(57)【要約】【課題】高周波焼入等の焼入が施された鋼材の部品について、その焼入パターン切れの非破壊検査によるインラインでの全数検査が可能となり、焼入品質を向上させることができるとともに、焼入パターンの検査に際し、ロスコストや時間の削減を図ることができる焼入パターン検査方法を提供すること。【解決手段】検出信号の交流励磁信号に対する位相差に起因する値（出力値Ｘ）を示す第一の座標軸（Ｘ軸４０ｘ）と、検出信号の大きさの値（出力値Ｙ）を示す第二の座標軸（Ｙ軸４０ｙ）とから定められる座標平面（Ｘ−Ｙ平面４０）を用い、渦流センサを用いて計測した多数の良品データ４２の分布に基づきトレランスゾーン４１を予め設定し、渦流センサを用い、ワークの検査部位についての出力値Ｘ・Ｙを計測し、計測した出力値Ｘ・Ｙから定まるＸ−Ｙ平面４０上の点が、トレランスゾーン４１内にあるか否かにより、ワークについての焼入パターンの良否を判定する。【選択図】図６
2008134106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象部品に対して所定の交流励磁信号を印加するための励磁コイルと、前記交流励磁信号が印加された検査対象部品から渦電流による検出信号を検出するための検出コイルと、を有する渦流センサを用い、検査対象部品についての焼入パターンの良否を判定する焼入パターン検査方法であって、
前記検出信号の前記交流励磁信号に対する位相差に起因する値を示す第一の座標軸と、該第一の座標軸に直交するとともに前記検出信号の大きさの値を示す第二の座標軸とから定められる座標平面を用い、
前記渦流センサを用いて計測した、多数の良品についての前記位相差に起因する値及び前記検出信号の大きさの値から定まる前記座標平面上の点の分布に基づき、前記座標平面における許容誤差領域を予め設定し、
前記渦流センサを用い、検査対象部品の検査部位についての前記位相差に起因する値及び前記検出信号の大きさの値を計測し、
その計測した前記位相差に起因する値及び前記検出信号の大きさの値から定まる前記座標平面上の点が、前記許容誤差領域内にあるか否かにより、検査対象部品についての焼入パターンの良否を判定することを特徴とする焼入パターン検査方法。
【請求項２】
前記許容誤差領域の形状を、
前記分布に最も寄与率の高い成分である第一主成分の方向を長軸の方向、前記第一主成分に直交する第二主成分の方向を短軸の方向とし、長軸と短軸との交点が前記分布の中心を示す値から定まるとともに、前記分布を、前記長軸の方向を広がりの方向として前記交点における値を平均とする正規分布とした場合の標準偏差に基づく所定の広がりを有する楕円とすることを特徴とする請求項１に記載の焼入パターン検査方法。
【請求項３】
前記座標平面上における前記許容誤差領域を区画する境界線に対する該境界線の形状に沿う距離の値を分離値と定義し、
前記渦流センサを用いて計測した、焼入パターン切れを有する不良品についての前記位相差に起因する値及び前記検出信号の大きさの値から定まる前記座標平面上の点の、前記分離値が比較的大きくなるように、
前記検査部位についての前記位相差に起因する値及び前記検出信号の大きさの値の計測に用いる、前記交流励磁信号の周波数を設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の焼入パターン検査方法。
【請求項４】
検査対象部品に対して所定の交流励磁信号を印加するための励磁コイル、及び前記交流励磁信号が印加された検査対象部品から渦電流による検出信号を検出するための検出コイルを有する渦流センサと、
前記検出信号の前記交流励磁信号に対する位相差に起因する値、及び前記検出信号の大きさの値を計測する計測手段と、
前記位相差に起因する値を示す第一の座標軸と、該第一の座標軸に直交するとともに前記検出信号の大きさの値を示す第二の座標軸とから定められる座標平面を用い、前記計測手段により計測された、多数の良品についての前記位相差に起因する値及び前記検出信号の大きさの値から定まる前記座標平面上の点の分布に基づき、前記座標平面における許容誤差領域を予め設定し、前記計測手段により計測された、検査対象部品の検査部位についての前記位相差に起因する値及び前記検出信号の大きさの値から定まる前記座標平面上の点が、前記許容誤差領域内にあるか否かにより、検査対象部品についての焼入パターンの良否を判定する判定手段と、
を備える焼入パターン検査装置。
【請求項５】
前記判定手段は、
前記許容誤差領域の形状を、
前記分布に最も寄与率の高い成分である第一主成分の方向を長軸の方向、前記第一主成分に直交する第二主成分の方向を短軸の方向とし、長軸と短軸との交点が前記分布の中心を示す値から定まるとともに、前記分布を、前記長軸の方向を広がりの方向として前記交点における値を平均とする正規分布とした場合の標準偏差に基づく所定の広がりを有する楕円とすることを特徴とする請求項４に記載の焼入パターン検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車部品等のように、高周波焼入等の焼入が施された鋼材の部品について、その焼入パターンを検査するための焼入パターン検査方法及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車部品等の装置部品については、高周波焼入等の焼入が施された鋼材の部品（焼入部品）が多く使用されている。かかる焼入部品については、その品質保証のため、焼入部品の表面部分に形成される焼入パターン（焼入硬化層）の検査が行われる。
焼入パターンの検査については、例えば特許文献１に開示されているように、渦電流を用いる方法がある。特許文献１に開示されている方法は、鋼材の焼入硬化層の深さ（焼入深さ）を非破壊で測定するものであり、鋼材についての焼入深さと検出コイルによる出力電圧との相関データをあらかじめ求めておき、励磁コイルによって対象鋼材を磁化し、それにより発生する渦電流で誘起される誘導磁場を検出コイルで検出し、この検出コイルの出力電圧を、既知となる前記相関データと比較することにより、焼入深さを算出するというものである。
【０００３】
また、焼入パターンの検査としては、焼入パターン切れ（焼入硬化層の途切れたり局所的に極端に浅くなったりする部分）の検知等により、焼入部品の品質保証が行われる。焼入部品の焼入パターンは、現状では、主として自動車等の組立ラインにおける抜取りによるねじり試験により保証されている。すなわち、焼入部品が用いられてアッシー状態（組立状態）まで組み付けられた組立品が、組立ラインにおいて定期的に抜き取られ、その組立品についてのねじり試験による機械的強度の保証から焼入パターンの検査が行われる。
【０００４】
具体的には、図１２に示すように、焼入部品が用いられて構成される組立品として、例えば、等速ジョイント（ＣＶＪ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｊｏｉｎｔ）が組み込まれて構成されるＣＶＪアッシー１０１がある。等速ジョイントは、連結される軸同士がいかなるジョイント角となっても互いに速度差が生じないように等速で回転が伝達されるジョイント部である。
本例に係るＣＶＪアッシー１０１においては、ドライブシャフト１０２の両端側に等速ジョイントであるジョイント部１０３・１０４が構成されており、各ジョイント部１０３・１０４を構成する部品であってドライブシャフト１０２の両端側に連結される軸部材１０５・１０６が、焼入部品として存在する。
【０００５】
そして、焼入部品である軸部材１０５・１０６の焼入パターンの検査に際しては、全体として軸状となるＣＶＪアッシー１０１に対して、所定のトルク（矢印Ｔ１・Ｔ２参照）が加えられることによるねじり試験が行われる。つまり、ＣＶＪアッシー１０１を構成する軸部材１０５・１０６等に焼入パターン切れが存在する場合、その焼入パターン切れの部分が、他の部分に対して強度の低い部分となるため、トルクが加えられることで破断することとなる。こうした破断部の発生により、焼入パターン切れの検知が行われる。
このように、高周波焼入等における焼入パターン切れの検知は、非常に重要な品質課題であるが、従来においては、焼入部品を含む組立品の抜取りによるねじり試験でしか保証できていないのが現状である。
【０００６】
しかし、このような焼入部品を含む組立品の抜取りによるねじり試験によって、焼入パターンの検査を行うに際しては、次のような問題点がある。
すなわち、まず、前述のような抜取りによるねじり試験は、検査対象に対して所定のトルクを加え、その破断部の発生等を検知するものであるため、結果が出るまでに相当程度の時間を要する。
また、ねじり試験は破壊試験であるため、非破壊試験と比べて検査対象となる部品についてのロスコストが大きくなる。
また、検査対象が焼入部品を含む組立品であるため、そのアッシー状態までの工数が必要となり組付けコストが無駄になってしまう。同じく検査対象が組立品であるため、焼入パターン切れを有する部品以外の部品を含め、検査対象となる組立品全体が無駄になってしまう。つまり、アッシー状態まで組み付けた後のねじり試験であるため、組付けコストや焼入部品以外の部品のコストについてのロスコストが大きい。
さらに、あくまでも抜取りによる検査であって全数検査ではないため、組立ライン等において全数保証することができない。
【０００７】
一方、前述した特許文献１に開示されている方法については、非破壊で鋼材の焼入深さを測定する方法であるものの、焼入についての評価は、焼入深さのほか、焼入表面硬さ（焼入された部分の硬さ）もその対象となるため、焼入表面硬さも評価対象に加えることにより、実際の焼入状態により即した効率的な検査が可能となる。
また、特許文献１に開示されている方法については、実際の組立ライン等で測定を行い、その測定結果を焼入部品の良否判定に用いようとする場合、その測定対象である部品についての温度変化や形状誤差等を考慮する余地がある。
【特許文献１】特開２００２−１４０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、高周波焼入等の焼入が施された鋼材の部品について、その焼入パターン切れの非破壊検査によるインラインでの全数検査が可能となり、焼入品質を向上させることができるとともに、焼入パターンの検査に際し、ロスコストや時間の削減を図ることができる焼入パターン検査方法及び検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
すなわち、請求項１においては、検査対象部品に対して所定の交流励磁信号を印加するための励磁コイルと、前記交流励磁信号が印加された検査対象部品から渦電流による検出信号を検出するための検出コイルと、を有する渦流センサを用い、検査対象部品についての焼入パターンの良否を判定する焼入パターン検査方法であって、前記検出信号の前記交流励磁信号に対する位相差に起因する値を示す第一の座標軸と、該第一の座標軸に直交するとともに前記検出信号の大きさの値を示す第二の座標軸とから定められる座標平面を用い、前記渦流センサを用いて計測した、多数の良品についての前記位相差に起因する値及び前記検出信号の大きさの値から定まる前記座標平面上の点の分布に基づき、前記座標平面における許容誤差領域を予め設定し、前記渦流センサを用い、検査対象部品の検査部位についての前記位相差に起因する値及び前記検出信号の大きさの値を計測し、その計測した前記位相差に起因する値及び前記検出信号の大きさの値から定まる前記座標平面上の点が、前記許容誤差領域内にあるか否かにより、検査対象部品についての焼入パターンの良否を判定するものである。
これにより、高周波焼入等の焼入が施された鋼材の部品について、その焼入パターン切れの非破壊検査によるインラインでの全数検査が可能となり、焼入品質を向上させることができるとともに、焼入パターンの検査に際し、ロスコストや時間の削減を図ることができる。
【００１１】
請求項２においては、前記許容誤差領域の形状を、前記分布に最も寄与率の高い成分である第一主成分の方向を長軸の方向、前記第一主成分に直交する第二主成分の方向を短軸の方向とし、長軸と短軸との交点が前記分布の中心を示す値から定まるとともに、前記分布を、前記長軸の方向を広がりの方向として前記交点における値を平均とする正規分布とした場合の標準偏差に基づく所定の広がりを有する楕円とするものである。
これにより、焼入パターンの良否の判定に際し、検査対象部品の温度状況や形状誤差等の影響による渦流計測値のバラツキ（計測誤差）を、それぞれのバラツキの傾向性に応じた範囲で許容することができ、検査対象部品の性状に応じた正確な判定（均等な評価）を行うことが可能となる。
したがって、焼入品質を向上させることができるとともに、焼入パターンの良否の判定に際して過検出（実際には不良品でないものを不良品と判定すること）を減らすことが可能となり、生産性を向上することができる。
【００１２】
請求項３においては、前記座標平面上における前記許容誤差領域を区画する境界線に対する該境界線の形状に沿う距離の値を分離値と定義し、前記渦流センサを用いて計測した、焼入パターン切れを有する不良品についての前記位相差に起因する値及び前記検出信号の大きさの値から定まる前記座標平面上の点の、前記分離値が比較的大きくなるように、前記検査部位についての前記位相差に起因する値及び前記検出信号の大きさの値の計測に用いる、前記交流励磁信号の周波数を設定するものである。
これにより、焼入パターンの良否の判定についてその正確性を向上させることができるとともに、焼入パターン検査における渦流計測について、その計測条件の一つである交流励磁信号の周波数についての最適な条件を、分離値という指標に基づいて計測者の渦流計測についての知識や熟練度等にかかわらず導くことができる。
【００１３】
請求項４においては、検査対象部品に対して所定の交流励磁信号を印加するための励磁コイル、及び前記交流励磁信号が印加された検査対象部品から渦電流による検出信号を検出するための検出コイルを有する渦流センサと、前記検出信号の前記交流励磁信号に対する位相差に起因する値、及び前記検出信号の大きさの値を計測する計測手段と、前記位相差に起因する値を示す第一の座標軸と、該第一の座標軸に直交するとともに前記検出信号の大きさの値を示す第二の座標軸とから定められる座標平面を用い、前記計測手段により計測された、多数の良品についての前記位相差に起因する値及び前記検出信号の大きさの値から定まる前記座標平面上の点の分布に基づき、前記座標平面における許容誤差領域を予め設定し、前記計測手段により計測された、検査対象部品の検査部位についての前記位相差に起因する値及び前記検出信号の大きさの値から定まる前記座標平面上の点が、前記許容誤差領域内にあるか否かにより、検査対象部品についての焼入パターンの良否を判定する判定手段と、を備えるものである。
これにより、高周波焼入等の焼入が施された鋼材の部品について、その焼入パターン切れの非破壊検査によるインラインでの全数検査が可能となり、焼入品質を向上させることができるとともに、焼入パターンの検査に際し、ロスコストや時間の削減を図ることができる。
【００１４】
請求項５においては、前記判定手段は、前記許容誤差領域の形状を、前記分布に最も寄与率の高い成分である第一主成分の方向を長軸の方向、前記第一主成分に直交する第二主成分の方向を短軸の方向とし、長軸と短軸との交点が前記分布の中心を示す値から定まるとともに、前記分布を、前記長軸の方向を広がりの方向として前記交点における値を平均とする正規分布とした場合の標準偏差に基づく所定の広がりを有する楕円とするものである。
これにより、焼入パターンの良否の判定に際し、検査対象部品の温度状況や形状誤差等の影響による渦流計測値のバラツキ（計測誤差）を、それぞれのバラツキの傾向性に応じた範囲で許容することができ、検査対象部品の性状に応じた正確な判定（均等な評価）を行うことが可能となる。
したがって、焼入品質を向上させることができるとともに、焼入パターンの良否の判定に際して過検出（実際には不良品でないものを不良品と判定すること）を減らすことが可能となり、生産性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、本発明によれば、高周波焼入等の焼入が施された鋼材の部品について、その焼入パターン切れの非破壊検査によるインラインでの全数検査が可能となり、焼入品質を向上させることができるとともに、焼入パターンの検査に際し、ロスコストや時間の削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、例えば自動車部品等のように、高周波焼入等の焼入が施された鋼材の部品（焼入部品）について、その焼入パターン（焼入硬化層）を渦電流を用いて検査し、検査対象部品である焼入部品について、焼入パターン切れ（焼入硬化層の途切れたり局所的に極端に浅くなったりする部分）等を有しない良品と、焼入パターン切れを有する焼入パターン切れ品を含む不良品（ＮＧ品）とを判別し、焼入部品の品質を保証するためのものである。
そこでまず、発明の実施の形態の説明に先立ち、本発明に関係する渦流計測の原理について説明する。
【００１７】
図１に、焼入が施された鋼材（Ｓ４５Ｃ等）である焼入部材の深さ（表面からの距離）方向の層状態、硬さ及び透磁率の関係を示す。
図１に示すように、焼入部材においては、その概略的な組織構成として、表面側から、焼入が施された部分である硬化層１と、母材の部分である母層２とが、境界層３を介して形成される。硬さ変化曲線４を参照すると、硬化層１と母層２とは異なる硬さとなり、硬化層１の硬さが母層２のそれよりも大きくなる。境界層３においては、硬さは硬化層１から母層２にかけて漸減する。硬さの具体例としては、ビッカース硬さ（Ｈｖ）で、硬化層１ではＨｖ＝６００〜７００、母層２ではＨｖ＝３００程度の硬さを示す。
【００１８】
一方、透磁率変化曲線５を参照すると、焼入部材の表面からの距離に対する透磁率の変化は、焼入部材の表面からの距離に対する硬さの変化に対して略逆比例の関係となる。つまり、透磁率については、硬化層１の透磁率が母層２のそれよりも大きくなるとともに、境界層３においては硬化層１から母層２にかけて漸増する。
本発明に関係する渦流計測においては、このような焼入部材における、表面からの距離に対する硬さと透磁率との関係を利用する。
【００１９】
図２に、本発明に関係する渦流計測を行うための装置構成についての模式図を示す。
図２に示すように、渦流計測においては、計測対象であるワーク（磁性体）６の計測部位６ａに対し、中心軸を共通にして隣接配置される励磁コイル７と検出コイル８とが所定の位置にセットされる。
このような構成において、励磁コイル７に電流が供給されると、励磁コイル７の周囲に磁界が発生する。すると、電磁誘導によって磁性体であるワーク６の計測部位６ａの表面近傍に渦電流が発生する（矢印Ｃ１参照）。計測部位６ａの表面における渦電流発生にともない、検出コイル８を磁束が貫通する。そして、検出コイル８によって計測部位６ａの表面における渦電流発生にともなう誘起電圧が計測される。
【００２０】
励磁コイル７は、その両端（両端子）が、交流電源９に接続される。交流電源９は、励磁コイル７に対して所定の交流励磁信号（励磁用交流電圧信号）Ｖ１を印加する。
検出コイル８は、その両端（両端子）が、計測装置１０に接続される。計測装置１０は、励磁コイル７に交流電源９からの交流励磁信号Ｖ１が印加されたときの検出コイル８から得られる検出信号（前記誘起電圧についての電圧信号）Ｖ２の大きさと、検出信号Ｖ２の交流励磁信号Ｖ１に対する位相差（位相遅れ）Φ（図３参照）とを検出する。ここで、計測装置１０には、位相差Φを検出するため、交流励磁信号Ｖ１（波形）が与えられる。なお、図３には、渦流計測における交流励磁信号Ｖ１と検出信号Ｖ２との関係を示している。
【００２１】
検出コイル８によって検出される検出信号Ｖ２は、計測部位６ａ（ワーク６）の透磁率を反映する。つまり、計測部位６ａの透磁率が高くなると、前述のような渦電流発生にともなう磁束が増して検出信号Ｖ２が大きくなり、逆に計測部位６ａの透磁率が低くなると、渦電流発生にともなう磁束が減って検出信号Ｖ２が小さくなる。
この渦電流に基づく検出信号Ｖ２を定量化（数値化）するため、図３に示すように、検出信号Ｖ２の大きさの値である振幅値Ｙと、検出信号Ｖ２の交流励磁信号Ｖ１に対する位相差Φに起因する値である値Ｘ（＝ＹｃｏｓΦ）とに着目し、次のような知見が得られている。
【００２２】
まず、検出信号Ｖ２の振幅値Ｙは、焼入表面硬さ（焼入された部分の硬さ）との間に相関を有するということがある。
すなわち、図１における硬さ変化曲線４と透磁率変化曲線５との比較からわかるように、焼入表面硬さが低いときには透磁率は高いという関係がある。透磁率が高いと、交流励磁信号Ｖ１が励磁コイル７に印加されたときに生じる磁束は増し、計測部位６ａの表面に誘導される渦電流も増大する。これにともない、検出コイル８によって検出される検出信号Ｖ２の振幅値Ｙも増大する。したがって、逆に、検出コイル８によって検出される検出信号Ｖ２の振幅値Ｙから、渦電流が発生している計測部位６ａを貫く磁束、つまり透磁率が導かれる。これにより、図１に示す硬さ変化曲線４と透磁率変化曲線５との関係から焼入表面硬さがわかる。
【００２３】
次に、検出信号Ｖ２の交流励磁信号Ｖ１に対する位相差Φに起因する値Ｘは、焼入深さ（焼入硬化層の深さ）との間に相関を有するということがある。
すなわち、焼入深さが深くなること、つまり焼入部材において焼入された硬化層１が増大することは、透磁率の低い範囲が深さ方向に増すこととなり、交流励磁信号Ｖ１に対して検出信号Ｖ２の位相遅れが増すこととなる。これにより、位相差Φに起因する値の大小から、焼入深さの深浅がわかる。
【００２４】
以上の渦流計測の原理を踏まえたうえで、本発明の実施の形態を説明する。
図４に示すように、本実施形態に係る焼入パターン検査方法は、検査対象部品としてのワーク５０に対して所定の交流励磁信号Ｖ１を印加するための励磁コイル１１と、交流励磁信号Ｖ１が印加されたワーク５０から渦電流による検出信号Ｖ２を検出するための検出コイル１２と、を有する渦流センサである渦流貫通コイル１３を用い、ワーク５０についての焼入パターンの良否を判定するものである。
【００２５】
本実施形態において、ワーク５０は、高周波焼入が施された鋼材（Ｓ４５Ｃ等）である。図４に示すように、本実施形態に係るワーク５０は、全体として軸状の部材であり、軸状の部分である軸部５０ｂと、この軸部５０ｂに対して拡径された部分であって筒状に形成され他の部材が連結等される継手部５０ｃとを有し、軸部５０ｂの略全体を含む部分に高周波焼入が施される。
【００２６】
渦流貫通コイル１３は、ワーク５０についての、焼入表面硬さと相関する検出信号Ｖ２の振幅値Ｙ（以下単に「Ｙ値」ともいう。）、及び焼入深さと相関する位相差Φ（図３参照）に起因する値Ｘ（以下単に「Ｘ値」ともいう。）を計測するためのセンサであり、その有する励磁コイル１１と検出コイル１２とを、中心軸を共通にして配置した状態で合成樹脂等により構成されるケース１４内に収容する。
本実施形態では、励磁コイル１１は検出コイル１２の外側に配されている。ケース１４は、矩形の厚板形状の外形を有するとともにワーク５０を挿通させるための貫通孔１４ａを有する。つまり、励磁コイル１１及び検出コイル１２は、各コイル中空部を貫通孔１４ａに位置合わせした状態でケース１４内に収納される。
【００２７】
このような構成の渦流貫通コイル１３が、そのケース１４の貫通孔１４ａに軸状の部材であるワーク５０を挿通させた状態で、ワーク５０の軸方向（図４における左右方向）に移動可能に設けられる。そして、渦流貫通コイル１３が、その励磁コイル１１及び検出コイル１２が、ワーク５０において所望される検査部位５０ａに対して所定の位置となるようにセットされた状態で、ワーク５０の表面に形成される焼入パターンの検査が行われる。
【００２８】
すなわち、励磁コイル１１に所定の交流励磁信号Ｖ１が印加されることにより、ワーク５０の検査部位５０ａに渦電流が発生し、それにともなう誘起電圧についての電圧信号が、検出コイル１２によって検出信号Ｖ２として検出される。
そして、検査部位５０ａについての焼入表面硬さと相関するＹ値（振幅値Ｙ）と、同じく検査部位５０ａについての焼入深さと相関するＸ値（値Ｘ＝ＹｃｏｓΦ）とが計測される。
【００２９】
このようなワーク５０についての焼入パターンの検査を行うため、図５に示すように、本実施形態に係る焼入パターン検査装置は、渦流貫通コイル１３と、この渦流貫通コイル１３がケーブル１５を介して接続される渦流探傷器２０とを備える。
渦流探傷器２０は、励磁コイル１１に対する交流励磁信号Ｖ１の印加や、検出コイル１２によって検出される検出信号Ｖ２に基づくＸ値及びＹ値の計測や、そのＸ値及びＹ値の計測値等を用いたワーク５０についての焼入パターンの良否の判定を行う。
【００３０】
すなわち、渦流探傷器２０は、励磁コイル１１に所定の交流励磁信号Ｖ１を印加するための交流電源部２１（前記交流電源９に相当）と、Ｘ値及びＹ値を計測する計測部２２（前記計測装置１０に相当）とを具備する。つまり、励磁コイル１１の両端子は、ケーブル１５を介して交流電源部２１に接続され、検出コイル１２の両端子は、同じくケーブル１５を介して計測部２２に接続される。なお、計測部２２には、位相差Φを検出するために交流励磁信号Ｖ１（波形）が与えられる。
また、渦流探傷器２０は、計測部２２によるＸ値及びＹ値の計測値等を用いて、ワーク５０についての焼入パターンの良否を判定する判定部２３を具備する。
このように、本実施形態では、渦流探傷器２０が、Ｘ値及びＹ値を計測する計測手段、及びワーク５０についての焼入パターンの良否を判定する判定手段として機能する。
また、渦流探傷器２０には、計測部２２による計測結果や判定部２３による判定結果等を表示するための表示部２４が備えられる。
【００３１】
また、本実施形態に係る焼入パターン検査装置においては、ワーク５０を所定の姿勢で保持固定するための計測治具３０が備えられる。
計測治具３０は、基台３１を有し、この基台３１上に、ワーク５０が載置される載置面３２ａを形成する載置台３２を有する。ワーク５０は、載置面３２ａに所定の姿勢で載置された状態で保持固定される。本実施形態では、軸状の部材であるワーク５０は、その所定の姿勢として軸方向が鉛直方向（図５における上下方向）となるように直立姿勢をとった状態で、ワーク５０をその上部から押圧することで固定する固定部材３３等により、載置台３２上にて保持固定される。
【００３２】
また、計測治具３０においては、渦流貫通コイル１３をワーク５０に対応する姿勢で移動可能に支持するための移動支持部材３４が設けられる。移動支持部材３４は、基台３１上に立設される支柱３５等によって移動可能に支持される。
本実施形態では、移動支持部材３４は、貫通孔３４ａを有する板状部材により構成され、載置台３２上に所定の姿勢で保持固定されるワーク５０を貫通孔３４ａに挿通させた状態となる。この移動支持部材３４に対し、渦流貫通コイル１３が、そのケース１４を介してワーク５０に対応する姿勢、即ち貫通孔１４ａにワーク５０を挿通させた状態で固定支持される。つまり、移動支持部材３４に渦流貫通コイル１３が固定支持された状態で、互いの貫通孔３４ａ・１４ａが略同軸状態となり、これら貫通孔３４ａ・１４ａに、載置台３２上に所定の姿勢で保持固定されるワーク５０が貫通した状態となる。
【００３３】
移動支持部材３４は、支柱３５に対して、載置台３２上に所定の姿勢で保持固定されるワーク５０の軸方向（図５における上下方向）に移動可能に支持される。これにより、渦流貫通コイル１３が、ケース１４の貫通孔１４ａにワーク５０を挿通させた状態で、ワーク５０の軸方向に移動可能に設けられる。
このような構成を有する計測治具３０においては、ワーク５０についての渦流計測に際し、ワーク５０の所定の姿勢（直立姿勢）での保持固定及びワーク５０（の軸方向）に対する渦流貫通コイル１３の移動方向について、要求される所定の精度が確保される。
【００３４】
以上のような構成を有する焼入パターン検査装置による、本実施形態に係る焼入パターン検査方法の具体的な内容について説明する。
以下に説明する焼入パターン検査方法においては、図６に示すように、検出信号Ｖ２の交流励磁信号Ｖ１に対する位相差Φに起因する値（Ｘ値）を示す第一の座標軸であるＸ軸４０ｘと、Ｘ軸４０ｘに直交するとともに検出信号Ｖ２の大きさの値である振幅値（Ｙ値）を示す第二の座標軸（Ｙ軸４０ｙ）とから定められる座標平面であるＸ−Ｙ平面４０を用いる。
すなわち、Ｘ値についての出力値（出力値Ｘ）を示すＸ軸４０ｘ、及びＹ値についての出力値（出力値Ｙ）を示すＹ軸４０ｙから定められる座標平面がＸ−Ｙ平面４０となる。したがって、出力値Ｘ及び出力値Ｙは、渦流探傷器２０の計測部２２から出力される値となり、その値は電圧値となる。
【００３５】
そして、Ｘ軸４０ｘ及びＹ軸４０ｙから定まるＸ−Ｙ平面４０において、ワーク５０についての焼入パターンの良否を判定するための許容誤差領域であるトレランスゾーン４１を予め設定する。
トレランスゾーン４１は、渦流貫通コイル１３を用いて計測した、多数の良品についてのＸ値（出力値Ｘ）及びＹ値（出力値Ｙ）から定まるＸ−Ｙ平面４０上の点の分布に基づいて設定する。
【００３６】
ここで、本実施形態に係るワーク５０についての良品と不良品（焼入パターン切れ品）について、図７を用いて両者を対比して説明する。
図７は、高周波焼入が施された軸状の部材であるワーク５０の長手方向（軸方向）を剪断方向とする断面図を示すものであり、図７（ａ）は良品の断面図、同図（ｂ）は焼入パターン切れ品の断面図をそれぞれ示している。
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、高周波焼入が施された本実施形態に係るワーク５０は、前述したように軸部５０ｂの略全体を含む部分に高周波焼入が施される。すなわち、ワーク５０においては、母材の部分である母層５２に対し、軸部５０ｂの表面の略全体にわたって焼入が施された部分である硬化層５１（薄墨色部分参照）が形成される。なお、図示では省略するが、硬化層５１と母層５２との間には境界層が形成される。
【００３７】
そして、図７（ａ）に示す良品のワーク５０においては、その硬化層５１について、軸方向両端部では徐々に焼入深さが浅くなる部分が形成されるものの、全体として略一定の焼入深さとなる焼入パターンが形成される。
これに対し、図７（ｂ）に示す焼入パターン切れ品のワーク５０においては、その硬化層５１について、途切れたり局所的に極端に浅くなったりする部分である焼入パターン切れ５３が存在する。
つまり、図７（ａ）に示すように前記のような焼入パターン切れ５３が存在することなく所望の部位に均一に焼入パターン（硬化層５１）が形成されているワーク５０が良品となり、良品以外のワーク５０であって、同図（ｂ）に示すような焼入パターン切れ５３が存在する焼入パターン切れ品等の、所望の部位に均一に焼入パターンが形成されていないワーク５０が不良品となる。
【００３８】
このようなワーク５０についての良品・不良品の判定に用いるトレランスゾーン４１の設定に際しては、多数の良品についての渦流計測値（Ｘ値及びＹ値）からＸ−Ｙ平面４０上にプロットされる多数の点を用いる。
以下に、図６に示すＸ値及びＹ値についての渦流計測結果例を用いて、トレランスゾーン４１の設定について説明する。
【００３９】
図６には、良品及び不良品のワーク５０について、交流励磁信号Ｖ１の周波数を１２０Ｈｚとした場合の、出力値Ｘ（ｍＶ）及び出力値Ｙ（ｍＶ）の渦流計測結果例を示している。
トレランスゾーン４１の設定に係る渦流計測に際しては、計測対象であるワーク（焼入パターンの検査対象となるワーク５０とは異なる）について、図７に示すような断面視において焼入パターン切れの有無等について視覚的に検査する切断検査等により、予め良品・不良品の判定を行い、良品であることが既知のワークを計測対象とする。
すなわち、同一の条件で高周波焼入を施したワークを複数（少なくとも二つ）の作製し、これらのうち、一部のワークについては前記のような切断検査等によって予め良品・不良品の判定を行い、残りの一部のワークについてＸ値及びＹ値を計測し、Ｘ−Ｙ平面４０上にプロットする。これにより、多数の良品についてのＸ−Ｙ平面４０上における点（データ）を取得する。
【００４０】
図６には、Ｘ−Ｙ平面４０上において、出力値Ｘが−１６５〜−１２５（ｍＶ）の範囲、出力値Ｙが−３９６０〜−３８２０（ｍＶ）の範囲の部分を示している。かかる範囲のＸ−Ｙ平面４０において、多数（例えば数百個程度）の良品についてのデータ（出力値Ｘ及び出力値Ｙ）を取得する。
図６に示すように、白丸で示す良品のワークについての計測点である良品データ４２は、Ｘ−Ｙ平面４０上において所定の領域に集中的に分布する。
具体的には、本例に係る渦流計測においては、良品データ４２は、出力値Ｘで約−１４５〜−１３０（ｍＶ）の範囲、出力値Ｙで約−３９４０〜−３８８０（ｍＶ）の範囲に分布するという結果が得られた。
【００４１】
これに対し、不良品のワークについては、次のようなデータが得られた。
すなわち、図６に示すように、不良品のうち、黒丸で示す焼入パターン切れ品のワークについての計測点であるパターン切れ品データ４４は、Ｘ−Ｙ平面４０上において良品データ４２が分布する領域から乖離した領域に位置する。ここで、焼入パターン切れ品とは、図７（ｂ）に示すように、はっきりとした焼入パターン切れを有し、焼入パターンについての不良の程度が著しい粗悪品を指す。
また、不良品については、焼入パターンについての不良の程度が焼入パターン切れ品と比べると低いワークを水準品とし、これについてのデータである水準品データ４５を得た。つまり、水準品とは、良品と比較すると焼入パターンが均一ではなく、硬化層５１が局部的に浅くなる部分等を有し焼入パターンについての不良の程度が中程度のワークである。水準品データ４５は、Ｘ−Ｙ平面４０上において良品データ４２が分布する領域から乖離した領域に位置するが、その乖離度合いがパターン切れ品データ４４より低い。
【００４２】
このように、Ｘ−Ｙ平面４０においては、ワークについてのＸ値及びＹ値の計測点に関し、焼入パターンについての不良の程度が高くなるにつれて、良品データ４２が分布する領域からの乖離度合いが高くなることがわかる。つまり、Ｘ−Ｙ平面４０上においては、その計測点の位置により、ワークについての良品と不良品との区別が明瞭に表れ、良品データ４２については、所定の領域に対する集中的な分布が得られる。
そこで、このようなＸ−Ｙ平面４０における良品データ４２が分布する所定の領域を、トレランスゾーン４１として予め設定し、ワーク５０についての焼入パターンの良否の判定に用いる。
【００４３】
トレランスゾーン４１は、Ｘ−Ｙ平面４０上における良品データ４２についての分布のバラツキを考慮して設定する。良品データ４２の分布のバラツキは、ワーク５０の検査部位５０ａについての導電率や透磁率や形状誤差等の性状が寄与することから傾向性を有する。このため、良品データ４２の分布のバラツキの傾向性を考慮し、焼入パターンについての不良の程度が許容できる範囲の良品がほぼ全部含まれるようにトレランスゾーン４１を設定する。
つまり、トレランスゾーン４１は、ワーク５０の検査部位５０ａについての導電率等による計測値のバラツキ（計測誤差）を許容する領域となる。
【００４４】
本実施形態では、図６に示すように、トレランスゾーン４１の形状は、良品データ４２の分布のバラツキの傾向性を考慮した形状として楕円としている。つまり、Ｘ−Ｙ平面４０上における、トレランスゾーン４１とそれ以外の部分との境界線４３が楕円形状となる。
また、図５に示すように、本実施形態に係る焼入パターン検査装置においては、トレランスゾーン４１を表すＸ−Ｙ平面４０や、このＸ−Ｙ平面４０上において渦流計測値（出力値Ｘ及び出力値Ｙ）から定まる（プロットされる）点等は、渦流探傷器２０に接続されるコンピュータ２５が用いられて表示される。つまり、コンピュータ２５によって、Ｘ−Ｙ平面４０におけるトレランスゾーン４１やワークについての渦流計測値から定まる点等が視覚的に把握できる構成となっている。
【００４５】
このように、Ｘ−Ｙ平面４０において予めトレランスゾーン４１を設定し、焼入パターンの良否の判定に係るワーク５０についての渦流計測値から定まる点が、トレランスゾーン４１内にあれば良品とし、トレランスゾーン４１外であれば不良品として判定する。
すなわち、本実施形態に係る焼入パターン切れ検査方法においては、前述したようにトレランスゾーン４１を予め設定した後、渦流貫通コイル１３を用い、ワーク５０の検査部位５０ａについてのＸ値及びＹ値を計測し、その計測したＸ値及びＹ値から定まるＸ−Ｙ平面４０上の点（以下「計測点」とする。）が、トレランスゾーン４１内にあるか否かにより、ワーク５０についての焼入パターンの良否を判定する。
【００４６】
こうしたトレランスゾーン４１を用いた判定、つまりはワーク５０についての計測点がトレランスゾーン４１内にあるか否かの判断に際しては、トレランスゾーン４１を区画する境界線４３に対する距離を示す指標として、分離値という値を用いる。
分離値とは、Ｘ−Ｙ平面４０上におけるトレランスゾーン４１を区画する境界線４３に対するこの境界線４３の形状に沿う距離の値である。したがって、本実施形態のように楕円形状であるトレランスゾーン４１に対しては、分離値が同じ値である計測点については、Ｘ−Ｙ平面４０上における境界線４３に対する長軸の方向の距離に対して境界線４３に対する短軸の方向の距離は短くなる。
また、分離値については、ワーク５０についての計測点がトレランスゾーン４１の境界線４３上に位置する場合を分離値＝１とする。
【００４７】
本実施形態に係る焼入パターン検査方法について、図８に示す判定アルゴリズムのフロー図に従って説明する。
まず、Ｘ−Ｙ平面４０上における良品データ４２の分布のバラツキから、トレランスゾーン４１を設定する（Ｓ１００）。つまり、渦流計測を行うことによって予め良品であることが既知のワークについての多数の計測点（良品データ４２）を取得し、これらの良品データ４２の分布のバラツキを考慮してトレランスゾーン４１を設定する。
【００４８】
次に、焼入パターンの検査対象であるワーク５０の渦流計測値（Ｘ値及びＹ値）から、Ｘ−Ｙ平面４０上における分離値を算出する（Ｓ１１０）。つまり、渦流貫通コイル１３を用いてワーク５０についての渦流計測を行い、その出力値Ｘ及び出力値ＹからＸ−Ｙ平面４０上に計測点をプロットし、その計測点のトレランスゾーン４１に対する分離値を算出する。
【００４９】
そして、算出した分離値の値が１以下の場合、そのワーク５０は良品であるとするＯＫ判定を行う（Ｓ１２０）。つまり、分離値の値が１以下であるということは、そのワーク５０についての計測点が、境界線４３上を含むトレランスゾーン４１内に存在するということとなるので、そのワーク５０について良品と判定する。
一方、算出した分離値の値が１より大きい場合、そのワーク５０は不良品である（良品ではない）とするＮＧ判定を行う（Ｓ１３０）。つまり、分離値の値が１より大きいということは、そのワーク５０についての計測点が、トレランスゾーン４１外に存在するということとなるので、そのワーク５０について不良品と判定する。
【００５０】
このような判定アルゴリズムが、渦流探傷器２０に具備される判定部２３において実行される。
すなわち、渦流探傷器２０は、Ｘ値を示すＸ軸４０ｘとＹ値を示すＹ軸４０ｙとから定められるＸ−Ｙ平面４０を用い、計測部２２により計測された、多数の良品データ４２の分布に基づき、Ｘ−Ｙ平面４０におけるトレランスゾーン４１を予め設定し、計測部２２により計測された、ワーク５０の検査部位５０ａについての計測点が、トレランスゾーン４１内にあるか否かにより、ワーク５０についての焼入パターンの良否を判定する判定手段として機能する。
【００５１】
以上のように、渦流計測値を表すＸ−Ｙ平面４０において、多数の良品データ４２からトレランスゾーン４１を予め設定し、このトレランスゾーン４１を用いてワーク５０についての焼入パターンの良否を判定することにより、高周波焼入等の焼入が施された鋼材の部品について、その焼入パターン切れの非破壊検査によるインラインでの全数検査が可能となり、焼入品質を向上させることができるとともに、焼入パターンの検査に際し、ロスコストや時間の削減を図ることができる。
【００５２】
すなわち、渦流計測値を表すＸ−Ｙ平面４０において予め設定するトレランスゾーン４１を用いることで、非破壊計測である渦流計測による計測値（Ｘ値及びＹ値）から、ワーク５０についての焼入パターンの良否の判定を行うことができるので、焼入パターンについてのインラインでの全数検査（全数保証）が可能となる。
これにより、従来行われていた破壊試験である抜取りによるねじり試験を廃止することができ、ねじり試験廃止にともなうロスコストや工数の削減を図ることができる。この結果、焼入品質を向上させることができるとともに、焼入パターンの検査に際し、ロスコストや時間の削減を図ることができる。
【００５３】
また、複数のワーク５０について連続的に焼入パターンの検査を行うに際し、渦流計測結果を常時モニタリングすることで、例えば高周波焼入等の焼入を施すための装置における冷却水の詰まりやパワーの急変動等の焼入異常が生じた場合、それをリアルタイムで検知することができ、焼入異常について早期対策を講ずることが可能となる。
また、実際の組立ライン等において全部品の渦流計測値を取得することで、トレーサビリティ管理を行うことが可能となる。これに関連して、前記のような焼入異常の発生とワーク５０における焼入パターン切れ発生との相関を究明することができ、良品についての製造要件や管理要件を知見化することが可能となる。
【００５４】
続いて、トレランスゾーン４１の好ましい設定方法について説明する。
本実施形態に係る焼入パターン検査方法においては、トレランスゾーン４１の形状を、多数の良品データ４２の分布に最も寄与率の高い成分である第一主成分の方向を長軸の方向、第一主成分に直交する第二主成分の方向を短軸の方向とし、長軸と短軸との交点が前記分布の中心を示す値から定まるとともに、前記分布を、前記長軸の方向を広がりの方向として前記交点を平均とする正規分布とした場合の標準偏差に基づく所定の広がりを有する楕円とすることが好ましい。
【００５５】
図９に、トレランスゾーン４１及び分離値のイメージ図を示す。
図９に示すように、トレランスゾーン４１の設定に際しては、まず、多数の良品データ４２の分布に最も寄与率の高い成分である第一主成分の方向（矢印４９ｘ参照）を求める。
前述したように、Ｘ−Ｙ平面４０上における良品データ４２の分布のバラツキは、ワーク５０の有する性状によって傾向性を有する。つまり、Ｘ−Ｙ平面４０上における良品データ４２の分布は、無作為にばらつくのではなくワーク５０の性状に起因する傾向性をもってばらつく。
【００５６】
本実施形態に係るＸ−Ｙ平面４０においては、ワーク５０の導電率（電気伝導率）の影響による分布のバラツキが、多数の良品データ４２の分布に最も寄与率の高い成分に対応する。言い換えると、検査対象であるワーク５０の導電率の変化が、Ｘ−Ｙ平面４０上における計測点の移動距離として最も顕著に表れる。そして、この導電率の影響による良品データ４２の分布のバラツキの方向が、図９において矢印４９ｘで示す第一主成分の方向となる。
なお、導電率は、抵抗率（電気抵抗率）の逆数であり、抵抗率は温度の影響を受けて変化するものであるため、第一主成分は、ワーク５０の温度の影響による分布のバラツキと言うこともできる。
【００５７】
第一主成分の方向が求まると、その方向に直交する方向として、第二主成分の方向（矢印４９ｙ参照）が定まる。
第二主成分は、ワーク５０の透磁率や形状誤差（ロット間のバラツキ）等の影響（主に透磁率の影響）による分布のバラツキとなる。つまり、検査対象であるワーク５０の透磁率の変化や形状誤差が、Ｘ−Ｙ平面４０上における計測点の第二主成分の方向の移動距離として表れる。
【００５８】
このようにして求めた第一主成分及び第二主成分の方向を、それぞれトレランスゾーン４１を区画する楕円（以下「設定楕円」という。）の長軸及び短軸の方向とする。そして、長軸と短軸との交点Ｏ１が、多数の良品データ４２の分布の中心を示す値から定まる。多数の良品データ４２の分布の中心を示す値としては、例えば次のような値を用いる。なお、ここでいう「値」とは、渦流計測値（Ｘ値及びＹ値）を指す。
【００５９】
すなわち、Ｘ−Ｙ平面４０上における多数の良品データ４２の分布について、最小自乗法を用い、第一主成分の方向（長軸の方向）及び第二主成分の方向（短軸の方向）それぞれの方向について、Ｘ−Ｙ平面４０上における直線（一次関数）を近似し、これら直線の交点における値を、多数の良品データ４２の分布の中心を示す値として用いることが考えられる。
また、Ｘ−Ｙ平面４０上における多数の良品データ４２の分布について、第二主成分の方向（短軸の方向）についての平均値を通る第一主成分の方向（長軸の方向）の直線と、第一主成分の方向についての平均値を通る第二主成分の方向の直線との交点における値を、良品データ４２の分布の中心を示す値として用いることが考えられる。
【００６０】
このように、長軸・短軸の方向及びこれらの交点Ｏ１を求めた後、多数の良品データ４２の分布を、長軸の方向を広がりの方向として交点Ｏ１における値を平均とする正規分布とした場合の標準偏差に基づく所定の広がりを有することとして、楕円の焦点及び焦点からの距離を定め、設定楕円を決定する。
すなわち、図９に示すように、多数の良品データ４２の分布を、矢印４９ｘで示す長軸の方向を広がりの方向とし、長軸における短軸との交点Ｏ１における値を平均μとした場合、つまり交点Ｏ１で交わる長軸及び短軸から定まる座標平面において交点Ｏ１を原点とした場合（μ＝０の場合）の、標準偏差σ（分散：σ２）とする正規分布Ｎ（μ、σ２）とする（正規分布曲線４７参照）。
【００６１】
本実施形態においては、設定楕円を決定するに際し、前記正規分布における所定の広がり（限界値）として、μ±３σの範囲を用いる。つまり、設定楕円はその長軸の方向について交点Ｏ１を中心として±３σの広がりを有することとする。
このように、多数の良品データ４２の分布を正規分布とした場合におけるμ±３σの範囲を、長軸の方向の広がりとして用いることにより、設定楕円の長軸の長さが決定する。そして、この長軸の長さと、多数の良品データ４２の分布の短軸の方向のバラツキに基づき、楕円の焦点を求める。これにより、設定楕円が決定する（境界線４３参照）。
また、設定楕円を決定するに際しては、多数の良品データ４２の分布のバラツキに基づき、その渦流計測値（Ｘ値及びＹ値）の平均値等から、多数の良品データ４２がほぼ全部含まれるように長軸上の点となる焦点を予め求めた後、前述した正規分布におけるμ±３σの広がりを用い、焦点からの距離を決定することで、設定楕円を決定することとしてもよい。
このように、トレランスゾーン４１を設定するに際し、長軸の方向について正規分布におけるμ±３σの広がりを有する楕円を用いることにより、長軸の方向については理論上約９９．７％の良品データ４２が含まれることとなる。
以上のようにして、設定楕円を決定することで、Ｘ−Ｙ平面４０上におけるトレランスゾーン４１（境界線４３の形状）を設定する。
【００６２】
ここで、多数の良品データ４２の分布を長軸の方向についての正規分布として設定楕円を決定する場合における、分離値と楕円の広がりとの関係について説明する。
前述したように、設定楕円である境界線４３上の計測点は、分離値＝１となる。したがって、図９に示すように、前述した正規分布におけるμ±３σの広がりを有する楕円（３σの楕円）であるトレランスゾーン４１の境界線４３上は、分離値＝１となる。
これに対し、分離値は、Ｘ−Ｙ平面４０上におけるトレランスゾーン４１を区画する境界線４３に対するこの境界線４３の形状（楕円形状）に沿う距離の値であるため、境界線４３の形状である３σの楕円と相似形であって、交点Ｏ１を原点とし、設定楕円を決定する際に用いた場合と同様の正規分布におけるμ±６σの広がりを有する楕円（６σの楕円）４６上は、分離値＝２となる。同様にして正規分布におけるμ±９σの広がりを有する楕円（９σの楕円）４９上は、分離値＝３となる。
したがって、図９に示すＸ−Ｙ平面４０においては、パターン切れ品データ４４は、分離値が約３となる位置に分布していることとなる。
【００６３】
以上のように、多数の良品データ４２の分布のバラツキに基づき、正規分布を用いる等して設定楕円を決定することによってトレランスゾーン４１を設定する場合における、焼入パターン検査方法について、図１０に示す判定の流れのフロー図に従って説明する。
まず、Ｘ−Ｙ平面４０上における良品データ４２のバラツキから、多数の良品データ４２の分布に最も寄与率の高い第一主成分を求める（Ｓ２００）。ここでは、ワーク５０の導電率の影響による分布のバラツキが第一主成分となる（図９、矢印４９ｘ参照）。
【００６４】
次に、第一主成分に直交する第二主成分を求める（Ｓ２１０）。第二主成分は、主としてワーク５０の透磁率の影響による分布のバラツキとなる（図９、矢印４９ｙ参照）。
【００６５】
続いて、良品データ４２の分布のバラツキ及び第一主成分の方向（長軸の方向）を広がりの方向とする正規分布におけるμ±３σの広がりを用い、第一主成分の方向を長軸の方向、第二主成分の方向を短軸の方向とする楕円をトレランスゾーン４１として設定する（Ｓ２２０）。つまり、ここでは前述したように、第一主成分、第二主成分、良品データのバラツキ及び正規分布におけるμ±３σの広がりを用いて設定楕円（境界線４３の形状）を決定し、トレランスゾーン４１を設定する。
【００６６】
そして、図８に示すフロー図の場合と同様に、焼入パターンの検査対象であるワーク５０の渦流計測値（Ｘ値及びＹ値）から、Ｘ−Ｙ平面４０上における分離値を算出し（Ｓ２３０）、算出した分離値の値が１以下の場合、そのワーク５０は良品であるとするＯＫ判定を行い（Ｓ２４０）、算出した分離値の値が１より大きい場合、そのワーク５０は不良品である（良品ではない）とするＮＧ判定を行う（Ｓ２５０）。
【００６７】
このような判定の流れが、渦流探傷器２０に具備される判定部２３において実行される。
すなわち、渦流探傷器２０は、トレランスゾーン４１の形状を、多数の良品データ４２の分布に最も寄与率の高い成分である第一主成分の方向を長軸の方向、第一主成分に直交する第二主成分の方向を短軸の方向とし、長軸と短軸との交点Ｏ１が前記分布の中心を示す値から定まるとともに、前記分布を、長軸の方向を広がりの方向として交点Ｏ１における値を平均μとする正規分布とした場合の標準偏差σに基づく所定の広がりμ±３σを有する楕円とする。
【００６８】
以上のようにしてトレランスゾーン４１を設定することにより、焼入パターンの良否の判定に際し、ワーク５０の温度状況や形状誤差等の影響による渦流計測値のバラツキ（計測誤差）を、それぞれのバラツキの傾向性に応じた範囲で許容することができ、ワーク５０の性状に応じた正確な判定（均等な評価）を行うことが可能となる。
これにより、焼入品質を向上させることができるとともに、焼入パターンの良否の判定に際して過検出（実際には不良品でないものを不良品と判定すること）を減らすことが可能となり、生産性を向上することができる。
【００６９】
次に、上述のような焼入パターン検査方法における渦流計測を行うに際し、渦流貫通コイル１３の励磁コイル１１における交流励磁信号Ｖ１の周波数（以下「励磁周波数」という。）について、その好ましい設定方法について説明する。
上述した焼入パターン検査方法に用いるＸ−Ｙ平面４０は、渦流貫通コイル１３の検出コイル１２からの検出信号Ｖ２の大きさの値（振幅値）であるＹ値と、検出信号Ｖ２の交流励磁信号Ｖ１に対する位相差Φに起因する値（ＹｃｏｓΦ）であるＸ値とから定まる座標平面であり、導電率及び透磁率に対するインピーダンスの関係を示すインピーダンス平面に対応する。
【００７０】
このため、励磁周波数が変化すると、その変化にともないＸ−Ｙ平面４０のインピーダンス平面に対応する部分（数値範囲）も変化する。Ｘ−Ｙ平面４０のインピーダンス平面に対応する部分が変化すると、Ｘ−Ｙ平面４０上における良品データ４２等の分布のバラツキの傾向性も変化し、トレランスゾーン４１の形状（設定楕円の形状）も変化する。これにともない、Ｘ−Ｙ平面４０上における計測点の分離値の値も変化する。
つまり、励磁周波数が変化すると、ワーク５０について同様の良品及び不良品（焼入パターン切れ品）を用いて良品データ４２及びパターン切れ品データ４４を取得したとしても、Ｘ−Ｙ平面４０のインピーダンス平面に対応する部分及びＸ値及びＹ値の値が異なることとなり、良品データ４２に基づいて設定されるトレランスゾーン４１の形状や、計測点の分離値が異なることとなる。
【００７１】
そこで、パターン切れ品データ４４の分離値を指標として用い、このパターン切れ品データ４４の分離値が大きくなるように、励磁周波数を設定する。つまり、パターン切れ品データ４４の分離値が大きいほど、Ｘ−Ｙ平面４０上における良品データ４２とパターン切れ品データ４４との位置の区別が明確となるため、パターン切れ品データ４４の分離値が大きくなるような励磁周波数を用いることで、ワーク５０についての焼入パターンの良否の判定についてその正確性を向上させる。
【００７２】
すなわち、本実施形態に係る焼入パターン検査方法においては、Ｘ−Ｙ平面４０上におけるトレランスゾーン４１を区画する境界線４３に対するこの境界線４３の形状に沿う距離の値を分離値と定義し、渦流貫通コイル１３を用いて計測した、焼入パターン切れ品についてのＸ値及びＹ値から定まるＸ−Ｙ平面４０上の点（パターン切れ品データ４４）の、分離値が比較的大きくなるように、ワーク５０の検査部位５０ａについてのＸ値及びＹ値の計測に用いる励磁周波数を設定することが好ましい。
【００７３】
励磁周波数の設定例について、図１１を用いて説明する。
図１１には、励磁周波数の変化にともなうトレランスゾーン４１及びパターン切れ品データ４４の分離値の変化についての計測結果例を示している。図１１（ａ）〜（ｈ）は、それぞれ励磁周波数を４．８ｋＨｚ、６．０ｋＨｚ、７．５ｋＨｚ、１０．０ｋＨｚ、１２．０ｋＨｚ、１５．０ｋＨｚ、２０．０ｋＨｚ、２４．０ｋＨｚとした場合の、Ｘ−Ｙ平面４０における多数の良品データ４２の分布、トレランスゾーン４１及びパターン切れ品データ４４の分布を示している。なお、トレランスゾーン４１の形状となる設定楕円（境界線４３の形状）は、前述したように良品データ４２の分布のバラツキ及び正規分布におけるμ±３σの広がりを用いて決定したものである。
【００７４】
図１１に示す本計測結果例からわかるように、励磁周波数が変化すると、Ｘ−Ｙ平面４０上におけるトレランスゾーン４１の形状、その形状である楕円の長軸（第一主成分）及び短軸（第二主成分）の方向、及びパターン切れ品データ４４の分離値が変化していることがわかる。
そこで、パターン切れ品データ４４の分離値に着目すると、図１１（ａ）に示すように、励磁周波数が４．８ｋＨｚの場合は、分離値が３．２６〜３．４５の範囲となり、同様に、６．０ｋＨｚの場合は、分離値が４．１３〜４．３１の範囲（同図（ｂ））、７．５ｋＨｚの場合は、分離値が３．５６〜３．７３の範囲（同図（ｃ））、１０．０ｋＨｚの場合は、分離値が３．０６〜３．３４の範囲（同図（ｄ））、１２．０ｋＨｚの場合は、分離値が３．３２〜３．４５の範囲（同図（ｅ））、１５．０ｋＨｚの場合は、分離値が２．５２〜２．７２の範囲（同図（ｆ））、２０．０ｋＨｚの場合は、分離値が１．５２〜１．８８の範囲（同図（ｇ））、２４．０ｋＨｚの場合は、分離値が２．３４〜２．３８の範囲（同図（ｈ））となるという結果が得られた。
【００７５】
励磁周波数とパターン切れ品データ４４の分離値との関係について前記のような結果が得られた場合、パターン切れ品データ４４の分離値の最も大きい励磁周波数を最適周波数として設定し、その最適周波数を検査対象となるワーク５０についての渦流計測に際して励磁周波数として用いる。
つまり、本計測結果例においては、パターン切れ品データ４４の分離値が最も大きくなる場合の励磁周波数となる６．０ｋＨｚ（分離値４．１３〜４．３１）を選定し、この選定した励磁周波数を最適周波数として設定する。
【００７６】
このように、Ｘ−Ｙ平面４０上においてパターン切れ品データ４４の分離値が比較的大きくなるように励磁周波数を設定することにより、焼入パターンの良否の判定についてその正確性を向上させることができるとともに、焼入パターン検査における渦流計測について、その計測条件の一つである励磁周波数についての最適な条件を、分離値という指標に基づいて計測者の渦流計測についての知識や熟練度等にかかわらず導くことができる。
【００７７】
なお、本実施形態に係る焼入パターン検査における渦流計測に際しては、渦流貫通コイル１３の、ワーク５０の検査部位５０ａに対する位置についても、パターン切れ品データ４４の分離値を指標として設定することが好ましい。
つまり、検査部位５０ａに対する渦流貫通コイル１３の位置が変化することによって、検査部位５０ａに対する励磁コイル１１及び検出コイル１２の、ワーク５０の軸方向の位置が変化することから、Ｘ−Ｙ平面４０上における計測点の分離値の値も変化する。
そこで、パターン切れ品データ４４の分離値を指標として用い、このパターン切れ品データ４４の分離値が大きくなるように、検査部位５０ａに対する渦流貫通コイル１３の位置（ワーク５０の軸方向の位置、以下単に「コイル位置」という。）を設定することが好ましい。
【００７８】
具体的には、図５に示すように、計測治具３０において、渦流貫通コイル１３を移動可能に保持する移動支持部材３４を移動させることで、渦流貫通コイル１３のワーク５０（検査部位５０ａ）に対する位置（軸方向の位置）を、例えば、１．０ｍｍピッチや０．５ｍｍピッチで変化させながら、各位置におけるパターン切れ品データ４４の分離値を測定する。
そして、コイル位置を移動させた所定の範囲において、パターン切れ品データ４４の分離値の最も大きくなるコイル位置を最適コイル位置として設定し、その最適コイル位置を検査対象となるワーク５０についてのコイル位置として用いる。
【００７９】
このように、Ｘ−Ｙ平面４０上においてパターン切れ品データ４４の分離値が比較的大きくなるようにコイル位置を設定することにより、焼入パターンの良否の判定についてその正確性を向上させることができるとともに、焼入パターン検査における渦流計測について、その計測条件の一つであるコイル位置についての最適な条件を、分離値という指標に基づいて計測者の渦流計測についての知識や熟練度等にかかわらず導くことができる。
【００８０】
以上のように、分離値を指標として用いることで、最適な励磁周波数及びコイル位置を容易に設定することができ、焼入パターン検査における渦流計測について適した条件を容易に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】焼入部材の深さ方向の層状態、硬さ及び透磁率の関係を示す図。
【図２】本発明に関係する渦流計測を行うための装置構成を示す模式図。
【図３】渦流計測における交流励磁信号と検出信号との関係を示す図。
【図４】ワーク及び渦流貫通コイルの構成を示す一部断面図。
【図５】本発明の一実施形態に係る焼入パターン検査装置の全体構成を示す図。
【図６】Ｘ値及びＹ値についての渦流計測結果例を示す図。
【図７】ワークについての良品及び焼入パターン切れ品を示す断面図。
【図８】焼入パターンの良否判定に用いる判定アルゴリズムの一例を示すフロー図。
【図９】トレランスゾーン及び分離値のイメージ図。
【図１０】焼入パターンの良否判定に用いる判定の流れの一例を示すフロー図。
【図１１】励磁周波数の変化にともなうトレランスゾーン及び分離値の変化についての計測結果例を示す図。
【図１２】従来の焼入パターン検査の対象である組立品（ＣＶＪアッシー）を示す図。
【符号の説明】
【００８２】
１１    励磁コイル
１２    検出コイル
１３    渦流貫通コイル（渦流センサ）
２０    渦流探傷器（計測手段、判定手段）
２２    計測部
２３    判定部
４０    Ｘ−Ｙ平面（座標平面）
４０ｘ  Ｘ軸（第一の座標軸）
４０ｙ  Ｙ軸（第二の座標軸）
４１    トレランスゾーン（許容誤差領域）
４２    良品データ
４３    境界線
４４    パターン切れ品データ
５０    ワーク
５０ａ  検査部位
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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