(57)【要約】【課題】加工変質層の発生による工作物の異常の有無を精度良く検査することができる工作物の異常検査装置を提供すること。【解決手段】工作物Ｗの加工面Ｗａに対して加工によって生じた異常の有無の検査を行う工作物の異常検査装置１は、加工面Ｗａに対向するように配置され、励磁電流により工作物Ｗの内部に渦電流を誘導し、渦電流により生じる磁界に応じた信号を出力する渦電流センサ６０と、第一周波数を設定した第一励磁電流および第一周波数より小さい第二周波数を設定した第二励磁電流が渦電流センサ６０に供給された場合に、渦電流センサ６０によって出力される第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２を取得する第一取得部９０ｂと、工作物Ｗに残留する磁束密度である残留磁束密度Ｂの成分を除去する補正が行われた第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２を用いて、工作物Ｗの異常の有無を判定する判定部９０ｇと、を備えている。【選択図】図１
2018189603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物の加工面に対して加工によって生じた異常の有無の検査を行う工作物の異常検査装置であって、
前記加工面に対向するように配置され、励磁電流により前記工作物の内部に渦電流を誘導し、前記渦電流により生じる磁界に応じた信号を出力する渦電流センサと、
第一周波数を設定した前記励磁電流である第一励磁電流および前記第一周波数より小さい第二周波数を設定した前記励磁電流である第二励磁電流を、前記渦電流センサに供給をする励磁電流供給部と、
前記励磁電流供給部を少なくとも制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記励磁電流供給部による前記供給を行う第一制御部と、
前記第一制御部によって前記励磁電流供給部による前記供給が行われている場合、前記励磁電流供給部によって供給された前記第一励磁電流および前記第二励磁電流に応じて、前記渦電流センサによって出力される信号である第一信号および第二信号を取得する第一取得部と、
前記工作物に残留する磁束密度である残留磁束密度に関する第一データを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記第一データを用いて、前記第一取得部によって取得された前記第一信号および前記第二信号から前記残留磁束密度の成分を除去する補正を行う補正部と、
前記補正部によって補正された前記第一信号および前記第二信号である第一補正信号および第二補正信号を用いて、前記工作物の異常の有無を判定する判定部と、を備えている工作物の異常検査装置。
【請求項２】
前記渦電流センサを、前記加工面に対して所定方向に沿って相対的に移動させる駆動を行う駆動部をさらに備え、
前記第一制御部は、前記励磁電流供給部による前記供給と、前記駆動部による前記駆動とを同時に行い、
前記第一取得部は、前記第一信号および前記第二信号を前記所定方向に沿って取得し、
前記第一データは、前記加工面に対する前記所定方向に沿った前記残留磁束密度の変化に応じた周波数である残留周波数であり、
前記補正部は、前記第一取得部によって取得された前記第一信号および前記第二信号から前記残留周波数と同じ周波数の成分を除去することにより、前記補正を行う請求項１に記載の工作物の異常検査装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記検査を行う前に、異常が無い前記工作物に対応する前記第一補正信号および前記第二補正信号である第一正常信号および第二正常信号を取得する第二取得部と、
前記第二取得部によって取得された前記第一正常信号と前記第二正常信号との相関関係を示すマップを導出して、前記マップの領域内のうち前記第一正常信号と前記第二正常信号との関係を示す第二データを含む領域である正常領域を導出する第一導出部と、をさらに備え、
前記判定部は、前記第一導出部によって導出された前記マップにおいて、前記第一補正信号と前記第二補正信号との関係を示す第三データが前記正常領域に含まれる場合、前記工作物の異常が無いと判定する請求項１または請求項２に記載の工作物の異常検査装置。
【請求項４】
前記加工面に対向するように配置され、前記残留磁束密度を検出する磁気センサをさらに備え、
前記制御装置は、
前記磁気センサによって検出された前記残留磁束密度を取得する第三取得部と、
前記第三取得部によって取得された前記残留磁束密度から前記第一データを導出する第二導出部と、をさらに備えている請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の工作物の異常検査装置。
【請求項５】
前記工作物は、軸受であり、
前記加工面は、環状に形成されている請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の工作物の異常検査装置。
【請求項６】
工作物の加工面に対向するように配置され、励磁電流により前記工作物の内部に渦電流を誘導し、前記渦電流により生じる磁界に応じた信号を出力する渦電流センサと、
第一周波数を設定した前記励磁電流である第一励磁電流および前記第一周波数より小さい第二周波数を設定した前記励磁電流である第二励磁電流を、前記渦電流センサに供給をする励磁電流供給部と、
前記励磁電流供給部を少なくとも制御する制御装置と、を備えた工作物の異常検査装置による前記加工面の異常の有無を検査する工作物の異常検査方法であって、
前記励磁電流供給部による前記供給を行う第一工程と、
前記第一工程が行われている場合、前記励磁電流供給部によって供給された前記第一励磁電流および前記第二励磁電流に応じて、前記渦電流センサによって出力される信号である第一信号および第二信号を取得する第二工程と、
前記工作物に残留する磁束密度である残留磁束密度に関する第一データを用いて、前記第二工程によって取得された前記第一信号および前記第二信号から前記残留磁束密度の成分を除去する補正を行う第三工程と、
前記第三工程によって補正された前記第一信号および前記第二信号である第一補正信号および第二補正信号を用いて、前記工作物の異常の有無を判定する第四工程と、を行う工作物の異常検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作物の異常検査装置および工作物の異常検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
研削加工または切削加工を行う場合には、工作物における加工部位の温度が高温になりやすい。そのため、加工条件によっては工作物の表面に加工変質層（一般に「研削焼け」または「切削焼け」と言う場合がある）が生じることがある。この加工変質層は、変質状態の異なる軟化層と白層（再焼き入れ層）を含み、工作物の機械的強度を低下させる要因となるおそれがあった。つまり、加工変質層が生じた工作物の表面からの深さやその範囲により機械的強度への影響が変わるものと考えられることから、加工変質層の発生による工作物の異常の有無を高精度に検出することが望ましい。
【０００３】
そこで、特許文献１，２には、非破壊検査により加工変質層の発生による工作物の異常の有無を検出する方法が開示されている。この非破壊検査は、例えば、工作物の表層に渦電流を誘導し、その渦電流の変化または渦電流による誘導起電力に基づいて、加工変質層の検出を図るものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１８０４１５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０６９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、工作物においては、工作物の製造工程に起因して残留磁気が存在する場合がある。この場合、残留磁気が渦電流により生じる磁界に影響を及ぼすことにより、加工変質層の発生による工作物の異常の有無の検出精度が低下することが考えられる。
【０００６】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、加工変質層の発生による工作物の異常の有無を精度良く検査することができる工作物の異常検査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】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の工作物の異常検査装置は、工作物の加工面に対して加工によって生じた異常の有無の検査を行う工作物の異常検査装置であって、加工面に対向するように配置され、励磁電流により工作物の内部に渦電流を誘導し、渦電流により生じる磁界に応じた信号を出力する渦電流センサと、第一周波数を設定した励磁電流である第一励磁電流および第一周波数より小さい第二周波数を設定した励磁電流である第二励磁電流を、渦電流センサに供給をする励磁電流供給部と、励磁電流供給部を少なくとも制御する制御装置と、を備え、制御装置は、励磁電流供給部による供給を行う第一制御部と、第一制御部によって励磁電流供給部による供給が行われている場合、励磁電流供給部によって供給された第一励磁電流および第二励磁電流に応じて、渦電流センサによって出力される信号である第一信号および第二信号を取得する第一取得部と、工作物に残留する磁束密度である残留磁束密度に関する第一データを記憶する記憶部と、記憶部に記憶された第一データを用いて、第一取得部によって取得された第一信号および第二信号から残留磁束密度の成分を除去する補正を行う補正部と、補正部によって補正された第一信号および第二信号である第一補正信号および第二補正信号を用いて、工作物の異常の有無を判定する判定部と、を備えている。
【０００８】
上記の課題を解決するため、請求項６に記載の工作物の異常検査方法は、工作物の加工面に対向するように配置され、励磁電流により工作物の内部に渦電流を誘導し、渦電流により生じる磁界に応じた信号を出力する渦電流センサと、第一周波数を設定した励磁電流である第一励磁電流および第一周波数より小さい第二周波数を設定した励磁電流である第二励磁電流を、渦電流センサに供給をする励磁電流供給部と、励磁電流供給部を少なくとも制御する制御装置と、を備えた工作物の異常検査装置による前記加工面の異常の有無を検査する異常検査方法であって、励磁電流供給部による供給を行う第一工程と、第一工程が行われている場合、励磁電流供給部によって供給された第一励磁電流および第二励磁電流に応じて、渦電流センサによって出力される信号である第一信号および第二信号を取得する第二工程と、工作物に残留する磁束密度である残留磁束密度に関する第一データを用いて、第二工程によって取得された第一信号および第二信号から残留磁束密度の成分を除去する補正を行う第三工程と、第三工程によって補正された第一信号および第二信号である第一補正信号および第二補正信号を用いて、工作物の異常の有無を判定する第四工程と、を行う。
【発明の効果】
【０００９】
（請求項１）これによれば、渦電流センサによって出力された信号から、工作物の残留磁束密度の成分が除去される。よって、この信号に含まれた残留磁束密度の影響を抑制することができる。したがって、工作物の異常検査装置は、加工変質層の発生による工作物の異常の有無を精度良く検査することができる。
【００１０】
（請求項６）これによれば、工作物の異常検査方法は、上述した工作物の異常検査装置の効果と同様の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る工作物の異常検査装置の一実施形態を示す概要図である。
【図２】図１に示す異常検査装置のブロック図である。
【図３】図１に示す制御装置にて実行される判定基準導出制御のフローチャートである。
【図４】図３に示すフローチャートが実行された場合において、第一取得部によって取得される第一信号を示す図である。
【図５】図３に示すフローチャートが実行された場合において、第一取得部によって取得される第二信号を示す図である。
【図６】図３に示すフローチャートが実行された場合において、第三取得部によって取得された磁束密度を示す図である。
【図７】図６に示す第三取得部によって取得された磁束密度に対して周波数解析をした結果を示す図である。
【図８】図３に示すフローチャートが実行された場合における第一補正信号を示す図である。
【図９】図３に示すフローチャートが実行された場合における第二補正信号を示す図である。
【図１０】図３に示すフローチャートが実行された場合において、第一導出部によって導出されたマップを示す図である。
【図１１】図１に示す制御装置によって実行される異常有無検査制御のフローチャートである。
【図１２】図１１に示すフローチャートが実行された場合において、判定部による判定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る工作物の異常検査装置の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。工作物の異常検査装置１（以下、異常検査装置１ともいう。）は、工作物Ｗの加工面Ｗａに対して加工によって生じた異常の有無の検査を行うものである。本実施形態において、工作物Ｗは、軸受である。
【００１３】
軸受の製造工程には、加工面Ｗａに対して加工を行う加工工程が含まれる。加工面Ｗａは、例えば、環状に形成された軸受の外輪の底面である。加工は、研削加工または切削加工である。加工面Ｗａに生じる異常とは、加工面Ｗａの表面に生じる加工変質層（一般に「研削焼け」または「切削焼け」と言う場合がある）である。加工変質層は、加工によって加工面Ｗａの温度が比較的高温になることによって生じる。すなわち、異常検査装置１は、工作物Ｗの加工面Ｗａに対して、加工変質層の有無を検査する。
【００１４】
異常検査装置１は、図１に示すように、ベッド１０、コラム２０、アーム３０、テーブル４０、回転テーブル５０、渦電流センサ６０、磁気センサ７０、励磁電流供給部８０および制御装置９０を備えている。なお、異常検査装置１は、各センサ６０，７０の駆動軸として、相互に直交する３つの直進軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）および鉛直方向の回転軸（Ｂ軸）を有している。
【００１５】
ベッド１０は、ほぼ矩形状からなり、床上に配置される。このベッド１０の上面には、コラム２０が摺動可能な一対のＸ軸ガイドレール（図示なし）が、Ｘ軸方向（水平方向）に延びるように形成されている。さらに、ベッド１０には、コラム２０をＸ軸方向に駆動するためのＸ軸ボールねじ（図示なし）、および、このＸ軸ボールねじを回転駆動するＸ軸モータ１０ａが配置されている。
【００１６】
さらに、ベッド１０の上面には、テーブル４０が摺動可能な一対のＺ軸ガイドレール（図示なし）がＺ軸方向（Ｘ軸と直交する水平方向）に延びるように形成されている。さらに、ベッド１０には、テーブル４０をＺ軸方向に駆動するためのＺ軸ボールねじ（図示なし）、および、このＺ軸ボールねじを回転駆動するＺ軸モータ１０ｂが配置されている。
【００１７】
コラム２０は、ベッド１０に対してＸ軸方向に移動可能に、一対のＸ軸ガイドレール上に設けられている。また、コラム２０のＸ軸に平行な側面（Ｙ軸摺動面２０ａ）には、アーム３０が摺動可能な一対のＹ軸ガイドレール（図示なし）がＹ軸方向（鉛直方向）に延びるように形成されている。さらに、コラム２０には、アーム３０をＹ軸方向に駆動するためのＹ軸ボールねじ（図示なし）が配置され、このＹ軸ボールねじを回転駆動するＹ軸モータ２０ｂが配置されている。
【００１８】
アーム３０は、コラム２０に対してＹ軸方向に移動可能に、一対のＹ軸ガイドレール上に設けられている。アーム３０は、渦電流センサ６０および磁気センサ７０を保持する。
【００１９】
テーブル４０は、ベッド１０に対してＺ軸方向に移動可能なように、一対のＺ軸ガイドレール上に設けられている。テーブル４０の上面には、回転テーブル５０が鉛直方向のＢ軸回りで回転可能に支持されている。
【００２０】
回転テーブル５０は、ベッド１０内に収容されたＢ軸モータ５０ａ（本発明の駆動部に相当）により回転可能に設けられ、工作物Ｗを保持する。工作物Ｗは、クランプ治具Ｃによって、回転テーブル５０に固定される。工作物Ｗは、検査を行う加工面Ｗａを上方に向けて固定される。本実施形態において、検査を行う軸受の加工面Ｗａは、軸受の外輪における底面であり、環状に形成されている。
【００２１】
Ｂ軸モータ５０ａは、回転テーブル５０を回転駆動することにより、渦電流センサ６０および磁気センサ７０を、検査を行う加工面Ｗａに対して所定方向Ｄｓに沿って相対的に移動させるものである。所定方向Ｄｓは、回転テーブル５０の回転方向である。また、所定方向Ｄｓは、軸受の周方向である。また、Ｂ軸モータ５０ａは、Ｂ軸モータ５０ａの回転駆動量を検出する回転駆動量検出部（例えば磁気式エンコーダ；図示なし）を備えている。
【００２２】
渦電流センサ６０は、工作物Ｗの加工面Ｗａに対向するように、アーム３０に固定して配置されている。渦電流センサ６０は、コラム２０、アーム３０およびテーブル４０の移動によって、加工面Ｗａから鉛直方向に沿って第一所定距離離れた位置に配置される。回転テーブル５０の回転駆動した場合においても、加工面Ｗａと渦電流センサ６０との距離が第一所定距離に保たれる。第一所定距離は、実験等により実測されて導出される。
【００２３】
渦電流センサ６０は、励磁電流により工作物Ｗの内部に渦電流を誘導し、渦電流により生じる磁界に応じた信号を出力するものである。渦電流センサ６０は、コイル６１を含んで構成されている。このコイル６１に励磁電流供給部８０から励磁電流が供給される。これにより、コイル６１は、工作物Ｗに磁場を印加して、工作物Ｗの内部に渦電流を誘導する。
【００２４】
そして、渦電流センサ６０は、渦電流が作る磁界によってコイル６１のインピーダンスの変化を信号として出力する。加工面Ｗａの異常（加工変質層）の有無によって渦電流の大きさ、ひいては信号の大きさが変化する。このように、渦電流センサ６０は、渦電流が作る磁界によって出力が変化するため、工作物Ｗに磁場が存在する場合に信号の大きさが影響される。
【００２５】
磁気センサ７０は、加工面Ｗａに対向するように、アーム３０に固定して配置されている。磁気センサ７０は、コラム２０、アーム３０およびテーブル４０の移動によって、加工面Ｗａから鉛直方向に沿って第二所定距離離れた位置に配置される。回転テーブル５０の回転駆動した場合においても、加工面Ｗａと磁気センサ７０との距離が第二所定距離に保たれる。第二所定距離は、実験等により実測されて導出される。なお、磁気センサ７０と渦電流センサ６０とは、加工面Ｗａの位相が異なる位置に配置される。
【００２６】
磁気センサ７０は、残留磁束密度Ｂを検出するものである。残留磁束密度Ｂとは、工作物Ｗに残留する磁束密度である。工作物Ｗである軸受の加工工程において、軸受は、電磁チャックによって固定されることにより磁化される。この場合、軸受に対して脱磁を行ったときにおいても、軸受には、磁場が残留する。
【００２７】
励磁電流供給部８０は、第一励磁電流および第二励磁電流を、渦電流センサ６０に供給するものである。第一励磁電流は、第一周波数を設定した励磁電流である。本実施形態において、第一周波数は、２５０ｋＨｚである。第二励磁電流は、第一周波数より小さい第二周波数を設定した励磁電流である。本実施形態において、第二周波数は、０．５ｋＨｚである。
【００２８】
励磁電流の周波数に応じて、工作物Ｗに対する励磁電流の浸透深さが異なる。具体的には、浸透深さは、励磁電流の周波数と反比例する。すなわち、第一周波数に応じた浸透深さは、第二周波数に応じた浸透深さより浅くなる。第一周波数は、工作物Ｗの表層の部位に相当する浸透深さとなるように設定されている。第二周波数は、工作物Ｗの表層の部位より深層側の部位に相当する浸透深さとなるように設定されている。
【００２９】
制御装置９０は、異常検査装置１を統括制御するものである。制御装置９０は、工作物Ｗの異常の有無の検査を行う異常有無検査制御を実行する（詳細は後述する）。また、制御装置９０は、異常有無検査制御を実行する前に、異常の有無の判定基準を導出する判定基準導出制御を実行する（詳細は後述する）。
【００３０】
制御装置９０は、図２に示すように、第一制御部９０ａ、第一取得部９０ｂ、記憶部９０ｃ、補正部９０ｄ、第二取得部９０ｅ、第一導出部９０ｆ、判定部９０ｇ、出力部９０ｈ、第三取得部９０ｉおよび第二導出部９０ｊを備えている。
【００３１】
第一制御部９０ａは、励磁電流供給部８０による励磁電流の供給と、Ｂ軸モータ５０ａによる回転テーブル５０の駆動を同時に行うものである。第一制御部９０ａは、励磁電流供給部８０およびＢ軸モータ５０ａに対して、制御指令値を同時に出力する。
【００３２】
第一取得部９０ｂは、第一制御部９０ａによって励磁電流供給部８０による供給が行われている場合、励磁電流供給部８０によって供給された第一励磁電流および第二励磁電流に応じて、渦電流センサ６０によって出力される信号である第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２を取得するものである。
【００３３】
第一制御部９０ａによって励磁電流供給部８０による供給が行われている場合、Ｂ軸モータ５０ａによって渦電流センサ６０が加工面Ｗａに対して所定方向Ｄｓに相対的に移動するため、第一取得部９０ｂは、第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２を所定方向Ｄｓに沿って時系列に取得する。
【００３４】
記憶部９０ｃは、工作物Ｗに残留する磁束密度である残留磁束密度Ｂに関する第一データＤ１を記憶するものである。第一データＤ１は、加工面Ｗａに対する所定方向Ｄｓに沿った残留磁束密度Ｂの変化に応じた周波数である残留周波数Ｈである。残留周波数Ｈは、後述する第二導出部９０ｊによって導出される。
【００３５】
補正部９０ｄは、記憶部９０ｃに記憶された第一データＤ１を用いて、第一取得部９０ｂによって取得された第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２から残留磁束密度Ｂの成分を除去する補正を行うものである。補正部９０ｄは、具体的には、第一取得部９０ｂによって取得された第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２から第一データＤ１である残留周波数Ｈと同じ周波数の成分を除去することにより、補正を行う（詳細は後述する）。補正部９０ｄは、補正した第一信号Ｓ１を第一補正信号Ｓｈ１として、補正した第二信号Ｓ２を第二補正信号Ｓｈ２として導出する。
【００３６】
第二取得部９０ｅは、検査を行う前に、異常が無い工作物Ｗに対応する第一補正信号Ｓｈ１および第二補正信号Ｓｈ２である第一正常信号Ｓｎ１および第二正常信号Ｓｎ２を取得するものである。第二取得部９０ｅは、異常有無検査制御を実行する前に実行される判定基準導出制御において、各正常信号Ｓｎ１，Ｓｎ２を取得する（詳細は後述する）。
【００３７】
第一導出部９０ｆは、第二取得部９０ｅによって取得された第一正常信号Ｓｎ１と第二正常信号Ｓｎ２との相関関係を示すマップＭを導出して、マップＭの領域内のうち第一正常信号Ｓｎ１と第二正常信号Ｓｎ２との関係を示す第二データＤ２を含む領域である正常領域Ｒｎを導出するものである（詳細は後述する）。正常領域Ｒｎは、工作物Ｗの異常の有無の判定基準となるものである。第一導出部９０ｆは、判定基準導出制御において正常領域Ｒｎを導出する。
【００３８】
判定部９０ｇは、異常有無検査制御において、補正部９０ｄによって補正された第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２である第一補正信号Ｓｈ１および第二補正信号Ｓｈ２を用いて、工作物Ｗの異常の有無を判定するものである。判定部９０ｇは、具体的には、第一導出部９０ｆによって導出されたマップＭにおいて、第一補正信号Ｓｈ１と第二補正信号Ｓｈ２との関係を示す第三データＤ３が正常領域Ｒｎに含まれる場合、工作物Ｗの異常が無いと判定する（詳細は後述する）。
【００３９】
出力部９０ｈは、判定部９０ｇの判定結果を表示部９１に出力するものである。表示部９１は、制御装置９０に配置された例えば表示灯（パイロットランプ）である。表示部９１は、例えば、工作物Ｗに異常が無い場合に点灯し、工作物Ｗに異常が有る場合に点滅する。
【００４０】
第三取得部９０ｉは、磁気センサ７０によって検出された残留磁束密度Ｂを取得するものである。第一取得部９０ｂが渦電流センサ６０からの信号を取得している場合、第三取得部９０ｉは、残留磁束密度Ｂを取得する。磁気センサ７０が加工面Ｗａに対向するように配置され、磁気センサ７０が加工面Ｗａに対して所定方向Ｄｓに相対的に移動するため、第三取得部９０ｉは、残留磁束密度Ｂを所定方向Ｄｓに沿って時系列に取得する。
【００４１】
第二導出部９０ｊは、第三取得部９０ｉによって取得された残留磁束密度Ｂから第一データＤ１を導出するものである。第二導出部９０ｊは、具体的には、第三取得部９０ｉによって時系列に取得された残留磁束密度Ｂを、周波数解析することによって残留周波数Ｈである第一データＤ１を取得する。第二導出部９０ｊによって導出された第一データＤ１は、記憶部９０ｃに記憶される。
【００４２】
次に、制御装置９０によって実行される判定基準導出制御について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。判定基準導出制御は、異常有無検査制御が実行される前に実行され、上述した正常領域Ｒｎを導出する制御である。
【００４３】
判定基準導出制御は、異常が無い加工面Ｗａを上方に向けて工作物Ｗが回転テーブル５０に固定されて、コラム２０、アーム３０およびテーブル４０の移動によって、各センサ６０，７０が加工面Ｗａに対向する位置に配置された状態にて実行される。なお、異常が無い工作物Ｗは、異常検査装置１の使用者の目視によって選定される。
【００４４】
制御装置９０は、ステップＳ１０２にて、工作物Ｗの回転駆動を開始する（第一制御部９０ａ）。制御装置９０は、ステップＳ１０４にて、渦電流センサ６０への励磁電流（第一励磁電流および第二励磁電流）の供給を開始する（第一制御部９０ａ）。
【００４５】
さらに、制御装置９０は、ステップＳ１０６にて、第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２を所定方向Ｄｓに沿って時系列に取得する（第一取得部９０ｂ）。制御装置９０は、ステップＳ１０８にて、磁気センサ７０によって残留磁束密度Ｂを所定方向Ｄｓに沿って時系列に取得する（第三取得部９０ｉ）。
【００４６】
そして、制御装置９０は、ステップＳ１１０にて、回転テーブル５０の回転駆動量が、所定量以上であるか否かを判定する。所定量は、回転テーブル５０がＢ軸周りに一回転した場合における、Ｂ軸モータ５０ａの駆動量に相当するものである。
【００４７】
回転テーブル５０が一回転していない場合、制御装置９０は、ステップＳ１１０にて「ＮＯ」と判定し、プログラムをステップＳ１０６に戻す。すなわち、この場合、制御装置９０は、ステップＳ１０６〜Ｓ１１０を繰り返し実行する。一方、回転テーブル５０が一回転した場合、制御装置９０は、ステップＳ１１０にて「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳ１１２にて工作物Ｗの回転駆動および励磁電流の供給を停止する。
【００４８】
この時点において、図４に示すように、第一信号Ｓ１が加工面Ｗａの全周に亘って取得される。また、図５に示すように、第二信号Ｓ２が加工面Ｗａの全周に亘って取得される。
【００４９】
さらに、図６に示すように、残留磁束密度Ｂが加工面Ｗａの全周に亘って取得される。本実施形態においては、上述した軸受の製造工程にて使用される電磁チャックは、Ｎ極とＳ極とが所定方向Ｄｓに沿って交互に規則的に配置されている。これにより、軸受が電磁チャックの磁極の配列に対応するように磁化するため、磁気センサ７０によって取得された残留磁束密度Ｂが規則的に波状に現れる。
【００５０】
続けて、制御装置９０は、ステップＳ１１４にて、残留周波数Ｈを導出する（第二導出部９０ｊ）。制御装置９０は、具体的には、取得された残留磁束密度Ｂに対する周波数解析の結果（図７参照）を用いて、パワースペクトルのピークＰに対応する周波数を残留周波数Ｈとして導出する。
【００５１】
そして、制御装置９０は、ステップＳ１１６にて、第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２を補正する（補正部９０ｄ）。制御装置９０は、具体的には、第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２に対して、残留周波数Ｈの成分を除去するフィルタ処理を行う。なお、フィルタ処理は、加工面Ｗａに対する渦電流センサ６０の配置位置と磁気センサ７０の配置位置が異なっていることにより生じる、第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２と残留磁束密度Ｂとの位相ズレが修正された状態にて行われる。
【００５２】
このように補正された第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２は、第一補正信号Ｓｈ１（図８参照）および第二補正信号Ｓｈ２（図９参照）として導出される。また、この場合、工作物Ｗに異常が無いため、第一補正信号Ｓｈ１および第二補正信号Ｓｈ２は、第一正常信号Ｓｎ１および第二正常信号Ｓｎ２に相当する。
【００５３】
工作物Ｗに異常が無い場合、工作物Ｗの表層にわずかにオーステナイト層が形成されるが、工作物Ｗの表層側および深層側ともおおよそ母材の状態のままである。よって、第一正常信号Ｓｎ１および第二正常信号Ｓｎ２は、図８および図９に示すように、おおよそ一定の値にて推移する。そして、制御装置９０は、ステップＳ１１８にて、第一正常信号Ｓｎ１および第二正常信号Ｓｎ２を取得する（第二取得部９０ｅ）。
【００５４】
続けて、制御装置９０は、ステップＳ１２０にて、マップＭを導出する（第一導出部９０ｆ）。マップＭは、図１０に示すように、第一正常信号Ｓｎ１と第二正常信号Ｓｎ２との相関関係を示すものである。マップＭは、具体的には、縦軸を第一正常信号Ｓｎ１とし、横軸を第二正常信号Ｓｎ２とするとともに、第一正常信号Ｓｎ１と第二正常信号Ｓｎ２との関係を示す第二データＤ２を点でプロットした散布図である。
【００５５】
第二データＤ２は、具体的には、加工面Ｗａの各位相における第一正常信号Ｓｎ１の値および第二正常信号Ｓｎ２の値である。例えば、５°毎に第一正常信号Ｓｎ１および第二正常信号Ｓｎ２の値が抽出された場合、第二データＤ２は、７２個のデータを有する母集団となる。
【００５６】
さらに、制御装置９０は、ステップＳ１２２にて、正常領域Ｒｎを導出する（第一導出部９０ｆ）。正常領域Ｒｎは、マップＭのうち第二データＤ２を全て含む領域である。正常領域Ｒｎは、マップＭにおいて、第一直線Ｌ１から上方の領域である。第一直線Ｌ１は、第二直線Ｌ２を用いて導出される。
【００５７】
第二直線Ｌ２は、第二データＤ２の近似直線である。第一直線Ｌ１は、第二直線Ｌ２から、第一正常信号Ｓｎ１の標準偏差の値を三倍した分だけマイナスすることにより導出される。第一正常信号Ｓｎ１の標準偏差は、第二データＤ２の各々において、第二正常信号Ｓｎ２の値に対応する第二直線Ｌ２の値を平均とし、第二正常信号Ｓｎ２の値に対応する第一正常信号Ｓｎ１の値と平均との差を偏差とすることにより導出される。
【００５８】
なお、後述するように、工作物Ｗに異常がある場合、マップＭにおいて、データが第二データＤ２より下方に現れるため、正常領域Ｒｎの境界は、第二データＤ２より下方の第一直線Ｌ１のみによって設定される。
【００５９】
次に、制御装置９０によって実行される異常有無検査制御について、図１１に示すフローチャートを用いて説明する。異常有無検査制御は、検査が行われる加工面Ｗａを上方に向けて工作物Ｗが回転テーブル５０に固定されて、コラム２０、アーム３０およびテーブル４０の移動によって、各センサ６０，７０が加工面Ｗａに対向する位置に配置された状態にて実行される。
【００６０】
異常有無検査制御におけるステップＳ２０２〜Ｓ２１６は、上述した判定基準導出制御におけるステップＳ１０２〜Ｓ１１６と同じであるため、ステップＳ２１８から説明する。なお、ステップＳ２０４は、本発明の第一工程に相当する。ステップＳ２０６は、本発明の第二工程に相当する。また、ステップＳ２１６は、本発明の第三工程に相当する。
【００６１】
制御装置９０は、ステップＳ２１８にて、第一補正信号Ｓｈ１および第二補正信号Ｓｈ２を取得する。続けて、制御装置９０は、ステップＳ２２０（本発明の第四工程に相当）にて、第一補正信号Ｓｈ１と第二補正信号Ｓｈ２との関係を示す第三データＤ３が、正常領域Ｒｎに含まれるか否かを判定する（判定部９０ｇ）。第三データＤ３は、具体的には、加工面Ｗａの各位相における第一補正信号Ｓｈ１の値および第二補正信号Ｓｈ２の値である。
【００６２】
工作物Ｗの加工面Ｗａに異常が無い場合、マップＭにおいて、第三データＤ３の全部が正常領域Ｒｎに含まれる。この場合、制御装置９０は、ステップＳ２２０にて「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳ２２２にて工作物Ｗに異常が無いと判定する。
【００６３】
一方、工作物Ｗの表層の一部に加工変質層が形成されているため、工作物Ｗに異常が有る場合、加工変質層を有する部位の加工面Ｗａの位相における第一補正信号Ｓｈ１の値および第二補正信号Ｓｈ２の値が、異常が無い場合に比べて低下する。また、この場合、表層側に対応する第一補正信号Ｓｈ１の値が、深層側に対応する第二補正信号Ｓｈ２の値より低下量が大きい。よって、工作物Ｗに異常が有る部位において、第一補正信号Ｓｈ１と第二補正信号Ｓｈ２との関係を示す第三データＤ３は、マップＭにおいて、正常領域Ｒｎの境界線である第一直線Ｌ１より下方に現れる。
【００６４】
よって、検査された工作物Ｗの加工面Ｗａの一部に異常が有る場合、図１２に示すように、第三データＤ３の一部が、第一直線Ｌ１より下方に現れるため、正常領域Ｒｎに含まれない。この場合、制御装置９０は、ステップＳ２２０にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ２２４にて工作物Ｗに異常が有ると判定する。そして、制御装置９０は、ステップＳ２２４にて、判定結果を表示する（出力部９０ｈ、表示部９１）。
【００６５】
本実施形態によれば、工作物の異常検査装置１は、工作物Ｗの加工面Ｗａに対して加工によって生じた異常の有無の検査を行う工作物の異常検査装置１である。工作物の異常検査装置１は、加工面Ｗａに対向するように配置され、励磁電流により工作物Ｗの内部に渦電流を誘導し、渦電流により生じる磁界に応じた信号を出力する渦電流センサ６０と、第一周波数を設定した励磁電流である第一励磁電流および第一周波数より小さい第二周波数を設定した励磁電流である第二励磁電流を、渦電流センサ６０に供給をする励磁電流供給部８０と、励磁電流供給部８０を少なくとも制御する制御装置９０と、を備えている。制御装置９０は、励磁電流供給部８０による供給を行う第一制御部９０ａと、第一制御部９０ａによって励磁電流供給部８０による供給が行われている場合、励磁電流供給部８０によって供給された第一励磁電流および第二励磁電流に応じて、渦電流センサ６０によって出力される信号である第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２を取得する第一取得部９０ｂと、工作物Ｗに残留する磁束密度である残留磁束密度Ｂに関する第一データＤ１を記憶する記憶部９０ｃと、記憶部９０ｃに記憶された第一データＤ１を用いて、第一取得部９０ｂによって取得された第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２から残留磁束密度Ｂの成分を除去する補正を行う補正部９０ｄと、補正部９０ｄによって補正された第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２である第一補正信号Ｓｈ１および第二補正信号Ｓｈ２を用いて、工作物Ｗの異常の有無を判定する判定部９０ｇと、を備えている。
【００６６】
これによれば、渦電流センサ６０によって出力された第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２から、工作物Ｗの残留磁束密度Ｂの成分が除去される。よって、第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２に含まれた残留磁束密度Ｂの影響を抑制することができる。したがって、工作物の異常検査装置１は、加工変質層の発生による工作物Ｗの異常の有無を精度良く検査することができる。
【００６７】
また、工作物の異常検査装置１は、渦電流センサ６０を、加工面Ｗａに対して所定方向Ｄｓに沿って相対的に移動させる駆動を行うＢ軸モータ５０ａをさらに備えている。第一制御部９０ａは、励磁電流供給部８０による供給と、Ｂ軸モータ５０ａによる駆動とを同時に行う。第一取得部９０ｂは、第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２を所定方向Ｄｓに沿って取得する。第一データＤ１は、加工面Ｗａに対する所定方向Ｄｓに沿った残留磁束密度Ｂの変化に応じた周波数である残留周波数Ｈである。補正部９０ｄは、第一取得部９０ｂによって取得された第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２から残留周波数Ｈと同じ周波数の成分を除去することにより、補正を行う。
【００６８】
これによれば、異常検査装置１は、加工面Ｗａに対して所定方向Ｄｓに沿って検査をする。よって、加工面Ｗａの面積が比較的大きい工作物Ｗであっても、異常検査装置１は、工作物Ｗの異常の有無を精度良く検査することができる。
【００６９】
また、制御装置９０は、検査を行う前に、異常が無い工作物Ｗに対応する第一補正信号Ｓｈ１および第二補正信号Ｓｈ２である第一正常信号Ｓｎ１および第二正常信号Ｓｎ２を取得する第二取得部９０ｅと、第二取得部９０ｅによって取得された第一正常信号Ｓｎ１と第二正常信号Ｓｎ２との相関関係を示すマップＭを導出して、マップＭの領域内のうち第一正常信号Ｓｎ１と第二正常信号Ｓｎ２との関係を示す第二データＤ２を含む領域である正常領域Ｒｎを導出する第一導出部９０ｆと、をさらに備えている。判定部９０ｇは、第一導出部９０ｆによって導出されたマップＭにおいて、第一補正信号Ｓｈ１と第二補正信号Ｓｈ２との関係を示す第三データＤ３が正常領域Ｒｎに含まれる場合、工作物Ｗの異常が無いと判定する。
【００７０】
これによれば、異常検査装置１は、異常が無い工作物Ｗを用いて正常領域Ｒｎを導出し、この正常領域Ｒｎを用いて工作物Ｗの異常の有無の判定を行う。よって、異常検査装置１は、工作物Ｗの異常の有無をより精度良く検査することができる。
【００７１】
また、工作物の異常検査装置１は、加工面Ｗａに対向するように配置され、残留磁束密度Ｂを検出する磁気センサ７０をさらに備えている。制御装置９０は、磁気センサ７０によって検出された残留磁束密度Ｂを取得する第三取得部９０ｉと、第三取得部９０ｉによって取得された残留磁束密度Ｂから第一データＤ１を導出する第二導出部９０ｊと、をさらに備えている。
【００７２】
これによれば、磁気センサ７０によって検出された残留磁束密度Ｂを用いて、渦電流センサ６０によって検出された第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２を補正する。よって、異常検査装置１は、工作物Ｗそれぞれの残留磁束密度Ｂに対応して検査を行うことができる。したがって、異常検査装置１は、工作物Ｗの異常の有無をさらに精度良く検査することができる。
【００７３】
また、工作物Ｗは、軸受である。加工面Ｗａは、環状に形成されている。
これによれば、工作物Ｗが軸受である場合においても、異常検査装置１は、工作物Ｗの異常の有無を精度良く検査することができる。
【００７４】
また、工作物の異常検査方法は、工作物Ｗの加工面Ｗａに対向するように配置され、励磁電流により工作物Ｗの内部に渦電流を誘導し、渦電流により生じる磁界に応じた信号を出力する渦電流センサ６０と、第一周波数を設定した励磁電流である第一励磁電流および第一周波数より小さい第二周波数を設定した励磁電流である第二励磁電流を、渦電流センサ６０に供給をする励磁電流供給部８０と、励磁電流供給部８０を少なくとも制御する制御装置９０と、を備えた工作物の異常検査装置１による前記加工面Ｗａの異常の有無を検査する。工作物の異常検査方法は、励磁電流供給部８０による供給を行う第一工程（ステップＳ２０４）と、第一工程が行われている場合、励磁電流供給部８０によって供給された第一励磁電流および第二励磁電流に応じて、渦電流センサ６０によって出力される信号である第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２を取得する第二工程（ステップＳ２０６）と、工作物Ｗに残留する磁束密度である残留磁束密度Ｂに関する第一データＤ１を用いて、第二工程によって取得された第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２から残留磁束密度Ｂの成分を除去する補正を行う第三工程（ステップＳ２１６）と、第三工程によって補正された第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２である第一補正信号Ｓｈ１および第二補正信号Ｓｈ２を用いて、工作物Ｗの異常の有無を判定する第四工程（ステップＳ２２０）と、を行う。
【００７５】
これによれば、工作物の異常検査方法は、上述した工作物の異常検査装置１の効果と同様の効果を有する。
【００７６】
なお、上述した実施形態において、工作物の異常検査装置の一例を示したが、本発明はこれに限定されず、他の構成を採用することもできる。例えば、検査対象とされた軸受の加工面Ｗａは、外輪の底面であるが、これに代えて、外輪の外側面としても良いし、内輪の底面または内側面としても良い。
【００７７】
また、上述した実施形態において、加工面Ｗａは、環状に形成されているが、これに代えて、加工面Ｗａが矩形状に形成されていても良い。この場合、加工面Ｗａが、平面視矩形状の板状に形成された工作物の一方面でも良い。またこの場合、所定方向Ｄｓは、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の何れか一方向の直線方向としても良い。さらにこの場合、本発明の駆動部は、Ｘ軸モータ１０ａ、Ｙ軸モータ２０ｂおよびＺ軸モータ１０ｂの何れか一つに相当する。
【００７８】
また、上述した実施形態において、磁気センサ７０を備えないようにしても良い。この場合、制御装置９０は、第三取得部９０ｉおよび第二取得部９０ｅを備えない。この場合、第一データＤ１である残留周波数Ｈは、予め実験等により実測されることにより導出され、記憶部９０ｃに記憶される。この実験は、例えば、製造工程において工作物Ｗを固定する磁気チャックの磁束密度の測定である。
【００７９】
また、上述した実施形態において、制御装置９０は、判定基準導出制御を実行することにより、正常領域Ｒｎを導出しているが、これに代えて、判定基準導出制御を実行しないようにしても良い。この場合、制御装置９０は、第一導出部９０ｆを備えない。この場合、正常領域Ｒｎは、例えば過去の検査データから予め導出され、記憶部９０ｃに記憶される。
【００８０】
また、上述した実施形態において、異常検査装置１は、各センサ６０，７０を所定方向Ｄｓに沿って移動させて加工面Ｗａの検査を行っているが、これに代えて、各センサ６０，７０を移動させないようにしても良い。この場合、異常検査装置１は、加工面Ｗａに対して各センサ６０，７０の検知範囲内にて検査を行う。この場合の第一データＤ１は、残留磁束密度Ｂの大きさに相当する値であり、磁気センサ７０の検出結果から導出または予め実験等により導出されて記憶部９０ｃに記憶される。また、この場合の補正部９０ｄは、例えば、第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２から第一データＤ１を減算することにより補正を行う。さらに、この場合、異常検査装置１が駆動部を備えないようにしても良い。
【００８１】
また、上述した実施形態において、制御装置９０は、第三データＤ３が正常領域Ｒｎに含まれるか否かによって工作物Ｗの異常の有無を判定しているが、これに代えて、加工面Ｗａの各位相における第一補正信号Ｓｈ１の値と第二補正信号Ｓｈ２の値との差が所定値以上である場合、工作物Ｗの異常が有ると判定するようにしても良い。
【００８２】
また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、工作物Ｗの種類、工作物Ｗの固定方法、加工面Ｗａの形状、各センサ６０，７０の配置位置、所定方向Ｄｓの方向、正常領域Ｒｎの導出方法、第一データＤ１の値、励磁電流の周波数、第一信号Ｓ１および第二信号Ｓ２の補正方法、並びに、工作物Ｗの異常の有無の判定方法を変更するようにしても良い。
【符号の説明】
【００８３】
１…異常検査装置、１０…ベッド、２０…コラム、３０…アーム、４０…テーブル、５０…回転テーブル、５０ａ…Ｂ軸モータ（駆動部）、６０…渦電流センサ、７０…磁気センサ、８０…励磁電流供給部、９０…制御装置、９０ａ…第一制御部、９０ｂ…第一取得部、９０ｃ…記憶部、９０ｄ…補正部、９０ｅ…第二取得部、９０ｆ…第一導出部、９０ｇ…判定部、９０ｉ…第三取得部、９０ｊ…第二導出部、Ｂ…残留磁束密度、Ｄ１…第一データ、Ｄ２…第二データ、Ｄ３…第三データ、Ｄｓ…所定方向、Ｈ…残留周波数、Ｍ…マップ、Ｒｎ…正常領域、Ｓ１…第一信号、Ｓ２…第二信号、Ｓｈ１…第一補正信号、Ｓｈ２…第二補正信号、Ｓｎ１…第一正常信号、Ｓｎ２…第二正常信号、Ｗ…工作物、Ｗａ…加工面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018189603.tif 000009
【図８】
2018189603.tif 000010
【図９】
2018189603.tif 000011
【図１０】
2018189603.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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