(57)【要約】【課題】被検査品に打撃を加え、これにより生じる該被検査品の振動音を検出することにより該被検査品の状態を検出する打撃検査装置及び方法において、被検査品の大小規模に拘わらず、安定した検出精度のもとでの検査を可能とする。【解決手段】打撃検査装置１０に、被検査品に打撃を加える打撃手段２１と、該打撃手段２１の打撃力を検出する打撃力検出手段２２と、打撃により被検査品から発生する振動を受けて該振動の減衰波形を検出する振動検出手段２３と、前記減衰波形より被検査品の状態を判別する演算処理手段２４とを備え、これらを一体的に形成した。演算処理手段２４には、振動検出手段２３より送られる減衰波形を受けて周波数の受信レベルを分析する周波数分析機能と、分析された周波数の受信レベルを表示出力する機能と、打撃力検出手段２２より送られる信号を受けて打撃力を分析する機能と、検査の良否を判定する機能とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査品に打撃を加え、これにより生じる該被検査品の振動を検出することにより該被検査品の状態を検査する打撃検査装置であって、
前記被検査品に打撃を加える打撃手段と、
打撃により被検査品から発生する振動を取得して該振動の減衰波形を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段にて検出された振動の減衰波形を受けて周波数の受信レベルを分析し、この分析結果に基づいて被検査品の状態を判別する演算処理手段とを備え、
前記打撃手段、振動検出手段、および演算処理手段を一体的に構成したことを特徴とする打撃検査装置。
【請求項２】
前記振動検出手段にて、被検査品を打撃することにより発生する打撃音を、該被検査品から発生する振動として取得する、
請求項１に記載の打撃検査装置。
【請求項３】
前記打撃検査装置は、分析された周波数の受信レベルを表示出力する表示出力部を備える、
請求項１又は請求項２に記載の打撃検査装置。
【請求項４】
前記打撃検査装置の演算処理手段は、分析された周波数の受信レベルを、予め設定された基準値と比較し検査の良否を判定する機能を備える、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の打撃検査装置。
【請求項５】
前記打撃検査装置の打撃手段を、被検査品に接して打撃を与える打撃部と該打撃部を支持する支持体とで構成し、
前記振動検出手段を打撃部近傍に配置する、
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の打撃検査装置。
【請求項６】
前記打撃検査装置の打撃手段を、
前記打撃部を備える頭部と、
一端側に前記頭部が接続されるとともに他端側に打撃手段を操作する際に把持する持手部が形成されて、前記支持体として機能する支持棒とで構成し、
前記演算処理手段を前記支持棒に設け、
前記振動検出手段を前記打撃部近傍に設ける、
請求項５に記載の打撃検査装置。
【請求項７】
前記打撃検査装置は、前記打撃手段の打撃力を検出する打撃力検出手段を前記打撃部に備えるとともに、前記演算処理手段に前記打撃力検出手段より送られる信号を受けて打撃力を分析する機能を備える、
請求項５又は請求項６に記載の打撃検査装置。
【請求項８】
被検査品に対する打撃手段と、打撃により被検査品から発生する振動を取得して該振動の減衰波形を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段にて検出された振動の減衰波形を受けて周波数の受信レベルを分析し、この分析結果に基づいて被検査品の状態を判別する演算処理手段とを、一体的に構成した打撃検査装置にて、被検査品に打撃を加えて、
前記被検査品の割れ、溶接不良、接続不良、および形状不良のうちいずれか一つの状態又は複数の状態の組合せを検査することを特徴とする打撃検査方法。
【請求項９】
前記打撃検査装置は、分析された周波数の受信レベルを表示出力する表示出力部を備えるとともに、前記表示出力部に被検査品に加えた打撃により発生する振動の周波数の受信レベルを表示出力させる機能を前記演算処理手段に備える、
請求項８に記載の打撃検査方法。
【請求項１０】
前記打撃検査装置は、前記打撃手段の打撃力を検出する打撃力検出手段を備えるとともに、前記打撃力検出手段より送られる信号を受けて被検査品に加えた打撃力を分析する機能を前記演算処理手段に備える、
請求項８又は請求項９に記載の打撃検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査品に打撃を加え、これにより生じる該被検査品の振動音を検出することにより該被検査品の状態を検出する打撃検査装置及び打撃検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非破壊検査の一つに、被検査品に打撃を与え、その振動音を検出することにより、被検査品の割れを検出する、いわゆる打撃振動解析法がある。
この方法は、Ｘ線回折を用いた方法に比べて環境衛生上や設備コストなどで有利であるが、振動音の検出を人間の聴覚にて行っており、定量的な検出ができず高い検出精度を得ることが難しいという課題があった。
【０００３】
そこで近年では、打撃検査装置として被検査品を打撃する打撃手段と振動音を検出する検出手段とを備えて、打撃手段にて打撃した被検査品から生じる振動音を検出手段にて検出し、検出した打撃振動の共振周波数と減衰係数から亀裂発生を予測する技術が実施されている。また、打撃振動の減衰波形より得た固有振動数により割れを判別する技術も知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、被検査品に対する打撃手段と、打撃により被検査品から発生する振動を検出する振動検出手段と、該振動検出手段より送られる減衰波形を受けて所定時期に１〜３次の固有周波数のレベルを検出する周波数分析手段と、該周波数分析手段へ１〜３次の固有周波数の検出する時期を支持するディレイ手段と、該周波数分析手段から送られる１〜３次の固有周波数のレベルを基準値と比較する判定手段とから成る打撃検査装置が公開されている。この打撃検査装置は、打撃振動を分析するにあたり、１〜３次の固有周波数のレベルを判定するとともに、ディレイ手段により１〜３次の固有周波数に応じて固有周波数の分析時期を異ならせることによって、精度の高い時期での分析を可能としたものである。
【特許文献１】実開平１−６１６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の打撃検査装置では、一般的に、打撃手段と振動検出手段とは別体に構成され離れた位置に配置される。従って、打撃手段と振動検出手段との相対的位置関係によっては、検出される値に誤差が生じ、検出精度が不安定となるという課題がある。
特に大物部品が被検査品である場合、打撃手段により打撃される部分に極力近い位置に振動検出手段を配置する必要がある。振動検出手段が打撃手段から離れた位置にあると、検出される波形に伝播過程の信号が重畳されて、Ｓ／Ｎ比（信号電力と雑音電力との比）が低下し、検出精度が低下するからである。
【０００６】
そこで、本発明では、被検査品の大小規模に拘わらず、安定した検出精度のもとで検査を行うことができる打撃検査装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
即ち、請求項１においては、被検査品に打撃を加え、これにより生じる該被検査品の振動を検出することにより該被検査品の状態を検査する打撃検査装置であって、前記被検査品に打撃を加える打撃手段と、打撃により被検査品から発生する振動を取得して該振動の減衰波形を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段にて検出された振動の減衰波形を受けて周波数の受信レベルを分析し、この分析結果に基づいて被検査品の状態を判別する演算処理手段とを備え、前記打撃手段、振動検出手段、および演算処理手段を一体的に構成したものである。
【０００９】
請求項２においては、前記振動検出手段にて、被検査品を打撃することにより発生する打撃音を、該被検査品から発生する振動として取得するものである。
【００１０】
請求項３においては、前記打撃検査装置は、分析された周波数の受信レベルを表示出力する表示出力部を備えるものである。
【００１１】
請求項４においては、前記打撃検査装置の演算処理手段は、分析された周波数の受信レベルを、予め設定された基準値と比較し検査の良否を判定する機能を備えるものである。
【００１２】
請求項５においては、前記打撃検査装置の打撃手段を、被検査品に接して打撃を与える打撃部と該打撃部を支持する支持体とで構成し、前記振動検出手段を打撃部近傍に配置するものである。
【００１３】
請求項６においては、前記打撃検査装置の打撃手段を、前記打撃部を備える頭部と、一端側に前記頭部が接続されるとともに他端側に打撃手段を操作する際に把持する持手部が形成されて、前記支持体として機能する支持棒とで構成し、前記演算処理手段を前記支持棒に設け、前記振動検出手段を前記打撃部近傍に設けるものである。
【００１４】
請求項７においては、前記打撃検査装置は、前記打撃手段の打撃力を検出する打撃力検出手段を前記打撃部に備えるとともに、前記演算処理手段に前記打撃力検出手段より送られる信号を受けて打撃力を分析する機能を備えるものである。
【００１５】
請求項８においては、被検査品に対する打撃手段と、打撃により被検査品から発生する振動を取得して該振動の減衰波形を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段にて検出された振動の減衰波形を受けて周波数の受信レベルを分析し、この分析結果に基づいて被検査品の状態を判別する演算処理手段とを、一体的に構成した打撃検査装置にて、被検査品に打撃を加えて、前記被検査品の割れ、溶接不良、接続不良、および形状不良のうちいずれか一つの状態又は複数の状態の組合せを検査する打撃検査方法である。
【００１６】
請求項９においては、前記打撃検査装置は、分析された周波数の受信レベルを表示出力する表示出力部を備えるとともに、前記表示出力部に被検査品に加えた打撃により発生する振動の周波数の受信レベルを表示出力させる機能を前記演算処理手段に備えるものである。
【００１７】
請求項１０においては、前記打撃検査装置は、前記打撃手段の打撃力を検出する打撃力検出手段を備えるとともに、前記打撃力検出手段より送られる信号を受けて被検査品に加えた打撃力を分析する機能を前記演算処理手段に備えるものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１９】
請求項１においては、打撃検査装置の、被検査品を打撃する打撃手段と、打撃により発生した振動を検出する振動検出手段とを、別体ではなく一体的に構成することで、被検査品の大小やその他形状に左右されることなく、打撃手段と振動検出手段との相対距離を常に略一定に保持することができる。これにより、検出される波形に伝播過程の信号が重畳されることを抑制し、被検査品の大小規模に拘わらず、安定した検出精度のもとで検査を行うことができる。
【００２０】
請求項２においては、振動を音として取得する構成とすることで、打撃検査装置を簡易な構造とすることができる。
【００２１】
請求項３においては、打撃により発生する振動の周波数に基づいて、割れ、溶接不良、接続不良、形状不良などの被検査品の状態を判別することができる。
【００２２】
請求項４においては、被試験品の良否判定を自動的に行うことができる。
【００２３】
請求項５においては、打撃手段と振動検出手段との相対距離が常に略一定であって、打撃手段と振動検出手段とを、検出される波形に伝播過程の信号の重畳が現れない程度に近傍に配置することができる。
【００２４】
請求項６においては、打撃検査装置が、いわゆる、ハンマー型に構成されるので、該打撃検査装置にて被検査品に対して加える打撃力の調整が容易であり、適切な打撃力を与えることができる。また、従来の被検査品を打撃して官能評価を行う際の検査作業と殆ど変化のない作業工程で検査を行うことができ、作業性の低下を抑制できる。
【００２５】
請求項７においては、検査毎に打撃力を測定できるので、複数の検査を通して打撃力を略一定に保持したり、略一体に保持するように制御したり、或いは、測定結果に打撃力に応じた補正を加味したりできる。
【００２６】
請求項８においては、打撃検査装置の、被検査品を打撃する打撃手段と、打撃により発生した振動を検出する振動検出手段とを、別体ではなく一体的に構成されているので、被検査品の大小やその他形状に左右されることなく、打撃手段と振動検出手段との相対距離を常に略一定に保持することができる。これにより、検出される波形に伝播過程の信号が重畳されることを抑制し、被検査品の大小規模に拘わらず、安定した検出精度のもとで検査を行うことができる。
【００２７】
請求項９においては、打撃により発生する振動の周波数に基づいて、割れ、溶接不良、接続不良、形状不良などの被検査品の状態を判別することができる。
【００２８】
請求項１０においては、検査毎に打撃力を測定することによって、複数の検査を通して打撃力を略一定に保持したり、略一体に保持するように制御したり、或いは、測定結果に打撃力に応じた補正を加味したりできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る打撃検査装置の全体的な構成を示す図、図２は打撃検査装置の制御構成を示すブロック図、図３は打撃検査装置を用いた打撃検査の様子を示す図である。
図４は打撃検査の被検査品の一例を示す図、図５は打撃検査における計測結果の一例を示す図である。
【００３０】
本発明に係る打撃検査装置１０は、被検査品に打撃を加え、その振動音を検出することにより被検査品の割れ、溶接不良、接続不良、形状不良のうちいずれか一つの状態又は複数の状態組合せを検査することのできる装置である。これに加え、被検査品のボルトの緩みや潤滑油の有無等も検査することができる。
【００３１】
図１に示すように、打撃検査装置１０は、主に、被検査品に当接して打撃を与える打撃部を備える頭部１１と、一側端部が前記頭部１１に接続されて前記頭部１１を支持するための支持体として機能するとともに他側端部に操作時に把持する持手部１３を形成した支持棒１２とを備え、ハンマー型に一体的に形成される。
【００３２】
この打撃検査装置１０では、検査作業者が、持手部１３を握って頭部１１で被検査品を打撃して、該被検査品の検査を行う携帯型の装置である。なお、作業者の代わりに作業ロボットで打撃検査装置１０にて被検査品を打撃させ、常に略一定の打撃力を与えることができるように構成することもできる。
【００３３】
前記打撃検査装置１０は携帯型であるので、被検査品に応じて適宜位置を簡易に検査することができる利点がある。そして、前記打撃検査装置１０はハンマー型であるので、被検査品に対して加える打撃力の調整が容易であり、適切な打撃力を与えることができる。また、従来の被検査品を打撃して官能評価を行う際の検査作業と殆ど変化のない作業工程で検査を行うことができ、作業性の低下を抑制できる。
【００３４】
但し、打撃検査装置１０の形状はハンマー型に限定されるものではなく、打撃検査装置１０としての機能を実現するための手段が一体的に構成されているものであればよい。例えば、打撃検査装置１０を円柱型、立方体型、円錐型、角錐型とすることもできる。
【００３５】
また、打撃検査装置１０には、図２にも示すように、被検査品に対して打撃を与える打撃手段２１と、該打撃手段２１による打撃により被検査品から発生する振動を検出する振動検出手段２３と、打撃手段２１の打撃力を検出する打撃力検出手段２２と、打撃検査装置１０の演算手段（判別手段）及び制御手段として機能する演算処理手段２４とが、備えられる。
ここで、打撃力とは、打撃手段２１により被検査品に加えられた単位時間単位面積あたりの荷重とする。
【００３６】
前記打撃手段２１は、打撃部を備える前記頭部１１と、該打撃部の支持体となる前記支持棒１２とで構成される。そして、該打撃手段２１の打撃部は、頭部１１に内装されたシリンダ１６と、該シリンダ１６に摺動可能に内挿されたピストン１８と、該ピストン１８をシリンダ１６から突出する方向に付勢する弾性体１７とで構成される。
【００３７】
前記打撃手段２１の打撃部を備える頭部１１には、打撃力検出手段２２としてピストン１８とシリンダ１６との相対位置の変化を検出する検出体が設けられる。打撃力検出手段２２では、被検査品打撃時のシリンダ１６に対するピストン１８の移動距離が検出され、後述する打撃力分析部２９にて、この移動距離と速度に基づいて打撃力が算出される。
【００３８】
但し、打撃手段２１及び打撃力検出手段２２の構成は上記に限定されるものではない。
例えば、打撃手段２１の打撃部を、空気又は液体を利用した液圧シリンダとし、打撃力検出手段２２として該液圧シリンダの液圧の変化を検出する手段を設けることもできる。
【００３９】
また、前記振動検出手段２３は、前記支持棒１２より、打撃手段２１に向う方向へ伸延するアーム１５の先端部に設けられる。本例の場合、アーム１５は頭部１１と平行な方向に配置される。振動検出手段２３をアーム１５に備えることで、該振動検出手段２３は打撃検査装置１０の頭部１１に設けられた打撃手段２１の近傍に配置される。
ここで、打撃手段２１の近傍とは、振動検出手段２３と打撃手段２１との距離が、振動検出手段２３により検出される振動の波形に伝播過程において信号が重畳されて、Ｓ／Ｎ比の低下が生じることがない程度の距離となることをいう。
【００４０】
本実施例において、前記振動検出手段２３は、いわゆる「マイク」であって、前記打撃手段２１にて打撃された被検査品から発生する打撃音（振動音）を振動として取得し、該振動の減衰波形を検出するものである。振動を音として取得する構成とすることで、振動検出手段２３として汎用品であるマイクを採用することができ、打撃検査装置１０を簡易な構造とすることができる。
但し、振動検出手段２３は、打撃手段２１にて打撃された被検査品から発生する振動を検出できる構成のものであればよく、振動検出手段２３を被検査品に接触させて、該被検査品の振動を直接測定するものともできる。
【００４１】
前記振動検出手段２３と打撃手段２１とは、共に、打撃検査装置１０に一体的に備えられており、別体ではないので、打撃手段２１と振動検出手段２３の相対距離は常に略一定に保持される。従って、試験時において、打撃手段２１による被検査品の打撃位置と、打撃により発生する打撃音の振動検出手段２３による検出位置とが、被検査品の大小やその他形状に影響を受けることなく、略一定に保持されることとなる。また、振動検出手段２３が打撃手段２１の近くに配置されるので、検出される振動の波形に伝播過程において信号が重畳されることを抑制でき、Ｓ／Ｎ比の低下を抑制して、安定した検出精度のもとで検査を行うことができる。
【００４２】
前記演算処理手段２４は、打撃検査装置１０の支持棒１２に設けられた制御ボックス１４に内装される。前記制御ボックス１４には、表示出力部２６ａが備えられ、測定結果などが表示される。また、制御ボックス１４には、演算処理手段２４への入力手段なども設けられる。
【００４３】
制御ボックス１４と打撃検査装置１０の頭部１１との間に、前記振動検出手段２３が配置されることによって、より打撃手段２１と振動検出手段２３との距離を短くして、これらの距離を振動検出手段２３により検出される振動の波形の、伝播過程における信号の重畳の防止が図られている。
また、振動検出手段２３は、頭部１１に直接設けることも可能である。
【００４４】
前記演算処理手段２４には、前記振動検出手段２３より送られる減衰波形を受けて周波数の受信レベルを分析する周波数分析手段として機能する周波数分析部２５と、該周波数分析部２５より送られる情報を表示出力する表示手段として機能する表示部２６と、前記周波数分析部２５から送られる測定結果を予め設定された基準値と比較し検査の良否を判定する判定手段として機能する判定部２７と、前記打撃力検出手段２２より送られる信号を受けて打撃力を分析する打撃力分析手段として機能する打撃力分析部２９とが、備えられる。
【００４５】
前記周波数分析部２５は、前記振動検出手段２３にて検出されて送られてくる音波や振動波などの減衰波形を受けて、周波数ごとに受信レベルを分析するものである。
そして、前記表示部２６は、前記周波数分析部２５より送られる信号を受けて、該周波数分析部２５にて分析された周波数ごとの受信レベルを、測定結果として表示出力部２６ａに出力するものである。該表示出力部２６ａに出力される測定結果は、例えば、横軸に周波数、縦軸に受信レベルを示す図表とすることができる。
【００４６】
前述の通り、表示出力部２６ａは制御ボックス１４に設けられており、作業者は該表示出力部２６ａに表示された測定結果を確認して、割れ、溶接不良、接続不良、形状不良などの被検査品の状態を判別し、これに基づいて該被検査品の良否を判定することができる。
【００４７】
また、前記判定部２７は、周波数分析部２５から送られる周波数の受信レベルを予め設定された基準値と比較演算することにより、検査の良否を判定するものである。上述のように、表示出力部２６ａに表示された測定結果を視認して作業者が被検査品の良否を判定することもできるが、判定部２７を機能させることによって、被検査品の良否の判定を自動的に行うことができる。
【００４８】
前記判定部２７を機能させる場合、判定部２７では周波数分析部２５より送られる測定の結果得られた周波数ごとの受信レベルを受けて、予め登録された良品の周波数ごとの受信レベル（基準値）とを比較演算することにより、検査の良否を判定することができる。この場合、表示部２６では判定部２７より送られる信号を受けて、測定の結果得られた周波数ごとの受信レベルとともに、被試験品の良否を、表示出力部２６ａに表示することもできる。
【００４９】
前記打撃力分析部２９は、前記打撃力検出手段２２にて検出されて送られてくる信号を受けて、これを打撃力として分析するものである。表示部２６では打撃力分析部２９より送られる信号を受けて、打撃手段２１による打撃力を、表示出力部２６ａに表示することができる。
【００５０】
個々の測定毎に打撃手段２１による打撃力を計測することで、各検査において打撃力に差異が生じないように、作業者は被検査品に加える打撃の大きさ（被検査品に加える荷重と速度）を調整することができる。また、ロボットにて打撃検査を行う場合は、被検査品に加える打撃の大きさを調整することに加え、周波数分析部２５で分析された測定結果に、測定された打撃力に応じた補正を行うようにすることもできる。
【００５１】
続いて、打撃検査装置１０を用いた打撃検査の一例を説明する。
【００５２】
図３に示すように、打撃検査装置１０で被検査品を打撃する。この際、被検査品に対して打撃手段２１の打撃部が当接し、この打撃により発生した打撃音が振動検出手段２３にて検出される。
本実施例に係る打撃検査の被検査品は、図４に示すように、二枚の成形板材を溶接して成るサスペンションメンバーであって、被検査部位はその溶接部である。
【００５３】
図５の計測結果に示されるように、上記被検査部位において、ビード抜け不良が生じている場合、ビード長さ不良が生じている場合、良好に溶接ビードが形成されている場合の、それぞれにおいて、受信レベルのピークに該当する周波数や、受信レベルのピークの数が異なる。
良好に溶接ビードが形成されている場合は、受信レベルのピークが単数であり、且つ、ピークが明確である。ビード抜け不良が生じている場合は、受信レベルのピークが複数の周波数に発生している。ビード長さ不良が生じている場合は、受信レベルのピークは単数であるが、周波数のばらつきが大きく、ピークが明確ではない。
【００５４】
上述のように、打撃検査では、計測の結果得られた周波数の、受信レベルのピークに該当する周波数の値や、受信レベルのピークの数、受信レベルの標準偏差などに基づいて、被検査品の状態を判別し、該被検査品の良否を判定することができる。
【００５５】
なお、打撃検査において、相当数の試験を行い、良品の周波数ピーク形状傾向や、不良品の不良原因ごとの周波数ピーク形状傾向を得ることによって、打撃検査において計測の結果得られた周波数より、被検査品の良否だけでなく、割れ、溶接不良、接続不良、形状不良などの不良原因も特定することが可能となる。
【００５６】
また、判定部２７を機能させて、被検査品の良否を判定する場合は、上述のように相当数の試験結果により得られた、良・不良の周波数ピーク形状を基準値として予め入力し、当該基準値と、打撃検査での測定の結果とを、比較演算することによって、良否を判定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施例に係る打撃検査装置の全体的な構成を示す図。
【図２】打撃検査装置の制御構成を示すブロック図。
【図３】打撃検査装置を用いた打撃検査の様子を示す図。
【図４】打撃検査の被検査品の一例を示す図。
【図５】打撃検査における計測結果の一例を示す図。
【符号の説明】
【００５８】
１０  打撃検査装置
１１  頭部（打撃部）
１２  支持棒（支持体）
１３  持手部
１４  制御ボックス
２１  打撃手段
２２  打撃力検出手段
２３  振動検出手段
２４  演算処理手段
２５  周波数分析部
２６  表示部
２６ａ  表示出力部
２７  判定部
２９  打撃力分析部
【図１】
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【図２】
2007040781.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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