(57)【要約】  本発明は、浸炭焼入れや窒化処理などの熱処理やショットピーニング処理による表面処理を施した処理材の表面処理状態を、出力電圧を大きくすることにより精度よく検査することができる表面特性検査方法を提供する。  表面特性検査装置１の交流ブリッジ回路２０の抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との抵抗比を設定する抵抗比設定工程は、基準検出器２２及び検査検出器２３に表面処理を行っていない基準検体Ｓを配置し、分配比γを変化させながら第１の設定用出力信号を測定する工程と、基準検出器２２に基準検体Ｓを配置し、検査検出器２３に表面処理を施した設定用検体を配置し、抵抗比を変化させながら第２の設定用出力信号を測定する工程と、対応する抵抗比毎に第１の設定用出力信号と第２の設定用出力信号との差分値を算出する工程と、差分値の絶対値が最大になる抵抗比に基づき抵抗比を設定する工程と、を備えている。
2018066171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面処理が施された被検体の表面特性を検査する表面特性検査方法であって、
表面特性検査装置を用意する表面特性検査装置準備工程を有し、前記表面特性検査装置は、
交流ブリッジ回路と、
前記交流ブリッジ回路に交流電力を供給する交流電源と、
前記交流ブリッジ回路からの出力信号に基づいて、被検体の表面特性を評価する評価装置と、を備え、
前記交流ブリッジ回路は、第１の抵抗と第２の抵抗との抵抗比が可変に構成された可変抵抗と、交流磁気を励起可能なコイルを備え、被検体に渦電流を励起するように当該コイルを配置可能に形成された検査検出器と、被検体と同一構造の基準検体を配置し、前記検査検出器からの出力と比較する基準となる基準状態を検出する基準検出器とを有し、前記第１の抵抗、前記第２の抵抗、前記基準検出器及び前記検査検出器はブリッジ回路を構成し、
さらに、
前記第１の抵抗と前記第２の抵抗との抵抗比を設定する抵抗比設定工程と、
前記交流ブリッジ回路に交流電力が供給され、前記検査検出器が前記被検体の電磁気特性を検出し、前記基準検出器が基準状態を検出している状態における前記交流ブリッジ回路からの出力信号を取得する検査信号取得工程と、
前記検査信号取得工程において取得された出力信号と所定のしきい値とを比較して、前記被検体の表面特性を評価する評価工程と、
を備え、
前記抵抗比設定工程は、
前記基準検出器及び前記検査検出器に表面処理を行っていない基準検体を夫々配置し、複数の抵抗比に対して第１の設定用出力信号を取得する第１信号取得工程と、
前記基準検出器に表面処理を行っていない基準検体を配置し、前記検査検出器に表面処理を施した設定用検体を配置し、複数の抵抗比に対して第２の設定用出力信号を取得する第２信号取得工程と、
前記第１信号取得工程において取得された第１の設定用出力信号と、前記第２信号取得工程において取得された第２の設定用出力信号に基づいて、前記検査信号取得工程において設定する抵抗比を決定する抵抗比決定工程と、
を備えたことを特徴とする表面特性検査方法。
【請求項２】
前記抵抗比決定工程において、同一の抵抗比に対する前記第１の設定用出力信号と前記第２の設定用出力信号との関係に基づいて、前記検査信号取得工程において設定する抵抗比を決定することを特徴とする請求項１記載の表面特性検査方法。
【請求項３】
前記抵抗比決定工程において、同一の抵抗比に対する前記第１の設定用出力信号と前記第２の設定用出力信号の差の絶対値が最大になる抵抗比を前記検査信号取得工程において設定する抵抗比として決定することを特徴とする請求項２記載の表面特性検査方法。
【請求項４】
前記検査検出器の前記コイルは、前記被検体の表面処理が施された傾斜面に渦電流を励起するように、前記傾斜面に沿う形態に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の表面特性検査方法。
【請求項５】
前記検査検出器の前記コイルは、前記被検体の表面処理が施された凹面の表面に渦電流を励起するように、前記凹面に入り込む凸形形状に巻回されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の表面特性検査方法。
【請求項６】
前記検査検出器の前記コイルは、傾斜面を有するボビンの傾斜面に巻回されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の表面特性検査方法。
【請求項７】
前記表面特性検査装置は、さらに、対向して配置された第１の検査検出器と第２の検査検出器とを備え、
被検体のそれぞれの検査検出器に対向する検査領域の検査を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の表面特性検査方法。
【請求項８】
前記表面特性検査装置は、さらに、被検体を搬送する搬送手段を備え、
前記被検体は、その両側に表面処理が施された凹面及び凸面を有し、
前記第１の検査検出器は、前記被検体の前記凹面又は前記凸面の何れか一方に渦電流を励起するように、前記凹面に入り込む凸形形状又は前記凸面を受け入れる凹形形状に巻回されたコイルを有し、
前記第２の検査検出器は、前記被検体の前記凹面又は前記凸面の他方に渦電流を励起するように、前記凹面に入り込む凸形形状又は前記凸面を受け入れる凹形形状に巻回されたコイルを有し、
前記検査信号取得工程は、
被検体を前記第１の検査検出器と前記第２の検査検出器の間に搬送する第１搬送工程と、
前記第１の検査検出器のコイルに被検体を配置し、被検体の前記凹面又は前記凸面に渦電流を励起して、前記交流ブリッジ回路からの出力信号を取得する第１信号取得工程と、
前記第１の検査検出器から前記第２の検査検出器へ被検体を搬送する第２搬送工程と、
前記第２の検査検出器のコイルに被検体を配置し、被検体の前記凹面又は前記凸面に渦電流を励起して、前記交流ブリッジ回路からの出力信号を取得する第２信号取得工程と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の表面特性検査方法。
【請求項９】
表面処理が施された被検体の表面特性を検査する表面特性検査装置であって、
交流ブリッジ回路と、
前記交流ブリッジ回路に交流電力を供給する交流電源と、
前記交流ブリッジ回路からの出力信号に基づいて、被検体の表面特性を評価する評価装置と、を備え、
前記交流ブリッジ回路は、第１の抵抗と第２の抵抗との抵抗比が可変に構成された可変抵抗と、交流磁気を励起可能なコイルを備え、被検体に渦電流を励起するように当該コイルを配置可能に形成された検査検出器と、被検体と同一構造の基準検体を配置し、前記検査検出器からの出力と比較する基準となる基準状態を検出する基準検出器とを有し、前記第１の抵抗、前記第２の抵抗、前記基準検出器及び前記検査検出器はブリッジ回路を構成し、
前記検査検出器は、被検体が有する傾斜面に沿うように、前記コイルが傾斜面に沿って巻回されていることを特徴とする表面特性検査装置。
【請求項１０】
前記検査検出器の前記コイルは、前記被検体の表面処理が施された凹面の表面に渦電流を励起するように、前記凹面に入り込む凸形形状に巻回されていることを特徴とする請求項９記載の表面特性検査装置。
【請求項１１】
前記検査検出器の前記コイルは、凸型壁面を有するボビンと、この凸型壁面の外周面を覆う凸型のカバーを備え、前記凸型壁面の外周面上には前記コイルの導線が巻回され、
前記凸型のカバーは、巻回された前記導線を覆うと共に、前記被検体の表面処理が施された凹面に渦電流を励起するように、前記被検体の凹面に挿入されることを特徴とする請求項１０記載の表面特性検査装置。
【請求項１２】
前記検査検出器の前記コイルは、前記被検体の表面処理が施された凸面の表面に渦電流を励起するように、前記凸面を受け入れる凹形形状に巻回されていることを特徴とする請求項９記載の表面特性検査装置。
【請求項１３】
前記検査検出器の前記コイルは、凸型壁面を有するボビンを備え、前記凸型壁面の外周面上には前記コイルの導線が巻回され、
前記ボビンの内周面は、前記被検体の表面処理が施された凸面に渦電流を励起するように、前記被検体の凸面を受け入れることを特徴とする請求項１２記載の表面特性検査装置。
【請求項１４】
前記検査検出器は、対向して配置された第１の検査検出器と第２の検査検出器から構成され、
前記被検体は、その両側に表面処理が施された凹面及び凸面を有し、
前記第１の検査検出器は、前記被検体の前記凹面に渦電流を励起するように、前記凹面に入り込む凸形形状に巻回されたコイルを有し、
前記第２の検査検出器は、前記被検体の前記凸面に渦電流を励起するように、前記凸面を受け入れる凹形形状に巻回されたコイルを有することを特徴とする請求項９記載の表面特性検査装置。
【請求項１５】
さらに、被検体を搬送する搬送手段を備え、前記搬送手段は、被検体を前記第１の検査検出器又は前記第２の検査検出器の何れか一方に配置し、第１の検査領域の検査を行った後、被検体を前記第１の検査検出器又は前記第２の検査検出器の他方に搬送し、前記第１の検査領域の反対側の第２の検査領域の検査を行うように構成されていることを特徴とする請求項１４記載の表面特性検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浸炭焼入れや窒化処理などの熱処理やショットピーニング処理による表面処理を施した処理材の表面処理状態の良否を非破壊で検査する表面特性検査装置及び表面特性検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車部品などに使用されるギヤ、シャフトなどの鋼材製品では、耐摩耗性向上、疲労強度向上などのために、浸炭焼入れや窒化処理などの熱処理による表面硬化処理、ショットピーニング処理による残留圧縮応力の付与、などの表面処理が行われている。
従来、これら製品の表面処理後の硬度、残留応力などの表面特性の評価は、抜き取りの破壊検査により行われていた。そのため、製品を全て直接検査できないという問題、破壊検査であるため検査された製品が使えなくなるという問題などがあった。そこで、出願人は、交流ブリッジ回路を用いて表面処理の有無による電気的特性の差を検出し、その検出信号に基づいて表面特性を検査する表面特性検査方法を提案し、高感度の検査を可能とした（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開公報ＷＯ２０１５／１０７７２５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、被検体の多様化に伴い、径の大きい巻バネ、弁バネのように空間率が高い被検体や皿バネやダイヤフラムなど傾斜面を有する被検体などについては、ギヤなどに比べて検査に用いる出力電圧が低くなる傾向が認められた。また、検査検出器の形状、寸法を変更した場合にも出力電圧が低くなる傾向が認められた。そのため、上記のような被検体の検査をより有効に行うためには、更に検出感度を向上させることが望ましい。そこで、出願人は、鋭意研究の結果、上記の出力電圧の低下が、被検体を検査検出器に配置することによりコイルの分布容量が変化し、その分布容量の変化に起因する出力電圧の位相変化によるものであることを見出し、表面処理の有無を判定するための出力電圧を大きくする方法を開発した。【０００５】
本発明は、浸炭焼入れや窒化処理などの熱処理やショットピーニング処理による表面処理を施した処理材の表面処理状態を、出力電圧を大きくすることにより精度よく検査することができる表面特性検査方法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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、
表面処理が施された被検体の表面特性を検査する表面特性検査方法であって、
表面特性検査装置を用意する表面特性検査装置準備工程を有し、前記表面特性検査装置は、
交流ブリッジ回路と、
前記交流ブリッジ回路に交流電力を供給する交流電源と、
前記交流ブリッジ回路からの出力信号に基づいて、被検体の表面特性を評価する評価装置と、を備え、
前記交流ブリッジ回路は、第１の抵抗と第２の抵抗との抵抗比が可変に構成された可変抵抗と、交流磁気を励起可能なコイルを備え被検体に渦電流を励起するように当該コイルを配置可能に形成された検査検出器と、被検体と同一構造の基準検体を配置し、前記検査検出器からの出力と比較する基準となる基準状態を検出する基準検出器とを有し、前記第１の抵抗、前記第２の抵抗、前記基準検出器及び前記検査検出器はブリッジ回路を構成し、
さらに、
前記第１の抵抗と前記第２の抵抗との抵抗比を設定する抵抗比設定工程と、
前記前記第１信号取得工程において取得された第１の設定用出力信号と、前記第２信号取得工程において取得された第２の設定用出力信号に基づいて、前記検査信号取得工程において設定する抵抗比を決定に交流電力が供給され、前記検査検出器が前記被検体の電磁気特性を検出し、前記基準検出器が基準状態を検出している状態における前記交流ブリッジ回路からの出力信号を取得する検査信号取得工程と、
前記検査信号取得工程において取得された出力信号と所定のしきい値とを比較して、前記被検体の表面特性を評価する評価工程と、
を備え、
前記抵抗比設定工程は、
前記基準検出器及び前記検査検出器に表面処理を行っていない基準検体を夫々配置し、複数の抵抗比に対して第１の設定用出力信号を取得する第１信号取得工程と、
前記基準検出器に表面処理を行っていない基準検体を配置し、前記検査検出器に表面処理を施した設定用検体を配置し、複数の抵抗比に対して第２の設定用出力信号を取得する第２信号取得工程と、
前記第１信号取得工程において取得された第１の設定用出力信号と、前記第２信号取得工程において取得された第２の設定用出力信号に基づいて、前記検査信号取得工程において設定する抵抗比を決定する抵抗比決定工程と、
を備えた、という技術的手段を用いる。【０００７】
このように構成された本発明によれば、検査検出器のコイルにより被検体に渦電流を励起し、交流ブリッジ回路から出力された出力信号としきい値とを比較することにより被検体の表面特性を評価することができる。ここで、第１信号取得工程において取得された第１の設定用出力信号と、第２信号取得工程において取得された第２の設定用出力信号に基づいて、検査信号取得工程において設定する抵抗比が決定されるため、交流ブリッジ回路からの出力電圧を大きくすることが可能になり、表面処理を施した処理材の表面処理状態を、より精度よく検査することができる。
ここで、「同一構造」とは、材質、形状が同一のことを意味する。また、表面特性とは、「被検体の最表面から内周面の影響層までの特性」のことをいう。【０００８】
本発明において、好ましくは、前記抵抗比決定工程において、同一の抵抗比に対する前記第１の設定用出力信号と前記第２の設定用出力信号との関係に基づいて、前記検査信号取得工程において設定する抵抗比を決定する、という技術的手段を用いる。【０００９】
このように構成された本発明によれば、第１の設定用出力信号と第２の設定用出力信号との関係に基づいて、抵抗比が決定されるので、交流ブリッジ回路からの出力電圧が大きくなる抵抗比を確実に求めることができる。【００１０】
本発明において、好ましくは、前記抵抗比決定工程において、同一の抵抗比に対する前記第１の設定用出力信号と前記第２の設定用出力信号の差の絶対値が最大になる抵抗比を前記検査信号取得工程において設定する抵抗比として決定することを特徴とする、という技術的手段を用いる。【００１１】
このように構成された本発明によれば、同一の抵抗比に対する第１の設定用出力信号と第２の設定用出力信号の差の絶対値が最大になる抵抗比が検査信号取得工程において設定されるため、検査に用いる出力電圧を大きくすることができるので、表面処理を施した処理材の表面処理状態を、より精度よく検査することができる。【００１２】
本発明において、好ましくは、前記検査検出器の前記コイルは、前記被検体の表面処理が施された傾斜面に渦電流を励起するように、前記傾斜面に沿う形態に形成されている、という技術的手段を用いる。【００１３】
本発明において、好ましくは、前記検査検出器の前記コイルは、前記被検体の表面処理が施された凹面の表面に渦電流を励起するように、前記凹面に入り込む凸形形状に巻回されている、という技術的手段を用いる。【００１４】
このように構成された本発明によれば、被検体の形状に応じて生じるコイルの分布容量の変化に起因して、出力電圧の位相変化が大きくなるのを防止することができ、精度良く表面特性を検査することができる。【００１５】
本発明において、好ましくは、前記検査検出器の前記コイルは、傾斜面を有するボビンの傾斜面に巻回されている、という技術的手段を用いる。【００１６】
このように構成された本発明によれば、従来、検査が困難であった傾斜面を有する被検体についても精度の高い検査を行うことができる。また、寸法が異なる被検体がある場合でも、傾斜面に沿って被検体の位置をそれぞれ測定に好適な位置に配置することができるので、１つの検査検出器により、多品種、多形状の被検体の評価を行うことができる。【００１７】
本発明において、好ましくは、前記表面特性検査装置は、さらに、対向して配置される第１の検査検出器と第２の検査検出器とを備え、被検体のそれぞれの検査検出器に対向する検査領域の検査を行う、という技術的手段を用いる。【００１８】
皿バネなど部材の表裏面に表面処理が施される被検体では、対向する２ヶ所の検査領域の検査を行うことが必要である。上記のように構成された本発明によれば、このような被検体の検査に好適に用いることができる。【００１９】
本発明において、好ましくは、前記表面特性検査装置は、さらに、被検体を搬送する搬送手段を備え、
前記被検体は、その両側に表面処理が施された凹面及び凸面を有し、
前記第１の検査検出器は、前記被検体の前記凹面又は前記凸面の何れか一方に渦電流を励起するように、前記凹面に入り込む凸形形状又は前記凸面を受け入れる凹形形状に巻回されたコイルを有し、
前記第２の検査検出器は、前記被検体の前記凹面又は前記凸面の他方に渦電流を励起するように、前記凹面に入り込む凸形形状又は前記凸面を受け入れる凹形形状に巻回されたコイルを有し、
前記検査信号取得工程は、
被検体を前記第１の検査検出器と前記第２の検査検出器の間に搬送する第１搬送工程と、
前記第１の検査検出器のコイルに被検体を配置し、被検体の前記凹面又は前記凸面に渦電流を励起して、前記交流ブリッジ回路からの出力信号を取得する第１信号取得工程と、
前記第１の検査検出器から前記第２の検査検出器へ被検体を搬送する第２搬送工程と、
前記第２の検査検出器のコイルに被検体を配置し、被検体の前記凹面又は前記凸面に渦電流を励起して、前記交流ブリッジ回路からの出力信号を取得する第２信号取得工程と、
を備える、という技術的手段を用いる。【００２０】
このように構成された本発明によれば、被検体を搬送手段で搬送し、第１の検査領域と第２の検査領域を連続して検査することができるので、効率的な検査が可能である。また、検査検出器を固定して被検体を搬送することにより検査を行うため、検査検出器の設置環境が安定するので、より精度のよい検査を行うことができる。【００２１】
また、本発明は、表面処理が施された被検体の表面特性を検査する表面特性検査装置であって、
交流ブリッジ回路と、
前記交流ブリッジ回路に交流電力を供給する交流電源と、
前記交流ブリッジ回路からの出力信号に基づいて、被検体の表面特性を評価する評価装置と、を備え、
前記交流ブリッジ回路は、第１の抵抗と第２の抵抗との抵抗比が可変に構成された可変抵抗と、交流磁気を励起可能なコイルを備え被検体に渦電流を励起するように当該コイルを配置可能に形成された検査検出器と、被検体と同一構造の基準検体を配置し、前記検査検出器からの出力と比較する基準となる基準状態を検出する基準検出器とを有し、前記第１の抵抗、前記第２の抵抗、前記基準検出器及び前記検査検出器はブリッジ回路を構成し、
前記検査検出器は、被検体が有する傾斜面に沿うように、前記コイルが傾斜面に沿って巻回されている、という技術的手段を用いる。【００２２】
本発明の表面特性検査装置において、好ましくは、前記検査検出器の前記コイルは、前記被検体の表面処理が施された凹面の表面に渦電流を励起するように、前記凹面に入り込む凸形形状に巻回されている、という技術的手段を用いる。【００２３】
本発明の表面特性検査装置において、好ましくは、前記検査検出器の前記コイルは、凸型壁面を有するボビンと、この凸型壁面の外周面を覆う凸型のカバーを備え、前記凸型壁面の外周面上には前記コイルの導線が巻回され、
前記凸型のカバーは、巻回された前記導線を覆うと共に、前記被検体の表面処理が施された凹面に渦電流を励起するように、前記被検体の凹面に挿入される、という技術的手段を用いる。【００２４】
本発明の表面特性検査装置において、好ましくは、前記検査検出器の前記コイルは、前記被検体の表面処理が施された凸面の表面に渦電流を励起するように、前記凸面を受け入れる凹形形状に巻回されている、という技術的手段を用いる。【００２５】
本発明の表面特性検査装置において、好ましくは、前記検査検出器の前記コイルは、凸型壁面を有するボビンを備え、前記凸型壁面の外周面上には前記コイルの導線が巻回され、
前記ボビンの内周面は、前記被検体の表面処理が施された凸面に渦電流を励起するように、前記被検体の凸面を受け入れる、という技術的手段を用いる。【００２６】
本発明の表面特性検査装置において、好ましくは、前記検査検出器は、対向して配置された第１の検査検出器と第２の検査検出器から構成され、
前記被検体は、その両側に表面処理が施された凹面及び凸面を有し、
前記第１の検査検出器は、前記被検体の前記凹面に渦電流を励起するように、前記凹面に入り込む凸形形状に巻回されたコイルを有し、
前記第２の検査検出器は、前記被検体の前記凸面に渦電流を励起するように、前記凸面を受け入れる凹形形状に巻回されたコイルを有する、という技術的手段を用いる。【００２７】
本発明の表面特性検査装置において、好ましくは、さらに、被検体を搬送する搬送手段を備え、前記搬送手段は、被検体を前記第１の検査検出器又は前記第２の検査検出器の何れか一方に配置し、第１の検査領域の検査を行った後、被検体を前記第１の検査検出器又は前記第２の検査検出器の他方に搬送し、前記第１の検査領域の反対側の第２の検査領域の検査を行うように構成されている、という技術的手段を用いる。【００２８】
このように構成された本発明によれば、被検体を搬送手段で搬送し、第１の検査検出器と第２の検査検出器で連続して異なる検査領域を検査することができるので、効率的な検査が可能である。また、検査検出器を固定して被検体を搬送することにより検査を行うため、検査検出器の設置環境が安定するので、より精度のよい検査を行うことができる表面特性検査装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】表面特性検査装置の回路構成を示す説明図である。
【図２Ａ】検査検出器の構成の一例を示す説明図であり、傾斜面を有する被検体の検査を行うための検査検出器の平面説明図である。
【図２Ｂ】検査検出器の構成の一例を示す説明図であり、図２ＡのＡ−Ａ断面を示す説明図である。
【図２Ｃ】検査検出器の構成の一例を示す説明図であり、図２Ａ、図２Ｂに示す検査検出器により、異なる寸法の被検体の検査が可能であることを模式的に示す説明図である。
【図３】交流ブリッジ回路からの出力について説明する等価回路図である。
【図４】表面特性検査方法を示すフローチャートである。
【図５】抵抗比設定工程を示すフローチャートである。
【図６】抵抗比設定工程における分配比の設定方法を説明するための、分配比と出力電圧の差分値との関係を示す説明図である。
【図７】初期しきい値の設定方法を説明する説明図である。
【図８】測定値の校正方法を示すフローチャートである。
【図９Ａ】表面特性検査装置に備えられた上方に配置する第２の検査検出器の構成を示す説明図であり、下方から見た平面説明図である。
【図９Ｂ】表面特性検査装置に備えられた上方に配置する第２の検査検出器の構成を示す説明図であり、図９ＡのＡ−Ａ断面を示す説明図である。
【図１０Ａ】被検体の配置から測定開始までの出力値の変化を示す説明図である。
【図１０Ｂ】測定終了から被検体の取出しまでの出力値の変化を示す説明図である。
【図１１Ａ】被検体の配置から測定開始までのステップを示すフローチャートである。
【図１１Ｂ】測定終了から被検体の取出しまでのステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（表面特性検査装置）
図１に示すように、本発明の表面特性検査方法で用いる表面特性検査装置１は、交流電源１０、交流ブリッジ回路２０及び評価装置３０を備えている。
【００３１】
交流電源１０は、交流ブリッジ回路２０に周波数が可変の交流電力を供給可能に構成されている。
【００３２】
交流ブリッジ回路２０は、可変抵抗２１、被検体Ｍに渦電流を励起するようにコイルを配置可能に形成された検査検出器２３及び被検体Ｍと同一構造で表面処理を行っていない基準検体Ｓを配置可能に形成され、検査検出器２３からの出力と比較する基準となる基準状態を検出する基準検出器２２を備えている。ここで、「被検体Ｍと同一構造」とは、材質、形状が同一のことを意味する。
【００３３】
可変抵抗２１は、抵抗ＲＡを抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とに分配し、分配比γを可変に分配することができるように構成されている。この分配比γは、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との抵抗比を示す。抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２は、基準検出器２２及び検査検出器２３とともにブリッジ回路を構成している。本実施形態では、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とを分配する点Ａ及び基準検出器２２と検査検出器２３との間の点Ｂが評価装置３０の交流電源１０に接続され、抵抗Ｒ１と基準検出器２２との間の点Ｃ及び抵抗Ｒ２と検査検出器２３との間の点Ｄが増幅器３１に接続されている。また、ノイズの低減のため、基準検出器２２及び検査検出器２３側が接地されている。
【００３４】
評価装置３０は、交流ブリッジ回路２０から出力される電圧信号を増幅する増幅器３１、全波整流を行う絶対値回路３２、直流変換を行うローパスフィルタ（ＬＰＦ）３３、交流電源１０から供給される交流電圧と増幅器３１から出力される電圧の位相を比較する位相比較器３４、交流電源１０から供給される交流電圧の周波数を調整する周波数調整器３５、Ｒ１とＲ２の分配を最適化する非平衡調整を行うとともに、ＬＰＦ３３からの出力に基づいて被検体Ｍの表面状態の良否を判断する判断手段３６及び判断手段３６による判断結果を表示、警告する表示手段３７、評価位置の温度を検出する温度測定手段３８を備えている。また、判断手段３６内部または図示しない領域に記憶手段を備えている。
【００３５】
増幅器３１は、点Ｃ及び点Ｄに接続され、点Ｃと点Ｄとの間の電位差が入力される。また、絶対値回路３２、ＬＰＦ３３の順に判断手段３６に接続されている。位相比較器３４は、交流電源１０、増幅器３１及び判断手段３６に接続されている。周波数調整器３５は、交流電源１０及び増幅器３１に接続されている。また、判断手段３６は、制御信号を出力することにより、交流ブリッジ回路２０の点Ａの位置、即ち、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の分配比γを変更することができるように構成されており、これにより、後述する抵抗比設定工程が実行される。
【００３６】
温度測定手段３８は、非接触式の赤外センサや熱電対などからなり、被検体Ｍの表面の温度信号を判断手段３６に出力する。判断手段３６は、温度測定手段３８で検出された被検体Ｍの温度が所定範囲内である場合に、被検体Ｍの表面処理状態の良否を判断し、温度測定手段３８で検出された温度が所定範囲外である場合に、被検体Ｍの表面処理状態の良否の判断を行わない。これにより、被検体Ｍの温度が検査の精度に影響を及ぼすような場合に被検体の表面処理状態の良否の判断を行わないようにすることができるので、精度の高い検査を行うことができる。ここで、熱電対などで評価位置Ｔｓの温度を測定し、被検体Ｍの表面の温度を代表する温度として被検体Ｍの表面処理状態の良否を判断するか否かの判断を行う構成を採用することもできる。
【００３７】
検査検出器２３及び検査検出器２３と同様の構成の基準検出器２２として、被検体Ｍの評価部を挿通可能なコアの外周にコイルが巻回されて形成され、コイルを被検体Ｍの表面と対向させて近接させ被検体Ｍに渦電流を励起可能な検出器を用いる。すなわち、このコイルは、被検体の表面特性検査領域を囲むように対向されて巻回されている。ここで、被検体の表面特性検査領域を囲むとは、少なくとも表面特性検査領域の一部を包囲することで、表面特性検査領域に渦電流を励起することを含むことを意味している。
【００３８】
被検体Ｍとして、傾斜面Ｍａ（外側の凸面である外周面）、Ｍｂ（内側の凹面である内周面）を有し、当該傾斜面Ｍａ、Ｍｂそれぞれに表面処理された被検体Ｍ、例えば、ダイヤフラムや皿バネの表面特性を検査するために用いる検査検出器２３について説明する。なお、基準検出器２２は検査検出器２３と同じ構成である。
【００３９】
検査検出器２３は、図２Ａ、図２Ｂに示すように、上方に向かって開口し、被検体Ｍの外側の傾斜面Ｍａに施された表面処理層Ｍｃに対向するように形成された傾斜面２３ｂ（下方に向けて突出した凸型壁面である円錐面）を有するボビン２３ａと、ボビン２３ａの傾斜面２３ｂの外周面側に巻回されたコイル２３ｃと、を備えている。また、本実施形態では、コイル２３ｃを外部から遮断するために樹脂製のカバー２３ｄが設けられている。これにより、コイル２３ｃへの鉄粉、金属片の接触やコイル２３ｃへの物理的接触による損傷を防止することができる。
【００４０】
ボビン２３ａは非磁性材料、例えば、樹脂により形成されている。また、コイル２３ｃはボビン２３ａの外側に設けられ、表面処理が施された被検体Ｍの凸面の表面（被検体Ｍの外側の傾斜面Ｍａ）に渦電流を励起するように、被検体Ｍの凸面を受け入れる凹形形状に巻回されている。また、ボビン２３ａは、その傾斜面２３ｂ（凸型壁面）の内周面に被検体の傾斜面Ｍａ（凸面）を受け入れ、傾斜面Ｍａに渦電流を励起するように構成されている。
なお、本実施形態においては、ボビン２３ａの傾斜面２３ｂ（凸型壁面）は円錐台状に形成されているが、適用する被検体の形状に応じて、傾斜面２３ｂを円錐、角錐、角錐台、ドーム型等、任意の凸型壁面で構成し、その外周面にコイルの導線を巻回することができる。
【００４１】
検査検出器２３は、渦電流の反応を高精度に捉えて表面特性を評価するために、表面特性を検査したい領域に渦電流が流れるように、コイル２３ｃが被検体Ｍの表面に対して近接して配置されることが好ましい。つまり、コイルの巻方向が渦電流を流したい方向と同方向となるように配置することが好ましく、本実施形態では傾斜面に沿って巻回されている。また、コイルは、被検体Ｍを検査検出器２３に近接させたときに、少なくとも表面処理部に対向する領域を覆うように巻回されている。
【００４２】
コイルを被検体Ｍの検査対象面に対向させて検査検出器２３を配置し、交流電源１０によりコイルに所定の周波数の交流電力を供給すると交流磁界が発生し、被検体Ｍの表面に交流磁界に交差する方向に流れる渦電流が励起される。渦電流は表面処理層の電磁気特性に応じて変化するため、表面処理層Ｍｃの特性（表面処理状態）に応じて増幅器３１から出力される出力波形（電圧波形）の位相及び振幅（インピーダンス）が変化する。この出力波形の変化により表面処理層Ｍｃの電磁気特性を検出し、検査を行うことができる。
【００４３】
従来の検査検出器においては、傾斜面Ｍａ、Ｍｂを有する被検体Ｍを検査すると、被検体に十分な渦電流を励起することができず、交流ブリッジ回路からの出力電圧が低くなるため、評価が困難であった。これに対し、本実施形態における検査検出器２３によれば、傾斜面２３ｂを有するので、被検体Ｍをボビン２３ａに載置することにより、コイル２３ｃを表面処理層Ｍｃに沿って近接した状態で配置することができる。これにより、被検体Ｍに十分な渦電流を励起することができ、出力電圧を大きくすることができるので、傾斜面Ｍａ、Ｍｂを有する被検体Ｍの評価に好適に用いることができる。
【００４４】
また、このような傾斜面２３ｂを有する検査検出器２３は、寸法が異なる被検体Ｍの評価に共用することができる。例えば、図２Ｃに示すように、外径が大きいギアＧ１と外径が小さいギアＧ２の評価を行う場合、傾斜面に沿ってギアＧ１、Ｇ２の位置をそれぞれ測定に好適な位置に配置することができる。これにより、１つの検査検出器２３により、多品種、多形状の被検体Ｍの評価を行うことができる。
【００４５】
検査検出器２３は、コイル２３ｃが形状を維持できればボビン２３ａを備えていなくてもよい。このようなコイル２３ｃは、例えば、硬化性のエポキシ樹脂等にて、空芯にて巻回したエナメル銅線を接着、若しくは、熱にて硬化する作用のある融着エナメル銅線を用いて空芯にて巻回した後に熱風や乾燥炉等の熱にて硬化させて形成することができる。
【００４６】
検査検出器２３の外方であって被検体Ｍを囲んで配置される磁気シールドを設けることもできる。磁気シールドを用いると、外部磁気を遮蔽することができるため、電磁気特性の検出感度の低下を防ぐことができ、被検体Ｍの表面処理状態の誤検査を防ぐことができる。
【００４７】
（交流ブリッジ回路からの出力）
次に、非平衡状態に調整された交流ブリッジ回路２０からの出力について、図３の等価回路を参照して説明する。基準検出器２２には基準出力を出力するための基準検体Ｓが近接され、検査検出器２３には表面処理状態の良否を判定すべき被検体Ｍが近接されている。ここで、基準検体Ｓは被検体Ｍと同一構造であり、表面処理を行っていない未処理品を用いる。
【００４８】
可変抵抗ＲＡの分配比をγとした場合、抵抗Ｒ１はＲＡ／（１＋γ）、抵抗Ｒ２はＲＡγ／（１＋γ）となる。基準検出器２２のインピーダンスをＲＳ＋ｊωＬＳ、検査検出器２３のインピーダンスをＲＴ＋ｊωＬＴとする。また、点Ａの電位をＥとし、基準検出器２２、検査検出器２３に各検体（基準検体Ｓ、被検体Ｍ）を近接させていないときのブリッジの各辺に流れる励磁電流をそれぞれｉ１、ｉ２、各検体を基準検出器２２、検査検出器２３に近接させることにより磁気量が変化し、その変化量に応じて流れる電流をそれぞれｉα、ｉβとする。このときの基準検出器２２及び検査検出器２３の電位Ｅ１、Ｅ２及び励起電流ｉ１、ｉ２は以下の式（１）〜（４）で表される。
【００４９】
【数１】
2018066171.tif 000003
【００５０】
【数２】
2018066171.tif 000004
【００５１】
【数３】
2018066171.tif 000005
【００５２】
【数４】
2018066171.tif 000006
【００５３】
増幅器３１に出力される電圧はＥ１、Ｅ２の差分であり、次式で表される。
【００５４】
【数５】
2018066171.tif 000007
【００５５】
式（３）〜（５）より次式が導かれる。
【００５６】
【数６】
2018066171.tif 000008
【００５７】
式（６）の右辺を次の成分Ａ、Ｂに分けて差分電圧の各成分について考える。
成分Ａ:
2018066171.tif 000009
成分Ｂ ： 
2018066171.tif 000010
【００５８】
成分Ａは、各検出器成分：（ＲＳ＋ｊωＬＳ）、（ＲＴ＋ｊωＬＴ）、各検出器に各検体が近接したときに変化する電流量：ｉα、ｉβにより構成される。ｉα、ｉβは各検体の透磁率、導電率などの電磁気特性に起因する検体を通る磁気量によって大きさが変化する。このため各検出器から発生する磁気量を左右する励磁電流ｉ１、ｉ２を変えることでｉα、ｉβの大きさを変化させることができる。また、式（３）、式（４）より、励磁電流ｉ１、ｉ２は可変抵抗の分配比γによって変わるので、可変抵抗の分配比γを調整することにより成分Ａの大きさを変化させることができる。
【００５９】
成分Ｂは、各検出器成分：（ＲＳ＋ｊωＬＳ）、（ＲＴ＋ｊωＬＴ）、可変抵抗の分配比γで分けられた抵抗のパラメーターにより構成される。このため、成分Ａ同様に可変抵抗の分配比γの調整により成分Ｂの大きさを変化させることができる。
【００６０】
被検体Ｍを所定の位置に配置し、交流電源１０により検査検出器２３のコイル２３ｃに所定の周波数の交流電力を供給すると、被検体Ｍの表面に交流磁界に交差する方向に流れる渦電流が励起される。渦電流は残留応力層の電磁気特性に応じて変化するため、残留応力層の特性（表面処理状態）に応じて増幅器３１から出力される出力波形（電圧波形）の位相及び振幅（インピーダンス）が変化する。この出力波形の変化により残留応力層の電磁気特性を検出し、表面処理層の検査を行うことができる。
【００６１】
（表面特性検査方法）
次に、表面特性検査装置１による被検体の表面特性検査方法について図５を参照して説明する。
【００６２】
まず、準備工程Ｓ１では、表面特性検査装置準備工程として、表面特性検査装置１と基準検体Ｓを用意する。
【００６３】
続く周波数設定工程Ｓ２は、被検体Ｍの表面処理層の厚さに応じて、渦電流の浸透深さに対応した周波数を設定する工程である。周波数設定工程Ｓ２では、基準検体Ｓを基準検出器２２に、基準検体Ｓと同一構造で表面処理が施された設定用検体を検査検出器２３にそれぞれ近接させた状態で、交流電源１０から交流ブリッジ回路２０に交流電力を供給し、周波数調整器３５により交流ブリッジ回路２０に供給する交流電力の周波数を変化させて交流ブリッジ回路２０から電圧振幅出力またはＬＰＦ３３からの電圧出力をモニターする。
【００６４】
周波数調整器３５は、周波数調整器３５において設定された初期周波数ｆ１になるように交流電源１０へ制御信号を出力し、周波数ｆ１における増幅器３１からの出力電圧Ｅｆ１が周波数調整器３５に入力され、記憶される。続いて、周波数ｆ１よりも所定の値、例えば１００Ｈｚ高い周波数ｆ２になるように交流電源１０へ制御信号を出力し、周波数ｆ２における増幅器３１からの出力電圧Ｅｆ２が周波数調整器３５に入力され、記憶される。
続いて、Ｅｆ１とＥｆ２との比較を行い、Ｅｆ２＞Ｅｆ１であれば、周波数ｆ２よりも所定の値高い周波数ｆ３になるように制御信号を出力し、周波数ｆ３における増幅器３１からの出力電圧Ｅｆ３が周波数調整器３５に入力され、記憶される。そして、Ｅｆ２とＥｆ３との比較を行う。これを繰り返し、Ｅｆｎ＋１＜Ｅｆｎとなるまでの周波数fｎと出力電圧を記憶する。これを検査検出器２３に基準検体Ｓと、基準検体Ｓと同一構造で表面処理が施された設定用検体をそれぞれ近接させた状態にて出力電圧を記憶し、各周波数に応じた検査検出器２３に基準検体Ｓと設定用検体を近接した場合の出力電圧の差分値の絶対値を算出する。算出した結果より、差分値が最も大きくなる周波数を選定し、しきい値設定工程Ｓ４及び交流供給工程Ｓ５で用いる周波数として設定する。これにより、表面処理状態、形状などが異なりインピーダンスが異なる被検体Ｍに対応して交流ブリッジ回路２０からの出力を大きくする周波数を一度の操作により設定することができる。これにより、表面処理状態の変化に出力が敏感に対応し、検査の感度を向上させることができる。
なお、周波数設定工程Ｓ２は、基準検体Ｓを用いずに実施することもできる。また、最適な周波数は、被検体の材料、形状、表面処理状態により、変化することとなるが、これがあらかじめわかっている場合、周波数の設定は不要である。
【００６５】
次に、抵抗比設定工程Ｓ３を行う。抵抗比設定工程Ｓ３では、表面特性検査装置１による検体の検出感度が高くなるように、可変抵抗２１の分配比γを調整する。抵抗比設定工程Ｓ３の工程を図５に詳細に示す。
【００６６】
まず、ステップＳ３１では、基準検出器２２及び検査検出器２３に基準検体Ｓを配置する。
【００６７】
続くステップＳ３２では、交流電源１０から交流ブリッジ回路２０に交流電力を供給する。
【００６８】
続くステップＳ３３では、可変抵抗２１の分配比γを複数の水準で設定し、各水準毎に出力電圧を測定し、出力電圧群のテーブル１を作成し、評価装置３０に記憶する。
【００６９】
例えば、ｎ個の分配比を設定し、表１に示すように対応する出力電圧を示すテーブル１を作成する。この出力電圧群が「第１の設定用出力信号」に相当し、上記ステップＳ３１〜Ｓ３３が「第１の設定用出力信号」を取得する第１信号取得工程に相当する。
【００７０】
【表１】
2018066171.tif 000011
【００７１】
続くステップＳ３４では、検査検出器に配置された基準検体Ｓを基準検体Ｓと同一構造で表面処理が施された設定用検体と交換する。即ち、基準検出器２２には基準検体Ｓが配置され、検査検出器２３には設定用検体が配置される。
【００７２】
続くステップＳ３５では、ステップＳ３３で設定した分配比の水準毎に出力電圧を測定し、出力電圧群のテーブル２（表２）を作成、記憶する。この出力電圧群が「第２の設定用出力信号」に相当し、上記ステップＳ３４〜Ｓ３５が「第２の設定用出力信号」を取得する第２信号取得工程に相当する。
【００７３】
【表２】
2018066171.tif 000012
【００７４】
続くステップＳ３６では、テーブル１とテーブル２とにより、各ブリッジ回路の分配比に応じた差分値の絶対値を算出したテーブル３（表３）を作成、記憶する。
【００７５】
【表３】
2018066171.tif 000013
【００７６】
そして、ステップＳ３７では、抵抗比決定工程として、「第１の設定用出力信号」及び「第２の設定用出力信号」に基づいて、被検体の検査において使用する抵抗比が決定される。即ち、表３のように求められた、同一の分配比（抵抗比）に対する第１の設定用出力信号Ｘと第２の設定用出力信号Ｙの差の絶対値|Ｘ−Ｙ|が最大になる分配比を被検体の検査において設定する分配比として決定する。このように、第１の設定用出力信号と第２の設定用出力信号との関係に基づいて、分配比を決定することにより、交流ブリッジ回路からの出力信号が大きくなる分配比を確実に選択することができる。例えば、同一の分配比に対する第１の設定用出力信号Ｘと第２の設定用出力信号Ｙの比Ｘ／Ｙに基づいて分配比を選定し、設定することもできる。
【００７７】
基準検出器２２及び検査検出器２３に基準検体Ｓを近接させないで分配比γを設定すると、基準検出器２２と検査検出器２３との特性の違いを軽減することになるが、検査時には基準検体Ｓ及び被検体Ｍを近接させるため、コイルの分布容量に変化が生じ、その結果、出力電圧の位相変化が生じ検出感度が低下してしまう。しかし、上述の分配比γの設定方法により可変抵抗２１を設定しておくことにより、出力電圧の位相変化による影響を排除して、検査に適した分配比γを設定することができる。これにより、検査検出器２３に近接した被検体Ｍの表面処理状態が不良である場合と、表面処理状態が良好である場合の出力信号の差異が大きくすることができるので、検出精度を高くすることができる。径の大きい巻バネ、弁バネのように空間率が高い被検体Ｍに好適に用いることができる。また、皿バネやダイヤフラムなど傾斜面を有する被検体Ｍなどの検査で、検査検出器２３の形状や大きさが変わる場合にもコイルの分布容量が変わるため、出力電圧の位相変化による影響を排除することができるので、好適に用いることができる。
【００７８】
抵抗比設定工程Ｓ３では、被検体Ｍを用いて表面処理の有と無の出力電圧差が大きくなる抵抗比を選定するので、被検体Ｍの表面処理層の厚さに応じて、渦電流の浸透深さに対応した周波数を先に設定する必要がある。分配比γは出力電圧の位相変化の要因の一つであるので、抵抗比設定工程Ｓ３を周波数設定工程Ｓ２より先に行うと、被検体Ｍの表面処理の有と無による出力電圧差をより大きくするのではなく、分配比γにより決まる抵抗比よる電圧差を大きくしてしまうだけである。従って、表面処理による出力電圧の差は大きくすることができない可能性があるため、抵抗比設定工程Ｓ３は、周波数設定工程Ｓ２の後に行う。
【００７９】
抵抗比設定工程Ｓ３の一例を示す。基準検体として未処理のばね（φ25×60ｍｍ）を、設定用検体としてショットピーニングを行ったばね（φ25×60ｍｍ）を用いた。図６にステップＳ３６で作成したテーブル３を図示したものを示す。縦軸は差分値、横軸は可変抵抗の分配比を示す。ここで、交流ブリッジ回路の定格電圧の制限により、分配比は０．８０−１．２０で変化させている。
【００８０】
分配比が１．００の場合、可変抵抗の抵抗比が１：１であり、交流ブリッジ回路を構成する基準検出器と検査検出器の電気特性がキャンセルされた状態の回路出力となる。分配比が１．００から外れた状態は、可変抵抗の分配が一方向に偏っており、交流ブリッジ回路が非平衡状態となっている。図６より、可変抵抗の分配比γを１以下となる方向へ偏らすことで、出力電圧差を大きくすることができることがわかる。
【００８１】
分配比γを差分値が最大になる０．８０に設定すると、８０ｍＶという大きな出力電圧差を得ることができるので、検査精度を向上させることができる。ここで、回路保護のため、差分値の最大値の８５〜９５％に対応する分配比γを設定することもできる。
【００８２】
しきい値設定工程Ｓ４では、被検体Ｍの表面状態の良否を判断するために用いるしきい値を設定する。ここでは、被検体Ｍの評価開始時に用いるためあらかじめ設定しておくしきい値（以下、「初期しきい値」という。）の設定方法について説明する。まず、基準検体Ｓを基準検出器２２に近接させ、周波数設定工程Ｓ３において設定された周波数の交流電力を交流電源１０から交流ブリッジ回路２０に供給する。交流ブリッジ回路２０から出力された電圧出力は、増幅器３１で増幅され、絶対値回路３２において全波整流を行い、ＬＰＦ３３において直流変換を行い、判断手段３６へ出力される。未処理の被検体と表面状態が良好である表面処理後の被検体とをそれぞれ１０〜数１０個程度用意し、検査検出器２３にそれぞれの被検体を近接させたときに判断手段３６へ出力された出力値から、出力値の分布データを取得する。図７に模式的に示す。
【００８３】
初期しきい値Ｅｔｈｉは、検査検出器２３に未処理の被検体Ｍを配置したときの出力信号ＥＡ及び検査検出器２３に表面状態が良好である表面処理後の被検体Ｍを配置したときの出力信号ＥＢに基づいて、それぞれの出力信号のばらつきを考慮し、次式により定める。
図７に未処理の被検体の出力信号ＥＡ及び表面処理後の被検体の出力信号ＥＢの分布を模式的に示す。
【００８４】
（数７）
Ｅｔｈｉ＝（ＥＡav・σＢ＋ＥＢav・σＡ）／（σＡ＋σＢ）
ＥＡav：出力信号ＥＡの平均値、ＥＢav：出力信号ＥＢの平均値、σＡ：出力信号ＥＡの標準偏差、σＢ：出力信号ＥＢの標準偏差
【００８５】
これにより、少ない測定数により精度の高い適切なしきい値を設定することができる。この初期しきい値Ｅｔｈｉをしきい値として設定し、判断手段３６に記憶させておく。ここで、初期しきい値Ｅｔｈｉは、出力信号ＥＡの最大値ＥＡｍａｘ及び出力信号ＥＢの最小値ＥＢｍｉｎとの間に、ＥＡｍａｘ＜Ｅｔｈｉ＜ＥＢｍｉｎの関係を持つ。なお、上記関係が成立しない場合にも、出力信号ＥＡ及び出力信号ＥＢのばらつき、分布から大きく外れた特異的な測定値がないか、など考慮して、適切な初期しきい値Ｅｔｈｉを設定することができる。例えば、同じ被検体の未処理状態、表面処理状態を複数個測定し、これを用いて初期しきい値Ｅｔｈｉを再度算出する等の方法がある。
【００８６】
更に、しきい値設定工程Ｓ４では検査検出器２３に被検体Ｍが近接していない状態での出力信号を初期オフセット値Ｅｉとして判断手段３６に記憶させておく。
【００８７】
交流供給工程Ｓ５では、周波数設定工程Ｓ３において設定された周波数の交流電力を交流電源１０から交流ブリッジ回路２０に供給する。ここで、基準検体Ｓは基準検出器２２に近接している。
【００８８】
次いで、配置工程Ｓ６では、表面処理状態の良否を判定すべき被検体Ｍを検査検出器２３に近接させ、被検体Ｍに渦電流が励起されるように配置する。このとき、交流ブリッジ回路２０から電圧出力信号が出力され、出力信号は、増幅器３１で増幅され、絶対値回路３２において全波整流され、ＬＰＦ３３において直流変換される。ＬＰＦ３３において直流変換された出力信号は、検査信号取得工程として、判断手段３６によって取得される。
【００８９】
温度測定手段３８は、被検体Ｍが検査検出器２３に近接する前、または被検体Ｍの配置後に被検体Ｍの表面の温度を測定し、被検体Ｍの表面の温度信号を判断手段３６に出力する。
【００９０】
検査状態判断工程Ｓ７では、位相比較器３４により交流電源１０から供給される交流電力の波形と交流ブリッジ回路２０から出力される交流電圧波形を比較し、それらの位相差を検出する。この位相差をモニターすることにより、検査状態が良好である（例えば、検査検出器２３と被検体Ｍの位置ずれがない）か否かを判断することができる。交流ブリッジ回路２０からの出力が同じであっても、位相差が大きく変化した場合には、検査状態に変化があり、検査が適正に行われていない可能性があると判断することができる。また、判断手段３６は、温度測定手段３８で検出された被検体Ｍの温度が所定範囲内である場合に、被検体Ｍの表面処理状態の良否を判断し、温度測定手段３８で検出された温度が所定範囲外である場合に、被検体Ｍの表面処理状態の良否の判断を行わない。ここで、所定の温度範囲は、被検体Ｍの温度変化が検査に実質的に影響を及ぼさない温度範囲であり、例えば、０〜６０℃と設定することができる。被検体Ｍの表面の温度が所定の温度範囲外であった場合には、被検体Ｍが所定の温度範囲内になるまで待機する、被検体Ｍにエアを吹き付ける、被検体Ｍの検査を行わず別のラインに移動させる、などを行うことができる。
【００９１】
良否判断工程Ｓ８では、ＬＰＦ３３において直流変換され、判断手段３６に入力された信号に基づいて、判断手段３６は被検体Ｍの表面状態の良否を判断する。つまり、本工程は交流ブリッジ回路２０から出力された出力信号に基づいて、被検体Ｍの表面特性を評価する評価工程である。判断手段３６による判断結果は、表示手段３７により表示され、表面状態が不良である場合には警告する。
【００９２】
被検体Ｍの表面処理状態の良否の判断は、ＬＰＦ３３からの出力値（測定値）と、しきい値設定工程Ｓ４において設定されたしきい値と、を比較することにより行われる。判断手段３６はＬＰＦ３３からの出力値（測定値）がしきい値を超えている場合には、表面状態が良好であると判断し、ＬＰＦ３３からの出力値（測定値）がしきい値以下である場合には、表面状態が不良であると判断する。
【００９３】
測定値、良否判断結果、測定日時、検査状態（温度、湿度、後述する差分電圧ΔＥなど）などの検査データは、ロット、製造番号、履歴などの各被検体Ｍの識別情報と関連付けて評価装置３０の判断手段３６、または、図示しない記憶手段に記憶され、必要に応じて呼び出すことができる。すなわち、被検体には、それぞれの測定データと対応付けられる識別表示が直接若しくは間接的に付与されるようにしてもよい。例えば、測定データに対応付けられたバーコードや製品管理番号を被検体に直接的に表したり、間接的に表したりしてもよい。このように、バーコード、製品管理番号等の識別表示に測定データが対応付けられることにより、表面特性検査装置により検査した被検体の表面処理の状態を流通後に追跡可能な状態にすることができ、トレーサビリティを担保することができる。
【００９４】
以上の工程により、被検体Ｍの表面処理状態の良否を簡単かつ高精度に検査することができる。検査を継続するには、被検体Ｍのみを交換して、配置工程Ｓ６、検査状態判断工程Ｓ７、良否判断工程Ｓ８を繰り返し行えばよい。被検体Ｍの種類、表面処理の種類などを変更する場合には、再度、可変抵抗設定工程Ｓ２、周波数設定工程Ｓ３、しきい値設定工程Ｓ４を実施する。
【００９５】
検査検出器２３は、被検体Ｍの表面を流れる渦電流の変化を捉えることにより、表面抵抗変化を間接的に捉えている。ここで、表面処理としてショットピーニング処理を行った場合には、渦電流の流量が変化する要因としてはショットピーニングによる歪みや組織の微細化、転位が挙げられるが、これらは測定環境の温度変化（０℃〜４０℃）程度ではほぼ一定である。検査検出器２３で検出する磁気変化は、渦電流の反磁界の変化によるものであり、渦電流が変化する要因が、測定環境の温度変化の影響を受けにくいことから、温度変化による検査精度への影響を小さくすることができる。
基準検出器２２において基準状態を検出するために、被検体Ｍと同一構造の基準検体Ｓを用いているため、温度、湿度、磁気などの検査環境の変化により出力値が変動しても、その影響は被検体Ｍと同等になる。これにより、温度、湿度、磁気などの検査環境の変化による出力値の変動をキャンセルすることができ、測定精度を向上させることができる。特に、基準検体Ｓとして表面処理を行っていない未処理品を用いると、被検体Ｍとの表面状態の差に基づいた出力を大きくすることができるので、更に測定精度を向上させることができるとともに、しきい値を設定しやすく、好ましい。
【００９６】
（しきい値の更新設定）
初期しきい値Ｅｔｈｉは、検査検出器２３に未処理の被検体Ｍを配置したときの出力信号ＥＡ及び検査検出器２３に表面状態が良好である表面処理後の被検体Ｍを配置したときの出力信号ＥＢの差が大きい場合などには、出力信号ＥＡの平均値ＥＡav側に近づいて、良品と判定される出力の幅が大きくなる可能性がある。そのため、更に精度の高いしきい値を設定したい場合には、初期しきい値Ｅｔｈｉを用いて繰り返し測定を行うことにより蓄積された数多くの検査データに基づいて、しきい値を設定し直すことができる。このとき新たに設定されるしきい値を更新しきい値Ｅｔｈｎという。
【００９７】
更新しきい値Ｅｔｈｎの設定は、例えば、１００個以上の被検体Ｍの検査を行った後に実施する。更新しきい値Ｅｔｈｎの設定方法を以下に例示する。ここで、初期しきい値Ｅｔｈｉを用いて検査した被検体Ｍの出力信号をＥＣ、その最小値をＥＣｍｉｎ、最大値をＥＣｍａｘ、平均値をＥＣav、標準偏差をσＣとする。
【００９８】
一つの方法として、初期しきい値Ｅｔｈｉと最小値ＥＣｍｉｎとを比較し、以下のように更新しきい値Ｅｔｈｎを算出する。
【００９９】
ＥＣｍｉｎ≦ Ｅｔｈｉの場合には、更新しきい値Ｅｔｈｎを設定せず初期しきい値Ｅｔｈｉを用いる。
【０１００】
ＥＣｍｉｎ＞Ｅｔｈｉの場合には、ＥＣｍｉｎを更新しきい値Ｅｔｈｎとして設定することができる。
【０１０１】
また、平均値ＥＣav及び標準偏差σＣを用いて、更新しきい値ＥｔｈｎをＥＣav−３σＣまたはＥＣav−４σＣとすることができる。ＥＣav−３σＣ、ＥＣav−４σＣのいずれを用いるかは出力信号ＥＣの分布を考慮して判断し、ＥＣav−３σＣまたはＥＣav−４σＣが初期しきい値Ｅｔｈｉ以下である場合には、更新しきい値Ｅｔｈｎを設定せず初期しきい値Ｅｔｈｉを用いる。
【０１０２】
また、最小値ＥＣｍｉｎ、最大値ＥＣｍａｘ、平均値ＥＣavの大小関係に基づいて、以下のように更新しきい値Ｅｔｈｎを設定することもできる。具体的には、最小値ＥＣｍｉｎと最大値ＥＣｍａｘとの平均値（ＥＣｍｉｎ＋ＥＣｍａｘ）／２と平均値ＥＣavとの比較を行い、場合分けをする。
【０１０３】
（ＥＣｍｉｎ＋ＥＣｍａｘ）／２≦ＥＣavの場合：ＥＣav−３σＣを更新しきい値Ｅｔｈｎとして設定
（ＥＣｍｉｎ＋ＥＣｍａｘ）／２＞ＥＣavの場合：ＥＣav−４σＣを更新しきい値Ｅｔｈｎとして設定
ここで、ＥＣav−３σＣまたはＥＣav−４σＣが初期しきい値Ｅｔｈｉ以下である場合には、更新しきい値Ｅｔｈｎを設定せず初期しきい値Ｅｔｈｉを用いる。
【０１０４】
更新しきい値Ｅｔｈｎは更新後に検査した被検体Ｍの検査データに基づいて繰り返し更新することができる。例えば、初期しきい値Ｅｔｈｉ設定後に１００個の被検体Ｍの検査を行い、更新しきい値Ｅｔｈｎを設定した後に、更に１００個の被検体Ｍの検査を行い、その検査データに基づいて新しい更新しきい値Ｅｔｈｎを設定することもできる。また、２００個の検査データすべてを用いて新しい更新しきい値Ｅｔｈｎを設定することもできる。
【０１０５】
（測定値の校正）
前述した初期オフセット値Ｅｉと検査オフセット値Ｅｉｋとを用いて測定値の校正を行うことができる。
【０１０６】
図８に示すように、ステップＳ１０１では、配置工程Ｓ６で被検体Ｍを配置する前に検査オフセット値Ｅｉｋを測定し判断手段３６に記憶させる。
【０１０７】
続くステップＳ１０２では、初期オフセット値Ｅｉと検査オフセット値Ｅｉｋとを比較、差分電圧ΔＥ＝Ｅｉ−Ｅｉｋを算出する。ステップＳ１０２以降は、良否判断工程Ｓ８に対応する。
【０１０８】
続くステップＳ１０３で被検体Ｍの検査を行いステップＳ１０４において測定値（Ｅ２−Ｅ１）を記憶し、ステップＳ１０５において記憶された測定値に差分電圧ΔＥを加算する。
【０１０９】
そして、ステップＳ１０６において、差分電圧ΔＥが加算された測定値をしきい値と比較して良否判断を行う。
【０１１０】
これにより、温度、湿度、磁気などの測定環境の変化により、オフセット電圧が変化した場合でも、その影響を排除した精度の高い測定を行うことができる。すなわち、検量機器（検査装置）としての校正（calibration）を毎回行った状態で適切で精度の高い測定を行うことができる。
【０１１１】
また、差分電圧ΔＥが表面特性検査装置１の使用条件に基づいて設定された許容値を超えた場合には、外乱が大きい、装置の不具合など、検査状態が適切でなく、検査が適正に行われていない可能性があると判断することができる。この場合、検査状態判断工程Ｓ７において被検体Ｍの表面特性の検査を行わないようにすることができる。このとき、基準検出器２２、検査検出器２３の点検、測定環境の温度の確認、基準検体Ｓの点検や交換などを行うことができる。当該許容値は、検査が適正に行われる条件として設定し、例えば、初期オフセット値Ｅｉの５％（ΔＥ＝０．０５Ｅｉ）と設定することができる。
【０１１２】
皿バネのような傾斜面を有する部材は、傾斜面の外周面側、内周面側それぞれに表面処理を施すことが多い。このような被検体を評価する場合に好適な表面特性検査装置の構成を以下に示す。
【０１１３】
このような表面特性検査装置は、さらに搬送手段４０を備えている。
【０１１４】
また、この表面特性検査装置における検査検出器は、被検体Ｍの傾斜面Ｍａ、Ｍｂに対応する傾斜面を夫々有する第１の検査検出器及び第２の検査検出器から構成されており、これら第１、第２の検査検出器は対向する上下方向に配置されている。下方に配置する第１の検査検出器は、図２Ａ、図２Ｂに示した構成の検査検出器２３であり、皿バネの外周面側（外側の凸面）の検査領域を評価するためのものであり、上方に配置する第２検査検出器は、皿バネの内周面側（内側の凹面）の検査領域を評価するためのものである。
【０１１５】
上方に配置する検査検出器の構成を図９Ａ、図９Ｂに示す。上方に配置する第２の検査検出器２３は、下方に向けて浅い凸形の截頭円錐形状のボビン２３ｂを有し、このボビン２３ａの傾斜面２３ｂ（下方に向けて突出した凸型壁面である円錐面）の外周面にコイル２３ｃが巻回されている。このように、第２の検査検出器２３のコイル２３ｃは、被検体Ｍの凹面の表面（傾斜面Ｍｂ）に渦電流を励起するように、凹面に入り込む凸形形状に巻回されている。また、本実施形態では、コイル２３ｃが被検体Ｍに直接接触しないようにコイル２３ｃの下側に、コイル２３ｃを覆う下方に向けて凸型の樹脂製のカバー２３ｄが設けられている。この凸型のカバー２３ｄは、巻回されたコイル２３ｃの導線を覆うと共に、表面処理が施された被検体の傾斜面Ｍｂ（凹面）に渦電流を励起するように、傾斜面Ｍｂ（凹面）の内側に挿入される。コイル２３ｃの下面を樹脂製のカバー２３ｄで覆うことにより、被検体を第２の検査検出器２３に配置した際、被検体とコイルが接触し、コイルが断線する等の損傷を防止することができる。また、コイル２３ｃにより被検体に励起される渦電流は、カバー２３ｄが樹脂製であるため、殆ど弱められることはなく、検出感度も殆ど低下しない。
【０１１６】
即ち、本実施形態における第２検査検出器２３によれば、コイル２３ｃが凸形形状に巻回されているので、被検体Ｍをカバー２３ｄの下側に当接させることにより、コイル２３ｃを表面処理層Ｍｃに沿って近接した状態で配置することができる。これにより、被検体Ｍに十分な渦電流を励起することができ、出力電圧を大きくすることができるので、傾斜面Ｍｂを有する被検体Ｍの評価に好適に用いることができる。
【０１１７】
搬送手段４０は、ベルトコンベア、ロボットアームなどの公知の搬送装置からなり、表面特性検査装置への被検体Ｍの搬入、搬出及び被検体Ｍの検査検出器への配置を行うことができる。
【０１１８】
検査方法は、まず、第１搬送工程として、搬送手段４０により被検体Ｍを表面特性検査装置の第１の検査検出器（図２Ａ、２Ｂ）と第２の検査検出器（図９Ａ、９Ｂ）の間に搬入した後に、下側の第１の検査検出器（図２Ａ、２Ｂ）に配置する。被検体Ｍを第１の検査検出器と第２の検査検出器（図９Ａ、９Ｂ）の間に水平方向に搬送する搬送手段として、搬送ローダ等の水平方向搬送装置を使用することができる。また、被検体Ｍを垂直方向に下降させ、第１の検査検出器に配置する搬送手段として、シリンダ等の垂直方向搬送装置を使用することができる。このとき、被検体Ｍをボビンの上に載置することにより、評価を行う外周面Ｍａ側の表面処理層Ｍｃ（第１の検査領域）がコイル２３ｃの内側に沿うように配置される。
【０１１９】
搬送手段４０により被検体Ｍを第１の検査検出器に配置した状態で３秒間停止され、この間に、第１信号取得工程として、交流電源１０により、第１の検査検出器のコイル２３ｃに所定周波数の交流電力を供給して、被検体Ｍの傾斜面Ｍａに渦電流を励起し、交流ブリッジ回路２０からの出力信号を取得する。下側の第１の検査検出器（図２Ａ、２Ｂ）により外周面Ｍａ側の表面処理層Ｍｃの評価が終了した後に、第２搬送工程として、シリンダ等の搬送手段により被検体Ｍを垂直方向に上昇させ、被検体Ｍを上側の第２の検査検出器（図９Ａ、９Ｂ）に搬送し、配置する。このとき、被検体Ｍの内周面Ｍｂをカバー２３ｄの下面（外周面）に当接させることにより、評価を行う内周面Ｍｂ側の表面処理層Ｍｃ（第２の検査領域）が第２の検査検出器２３のコイル２３ｃの下面（外周面）に沿うように配置される。
【０１２０】
次に、搬送手段４０により被検体Ｍを第２の検査検出器に配置した状態で３秒間停止され、この間に、第２信号取得工程として、交流電源１０により、第２の検査検出器のコイル２３ｃに所定周波数の交流電力を供給して、被検体Ｍの傾斜面Ｍｂに渦電流を励起し、交流ブリッジ回路２０からの出力信号を取得する。そして、第２の検査検出器により被検体Ｍの内周面Ｍｂ側の表面処理領域の評価が終了した後に、搬送ローダ等の搬送手段により被検体Ｍを水平方向に搬送し、表面特性検査装置から排出する。
【０１２１】
本構成の表面特性評価装置によれば、被検体Ｍを搬送手段で搬送し、外周面Ｍａ及び内周面Ｍｂの表面処理層Ｍｃを連続して検査することができるので、効率的な検査が可能である。また、第１、第２の検査検出器２３を固定して被検体Ｍを搬送することにより検査を行うため、各検査検出器２３の設置環境が安定するため、より精度のよい検査を行うことができる。なお、第１の検査検出器により検査を実行する際には、基準検出器２２として第１の検査検出器（図２Ａ、２Ｂ）と同形状の検出器を使用し、第２の検査検出器により検査を実行する際には、基準検出器２２として第２の検査検出器（図９Ａ、９Ｂ）と同形状の検出器を使用するのが良い。
【０１２２】
ここで、図２Ａ、２Ｂ及び図９Ａ、９Ｂで示した第１、第２の検査検出器２３は、どちらを上方に配置し、どちらを下方に配置するかは任意である。また、上方に配置された検査検出器と下方に配置された検査検出器のどちらの検出器を先に使用するかも任意である。
【０１２３】
（被検体の配置、取出しの制御）
被検体Ｍの検査検出器２３への配置及び検査検出器２３からの取出しを測定値Ｅｎ（Ｅｎ＝Ｅ２−Ｅ１）を用いて制御することができる。被検体の配置、取出しの制御方法を図１０Ａ、１０Ｂ及び図１１Ａ、１１Ｂを参照して説明する。なお、図１０Ａ、図１０Ｂは、初期値Ｅｉ０、出力値Ｅｎなどを説明のために例示し、模式的に示したもので、実際の出力値ではない。
【０１２４】
まず、図１１Ａに示すステップＳ２０１で検査検出器２３に被検体Ｍを配置すると、図１０Ａに示すように出力値が被検体Ｍが配置されていないときの初期値Ｅｉ０＝３．０００から低下し始める。
【０１２５】
次にステップＳ２０２において、被検体Ｍが検査検出器２３に配置されたことを検出し、出力値の記録を開始する時間のカウントを開始する基準（図１０Ａの測定待ち開始）のトリガーを検出する。図１０Ａでは、出力値が１．５００になったときを配置完了待ちトリガートリガーＥｎ１とし、ステップＳ２０３において待ち時間をカウントする。なお、配置完了待ちトリガーＥｎ１となる出力値（１．５００）は、次段落で説明する所定の待ち時間が経過すれば出力値が安定するように、逆算して設定する。
【０１２６】
出力値が安定するまでの所定の待ち時間（例えば、２〜３秒）が経過すると、ステップＳ２０４において測定を行い、安定した出力値Ｅｎ２（０．３７０）を検出し、記憶する。
【０１２７】
これにより、検査検出器２３への被検体Ｍの配置状態、すなわち、被検体Ｍが適切な検査可能な状態に配置されたこと、を検出して被検体の表面特性の評価を開始することができるため、測定条件を統一し、安定した出力値Ｅｎ２を検出することができるので、作業者によるばらつきなどをなくすことができ、精度の高い測定を行うことができる。
【０１２８】
また、被検体Ｍの取出しの制御は以下のように行う。
【０１２９】
まず、図１１Ｂに示すステップＳ３０１で検査検出器２３から被検体Ｍを取り出すと、図１０Ｂに示すように測定値が被検体Ｍが配置されているときの出力値Ｅｎ２から上昇し始める。
【０１３０】
次にステップＳ３０２において、被検体の取出し確認を行うための待ち時間のカウントを開始する基準（図１０Ｂの完了待ち開始）の取り出し完了待ちトリガーＥｎ３を検出する。図１０Ｂでは、測定値が２．５００になったときを取り出し完了待ちトリガーＥｎ３とし、ステップＳ３０３において待ち時間をカウントする。なお、取り出し完了待ちトリガーＥｎ３となる出力値（２．５００）は、次段落で説明する所定の待ち時間が経過すれば出力値が安定するように、逆算して設定する。
【０１３１】
測定値が初期値Ｅｉ０近傍まで回復するまでの所定の待ち時間（例えば、２〜３秒）が経過すると、ステップＳ３０４において出力値Ｅｉ１（３．０００）を検出し、記憶する。このとき、記憶された出力値Ｅｉ１を検査オフセット値Ｅｉｋとして用いることができる。
【０１３２】
これにより、被検体Ｍが取り出されたことを検出し、測定値が初期状態に戻った状態で次の測定を行うことができる。
【０１３３】
上述のような被検体Ｍの配置、取出しの制御を行う構成によれば、被検体Ｍが検査検出器２３に対して適切に配置されたかどうかを検出するための位置センサなどを設ける必要がなく、装置を簡単な構成にすることができる。また、表面処理を行う表面処理装置から表面特性検査装置１に被検体Ｍを搬送する搬送手段（例えば、ベルトコンベア）や検査後の被検体Ｍを良品と不良品とに仕分ける選別手段などと組み合わせたシステムとすることにより、被検体Ｍの表面処理から検査までを一貫して行い、自動化可能なシステムとして構築することができる。
【０１３４】
（変更例）
検査状態判断工程Ｓ７を実施しない場合には、表面特性検査装置１は位相比較器３４を省略することができる。例えば、レーザー変位計などの位置検出手段にて検査検出器２３と被検体Ｍの位置関係の検出を行い、検査検出器２３の軸と被検体Ｍの軸とのずれが所定の範囲内であるか否かを光電センサ（レーザ）等で判定する、などを行う構成とすることができる。また、位相比較器３４、周波数調整器３５または表示手段３７は、判断手段３６に内蔵させるなど一体的に設けることもできる。
【０１３５】
（実施形態の効果）
本発明の表面特性検査方法によれば、検査検出器２３のコイル２３ｃにより被検体Ｍに渦電流を励起し、交流ブリッジ回路２０から出力された出力信号としきい値とを比較して、被検体Ｍの表面特性を評価することができる。これにより、簡単な回路構成で高精度の表面状態の検査が可能である。抵抗比設定工程Ｓ３において、第１の設定用出力信号と第２の設定用出力信号との差分値を算出し、差分値の絶対値が最大になる抵抗比に基づき抵抗比を設定するため、検査に用いる出力電圧を大きくすることができるので、表面処理を施した処理材の表面処理状態を、より精度よく検査することができる。
【符号の説明】
【０１３６】
１…表面特性検査装置
１０…交流電源
２０…交流ブリッジ回路
２１…可変抵抗
２２…基準検出器
２３…検査検出器
２３ａ…ボビン
２３ｂ…傾斜面
２３ｃ…コイル
２３ｄ…カバー
３０…評価装置
３１…増幅器
３２…絶対値回路
３３…ＬＰＦ
３４…位相比較器
３５…周波数調整器
３６…判断手段
３７…表示手段
３８…温度測定手段
Ｍ…被検体
Ｍａ…傾斜面（外周面）
Ｍｂ…傾斜面（内周面）
Ｍｃ…表面処理層
【図１】
2018066171.tif 000014
【図２Ａ】
2018066171.tif 000015
【図２Ｂ】
2018066171.tif 000016
【図２Ｃ】
2018066171.tif 000017
【図３】
2018066171.tif 000018
【図４】
2018066171.tif 000019
【図５】
2018066171.tif 000020
【図６】
2018066171.tif 000021
【図７】
2018066171.tif 000022
【図８】
2018066171.tif 000023
【図９Ａ】
2018066171.tif 000024
【図９Ｂ】
2018066171.tif 000025
【図１０Ａ】
2018066171.tif 000026
【図１０Ｂ】
2018066171.tif 000027
【図１１Ａ】
2018066171.tif 000028
【図１１Ｂ】
2018066171.tif 000029
【国際調査報告】
2018066171.tif 000030
2018066171.tif 000031
2018066171.tif 000032
2018066171.tif 000033