(57)【要約】【課題】環状の金属製機械部品の製造ラインにおいて、内側の割れ等による形状の違いを検出して不良品を判定することができる金属製機械部品の不良品判定装置を提供する。【解決手段】環状の金属製機械部品である被測定物の不良を判定する金属製機械部品の不良品判定装置において、積層された電磁鋼板で閉磁路を構成すると共に、上記被測定物が磁路を取り囲むように装着される主鉄心、上記主鉄心に巻装された磁束発生コイル、上記磁束発生コイルに交流を印加する電源装置、上記磁束発生コイルに流れる電流を検出する電流検出器及び上記被測定物として良品を装着した場合の上記電流検出器の検出値を基準値として記憶すると共に、上記被測定物に対する上記電流検出器の検出値と上記基準値とを比較し上記被測定物が不良品か否かを判定する制御装置を備えた構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の金属製機械部品である被測定物の不良を判定する金属製機械部品の不良品判定装置において、積層された電磁鋼板で閉磁路を構成すると共に、上記被測定物が磁路を取り囲むように装着される主鉄心、上記主鉄心に巻装された磁束発生コイル、上記磁束発生コイルに交流を印加する電源装置、上記磁束発生コイルに流れる電流を検出する電流検出器及び上記被測定物として良品を装着した場合の上記電流検出器の検出値を基準値として記憶すると共に、上記被測定物に対する上記電流検出器の検出値と上記基準値とを比較し上記被測定物が不良品か否かを判定する制御装置を備えた金属製機械部品の不良品判定装置。
【請求項２】
環状の金属製機械部品である被測定物の不良を判定する金属製機械部品の不良品判定装置において、積層された電磁鋼板で閉磁路を構成すると共に、上記被測定物が磁路を取り囲むように装着される主鉄心、上記主鉄心に巻装された磁束発生コイル、上記磁束発生コイルに交流を印加する電源装置、上記磁束発生コイルに発生する電力を検出する電力検出器及び上記被測定物として良品を装着した場合の上記電力検出器の検出値を基準値として記憶すると共に、上記被測定物に対する上記電力検出器の検出値と上記基準値とを比較し上記被測定物が不良品か否かを判定する制御装置を備えた金属製機械部品の不良品判定装置。
【請求項３】
環状の金属製機械部品である被測定物の不良を判定する金属製機械部品の不良品判定装置において、積層された電磁鋼板で閉磁路を構成すると共に、上記閉磁路の一部に空隙を有する主鉄心、上記主鉄心に巻装された磁束発生コイル、上記磁束発生コイルに交流を印加する電源装置、上記空隙内で上記閉磁路に設けられ積層された電磁鋼板で構成されると共に、上記主鉄心より小さい断面積を有し被測定物が装着される集束鉄心、上記集束鉄心に巻装された電圧検出コイル、上記電圧検出コイルに発生する電圧を検出する電圧検出器、上記被測定物として良品を装着した場合の上記電圧検出器の検出値を基準値として記憶すると共に、上記被測定物に対する上記電圧検出器の検出値と上記基準値とを比較し上記被測定物が不良品か否かを判定する制御装置を備えた金属製機械部品の不良品判定装置。
【請求項４】
上記電源装置が発生する交流の周波数は可変であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の金属製機械部品の不良品判定装置。
【請求項５】
上記集束鉄心を上記主鉄心の空隙内に複数個設け、各集束鉄心にそれぞれ被測定物を装着し得るようにしたことを特徴とする請求項３または請求項４記載の金属製機械部品の不良品判定装置。
【請求項６】
上記制御装置は、選択された複数の周波数を有する交流を上記電源装置に順次発生させ、各周波数ごとに上記電流検出器の検出値と上記基準値とを比較し、不良品か否かの判定をさせるようにしたことを特徴とする請求項１記載の金属製機械部品の不良品判定装置。
【請求項７】
上記制御装置は、周波数を連続的に変化し得る交流を上記電源装置に発生させ、所定の周波数ごとに上記電流検出器の検出値と上記基準値とを比較し、不良品か否かの判定をさせるようにしたことを特徴とする請求項１記載の金属製機械部品の不良品判定装置。
【請求項８】
上記制御装置の判定は上記金属製機械部品の内径を対象とすることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項記載の金属製機械部品の不良品判定装置。
【請求項９】
上記制御装置の判定は上記金属製機械部品の高さを対象とすることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項記載の金属製機械部品の不良品判定装置。
【請求項１０】
上記制御装置の判定は上記金属製機械部品の内側の割れの有無を対象とすることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項記載の金属製機械部品の不良品判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄心で構成される磁気回路を利用して、歯車や軸受などの金属製機械部品の形状が正規のものかどうかを判定することにより不良品を判定する金属製機械部品の不良品判定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気回路を利用した従来の金属製機械部品の不良品判定装置は、いくつか提案されている。例えば磁気的なループを構成する鉄心の空隙部分に環状の被測定物である配管を配置して、被測定物に誘起される電圧を２次コイルで測定して被測定物の劣化を検出する装置がある。（例えば特許文献１参照）。また、磁気的なループを構成する鉄心の空隙部分に被測定物を配置して移動させ、鉄心に巻かれた２次コイルに誘起される電圧を検出して被測定物の異物を検出する装置もある。（例えば特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７４５０８号公報
【特許文献２】特開昭６２−１７５６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示されたものは、環状の被測定物が長尺の配管に限定され、その劣化を検出するものであるが、形状の違いによる不良までは判断できないのに加えて、機械部品に多く見られる歯車や軸受などの環状の機械部品の判定には適用できないという問題点があった。
【０００５】
また、特許文献２に示されたものは、被測定物の強磁性の異物を検出するものであり、被測定物自体の形状の違いによる不良までは判断できないという問題点があった。
【０００６】
この発明は以上のような問題点を解決するためになされたもので、環状の金属製機械部品の製造ラインにおいて、内側の割れ等による形状の違いを検出して不良品を判定することができる金属製機械部品の不良品判定装置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】
【０００７】
この発明の請求項１に係る金属製機械部品の不良品判定装置は、積層された電磁鋼板で閉磁路を構成すると共に、上記被測定物が磁路を取り囲むように装着される主鉄心、上記主鉄心に巻装された磁束発生コイル、上記磁束発生コイルに交流を印加する電源装置、上記磁束発生コイルに流れる電流を検出する電流検出器及び上記被測定物として良品を装着した場合の上記電流検出器の検出値を基準値として記憶すると共に、上記被測定物に対する上記電流検出器の検出値と上記基準値とを比較し上記被測定物が不良品か否かを判定する制御装置を備えたものである。
【０００８】
また、この発明の請求項２に係る金属製機械部品の不良品判定装置は、積層された電磁鋼板で閉磁路を構成すると共に、上記被測定物が磁路を取り囲むように装着される主鉄心、上記主鉄心に巻装された磁束発生コイル、上記磁束発生コイルに交流を印加する電源装置、上記磁束発生コイルに発生する電力を検出する電力検出器及び上記被測定物として良品を装着した場合の上記電力検出器の検出値を基準値として記憶すると共に、上記被測定物に対する上記電力検出器の検出値と上記基準値とを比較し上記被測定物が不良品か否かを判定する制御装置を備えたものである。
【０００９】
また、この発明の請求項３に係る金属製機械部品の不良品判定装置は、積層された電磁鋼板で閉磁路を構成すると共に、上記閉磁路の一部に空隙を有する主鉄心、上記主鉄心に巻装された磁束発生コイル、上記磁束発生コイルに交流を印加する電源装置、上記空隙内で上記閉磁路に設けられ積層された電磁鋼板で構成されると共に、上記主鉄心より小さい断面積を有し被測定物が装着される集束鉄心、上記集束鉄心に巻装された電圧検出コイル、上記電圧検出コイルに発生する電圧を検出する電圧検出器、上記被測定物として良品を装着した場合の上記電圧検出器の検出値を基準値として記憶すると共に、上記被測定物に対する上記電圧検出器の検出値と上記基準値とを比較し上記被測定物が不良品か否かを判定する制御装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る金属製機械部品の不良品判定装置は上記のように構成されているため、環状の金属製機械部品の製造ラインにおいて、内側の割れ等による形状の違いを検出して不良品を判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。図１は、実施の形態１による金属製機械部品の不良品判定装置の構成を示す概略図、図２は図１における被測定物付近の拡大図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図であり、被測定物の形状と、被測定物に流れる誘導電流を示すものである。
【００１２】
実施の形態１の金属製機械部品の不良品判定装置は図１に示すように、Ｌ字状に形成された上部鉄心１と、同様にＬ字状に形成され、上端部が上記上部鉄心１の下端に当接する形で対向配置された下部鉄心２と、上記両鉄心と磁気的に結合して閉磁路を形成する後部鉄心３とから構成された鉄心構造を有する。
【００１３】
上部鉄心１、下部鉄心２および後部鉄心３（以下、これらを合わせて主鉄心という）はそれぞれ積層された電磁鋼板で作られ、製作上の容易さの点からその断面形状は正方形または長方形とされている。また、上部鉄心１の下端部には環状の金属製機械部品である被測定物を支承するための受け台１６が設けられ、環状の被測定物６は受け台１６上に載置された状態で上部鉄心１が貫通するようにされている。
【００１４】
受け台１６は磁束の影響を受けないように、また熱的影響を受けないように耐熱性の絶縁物で作られている。そして環状の被測定物６を図１に示す位置への搬入、搬出のために、上部鉄心１を昇降させる必要があるため、上部鉄心１に昇降機構１２が取り付けられている。この昇降機構１２は例えば周知のシリンダ機器で構成されている。一方、被測定物６は図示しない搬送機構によって、受け台１６上に搬送され載置される。
【００１５】
また、上部鉄心１が昇降する時に後部鉄心３との干渉を防ぐため、後部鉄心３を上部鉄心１から離す必要があるため、後部鉄心３には水平方向移動用の機構１３が設けられている。この水平移動用の機構１３も例えばシリンダ機器で構成されている。
【００１６】
受け台１６上に載置された被測定物６は主鉄心と共に周回状の磁気回路を構成することになる。なお、被測定物６は歯車や軸受などの環状の金属製機械部品であるが、図１ではその形状を外径、内径とも均一な単純なリング形状と仮定して示している。
【００１７】
後部鉄心３には主磁束発生コイル４が巻装されて電源装置７に接続され、所定の電圧および周波数の交流が印加されて主鉄心に磁束を発生するようにされている。
【００１８】
ここで、被測定物６の形状の違いを判定する原理について図１、図２を用いて説明する。主鉄心を貫通する磁束ΦO（主磁束）による電磁誘導により、被測定物６には電圧Vwが
誘起され、次の式で示される関係がある。
Vw＝ｋ・ｆ・Φo     ・・・  (1)
ただし  ｋ：定数、
ｆ：電源装置７の発生する交流電源の周波数である。
【００１９】
上記の電圧Vwによって被測定物６の内部には、図２(a)に矢印で示すように、また図２(b)に斜線で示すように、被測定物６の内面に沿って誘導電流Iwが発生する。式(1)に示すように、被測定物６に誘起される電圧Vwの大きさは、主鉄心を貫通する磁束の量と周波数で決まる。なお、図１および図２における主磁束Φoと誘導電流Iwの向きはある時点のものであり、実際には交流電源の周波数ｆに応じて向きが変わる。これは後述する他の説明図においても同様である。
【００２０】
また、電圧Vwおよび誘導電流Iwの間には次の式で示される関係がある。
Vw=Iw・Zw         ・・・  (2)
ただし  Zw：被測定物６に誘導電流Iwが流れる経路の交流インピーダンスである。
【００２１】
一方、磁束発生コイル４の起磁力(Nc・Ic)と、主鉄心および被測定物６で構成される磁気回路との間には次の式で示される関係がある。
Nc・Ic=R・Φo + Iw     ・・・  (3)
ただし  Nc：主磁束発生コイル４の巻数、
Ic：主磁束発生コイル４に流れる電流（1次電流）、
R：主鉄心の磁気抵抗の合計である。
【００２２】
また、主磁束発生コイル４に印加される電圧Voすなわち電源装置７から供給される電源の電圧、および周波数ｆと、上記の主磁束Φoとの間には次の式で示される関係がある。
Vo=k・ｆ・Nc・Φo      ・・・  (4)
ただし  kは定数である。
【００２３】
図２（ａ）（ｂ）に示すように、誘導電流Iwは被測定物６の内面に集中して流れ、また上記の交流インピーダンスZwは誘導電流Iwが流れる経路の抵抗にほぼ比例する。よって、被測定物６に誘起される電圧Vwと周波数ｆが一定であれば、被測定物６の内径ｒまたは高さｈと誘導電流Iwとの間には次のような関係がある。
・  被測定物６の内径ｒ大  →  誘導電流Iwが流れる経路が長い  →  交流インピーダンス大  →  誘導電流Iw小
・  被測定物６の高さｈ大  →  誘導電流Iwが流れる経路の断面積が大  →  交流インピーダンス小  →  誘導電流Iw大
【００２４】
すなわち、誘導電流Iwの大きさで被測定物６の内径ｒと高さｈの大小を推定することができる。ここで、磁気抵抗Rは、主鉄心の材質と寸法で決まる値であるから、一定である。また、式(4)により、電源装置７から供給される電源の電圧と周波数が一定であれば、主磁束Φoは一定である。よって、式(3)で分かるように誘導電流Iwの増減は1次電流Icの大きさに現れるので、1次電流Icの大きさによって被測定物６の内径ｒと高さｈの大小を推定することができる。
【００２５】
次に、図３(a)に示すように、被測定物６の断面部分に内面から外面にわたって割れが
発生している場合について説明する。図３(a)に示すような割れが発生している場合には
破線で示しているように、誘導電流Iwが流れない。よって、式(3)に示すように1次電流Icは割れが発生していない場合に比べて小さくなり、被測定物６がない状態と同じ値になる。
【００２６】
次に、図３(b)に示すように、被測定物６の断面部分に内面から外面までの一部に割れ
が発生している場合について説明する。誘導電流Iwは内面に近接して流れるので、図３に示すような割れが発生している場合は、誘導電流Iwは矢印経路で示すように割れに沿って流れる。よって、被測定物６の内径ｒが大きくなったのと同じ結果となって誘導電流Iwが小さくなり、式(3)に示すように1次電流Icは割れが発生していない場合に比べて大きくなる。
【００２７】
ここで、実際の測定の手順について説明する。まず、被測定物６がない状態で、電源装置７より所定の電圧Vo(=Vo1)、周波数ｆ(=f1)を印加して電流検出器１０により1次電流を測定し、無負荷1次電流Icoとして、制御装置８に記憶させておく。次に、ある種類の機械部品Aを製造ラインにて処理するに当たり、あらかじめ、正規の寸法を持ち、割れがないことが判明している正規の同種類の機械部品Aを被測定物６の基準材として受け台１６上に載置し、電源装置７より所定の電圧Vo(=Vo1)、周波数ｆ(=f1)を印加して電流検出器１０により1次電流を測定する。この1次電流は基準1次電流Ic1として、制御装置８に記憶させておく。他の種類の機械部品についても測定を行う場合には、同様の測定をしてそれぞれの基準１次電流を制御装置８に記憶させておく。
【００２８】
次に装置の運転を開始する。上部鉄心１を昇降機構１２によって上昇させ、後部鉄心３を機構１３で退避させた状態で被測定物６が図示しない搬送機構によって受け台１６上に載置され、上部鉄心１が下降して下部鉄心２と接触し、また、後部鉄心３が前進して上部鉄心１および下部鉄心２と接触する。この状態で、電源装置７を起動して主磁束発生コイル４に電圧Vo1、周波数f1の電源を供給する。電源の供給後に、1次電流Icが電流検出器１０によって検出され、制御装置８に入力される。制御装置８の内部では上記の1次電流Icは測定ずみの基準1次電流Ic1と比較され、両者が異なる場合は、被測定物６は内径ｒまたは高さｈが基準材と異なる、または一部に割れがある、すなわち不良品と判定されて警告出力が出される。また、上記の1次電流Icが測定ずみの無負荷1次電流Icoに等しければ、内面から外面にわたって割れがあると判定されて、同様に警告出力が出される。
【００２９】
上記の制御の流れを図４に示す。すなわちステップＳ１で、測定された１次電流Icと、あらかじめ記憶されている１次基準電流Ic1とが比較され、Ic≒Ic1の場合には良品と判定されて警告出力は出されないが、Ic≠Ic1の場合にはステップＳ２で１次電流Icと無負荷１次電流Icoとが比較される。Ic≒Icoの場合は内面から外面にわたって割れがあると判定され、Ic≠Icoの場合には内径または高さが正規の寸法ではない、あるいは一部に割れがあると判定され、いずれの場合も不良品と判定されて警告が出される。
【００３０】
このようにして、被測定物６と基準材との形状の違いの有無を検出することができ、不良品を判定することができる。
【００３１】
なお、実施の形態１では、電流Icを形状測定の根拠としたが、実際の測定に際しては、電圧Voを変える場合もある。この場合には、電圧Voと電流Icの比をもって、判定の根拠にすれば、同様の効果を期待することができる。
【００３２】
実施の形態１は上記のように、正規の寸法を持つ被測定物６を測定して主磁束発生コイル４に流れる1次電流を基準1次電流として制御装置８に記憶させておき、連続して搬送される被測定物６の測定によって得られた主磁束発生コイル４に流れる1次電流と比較することにより、基準材との形状の違いを検出することができ、被測定物６が不良品であるかどうかを判定することができる。よって、金属製機械部品の製造ラインにおける不良品の混入を防ぐことができる。
【００３３】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図にもとづいて説明する。図５は、実施の形態２による金属製機械部品の不良品判定装置の構成を示す概略図で、図１と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図１と異なる点は、電流検出器１０の代わりに電源装置７から磁束発生コイル４に供給される電力を測定する電力測定器１１が設置されている点である。
【００３４】
実施の形態２による測定の原理を説明する。被測定物６に発生する損失Pwは、次の式で表される。
Pw ∝ Vw２／Rw              ・・・  (5)
ただし  Rw：誘導電流Iwが流れる経路の抵抗である。
抵抗Rwは誘導電流Iwが流れる経路の長さ、すなわち被測定物６の内径rに比例し、誘導電流Iwが流れる幅δ（図２）と、被測定物６の高さhにそれぞれ反比例する。
【００３５】
よって、被測定物６に誘起される電圧Vwと周波数ｆが一定であれば、被測定物６の内径ｒまたは高さｈと損失Pwの間には次の関係がある。
(１)  被測定物６の内径ｒ大  →  抵抗Rw大  →  損失Pw小
(２)  被測定物６の高さｈ大  →  抵抗Rw小  →  損失Pw大
すなわち、損失Pwの大きさで被測定物６の内径ｒと高さｈの大小を推定することができる。また、電力測定器１１で測定される電力Pcの内、上記の損失Pw以外に発生する損失、すなわち各鉄心の鉄損と主磁束発生コイル４の銅損はほぼ一定であるから、上記の損失Pwの増減は、電力測定器１１で測定される電力Pcを増減させることになる。
【００３６】
次に、図３(a)に示すように、被測定物６の断面部分に内面から外面にわたって割れが
発生している場合について説明する。図３（ａ）に示すような割れが発生している場合は誘導電流Iwが流れないので被測定物６の損失Pwはゼロになる。よって、電力Pcは割れが発生していない場合に比べて小さくなり、被測定物６がない状態と同じ電力になる。
【００３７】
また、図３(b)に示すように、被測定物６の断面部分に内面から外面までの一部に割れ
が発生している場合について説明する。図３(b)に示すような割れが発生している場合は
、誘導電流Iwは上述のように割れに沿って流れる。よって、被測定物６の内径ｒが大きくなったのと同じ結果となって抵抗Rwが大きくなって損失Pwは小さくなる。
【００３８】
ここで、実際の測定の手順について説明する。まず、被測定物６がない状態で、電源装置７より所定の電圧Vo(=Vo1)、周波数ｆ(=f1)を印加して電力Pcを測定し、無負荷電力Pcoとして、制御装置８に記憶させておく。次に、ある種類の機械部品Aを製造ラインにて処理するに当たり、あらかじめ、正規の寸法を持ち割れがないことが判明している正規の同種類の機械部品Aを被測定物６の基準材として受け台１６上に載置し、電源装置７より所定の電圧Vo(=Vo1)、周波数ｆ(=f1)を印加して電力測定器１１により電力を測定する。この電力は基準電力Pc1として、制御装置８に記憶させておく。他の種類の機械部品についても測定を行う場合には同様の測定をしてそれぞれの基準電力を制御装置８に記憶させておく。
【００３９】
次に装置の運転を開始する。上部鉄心１を昇降機構１２によって上昇させ、後部鉄心３を機構１３で退避させた状態で被測定物６が図示しない搬送機構によって受け台１６上に載置され、上部鉄心１が下降して下部鉄心２と接触し、また、後部鉄心３が前進して上部鉄心１および下部鉄心２と接触する。この状態で、電源装置７を起動して主磁束発生コイル４に電圧Vo1、周波数f1の電源を供給する。電源の供給後に、電力Pcが電力測定器１１によって検出され、制御装置８に入力される。制御装置８の内部では上記の電力Pcは測定ずみの基準電力Pc1と比較され、両者が異なる場合は、被測定物６は正規の寸法を持たず、内径が大きいか、または高さが大きい、あるいは一部に割れがある不良品と判定されて警告出力が出される。また、上記の電力Pcが無負荷電力Pcoに等しければ、内面から外面にわたって割れがあると判定されて、同様に警告出力が出される。
【００４０】
上記の制御の流れを図６に示す。すなわちステップＳ１１で測定された電力Pcと、あらかじめ記憶されている基準電力Pc1とが比較され、Pc≒Pc1の場合には良品と判定されて警告出力は出されないが、Pc≠Pc1の場合にはステップＳ１２で電力Pcと無負荷電力Pcoとが比較される。Pc≒Pcoの場合は内面から外面にわたって割れがあると判定され、Pc≠Pcoの場合には内径または高さが正規の寸法ではない、あるいは一部に割れがあると判定され、いずれの場合も不良品と判定されて警告が出される。
【００４１】
実施の形態２は上記のように、正規の寸法を持つ被測定物６を測定して主磁束発生コイル４に消費される電力を基準電力として制御装置８に記憶させておき、連続して搬送される被測定物６の測定によって得られた主磁束発生コイル４に消費される電力と比較することにより、基準材との形状の違いを検出することができ、被測定物６が不良品であるかどうかを判定することができる。よって、金属製機械部品の製造ラインにおける不良品の混入を防ぐことができる。
【００４２】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３を図にもとづいて説明する。図７は実施の形態３による金属製機械部品の不良品判定装置の構成を示す概略図で、図１と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図１と異なる点は、上部鉄心１と下部鉄心２との間に空隙部分を設け、上記空隙部分に主鉄心より断面積の小さい集束鉄心２１を配置して上記集束鉄心に電圧検出コイル２２を巻装すると共に、電流検出器１０の代わりに、上記電圧検出コイル２２に発生する電圧を検出する電圧検出器２３を設置した点である。上記集束鉄心２１は上部鉄心１に冶具（図示せず）を通して取り付けられており、上部鉄心１と一体となって昇降することができるようになっている。
【００４３】
実施の形態３による測定の原理を説明する。図８に集束鉄心部分の磁束の流れおよび誘導電流を示すように、集束鉄心２１を貫通する磁束Φsによる電磁誘導により、被測定物
６には電圧Vwが誘起され、次の式で示される関係がある。
Vw＝ｋ・ｆ・Φs     ・・・  (6)
ただし  ｋは定数である。
被測定物６に流れる電流Iwと被測定物６に誘起される電圧Vwの関係は実施の形態１と同様である。また、被測定物６に誘起される電圧Vwと周波数ｆが一定であれば、被測定物６の内径ｒ、高さｈと  被測定物６に誘起される誘導電流Iwとの間には実施の形態１と同様の関係がある。
【００４４】
ここで、主磁束Φoは、集束鉄心２１を貫通する磁束φsと、集束鉄心２１以外の空隙部分を通過する磁束φgに分かれる。被測定物６に流れる電流Iwは被測定物６の周囲に磁束Φcを誘起させる。図８に示すように、この磁束Φcは集束鉄心２１から遠い空隙部分の磁束φgを減少させ、集束鉄心２１に近い空隙部分の磁束φgを増大させる方向に発生する。すなわち、磁束Φcは集束鉄心２１に磁束を集中させるように働く。この集中効果は、上記の磁束Φcが大きいほど、すなわち電流Iwが大きいほど大きい。よって、電流Iwの増大は集束鉄心磁束Φsを増大させる。
【００４５】
一方、磁束φsと電圧検出コイル２２に発生する電圧Vsには次の式で示される関係がある。
Vs=k・ｆ・φs                      ・・・  (7)
ただしkは定数である。
式(7)に示すように、磁束φsの増大は電圧検出コイル２２に発生する電圧Vsの増大につながる。よって、次のような関係があることがわかる。
（１）被測定物６の内径ｒ大  →  電流Iw小  →  磁束φc小  →  磁束φs小  →          電圧Vs小
（２）被測定物６の高さｈ大  →  電流Iw大  →  磁束φc大  →  磁束φs大  →          電圧Vs大
すなわち、電圧Vsの大きさで被測定物６の内径ｒと高さｈの大小を推定することができる。
【００４６】
次に、図３(a)に示すように、被測定物６の断面部分に内面から外面にわたって割れが
発生している場合について説明する。図３（ａ）に示すような割れが発生している場合は誘導電流Iwが流れないので被測定物６に流れる電流Iwはゼロになる。よって、上記の関係に示すように電圧Vsは割れが発生していない場合に比べて極めて小さくなり、被測定物６がない状態と同じ値になる。
【００４７】
また、図３(b)に示すように、被測定物６の断面部分に内面から外面までの一部に割れ
が発生している場合について説明する。図３(b)に示すような割れが発生している場合は
、誘導電流Iwは上述のように割れに沿って流れる。よって、被測定物６の内径ｒが大きくなったのと同じ結果となって抵抗Rwが大きくなって電流Iwは小さくなり、電圧Vsは割れが発生していない場合に比べて小さくなる。
【００４８】
ここで、実際の測定の手順について説明する。まず、被測定物６がない状態で、電源装置７より所定の電圧Vo(=Vo1)、周波数ｆ(=f1)を印加して電圧Vsを測定し、無負荷電圧Vsoとして、制御装置８に記憶させておく。次に、ある種類の機械部品Aを製造ラインにて処理するに当たり、あらかじめ、正規の寸法を持ち割れがないことが判明している正規の同種類の機械部品Aを被測定物６の基準材として受け台１６上に載置し、電源装置７より所定の電圧Vo(=Vo1)、周波数ｆ(=f1)を印加して電圧検出コイル２２に発生する電圧Vsを電圧検出器２３によって測定する。電圧Vsは基準電圧Vs1として、制御装置８に記憶させておく。他の種類の機械部品についても測定を行う場合には同様の測定をしてそれぞれの基準電圧を制御装置８に記憶させておく。
【００４９】
次に装置の運転を開始する。上部鉄心１および集束鉄心２１を昇降機構１２によって上昇させ、後部鉄心３を機構１３で退避させた状態で被測定物６が図示しない搬送機構によって受け台１６上に載置され、上部鉄心１および集束鉄心２１が下降して下部鉄心２と接触し、また、後部鉄心３が前進して上部鉄心１および下部鉄心２と接触する。この状態で、電源装置７を起動して主磁束発生コイル４に電圧Vo1、周波数f1の電源を供給する。電源の供給後に、電圧Vsが電圧検出器２３によって検出されて、制御装置８に入力される。制御装置８の内部では上記の電圧Vsは測定ずみの基準電圧Vs1と比較され、両者が異なる場合は、被測定物６は内径ｒまたは高さｈが基準材と異なる、または一部に割れがある、すなわち不良品と判定されて警告出力が出される。また、上記の電圧Vsが無負荷電圧Vsoに等しければ、内面から外面にわたって割れがあると判定されて、警告出力が出される。
【００５０】
上記の制御の流れを図１０に示す。すなわちステップＳ２１で、測定された電圧Vsと、あらかじめ記憶されている基準電圧Vs1とが比較され、Vs≒Vs1の場合には良品と判定されて警告出力は出されないが、Vs≠Vs1の場合にはステップＳ２２で電圧Vsと無負荷電圧Vsoとが比較される。Vs≒Vsoの場合は内面から外面にわたって割れがあると判定され、Vs≠Vsoの場合には内径または高さが正規の寸法ではない、あるいは一部に割れがあると判定され、いずれの場合も不良品と判定されて警告が出される。
【００５１】
上述の実施の形態３では、被測定物６は１個であるが、これは複数個であっても以下の構成とすることにより同様の判定をすることができる。図１０は２個の被測定物６を測定する場合の概略図で、上部鉄心１と下部鉄心２との間の空隙部分に２個の集束鉄心２１ａ、２１ｂを並列に配置し、各集束鉄心２１ａ、２１ｂにそれぞれ被測定物６ａ、６ｂを装着する。上部鉄心１および下部鉄心２の断面積は、２個の被測定物６ａ、６ｂおよび集束鉄心２１ａ、２１ｂが配置できるように、被測定物６が１個の場合に比べて大きくしておく。また、電圧検出コイル２２ａ、２２ｂを上記集束鉄心２１ａ、２１ｂにそれぞれ取り付け、その検出された電圧(Vsa,Vsb)を制御装置８に入力する。被測定物６が１個の場合と同様に、上記の電圧Vsa,Vsbは基準電圧Vs1と比較されて、Vsa,VsbのいずれかがVs1と異なる場合は、異なる側の被測定物６は内径ｒまたは高さｈが基準材と異なる、または一部に割れがある、すなわち不良品と判定されて警告出力が出される。また、上記の電圧Vsa,Vsbのいずれかが無負荷電圧Vsoに等しければ、等しい側の被測定物６の内面から外面にわたって割れがあると判定されて、警告出力が出される。
【００５２】
なお、図１０では、被測定物６を２個として説明したが、３個以上の場合であっても、被測定物６の個数に応じて集束鉄心２１、電圧検出コイル２２を配置することにより、同様の判定を行うことができる。
【００５３】
実施の形態３は上述のように、正規の寸法を持つ被測定物６を測定して電圧検出コイル２３に発生する電圧を基準電圧として制御装置８に記憶させておき、連続して搬送される被測定物６の測定によって得られた電圧検出コイル２３に発生する電圧と比較することにより、基準材との形状の違いを検出することができ、不良品であるかどうかを判定することができる。また、集束鉄心２１および電圧検出コイル２２を複数個配置することにより、その個数に応じた被測定物６を同様に判定することができる。よって、金属製機械部品の製造ラインにおける不良品の混入を防ぐことができる。
【００５４】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４を図にもとづいて説明する。実施の形態４の不良品判定装置の構成は図１と同様であるため図示を省略するが、図１と異なる点は図１１（ａ）（ｂ）に示すような表面に凹凸のある被測定物６に対応するため、電源装置７の周波数を可変式として、複数の周波数を選択して周波数ごとに電流Icを測定するようにした点である。
【００５５】
被測定物６に流れる電流Iwは内面に集中し、その流れる範囲すなわち被測定物６の内側からの距離、電流浸透深さδは周波数ｆによって変わり、次の式で示される関係がある。
【数１】
2009287958.tif 000003
ただし、ρは被測定物６の抵抗率、μは被測定物６の透磁率である。
【００５６】
式(8)から分かるように、周波数fが大きいほどδは小さくなる。例えば、被測定物６が鋼である場合、周波数１００Hzにてδは約３mmである。一方、被測定物６は図３（ａ）（ｂ）に示すような単純な円筒形状であることは稀であり、実際の機械部品は図１１(a)の例に示すように角部の面取りや表面に凹凸があることが多い。よって、このような場合は図１１(a)に示すように、被測定物６の内部にできるだけ均等に電流Iwを分布させる方が、基準材との違いを検出し易くなる。すなわち、δの値が被測定物６の厚み（図１１(a)のｔ）にできるだけ近い方が、不良品の判定精度が高くなる。そのため、被測定物６の厚みｔに応じて適正な周波数ｆを選択する方がよい。しかし、被測定物６の厚みを事前に知ることは通常できないので、判定に適正な周波数をあらかじめ選択することは困難な場合がある。
【００５７】
また、一般に機械部品の厚みは一定ではなく、図１１(b)に示すように高さ方向で変わ
ることが多い。式(8)よりδの値を被測定物６の厚みとほぼ等しくするために適当な周波
数は、厚みが２mmの場合には２００Hｚ程度であり、厚みが１０mmの場合には周波数は１０Hｚ程度である。すなわち、周波数ｆは固定値ではなく、複数の周波数で判定を行う方が判定精度は高くなる。
【００５８】
次に、実施の形態４の動作について説明する。まず、被測定物６がない状態で、電源装置７より所定の電圧Vo(=Vo1))を印加して1次電流Icを測定するが、複数の周波数、ここでは３種類の周波数fa,fb,fcを順番に印加して得られた無負荷1次電流Icoa,Icob,Icocを制御装置８に記憶させておく。次に、ある種類の機械部品Aを製造ラインにて処理するに当たり、あらかじめ、正規の寸法を持ち割れがないことが判明している正規の同種類の機械部品Aを被測定物６の基準材として受け台１６上に載置し、電源装置７より所定の電圧Vo(=Vo1)、３種類の周波数fa,fb,fcを順番に印加して得られた1次電流Ica,Icb,Iccを測定する。これらの1次電流は基準1次電流データIc1a,Ic1b,Ic1cとして、制御装置８に記憶させておく。他の種類の機械部品についても測定を行う場合には同様の測定をしてそれぞれの基準電流を制御装置８に記憶させておく。
【００５９】
次に装置の運転を開始する。上部鉄心１を昇降機構１２によって上昇させ、後部鉄心３を機構１３で退避させた状態で被測定物６が図示しない搬送機構によって受け台１６上に載置され、上部鉄心１が下降して下部鉄心２と接触し、また、後部鉄心３が前進して上部鉄心１および下部鉄心２と接触する。この状態で、電源装置７を起動して主磁束発生コイル４に電圧Vo1、３種類の周波数fa,fb,fcの電源を順番に供給する。電源の供給後に、周波数fa,fb,fc に対応した1次電流Ica,Icb,Iccが電流検出器９によって検出されて、制御装置８に入力される。制御装置８の内部では上記の1次電流Ica,Icb,Iccは基準1次電流Ic1a,Ic1b,Ic1cと比較され、同じ周波数において、両者が異なるデータがある場合は、被測定物６は内径ｒまたは高さｈが基準材と異なる、または一部に割れがある、すなわち不良品と判定されて警告出力が出される。また、同じ周波数において上記の1次電流Ica,Icb,Iccが無負荷1次電流Icoa,Icob,Icocにすべて等しければ、内面から外面にわたって割れがあると判定されて、警告出力が出される。
【００６０】
上記の制御の流れを図１２に示す。すなわちステップＳ３１で、測定された電流Icと、あらかじめ記憶されている基準電流Ic1とが比較され、すべての周波数でIc≒Ic1の場合には良品と判定されて警告出力は出されないが、一部の周波数でIc≠Ic1の場合にはステップＳ３２で電流Icと無負荷電流Icoとが比較される。すべての周波数でIc≒Icoの場合は内面から外面にわたって割れがあると判定され、一部の周波数でIc≠Icoの場合には内径または高さが正規の寸法ではない、あるいは一部に割れがあると判定され、いずれの場合も不良品と判定されて警告が出される。
【００６１】
実施の形態４は上述のように複数の周波数を選択して測定しているため、被測定物６の形状の違いによる測定誤差を低減させることができる。従って、上述した３種類の周波数fa,fb,fcは近接した値でなく、例えば、１０Hz,１００Hz,３００Hzといったように離れた値を選択することが望ましい。
【００６２】
このようにして、被測定物６は表面に凹凸があるような場合でも、基準材との形状の違いを検出することができ、被測定物６が不良品であるかどうかを判定することができる。
【００６３】
以上の説明では、周波数の選択数は３個としたが、２個または４個以上であっても同様の効果を期待することができる。
【００６４】
また、以上の説明では、周波数を複数個、独立して選択する手段としたが、図１３(a)
に示すように周波数を無段階に、例えば１０Hｚから４００Hｚに連続的に変えて、図１３(ｂ)に示すように、周波数の変化に対して電流Icを連続的に測定したデータを用いることもできる。この場合に適当な被測定物の厚みは１０ｍｍから１ｍｍになり、円周方向、高さ方向で厚みが大きく変わる被測定物であっても、正規の寸法を持つ被測定物と比較して精度の高い判定を行うことができる。
【００６５】
また、以上の説明では、電流Icを形状測定の根拠としたが、実際の実施例においては、電圧Voを変える場合がある。この場合には、電圧Voと電流Ica,Icb,Iccの比をもって、形状測定の根拠にすれば、同様の効果を期待することができる。
【００６６】
実施の形態４は上記のように、正規の寸法を持つ被測定物６を測定し、電源装置７の発生する交流の周波数を複数個選択して、または周波数を連続的に変化させて、主磁束発生コイル４に流れる1次電流を周波数ごとに検出して基準1次電流として制御装置８に記憶させておき、連続して搬送される被測定物６について、同様にして電源装置７の発生する交流の周波数を複数個選択して、または周波数を連続的に変化させて得られた主磁束発生コイル４に流れる1次電流と比較することにより、基準材との形状の違いを検出でき、被測定物６が不良品であるかどうかをより高い精度で判定することができる。
【００６７】
なお、上述した実施の形態２または３では、周波数ｆは一定である場合について説明したが、実施の形態４と同様に、周波数を複数個選択する方法、または周波数ｆを連続的に変える方法を採用しても同様の効果を得ることができる。
【００６８】
また、実施の形態１〜４では、被測定物６の内側の穴は円形としているが、これは円形でなく、四角その他の形状であっても、同様に誘導電流Iwが流れ、上記の説明と同様の判定ができることは言うまでもない。
【００６９】
また、実施の形態１〜４では、主磁束発生コイル４は後部鉄心３に巻装されているが、これは上部鉄心１または下部鉄心２に巻装しても同様に主磁束Φoが発生されるので、同
様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】この発明の実施の形態１による金属製機械部品の不良品判定装置の構成を示す概略図である。
【図２】被測定物付近の拡大図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図であり、被測定物の形状と被測定物に流れる誘導電流を示すものである。
【図３】被測定物に割れが発生している場合の誘導電流の流れを示す説明図で、(a)は内面から外面にわたって割れが発生している場合、(b)は一部に割れが発生している場合を示す。
【図４】実施の形態１による金属製機械部品の不良品判定装置の制御の流れを示すフロー図である。
【図５】この発明の実施の形態２による金属製機械部品の不良品判定装置の構成を示す概略図である。
【図６】実施の形態２による金属製機械部品の不良品判定装置の制御の流れを示すフロー図である。
【図７】この発明の実施の形態３による金属製機械部品の不良品判定装置の構成を示す概略図である。
【図８】実施の形態３による金属製機械部品の不良品判定装置の被測定物の形状と磁束の流れおよび誘導電流を示す説明図である。
【図９】実施の形態３による金属製機械部品の不良品判定装置の制御の流れを示すフロー図である。
【図１０】この発明の実施の形態３の他の実施例を示す概略図である。
【図１１】この発明の実施の形態４によって測定される表面に凹凸のある被測定物を示す平面図および断面図で、（ａ）は表面に凹凸のある構成を示し、（ｂ）は高さ方向に半径が変わる構成を示す。
【図１２】この発明の実施の形態４による金属製機械部品の不良品判定装置の制御の流れを示すフロー図である。
【図１３】実施の形態４における時間と周波数、周波数と電流の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  上部鉄心、  ２  下部鉄心、  ３  後部鉄心、  ４  主磁束発生コイル、  ６  被測定物、  ７  電源装置、  ８  制御装置、  １０  電流検出器、  １１  電力測定器、
１２  昇降機構、  １３  移動機構、  １６  受け台、  ２１  集束鉄心、  ２２  電圧検出コイル、  ２３  電圧検出器。
【図１】
2009287958.tif 000004
【図２】
2009287958.tif 000005
【図３】
2009287958.tif 000006
【図４】
2009287958.tif 000007
【図５】
2009287958.tif 000008
【図６】
2009287958.tif 000009
【図７】
2009287958.tif 000010
【図８】
2009287958.tif 000011
【図９】
2009287958.tif 000012
【図１０】
2009287958.tif 000013
【図１１】
2009287958.tif 000014
【図１２】
2009287958.tif 000015
【図１３】
2009287958.tif 000016