JP2002350409A

JP2002350409A - 打撃点検装置

Info

Publication number: JP2002350409A
Application number: JP2001160908A
Authority: JP
Inventors: Yoshitsugu Nekomoto; 善続猫本; Tsuneaki Matsudaira; 恒昭松平
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-05-29
Filing date: 2001-05-29
Publication date: 2002-12-04
Anticipated expiration: 2021-05-29
Also published as: JP4949568B2

Abstract

(57)【要約】【課題】検査員の経験や感性に頼ることなく、均質な
検査結果を得ることができる打撃検査装置を提供する。【解決手段】この課題を解決するために、本発明の打
撃検査装置（１）は、検査対象物に励起された振動を測
定するためのセンサ（６）と、このセンサが少なくとも
一つ取付けられ、検査対象物を下方から支持するベース
部材（２）と、このセンサによって測定された信号の周
波数スペクトルを求めるための周波数分析部（１２）
と、この周波数分析部によって求められた周波数スペク
トルの卓越周波数を、健全な検査対象物の卓越周波数と
比較することによって検査対象物を判別するための判別
部（１４）と、を有することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検査対象物を判別
するための打撃検査装置に関し、特に、燃料電池、コン
クリート試験片等の欠陥を検査するための打撃検査装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃料電池等の検査対象物を検査す
るために、打撃検査が行われてきた。燃料電池は、銅板
とリンプル材とを接着により積層した多層構造物であ
り、各層の接着不良等の欠陥を検査する必要がある。従
来の打撃検査では、検査対象物である燃料電池を作業台
の上に置き、検査員が燃料電池をハンマで打撃し、その
打撃音を聞くことによって燃料電池の良否を判定する。

【０００３】一方、特開昭６１−２３９６６号公報に
は、鋳物等の検査試料を打撃し、この打撃によって生じ
た音をマイクロフォンで収音してバンドパスフィルタに
通し、バンドパスフィルタからの出力データに基づいて
試料の良・不良ランクを判別する自動感応検査装置が記
載されている。また、特開平６−３４４３０号公報に
は、自動車部品等から発生する評価すべき音をマイクロ
フォンで検出し、検出された音を感応検査によって予め
得られているメンバシップ関数に基づいて評価する音質
評価装置が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】検査員が燃料電池等を
打撃して、その打撃音を判断する従来の打撃検査では、
欠陥判別の判断は個人の経験、感性等に頼るため、評価
が定量的でなく、結果にばらつきが生じる等の問題があ
る。また、特開昭６１−２３９６６号公報、及び、特開
平６−３４４３０号公報に記載された検査装置では、マ
イクロフォンによって打撃音を検出しているので、暗騒
音等の周囲のノイズの影響で判定結果の精度が低下する
という問題がある。

【０００５】本発明は、検査員の経験や感性に頼ること
なく、均質な検査結果を得ることができる打撃検査装置
を提供することを目的としている。また、本発明は、周
囲ノイズが大きい環境下にあっても、精度良く検査を行
うことができる打撃検査装置を提供することを目的とし
ている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、可搬性のある検査対象物用の打撃検査装
置であって、打撃によって検査対象物に励起された振動
を検出するためのセンサと、検査対象物を下方から支持
し、センサが少なくとも一つ取付けられたベース部材
と、センサによって検出された信号に基づいて、検査対
象物を検査するための信号処理装置と、を有することを
特徴としている。

【０００７】この構成では、検査対象物が、センサが取
付けられたベース部材によって下方から支持される。検
査対象物を加振することにより、検査対象物に振動が励
起されると、センサがその振動を検出し、センサによっ
て検出された測定データに基づいて検査対象物が検査さ
れる。この構成により、検査員の経験や感性に頼ること
なく、均質な検査結果を得ることができ、また、検査対
象物の打撃音をマイクロフォンで検出するのではなく、
検査対象物自体の振動をセンサによって直接検出するの
で、周囲ノイズが大きい環境下にあっても、精度良く検
査を行うことができる。

【０００８】また、本発明の打撃検査装置は、信号処理
装置が、センサによって測定された信号の周波数スペク
トルを求めるための周波数分析部と、この周波数分析部
によって求められた周波数スペクトルの卓越周波数を、
健全な検査対象物の卓越周波数と比較することによって
検査対象物を判別するための判別部と、を有しても良
い。この構成では、センサによって検出された測定デー
タが信号処理装置の周波数分析部に送られる。周波数分
析部は、測定データに基づいて測定データの周波数スペ
クトルを計算し、その卓越周波数を求める。求められた
卓越周波数は、予め求められた健全な検査対象物の卓越
周波数と比較され、この比較結果に基づいて検査対象物
が判別される。

【０００９】また、センサを加速度計とし、ベース部材
が弾性部分を有し、検査対象物が、ベース部材の弾性部
分に取付けられた加速度計によって下方から支持される
ように本発明の打撃検査装置を構成しても良い。或い
は、センサを荷重計とし、検査対象物が、ベース部材に
取付けられた荷重計によって下方から支持されるように
構成しても良い。さらに、センサを非接触式の変位計、
又は、非接触式の振動計とし、センサが取付けられたベ
ース部材が弾性部分を有し、ベース部材に設けられた弾
性部分が、センサの上方に、センサから離間して、検査
対象物を支持するように本発明の打撃検査装置を構成し
ても良い。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、燃料電池
を検査対象物とする場合を例に、本発明の実施形態を説
明する。まず、図１乃至図４を参照して、本発明の第１
実施形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に
よる打撃検査装置１の斜視図である。打撃検査装置１
は、ベース部材２と、ベース部材２に設けられた弾性部
分４と、弾性部分４の四隅及び中央に取付けられたセン
サである５つの加速度計６ａ乃至６ｅと、加速度計によ
って検出された信号を処理するための信号処理装置８と
を有する。ベース部材２に設けられた弾性部分４は、ゴ
ム板、スポンジ等の任意適当な弾性部材で構成される。
弾性部材の材質、厚さ等は検査対象物に応じて適宜選択
する。５つの加速度計６ａ乃至６ｅは、それらの上に検
査対象物を支持することができるように、弾性部分４に
取付けられる。各加速度計の配置及び個数は、適用に応
じて任意に変更することができる。また、ベース部材２
の弾性部分４以外の部分を省略して、ベース部材２全体
が弾性部材で構成されても良い。

【００１１】各加速度計６ａ乃至６ｅの出力は、信号処
理装置８に接続されている。信号処理装置８は、加速度
計６ａ乃至６ｅの出力信号を周波数分析するための周波
数分析部１２と、周波数分析部１２の分析結果に基づい
て検査対象物の欠陥の有無を判定する判別部１４と、判
別部１４の判別結果を表示するための表示部１０とを有
する。

【００１２】次に、図２乃至図４を参照して、本発明の
第１実施形態による打撃検査装置１の作用を説明する。
図２は、第１実施形態の打撃検査装置１による打撃試験
の様子を示す概略図である。まず、打撃検査装置１を作
業机Ｄの上に設置し、検査対象物である燃料電池Ｔを、
打撃検査装置１の弾性部分４に取付けられた各加速度計
６の上に置く。検査対象物が各加速度計６上に支持され
ると、検査対象物の重量によって加速度計６を取付けた
弾性部分４が一定量変形し、その位置で検査対象物が支
持される。次いで、検査員は、燃料電池Ｔの所定の位置
をハンマＨで打撃し、燃料電池Ｔを加振する。検査対象
物を打撃する位置は、後述する卓越周波数が明確に検出
できるように、適用に応じて検査対象物の隅部、中央部
等、適当な位置に設定する。

【００１３】加振により振動が励起された燃料電池Ｔ
は、各加速度計６の上で変形・振動する。例えば、燃料
電池Ｔの加速度計６ａによって支持されている部分が下
方に振動すると、加速度計６ａは燃料電池Ｔによって下
方に押圧され、その力によって弾性部分４が変形し、加
速度計６ａは下方に移動させられる。逆に、燃料電池Ｔ
が上方に振動すると、燃料電池Ｔの自重によって下方に
変形していた弾性部分４がもとの形状に復元するので、
加速度計６ａは弾性部分４によって燃料電池Ｔに押付け
られる。好ましくは、弾性部分４の材質や厚さは、検査
対象物の振動の全周期に亘って、加速度計６が検査対象
物に接触した状態になるように選択する。このように、
各加速度計６は、燃料電池Ｔの変形・振動に従って、燃
料電池Ｔに当接したまま上下に振動する。各加速度計６
の出力信号は、信号処理装置８に送られる。

【００１４】次に、図３及び図４を参照して、信号処理
装置８によって行われる信号処理を説明する。図３
（ａ）は実際の打撃試験を行う前に、健全な検査対象物
の基準データを取得するための信号処理のフローチャー
トであり、図３（ｂ）は実際の打撃試験を行う際の信号
処理のフローチャートである。

【００１５】基準データを取得する場合には、従来の打
撃検査方法等によって欠陥がないことが確認されている
燃料電池Ｔを打撃検査装置に載せ、打撃を行う。それ以
外の点は、実際の打撃試験の手順と同様である。即ち、
健全な燃料電池Ｔを打撃することによって振動が励起さ
れ、５つの加速度計６ａ乃至６ｅがその振動の時刻歴波
形を検出する。ステップＳ１では、信号処理装置８に内
蔵された周波数分析部１２が、それらの時刻歴波形を取
得する。次いで、ステップＳ２では、周波数分析部１２
が各時刻歴波形の周波数スペクトルを計算する。周波数
スペクトルの計算には当業者には良く知られたＦＦＴ演
算（高速フーリエ演算）等を使用することができる。ス
テップＳ３では、各周波数スペクトルがピークを示す周
波数である卓越周波数を抽出する。図４（ａ）乃至
（ｅ）は、夫々、加速度計６ａ乃至６ｅによって取得さ
れた時刻歴波形の周波数スペクトルである。図４（ａ）
乃至（ｄ）に示す燃料電池Ｔの四隅における周波数スペ
クトルには、約１７５０Ｈｚに卓越周波数があり、図４
（ｅ）に示す燃料電池Ｔの中央における周波数スペクト
ルには、約３０００Ｈｚに卓越周波数がある。ステップ
Ｓ４では、これらの卓越周波数が信号処理装置８に内蔵
された判別部１４に基準データとして記憶され、基準デ
ータの取得処理を終了する。

【００１６】好ましくは、検査対象物の質量と、弾性部
分４のばね特性とによって規定される固有振動数（剛体
モードの固有振動数）が、測定すべき卓越周波数よりも
十分に低くなるように、弾性部分４の材質及び厚さを選
択して打撃検査装置を構成する。

【００１７】次に、図３（ｂ）を参照して、実際の打撃
試験におけるデータ処理手順を説明する。実際の打撃試
験では、まず、検査すべき燃料電池Ｔを打撃検査装置１
に載せ、ハンマＨで打撃する。図３（ｂ）のステップＳ
１１の打撃波形データの取得から、ステップＳ１３の卓
越周波数の把握までの処理は、図３（ａ）のステップＳ
１乃至Ｓ３と同様であるので説明を省略する。次いで、
ステップＳ１４では、図３（ａ）のステップＳ４で判別
部１４に記憶させておいた基準データの卓越周波数と、
ステップＳ１３で抽出された検査すべき燃料電池Ｔの卓
越周波数が、判別部１４によって比較される。各周波数
スペクトルの卓越周波数が一致した場合には、ステップ
Ｓ１５に進み、燃料電池Ｔに欠陥がない旨が表示部１０
に表示される。各卓越周波数の何れか一つでも基準デー
タと一致しない場合には、ステップＳ１６に進み、燃料
電池Ｔに欠陥がある旨が表示される。一例として、接着
不良等の欠陥がある燃料電池Ｔにおいては、１７５０Ｈ
ｚに存在した卓越周波数が約１５００Ｈｚに低下し、３
０００Ｈｚに存在した卓越周波数が約２３００Ｈｚに低
下する。本実施形態では、１７５０Ｈｚの卓越周波数が
１５５０Ｈｚ以下に、又は、３０００Ｈｚの卓越周波数
が２３５０Ｈｚ以下に低下した場合に欠陥ありと判定し
ている。しかしながら、判定方法、及び、閾値とする周
波数は適用に合わせて任意に定めることができる。

【００１８】本実施形態の打撃検査装置によれば、検査
員の経験や感性に頼ることなく、均質な検査結果を得る
ことができ、また、周囲ノイズが大きい環境下にあって
も、精度良く検査を行うことができる。更に、検査対象
物の振動を複数の加速度計で測定するので、局部的な検
査対象物の欠陥も検出することができる。また、本実施
形態によれば、一般に、加速度計を使用して行われてい
る振動試験のように、検査対象物に加速度計を貼り付け
る必要がなく、迅速に検査を行うこととができる。

【００１９】次に、図５を参照して、本発明の第２実施
形態による打撃検査装置２０を説明する。第２実施形態
による打撃検査装置２０は、加速度計の代りに、センサ
として荷重計を使用し、ベース部材が弾性部分を有しな
い点が第１実施形態とは異なる。第１実施形態と同様の
構成要素には同様の参照番号を付し、第１実施形態と同
様の構成、作用、効果については説明を省略する。

【００２０】本発明の第２実施形態による打撃検査装置
２０は、ベース部材２２と、ベース部材２２の四隅及び
中央に取付けられた５つの荷重計２４と、各荷重計２４
に接続された信号処理装置８とを有する。

【００２１】次に、第２実施形態の作用を説明する。ま
ず、第１実施形態と同様に、各荷重計２４の上に検査対
象物である燃料電池Ｔを置き、所定の位置をハンマで打
撃する。打撃により、検査対象物に振動が励起され、燃
料電池Ｔの一部が下方に振動・変形すると、その部分を
支持している荷重計に作用する力が増大する。逆に、燃
料電池Ｔの一部が上方に振動・変形すると、その部分を
支持している荷重計に作用する力は減少し、最小でゼロ
になる場合もある。このようにして、検査対象物の振動
に応じた時刻歴波形が荷重計によって検出される。この
とき、各荷重計２４が検査対象物を支持する位置は、荷
重計２４及びベース部材２２の変形量分しか移動しない
ので、その移動量は非常に小さい。従って、検査対象物
の振動振幅も、一般に、第１実施形態の場合に比べ小さ
くなる。各荷重計２４によって検出された信号の処理
は、第１実施形態と同じであるので、説明を省略する。

【００２２】本実施形態では、荷重変化により卓越周波
数を把握するため、検査対象物をゴムやスポンジ等の弾
性体で浮かせる必要がなく、重量の大きな検査対象物に
も適用することができる。

【００２３】次に、図６（ａ）及び（ｂ）を参照して、
本発明の第３実施形態による打撃検査装置３０を説明す
る。第３実施形態による打撃検査装置３０は、検査対象
物を、ベース部材３２に設けられた弾性部分３４に載せ
て支持し、検査対象物の振動はセンサによって非接触で
検出される点が、第１実施形態と異なる。第１実施形態
と同様の構成要素には同様の参照番号を付し、第１又は
第２実施形態と同様の構成、作用、効果については説明
を省略する。

【００２４】図６（ａ）は第３実施形態による打撃検査
装置３０の斜視図を示し、図６（ｂ）は、図６（ａ）の
ｂ−ｂ断面を示す。打撃検査装置３０は、センサを取付
けるための５つの凹部３８を設けたベース部材３２と、
ベース部材３２に設けられた弾性部分３４と、各凹部３
８の中に夫々取付けられた非接触式センサ３６と、各非
接触式センサに接続された信号処理装置８と、を有す
る。非接触式センサ３６としては、適用に応じて、レー
ザ変位計、レーザ振動計、静電容量式変位計、渦電流式
変位計等を使用することができる。ベース部材３２の上
部に設けられた弾性部分３４は、スポンジ、又は、柔軟
なゴム等で構成され、凹部３８を形成するために刳り貫
かれた部分を除く、全面で検査対象物である燃料電池Ｔ
を支持するように構成されている。また、弾性部分３４
の厚さ及び材質は、検査対象物を弾性部分の上に置いた
際に、非接触式センサと検査対象物との間に所定の隙間
ができるように選択する。

【００２５】次に、第３実施形態の作用を説明する。ま
ず、検査すべき燃料電池Ｔを、ベース部材３２の弾性部
分３４の上に載せる。このとき、燃料電池Ｔは、弾性部
分３４が燃料電池Ｔの重量により所定量、変形した状態
で支持される。次いで、燃料電池Ｔを打撃すると、燃料
電池Ｔは弾性部分３４の上で変形・振動する。この振動
により、燃料電池Ｔと非接触式センサ３６との間の距離
が変化し、この変化に応じた信号が、各非接触式センサ
３６によって検出される。信号処理装置８による信号処
理手順は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略
する。

【００２６】本実施形態では、センサと検査対象物が接
触していないので、センサの重量の影響やセンサが接触
することによる影響を排除することができ、精度良く判
別を行うことができる。また、本実施形態では、検査対
象物のほぼ全面を弾性部分によって支持するので、検査
対象物に作用する圧力が小さく、検査対象物を傷つける
ことがない。

【００２７】以上、本発明の好ましい実施形態を説明し
たが、本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、特
許請求の範囲に記載した技術的事項の範囲内において、
開示した実施形態に種々の変更をすることができる。特
に、本発明の打撃検査装置は、本実施形態で例示した燃
料電池以外にも、可搬性のある任意の検査対象物を検査
することができる。また、検査の目的は必ずしも欠陥の
発見である必要はなく、本発明の打撃検査装置を製品の
ランク付けや、選別に使用することもできる。さらに、
加振は、必ずしもハンマによるインパクト加振である必
要はなく、動電式の加振機等によるインパクト加振、ラ
ンダム加振等、任意の加振方法を採用することができ
る。

【００２８】

【発明の効果】本発明の打撃検査装置によれば、検査員
の経験や感性に頼ることなく、均質な検査結果を得るこ
とができ、また、周囲ノイズが大きい環境下にあって
も、精度良く検査を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による打撃検査装置の斜
視図である。

【図２】本発明の第１実施形態の打撃検査装置による打
撃検査の様子を示す概略図である。

【図３】本発明の第１実施形態による打撃検査装置のデ
ータ処理手順を示すフローチャートである。

【図４】本発明の第１実施形態の打撃検査装置によって
測定された周波数スペクトルの一例を示す図である。

【図５】本発明の第２実施形態による打撃検査装置の斜
視図である。

【図６】本発明の第３実施形態による打撃検査装置の斜
視図である。

【符号の説明】

１第１実施形態の打撃検査装置２ベース部材４弾性部分６加速度計８信号処理装置１０表示部１２周波数分析部１４判別部２０第２実施形態の打撃検査装置２２ベース部材２４荷重計３０第３実施形態の打撃検査装置３２ベース部材３４弾性部分３６非接触式センサ３８凹部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可搬性のある検査対象物用の打撃検査装
置であって、打撃によって上記検査対象物に励起された振動を検出す
るためのセンサと、検査対象物を下方から支持し、上記センサが少なくとも
一つ取付けられたベース部材と、上記センサによって検出された信号に基づいて、検査対
象物を検査するための信号処理装置と、を有することを
特徴とする打撃検査装置。
【請求項２】上記信号処理装置が、上記センサによっ
て測定された信号の周波数スペクトルを求めるための周
波数分析部と、この周波数分析部によって求められた周波数スペクトル
の卓越周波数を、健全な検査対象物の卓越周波数と比較
することによって検査対象物を判別するための判別部
と、を有することを特徴とする請求項１記載の打撃検査
装置。
【請求項３】上記センサが加速度計であり、上記ベー
ス部材が弾性部分を有し、検査対象物が、上記ベース部
材の弾性部分に取付けられた上記加速度計によって下方
から支持されることを特徴とする請求項１記載の打撃検
査装置。
【請求項４】上記センサが荷重計であり、検査対象物
が、上記ベース部材に取付けられた上記荷重計によって
下方から支持されることを特徴とする請求項１記載の打
撃検査装置。
【請求項５】上記センサが非接触式の変位計、又は、
非接触式の振動計であり、該センサが取付けられた上記
ベース部材が弾性部分を有し、上記ベース部材に設けら
れた弾性部分が、上記センサの上方に、上記センサから
離間して、検査対象物を支持することを特徴とする請求
項１記載の打撃検査装置。