(57)【要約】【課題】形状が複雑な金属部品のクラックの有無を確実に判定できるようにする。【解決手段】本体部分３と突出部分４，４とが一体的に形作られた金属部品１にＡＥセンサ６を取り付け、アクチュエータ７，７で突出部分４，４を押圧して、本体部分３と突出部分４，４との境界付近に圧縮力、引張力、または剪断力の少なくとも一つを作用させると、境界付近に存在しているクラック５が拡縮して弾性波が発生するので、この弾性波をＡＥセンサ６によって検知すれば、クラック５の有無を判定できる。【選択図】図１
2011128104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状が複雑な金属部品にＡＥセンサを取り付け、
形状が複雑な個所付近に荷重が加わるように金属部品に外力を付与し、
前記ＡＥセンサの出力信号に基づいて金属部品におけるクラックの有無を判定することを特徴とする部品検査方法。
【請求項２】
本体部分と突出部分とが一体的に形作られた金属部品にＡＥセンサを取り付け、
前記本体部分と突出部分との境界付近に荷重が加わるように金属部品に外力を付与し、
前記ＡＥセンサの出力信号に基づいて金属部品におけるクラックの有無を判定することを特徴とする部品検査方法。
【請求項３】
貫通孔を有する金属部品にＡＥセンサを取り付け、
前記金属部品の貫通孔付近に荷重が加わるように金属部品に外力を付与し、
前記ＡＥセンサの出力信号に基づいて金属部品におけるクラックの有無を判定することを特徴とする部品検査方法。
【請求項４】
金属製の歯車にＡＥセンサを取り付け、
前記歯車の歯底面と歯元の面との境界付近に荷重が加わるように歯車に外力を付与し、
前記ＡＥセンサの出力信号に基づいて金属製の歯車におけるクラックの有無を判定することを特徴とする部品検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は部品検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
断面の著しい変化、あるいは孔、溝を有する形状が複雑な機械部品を、焼結または鋳造により製造すると、切削加工で製造したものと比べると、部品隅部付近や部品角部付近にクラックが形成されやすく、このような機械部品を大量に製造する事業所では、クラックが形成された不良品の出荷を防ぐことを重視している。
【０００３】
従来、金属を素材とする部品の非破壊検査には、検査対象となる部材の表面に渦電流を通電して、当該部材に発生する電磁誘導の変化に基づきクラックを見つけ出す渦電流探傷検査、検査対象となる部品に着磁し、当該部材に磁粉（強磁性体粉末）を振り掛け、磁粉の分布に基づきクラックを見つけ出す磁粉探傷検査、検査対象となる部品の表面に浸透剤を塗布し一定時間放置した後、塗布した浸透剤を拭き取り、現像剤を塗布してクラックを発現させる浸透探傷検査、及び検査対象となる部品の表面に交流を通電し、当該部品の表面の二点間の電位差からクラックを見つけ出す検査法（例えば、特許文献１参照）などが適用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３１３４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
形状が複雑な機械部品の非破壊検査を前述した渦電流探傷検査、あるいは引用文献１に開示された検査法によって行う場合、機械部品に探触子が入らない狭隘な凹部、もしくは隅部（例えば、歯車の歯底面）があると、当該個所に対して検査を実施できない。
【０００６】
形状が複雑な機械部品の非破壊検査を前述した磁粉探傷検査、あるいは浸透探傷検査によって行う場合は、クラックの有無を目視で判定するので、クラックを見落とす可能性がある。また、磁粉探傷検査においては、検査対象となる機械部品の材質は磁性体に限られ、検査後に機械部品の脱磁と洗浄が必須となる。
【０００７】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、形状が複雑な金属部品のクラックの有無を確実に判定できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の部品検査方法では、形状が複雑な金属部品にＡＥセンサを取り付け、形状が複雑な個所付近に荷重が加わるように金属部品に外力を付与し、前記ＡＥセンサの出力信号に基づいて金属部品におけるクラックの有無を判定する。
【０００９】
請求項２に記載の部品検査方法では、本体部分と突出部分とが一体的に形作られた金属部品にＡＥセンサを取り付け、前記本体部分と突出部分との境界付近に荷重が加わるように金属部品に外力を付与し、前記ＡＥセンサの出力信号に基づいて金属部品におけるクラックの有無を判定する。
【００１０】
請求項３に記載の部品検査方法では、貫通孔を有する金属部品にＡＥセンサを取り付け、前記金属部品の貫通孔付近に荷重が加わるように金属部品に外力を付与し、前記ＡＥセンサの出力信号に基づいて金属部品におけるクラックの有無を判定する。
【００１１】
請求項４に記載の部品検査方法では、金属製の歯車にＡＥセンサを取り付け、前記歯車の歯底面と歯元の面との境界付近に荷重が加わるように歯車に外力を付与し、前記ＡＥセンサの出力信号に基づいて金属製の歯車におけるクラックの有無を判定する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の部品検査方法によれば、下記のような優れた作用効果を奏し得る。
【００１３】
（１）請求項１に記載の部品検査方法においては、金属部品の形状が複雑な個所にクラックが存在していると、当該個所付近に荷重を加えたときに、クラックが拡縮して弾性波が発生するので、ＡＥセンサで弾性波を検知することにより、金属部品の形状が複雑な個所にクラックがあるか否かを確実に判定することができる。
【００１４】
（２）請求項２に記載の部品検査方法においては、金属部品の本体部分と突出部分との境界付近にクラックが存在していると、当該境界付近に荷重を加えたときに、クラックが拡縮して弾性波が発生するので、ＡＥセンサで弾性波を検知することにより、金属部品の本体部分と突出部分との境界付近にクラックがあるか否かを確実に判定することができる。
【００１５】
（３）請求項３に記載の部品検査方法においては、金属部品の貫通孔付近にクラックが存在していると、当該貫通孔付近に荷重を加えたときに、クラックが拡縮して弾性波が発生するので、ＡＥセンサで弾性波を検知することにより、金属部品の貫通孔付近にクラックがあるか否かを確実に判定することができる。
【００１６】
（４）請求項４に記載の部品検査方法においては、金属製の歯車の歯底面と歯元の面との境界付近にクラックが存在していると、当該境界付近に荷重を加えたときに、クラックが拡縮して弾性波が発生するので、ＡＥセンサで弾性波を検知することにより、金属製の歯車の歯底面と歯元の面との境界付近にクラックがあるか否かを確実に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の部品検査方法の第１の例を示す概念図である。
【図２】図１における金属部品の平面図である。
【図３】ＡＥセンサの出力信号の波形を示すグラフである。
【図４】本発明の部品検査方法の第２の例を示す概念図である。
【図５】本発明の部品検査方法の第３の例を示す概念図である。
【図６】歯車の歯溝隅部を示す部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１９】
図１、図２は本発明の部品検査方法の第１の例を示すものであり、検査対象となる自在継手用の金属部品１は、短円柱体の中心部分に貫通孔２を有する形状の本体部分３と、当該本体部分３の一端面から軸線方向に対称に延びる一対の円柱状の突出部分４，４とを、焼結、あるいは鋳造により一体的に形作っている。
【００２０】
上述した金属部品１では断面の著しい変化があるところ、すなわち、突出部分４の外周面と本体部分３の上端面との境界（凹状隅部）付近にクラック５が形成されやすい。このクラック５の有無を確実に判定するために、弾性波を検知するＡＥ（Acoustic Emission）センサ６と、前記金属部品１の本体部分３と突出部分４との境界付近に荷重を加える一対のアクチュエータ７，７とを用いる。
【００２１】
ＡＥセンサ６には、当該ＡＥセンサ６の出力信号を増幅するアンプ８と、当該アンプ８の出力信号の波形からクラック５の存在を検知する判定器９と、当該判定器９の出力信号に応じて作動する告知手段としてのブザー１０とが付帯している。
【００２２】
アクチュエータ７，７は、シリンダ７ａ，７ａが基盤１１に立設した一対の架台１２，１２に取り付けられ、それぞれのロッド７ｂ，７ｂが同軸に対向している。基盤１１上面に対するアクチュエータ７の高さ位置は、金属部品１の本体部分３を基盤１１に載置したとき、ロッド７ｂ先端が金属部品１の突出部分４の外周面を押圧し得るように設定されている。対向するアクチュエータ７，７の間隔は、各シリンダ７ａ内にロッド７ｂが後退したときに、ロッド７ｂ，７ｂ間に前記金属部品１が介入できるように設定されている。
【００２３】
前記基盤１１上面には、金属部品１の本体部分３を周方向に取り囲むように３個以上のブラケット１３が固定され、各ブラケット１３にはボルト１４が水平に螺合されている。
【００２４】
金属部品１の検査を行う際には、各アクチュエータ７のロッド７ｂをシリンダ７ａ内へ後退させ、基盤１１に金属部品１をその本体部分３がブラケット１３で取り囲まれるように載置し、金属部品１の突出部分４にアクチュエータ７のロッド７ｂが対峙するように、当該金属部品１の向きを調整する。次いで、各ブラケット１３に螺合しているボルト１４を回してその先端面を前記本体部分３の外周面に当接させ、金属部品１が水平方向へ変位しないように拘束し、ＡＥセンサ６を金属部品１に取り付ける。
【００２５】
アクチュエータ７，７のロッド７ｂ，７ｂをシリンダ７ａ，７ａから前進させて突出部分４，４を金属部品１中心側へと押圧すると、突出部分４の外周面と本体部分３の上端面との境界（凹状隅部）付近に荷重が加わる。
【００２６】
ＡＥセンサ６の出力信号は、金属部品１にクラック５がない限りは、図３（ａ）に示すような安定した振幅の波形を呈する。これに対して、突出部分４の外周面と本体部分３の上端面との境界付近にクラック５があると、この付近に荷重が加わった際に、クラック５の拡縮に起因した弾性波が発生し、ＡＥセンサ６の出力信号は、図３（ｂ）に示すような弾性波に伴う一時的に大きな振幅の波形を呈する。
【００２７】
判定器９が一時的に大きな振幅の波形の出力信号を検知すると、当該判定器９はブザー１０を作動させ、クラック５が金属部品１に存在している旨を検査担当者に告知することになる。
【００２８】
図４は本発明の部品検査方法の第２の例を示すものであり、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表している。検査対象となるリンク機構用の金属部品１５は、平面形状が長手方向中間で屈折した板状体を、焼結、あるいは鋳造によって形作ったもので、一端部、長手方向中間部、及び他端部に、貫通孔１６，１７，１８を有している。
【００２９】
上述した金属部品１５では、貫通孔１７があり、部品形状が屈折している長手方向中間部付近にクラック５が形成されやすい。このクラック５の有無を確実に判定するために、ＡＥセンサ６と、金属部品１５の貫通孔１６，１７，１８に挿入可能なピン１９，２０，２１と、これらのピン１９，２０，２１を介して金属部品１５の貫通孔１７付近に荷重を加える一対のアクチュエータ２２，２２と、当該アクチュエータ２２，２２を組み付ける水平な基盤２３とを用いる。
【００３０】
一方のアクチュエータ２２のロッド２２ｂ先端部には、金属部品１５の一端部の貫通孔１６に挿入可能なピン１９が上下を向くように取り付けられ、他方のアクチュエータ２２のロッド２２ｂ先端部には、金属部品１５の他端部の貫通孔１８に挿入可能なピン２１が上下を向くように取り付けられている。
【００３１】
一対のアクチュエータ２２，２２は、ロッド２２ｂ，２２ｂが同じ向きとなるよう基盤２３上に並列に配置されている。そして、一方のアクチュエータ２２のシリンダ２２ａの端部のブラケット２２ｃは、垂直に延びるピン２４によって基盤２３に枢支され、また、他方のアクチュエータ２２のシリンダ２２ａの端部のブラケット２２ｃは、垂直に延びるピン２５によって基盤２３に枢支され、前記ピン２０は、ロッド２２ｂ，２２ｂの前方に位置するように、基盤２３に垂直に取り付けられている。
【００３２】
金属部品１５の検査を行う際には、シリンダ２２ａに対するロッド２２ｂの位置を適宜調整しながら基盤２３に金属部品１５を被せて、当該金属部品１５の貫通孔１６，１７，１８にピン１９，２０，２１を嵌め、ＡＥセンサ６を金属部品１５に取り付ける。
【００３３】
アクチュエータ２２，２２のロッド２２ｂ，２２ｂをシリンダ２２ａ，２２ａから前進させて金属部品１５の貫通孔１６，１８に嵌っているピン１９，２１をシリンダ２２ａ，２２ａから離隔する向きに押圧すると、金属部品１５の貫通孔１７付近に荷重が加わる。
【００３４】
ＡＥセンサ６の出力信号は、金属部品１５にクラック５がない限りは、図３（ａ）に示すような安定した振幅の波形を呈する。これに対して、金属部品１５の貫通孔１７付近にクラック５があると、この付近に荷重が加わった際に、クラック５の拡縮に起因した弾性波が発生し、ＡＥセンサ６の出力信号は、図３（ｂ）に示すような弾性波に伴う一時的に大きな振幅の波形を呈する。
【００３５】
判定器９が一時的に大きな振幅の波形の出力信号を検知すると、当該判定器９はブザー１０を作動させ、クラック５が金属部品１５に存在している旨を検査担当者に告知することになる。
【００３６】
図５、図６は本発明の部品検査方法の第３の例を示すものであり、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表している。検査対象となる歯車２８は、スパーギヤ（平歯車）であり、焼結あるいは鋳造によって形作られている。
【００３７】
上述した歯車２８では、切欠き付近、すなわち、歯溝隅部における歯底面２９と歯元の面３０との境界付近にクラック５が形成されやすい。このクラック５の有無を確実に判定するために、ＡＥセンサ６と、モータ３１により駆動され且つ歯車２８に噛み合う外力付与用の歯車３２と、前記歯車２８の軸孔３３に挿入可能なピン３４と、前記歯車２８の歯が嵌合し得るストッパ３５と、前記モータ３１を組み付ける水平な基盤３６とを用いる。
【００３８】
モータ３１は、基盤３６下面に取り付けられ、回転軸３７が基盤３６を貫通している。歯車３２は、検査対象の歯車２８よりも径が小さいピニオンギヤ（小歯車）である。この歯車３２は、基盤３６上面に位置し、回転軸３７の先端部分に嵌着されている。
【００３９】
ピン３４は、基盤３６上面に垂直に取り付けられている。このピン３４の位置は、基盤３６に歯車２８を被せ、当該歯車２８の軸孔３３にピン３４を嵌めたときに、歯車２８，３２が相互に噛み合うように設定してある。
【００４０】
ストッパ３５は、基盤３６上面の歯車３２からは離れたところに取り付けられている。このストッパ３５の位置は、基盤３６に歯車２８を被せ、当該歯車２８の軸孔３３にピン３４を嵌めたときに、歯車２８の所定の歯がストッパ３５に噛み合って歯車２８の回転を拘束するにように設定してある。
【００４１】
歯車２８の検査を行う際には、基盤３６に歯車２８を被せ、当該歯車２８の軸孔３３にピン３４を嵌め、歯車２８，３２を相互に噛み合わせるとともに、歯車２８の所定の歯をストッパ３５に噛み合せ、更に、ＡＥセンサ６を歯車２８に取り付ける。
【００４２】
モータ３１を作動させて、回転軸３７のトルクを歯車３２から歯車２８へ伝達しても、所定の歯がストッパ３５に噛み合っている歯車２８は回転しないものの、歯車３２の特定の歯が歯車２８の特定の歯を周方向に押圧することなる。
【００４３】
よって、歯車３２の歯で押圧される歯車２８の歯においては、歯車３２の歯に相対した歯溝隅部の歯底面２９と歯元の面３０との境界付近、及び歯車３２の歯に相対していない歯溝隅部の歯底面２９と歯元の面３０との境界付近のそれぞれに荷重が加わる。
【００４４】
ＡＥセンサ６の出力信号は、歯車３２の歯によって押圧される歯車２８の歯にクラック５がない限りは、図３（ａ）に示すような安定した振幅の波形を呈する。これに対して、歯車３２の歯によって押圧される歯車２８の歯の歯底面２９と歯元の面３０との境界付近にクラック５があると、この付近に荷重が加わった際に、クラック５の拡縮に起因した弾性波が発生し、ＡＥセンサ６の出力信号は、図３（ｂ）に示すような弾性波に伴う一時的に大きな振幅の波形を呈する。
【００４５】
判定器９が一時的に大きな振幅の波形の出力信号を検知すると、当該判定器９はブザー１０を作動させ、クラック５が歯車２８に存在している旨を検査担当者に告知することになる。
【００４６】
所定の歯に対する検査を終えたならば、ストッパ３５に対する歯車２８の周方向位置を歯ひとつ分だけずらし、上述した手順によってクラック５の有無を判定し、これを全ての歯に対して実施する。
【００４７】
なお、本発明の部品検査方法は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４８】
１  金属部品
３  本体部分
４  突出部分
５  クラック
６  ＡＥセンサ
１５  金属部品
１６  貫通孔
１７  貫通孔
１８  貫通孔
２８  歯車
２９  歯底面
３０  歯元の面
【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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