(57)【要約】【課題】工作物の異常を高速で検査できる工作物の異常検査装置及び工作物の異常検査方法を提供する。【解決手段】異常検査装置１は、励磁電流により工作物２の内部に渦電流を誘導して出力電圧を得るセンサ１０と、検査対象の実工作物２Ａとセンサ１０とを相対移動させた場合に、実工作物２Ａについて得られるセンサ１０の出力電圧の波形を周波数解析により周波数毎の出力値を演算する演算部３２と、出力値に対応する周波数毎の閾値を記憶する記憶部３４と、周波数毎の出力値が記憶部３４に記憶された対応する周波数の閾値を超えた場合に、実工作物２Ａが異常を有すると判定する判定部３５と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁電流により工作物の内部に渦電流を誘導して出力電圧を得るセンサと、
検査対象の実工作物と前記センサとを相対移動させた場合に、前記実工作物について得られる前記センサの前記出力電圧の波形を周波数解析により周波数毎の出力値を演算する演算部と、
前記出力値に対応する周波数毎の閾値を記憶する記憶部と、
周波数毎の前記出力値が前記記憶部に記憶された対応する周波数の前記閾値を超えた場合に、前記実工作物が異常を有すると判定する判定部と、
を備える工作物の異常検査装置。
【請求項２】
前記記憶部は、異常を有しない基準工作物と前記センサとを相対移動させた場合に前記基準工作物について得られた前記センサの前記出力電圧の波形を周波数解析して、得られた周波数毎の前記閾値を記憶する、請求項１に記載の工作物の異常検査装置。
【請求項３】
前記異常検査装置は、複数の前記基準工作物を用いて前記閾値を演算する基準演算部を備え、
前記記憶部は、前記基準演算部により演算された前記閾値を記憶する、請求項２に記載の工作物の異常検査装置。
【請求項４】
周波数毎の前記閾値は、複数の前記基準工作物についての周波数解析により得られた周波数毎の複数の出力値のうち最大値に基づいて求められる、請求項２又は３に記載の工作物の異常検査装置。
【請求項５】
周波数毎の前記閾値は、複数の前記基準工作物についての周波数解析により得られた周波数毎の複数の出力値の平均値（ａ）及び標準偏差（σ）を求め、ａ及びσに基づいて求められる、請求項２又は３に記載の工作物の異常検査装置。
【請求項６】
前記判定部は、所定の周波数以上において前記出力値が前記閾値を超えた場合に、前記実工作物に加工変質層又は傷が存在すると判定する、請求項１−５の何れか一項に記載の工作物の異常検査装置。
【請求項７】
前記判定部は、前記所定の周波数未満において前記出力値が前記閾値を超えた場合に、前記実工作物の表面熱処理の施されていない母材のばらつきが大きいと判定する、請求項６に記載の工作物の異常検査装置。
【請求項８】
前記センサは、所定周波数より高周波数に設定された前記励磁電流のみにより前記工作物の内部に渦電流を誘導して出力電圧を得る、請求項１−７の何れか一項に記載の工作物の異常検査装置。
【請求項９】
前記実工作物は、浸炭焼き入れが施された工作物である、請求項１−８の何れか一項に記載の工作物の異常検査装置。
【請求項１０】
前記センサは、前記工作物と相対回転させて励磁電流により前記工作物の内部に渦電流を誘導して出力電圧を得る、請求項１−９の何れか一項に記載の工作物の異常検査装置。
【請求項１１】
前記演算部は、前記実工作物と前記センサとを前記実工作物の回転軸線方向に第一ピッチで相対移動させる毎に前記実工作物と前記センサとを相対回転させ、前記実工作物について得られる前記センサの前記出力電圧の波形を周波数解析により周波数毎の出力値を演算し、前記実工作物と前記センサとを前記実工作物の回転軸線方向に第二ピッチで相対移動させつつ前記実工作物と前記センサとを相対回転させ、前記実工作物について得られる前記センサの前記出力電圧の波形を周波数解析により周波数毎の出力値を演算する、請求項１０に記載の工作物の異常検査装置。
【請求項１２】
前記第一ピッチは、前記センサにおける前記実工作物の回転軸線方向の検出長と同じピッチであり、前記第二ピッチは、前記センサの検出長以上のピッチである、請求項１１に記載の工作物の異常検査装置。
【請求項１３】
前記演算部は、前記実工作物と前記センサとを前記実工作物の回転軸線方向に第三ピッチで相対移動させつつ前記実工作物と前記センサとを相対回転させ、前記実工作物について得られる前記センサの前記出力電圧の波形を周波数解析により周波数毎の出力値を演算する、請求項１０に記載の工作物の異常検査装置。
【請求項１４】
前記第三ピッチは、前記センサにおける前記実工作物の回転軸線方向の検出長以下のピッチである、請求項１３に記載の工作物の異常検査装置。
【請求項１５】
前記演算部は、前記実工作物と前記センサとを前記実工作物の回転軸線方向に第四ピッチで相対移動させる毎に前記実工作物と前記センサとを相対回転させ、相対一回転における所定の位相角度を相対一移動毎に一定角度分ずらした各位相角度における前記実工作物についての前記センサの前記出力電圧を得て、得られる前記出力電圧の波形を周波数解析により周波数毎の出力値を演算する、請求項１０に記載の工作物の異常検査装置。
【請求項１６】
前記第四ピッチは、前記センサにおける前記実工作物の回転軸線方向の検出長以下のピッチである、請求項１５に記載の工作物の異常検査装置。
【請求項１７】
前記センサは、前記工作物を加工している最中に、励磁電流により前記工作物の内部に渦電流を誘導して出力電圧を得る、請求項１−１５の何れか一項に記載の工作物の異常検査装置。
【請求項１８】
励磁電流により工作物の内部に渦電流を誘導して出力電圧を得る取得工程と、
検査対象の実工作物について得られる前記出力電圧の波形を周波数解析により周波数毎の出力値を演算する演算工程と、
周波数毎の前記出力値が前記出力値に対応する周波数毎の閾値を超えた場合に、前記実工作物が異常を有すると判定する判定工程と、
を備える工作物の異常検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作物の異常の有無を検査する異常検査装置及び異常検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、研削加工された工作物にコイルで所定周波数よりも高い周波数の励磁電流を付与して渦電流を発生させ、得られる渦電流信号から研削焼け（異常）の有無を判定する装置が記載されている。また、特許文献２には、研削加工された工作物にセンサで所定周波数よりも低い周波数の励磁電流及び所定周波数よりも高い周波数の励磁電流をそれぞれ付与して渦電流を発生させ、得られる透磁率から加工変質層（異常）の有無を検出する装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２２４９１６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０６９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の装置は、高周波数の励磁電流を使用しているが、この励磁電流では工作物の研削焼けのみならず工作物に施された熱処理のばらつきに対しても反応するためこれらを区別する必要があり、研削焼けの有無の判定が困難となる。一方、特許文献２に記載の装置は、低周波数の励磁電流及び高周波数の励磁電流を使用しているため、研削焼けと熱処理のばらつきとを容易に区別でき、加工変質層の有無の検出が容易となる。しかし、センサで低周波数の励磁電流を工作物に付与する際、センサと工作物を低速度で相対移動させる必要があり、加工変質層の有無の検出の高速化に限界がある。
【０００５】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、工作物の異常を高速で検査できる工作物の異常検査装置及び工作物の異常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】
本発明の異常検査装置は、励磁電流により工作物の内部に渦電流を誘導して出力電圧を得るセンサと、検査対象の実工作物と前記センサとを相対移動させた場合に、前記実工作物について得られる前記センサの前記出力電圧の波形を周波数解析により周波数毎の出力値を演算する演算部と、前記出力値に対応する周波数毎の閾値を記憶する記憶部と、周波数毎の前記出力値が前記記憶部に記憶された対応する周波数の前記閾値を超えた場合に、前記実工作物が異常を有すると判定する判定部と、を備える。
【０００７】
上記センサの出力電圧は、母材のばらつきによる反応と異常による反応を含んでいるが、センサの出力電圧の波形を周波数解析により周波数毎の出力値を演算すると、母材のばらつきによる反応と異常による反応を切り分けられる。すなわち、異常による反応は、所定周波数以上の周波数の出力値が閾値を超えたときに出現することを見出した。よって、異常検査装置は、高周波数の励磁電流を用いることにより工作物の異常の有無を高速で検査できる。
【０００８】
本発明の異常検査方法は、励磁電流により工作物の内部に渦電流を誘導して出力電圧を得る取得工程と、検査対象の実工作物について得られる前記出力電圧の波形を周波数解析により周波数毎の出力値を演算する演算工程と、周波数毎の前記出力値が前記出力値に対応する周波数毎の閾値を超えた場合に、前記実工作物が異常を有すると判定する判定工程と、を備える。これにより、上述の異常検査装置で得られる効果と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態の工作物の異常検査装置の平面図である。
【図２】工作物の異常検査装置の磁気センサの内部を透視して示す側面図である。
【図３】異常検査装置の閾値設定処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】複数の基準工作物の回転位相角度毎のセンサヘッドの誘導起電力の波形を示す図である。
【図５】複数の基準工作物の周波数毎の振幅レベルの波形を示す図である。
【図６】異常検査装置の異常検査処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】実工作物における図６の異常検査処理を説明するための図である。
【図８】図６の処理による実工作物の回転位相角度毎のセンサヘッドの誘導起電力の波形を示す図である。
【図９】図６の処理による実工作物の周波数毎の振幅レベルの波形を示す図である。
【図１０】異常検査装置の別例の異常検査処理を説明するためのフローチャートである。
【図１１】実工作物における図１０の異常検査処理を説明するための図である。
【図１２】図１０の処理による実工作物の回転位相角度毎のセンサヘッドの誘導起電力の波形を示す図である。
【図１３】図１０の処理による実工作物の周波数毎の振幅レベルの波形を示す図である。
【図１４】実工作物における図１０の異常検査処理の第一変形例を説明するための図である。
【図１５】実工作物における図１０の異常検査処理の第二変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（１．工作物の異常検査装置の構成）
本発明の実施形態の工作物の異常検査装置の構成について図を参照して説明する。図１及び図２に示すように、異常検査装置１は、磁気センサ１０（本発明の「センサ」に相当）と、回転支持部２０と、制御装置３０とを主体として構成される。
【００１１】
この異常検査装置１は、渦電流方式の磁気を用いた磁気方式の非破壊検査により、工作機械３で加工した工作物２の異常（研削焼け等の加工変質層や、クラック、巣等の傷）に応じた信号に基づいて検査する。すなわち、異常検査装置１は、一次コイルにより工作物２に磁場を印加し、励磁電流を流すことで渦電流を誘導する。そして、磁場を印加する一次コイルと工作物２とを相対的に移動させ、この移動によって変化する渦電流の誘導起電力（本発明の「出力電圧」に相当）を二次コイルによって検知する。
【００１２】
ここで、一般的に、工作物２に異常があると、誘導起電力は低下する。しかし、誘導起電力は、表面熱処理の施されていない母材のばらつきによっても低下する。発明者は、詳細は後述するが、誘導起電力を周波数解析して振幅レベル（本発明の「出力値」に相当）を求めることで工作物２の異常と母材のばらつきを切り分けられることを見出した。異常検査装置１は、検知される誘導起電力を周波数解析して求めた振幅レベルに基づいて工作物２の異常を検査する。
【００１３】
ここで、工作物２は、本実施形態では磁性材料であって浸炭焼き入れした円筒状又は円柱状のものを対象として説明する。工作物２が浸炭材の場合は、残留ひずみのばらつきが大きいため、従来の異常検査装置では加工変質層の検出が困難であるが、本実施形態の異常検査装置１では上述の手段により加工変質層を容易に検出できる。また、工作機械３は、本実施形態では研削盤とし円筒状又は円柱状の工作物２の外周面を研削加工するものとする。そして、本実施形態の異常検査装置１は、工作物２の外周面における異常の有無を検査するものとして説明する。
【００１４】
磁気センサ１０は、センサ本体１１と、センサヘッド１２と、測定装置１３と、タッチセンサ１４と、センサ送り機構１５とを有する。センサ本体１１には、後述する制御装置３０の供給部３１より所定周波数より高周波数に設定した励磁電流が供給される。そして、センサ本体１１は、センサヘッド１２が工作物２に磁場を印加するように上記励磁電流をセンサヘッド１２に供給する。
【００１５】
センサヘッド１２は、供給される励磁電流により工作物２に磁場を印加して、工作物２の内部に渦電流を誘導する。これにより、センサヘッド１２は、励磁電流の周波数に応じた浸透深さにおいて、工作物２の変質状態に伴って変化する誘導起電力を信号としてそれぞれ検出する。センサヘッド１２は、一定位置に停止した状態では、工作物２の回転軸線方向に長さｄの範囲で検出する。
【００１６】
測定装置１３は、センサヘッド１２が検出した信号をセンサ本体１１から信号線を介して受信する。そして、測定装置１３は、この出力信号の値を磁気センサ１０の検出値として、後述する制御装置３０へ出力する。タッチセンサ１４は、センサ本体１１の内部において、センサヘッド１２の基端部に設けられた接触式のセンサである。このタッチセンサ１４は、センサヘッド１２を工作物２に所定の付勢力（押圧力）によって付勢するばね１４ａを有する。
【００１７】
ばね１４ａにより、センサヘッド１２は、工作物２と常に接触した状態となる。そして、タッチセンサ１４は、ばね１４ａの伸縮状態に基づいて、センサヘッド１２が工作物１に対して接触又は非接触の何れの状態にあるかを検出する。タッチセンサ１４は、検出したセンサヘッド１２の先端部の接触情報を制御装置３０に出力する。
【００１８】
センサ送り機構１５は、センサ本体１１の後方部（工作物２と反対側）に設けられ、センサ本体１１を工作物２の軸方向に移動可能に保持する。このセンサ送り機構１５は、例えば、ボールねじとサーボモータ、または、油圧機構等により構成される。また、センサ送り機構１５は、工作物２とセンサ本体１１の距離を変動させるように、工作物２に対してセンサ本体１１を相対移動させる移動手段である。
【００１９】
そして、センサ送り機構１５は、センサ本体１１を保持する保持部の移動方向位置（工作物２における径方向位置）を図示しないサーボモータから検出する。位置センサ１５ａは、検出したセンサ本体１１の位置情報を制御装置３０へ出力する。これにより、制御装置３０は、タッチセンサ１４によるセンサヘッド１２の接触情報及びセンサ送り機構１５によるセンサ本体１１の位置情報に基づいて、センサヘッド１２の検査表面に対する離間距離（クリアランス）を検知する。
【００２０】
回転支持部２０は、駆動輪２１と、調整車２２を有し、工作物２を回転可能に支持する。駆動輪２１は、工作物２の周面と接触し、図示しないモータにより回転駆動することで工作物２を回転させる。また、駆動輪２１は、当該モータの回転位置を検出するエンコーダ２１ａを有する。
【００２１】
エンコーダ２１ａは、検出したモータの回転位置情報を制御装置３０へ出力する。これにより、制御装置３０は、初期情報である工作物２の直径や周長などを含む形状情報及びモータの回転位置情報に基づいて、センサヘッド１２の工作物２に対する周方向位相を検知する。調整車２２は、駆動輪２１と共に工作物２を支持し、工作物２の周面との摩擦力により従動回転する。
【００２２】
制御装置３０は、供給部３１と、演算部３２と、基準演算部３３と、記憶部３４と、判定部３５とを備える。供給部３１は、測定装置１３を介してセンサ本体１１と連結され、高周波数に設定された励磁電流のみをセンサ本体１１に供給する。演算部３２は、検査対象の工作物２（以下、実工作物２Ａという）とセンサ本体１１とを相対移動させた場合に、実工作物２Ａについて得られるセンサヘッド１２の誘導起電力の波形を周波数解析により周波数毎の振幅レベルを演算する。
【００２３】
基準演算部３３は、検査対象の工作物２の異常の有無を判定するための振幅レベルの閾値を求める処理を行う。すなわち、基準演算部３３は、異常を有しない工作物２（以下、基準工作物２Ｂという）とセンサ本体１１とを相対移動させた場合に、基準工作物２Ｂについて得られるセンサヘッド１２の誘導起電力の波形を周波数解析により周波数毎の振幅レベルを演算する。そして、この処理を複数の基準工作物２Ｂに対して行い、求めた複数の周波数毎の振幅レベルのうち最大値を閾値として演算する（図５に示す）。
【００２４】
記憶部３４は、基準演算部３３で求めた周波数毎の振幅レベルの閾値を記憶する。判定部３５は、演算部３２で求めた周波数毎の振幅レベルのうち周波数Ｆ１（図５、図８に示す）以上であって記憶部３４から読み出した閾値を超えたら異常が有ると判定する。また、判定部３５は、演算部３２で求めた周波数毎の振幅レベルのうち周波数Ｆ１（図５、図８に示す）未満であって記憶部３４から読み出した閾値を超えたら母材のばらつきが大きいと判定する。
【００２５】
（２．工作物の異常の検査の概要）
上述したように、実工作物２Ａの異常の検査は、センサヘッド１２で検知される誘導起電力の波形を周波数解析して周波数毎の振幅レベルを求め、求めた振幅レベルと予め求めた周波数毎の振幅レベルの閾値とを比較することにより行う。センサヘッド１２で検知される誘導起電力の波形は、母材のばらつきによる反応と研削焼けなどの異常による反応を含んでいるが、各々の反応により現れる波形の周波数の傾向が異なるため、誘導起電力の波形を周波数解析により周波数毎の振幅レベルを演算すると、母材のばらつきによる反応と異常による反応を切り分けられる。
【００２６】
すなわち、母材のばらつきによる反応は、周波数Ｆ１未満の周波数の振幅レベルが閾値を超えたときに出現し、異常による反応は、周波数Ｆ１以上の周波数の振幅レベルが閾値を超えたときに出現することを見出した。ここで、周波数Ｆ１は、０．５Ｈｚ−１Ｈｚの間に設定される。特に、本例においては、周波数Ｆ１は、１Ｈｚとした。なお、母材のばらつき及び研削焼けなどの加工による異常が現れる周波数域は用いる母材や加工条件などにより変化するため、両者を区別する周波数Ｆ１は事前に複数正常品の検査から求めておくとよい。
【００２７】
（３．閾値の設定方法）
上述した構成からなる異常検査装置１の制御装置３０による閾値の設定処理を図３を参照して説明する。制御装置３０は、基準工作物２Ｂを６ｒｐｍの回転数で回転させ（図３のステップＳ１）、２５０ｋＨｚの周波数に設定された励磁電流をセンサ本体１１に供給する（図３のステップＳ２）。なお、基準工作物２Ｂの回転数は、上記値に限定されるものではなく、励磁電流の周波数は、１００ｋＨｚより高周波数であれば上記値に限定されるものではない。
【００２８】
制御装置３０は、基準工作物２Ｂの回転位相毎のセンサヘッド１２の誘導起電力を測定する（図３のステップＳ３）。図４は、３０個の基準工作物２Ｂの回転位相毎のセンサヘッド１２の誘導起電力の波形を示す。例えば、図４の一点鎖線で示す誘導起電力の波形のうち、誘導起電力の値が低下している部分Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が母材のばらつきによる反応を示す。
【００２９】
制御装置３０は、測定したセンサヘッド１２の誘導起電力を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して周波数毎の振幅レベルを求める（図３のステップＳ４）。そして、所定数の基準工作物２Ｂに対して上述の一連の処理が完了したか否かを判断し（図３のステップＳ５）、所定数の基準工作物２Ｂの処理が完了していないと判断したときは、ステップＳ１に戻って上述の処理を繰り返す。
【００３０】
一方、所定数の基準工作物２Ｂの処理が完了したと判断したときは、求めた周波数毎の振幅レベルの最大値を閾値として設定する（図３のステップＳ６）。図５は、図４で求めた誘導起電力を高速フーリエ変換して求めた３０個の基準工作物２Ｂの周波数毎の振幅レベルを示し、図示太い実線が求めた周波数毎の振幅レベルの最大値、すなわち閾値として設定される。なお、図５に示す振幅レベルの波形は、回転支持部２０での工作物２の回転数を増加すると高周波数側にシフトした波形となるので同様に閾値を設定できる。
【００３１】
（４．異常検査処理）
上述した構成からなる異常検査装置１の制御装置３０による円筒形状の実工作物２Ａの異常検査処理を図６を参照して説明する。この異常検査処理は、図７に示すように、センサヘッド１２を実工作物２Ａの回転軸線方向に一定の第一ピッチＰ１で移動させる毎に実工作物２Ａを回転軸線回りに１回転させ、検知される誘導起電力の波形を周波数解析して周波数毎の振幅レベルを求める。第一ピッチＰ１は、センサヘッド１２における実工作物２Ａの回転軸線方向の検出長ｄ以下のピッチ、本例では検出長ｄと同じピッチに設定される。これにより、実工作物２Ａの全周面を検査できる。
【００３２】
制御装置３０は、センサヘッド１２を実工作物２Ａの検査開始点、すなわち一端面側の周縁に移動させて位置決めする（図６のステップＳ１１）。そして、実工作物２Ａを基準工作物２Ｂと同様に６ｒｐｍの回転数で回転させ（図６のステップＳ１２）、２５０ｋＨｚの周波数に設定された励電流をセンサ本体１１に供給する（図６のステップＳ１３）。そして、実工作物２Ａの周面における回転位相毎のセンサヘッド１２の誘導起電力を測定する（図６のステップＳ１４）。
【００３３】
図８は、図７に示す実工作物２Ａの異常部分Ｅを含む周面における回転位相毎のセンサヘッド１２の誘導起電力の波形を示す。図７の一点鎖線で示す誘導起電力の波形のうち、誘導起電力の値が低下している部分Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ１３が母材のばらつきによる反応を示し、誘導起電力の値が低下している部分Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３，Ａ１４が異常による反応（誘導起電力の値が低下している部分Ａ１１が図７に示す異常部分Ｅによる反応）を示す。このように、誘導起電力の波形には、母材のばらつきによる反応と異常による反応が含まれるので、誘導起電力の波形のみでは母材のばらつきによる反応と異常による反応を区別することが困難である。
【００３４】
制御装置３０は、測定したセンサヘッド１２の誘導起電力を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して周波数毎の振幅レベルを求める（図６のステップＳ１５）。図８は、図７で求めた誘導起電力を高速フーリエ変換して求めた実工作物２Ａの周波数毎の振幅レベルを示す。そして、制御装置３０は、１Ｈｚ以上の周波数領域において振幅レベルと閾値とを比較する。
【００３５】
制御装置３０は、振幅レベルが閾値を超えているか否かを判断し（図６のステップＳ１６）、振幅レベルが閾値を超えている実工作物２Ａは異常有りと判断し（図６のステップＳ１７）、振幅レベルが閾値を超えていない実工作物２Ａは異常無しと判断する（図６のステップＳ１８）。図８においては、約１ｋＨｚから約５ｋＨｚの間で振幅レベルが閾値を超えている部分Ａが有るので、当該実工作物２Ａは加工異常有りと判断する。なお、当該実工作物２Ａにおいては、１Ｈｚ未満で振幅レベルが閾値を超えている部分Ｂがあるが、これにより母材のばらつきが大きいと判定できる。
【００３６】
制御装置３０は、センサヘッド１２が実工作物２Ａの検査終了点、すなわち他端面側の周縁に到達して異常判定が完了したか否かを判断し（図６のステップＳ１９）、センサヘッド１２が実工作物２Ａの他端面側の周縁に到達していない場合は、センサヘッド１２を実工作物２Ａの他端面側に向かって第一ピッチ分移動させて位置決めする（図６のステップＳ２０）。そして、ステップＳ１２に戻って上述の処理を繰り返す。一方、ステップＳ１９において、制御装置３０は、センサヘッド１２が実工作物２Ａの他端面側の周縁に到達して異常判定が完了したと判断したときは、全ての処理を終了する。
【００３７】
（５．異常検査処理の別例）
上述の異常検査処理では、図１１に示すように、実工作物２Ａの周方向に一周にわたって一様な異常Ｅａが発生している場合、図７に示すように、実工作物２Ａの周面を円周状に検査しても実工作物２Ａと基準工作物２Ｂで得られる周波数毎の振幅レベルには差異が現れないため、当該異常を検出できない。
【００３８】
しかし、実工作物２Ａの周方向に一周にわたって一様な異常が発生しても、実工作物２Ａの回転軸線方向には異常状態にムラがある場合が多いので、図１１に示すように、実工作物２Ａの周面を螺旋状に検査することで当該異常を検出できる。そこで、図６に示す実工作物２Ａの周面を円周状に検査する処理を行った結果、実工作物２Ａの異常が検出されなかったが、実工作物２Ａの周方向に一周にわたって一様な異常が発生しているおそれがあるため、実工作物２Ａの周面を螺旋状に検査する処理を引き続き行う。
【００３９】
制御装置３０は、センサヘッド１２を実工作物２Ａの検査開始点、すなわち一端面側の周縁に移動させて位置決めする（図１０のステップＳ２１）。そして、センサヘッド１２を実工作物２Ａの回転軸線方向に実工作物２Ａの周面に沿って第二ピッチで相対移動させつつ実工作物２Ａを基準工作物２Ｂと同様に６ｒｐｍの回転数で回転させる（図１０のステップＳ２２）。第二ピッチは、センサヘッド１２における実工作物２Ａの回転軸線方向の検出長よりも大きいピッチに設定される。これにより、実工作物２Ａの周面を螺旋状に短時間で検査できる。
【００４０】
制御装置３０は、２５０ｋＨｚの周波数に設定された励電流をセンサ本体１１に供給し（図１０のステップＳ２３）、実工作物２Ａの周面における回転軸線方向のセンサヘッド１２の誘導起電力を測定する（図１０のステップＳ２４）。そして、センサヘッド１２が実工作物２Ａの検査終了点、すなわち他端面側の周縁に到達したか否かを判断する（図１０のステップＳ２５）。センサヘッド１２が実工作物２Ａの他端面側の周縁に到達していないと判断したときは、ステップＳ２２に戻って上述の処理を繰り返す。
【００４１】
一方、ステップＳ２５において、センサヘッド１２が実工作物２Ａの他端面側の周縁に到達したと判断したときは、測定したセンサヘッド１２の誘導起電力を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して周波数毎の振幅レベルを求める（図１０のステップＳ２６）。そして、１Ｈｚ以上の周波数領域において振幅レベルが閾値を超えているか否かを判断し（図１０のステップＳ２７）、振幅レベルが閾値を超えている実工作物２Ａは異常有りと判断し（図１０のステップＳ２８）、振幅レベルが閾値を超えていない実工作物２Ａは異常無しと判断し（図１０のステップＳ２９）、全ての処理を終了する。
【００４２】
図１２は、図１１に示す実工作物２Ａの一端面側の回転軸線方向位置ｓから他端面側の回転軸線方向位置ｅまでの実工作物２Ａ周面における螺旋上のセンサヘッド１２の誘導起電力の波形を示す。図１２の一点鎖線で示す誘導起電力の値が低下している部分Ｃ１が図１１の異常部分Ｅａによる反応を示す。図１３は、図１２で求めた誘導起電力を高速フーリエ変換して求めた実工作物２Ａの周波数毎の振幅レベルを示す。図１３においては、約１ｋＨｚから約５ｋＨｚの間で振幅レベルが閾値を超えている部分Ｃが有るので、当該実工作物２Ａは加工異常有りと判断する。
【００４３】
上述の異常検査処理では、第二ピッチは、センサヘッド１２における実工作物２Ａの回転軸線方向の検出長よりも大きいピッチに設定される場合を説明した。しかし、図１４に示すように、センサヘッド１２における実工作物２Ａの回転軸線方向の検出長ｄ以下、本例では検出長ｄと同じ第三ピッチＰ３に設定することで、実工作物２Ａの全周面を検査できるため、実工作物２Ａの周面を円周状に検査する処理を省略できる。
【００４４】
また、上述の異常検査処理では、実工作物２Ａの周面を螺旋状に検査する場合を説明した。しかし、図１５に示すように、実工作物２Ａの周面を円周状に検査する処理を、センサヘッド１２における実工作物２Ａの回転軸線方向の検出長ｄ以下、本例では検出長ｄと同じ第四ピッチＰ４毎に行う。そして、実工作物２Ａの一端面側の検査周面Ｓ１において得られるセンサヘッド１２の誘導起電力のうち、検査周面Ｓ１上の一点Ｑ１の誘導起電力を選択する。
【００４５】
次に、検査周面Ｓ１に隣接する検査周面Ｓ２において得られるセンサヘッド１２の誘導起電力のうち、検査周面Ｓ１上の一点Ｑ１に対し所定の位相角度θずれた検査周面Ｓ２上の一点Ｑ２の誘導起電力を選択する。以降、同様に実工作物２Ａの他端面側の検査周面Ｓｎの一点Ｑｎまで誘導起電力を選択する。そして、選択した全ての点Ｑ１−Ｑｎの誘導起電力を選択順に繋げることにより、実工作物２Ａの周面を螺旋状に検査したデータとして得ることができる。
【００４６】
（６．その他）
上述の実施形態では、複数の周波数毎の振幅レベルのうち最大値を閾値として設定したが、複数の周波数毎の振幅レベルの平均値（ａ）及び標準偏差（σ）を求め、例えば、ａ±４σの範囲に基づいて閾値を設定してもよい。また、基準演算部３３で求めた周波数毎の振幅レベルの閾値を記憶部３４に記憶する構成としたが、作業者が予め制御装置３０の外部で求めた周波数毎の振幅レベルの閾値を記憶部３４に記憶する構成としてもよい。
【００４７】
また、異常検査装置１の適用可能な工作物２としては、浸炭焼き入れした材料に限定されるものではなく、ずぶ焼き入れした材料も適用可能である。また、円筒状又は円柱状に限らず、平板状等の任意の形状のものを対象とできる。そして、工作物２の異常の検査対象部位は、円筒状又は円柱状の外周面の他に、円筒状の内周面、円錐状の外周面、球の外周面、平板状の表面、及び、自由曲面状の表面等とすることもできる。また、工作機械３として、研削盤の他に、旋盤及びマシニングセンタなどの切削加工機を適用できる。そして、工作機械３は、異常検査装置１の機能を備える構成としてもよい。
【００４８】
（７．実施形態の効果）
本実施形態の工作物２の異常検査装置１は、励磁電流により工作物２の内部に渦電流を誘導して出力電圧を得るセンサ１０と、検査対象の実工作物２Ａとセンサ１０とを相対移動させた場合に、実工作物２Ａについて得られるセンサ１０の出力電圧の波形を周波数解析により周波数毎の出力値を演算する演算部３２と、出力値に対応する周波数毎の閾値を記憶する記憶部３４と、周波数毎の出力値が記憶部３４に記憶された対応する周波数の閾値を超えた場合に、実工作物２Ａが異常を有すると判定する判定部３５と、を備える。
【００４９】
センサ１０の出力電圧は、母材のばらつきによる反応と異常による反応を含んでいるが、センサ１０の出力電圧の波形を周波数解析により周波数毎の出力値を演算すると、母材のばらつきによる反応と異常による反応を切り分けられる。すなわち、異常による反応は、周波数Ｆ１以上の周波数の出力値が閾値を超えたときに出現することを見出した。よって、異常検査装置１は、高周波数の励磁電流を用いることにより工作物２の異常の有無を高速で検査できる。
【００５０】
また、記憶部３４は、異常を有しない基準工作物２Ｂとセンサ１０とを相対移動させた場合に基準工作物２Ｂについて得られたセンサ１０の出力電圧の波形を周波数解析して、得られた周波数毎の閾値を記憶するので、工作物２に適合した正確な閾値を設定できる。
また、異常検査装置１は、複数の基準工作物２Ｂを用いて閾値を演算する基準演算部３３を備え、記憶部３４は、基準演算部２Ｂにより演算された閾値を記憶するので、検査処理を高速で行える。
【００５１】
また、周波数毎の閾値は、複数の基準工作物２Ｂについての周波数解析により得られた周波数毎の複数の出力値のうち最大値に基づいて求められるので、閾値を容易に設定できる。
また、周波数毎の閾値は、複数の基準工作物２Ｂについての周波数解析により得られた周波数毎の複数の出力値の平均値（ａ）及び標準偏差（σ）を求め、ａ及びσに基づいて求められるので、異常の有無の判定精度を高められる。
【００５２】
また、判定部３５は、所定の周波数以上において出力値が閾値を超えた場合に、実工作物２Ａに加工変質層又は傷が存在すると判定するので、異常の有無を容易に判定できる。
また、判定部３５は、所定の周波数未満において出力値が閾値を超えた場合に、実工作物２Ａの表面熱処理の施されていない母材のばらつきが大きいと判定するので、母材のばらつきによる反応と異常による反応を切り分けられる。
【００５３】
また、センサ１０は、所定周波数より高周波数に設定された励磁電流のみにより工作物２の内部に渦電流を誘導して出力電圧を得るので、センサ１０と工作物２を高速度で相対移動させることができ、異常の有無を高速で検出できる。
また、実工作物２Ａは、浸炭焼き入れが施された工作物であるので、従来装置では困難であった異常検査を本実施形態の異常検査装置で行うことができる。
また、センサ１０は、工作物２と相対回転させて励磁電流により工作物２の内部に渦電流を誘導して出力電圧を得るので、円筒状又は円柱状の工作物２の異常を容易に検査できる。
【００５４】
また、演算部３２は、実工作物２Ａとセンサ１０とを実工作物２Ａの回転軸線方向に第一ピッチで相対移動させる毎に実工作物２Ａとセンサ１０とを相対回転させ、実工作物２Ａについて得られるセンサ１０の出力電圧の波形を周波数解析により周波数毎の出力値を演算し、実工作物２Ａとセンサ１０とを実工作物２Ａの回転軸線方向に第二ピッチで相対移動させつつ実工作物２Ａとセンサ１０とを相対回転させ、実工作物２Ａについて得られるセンサ１０の出力電圧の波形を周波数解析により周波数毎の出力値を演算する。
【００５５】
実工作物２Ａの周面を円周状に検査することで、実工作物２Ａの周面に部分的に発生する異常を検出でき、さらに実工作物２Ａの周方向に一周にわたって一様な異常が発生しても、実工作物２Ａの回転軸線方向には異常状態にムラがある場合が多いので、実工作物２Ａの周面を螺旋状に検査することで、実工作物２Ａの周方向に一周にわたって発生する一様な異常を検出できる。また、第一ピッチは、センサ１０における実工作物２Ａの回転軸線方向の検出長と同じピッチであるので、実工作物２Ａの全周面を検査でき、第二ピッチは、センサ１０の検出長以上のピッチであるので、実工作物２Ａの周面を螺旋状に短時間で検査できる。
【００５６】
また、演算部３２は、実工作物２Ａとセンサ１０とを実工作物２Ａの回転軸線方向に第三ピッチで相対移動させつつ実工作物２Ａとセンサ１０とを相対回転させ、実工作物２Ａについて得られるセンサ１０の出力電圧の波形を周波数解析により周波数毎の出力値を演算するので、実工作物２Ａの周方向に一周にわたって発生する一様な異常を検出できる。また、第三ピッチは、センサ１０における実工作物２Ａの回転軸線方向の検出長以下のピッチであるので、実工作物２Ａの全周面を検査できる。
【００５７】
また、演算部３２は、実工作物２Ａとセンサとを実工作物２Ａの回転軸線方向に第四ピッチで相対移動させる毎に実工作物２Ａとセンサ１０とを相対回転させ、相対一回転における所定の位相角度を相対一移動毎に一定角度分ずらした各位相角度における実工作物２Ａについてのセンサ１０の出力電圧を得て、得られる出力電圧の波形を周波数解析により周波数毎の出力値を演算する。これによれば、実工作物２Ａの周面を螺旋状に検査したときのデータと同様のデータが得られるので、実工作物２Ａの周方向に一周にわたって発生する一様な異常を検出できる。また、第四ピッチは、センサ１０における実工作物２Ａの回転軸線方向の検出長以下のピッチであるので、実工作物２Ａの全周面を検査できる。
また、センサ１０は、工作物２を加工している最中に、励磁電流により工作物２の内部に渦電流を誘導して出力電圧を得るので、工作物２の不良発生を抑制できる。
【００５８】
本実施形態の工作物の異常検査方法は、励磁電流により工作物２の内部に渦電流を誘導して出力電圧を得る取得工程と、検査対象の実工作物２Ａについて得られる出力電圧の波形を周波数解析により周波数毎の出力値を演算する演算工程と、周波数毎の出力値が出力値に対応する周波数毎の閾値を超えた場合に、実工作物２Ａが異常を有すると判定する判定工程と、を備える。これにより、上述の異常検査装置１で得られる効果と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００５９】
１：異常検査装置、  ２：工作物、  １０：磁気センサ、  １１：センサ本体、  １２：センサヘッド、  ２０：回転支持部、  ３０：制御装置、  ３１：供給部、  ３２：演算部、  ３３：基準演算部、  ３４：記憶部、  ３５：判定部
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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