JP2006170684A - プレス不良の検査方法、及び検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プレス加工された金属部品表面に発生するプレス割れ等のプレス不良の検査について、機械化された新規な検査方法、検査装置を提案する。
【解決手段】レーザー超音波探傷装置１にて被検査体６の表面の粗探傷を実施して、被検査体６の表面に存在するプレス不良２の存在する位置を特定し、パルス式赤外線検査装置４にてプレス不良２の存在箇所の精密探傷を実施して、プレス不良２の赤外線撮影画像３０を取得し、データ処理装置３にて前記赤外線撮影画像３０を解析して、プレス不良２のサイズを特定し、プレス不良２のサイズに基づいてプレス加工品質の合否判定を行うこととする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレス加工された金属部品表面に発生するプレス割れ等のプレス不良の検査に関するものである。

従来、プレス加工された金属部品表面に発生するプレス割れや、シワ等のいわゆるプレス不良の検出は目視検査にて行われているが、この検査方法には潜在的に見逃し等の問題があり、検査方法の機械化、オートメーション化が急務となっている。例えば、自動車の製造ラインにおいては、検査すべき部品点数も多く、また、部品によっては検査対象面積も大きくなるため、目視検査の作業負担が大きいという現状がある。
他方、近年では、赤外線方式や、超音波伝播方式を用いた非破壊検査技術の実用化も進められており、この技術について開示する文献も存在する（例えば、特許文献１、２参照。）。
前記赤外線方式については、被検査体を片面から瞬間加熱し、その反射熱を分析するパルス式赤外線検査方式が開発されている。
また、前記超音波伝播方式については、水や油（グリセリン）等の接触媒体を必要とせずに鋼材等の内部欠陥等を検出可能とするレーザー超音波探傷法が開発されている（特許文献２参照。）。
特開２０００−２０６１００号公報 特開２００１−２０８７３０号公報

上述したプレス不良の検査方法の機械化に関し、前記パルス式赤外線検査方式を採用した場合、一回で検査する範囲を狭く設定することによれば、その検査範囲に存在する探傷の形状や寸法を詳細に検出する、いわゆる精密探傷を行うことができる。また、パルス式赤外線検査方式では、一回あたりの精密探傷も短時間で行うことができる。
ところが、検査範囲が広い場合に、パルス式赤外線検査方式にて全範囲の精密探傷を行おうとすると、検査回数が多くなり長時間を要することになる。

また、前記超音波伝播方式については、前記レーザー超音波探傷法を採用するのが好ましいといえる。何故なら、このレーザー超音波探傷法では、水等の接触媒体が必要ないため、被検査体に接触媒体が塗布されることがなく、インライン化（製造ラインに組み込むこと）が可能となるためである。また、既存の製造工程をそのまま維持することができ、接触媒体を貯溜する水槽等の装置の必要もない。このことは、新規の製造ラインを構築する場合でも同様である。
ここで、レーザー超音波探傷法にて精密探傷を行おうとすると、検査ピッチを狭くする必要があり、走査回数が増加することになる。特に、被検査面積が大きな部品を精密探傷する場合には、長時間を要してしまうことになる。
逆に、このレーザー超音波探傷法にて探傷の位置だけを特定する粗探傷を行うのであれば、検査ピッチを広くすることができ、走査回数を少なくすることができる。つまり、粗探傷であれば、広い範囲の検査を短時間で行うことができるようになる。

以上のことから検討するに、プレス不良の検査方法の機械化について、パルス式赤外線検査方式と、レーザー超音波探傷法の利点を生かし、両方法を併用することによれば、被検査面積が広い場合でも、短時間でプレス不良の検査を行うことができる。即ち、レーザー超音波探傷法にて粗探傷を行い、パルス式赤外線検査方式にて精密探傷を行うことである。
そして、この方法による短時間でのプレス不良の検査が可能となれば、作業員による検査と比較して、検査時間の短縮や、検査コストの削減を図ることができるようになる。また、既存の製造工程を維持することができ、既存の製造ラインにも実装することができるようになる。
そこで、本発明では、以上を実現すべく、新規な検査装置・検査方法を提案するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１に記載のごとく、レーザー超音波探傷装置にて被検査体の表面の粗探傷を実施して、被検査体の表面に存在するプレス不良の存在する位置を特定し、パルス式赤外線検査装置にてプレス不良の存在箇所の精密探傷を実施して、プレス不良の赤外線撮影画像を取得し、データ処理装置にて前記赤外線撮影画像を解析して、プレス不良のサイズを特定し、プレス不良のサイズに基づいてプレス加工品質の合否判定を行うプレス不良の検査方法とする。

また、請求項２に記載のごとく、表面波超音波により被検査体の表面に存在するプレス不良を検出するレーザー超音波探傷装置と、前記検出結果から、プレス不良の発生箇所を特定するデータ処理装置と、を具備するプレス不良の検出装置とする。

また、請求項３に記載のごとく、特定されたプレス不良の発生箇所を赤外線カメラにて撮影するパルス式赤外線検査装置を具備し、前記データ処理装置にて赤外線撮影画像を解析して、プレス不良のサイズを特定し、前記データ処理装置にてプレス不良のサイズに基づいてプレス加工品質の合否判定を行うプレス不良の検出装置とする。

また、請求項４に記載のごとく、前記レーザー超音波探傷装置は、送信プローブと受信プローブとからなる表面走査ユニットを具備し、前記表面走査ユニットによる被検査体の表面の走査ピッチは、前記データ処理装置にて、プレス加工品質の合否判定の判定条件に基づいて決定される構成とする。

また、請求項５に記載のごとく、前記レーザー超音波探傷装置は、複数の表面走査ユニットを具備し、各表面走査ユニットにて、同時に、被検査体の表面の異なる範囲を走査する構成とする。

以上の請求項１〜３に記載の発明では、従来目視にて実施されていたプレス不良の検査を、機械によって自動的に実施することができる。この機械化により、検査に要する人的コストの削減を図ることができるとともに、より確実な（高精度な）製品検査を実施できる。
また、レーザー超音波探傷装置によれば、接触媒体が必要ないため、インライン化（製造ラインに組み込むこと）が可能となる。
また、粗探傷・精密探傷をそれぞれ単独で行い、さらに、同時並行で行うことにより、検査を短時間で実施することができることから、既存の製造工程を維持することができ、また、既存の製造ラインにも実装することができるようになる。

また、請求項４に記載の発明では、プレス加工品質のレベルに応じて、粗探傷の精度が自動的に設定され、高品質が求められない部材については、より短時間に検査を終了することができる。

また、請求項５に記載の発明では、粗探傷を短時間で完了することができ、パルス式赤外線検査装置による精密探傷も含めた検査全体に要する時間の短縮を図ることができる。
また、プレス不良の存在を早期に発見することができるため、赤外線カメラの待ち時間を短縮することができ、検査効率を向上することができる。

図１に示すごとく、本発明にかかるプレス不良の検査方法は、レーザー超音波探傷装置１にて粗探傷を実施してプレス不良２を検出し、該プレス不良２の位置をデータ処理装置３にて特定し、前記位置情報に基づいてパルス式赤外線検査装置４にて精密探傷を実施するものである。

図１に示すごとく、前記レーザー超音波探傷装置１は、送信レーザーを生成する送信レーザー光源１１、表面波超音波を送信する送信プローブ１２、表面波超音波を受信する受信プローブ１３、受信レーザーを生成する受信レーザー光源１４、表面波超音波の変位量、速度等を検出するレーザー干渉計１５、レーザー干渉計１５にて検出した値を電気信号に変換する光検出器１６を具備している。
また、前記光検出器１６は、データ処理装置３と接続されており、レーザー干渉計１５にて検出した値を電気信号に変換し、データ処理装置３へと送信している。

また、前記送信プローブ１２及び受信プローブ１３は、図示せぬ可動アーム等の動作装置に取り付けられており、被検査体５の上方を移動し、被検査体５の表面を表面波超音波によって走査する。この送信プローブ１２及び受信プローブ１３の移動は、前記データ処理装置３によって制御されており、図２に示すごとく、所定の走査ピッチＰにて被検査体５の上方を移動するようになっている。

また、検査表面に超音波を垂直に当てる（垂直法）、若しくは斜めに当てる（斜角法）のではなく、検査表面に略水平移動する表面波超音波（線状パルスレーザー）を使用することにより、送信プローブ１２と受信プローブ１３の間に存在するプレス不良を検出することができ、一度に広い範囲を検査することができる。また、発生される超音波の出力レベルは弱いことから安全であり、また、超音波による表面の損傷は最小限に抑えられる。

そして、以上の構成において、前記送信プローブ１２と受信プローブ１３を結ぶ線上にプレス割れや、シワ等のプレス不良が存在した場合には、前記データ処理装置３は、光検出器１６からの電気信号に基づいてプレス不良の存在を認識するとともに、そのプレス不良を認識したときの前記送信プローブ１２と受信プローブ１３の位置情報から、プレス不良の発生位置を２次元座標情報（Ｘ、Ｙ座標位置）として特定する。

そして、以上のレーザー超音波探傷装置１による粗探傷では、プレス不良の形状やサイズの特定が目的ではなく、プレス不良の発生位置の検出が目的であるから、前記走査ピッチＰ（図２参照）を広く設定することが可能であり（ラップ率Ｒを低く設定することが可能であり）、粗探傷を高速、かつ、短時間で行うことができる。例えば、求められるプレス加工品質のレベルが低い場合等では、走査ピッチＰを最大（ラップ率Ｒをゼロ）として、早期に粗探傷を終了してもよく、また、この設定によっても信頼性のあるデータが得られるのである。

次に、図１に示すごとく、前記パルス式赤外線検査装置４は、被検査体５の表面温度を測定するための赤外線カメラ４１と、被検査体５の表面に対し瞬間的に熱を与えるフラッシュ装置４２・４２を具備している。この赤外線カメラ４１及びフラッシュ装置４２・４２は、前記データ処理装置３と接続されている。

また、前記赤外線カメラ４１及びフラッシュ装置４２・４２は、図示せぬ可動アーム等の動作装置に取り付けられており、被検査体５の上方を移動する。
この赤外線カメラ４１及びフラッシュ装置４２・４２の移動は、前記データ処理装置３によって制御される。つまり、前記レーザー超音波探傷装置１の粗探傷によって特定されたプレス不良発生位置の上方へと移動するように制御される。
また、赤外線カメラ４１の撮影動作、及びフラッシュ装置４２・４２のフラッシュ動作は、前記データ処理装置３によって制御される。
また、図３に示すごとく、前記フラッシュ装置４２・４２にて発生される熱により、被検査体５の表面に温度変化が生じ、赤外線撮影画像３０を得られるようになっている。
また、データ処理装置３は、赤外線カメラ４１によって撮影された赤外線撮影画像３０を数値解析し、プレス割れ３１の形状やサイズ（寸法Ｗ）等を認識できるようにしている。
そして、データ処理装置３は、予め設定された判定条件に従い、解析したプレス割れ３１の形状やサイズから、製品の合否判定を行うようにしている。

また、以上の赤外線撮影画像３０の撮影については、一般的な赤外線検査ではなく、フラッシュ装置４２・４２により短時間で被検査体５に対して熱を加えるパルス式赤外線検査装置４を適用しているので、高速撮影・解析が可能となる。
また、上記レーザー超音波探傷装置１によって欠陥の存在が確認された箇所だけを撮影・解析するので、効率のよい精密探傷が実施される。
また、赤外線撮影画像３０に基づいてプレス不良箇所の形状サイズ等を評価できるため、従来の目視検査と同等の判定を機械によって実現できることとなっている。

次に、以上の装置構成によるプレス不良の検査と合否判定の一例について、図４に示すフローを用いて説明する。
まず、被検査体５において探傷すべき検査範囲が設定される（ステップ５１）。
また、粗探傷の走査ピッチが設定される（ステップ５２）。
また、合否判定条件が設定される（ステップ５３）。
以上の検査範囲・走査ピッチ・合否判定条件は、被検査体５に求められるプレス加工品質に従って選定される。例えば、被検査体５の特定の範囲においては極小のプレス割れも許されない場合においては、検査範囲を特定の範囲に設定し、走査ピッチＰ（図２参照）を狭く設定し、合否判定条件を厳しく設定する（極小のプレス割れでも不合格とする）。
また、この設定操作は、前記データ処理装置３をインターフェースとして行われる。
また、データ処理装置３において、前記走査ピッチＰは、合否判定条件の設定に基づいて自動的に設定される構成としても良い。これによれば、プレス加工品質のレベルに応じて、粗探傷の精度が自動的に設定される。

上記の設定操作の後、レーザー超音波探傷装置１による粗探傷を開始する（ステップ５４）。
この粗探傷により、光検出器１６にてプレス割れやシワ等のプレス不良が検出された場合には（ステップ５５）、データ処理装置３はプレス不良の発生した位置を特定する（ステップ５６）。
レーザー超音波探傷装置１については、プレス不良が検出された後も、そのまま粗探傷を続け、プレス不良が検出され次第、データ処理装置３に検出結果が送信される。この粗探傷は、当初設定された検査範囲の全範囲を行うまで継続される（ステップ５７・５８）。

このレーザー超音波探傷装置１による粗探傷と平行して、パルス式赤外線検査装置４による精密探傷が実行される（ステップ５９）。
前記データ処理装置３は、ステップ５６によって特定されたプレス不良の発生位置へと赤外線カメラ４１及びフラッシュ装置４２・４２を移動させ、プレス不良の発生した表面を撮影し、画像を数値解析して、プレス不良の形状・サイズを特定する（ステップ６０）。
次に、データ処理装置３は、特定されたプレス不良の形状・サイズに基づいて合否判定を行う（ステップ６１）。
そして、データ処理装置３は、合格の場合は、合格判定結果をディスプレイ等に出力し（ステップ６２・６３）、不合格の場合は、不合格判定結果をディスプレイ等に出力し（ステップ６２・６４）。

以上のようにして、プレス不良の検査が行われる。
即ち、レーザー超音波探傷装置１にて被検査体６の表面の粗探傷を実施して、被検査体６の表面に存在するプレス不良２の存在する位置を特定し、パルス式赤外線検査装置４にてプレス不良２の存在箇所の精密探傷を実施して、プレス不良２の赤外線撮影画像３０を取得し、データ処理装置３にて前記赤外線撮影画像３０を解析して、プレス不良２のサイズを特定し、プレス不良２のサイズに基づいてプレス加工品質の合否判定を行うこととするものである。

以上のようにして、従来目視にて実施されていたプレス不良の検査を、機械によって自動的に実施することができる。この機械化により、検査に要する人的コストの削減を図ることができるとともに、より確実な（高精度な）製品検査を実施できる。
また、レーザー超音波探傷装置１によれば、接触媒体が必要ないため、インライン化（製造ラインに組み込むこと）が可能となる。
また、粗探傷・精密探傷をそれぞれ単独で行い、さらに、同時並行で行うことにより、検査を短時間で実施することができることから、既存の製造工程を維持することができ、また、既存の製造ラインにも実装することができるようになる。

また、上記の構成に加え、図５に示すごとく、レーザー超音波探傷装置１においては、送信プローブ１２ａ・１２ｂと受信プローブ１３ａ・１３ｂをそれぞれ組み合わせてなる表面走査ユニット２３ａ・２３ｂを複数備える構成とし、これら表面走査ユニット２３ａ・２３ｂにて被検査体５の表面を同時に走査することとしてもよい。
この構成によれば、前記粗探傷を短時間で完了することができ、パルス式赤外線検査装置４による精密探傷も含めた検査全体に要する時間の短縮を図ることができる。
また、プレス不良２の存在を早期に発見することができるため、赤外線カメラ４１の待ち時間を短縮することができ、検査効率を向上することができる。

本発明にかかるプレス不良の検査方法の概要について示す図。 レーザー超音波探傷装置の走査ピッチについて示す図。 プレス不良の赤外線カメラ画像について示す図。 プレス不良の検査方法のフローについて示す図。 複数の表面走査ユニットを備えるレーザー超音波探傷装置の実施例について示す図。

符号の説明

１ レーザー超音波探傷装置
２ プレス不良
３ データ処理装置
４ パルス式赤外線検査装置
５ 被検査体

Claims (5)

1. レーザー超音波探傷装置にて被検査体の表面の粗探傷を実施して、被検査体の表面に存在するプレス不良の存在する位置を特定し、
   パルス式赤外線検査装置にてプレス不良の存在箇所の精密探傷を実施して、プレス不良の赤外線撮影画像を取得し、
   データ処理装置にて前記赤外線撮影画像を解析して、プレス不良のサイズを特定し、
   プレス不良のサイズに基づいてプレス加工品質の合否判定を行うこととする、
   プレス不良の検査方法。
2. 表面波超音波により被検査体の表面に存在するプレス不良を検出するレーザー超音波探傷装置と、
   前記検出結果から、プレス不良の発生箇所を特定するデータ処理装置と、
   を具備するプレス不良の検出装置。
3. 特定されたプレス不良の発生箇所を赤外線カメラにて撮影するパルス式赤外線検査装置を具備し、
   前記データ処理装置にて赤外線撮影画像を解析して、プレス不良のサイズを特定し、
   前記データ処理装置にてプレス不良のサイズに基づいてプレス加工品質の合否判定を行う、
   ことを特徴とする請求項２に記載のプレス不良の検出装置。
4. 前記レーザー超音波探傷装置は、
   送信プローブと受信プローブとからなる表面走査ユニットを具備し、
   前記表面走査ユニットによる被検査体の表面の走査ピッチは、
   前記データ処理装置にて、
   プレス加工品質の合否判定の判定条件に基づいて決定される構成とする、
   ことを特徴とする請求項３に記載のプレス不良の検出装置。
5. 前記レーザー超音波探傷装置は、
   複数の表面走査ユニットを具備し、
   各表面走査ユニットにて、同時に、被検査体の表面の異なる範囲を走査する構成とする、
   ことを特徴とする請求項４に記載のプレス不良の検出装置。

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