(57)【要約】【課題】製品の強度に関する正確な情報を管理可能な製品管理装置を提供すること。【解決手段】製品管理装置１００が、製品を識別するための識別情報と、当該製品に対して渦流探傷調査により渦電流を発生させた結果得られる応答信号の強度の情報を受信する受信部３００と、受信部３００が受信した識別情報と応答信号の強度の情報とを対応付けて格納する格納部３２０と、を備える。【選択図】図６
2018119915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品を識別するための識別情報と、当該製品に対して渦流探傷調査により渦電流を発生させた結果得られる応答信号の強度の情報を受信する受信部と、
前記受信部が受信した前記識別情報と前記応答信号の強度の情報とを対応付けて格納する格納部と、
を備えた製品管理装置。
【請求項２】
前記応答信号の強度の情報に基づいて製品のランク付けを行うランク付与部を更に備え、
前記格納部は更に、
前記識別情報と、前記応答信号の強度の情報と、前記ランク付与部が付与したランクとを対応付けて格納することを特徴とする請求項１に記載の製品管理装置。
【請求項３】
前記製品の寿命と前記応答信号の強度との関係を示す第１関係情報を記憶する第１関係情報記憶部と、
与えられた識別情報に対応する前記応答信号の強度の情報、および、前記第１関係情報に基づいて、前記識別情報に対応する前記製品の寿命を求めて出力する製品寿命出力部と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の製品管理装置。
【請求項４】
前記製品寿命出力部は、前記応答信号の強度の情報、前記第１関係情報、および、前記製品が受けたストレスの情報に基づいて、前記識別情報に対応する前記製品の寿命を求めて出力することを特徴とする請求項３に記載の製品管理装置。
【請求項５】
前記製品の初晶シリコン粒径と前記応答信号の強度との関係を示す第２関係情報を記憶する第２関係情報記憶部と、
与えられた識別情報に対応する前記応答信号の強度の情報、および、前記第２関係情報に基づいて、前記識別情報に対応する前記製品の初晶シリコン粒径を求めて出力するシリコン粒径出力部と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の製品管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品管理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄鋼業では、磁粉探傷装置を用いて鋼片の表面傷の検査を行い、切削装置を用いて表面傷を切削して除去する手入れ作業が行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、磁粉探傷装置によって検出した表面傷の位置の情報、表面傷の種類ごとの個数の情報、および、切削装置により切削された箇所の位置の情報を対応付けて記憶装置に記憶しておき、その後のオペレータによる検査および切削作業の効率を向上させる装置が提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−７５４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１の従来技術では、傷の種類の情報を管理するものの、傷の種類が必ずしも鋼片の強度を正確に表すとは限らないため、鋼片の正確な強度を管理するまでには至っていなかった。
【０００６】
本発明は、従来の課題を解決するためになされたもので、製品の強度に関する正確な情報を管理可能な製品管理装置を提供することを課題とする。
【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、本発明に係る製品管理装置は、製品を識別するための識別情報と、当該製品に対して渦流探傷調査により渦電流を発生させた結果得られる応答信号の強度の情報を受信する受信部と、受信部が受信した識別情報と応答信号の強度の情報とを対応付けて格納する格納部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、製品の強度に関する正確な情報を管理することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】製造ラインへ適用した製品管理システムの構成図である。
【図２】渦流探傷装置のブロック図とブリッジ回路の構成図である。
【図３】製品管理装置のハードウエア構成図である。
【図４】ＨＤＤの情報格納状態の説明図である。
【図５】ＥＣＩ信号レベルと部品の寿命、および、初晶シリコンの粒径との関係を説明する説明図である。
【図６】製品管理装置の機能ブロックの構成図である。
【図７】ストレスカウントテーブルの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
従来、材料の強度バラツキを定量化する術がなく、何らかの手法で定量化し、寿命等を予測する方法の提案が望まれていたが、本発明者は、渦流探傷調査（ECI：Eddy  Current  Inspection）により渦電流を発生させた結果得られる応答信号（以下、「ＥＣＩ信号」と呼ぶ。）の強度が、初晶シリコンの粒径に対応し、初晶シリコンの粒径が製品（部品）の強度、ひいては製品の寿命に対応することを見出した。
【００１１】
つまり、渦流探傷調査により渦電流を発生させた結果得られる応答信号は、単なる傷情報ではなく、製品の強度や寿命の情報も含む事を見出した。
【００１２】
以下、このような知見に基づいてなされた本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、エンジン関連部品の一例である「ピストン」を製品例として説明するが、これ以外の製品に本発明を適用しても良い。
【００１３】
（システム概要）
図１は一例としてピストンを製造するラインに対して、本発明の製品管理システム１を適用した場合の構成例を示す。この例ではピストンの鋳造、加工等の製造ラインを想定しているが、製造ライン以外の「オフライン」において、本発明の製品管理システム１を適用することも可能である。
【００１４】
製品管理システム１は、ピストンに刻印された識別情報を光学的に読み取る識別情報読取装置１０と、不図示のオペレータがプローブをピストンに当てながら走査して渦流探傷信号（「ＥＣＩ信号」）を検出するＥＣＩ装置２０と、製品としてのピストンを管理する製品管理装置１００とを有する。識別情報とは、例えば、バーコード、２次元コードなどである。
【００１５】
識別情報読取装置１０とＥＣＩ装置２０とは、通信ケーブル３０で接続され、識別情報読取装置１０が読み取った識別情報を送信すると、ＥＣＩ装置２０は、通信ケーブル３０を介して当該識別情報を受信する。
【００１６】
そして、ＥＣＩ装置２０は、受信した識別情報とともに、コンベア４００によって図面右側から左側へと流れてくるピストンのＥＣＩ信号を製品管理装置１００に送信する。なお、コンベア４００上へピストンが投入されるタイミングは、オペレータの装置操作が間に合うように調整されている。
【００１７】
また、ＥＣＩ装置２０と製品管理装置１００とは、通信ケーブル４０で接続されている。ＥＣＩ装置２０が識別情報とその識別情報に対応するＥＣＩ信号とをペアにして送信すると、製品管理装置１００は、通信ケーブル４０を介してそのデータを受信する。なお、識別情報読取装置１０が、識別情報とＥＣＩ装置２０により検出されたＥＣＩ信号とをペアにして製品管理装置１００に送信する構成としても良い。
【００１８】
このようにして、コンベア４００上をピストンが順次移動すると、その識別情報と対応するＥＣＩ信号とが製品管理装置１００に送信され、製品管理装置１００はこれらを関連付けてメモリ等に順次格納する。符号Ａは、既に識別情報とＥＣＩ信号とが読み込まれたピストンであり、符号Ｂは、ＥＣＩ信号の検出操作が現在行われているピストンである。
【００１９】
次に、製品管理システム１を構成する各装置について説明し、その後、ブロック図等を参照しながら、製品管理装置１００の動作について説明する。
【００２０】
（渦流探傷装置（以下、「ＥＣＩ装置」と呼ぶ。））
図２（ａ）は、一般的なＥＣＩ装置２０の構成例を示す回路図である。ＥＣＩ装置２０は、発振回路２００と、移相回路２６０と、ブリッジ回路２１０とを有している。また、ＥＣＩ装置２０は、増幅回路２２０と、同期検波回路２３０と、フィルタ回路２４０と、信号処理部２５０と、出力部２７０と、通信部２８０とを備えている。
【００２１】
図２（ｂ）は、ブリッジ回路２１０の構成例である。Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４はそれぞれインピーダンスを表している。Ｚ１とＺ２との接続点と、Ｚ３とＺ４の接続点との間には増幅回路２２０が接続されており、また、Ｚ１とＺ３の接続点と、Ｚ２とＺ４の接続点との間には発振回路２００が接続されている。また、Ｚ３は、プローブ２９０に内蔵されたコイル２９１のインピーダンスである。
【００２２】
傷の無い被検体（以下、「健全体」と呼ぶ。）の表面に沿ってプローブ２９０を走査する場合には、ブリッジの平衡条件「Ｚ１・Ｚ４＝Ｚ１・Ｚ３」を満たすようにインピーダンスＺ１を調整する。換言すれば、増幅回路２２０に流れる電流ｉが零となるようにＺ１を調整する。
【００２３】
増幅回路２２０は、ブリッジ回路２１０に流れる電流を増幅し、同期検波回路２３０は、増幅回路２２０での増幅電流を用いて同期検波を行い、フィルタ回路２４０は、検波信号の低域成分を抽出するように信号濾波を行う。
【００２４】
そして、信号処理部２５０は、濾波された信号を用いて各種の信号処理を実行し、実行結果を出力部２７０に出力する。信号処理部２５０が実行する信号処理としては、例えば濾波信号をベクトル解析してリサージュ波形を得ることが挙げられる。この結果、出力部２７０には得られたリサージュ波形が表示される。
【００２５】
また、オペレータは操作部２９５を操作して装置設定を適宜変更することが可能になっている。操作部２９５のダイアル、タッチ式スイッチ等を操作することによって、例えば、ブリッジ回路２１０のインピーダンス調整、増幅回路２２０の増幅率調整、フィルタ回路２４０の周波数特性設定、信号処理部２５０に対する処理実行項目の選択等を行うことが可能である。
【００２６】
同期検波回路２３０には、発振回路２００からの発振信号（Ｘ信号）と、移相回路２６０で発振信号を９０度移相した信号（Ｙ信号）と、増幅回路２２０で増幅された増幅信号とが入力される。同期検波回路２３０が、Ｘ信号およびＹ信号のそれぞれと、増幅回路２２０での増幅信号とを乗算し、フィルタ回路２４０がこの乗算結果信号の低域成分を抽出することによって、プローブ２９０での電流変化に応じた電圧信号（ＥＣＩ信号）を得ることが可能となる。
【００２７】
以上のように、被検体の表面に傷がある場合には信号の変化が生じ、傷の大きさに応じたＥＣＩ信号を得ることができる。なお、ＥＣＩ装置２０は、表面傷の大きさに応じたＥＣＩ信号を検出可能であれば、図２に示す構成と異なる構成でも良く、図２では基本的な装置構成を例示したに過ぎない。
【００２８】
また、通常は健全体に対してのＥＣＩ信号を調整して初期キャリブレーションを行ってから被検体に対するＥＣＩ信号の測定を行う。そして、通信部２８０は、識別情報読取装置１０が読み取った識別情報を受信し、信号処理部２５０は、検出した振幅情報と受信した識別情報とをペアにして、製品管理装置１００に送信する。
【００２９】
なお、本実施形態においては、健全体に対して人工的に所定形状の欠陥（「人工傷」）を設けたものを初期キャリブレーションの対象とする。つまり、オペレータは、ＥＣＩ測定の前に、既定欠陥を設けた健全体に対するＥＣＩ信号を調べ、このＥＣＩ信号レベルが一定となるようにして、キャリブレーションを行う。かかるキャリブレーションによれば、キャリブレーション作業が単純になり、キャリブレーションの基準も明確となる効果が得られる。
【００３０】
（識別情報読取装置）
識別情報読取装置１０は、レーザ光をスキャンするスキャナと、スキャンしたレーザ光で読み取った識別情報を受信する受信部と、受信信号を製品毎に固有の番号に変換する信号処理部等を有して構成される。識別情報としては、例えば、バーコード、二次元コード等を利用して得られるＩＤ情報が挙げられる。
【００３１】
（製品管理装置）
図３は、製品管理装置１００のハードウエア構成図である。各種の処理を司るＣＰＵ１１０と、プログラム等を記録する記録媒体であるＲＯＭ１２０と、ワークエリアを有するＲＡＭ１３０と、大容量のメモリであるＨＤＤ（ハードディスクドライブ）１４０と、通信制御を行う通信部１５０と、入力デバイスであるキーボード１６０と、液晶表示装置等であるディスプレイ１７０とを有しており、これらはバス１８０によって相互間で所要の情報を送受可能に構成されている。製品管理装置１００は、例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）で実現可能である。
【００３２】
ＲＯＭ１２０やＨＤＤ１４０にはプログラムが記録されており、ＣＰＵ１１０は、このプログラムを読み込み、必要な場合にはＲＡＭ１３０のワークエリアにデータ展開等を行いながら各種の情報処理を実行する。
【００３３】
また、図４は、ＨＤＤ１４０における情報格納状態の説明図である。図示するように、識別情報と、ＥＣＩ信号と、品質ランクとが対応付けて格納されている。この例ではテーブル状にデータが格納されているが、ポインタ、リンク等を用いて識別情報とＥＣＩ信号と品質ランクとを紐付けしても良い。
【００３４】
図４の例では、識別情報「ＩＤ１」とＥＣＩ信号「Ｖ１」と品質ランク「上」とが紐付けられ、識別情報「ＩＤ２」とＥＣＩ信号「Ｖ２」と品質ランク「下」とが紐付けられ、また、識別情報「ＩＤｎ」とＥＣＩ信号「Ｖｎ」と品質ランク「中」とが紐付けられてＨＤＤ１４０に格納されている。
【００３５】
また、図５はＥＣＩ信号レベルと部品（本実施の形態では、ピストン）の寿命、および、初晶シリコンの粒径との関係を説明する説明図である。図５（ａ）はＥＣＩ信号レベルと部品の寿命との関係１４２を概念的に示す図である。図に示すように、ＥＣＩ信号レベルが小さい程、寿命が小さくなる。そのため、ＥＣＩ信号レベルを製品毎に管理していれば、この関係１４２を参照して、製品毎の寿命を求めることが可能になる。
【００３６】
図５（ｂ）は、ＥＣＩ信号レベルと初晶シリコンの粒径との関係１４５を概念的に示す図である。図に示すように、初晶シリコン粒径が大きい程、ＥＣＩ信号レベルが大きくなる。そのため、ＥＣＩ信号レベルを製品毎に管理していれば、この関係１４５を参照して、製品毎の初晶シリコンの粒径が求まる事になる。
【００３７】
ここで、「初晶シリコン」は、シリコンを多く含む過共晶組成のアルミニウム合金の溶湯を冷却していった時に、最初に晶出するシリコン結晶粒のことである。エンジン構成部品には摺動面を有するものが多く、シリコンを含むアルミニウム合金で形成されるものが多い。その表面内部を構成する組成物には、初晶シリコンを含む物が多い。
【００３８】
本発明は、上記のようなＥＣＩ信号レベルと初晶シリコンの粒径との関係１４５にあるという新たな発見に基づいて構築されたものである。ピストンに対するＥＣＩ信号のレベルを検出し、この検出値と上記関係１４５とに基づいて、ピストン内部結晶サイズである「初晶シリコン粒径」を求めることが可能になった。なお、ピストンの寿命は初晶シリコン粒径が大きな程、寿命が短く、ＥＣＩ信号レベルと部品の寿命との関係１４２に基づいて部品の寿命を求めることも可能になった。
【００３９】
（機能ブロック）
図６は、製品管理装置１００の機能ブロック図である。製品管理装置１００は、受信部３００と、ランク付与部３１０と、格納部３２０と、製品寿命出力部３４０と、シリコン粒径出力部３５０と、記憶部３３０とを有する。
【００４０】
受信部３００は、ＥＣＩ装置２０から送信されてくる、製品を識別するための識別情報と当該製品に対するＥＣＩ信号とを受信する。ランク付与部３１０は、ＥＣＩ信号に基づいて製品のランク付けを行う。そして、格納部３２０は、識別情報と、ＥＣＩ信号と、ランク付与部３１０が付与したランクとを関連付けて格納する。
【００４１】
ランク付与部３１０が実行するランク付けは、例えば２種類の大きさの異なる閾値（第１閾値＞第２閾値）を設定しておき、ＥＣＩ信号レベルが第１閾値以上の場合にはランクを「下」、ＥＣＩ信号レベルが第２閾値以下の場合にはランクを「上」、ＥＣＩ信号レベルが第１閾値より小さく、かつ、第２閾値より大きい場合にはランクを「中」とする。なお、ランクは３種類に限られないし、ランク付与の仕方もこの態様に限られない。
【００４２】
なお、第１閾値、および、第２閾値は、製品の故障状況に応じて変更されてもよい。具体的には、故障した製品の識別情報から出荷前に渦流探傷調査により得られた当該製品のＥＣＩ信号を特定し、第１閾値、および、第２閾値の設定が適切であったか否かを検討することが可能となる。そして、もし設定が不適切であった場合には、第１閾値、および、第２閾値を適切な値に変更することができる。
【００４３】
記憶部３３０は、図５（ａ）で説明したＥＣＩ信号レベルと部品の寿命との関係１４２を示す第１関係情報と、図５（ｂ）で説明したＥＣＩ信号レベルと初晶シリコンの粒径との関係１４５を示す第２関係情報を記憶する。
【００４４】
製品寿命出力部３４０は、与えられた識別情報に対応するＥＣＩ信号レベルの情報を格納部３２０から読み出し、記憶部３３０が記憶する第１関係情報を参照して、そのＥＣＩ信号レベルに対応する製品寿命を求め、その結果を出力する。
【００４５】
また、シリコン粒径出力部３５０は、与えられた識別情報に対応するＥＣＩ信号レベルの情報を格納部３２０から読み出し、記憶部３３０が記憶する第２関係情報を参照して、そのＥＣＩ信号レベルに対応する初晶シリコン粒径を求め、その結果を出力する。
【００４６】
例えば、入力操作部によって識別情報を与えると、与えられた識別情報に関連付けられているＥＣＩ信号に対応する「製品寿命」、「初晶シリコン粒径」が求められ、その結果が出力される。かくして、ＥＣＩ信号レベルを求めることにより、製品の寿命や内部結晶サイズを求めることができる。
【００４７】
以上説明してきたように、本実施形態によれば、受信部３００は、製品の識別情報と、当該製品に対するＥＣＩ信号とを受信し、格納部３２０が、受信部３００が受信した識別情報と、ＥＣＩ信号とを関連付けて格納する。よって、ＥＣＩ信号と識別情報を関連付けることによって、製品の強度に関する情報を管理することができる。具体的には、製品に対するＥＣＩ信号を用いて、製品の品質ランク、製品寿命、内部結晶サイズ、品質強度等の情報を管理することが可能になる。
【００４８】
また、製品の個々の強度を把握することができるようになり、それらのバラツキも定量化することが可能となる。また、強度が高い部品を選択し、それを高出力のエンジンなどに採用することが可能となる。
【００４９】
（他の実施形態）
図７は、ストレスカウントテーブルの説明図である。横軸はピストンの最高温度、縦軸は温度振幅を示している。例えば３５０℃から３００℃まで温度低下した場合と、２５０℃から１００℃まで温度低下した場合には、前者では温度振幅が５０℃となるのに対し、後者では温度振幅が１５０℃となる。
【００５０】
この場合、最高温度が高い事もピストンに対してストレスを与えるが、温度振幅も加味してピストンに対するストレスを考える必要がある。このように、本実施の形態では、或る部品に加わる温度と温度振幅とを「ストレス」として考慮する。
【００５１】
そこで、横軸に最高温度、縦軸に温度振幅を取り、「５行×６列」のマトリックス状の３０個のエリアを想定する。エンジンにピストン温度を検出するための温度センサを搭載し、エンジンＥＣＵ（Electric Control Unit）は、この温度センサの検出温度を参照しながら、各エリアに対応する最高温度、温度振幅になった場合に、対応する分割エリアの値を１だけインクリメントする。
【００５２】
例えば、「５」、「３」、「４」と記載しているのは、その数字のエリアに対応する最高温度、温度振幅が「５回」、「３回」、「４回」発生したことを示している。エンジンＥＣＵが実行するこのような熱ストレス負荷を求める演算を「ストレス演算」と称する。
【００５３】
また、各エリアに対して、材料試験等によって定まるストレス値が設定されている。例えば図７の「５」のエリアにおける最高温度、温度振幅に対して、「０．００３」というストレス値が設定される。この場合、「５」のエリアに対応するストレス値の合計は「５×０．００３＝０．０１５」となる。そして、例えば、各エリアのストレス値の総和をストレス情報として求めることが可能となる。このストレス情報は、エンジン運転中にピストンが熱および温度変化によるダメージをどの程度受けたかを示す情報である。
【００５４】
例えば、製品管理装置１００は、エンジンＥＣＵがストレス演算を行って求めたストレス情報と、ピストンに付された識別情報とを受信するストレス情報受信部と、この識別情報を有するピストンのＥＣＩ信号とストレス情報とを組み合わせて、ピストンの寿命を求めて出力する製品寿命出力部とを備えた構成にされる。ここでＥＣＩ信号は、前述のように、ピストンの強度を示す情報として用いることができる。
【００５５】
例えば、ＥＣＩ信号、ストレス情報、および、寿命の関係を予め設定しおくことにより、製品管理装置１００は、上述したようにして取得したＥＣＩ信号、および、ストレス情報の情報から、ピストンの強度、熱ストレスによる経年劣化を考慮して、ピストンの寿命を高い精度で予測することができる。
【００５６】
さらに、製品管理装置１００が、ピストンの寿命の予測の結果、ピストンの寿命が所定期間内に到来する場合には、ピストンのメインテナンスや交換が必要であることを表示装置（図示せず）に表示したりしてユーザ等に通知してもよい。
【００５７】
以上のようにして、強度情報とストレス情報との関係を利用することによって、より精度の高い製品寿命予測等を行うことが可能となる。
【００５８】
また、ストレス情報を求める演算の仕方は、図７に示した例に限られない。例えば、予め設定した最大制限温度Ｔｍａｘと実測または推定したピストン温度Ｔｐとの差から温度差ΔＴを求めるとともに、最大制限温度Ｔｍａｘと制御開始温度Ｔｃとの差からマージン幅ΔＴｍを求め、さらに、温度差ΔＴとマージン幅ΔＴｍとの比μ（μ＝ΔＴ／ΔＴｍ）を求め、これがカウント閾値比μｃ以下である場合にカウントしてストレス情報を求めるようにしても良い。
【００５９】
（その他）
以上の実施形態の変形は種々のものが挙げられる。例えば、対象製品をピストン以外の製品とすること、ＥＣＩ装置２０の回路において低域濾波型のフィルタ回路２４０の後段に高域濾波型のフィルタを設けること、製品管理装置１００のハードウエア構成に他のデバイスを備えること、機能ブロック図に情報入出力のための入力部や出力部を備えた構成とすること、等の変形が挙げられる。ただし、変形例はこれらに限られるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上説明してきたように、本発明は、製品管理をする装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０  識別情報読取装置
２０  ＥＣＩ装置
３０  通信ケーブル
４０  通信ケーブル
１００  製品管理装置
２００  発振回路
２１０  ブリッジ回路
２２０  増幅回路
２３０  同期検波回路
２４０  フィルタ回路
２５０  信号処理部
２６０  移相回路
２７０  出力部
２８０  通信部
２９０  プローブ
３００  受信部
３１０  ランク付与部
３２０  格納部
３３０  記憶部
３４０  製品寿命出力部
３５０  シリコン粒径出力部
４００  コンベア
【図１】
2018119915.tif 000003
【図２】
2018119915.tif 000004
【図３】
2018119915.tif 000005
【図４】
2018119915.tif 000006
【図５】
2018119915.tif 000007
【図６】
2018119915.tif 000008
【図７】
2018119915.tif 000009