(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波加熱により焼入れしたワークを検査するにあたり、焼入れ加熱中のワークの表面を撮像して所定の焼入れ電圧、電流及び時間の加熱条件におけるワーク表面の明度を検出する工程と、焼入れ加熱後に冷却液で冷却したワークの表面を撮像して上記加熱条件及び所定の冷却温度と液量におけるワーク表面の濃淡度を検出する工程と、焼入れ加熱中の全加熱時間中の各時間におけるワーク表面の明度に関する明度データ及び焼入れ冷却後のワーク表面全周にわたる各位置における濃淡度に関する濃淡度データの基準データに対する一致度をファジィ推論により判別し、各一致度を総合判定して高周波焼入れワークを検査する工程とを含むことを特徴とする高周波焼入れ部品の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波焼入れ部品の検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ワークの硬度を部分的に高めるため、部分的に高周波加熱によって焼入れする工程がある。上記焼入れ工程は、例えば図３（ａ）に示すように、軸状ワーク（１）に円環状焼入れコイル（２）を外嵌し、ワーク（１）を自転させつつコイル（２）に所定の焼入れ電圧及び電流を所定時間印加して高周波誘導加熱により焼入れ加熱した後、所定温度と量の冷却水でワーク（１）を急冷するものである。又、ワークとしては上記軸状ワーク（１）の他、屈曲部を有するワーク、例えばクランクシャフトがある。
【０００３】
この時、焼入れ品質は、焼入れ電圧、電流及び時間の加熱条件そして冷却温度や量の冷却条件に影響され、且つ、それらの各条件に応じてワーク（１）の被加熱面（１ａ）が所定色に変色していく。例えば、焼入れ加熱中は、図３（ａ）に示すように、ワーク被加熱面（１ａ）が赤熱し、焼入れ冷却後は、図３（ｂ）に示すように、同じ被加熱面（１ａ）が黒っぽく変色する。そこで、焼入れ加熱中及び焼入れ冷却後、それぞれワーク被加熱面（１ａ）の外観の変色状態を作業者が目視でチェックして焼入れ具合を検査している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の高周波焼入れ部品の検査手段によれば、作業者が目視により焼入れ加熱中及び焼入れ冷却後のワーク外観の変色をチェックして検査しているため、作業者によって検査結果がばらつき、又、見逃しが発生するという不具合がある。
【０００５】
本発明の目的は、高周波焼入れ部品の検査工程をファジィ推論により自動化し、作業者による検査のばらつきや見逃しを防止し、且つ、省人化した高周波焼入れ部品の検査方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高周波加熱により焼入れしたワークを検査するにあたり、焼入れ加熱中のワークの表面を撮像して所定の焼入れ電圧、電流及び時間の加熱条件におけるワーク表面の明度を検出する工程と、焼入れ加熱後に冷却液で冷却したワークの表面を撮像して上記加熱条件及び所定の冷却温度と液量におけるワーク表面の濃淡度を検出する工程と、焼入れ加熱中の全加熱時間中の各時間におけるワーク表面の明度に関する明度データ及び焼入れ冷却後のワーク表面全周にわたる各位置における濃淡度に関する濃淡度データの基準データに対する一致度をファジィ推論により判別し、各一致度を総合判定して高周波焼入れワークを検査する工程とを含むことを特徴とする
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る高周波焼入れ部品の検査方法の実施の形態を図１（ａ）〜（ｄ）及び図２（ａ）（ｂ）を参照して以下に説明する。まず図１（ａ）に示すように、焼入れコイル（３）にワーク（４）を嵌入した後、所定の焼入れ電圧（Ｖ）と電流（Ｉ）を焼入れコイル（３）に所定時間（ｔ）印加してワーク（４）を焼入れ加熱する。そこで、焼入れ加熱中のワーク（４）を所定方向、例えば上方からカメラ（５）で撮像すると、図１（ｂ）に示すように、所定の焼入れ電圧（Ｖａ）と電流（Ｉａ）におけるワーク表面の明度（Ｆ）の時間的変化を示すアナログの計測データ曲線（Ｄａ）が描かれる。
【０００８】
そこで、計測データ曲線（Ｄａ）を画像処理して所定の時間座標（ｔａ）（ｔｂ）…に分割し、アナログによる計測データ曲線（Ｄａ）をデジタル化する。そして、各時間座標（ｔａ）（ｔｂ）…における明度（Ｆａ）（Ｆｂ）…と基準明度（Ｆｒａ）（Ｆｒｂ）…との一致度（Ｕａ）（Ｕｂ）…をファジィ推論により判定する。更に、全時間座標（ｔａ）（ｔｂ）…に亘るファジィ判定により明度（Ｆ）の良否を判定する。
【０００９】
その際、確率による判定手段により判別する。例えば図２（ａ）に示すように、焼入れ加熱中の所定の電圧（Ｖａ）、電流（Ｉａ）及び時間（ｔ）における明度（Ｆ）のファジィ集合のメンバーシップ関数（Ｍ）｛但し、（ＺＲａ）は基準データ、（ＰＳａ）（ＮＳａ）はずれデータの各ファジィ集合｝、及び判定確率（Ｄ）を時間座標（ｔａ）（ｔｂ）…毎に設定する。そこで、例えば時間（ｔａ）における明度（Ｆａ）の基準データ及びずれデータに対する各適合度（Ａａ）（Ｂａ）を検知する。そして、適合度（Ａａ）が大きい程、又、適合度（Ｂａ）が小さい程、基準データに近付くため、それらを判定確率（Ｄａ）と比較し、例えばＡａ＞Ｄａ＞Ｂａの時、時間座標（ｔａ）における明度（Ｆａ）は正常と判定し、その判定作業を全時間座標（ｔａ）（ｔｂ）…について行う。その全判定結果から例えば正常判定回数、又は全適合度の乗算値等を目安として明度（Ｆ）の良否を判定し、併せて焼入れ加熱状態の良否を判定する。又、他の焼入れ電圧（Ｖ）及び電流（Ｉ）により同様の判定を行い、最適の加熱条件を選択することが出来る。
【００１０】
又、焼入れ加熱後のワーク（４）を所定の冷却温度と量の冷却水で冷却した後、側方からワーク（４）の全周囲を囲む。例えば図１（ｃ）に示すように、３台のカメラ（６）（７）（８）により図示点線を各カメラ毎の視野境界線として側方からワーク（４）の全周囲を囲む。そこで、ワーク側表面を全方位から撮像すると、図１（ｄ）に示すように、所定の加熱条件及び冷却温度（Θａ）と量（Ｑａ）におけるワーク表面の濃淡度（Ｌ）の場所的変動を示すアナログの計測データ曲線（Ｄｂ）が描かれる。尚、（Ｅａ）（Ｅｂ）（Ｅｃ）はそれぞれカメラ（６）（７）（８）による各視野を示し、３個の視野（Ｅａ）（Ｅｂ）（Ｅｃ）で全視野を収める。又、カメラの数を４台、５台等に増やし、４個以上の視野で全視野を収めても良い。
【００１１】
そこで、計測データ曲線（Ｄｂ）を画像処理して所定の視野座標（Ｘａ）（Ｘｂ）…毎に分割し、アナログによる計測データ曲線（Ｄｂ）をデジタル化する。そして、各視野座標（Ｘａ）（Ｘｂ）…における濃淡度（Ｌａ）（Ｌｂ）…と基準濃淡度（Ｌｒａ）（Ｌｒｂ）…との一致度（Ｖａ）（Ｖｂ）…をファジィ推論により判定する。更に、全視野座標（Ｘａ）（Ｘｂ）…に亘るファジィ判定により濃淡度（Ｌ）の良否を判定する。
【００１２】
その際、確率による判定手段により判別する。例えば図２（ｂ）に示すように、焼入れ加熱時の所定の加熱条件（電圧、電流、時間）及び所定の冷却温度（Θａ）と量（Ｑａ）における焼入れ冷却後の濃淡度（Ｌ）のファジィ集合のメンバーシップ関数（Ｎ）｛但し、（ＺＲｂ）は基準データ、（ＰＳｂ）（ＮＳｂ）はずれデータの各ファジィ集合｝、及び判定確率（Ｇ）を各視野座標（Ｘａ）…毎に設定する。そこで、例えば視野座標（Ｘａ）における濃淡度（Ｌａ）の基準データ及びずれデータに対する各適合度（Ａｂ）（Ｂｂ）を検知する。そして、適合度（Ａｂ）が大きい程、又、適合度（Ｂｂ）が小さい程、基準データに近付くため、それらを判定確率（Ｇａ）と比較し、例えばＡｂ＞Ｇａ＞Ｂｂの時、視野座標（Ｘａ）における濃淡度（Ｌａ）は正常と判定し、その判定作業を全視野座標（Ｘａ）（Ｘｂ）…について行う。その全判定結果から例えば正常判定回数、又は全適合度の乗算値等を目安として濃淡度（Ｌ）の良否を判定し、併せて焼入れ品質の良否を判定する。又、他の加熱及び冷却条件により同様の判定を行い、最適の加熱及び冷却条件を選択することが出来る。
【００１３】
更に、明度（Ｆ）及び濃淡度（Ｌ）の判定結果から焼入れ具合を総合判定する。尚、時間及び視野の座標分割数が多い程、判定精度が高くなるため、必要に応じて適宜設定する。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、高周波焼入れ部品を検査する際、焼入れ加熱中の部品表面の明度及び焼入れ冷却後の部品表面の濃淡度を計測して基準データに対する一致度をファジィ推論により判定して検査したから、高周波焼入れ部品の検査工程が自動化されて省人化され、且つ、作業者による検査のばらつきや見逃しを防止出来、検査精度が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は高周波焼入れ加熱中のワーク及びその撮像カメラを示す側断面図。（ｂ）は図１（ａ）のカメラによって撮像したワークの明度の時間的変化を示すグラフ。（ｃ）は焼入れ冷却後のワークの撮像カメラを示す上面図。（ｄ）は図１（ｃ）のカメラによって撮像したワークの濃淡度の場所的変化を示すグラフ。
【図２】（ａ）は焼入れ加熱中のワークの明度のメンバーシップ関数。（ｂ）は焼入れ冷却後のワークの濃淡度のメンバーシップ関数。
【図３】（ａ）は高周波焼入れ加熱中を示すワークと焼入れコイルの斜視図。（ｂ）は焼入れ冷却後のワークを示す側面図。
【符号の説明】
４ ワーク
Ｆ 明度
Ｌ 濃淡度
【図１】
0003576354.tif 000002
【図２】
0003576354.tif 000003
【図３】
0003576354.tif 000004