(57)【要約】【課題】キズ検査用対象物の自然キズの状態を検査するに当たり、その検査条件を決める基準ゲージが必要である。本発明は自然キズに近い寸法，形状の人工キズを正確に形成するキズ検査用基準ゲージとそのキズの加工方法を提供する。【解決手段】キズ検査用基準ゲージ１００は平板１に各種寸法の人工キズ２，３，４等を多数列形成したものからなる。この人工キズ２，３，４等はレーザ加工又は拡散接合法により正確に形成でき、最小ｄ＝５μｍの幅寸法の人工キズ２，３，４を形成することができる。なお、ｄ寸法としては５０μｍ，１００μｍのものもある。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キズ検査対象物の表面及び／又は内部にあるキズの状態を正確に測定するための測定条件を決めるための基準ゲージであって、該基準ゲージは、平板及び／又はパイプ状部材と、該平板及び／又はパイプ状部材の表面及び／又は内部に形成される基準キズからなり、該基準キズは少なくとも幅寸法が５μｍ乃至１００μｍのものからなることを特徴とするキズ検査用基準ゲージ。
【請求項２】
前記基準ゲージが、単一の前記平板及び／又はパイプ状部材に幅寸法，長さ寸法，深さ寸法の夫々異なる複数種類の前記キズを形成するものからなることを特徴とする請求項１に記載のキズ検査用基準ゲージ。
【請求項３】
前記基準ゲージの材質が、前記キズ検査対象物とほぼ同一のものからなり、鋼，ステンレス，銅，アルミニウム，チタン，タンタル，タングステン，モリブデン，マグネシューム，セラミックスからなることを特徴とする請求項１又は２に記載のキズ検査用基準ゲージ。
【請求項４】
前記キズ検査用基準ゲージには管理用及び誤認トラブルを防止するためのマーカが設けられ、該マーカにも少なくともシリアルナンバ，記号，番号，品質が表示されることを特徴とする請求項１乃至３に記載のキズ検査用基準ゲージ。
【請求項５】
請求項１乃至３に記載のキズ検査用基準ゲージのキズの加工方法であって、該キズがレーザ加工によって形成されることを特徴とするキズ検査用基準ゲージの加工方法。
【請求項６】
請求項１乃至３に記載のキズ検査用基準ゲージのキズの加工方法であって、該キズが、拡散接合法の利用により形成されるものからなり、該拡散接合法は、材質が同一又は異なるＡ部材とＢ部材との接合部位に、前記幅寸法に見合う隙間を設け、その状態で拡散接合するものからなることを特徴とするキズ検査用基準ゲージの加工方法。
【請求項７】
前記キズの形状は、該キズ内に歯科用の印象剤をつめ込んで固化後に引き抜いてその引き抜き部を計測することを特徴とする請求項４及び５のいずれかに記載のキズ検査用基準ゲージの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キズ検査対象物のキズ測定時にその測定方法の正否を決めるために用いられる基準ゲージに係り、特に測定精度の向上のため前記キズ検査対象物に発生している自然キズとほぼ等しい形状，寸法の人工キズを平板の表面及び／又は内部に形成してなるキズ検査用基準ゲージとその加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面キズの確認方法には、目視試験（ＶＴ）や超音波探傷試験（ＵＴ）及び渦電流探傷試験（ＥＴ）等がある。これらの試験方法を適用する場合、各々の試験方法の校正を行うための試験片（基準ゲージ）が必要になる。特に、超音波探傷試験や渦電流探傷試験の場合にはキズの深さを評価する必要があるため、人工キズとしては表面から深さを変えての模擬欠陥の加工が必要になる。従来これらのキズの加工方法としては放電加工（ＥＤＭ）が一般に採用されている。しかしこの加工方法では、加工に電極を使用するため電極の厚さよりも幅の狭いキズの加工は不可能であり、キズ幅としては０．５ｍｍ（５００μｍ）が限度であり、これ以下の幅の加工はできない。一方、目視の確認精度として、アメリカの規格で採用されているミルワイヤ（１／１０００ｍｍ：０．０２５ｍｍの線）の識別が求められているが、現実にミルワイヤの入手は困難であり、これに相当する目視基準ゲージが必要となり、これを手軽に社会に供給することが必要となるが、今の所、このような基準ゲージは存在していない。なお、基準ゲージに関する特許文献はあまり見当らないが、特許文献１がある。
【特許文献１】特開２００２−２５０６９４（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記のように、これからのキズ検査の場合には、自然キズに近い幅の狭い人工キズを有するものが必要であり、具体的には少なくとも３０μｍ程度で１／１７の加工精度を有するものが必要である。前記特許文献１の特開２００２−２５０６９４の「非接触式目視検査方法及び装置」の場合は基準となるキズは放電加工による５００μｍ程度のものであり、前記の条件を満足するものではない。また、現存している放電加工機や電子ビーム加工機では５００μｍよりも狭幅のキズ加工はできない。但し、将来は可能になるかも知れない。
次に、原子力機器の機器点検に適用される各種試験方法（ＲＴ，ＥＴ，ＶＴ）では、その評価精度を向上させるため、より幅の狭い自然キズに近いキズ加工が求められている。この自然キズに近いキズ加工が可能となれば、原子力機器は勿論、原子力機器以外の産業分野での各種試験方法の評価精度を向上させることが可能となり、製品の安全性が大幅に向上し、社会全般における信頼性を大きく向上させることができる。
【０００４】
本発明は、以上の事情に鑑みて発明されたものであり、その解決しようとする問題点は、前記の３０μｍ程度の狭幅のキズを高精度に、かつ比較的容易に加工でき、更に鋼以外の各種の材質に対しても加工可能であり、各種材質のキズ検査対象物のキズ検査が正確にできる簡便構造のキズ検査用基準ゲージと基準ゲージに形成されているキズを高精度に加工する加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以上の目的を達成するために、本発明の請求項１の発明は、キズ検査対象物の表面及び／又は内部にあるキズの状態を正確に測定するための測定条件を決めるための基準ゲージであって、該基準ゲージは、平板及び／又はパイプ状部材と、該平板及び／又はパイプ状部材の表面及び／又は内部に形成される基準キズからなり、該基準キズは少なくとも幅寸法が５μｍ乃至１００μｍのものからなることを特徴とする。以上のように本発明の基準ゲージは５μｍ乃至１００μｍの人工キズが加工されている平板及び／又はパイプ状部材からなり、簡便、かつ軽量の構造からなり、各種試験における試験条件の設定を正確に、比較的容易に行うことができる。
【０００６】
また、本発明の請求項２の発明は、前記基準ゲージが、単一の前記平板及び／又はパイプ状部材に幅寸法，長さ寸法，深さ寸法の夫々異なる複数種類の前記キズを形成するものからなることを特徴とする。人工キズとして各種の幅，長さ，深さ寸法のものを単一の平板及び／又はパイプ状部材に形成することにより、１つの基準ゲージが各種の試験目的に対応する基準ゲージとして用いられる。
【０００７】
また、請求項３の発明は、前記基準ゲージの材質が、前記キズ検査対象物とほぼ同一のものからなり、鋼，ステンレス，銅，アルミニウム，チタン，タンタル，タングステン，モリブデン，マグネシューム，セラミックスからなることを特徴とする。鋼に限らずその他の各種材質のものに適用でき、キズ検査対象物の材質と基準ゲージの材質とを一致させることができる。これにより、高精度のキズ検査を行うことができる。
【０００８】
また、請求項４の発明は、前記キズ検査用基準ゲージには管理用及び誤認トラブルを防止するためのマーカが設けられ、該マーカにも少なくともシリアルナンバ，記号，番号，品質が表示されることを特徴とする。このマーカを設けることにより基準ゲージが特定される。
【０００９】
また、請求項５の発明は、請求項１乃至３に記載のキズ検査用基準ゲージのキズの加工方法であって、該キズがレーザ加工によって形成されることを特徴とする。人工キズはレーザ加工により５μｍ程度のものを高精度に作ることができる。また、レーザ加工のため短時間で出来、切粉の発生もなく、かつ油が不必要のため汚染もなく、クリーン化ができ、環境保全に貢献できる。
【００１０】
また、請求項６の発明は、請求項１乃至３に記載のキズ検査用基準ゲージのキズの加工方法であって、該キズが、拡散接合法の利用により形成されるものからなり、該拡散接合法は、材質が同一又は異なるＡ部材とＢ部材との接合部位に、前記幅寸法に見合う隙間を設け、その状態で拡散接合するものからなることを特徴とする。拡散接合の技術を用いることにより所望の形状の人工キズを高精度に作ることができる。
【００１１】
また、請求項７の発明は、前記キズの形状は、該キズ内に歯科用の印象剤をつめ込んで固化後に引き抜いてその引き抜き部を計測することを特徴とする。レーザ加工や拡散接合法によって形成された人工キズの計測は拡大顕微鏡によって可能であるが、歯科に用いられている印象剤を用いることにより、現場的で、かつ容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のキズ検査用基準ゲージとそのキズの加工方法によれば、今まで加工できなかった５μｍ程度の狭幅の人工キズを形成することができ、鋼に限らず硬い素材のステンレスやチタン及び粘りのある素材への加工もでき、加工コストも従来の加工方法に比べて約３０％もコストダウンすることができる。また、特殊な治工具が不必要であり、かつ比較的短時間で加工できるため、急ぎの要求や少量注文にも充分に対応可能である。以上により、鉄，鋼，火力，原子力，化学プラント，都市ガス供給設備に使用する機器及び主要交通機関電車及び交通車両，航空機，船舶等のキズ検査法である目視検査（ＶＴ）、超音波探傷試験（ＵＴ）及び渦電流探傷試験（ＥＴ）の検査精度の向上に大きく寄与することができる。なお、レーザ加工の場合、レーザ光の入口側と出口側で若干のテーパが付く可能性があるが、高深度集光レンズ等を用いてレーザ光を調整することにより、この問題も解決され高精度のキズ加工ができる。また、平板の表面が鏡面のものでも人工キズの加工が容易にでき、従来にない大きな効果を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明のキズ検査用基準ゲージの概要構造を説明するための斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。レーザ加工装置としては各種のものがあるが、現存のものでも極めて狭幅の線を加工することが可能である。なお、このことは既にＪＩＳＺ２３２９発泡漏れ試験方法に定める発泡液試験片の貫通孔３０μｍ（０．０３ｍｍ）が加工されており、この貫通孔をライン方向に展開することにより少なくとも３０μｍのライン（人工キズ）を平板に貫通形成することが可能である。即ち、図１基準ゲージの部材として平板を用いた場合である。この基準ゲージは横寸法Ａで縦寸法Ｂで厚みｔの平板１に幅寸法ｄの人工キズ２，３，４が形成されている。なお、人工キズ２は長さａからなり、人工キズ３は長さｂからなり、人工キズ４は長さｃからなる。人工キズ２，３，４で長さを変化させたのはキズ検査の場合における自然キズに対応させたものである。また、この人工キズ２，３，４をレーザ加工装置５によりレーザ加工することは容易であり、かつ高精度加工が可能なことは実証されている。また、レーザ加工のため鋼のみならずステンレス，銅，アルミニウム，チタン，タンタル，タングステン，モリブデン，マグネシューム，セラミックスの平板１にも適用される。勿論、これ以外の材質のものに対しても適用可能である。また、５μｍより幅広のものに対しても勿論レーザ加工可能であり、本発明では１００μｍを最大幅のものとしているが、これに限定するものではない。また、将来、レーザ加工装置５の高精度化又はその他の種類のレーザ加工機の開発により、５μｍ以下の幅寸法の人工キズが形成されることも十分に考えられるが、現段階では一番狭幅の自然キズが約３０μｍ程度であり、これに対応して人工キズの最小の幅寸法を５μｍとした。最大を１００μｍとしたのは、それ以上の自然キズは目視可能であり、かつ１００μｍ以上の自然キズの発生している対象物はそれ自体として安全性を欠くものであると思考し、上限を１００μｍとしたが、勿論これに限定するものではない。
【実施例１】
【００１４】
図３は本発明のキズ検査用基準ゲージ１００の一実施例を示す平面図である。平板１はＡ寸法２１７ｍｍでＢ寸法１００ｍｍで厚みｔが０．１ｍｍのものからなり、その材質はＳＵＳ４３０（ステンレス鋼）が採用されている。また、人工キズとしてはｄ＝０．０３ｍｍの人工キズ２，３，４と、ｄ＝０．０５ｍｍの人工キズ２ａ，３ａ，４ａと、ｄ＝０．１０ｍｍの人工キズ２ｂ，３ｂ，４ｂの３種類のものが形成されているが、勿論これに限定するものではない。人工キズ２，２ａ，２ｂのａ寸法は２ｍｍのものからなり、人工キズ３，３ａ，３ｂのｂ寸法は５ｍｍのものからなり、人工キズ２ｂ，３ｂ，４ｂのｃ寸法は１０ｍｍのものかせなる。以上の構造のキズ検査用基準ゲージ１００により、幅寸法３０μｍから１００μｍの間の人工キズが単一の平板１に形成され、これに相当する自然キズを測定するベースとなる。即ち、キズ検査用対象物のキズ検査を行う場合に、まず、このキズ検査用基準ゲージ１００の対応する人工キズ２，３，４等を検査装置により明確に確認できる条件を予め求め、この条件に従ってキズ検査用対象物のキズ検査を行うことにより、自然キズの大きさ等を正確に確認することができ、その検査結果も信頼されるものになる。
【実施例２】
【００１５】
以上の説明では人工キズ２，３，４等を形成するものとして、レーザ加工を用いたが、この人工キズはレーザ加工に限らず拡散接合法を利用することにより形成可能である。拡散接合とは公知の技術であるが、金属表面の原子間に働く結合力によって金属接合を行うものであり、同一金属間は勿論、金属以外の素材や異素材間においても可能である。この具体的な方法としては、例えば、図４に示すように金属６と金属７との両端面を接合させ、真空室８内において前記の接触面近傍を加熱しながらこの接触面に大きな圧縮力（Ｐ）を与えることにより実現できるものである。真空室８の真空条件や加熱温度，圧縮力等は拡散接合すべき素材の内容，形状等に対応して決められる。
【実施例３】
【００１６】
図４は拡散接合法により人工キズを形成する実施例を示すものである。即ち、金属６の接触面には深さｈで長さｍの凹溝９が形成され、金属７の接触面は平坦に形成される。以上の形状の金属６と金属７とを真空室８内に入れ、金属６と金属７の接触面を互いに接触せしめ、その部分を加熱しながら大きな圧縮力Ｐで押圧することにより金属６と金属７との一体のものとなり、凹溝９に相当する部分に前記の人工キズ２，３，４のような長溝を形成することができる。寸法ｈの値を適宜設定することにより幅寸法３０μｍの人工キズを形成することができる。
【実施例４】
【００１７】
図５は拡散接合法を用いて人工キズを形成する別の実施例を示す。金属６ａの接触面側には深さｈ1の凹溝１０が形成され、金属７ａの接触面側には凹溝１０に嵌りこむ高さｈ2＜ｈ1の凸部１１が形成される。凹溝１０に凸部１１を嵌入した状態でｈ2＜ｈ1のためｈ＝ｈ1−ｈ2の隙間１２が形成される。この状態で前記の拡散接合を行うことにより隙間１２の部分が人工キズとなり、ｈ1，ｈ2の寸法を適宜設定することにより所望の寸法の人工キズを形成することができる。
【実施例５】
【００１８】
図６は拡散接合法を用いた他の実施例を示す。この場合、金属６ｂには図４の場合と同様に深さｈで長さｍの凹溝１３が形成される。一方の金属７ｂはこの場合は薄厚みＷの板片状の金属からなる。この金属６ｂ，金属７ｂを拡散接合させることにより金属７ｂの外表面より距離Ｗの位置に所望の人工キズを形成することができる。
【００１９】
以上、図４乃至図６により拡散接合法を利用して人工キズを形成する実施例を説明したが、勿論、これ等に限定するものではない。また、前記の実施例では金属同士の拡散接合法について説明したが、これ以外の材質のものや異種素材間においてもほぼ同様の方法により人工キズを形成することができる。
【実施例６】
【００２０】
以上のように、レーザ加工法や拡散接合法により幅寸法５μｍ乃至１００μｍの人工キズを形成することができるが、この人工キズが所定の幅寸法や形状のものに出来上ったか否かを調べる必要がある。勿論、拡大顕微鏡によりこの検査は可能であるが、現場的でない。また、条件を設定しながら所望の寸法人工キズを求める場合には拡大顕微鏡によるのは適切ではない。よって、人工キズを簡単に、かつ現場的に検査する１つの方法として図７に示す歯科用の印象剤１４を用いる方法がある。印象剤１４は当初は軟質のものであり、これを加工済みの人工キズ２の中に押し込むことができる。押し込み後、時間経過により印象剤１４は固硬化するため、その把持部１４ａを持って印象剤１４を引き上げることにより、印象剤１４の下方に人工キズ２の形状に対応した突出部１４ｂを形成することができる。この突出部１４ｂをノギスやマイクロメータで測定することにより人工キズ２の寸法，形状を正確に求めることができる。
【実施例７】
【００２１】
図３に示したキズ検査用基準ゲージ１００としては各種の種類があり、その製造年月日もまちまちである。よって、これを峻別するためにマーカ１５が必要である。このマーカ１５の内容は特定するものではないが、例えば、材質，製造年月日，シリアルＮｏ等が必要であり、かつ人工キズを表現する記号等を有するものが挙げられる。
【実施例８】
【００２２】
前記は平板１を用いた場合について説明したが、平板１の替りに図８に示すように半割りパイプ１ａに前記のような人工キズ２等を形成してもよい。この場合は、渦電流検査装置によってキズ検査することが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
以上の構造のキズ検査用基準ゲージは、キズ検査を必要とするすべての場合に適用されるものであり、例えば、原子力機器や各種の産業分野における各種試験に適用され、その測定条件の信頼度を向上できる基準ゲージとして手軽に小さくすることができる。自然キズに近い人工キズを有するため自然キズの発見が正確に測定される。これにより、安定性の高い結果を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のキズ検査用基準ゲージの概要構造を説明するための斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】本発明のキズ検査用基準ゲージの全体構造を示す平面図。
【図４】拡散接合による人工キズの形成方法を説明するための平面図。
【図５】拡散接合により人工キズを形成する他の実施例を説明するための平面図。
【図６】拡散接合により人工キズを形成する別の実施例を説明するための平面図。
【図７】人工キズの寸法等を歯科用の印象剤を用いて検査する方法を説明するための模式的斜視図。
【図８】パイプに人工キズを設けたキズ検査用基準ゲージを示す斜視図。
【符号の説明】
【００２５】
１      平板
１ａ    半割りパイプ
２      人工キズ
２ａ    人工キズ
２ｂ    人工キズ
３      人工キズ
３ａ    人工キズ
３ｂ    人工キズ
４      人工キズ
４ａ    人工キズ
４ｂ    人工キズ
５      レーザ加工装置
６      金属
６ａ    金属
６ｂ    金属
７      金属
７ａ    金属
７ｂ    金属
８      真空室
９      凹溝
１０    凹溝
１１    凸部
１２    隙間
１３    凹溝
１４    印象剤
１４ａ  把持部
１４ｂ  突出部
１５    マーカ
１００  キズ検査用基準ゲージ
【図１】
2005031013.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005031013.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005031013.tif 000007
【図６】
2005031013.tif 000008
【図７】
2005031013.tif 000009
【図８】
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