに示す温度分布画像が得られる。図５Ｂに示される温度分布は、加振時温度分布の一例である。
【００３３】
ここで、図５Ｂに示す温度分布画像と、図５Ａに示す温度分布画像とを比較すると、一部の温度が、上昇していることがわかる。つまり、検査領域２５１において割れ部分２７０がある場合、割れ部分２７０の両面が振動により擦れ合うことで摩擦熱が生じ、その結果、割れ部分２７０の温度が上昇する。
【００３４】
より具体的には、図５Ｂに示す温度分布画像と、図５Ａに示す温度分布画像との比較において、例えば、検出温度の差分が所定の閾値以上の箇所のみを抜き出すと、図６に示すような画像が得られる。つまり、割れが存在する部分（割れ部分２７０）が特定される。なお、図６に示される画像では、割れ部分２７０のみドットを付した領域で表し、複数の歯２６０の外形が点線で表されている。図６に示す画像または当該画像を表示するための画像信号は、検出結果情報の一例である。
【００３５】
なお、図５Ｂに示す温度分布（加振時温度分布）を用いて、例えば、所定の温度以上の部分が割れ部分２７０として特定されてもよい。つまり、加振の前後の温度分布の比較するのではなく、加振による上昇後の温度が所定値以上の部分が、割れ部分２７０として特定されてもよい。この場合、例えば、図５Ｂに示す画像または当該画像を表示するための画像信号が、ラック２５０における割れの検出結果を示す検出結果情報である、ということができる。
【００３６】
以上、説明したように、本実施の形態に係る割れ検出装置１００は、並んで配置された複数の歯２６０を有するラック２５０に対し、複数の歯２６０の並び方向に振動を付与する振動発生装置１３０と、振動発生装置１３０によってラック２５０に振動が付与されている期間に、ラック２５０における複数の歯２６０を含む検査領域２５１の温度分布である加振時温度分布を取得するカメラ１５０と、カメラ１５０によって取得された加振時温度分布を用いて生成された、ラック２５０における割れの検出結果を示す検出結果情報を出力するディスプレイ１６０と、を備える。
【００３７】
この構成によれば、振動発生装置１３０は、複数の歯２６０のそれぞれが揺れやすい方向に振動を付与することができる。これにより、振動発生装置１３０がラック２５０に与える振動エネルギーが、複数の歯２６０を振動させるためエネルギーとして効率よく用いられ、その結果、割れ部分２７０における摩擦による発熱量が向上する。従って、ラック２５０における割れ部分２７０の位置、数、または大きさ等を示す検出結果情報の生成に係る処理が容易化される。このように、本実施の形態に係る割れ検出装置１００によれば、被検体であるラック２５０の割れを効率よく検出することができる。
【００３８】
なお、上述のように、図５Ｂまたは図６に示す画像をディスプレイ１６０に表示するための画像信号が検出結果情報である、とする場合、当該画像信号を出力するカメラ１５０が出力部に相当する。つまり、カメラ１５０は、加振時温度分布を取得する取得部、及び、検出結果情報を出力する出力部の両方の機能を有してもよい。
【００３９】
また、割れ検出装置１００は、例えば検査領域２５１の全域の表面における温度分布を取得するために、カメラ１５０を移動可能に保持する、及び／または、姿勢変更可能に保持するカメラ１５０保持機構部を備えてもよい。また、カメラ１５０の移動及び／または姿勢の変更は、制御装置１８０によって制御されてもよい。
【００４０】
また、上記割れ検出装置１００が実行する割れ検出方法は、例えば図７を用いて以下のように説明される。図７は、実施の形態に係る割れ検出方法に含まれる基本的な工程を示すフローチャートである。
【００４１】
図７に示すように、本実施の形態に係る割れ検出方法は、加振工程（Ｓ１０）と、加振時取得工程（Ｓ２０）と、出力工程（Ｓ３０）とを含む。加振工程（Ｓ１０）では、並んで配置された複数の歯２６０を有するラック２５０に対し、振動発生装置１３０を用いて、複数の歯２６０の並び方向に振動を付与する。加振時取得工程（Ｓ２０）では、ラック２５０に振動が付与されている期間に、ラック２５０における複数の歯２６０を含む検査領域２５１の温度分布である加振時温度分布を取得する。出力工程（Ｓ３０）では、加振時取得工程（Ｓ２０）において取得された加振時温度分布を用いて生成された、ラック２５０における割れの検出結果を示す検出結果情報を出力する。
【００４２】
この割れ検出方法によれば、上記の割れ検出装置１００による効果として説明したように、被検体の割れを効率よく検出することができる。
【００４３】
なお、上記の割れ検出方法における各工程の主体は、上記割れ検出装置１００の説明に準ずる。すなわち、加振時取得工程（Ｓ２０）はカメラ１５０が実行し、出力工程（Ｓ３０）はディスプレイ１６０が実行する、と説明することができる。また、加振時取得工程（Ｓ２０）及び出力工程（Ｓ３０）の両方が、カメラ１５０によって実行される、と説明することもできる。
【００４４】
また、本実施の形態に係る割れ検出方法は、より具体的には、例えば図８に示すように、加振前取得工程（Ｓ５）を含んでいる。図８は、実施の形態に係る割れ検出方法の具体例を示すフローチャートである。
【００４５】
図８に示すように、本実施の形態に係る割れ検出方法はさらに、加振工程（Ｓ１０）の開始前に、検査領域２５１の温度分布である加振前温度分布を取得する加振前取得工程（Ｓ５）を含む。出力工程（Ｓ３１）では、取得された加振時温度分布及び加振前温度分布の差分を用いて、検出結果情報を生成して出力する。
【００４６】
この割れ検出方法によれば、ラック２５０の検査領域２５１の加振前及び加振時の温度分布の差分を用いて、割れ部分２７０の位置等を示す検出結果情報が生成される。そのため、例えば、加振前における検査領域２５１の温度分布のばらつきが大きいために、加振時温度分布のみでは割れ部分２７０が検出し難い場合であっても、精度よく割れ部分２７０の位置等を検出することができる。特に、ラック２５０の複数の歯２６０の部分については、例えば、検査時における照明光が当たる部分と当たらない部分とが混在することに起因し、温度分布が複雑になる可能性がある。従って、複数の歯２６０を含む検査領域２５１における割れ検出において、加振時温度分布及び加振前温度分布の差分を用いることは有意である。
【００４７】
ここで、本実施の形態では、被検体であるラック２５０に対する割れ検出を行う場合、図４に示すように、少なくとも２か所でラック２５０を支持された状態で割れ検出を行う。つまり、本実施の形態に係る割れ検出方法は、例えば図９に示すように、支持工程（Ｓ３）を含んでいる。図９は、実施の形態に係る割れ検出方法の別の具体例を示すフローチャートである。
【００４８】
図９に示すように、本実施の形態に係る割れ検出方法はさらに、ラック２５０における、振動発生装置１３０側の第一端部２５２と検査領域２５１との間の位置を第一支持部材１１０に支持させ、かつ、ラック２５０における、検査領域２５１を挟んで振動発生装置１３０とは反対側の一部を第二支持部材１２０に支持させる支持工程（Ｓ３）を含む。加振工程（Ｓ１０）では、第一支持部材１１０及び第二支持部材１２０によって支持されているラック２５０に対して振動を付与する。
【００４９】
この割れ検出方法によれば、検査領域２５１を挟む２か所でラック２５０が支持された状態でラック２５０が加振される。そのため、例えば、ラック２５０の検査領域２５１に近い側の端部（第一端部２５２、図４参照）の径方向への移動を第一支持部材１１０で規制しながら、ラック２５０を加振することができる。つまり、ラック２５０において加圧力を直接的に受ける第一端部２５２の径方向へのズレが抑制される。
【００５０】
従って、例えば、振動発生装置１３０によるラック２５０への加圧力を比較的に高くした状態でラック２５０を加振することができる。また、例えば、振動発生装置１３０のホーン１３１の振幅量（Ｘ軸方向への移動量）を比較的に大きい値に設定することができる。すなわち、振動発生装置１３０がラック２５０に与える振動エネルギーを増加させることができ、その結果、割れ部分２７０における摩擦熱による温度上昇量を向上させることができる。このことは、ラック２５０における割れ検出の効率化または精度向上等に寄与する。
【００５１】
以上、実施の形態に係る割れ検出装置１００及び割れ検出方法について説明したが、割れ検出装置１００が実行する割れ検出方法は、図７〜図９に示す工程とは異なる工程を含んでもよい。そこで、以下に、割れ検出方法についての変形例を、上記実施の形態との差分を中心に説明する。
【００５２】
（変形例）
上記実施の形態に係る割れ検出装置１００は、ラック２５０に対し、ラック２５０の軸方向（複数の歯２６０の並び方向）に振動を付与する。この場合、ラック２５０には軸方向の縦波が生じる。従って、振動の周波数及びラック２５０の長さ等の条件によっては、ラック２５０に定常波が生じる可能性がある。ラック２５０に定常波が生じた場合、定常波の節が、割れ部分２７０に位置することが考えられる。この場合、割れ部分２７０において摩擦熱による温度上昇はほぼ生じない。
【００５３】
そこで、本変形例に係る割れ検出装置１００では、ラック２５０に振動を付与する期間（加振期間）中に振動の周波数を少なくとも一度変更する。具体的には、本変形例に係る割れ検出方法は、例えば図１０を用いて以下のように説明される。図１０は、実施の形態の変形例に係る割れ検出方法に含まれる基本的な工程を示すフローチャートである。
【００５４】
図１０に示すように、本実施の形態に係る割れ検出方法において、加振工程（Ｓ１０）では、ラック２５０に振動を付与しいている期間に、振動の周波数を変更し（Ｓ２２）、加振時取得工程では、少なくとも、振動の周波数の変更の前と後との２回、加振時温度分布を取得する（Ｓ２０、Ｓ２４）。さらに、加振時取得工程（Ｓ２０、Ｓ２４）において取得された加振時温度分布を用いて生成された、ラック２５０における割れの検出結果を示す検出結果情報を出力する（Ｓ３０）。
【００５５】
この割れ検出方法によれば、振動の周波数の変更の前後の少なくとも一方の期間においてラック２５０に定常波が生じた場合であっても、他方の期間では定常波が生じない可能性が高い。つまり、ほぼ確実に割れ部分２７０を振動させることができる。従って、例えば、サイズ、形状、または素材が異なる複数のラック２５０を被検体とした場合であっても、それぞれのラック２５０に割れがある場合、割れ部分の温度を、ほぼ確実に摩擦熱で上昇させることができる。
【００５６】
なお、加振期間中における振動の周波数の変更は、複数回行ってもよい。また、加振期間中における振動の周波数を連続的に変更してもよい。いずれの場合であっても、加振期間中においてラック２５０の割れ部分２７０をほぼ確実に振動させることができる。
【００５７】
また、本変形例に係る割れ検出方法を、割れ検出装置１００（図４参照）で実行する場合、例えば、制御装置１８０が、振動発生装置１３０が発生する振動の周波数を変更させ、かつ、変更の前後で、加振時温度分布を取得するように、カメラ１５０を制御してもよい。つまり、振動発生装置１３０が発生する振動の周波数の変更と、その変更に同期したカメラ１５０による温度分布の取得とを制御装置１８０によって自動化してもよい。
【００５８】
また、図１０のフローチャートには記載していないが、本変形例に係る割れ検出方法は、加振工程（Ｓ１０）の開始前に、加振前温度分布を取得する加振前取得工程（Ｓ５、図８参照）を含んでもよい。つまり、加振前温度分布と、複数の加振時温度分布とを比較することで、ラック２５０における割れ部分２７０の位置、数、または大きさ等を示す検出結果情報の生成及び出力が行われてもよい。
【００５９】
（他の実施の形態）
以上、本発明に係る割れ検出方法及び割れ検出装置について、実施の形態及びその変形例に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、上記実施の形態及び変形例に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態または変形例に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【００６０】
例えば、実施の形態に係る割れ検出方法における被検体は、ラック以外の物体であってもよい。例えば、外周面にねじ山が形成されたねじ軸が被検体であってもよい。ねじ軸は、軸方向に沿って複数の凸部（ねじ山）が形成された部材であり、実施の形態に係る割れ検出方法を用いて、ねじ軸に振動を付与することで、ねじ山に生じた割れを効率よく検出することができる。
【００６１】
また、被検体において、複数の凸部が行列状に配置されている場合、行方向及び列方向のいずれか一方を、複数の凸部の並び方向としてもよく、行方向及び列方向のそれぞれを、複数の凸部の並び方向としてもよい。例えば、ある被検体において、Ｘ軸方向に並ぶ複数の凸部（例えば図５Ａ参照）で構成される凸部群が、Ｙ軸方向に複数並べられている場合、Ｙ軸方向も、複数の凸部の並び方向である。そのため、当該被検体に対し、Ｙ軸方向に振動を付与することで、複数の凸部における割れを検出してもよい。
【００６２】
また、割れ検出装置１００は、複数台のカメラ１５０を備えてもよい。この場合、複数台のカメラ１５０を用いることで、検査領域２５１の全域の表面における温度分布を一括して取得することも可能である。これにより、例えば、ラック２５０の割れ検出に要する時間を短縮することができる。
【００６３】
また、割れ検出装置１００は３か所以上でラック２５０を支持してもよい。例えば、図４に示すラック２５０の検査領域２５１と第二支持部材１２０との間において、ラック２５０を貫通させた状態で支持する第三支持部材が配置されてもよい。これにより、例えばラック２５０の長さが比較的に長い場合において、ラック２５０の中間部分が径方向に大きく振動することが防止される。その結果、振動発生装置１３０がラック２５０に与える加振エネルギーを、割れ検出のためのエネルギーとして効率よく利用することができる。
【００６４】
また、例えば、ラック２５０を、ラック２５０の軸方向が鉛直方向と平行となる姿勢にした状態で、ラック２５０に対して、実施の形態に係る割れ検出方法が実行されてもよい。この場合、例えば、重力によるラック２５０の撓みが生じ難いため、振動発生装置１３０がラック２５０に与える加振エネルギーを、割れ検出のためのエネルギーとして効率よく利用することができる。
【００６５】
また、図１では、コラムシャフト２０５に対してパワーアシスト用のモータの駆動力が加えられているが、パワーアシスト用のモータの駆動力は、ラック２５０に直接的に加えられる場合もある。この場合、ラック２５０には、例えば、ラック２５０の第二端部２５３側（図２における右側）の部分に、パワーアシスト用モータが回転駆動するピニオン（パワーアシスト用ピニオン）が噛み合う複数の歯が並んで形成される。この場合、第二端部２５３に、振動発生装置１３０のホーン１３１を押し当てて加振することで、パワーアシスト用ピニオンと噛み合う複数の歯における割れの検出を行うことができる。
【００６６】
また、割れ検出方法において出力される検出結果情報は、割れの位置及び大きさ等の詳細情報を含んでいなくてもよい。例えば、加振時温度分布のみを用いて、または、加振前温度分布及び加振時温度分布を用いて、ラック２５０における割れの存在が検出された場合、割れが存在することのみを示す検出結果情報が出力されてもよい。この場合、割れが検出されたラック２５０は、そのまま不良品として廃棄されてもよい。また、割れが存在することのみを示す検出結果情報が出力された場合、必要に応じて、加振時温度分布を用いた割れの位置及び大きさ等の特定、及び、特定された情報を含む検出結果情報の出力が、さらになされてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、車両の操舵装置に用いられるラックなどの、並んで配置された複数の凸部を有する被検体の割れを検出するための割れ検出方法及び割れ検出装置として有用である。
【符号の説明】
【００６８】
１００…割れ検出装置、１０１…検査台、１１０…第一支持部材、１１１…第一外周支持部、１１２…第一ベース部、１２０…第二支持部材、１２１…第二外周支持部、１２２…第二ベース部、１３０…振動発生装置、１３１…ホーン、１４０…緩衝部材、１５０…カメラ、１６０…ディスプレイ、１８０…制御装置、２００…操舵装置、２０１…操舵部材、２０２…転舵輪、２０５…コラムシャフト、２１０…インタミディエイトシャフト、２１１…ピニオン、２２０…パワーアシスト用モータ、２３０…タイロッド、２５０…ラック、２５１…検査領域、２５２…第一端部、２５３…第二端部、２６０…歯、２７０…割れ部分
【図１】
2020034409.tif 000003
【図２】
2020034409.tif 000004
【図３】
2020034409.tif 000005
【図４】
2020034409.tif 000006
【図５Ａ】
2020034409.tif 000007
【図５Ｂ】
2020034409.tif 000008
【図６】
2020034409.tif 000009
【図７】
2020034409.tif 000010
【図８】
2020034409.tif 000011
【図９】
2020034409.tif 000012
【図１０】
2020034409.tif 000013