JP2009031112A - Device and method for measuring quenching depth - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and a method for measuring quenching depth capable of measuring with improved accuracy quenching depth of the measuring object even when a measuring object or an environmental temperature is varied. <P>SOLUTION: An alternating current exciting signal of a first frequency is applied to a first exciting coil to generate an induced current in an measuring object 102, while a detection signal caused by the induced current is detected by a first detecting coil. An alternating current exciting signal of a second frequency is applied to a second exciting coil to generate an induced current in the measuring object 102, while a detection signal caused by the induced current is detected by a second detecting coil. An Amplitude value Y1 of the detection signal in the first detecting coil, a phase difference X1 between the alternating current exciting signal and the detection signal in the first exciting coil, an amplitude value Y2 of the detection signal in the second detecting coil, and a phase difference Xs between the alternating current exciting signal and the detection signal in the second exciting coil are calculated. A differential value D is calculated based on Y1, X1, Y2 and X2. A quenching depth L of the measuring object 102 is calculated based on the differential value D. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、焼き入れ処理を施すことにより鉄鋼材料からなる部品等の表面に形成される焼き入れ層の深さ(焼き入れ深さ)を測定する技術に関する。   The present invention relates to a technique for measuring the depth (quenching depth) of a quenching layer formed on the surface of a part or the like made of a steel material by performing a quenching process.

従来、焼き入れ処理により鉄鋼材料からなる部品等の表面に形成される焼き入れ層の深さ(焼き入れ深さ)を測定する方法として、同一バッチで焼き入れ処理が施された部品等の一部を切断し、その切断面の組織観察を行う、あるいは当該切断面におけるビッカース硬度の深さ方向の分布を測定する方法が知られている。
しかし、この方法は、(1)製品となり得る部品等の一部を切断する工程を含むことから切断後の測定対象物を測定後に廃棄せざるを得ず、製品歩留まりの低下の要因となること、(2)切断、切断面の処理(研磨、エッチング等)、電子顕微鏡等による切断面の観察あるいはビッカース硬度計による硬度測定といった一連の工程を経て行われることから測定に要する時間が長いこと、(3)上記理由から全数検査に適用することが不可能であること、(4)そもそも抜き取り検査による全数の品質保証には限界があり、測定対象物の測定結果次第では同一バッチで焼き入れ処理が施された部品等を全て不良品扱いしなければならず、これも製品歩留まりの低下の要因となること、といった種々の問題がある。
Conventionally, as a method of measuring the depth of the quenching layer (quenching depth) formed on the surface of a part made of steel material by quenching, one of the parts that have been quenched in the same batch A method is known in which a part is cut and the structure of the cut surface is observed, or the distribution of Vickers hardness in the depth direction on the cut surface is measured.
However, since this method includes (1) a step of cutting a part of a part or the like that can be a product, the measurement object after cutting must be discarded after measurement, which causes a decrease in product yield. (2) The time required for the measurement is long because it is performed through a series of processes such as cutting, processing of the cut surface (polishing, etching, etc.), observation of the cut surface with an electron microscope or the like, or hardness measurement with a Vickers hardness meter, (3) It is impossible to apply to all inspections for the above reasons. (4) There is a limit to the quality assurance of all products by sampling inspection. Depending on the measurement result of the object to be measured, quenching is performed in the same batch. There are various problems such that all of the parts etc. that have been subjected to processing must be handled as defective products, which also causes a decrease in product yield.

このような問題を解消する方法として、いわゆる渦流センサを用いて非接触で行う焼き入れ深さの測定が検討されている。例えば特許文献1および特許文献2に記載の如くである。   As a method for solving such a problem, the measurement of the quenching depth performed in a non-contact manner using a so-called eddy current sensor has been studied. For example, it is as described in Patent Document 1 and Patent Document 2.

特許文献1に記載の方法は、測定対象物に挿通された渦流センサの励磁コイルにより交流磁場を発生させ、当該交流磁場により測定対象物の表面に渦電流を発生させ、当該渦電流により発生する誘導磁場の大きさを測定対象物に挿通された渦流センサの検出コイルにより出力電圧の形で検出し、同種の材料からなる既知の測定対象物の焼き入れ深さと出力電圧との関係と当該検出コイルの出力電圧とを比較することにより焼き入れ層の深さを測定するものである。   In the method described in Patent Document 1, an alternating magnetic field is generated by an excitation coil of an eddy current sensor inserted through a measurement object, an eddy current is generated on the surface of the measurement object by the alternating magnetic field, and the eddy current is generated. The magnitude of the induced magnetic field is detected in the form of output voltage by the detection coil of the eddy current sensor inserted in the measurement object, and the relationship between the quenching depth of the known measurement object made of the same kind of material and the output voltage and the detection The depth of the hardened layer is measured by comparing the output voltage of the coil.

特許文献2に記載の方法は、測定対象物に挿通された渦流センサの励磁コイルに複数の異なる周波数の交流電圧(交流励磁信号)を印加し、励磁コイルにより測定対象物の表面に渦電流を発生させ、当該渦電流に起因する誘導磁場の大きさを測定対象物に挿通された渦流センサの検出コイルの出力電圧(検出信号)として検出し、交流励磁信号と検出信号の振幅比に基づいて測定対象物の硬度の深さ方向の分布を測定するとともに、交流励磁信号に対する検出信号の位相差に基づいて測定対象物の焼き入れ深さを測定するものである。
特許文献2に記載の方法は、非接触で測定対象物の硬度の深さ方向の分布および焼き入れ深さの両方を同時に測定することが可能であり、全数検査への適用が可能である。
In the method described in Patent Document 2, an AC voltage (AC excitation signal) having a plurality of different frequencies is applied to an excitation coil of an eddy current sensor inserted through a measurement object, and an eddy current is applied to the surface of the measurement object by the excitation coil. The magnitude of the induced magnetic field caused by the eddy current is detected as the output voltage (detection signal) of the detection coil of the eddy current sensor inserted through the measurement object, and based on the amplitude ratio between the AC excitation signal and the detection signal While measuring the distribution of the hardness of the measurement object in the depth direction, the quenching depth of the measurement object is measured based on the phase difference of the detection signal with respect to the AC excitation signal.
The method described in Patent Document 2 can simultaneously measure both the distribution in the depth direction of the hardness of the measurement object and the quenching depth in a non-contact manner, and can be applied to 100% inspection.

しかし、特許文献1および特許文献2に記載の方法は、測定対象物のロット変動や測定環境の変動等により測定対象物の測定時の温度が変動すると焼き入れ深さの測定結果が変動してしまい、焼き入れ深さを精度良く測定することが困難であるという問題がある。
これは、測定対象物の温度が変動すると測定対象物の透磁率や導電率が変化し、ひいては検出コイルの出力電圧(検出信号)の振幅(の絶対値)が変動することによる。
However, the methods described in Patent Document 1 and Patent Document 2 vary the measurement result of the quenching depth when the temperature at the time of measurement of the measurement object varies due to the variation of the lot of the measurement object or the measurement environment. Therefore, there is a problem that it is difficult to accurately measure the quenching depth.
This is because when the temperature of the measurement object fluctuates, the permeability and conductivity of the measurement object change, and as a result, the amplitude (absolute value) of the output voltage (detection signal) of the detection coil fluctuates.

測定対象物が高周波焼き入れを施した鉄鋼材料からなるドライブシャフトである場合、当該ドライブシャフトの製造工場の環境温度は真夏の昼間(35℃程度)と真冬の早朝(5℃程度)では約30℃の温度変動があり、同日でも昼夜で大きな温度変動がある。
また、高周波焼き入れを施した直後のドライブシャフトは環境温度よりも高温であるため、例えば一時休止していた製造工場が稼働を再開するとき等、通常の稼働時とは焼き入れを施してから焼き入れ深さの測定を開始するまでに要する時間が異なる場合には、焼き入れ深さの測定時におけるドライブシャフトの温度が変動する。
When the object to be measured is a drive shaft made of a steel material subjected to induction hardening, the environmental temperature of the drive shaft manufacturing plant is about 30 in the daytime in summer (about 35 ° C) and in the early morning in winter (about 5 ° C). There is a temperature fluctuation of ℃, and there is a big temperature fluctuation day and night even on the same day.
In addition, since the drive shaft immediately after induction hardening is higher than the environmental temperature, for example, when a manufacturing factory that has been temporarily suspended resumes operation, normal operation is performed after quenching. When the time required for starting the quenching depth measurement is different, the temperature of the drive shaft at the time of the quenching depth measurement varies.

このような温度変動による焼き入れ深さの測定精度の低下を防止する方法としては、(1)空調設備を利用することにより測定対象物、測定装置およびその周囲の環境の温度を一定に保持して焼き入れ深さの測定を行う、(2)焼き入れ深さの測定を行う直前に測定対象物の温度を測定し、当該測定温度に基づいて焼き入れ深さの測定結果を補正する、等の方法が考えられる。   As a method of preventing such a decrease in the measurement accuracy of the quenching depth due to temperature fluctuations, (1) the temperature of the measurement object, the measurement apparatus, and the surrounding environment is kept constant by using an air conditioner. Measure the quenching depth, (2) measure the temperature of the measurement object immediately before measuring the quenching depth, and correct the quenching depth measurement result based on the measured temperature, etc. Can be considered.

しかし、上記(1)の方法は設備コストが大きく、また測定対象物、測定装置およびその周囲の環境の温度が一定に保持されるまで測定を行うことができない(作業効率が良くない)という問題を有する。
また、上記(2)の方法は、焼き入れ深さの測定に加えて測定対象物の温度測定を行うため、工数が増大するという問題を有する。特に、温度測定は短時間で行うことが一般に困難である(測定温度が平衡状態に達するまで保持する必要がある)ことから、測定対象物一個当たりの焼き入れ深さの測定に要する時間が長くなり、測定対象物の製造工程における全数検査等に適用することが困難となる。
特開2002−14081号公報 特開2004−108873号公報
However, the method (1) has a large equipment cost, and the measurement cannot be performed until the temperature of the measurement object, the measurement apparatus, and the surrounding environment is kept constant (work efficiency is not good). Have
Moreover, since the method of said (2) measures the temperature of a measuring object in addition to the quenching depth measurement, there exists a problem that a man-hour increases. In particular, it is generally difficult to perform temperature measurement in a short time (it is necessary to maintain the measurement temperature until it reaches an equilibrium state), so the time required for measuring the quenching depth per measurement object is long. Therefore, it becomes difficult to apply to 100% inspection in the manufacturing process of the measurement object.
JP 2002-14081 A JP 2004-108873 A

本発明は以上の如き状況に鑑み、測定対象物や周囲の環境の温度が変動しても測定対象物の焼き入れ深さを精度良く測定することが可能な焼き入れ深さ測定装置および焼き入れ深さ測定方法を提供するものである。   In view of the circumstances as described above, the present invention provides a quenching depth measuring apparatus and quenching capable of accurately measuring the quenching depth of a measurement object even if the temperature of the measurement object and the surrounding environment fluctuates. A depth measurement method is provided.

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。   The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

即ち、請求項1においては、
第一の周波数の交流励磁信号が印加されることにより測定対象物に誘導電流を発生させる第一励磁コイルと、
前記第一励磁コイルにより前記測定対象物に発生する誘導電流に起因する検出信号を検出する第一検出コイルと、
前記第一の周波数よりも高い周波数である第二の周波数の交流励磁信号が印加されることにより前記測定対象物に誘導電流を発生させる第二励磁コイルと、
前記第二励磁コイルにより前記測定対象物に発生する誘導電流に起因する検出信号を検出する第二検出コイルと、
前記第一検出コイルの検出信号の振幅値Y1、前記第一励磁コイルの交流励磁信号および前記第一検出コイルの検出信号の位相差X1、前記第二検出コイルの検出信号の振幅値Y2、並びに前記第二励磁コイルの交流励磁信号および前記第二検出コイルの検出信号の位相差X2をそれぞれ算出し、前記Y1、X1、Y2およびX2を以下の数1に示す差分値Dと前記Y1、X1、Y2およびX2との関係式に代入することにより前記差分値Dを算出する差分値算出部と、
前記差分値算出部により算出された差分値Dに基づいて前記測定対象物の焼き入れ深さLを算出する焼き入れ深さ算出部と、を具備するものである。
That is, in claim 1,
A first excitation coil that generates an induced current in a measurement object by applying an AC excitation signal of a first frequency;
A first detection coil for detecting a detection signal caused by an induced current generated in the measurement object by the first excitation coil;
A second excitation coil that generates an induced current in the measurement object by applying an AC excitation signal of a second frequency that is higher than the first frequency;
A second detection coil for detecting a detection signal caused by an induced current generated in the measurement object by the second excitation coil;
The amplitude value Y1 of the detection signal of the first detection coil, the phase difference X1 of the AC excitation signal of the first excitation coil and the detection signal of the first detection coil, the amplitude value Y2 of the detection signal of the second detection coil, and A phase difference X2 between the AC excitation signal of the second excitation coil and the detection signal of the second detection coil is calculated, respectively, and Y1, X1, Y2, and X2 are set to the difference value D shown in the following Equation 1 and the Y1, X1. , Y2 and X2 are substituted into a relational expression to calculate the difference value D,
A quenching depth calculation unit that calculates a quenching depth L of the measurement object based on the difference value D calculated by the difference value calculation unit.

Figure 2009031112
Figure 2009031112

請求項2においては、
前記第一励磁コイルおよび前記第二励磁コイルを同一の励磁コイルとし、
前記第一検出コイルおよび前記第二検出コイルを同一の検出コイルとし、
前記同一の励磁コイルに前記第一の周波数の交流励磁信号および第二の周波数の交流励磁信号のいずれかを選択的に印加可能な交流励磁信号印加部を具備するものである。
In claim 2,
The first excitation coil and the second excitation coil are the same excitation coil,
The first detection coil and the second detection coil are the same detection coil,
An AC excitation signal applying unit capable of selectively applying either the AC excitation signal of the first frequency or the AC excitation signal of the second frequency to the same excitation coil is provided.

請求項3においては、
前記焼き入れ深さ算出部は、
前記差分値算出部により算出された差分値Dを以下の数2に示す焼き入れ深さLと差分値Dとの関係式に代入することにより前記測定対象物の焼き入れ深さLを算出する請求項1または請求項2に記載の焼き入れ深さ測定装置ものである。
In claim 3,
The quenching depth calculation unit
The quenching depth L of the measurement object is calculated by substituting the differential value D calculated by the differential value calculation unit into the relational expression between the quenching depth L and the differential value D shown in the following formula 2. The quenching depth measuring device according to claim 1 or 2.

Figure 2009031112
Figure 2009031112

請求項4においては、
前記焼き入れ深さ算出部により算出された焼き入れ深さLと予め設定された許容焼き入れ深さ範囲とを比較し、前記焼き入れ深さLが前記許容焼き入れ深さ範囲に収まっている場合は前記測定対象物が焼き入れ深さに関して良品であると判定し、前記焼き入れ深さLが前記許容焼き入れ深さ範囲に収まっていない場合は前記測定対象物が焼き入れ深さに関して不良品であると判定する判定部を具備するものである。
In claim 4,
The quenching depth L calculated by the quenching depth calculation unit is compared with a preset allowable quenching depth range, and the quenching depth L is within the allowable quenching depth range. In this case, it is determined that the measurement object is a non-defective product with respect to the quenching depth, and when the quenching depth L is not within the allowable quenching depth range, the measurement object is inferior with respect to the quenching depth. A determination unit that determines that the product is non-defective is provided.

請求項5においては、
前記第一の周波数および第二の周波数は、
以下の(1)から(6)までの手順により設定されるものである。
(1)複数の周波数の交流励磁信号を設定用励磁コイルに印加して設定用測定対象物に誘導電流を発生させ、設定用検出コイルにより当該誘導電流に起因する各周波数についての検出信号を検出する。
(2)前記設定用検出コイルにより検出された各周波数についての検出信号に基づいて、各周波数についての検出信号の振幅値Yおよび設定用励磁コイルに印加された交流励磁信号と設定用検出コイルにより検出された検出信号との位相差Xを算出する。
(3)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数のそれぞれについて、対応する検出信号の振幅値YをY軸、対応する交流励磁信号と検出信号との位相差XをX軸とするベクトルの長さ(=(X+Y0.5)を算出する。
(4)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数の中から二つの周波数を選択する全ての組み合わせについて、選択された二つの周波数に対応するベクトルの長さの差を算出し、さらに当該ベクトルの長さの差を選択された二つの周波数に対応するベクトルのうち周波数が高い方に対応するベクトルの長さで割った値である差分値D0を算出する。
(5)選択された二つの周波数の組み合わせのそれぞれについて差分値D0を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としてプロットし、これらのプロットに対してそれぞれ最小二乗法による直線近似式を求める。
(6)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数の絶対値が所定の閾値以上であるもののいずれか一つを検量線として採用し、当該採用された検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第一の周波数、周波数が高い方を第二の周波数とする。
In claim 5,
The first frequency and the second frequency are:
It is set by the following procedures (1) to (6).
(1) An AC excitation signal having a plurality of frequencies is applied to a setting excitation coil to generate an induced current in a measurement object for setting, and a detection signal for each frequency caused by the induced current is detected by the setting detection coil. To do.
(2) Based on the detection signal for each frequency detected by the setting detection coil, the amplitude value Y of the detection signal for each frequency and the AC excitation signal applied to the setting excitation coil and the setting detection coil A phase difference X with the detected detection signal is calculated.
(3) For each of a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, a vector having the amplitude value Y of the corresponding detection signal as the Y axis and the phase difference X between the corresponding AC excitation signal and the detection signal as the X axis Is calculated (= (X 2 + Y 2 ) 0.5 ).
(4) For all combinations of selecting two frequencies from among a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, calculate the difference in vector length corresponding to the two selected frequencies, and A difference value D0, which is a value obtained by dividing the vector length difference by the vector length corresponding to the higher one of the vectors corresponding to the two selected frequencies, is calculated.
(5) For each of the selected combinations of two frequencies, the difference value D0 is plotted on the horizontal axis, and the measured value of the quenching depth by the cutting method is plotted on the vertical axis. Find an approximate expression.
(6) Among the obtained linear approximation formulas by the least square method, any one whose absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold is adopted as a calibration curve, and two of the adopted calibration curves are used. Of the two frequencies, the lower frequency is the first frequency, and the higher frequency is the second frequency.

請求項6においては、
第一の周波数の交流励磁信号を第一励磁コイルに印加して測定対象物に誘導電流を発生させるとともに、前記第一励磁コイルにより前記測定対象物に発生する誘導電流に起因する検出信号を第一検出コイルにより検出する第一励磁・検出工程と、
前記第一の周波数よりも高い周波数である第二の周波数の交流励磁信号を第二励磁コイルに印加して前記測定対象物に誘導電流を発生させるとともに、前記第二励磁コイルにより前記測定対象物に発生する誘導電流に起因する検出信号を第二検出コイルにより検出する第二励磁・検出工程と、
前記第一検出コイルの検出信号の振幅値Y1、前記第一励磁コイルの交流励磁信号および前記第一検出コイルの検出信号の位相差X1、前記第二検出コイルの検出信号の振幅値Y2、並びに前記第二励磁コイルの交流励磁信号および前記第二検出コイルの検出信号の位相差X2をそれぞれ算出し、前記Y1、X1、Y2およびX2を数1に示す差分値Dと前記Y1、X1、Y2およびX2との関係式に代入することにより前記差分値Dを算出する差分値算出工程と、
前記差分値算出工程において算出された差分値Dに基づいて前記測定対象物の焼き入れ深さLを算出する焼き入れ深さ算出工程と、を具備するものである。
In claim 6,
An AC excitation signal having a first frequency is applied to the first excitation coil to generate an induced current in the measurement object, and a detection signal caused by the induced current generated in the measurement object is generated by the first excitation coil. A first excitation / detection process detected by one detection coil;
An AC excitation signal having a second frequency that is higher than the first frequency is applied to a second excitation coil to generate an induced current in the measurement object, and the measurement object is generated by the second excitation coil. A second excitation / detection step of detecting a detection signal caused by the induced current generated in the second detection coil;
The amplitude value Y1 of the detection signal of the first detection coil, the phase difference X1 of the AC excitation signal of the first excitation coil and the detection signal of the first detection coil, the amplitude value Y2 of the detection signal of the second detection coil, and A phase difference X2 between the AC excitation signal of the second excitation coil and the detection signal of the second detection coil is calculated, respectively, and the difference value D shown in Equation 1 and the Y1, X1, Y2 are expressed as Y1, X1, Y2, and X2. And a difference value calculating step of calculating the difference value D by substituting it into the relational expression with X2,
A quenching depth calculating step of calculating a quenching depth L of the measurement object based on the difference value D calculated in the difference value calculating step.

請求項7においては、
前記第一励磁コイルおよび前記第二励磁コイルを同一の励磁コイルとし、
前記第一検出コイルおよび前記第二検出コイルを同一の検出コイルとし、
前記第一励磁・検出工程において、
前記同一の励磁コイルに第一の周波数の交流励磁信号を印加し、
前記第二励磁・検出工程において、
前記同一の励磁コイルに第二の周波数の交流励磁信号を印加するものである。
In claim 7,
The first excitation coil and the second excitation coil are the same excitation coil,
The first detection coil and the second detection coil are the same detection coil,
In the first excitation / detection step,
Applying an AC excitation signal of a first frequency to the same excitation coil;
In the second excitation / detection step,
An AC excitation signal having a second frequency is applied to the same excitation coil.

請求項8においては、
前記焼き入れ深さ算出工程において、
前記差分値算出工程において算出された差分値Dを数2に示す焼き入れ深さLと差分値Dとの関係式に代入することにより前記測定対象物の焼き入れ深さLを算出するものである。
In claim 8,
In the quenching depth calculation step,
By substituting the difference value D calculated in the difference value calculation step into the relational expression between the quenching depth L and the difference value D shown in Equation 2, the quenching depth L of the measurement object is calculated. is there.

請求項9においては、
前記焼き入れ深さ算出工程において算出された焼き入れ深さLと予め設定された許容焼き入れ深さ範囲とを比較し、前記焼き入れ深さLが前記許容焼き入れ深さ範囲に収まっている場合は前記測定対象物が焼き入れ深さに関して良品であると判定し、前記焼き入れ深さLが前記許容焼き入れ深さ範囲に収まっていない場合は前記測定対象物が焼き入れ深さに関して不良品であると判定する判定工程を具備するものである。
In claim 9,
The quenching depth L calculated in the quenching depth calculation step is compared with a preset allowable quenching depth range, and the quenching depth L is within the allowable quenching depth range. In this case, it is determined that the measurement object is a non-defective product with respect to the quenching depth, and when the quenching depth L is not within the allowable quenching depth range, the measurement object is inferior with respect to the quenching depth. A determination step for determining that the product is a non-defective product is provided.

請求項10においては、
前記第一の周波数および第二の周波数は、以下の(1)から(6)までの手順により設定されるものである。
(1)複数の周波数の交流励磁信号を設定用励磁コイルに印加して設定用測定対象物に誘導電流を発生させ、設定用検出コイルにより当該誘導電流に起因する各周波数についての検出信号を検出する。
(2)前記設定用検出コイルにより検出された各周波数についての検出信号に基づいて、各周波数についての検出信号の振幅値Yおよび設定用励磁コイルに印加された交流励磁信号と設定用検出コイルにより検出された検出信号との位相差Xを算出する。
(3)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数のそれぞれについて、対応する検出信号の振幅値YをY軸、対応する交流励磁信号と検出信号との位相差XをX軸とするベクトルの長さ(=(X+Y0.5)を算出する。
(4)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数の中から二つの周波数を選択する全ての組み合わせについて、選択された二つの周波数に対応するベクトルの長さの差を算出し、さらに当該ベクトルの長さの差を選択された二つの周波数に対応するベクトルのうち周波数が高い方に対応するベクトルの長さで割った値である差分値D0を算出する。
(5)選択された二つの周波数の組み合わせのそれぞれについて差分値D0を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としてプロットし、これらのプロットに対してそれぞれ最小二乗法による直線近似式を求める。
(6)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数が最も大きいものを検量線として採用し、当該採用された検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第一の周波数、周波数が高い方を第二の周波数とする。
In claim 10,
The first frequency and the second frequency are set by the following procedures (1) to (6).
(1) An AC excitation signal having a plurality of frequencies is applied to a setting excitation coil to generate an induced current in a measurement object for setting, and a detection signal for each frequency caused by the induced current is detected by the setting detection coil. To do.
(2) Based on the detection signal for each frequency detected by the setting detection coil, the amplitude value Y of the detection signal for each frequency and the AC excitation signal applied to the setting excitation coil and the setting detection coil A phase difference X with the detected detection signal is calculated.
(3) For each of a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, a vector having the amplitude value Y of the corresponding detection signal as the Y axis and the phase difference X between the corresponding AC excitation signal and the detection signal as the X axis Is calculated (= (X 2 + Y 2 ) 0.5 ).
(4) For all combinations of selecting two frequencies from among a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, calculate the difference in vector length corresponding to the two selected frequencies, and A difference value D0, which is a value obtained by dividing the vector length difference by the vector length corresponding to the higher one of the vectors corresponding to the two selected frequencies, is calculated.
(5) For each of the selected combinations of two frequencies, the difference value D0 is plotted on the horizontal axis, and the measured value of the quenching depth by the cutting method is plotted on the vertical axis. Find an approximate expression.
(6) Among the obtained linear approximation formulas by the least square method, the one having the largest correlation coefficient is adopted as the calibration curve, and the lower one of the two frequencies related to the adopted calibration curve is the first. The higher frequency is the second frequency.

請求項11においては、
第一の周波数および前記第一の周波数よりも高い周波数である第二の周波数、第三の周波数および前記第三の周波数よりも高い周波数である第四の周波数、並びに第五の周波数および前記第五の周波数よりも高い周波数である第六の周波数を含む複数の異なる周波数の交流励磁信号を選択的に発生する交流励磁信号発生部と、
前記交流励磁信号発生部により発生した交流励磁信号が印加されることにより測定対象物に誘導電流を発生させる励磁コイルと、
前記励磁コイルにより前記測定対象物に発生する誘導電流に起因する検出信号を検出する検出コイルと、
前記第一の周波数に対応する検出信号の振幅値Y1、前記第一の周波数に対応する交流励磁信号および第一の周波数に対応する検出信号の位相差X1、前記第二の周波数に対応する検出信号の振幅値Y2、並びに前記第二の周波数に対応する交流励磁信号および第二の周波数に対応する検出信号の位相差X2を算出し、前記Y1、X1、Y2およびX2を以下の数3に示す差分値Daと前記Y1、X1、Y2およびX2との関係式に代入することにより前記差分値Daを算出する差分値算出部と、
前記差分値算出部により算出された差分値Daを以下の数4に示す焼き入れ深さLaと差分値Daとの関係式に代入することにより前記測定対象物の焼き入れ深さLaを算出する第一焼き入れ深さ算出部と、
前記第一焼き入れ深さ算出部により算出された焼き入れ深さLaが予め設定された基準焼き入れ深さLs未満である場合には、前記第三の周波数に対応する検出信号の振幅値Y3、前記第三の周波数に対応する交流励磁信号および第三の周波数に対応する検出信号の位相差X3、前記第四の周波数に対応する検出信号の振幅値Y4並びに前記第四の周波数に対応する交流励磁信号および第四の周波数に対応する検出信号の位相差X4を算出し、前記Y3、X3、Y4およびX4を以下の数5に示す差分値Dbと前記Y3、X3、Y4およびX4との関係式に代入することにより前記差分値Dbを算出し、算出された差分値Dbを以下の数6に示す焼き入れ深さLbと差分値Dbとの関係式に代入することにより焼き入れ深さLbを算出し、当該焼き入れ深さLbを前記測定対象物の焼き入れ深さとするとともに、前記第一焼き入れ深さ算出部により算出された焼き入れ深さLaが前記基準焼き入れ深さLs以上である場合には、前記第五の周波数に対応する検出信号の振幅値Y5、前記第五の周波数に対応する交流励磁信号および第五の周波数に対応する検出信号の位相差X5、前記第六の周波数に対応する検出信号の振幅値Y6並びに前記第六の周波数に対応する交流励磁信号および第六の周波数に対応する検出信号の位相差X6を算出し、前記Y5、X5、Y6およびX6を以下の数7に示す差分値Dcと前記Y5、X5、Y6およびX6との関係式に代入することにより前記差分値Dcを算出し、算出された差分値Dcを以下の数8に示す焼き入れ深さLcと差分値Dcとの関係式に代入することにより焼き入れ深さLcを算出し、当該焼き入れ深さLcを前記測定対象物の焼き入れ深さとする第二焼き入れ深さ算出部と、
を具備するものである。
In claim 11,
A second frequency that is higher than the first frequency and the first frequency, a third frequency and a fourth frequency that is higher than the third frequency, and a fifth frequency and the first frequency An AC excitation signal generator that selectively generates a plurality of AC excitation signals having different frequencies including a sixth frequency that is higher than the fifth frequency;
An excitation coil that generates an induced current in a measurement object by applying an AC excitation signal generated by the AC excitation signal generator;
A detection coil for detecting a detection signal caused by an induced current generated in the measurement object by the excitation coil;
The amplitude value Y1 of the detection signal corresponding to the first frequency, the phase difference X1 of the AC excitation signal corresponding to the first frequency and the detection signal corresponding to the first frequency, and the detection corresponding to the second frequency The signal amplitude value Y2 and the phase difference X2 between the AC excitation signal corresponding to the second frequency and the detection signal corresponding to the second frequency are calculated, and Y1, X1, Y2 and X2 are set to the following equation (3) A difference value calculation unit that calculates the difference value Da by substituting it into the relational expression between the difference value Da shown and the Y1, X1, Y2, and X2.
By substituting the difference value Da calculated by the difference value calculation unit into the relational expression between the quenching depth La and the difference value Da shown in the following equation 4, the quenching depth La of the measurement object is calculated. A first quenching depth calculator,
When the quenching depth La calculated by the first quenching depth calculating unit is less than a preset reference quenching depth Ls, the amplitude value Y3 of the detection signal corresponding to the third frequency. , Corresponding to the AC excitation signal corresponding to the third frequency and the phase difference X3 of the detection signal corresponding to the third frequency, the amplitude value Y4 of the detection signal corresponding to the fourth frequency, and the fourth frequency. The phase difference X4 between the AC excitation signal and the detection signal corresponding to the fourth frequency is calculated, and Y3, X3, Y4 and X4 are expressed by the difference value Db shown in the following equation 5 and the Y3, X3, Y4 and X4. The difference value Db is calculated by substituting it into a relational expression, and the quenching depth is calculated by substituting the calculated difference value Db into the relational expression between the quenching depth Lb and the difference value Db shown in Equation 6 below. Lb is calculated and When the quenching depth Lb is set as the quenching depth of the measurement object, and the quenching depth La calculated by the first quenching depth calculating unit is equal to or greater than the reference quenching depth Ls , Corresponding to the amplitude value Y5 of the detection signal corresponding to the fifth frequency, the phase difference X5 of the AC excitation signal corresponding to the fifth frequency and the detection signal corresponding to the fifth frequency, and the sixth frequency. An amplitude value Y6 of the detection signal, an AC excitation signal corresponding to the sixth frequency, and a phase difference X6 of the detection signal corresponding to the sixth frequency are calculated, and Y5, X5, Y6, and X6 are set to the following equation (7). The difference value Dc is calculated by substituting the calculated difference value Dc into the relational expression between the difference value Dc and the Y5, X5, Y6, and X6. With value Dc A second hardening depth calculating unit that calculates the hardening depth Lc, to the hardening depth Lc and hardening depth of the measurement object by substituting the engagement type,
It comprises.

Figure 2009031112
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請求項12においては、
前記第二焼き入れ深さ算出部により算出された前記測定対象物の焼き入れ深さと予め設定された許容焼き入れ深さ範囲とを比較し、前記測定対象物の焼き入れ深さが前記許容焼き入れ深さ範囲に収まっている場合は前記測定対象物が焼き入れ深さに関して良品であると判定し、前記測定対象物の焼き入れ深さが前記許容焼き入れ深さ範囲に収まっていない場合は前記測定対象物が焼き入れ深さに関して不良品であると判定する判定部を具備するものである。
In claim 12,
The quenching depth of the measurement object calculated by the second quenching depth calculation unit is compared with a preset allowable quenching depth range, and the quenching depth of the measurement object is compared with the allowable quenching depth. If it is within the quenching depth range, it is determined that the measurement object is a non-defective product with respect to the quenching depth, and the quenching depth of the measurement object is not within the allowable quenching depth range. The measurement object includes a determination unit that determines that the quenching depth is defective.

請求項13においては、
前記第一の周波数、第二の周波数、第三の周波数、第四の周波数、第五の周波数および第六の周波数は、
以下の(a)から(h)までの手順により設定されるものである。
(a)複数の周波数の交流励磁信号を設定用励磁コイルに印加して設定用測定対象物に誘導電流を発生させ、設定用検出コイルにより当該誘導電流に起因する各周波数についての検出信号を検出する。
(b)前記設定用検出コイルにより検出された各周波数についての検出信号に基づいて、各周波数についての検出信号の振幅値Yおよび設定用励磁コイルに印加された交流励磁信号と設定用検出コイルにより検出された検出信号との位相差Xを算出する。
(c)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数のそれぞれについて、対応する検出信号の振幅値YをY軸、対応する交流励磁信号と検出信号との位相差XをX軸とするベクトルの長さ(=(X+Y0.5)を算出する。
(d)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数の中から二つの周波数を選択する全ての組み合わせについて、選択された二つの周波数に対応するベクトルの長さの差を算出し、さらに当該ベクトルの長さの差を選択された二つの周波数に対応するベクトルのうち周波数が高い方に対応するベクトルの長さで割った値である差分値D0を算出する。
(e)選択された二つの周波数の組み合わせのそれぞれについて差分値D0を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としてプロットし、これらのプロットに対してそれぞれ最小二乗法による直線近似式を求める。
(f)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数の絶対値が所定の閾値以上であるものであって、かつ、焼き入れ深さの規格範囲に適合するものを第一の検量線として採用し、当該採用された第一の検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第一の周波数、周波数が高い方を第二の周波数とする。
(g)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数の絶対値が所定の閾値以上であるものであって、かつ、対応する二つの周波数の組み合わせの浸透深さがいずれも前記焼き入れ深さの規格範囲を前記基準焼き入れ深さLsを境界として二つに分割した範囲のうち前記設定用測定対象物の表面に近い方の範囲である表面側範囲に適合するものを第二の検量線として採用し、当該採用された第二の検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第三の周波数、周波数が高い方を第四の周波数とする。
(h)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数の絶対値が所定の閾値以上であるものであって、かつ、対応する二つの周波数の組み合わせの浸透深さがいずれも前記焼き入れ深さの規格範囲を前記基準焼き入れ深さLsを境界として二つに分割した範囲のうち前記設定用測定対象物の表面から遠い方の範囲であるバルク側範囲に適合するものを第三の検量線として採用し、当該採用された第三の検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第五の周波数、周波数が高い方を第六の周波数とする。
In claim 13,
The first frequency, second frequency, third frequency, fourth frequency, fifth frequency and sixth frequency are:
It is set by the following procedures (a) to (h).
(A) An AC excitation signal having a plurality of frequencies is applied to the setting excitation coil to generate an induced current in the measurement object for setting, and a detection signal for each frequency caused by the induced current is detected by the setting detection coil. To do.
(B) Based on the detection signal for each frequency detected by the setting detection coil, the amplitude value Y of the detection signal for each frequency and the AC excitation signal applied to the setting excitation coil and the setting detection coil A phase difference X with the detected detection signal is calculated.
(C) For each of a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, a vector with the amplitude value Y of the corresponding detection signal as the Y axis and the phase difference X between the corresponding AC excitation signal and the detection signal as the X axis Is calculated (= (X 2 + Y 2 ) 0.5 ).
(D) For all combinations of selecting two frequencies from among a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, calculate the difference in vector length corresponding to the two selected frequencies; A difference value D0, which is a value obtained by dividing the vector length difference by the vector length corresponding to the higher one of the vectors corresponding to the two selected frequencies, is calculated.
(E) The difference value D0 is plotted with respect to each of the selected two frequency combinations on the horizontal axis, and the measured value of the quenching depth by the cutting method is plotted on the vertical axis. Find an approximate expression.
(F) Among the obtained linear approximation formulas by the least square method, those whose absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold value and which meet the quenching depth standard range As a calibration curve, the lower frequency of the two frequencies related to the adopted first calibration curve is the first frequency, and the higher frequency is the second frequency.
(G) Among the obtained linear approximation equations by the least square method, the absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold value, and the penetration depths of the corresponding two frequency combinations are both What fits the surface side range which is the range closer to the surface of the measuring object for setting among the ranges obtained by dividing the standard range of the quenching depth into two with the reference quenching depth Ls as a boundary Adopted as the second calibration curve, of the two frequencies related to the adopted second calibration curve, the lower frequency is the third frequency and the higher frequency is the fourth frequency.
(H) Among the obtained linear approximation formulas by the least square method, the absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold value, and the penetration depths of the corresponding two frequency combinations are both Among the ranges obtained by dividing the standard range of the quenching depth into two with the reference quenching depth Ls as a boundary, those that conform to the bulk-side range that is the range farther from the surface of the measurement object for setting Adopted as a third calibration curve, of the two frequencies related to the adopted third calibration curve, the lower frequency is the fifth frequency and the higher frequency is the sixth frequency.

請求項14においては、
前記差分値D0を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としたプロットのうち、前記第一の検量線に係るものについての最小二乗法による三次近似式を求め、当該最小二乗法による三次近似式の変曲点に対応する切断法による焼き入れ深さの測定値を前記基準焼き入れ深さLsとするものである。
In claim 14,
Among the plots with the difference value D0 as the horizontal axis and the measurement value of the quenching depth by the cutting method as the vertical axis, a cubic approximate expression by the least square method is obtained for the one relating to the first calibration curve, and the minimum The measured value of the quenching depth by the cutting method corresponding to the inflection point of the cubic approximate expression by the square method is the reference quenching depth Ls.

請求項15においては、
第一の周波数および前記第一の周波数よりも高い周波数である第二の周波数、第三の周波数および前記第三の周波数よりも高い周波数である第四の周波数、並びに第五の周波数および前記第五の周波数よりも高い周波数である第六の周波数を含む複数の異なる周波数の交流励磁信号を励磁コイルに印加して測定対象物に誘導電流を発生させるとともに、前記励磁コイルにより前記測定対象物に発生する誘導電流に起因する検出信号を検出コイルにより検出する励磁・検出工程と、
前記第一の周波数に対応する検出信号の振幅値Y1、前記第一の周波数に対応する交流励磁信号および第一の周波数に対応する検出信号の位相差X1、前記第二の周波数に対応する検出信号の振幅値Y2、並びに前記第二の周波数に対応する交流励磁信号および第二の周波数に対応する検出信号の位相差X2を算出し、前記Y1、X1、Y2およびX2を数3に示す差分値Daと前記Y1、X1、Y2およびX2との関係式に代入することにより前記差分値Daを算出する差分値算出工程と、
前記差分値算出工程において算出された差分値Daを数4に示す焼き入れ深さLaと差分値Daとの関係式に代入することにより前記測定対象物の焼き入れ深さLaを算出する第一焼き入れ深さ算出工程と、
前記第一焼き入れ深さ算出工程において算出された焼き入れ深さLaが予め設定された基準焼き入れ深さLs未満である場合には、前記第三の周波数に対応する検出信号の振幅値Y3、前記第三の周波数に対応する交流励磁信号および第三の周波数に対応する検出信号の位相差X3、前記第四の周波数に対応する検出信号の振幅値Y4並びに前記第四の周波数に対応する交流励磁信号および第四の周波数に対応する検出信号の位相差X4を算出し、前記Y3、X3、Y4およびX4を数5に示す差分値Dbと前記Y3、X3、Y4およびX4との関係式に代入することにより前記差分値Dbを算出し、算出された差分値Dbを数6に示す焼き入れ深さLbと差分値Dbとの関係式に代入することにより焼き入れ深さLbを算出し、当該焼き入れ深さLbを前記測定対象物の焼き入れ深さとするとともに、前記第一焼き入れ深さ算出工程において算出された焼き入れ深さLaが前記基準焼き入れ深さLs以上である場合には、前記第五の周波数に対応する検出信号の振幅値Y5、前記第五の周波数に対応する交流励磁信号および第五の周波数に対応する検出信号の位相差X5、前記第六の周波数に対応する検出信号の振幅値Y6並びに前記第六の周波数に対応する交流励磁信号および第六の周波数に対応する検出信号の位相差X6を算出し、前記Y5、X5、Y6およびX6を数7に示す差分値Dcと前記Y5、X5、Y6およびX6との関係式に代入することにより前記差分値Dcを算出し、算出された差分値Dcを数8に示す焼き入れ深さLcと差分値Dcとの関係式に代入することにより焼き入れ深さLcを算出し、当該焼き入れ深さLcを前記測定対象物の焼き入れ深さとする第二焼き入れ深さ算出工程と、を具備するものである。
In claim 15,
A first frequency and a second frequency that is higher than the first frequency, a third frequency and a fourth frequency that is higher than the third frequency, and a fifth frequency and the first frequency. A plurality of different frequency alternating current excitation signals including a sixth frequency that is higher than the fifth frequency are applied to the excitation coil to generate an induced current in the measurement object, and the excitation coil causes the measurement object to An excitation / detection process for detecting a detection signal caused by the induced current generated by the detection coil;
The amplitude value Y1 of the detection signal corresponding to the first frequency, the phase difference X1 of the AC excitation signal corresponding to the first frequency and the detection signal corresponding to the first frequency, and the detection corresponding to the second frequency A phase difference X2 between the amplitude value Y2 of the signal and the AC excitation signal corresponding to the second frequency and the detection signal corresponding to the second frequency is calculated, and the Y1, X1, Y2 and X2 are the differences expressed by Equation 3. A difference value calculating step of calculating the difference value Da by substituting it into a relational expression of the value Da and the Y1, X1, Y2 and X2,
First, the quenching depth La of the measurement object is calculated by substituting the difference value Da calculated in the difference value calculating step into the relational expression between the quenching depth La and the difference value Da shown in Formula 4. Quenching depth calculation step,
When the quenching depth La calculated in the first quenching depth calculating step is less than the preset reference quenching depth Ls, the amplitude value Y3 of the detection signal corresponding to the third frequency. , Corresponding to the AC excitation signal corresponding to the third frequency and the phase difference X3 of the detection signal corresponding to the third frequency, the amplitude value Y4 of the detection signal corresponding to the fourth frequency, and the fourth frequency. The phase difference X4 of the AC excitation signal and the detection signal corresponding to the fourth frequency is calculated, and the relational expression between the difference value Db shown in Equation 5 and the Y3, X3, Y4 and X4 for the Y3, X3, Y4 and X4 The difference value Db is calculated by substituting into, and the quenching depth Lb is calculated by substituting the calculated difference value Db into the relational expression between the quenching depth Lb and the difference value Db shown in Equation 6. The quenching When the depth Lb is the quenching depth of the measurement object and the quenching depth La calculated in the first quenching depth calculation step is equal to or greater than the reference quenching depth Ls, The amplitude value Y5 of the detection signal corresponding to the fifth frequency, the phase difference X5 of the AC excitation signal corresponding to the fifth frequency and the detection signal corresponding to the fifth frequency, and the detection signal corresponding to the sixth frequency And the phase difference X6 between the AC excitation signal corresponding to the sixth frequency and the detection signal corresponding to the sixth frequency are calculated, and Y5, X5, Y6 and X6 are calculated as a difference value Dc shown in Equation 7. And the difference value Dc is calculated by substituting it into the relational expression between Y5, X5, Y6 and X6, and the calculated difference value Dc is the relational expression between the quenching depth Lc and the difference value Dc shown in Formula 8. Assign to In which calculating the hardening depth Lc, comprising a second hardening depth calculation step of the hardening depth Lc and hardening depth of the measurement object, the by a.

請求項16においては、
前記第二焼き入れ深さ算出工程において算出された前記測定対象物の焼き入れ深さと予め設定された許容焼き入れ深さ範囲とを比較し、前記測定対象物の焼き入れ深さが前記許容焼き入れ深さ範囲に収まっている場合は前記測定対象物が焼き入れ深さに関して良品であると判定し、前記測定対象物の焼き入れ深さが前記許容焼き入れ深さ範囲に収まっていない場合は前記測定対象物が焼き入れ深さに関して不良品であると判定する判定工程を具備するものである。
In claim 16,
The quenching depth of the measurement object calculated in the second quenching depth calculation step is compared with a preset allowable quenching depth range, and the quenching depth of the measurement object is compared with the allowable quenching depth. If it is within the quenching depth range, it is determined that the measurement object is a non-defective product with respect to the quenching depth, and the quenching depth of the measurement object is not within the allowable quenching depth range. A determination step of determining that the measurement object is defective with respect to the quenching depth is provided.

請求項17においては、
前記第一の周波数、第二の周波数、第三の周波数、第四の周波数、第五の周波数および第六の周波数は、以下の(a)から(h)までの手順により設定されるものである。
(a)複数の周波数の交流励磁信号を設定用励磁コイルに印加して設定用測定対象物に誘導電流を発生させ、設定用検出コイルにより当該誘導電流に起因する各周波数についての検出信号を検出する。
(b)前記設定用検出コイルにより検出された各周波数についての検出信号に基づいて、各周波数についての検出信号の振幅値Yおよび設定用励磁コイルに印加された交流励磁信号と設定用検出コイルにより検出された検出信号との位相差Xを算出する。
(c)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数のそれぞれについて、対応する検出信号の振幅値YをY軸、対応する交流励磁信号と検出信号との位相差XをX軸とするベクトルの長さ(=(X+Y0.5)を算出する。
(d)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数の中から二つの周波数を選択する全ての組み合わせについて、選択された二つの周波数に対応するベクトルの長さの差を算出し、さらに当該ベクトルの長さの差を選択された二つの周波数に対応するベクトルのうち周波数が高い方に対応するベクトルの長さで割った値である差分値D0を算出する。
(e)選択された二つの周波数の組み合わせのそれぞれについて差分値D0を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としてプロットし、これらのプロットに対してそれぞれ最小二乗法による直線近似式を求める。
(f)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数の絶対値が所定の閾値以上であるものであって、かつ、焼き入れ深さの規格範囲に適合するものを第一の検量線として採用し、当該採用された第一の検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第一の周波数、周波数が高い方を第二の周波数とする。
(g)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数の絶対値が所定の閾値以上であるものであって、かつ、対応する二つの周波数の組み合わせの浸透深さがいずれも前記焼き入れ深さの規格範囲を前記基準焼き入れ深さLsを境界として二つに分割した範囲のうち前記設定用測定対象物の表面に近い方の範囲である表面側範囲に適合するものを第二の検量線として採用し、当該採用された第二の検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第三の周波数、周波数が高い方を第四の周波数とする。
(h)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数の絶対値が所定の閾値以上であるものであって、かつ、対応する二つの周波数の組み合わせの浸透深さがいずれも前記焼き入れ深さの規格範囲を前記基準焼き入れ深さLsを境界として二つに分割した範囲のうち前記設定用測定対象物の表面から遠い方の範囲であるバルク側範囲に適合するものを第三の検量線として採用し、当該採用された第三の検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第五の周波数、周波数が高い方を第六の周波数とする。
In claim 17,
The first frequency, the second frequency, the third frequency, the fourth frequency, the fifth frequency, and the sixth frequency are set by the following procedures (a) to (h). is there.
(A) An AC excitation signal having a plurality of frequencies is applied to the setting excitation coil to generate an induced current in the measurement object for setting, and a detection signal for each frequency caused by the induced current is detected by the setting detection coil. To do.
(B) Based on the detection signal for each frequency detected by the setting detection coil, the amplitude value Y of the detection signal for each frequency and the AC excitation signal applied to the setting excitation coil and the setting detection coil A phase difference X with the detected detection signal is calculated.
(C) For each of a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, a vector with the amplitude value Y of the corresponding detection signal as the Y axis and the phase difference X between the corresponding AC excitation signal and the detection signal as the X axis Is calculated (= (X 2 + Y 2 ) 0.5 ).
(D) For all combinations of selecting two frequencies from among a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, calculate the difference in vector length corresponding to the two selected frequencies; A difference value D0, which is a value obtained by dividing the vector length difference by the vector length corresponding to the higher one of the vectors corresponding to the two selected frequencies, is calculated.
(E) The difference value D0 is plotted with respect to each of the selected two frequency combinations on the horizontal axis, and the measured value of the quenching depth by the cutting method is plotted on the vertical axis. Find an approximate expression.
(F) Among the obtained linear approximation formulas by the least square method, those whose absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold value and which meet the quenching depth standard range As a calibration curve, the lower frequency of the two frequencies related to the adopted first calibration curve is the first frequency, and the higher frequency is the second frequency.
(G) Among the obtained linear approximation equations by the least square method, the absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold value, and the penetration depths of the corresponding two frequency combinations are both What fits the surface side range which is the range closer to the surface of the measuring object for setting among the ranges obtained by dividing the standard range of the quenching depth into two with the reference quenching depth Ls as a boundary Adopted as the second calibration curve, of the two frequencies related to the adopted second calibration curve, the lower frequency is the third frequency and the higher frequency is the fourth frequency.
(H) Among the obtained linear approximation formulas by the least square method, the absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold value, and the penetration depths of the corresponding two frequency combinations are both Among the ranges obtained by dividing the standard range of the quenching depth into two with the reference quenching depth Ls as a boundary, those that conform to the bulk-side range that is the range farther from the surface of the measurement object for setting Adopted as a third calibration curve, of the two frequencies related to the adopted third calibration curve, the lower frequency is the fifth frequency and the higher frequency is the sixth frequency.

請求項18においては、
前記差分値D0を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としたプロットのうち、前記第一の検量線に係るものについての最小二乗法による三次近似式を求め、当該最小二乗法による三次近似式の変曲点に対応する切断法による焼き入れ深さの測定値を前記基準焼き入れ深さLsとするものである。
In claim 18,
Among the plots with the difference value D0 as the horizontal axis and the measurement value of the quenching depth by the cutting method as the vertical axis, a cubic approximate expression by the least square method is obtained for the one relating to the first calibration curve, and the minimum The measured value of the quenching depth by the cutting method corresponding to the inflection point of the cubic approximate expression by the square method is the reference quenching depth Ls.

本発明は、測定対象物や周囲の環境の温度が変動しても測定対象物の焼き入れ深さを精度良く測定することが可能である、という効果を奏する。   The present invention has an effect that the quenching depth of the measurement object can be accurately measured even if the temperature of the measurement object or the surrounding environment fluctuates.

以下では、図1を用いて本発明に係る焼き入れ深さ測定装置の第一実施例である焼き入れ深さ測定装置100の装置構成について説明する。   Below, the apparatus structure of the quenching depth measuring apparatus 100 which is a 1st Example of the quenching depth measuring apparatus which concerns on this invention using FIG. 1 is demonstrated.

焼き入れ深さ測定装置100は測定対象物102の焼き入れ深さを測定するものであり、主として励磁部110、検出部120、制御装置130等を具備する。
ここで、「焼き入れ深さ」は、日本工業規格の「鋼の炎焼入及び高周波焼入硬化層深さ測定方法(JIS G 0559)」に示される「有効硬化層深さ」(炭素濃度が0.45wt%の鋼の場合、ビッカース硬度が450Hvとなる深さ)に相当するが、本発明に係る焼き入れ深さはこれに限定されず、同じく日本工業規格の「鋼の炎焼入及び高周波焼入硬化層深さ測定方法(JIS G 0559)」に示される「全硬化層深さ(硬化層の表面から生地(母層)との物理的性質(硬さ)または化学的性質(マクロ組織)の差異が区別できなくなる位置までの深さ)」としても良く、他の方法で定めたものとしても良い。
The quenching depth measuring device 100 measures the quenching depth of the measurement object 102 and mainly includes an excitation unit 110, a detection unit 120, a control device 130, and the like.
Here, the “quenching depth” is the “effective hardened layer depth” (carbon concentration) shown in “Industrial Flame Hardened and Induction Hardened Hardened Layer Depth Measurement Method (JIS G 0559)”. Is 0.45 wt% steel, the depth corresponding to the Vickers hardness is 450 Hv), but the quenching depth according to the present invention is not limited to this. And the total hardened layer depth (physical property (hardness) or chemical property from the surface of the hardened layer to the base material (matrix)) or chemical properties (JIS G 0559) The depth to the position where the difference in macro structure) cannot be distinguished ”)” or may be determined by other methods.

測定対象物102は鉄鋼材料等の金属材料からなり、予め焼き入れ処理が施された部品等である。
本実施例の測定対象物102は自動車の駆動力伝達機構に用いられるドライブシャフトであり、機械構造用炭素鋼であるS45C(炭素濃度:約0.45wt%)に高周波焼き入れを施したものであるが、本発明に係る測定対象物の形状(部品の種類等)および材質はこれに限定されず、焼き入れ処理を施し得る金属材料(主として鉄鋼材料)からなる部品等を広く含む。
The measurement object 102 is made of a metal material such as a steel material, and is a part that has been previously quenched.
The measurement object 102 of the present embodiment is a drive shaft used in a driving force transmission mechanism of an automobile, and is obtained by subjecting S45C (carbon concentration: about 0.45 wt%), which is a carbon steel for machine structure, to induction hardening. However, the shape (type of component, etc.) and material of the measurement object according to the present invention are not limited to this, and widely include components made of a metal material (mainly steel material) that can be quenched.

励磁部110は、測定対象物102に交流磁場を作用させることにより測定対象物102に(より厳密には、測定対象物102の表面および内部に)誘導電流を発生させるものである。
励磁部110は励磁コイル111、交流電源112等を具備する。
The excitation unit 110 generates an induced current in the measurement object 102 (more precisely, on the surface and inside of the measurement object 102) by applying an alternating magnetic field to the measurement object 102.
The exciting unit 110 includes an exciting coil 111, an AC power source 112, and the like.

励磁コイル111は本発明に係る第一励磁コイルの実施の一形態であるとともに、本発明に係る第二励磁コイルの実施の一形態である。すなわち、励磁コイル111は本発明に係る第一励磁コイルとしての機能と本発明に係る第二励磁コイルとしての機能とを兼ねるものである。
励磁コイル111は導電体からなるコイルであり、複数の異なる周波数(本実施例の場合、図2に示す周波数fn(n;1から8までの整数)の交流励磁信号が印加されることにより測定対象物102に各周波数に対応する誘導電流(渦電流)を発生させるものである。
ここで、「交流励磁信号を印加する」とは、励磁コイルに所定の周波数を有する所定の振幅の交流電圧を印加することを指す。
励磁コイル111の両端にはそれぞれ端子111a・111bが形成される。
The exciting coil 111 is an embodiment of the first exciting coil according to the present invention and an embodiment of the second exciting coil according to the present invention. That is, the exciting coil 111 has both the function as the first exciting coil according to the present invention and the function as the second exciting coil according to the present invention.
The excitation coil 111 is a coil made of a conductor, and is measured by applying an AC excitation signal having a plurality of different frequencies (in the case of this embodiment, the frequency fn (n: integer from 1 to 8) shown in FIG. 2). An induced current (eddy current) corresponding to each frequency is generated in the object 102.
Here, “applying an AC excitation signal” refers to applying an AC voltage having a predetermined frequency and having a predetermined frequency to the excitation coil.
Terminals 111a and 111b are formed at both ends of the exciting coil 111, respectively.

なお、本実施例では図1に示す如く測定対象物102を励磁コイル111に挿通した状態で励磁コイル111に交流励磁信号を印加する構成としたが、本発明に係る焼き入れ深さ測定装置はこれに限定されず、例えば平板状の測定対象物の板面から所定の距離だけ離間した位置に励磁コイルを配置した状態で当該励磁コイルに交流励磁信号を印加する構成としても良い。   In this embodiment, as shown in FIG. 1, the AC excitation signal is applied to the excitation coil 111 with the measurement object 102 inserted in the excitation coil 111. However, the quenching depth measuring apparatus according to the present invention is configured as follows. However, the present invention is not limited to this. For example, an AC excitation signal may be applied to the excitation coil in a state in which the excitation coil is arranged at a position separated by a predetermined distance from the plate surface of the flat measurement object.

交流電源112は所定の周波数を有する所定の振幅の交流電圧を発生することにより、励磁コイル111に交流励磁信号(交流電圧)を印加するものである。交流電源112は励磁コイル111の端子111a・111bに接続される。
また、交流電源112は交流電圧の周波数を30Hz以上30kH以下の範囲で変更することが可能であり、30Hz以上30kH以下の範囲に収まる計8種類の周波数f1〜f8(図2参照)の交流励磁信号(交流電圧)を選択的に励磁コイル111に印加することが可能である。
なお、本実施例の焼き入れ深さ測定装置100の励磁コイルに印加される交流励磁信号の周波数の範囲は30Hz以上30kHz以下であるが、本発明はこれに限定されず、交流励磁信号の周波数の範囲を測定対象物の材質、大きさ、形状等に応じて適宜選択することが可能である。
The AC power source 112 applies an AC excitation signal (AC voltage) to the excitation coil 111 by generating an AC voltage having a predetermined frequency and a predetermined amplitude. The AC power source 112 is connected to the terminals 111 a and 111 b of the exciting coil 111.
Further, the AC power source 112 can change the frequency of the AC voltage in the range of 30 Hz to 30 kHz, and the AC excitation of eight types of frequencies f1 to f8 (see FIG. 2) that falls within the range of 30 Hz to 30 kHz. A signal (AC voltage) can be selectively applied to the exciting coil 111.
The frequency range of the AC excitation signal applied to the excitation coil of the quenching depth measuring apparatus 100 of the present embodiment is 30 Hz or more and 30 kHz or less, but the present invention is not limited to this, and the frequency of the AC excitation signal is not limited thereto. This range can be appropriately selected according to the material, size, shape, etc. of the measurement object.

検出部120は測定対象物102(より厳密には、測定対象物102の表面および内部)に発生する誘導電流に起因する誘導電圧(検出信号)を検出するものである。
検出部120は主として検出コイル121、電圧計122等を具備する。
The detection unit 120 detects an induced voltage (detection signal) caused by an induced current generated in the measurement object 102 (more strictly, the surface and inside of the measurement object 102).
The detection unit 120 mainly includes a detection coil 121, a voltmeter 122, and the like.

検出コイル121は本発明に係る第一検出コイルの実施の一形態であるとともに、本発明に係る第二検出コイルの実施の一形態である。すなわち、検出コイル121は本発明に係る第一検出コイルのとしての機能と本発明に係る第二検出コイルとしての機能とを兼ねるものである。
検出コイル121は測定対象物102に挿通されるコイルであり、測定対象物102(より厳密には、測定対象物102の表面および内部)に発生する誘導電流に起因する検出信号を検出するものである。
検出コイル121の両端にはそれぞれ端子121a・121bが形成される。
検出コイル121および励磁コイル111は、両者の中心軸が略一直線となるように配置される。
The detection coil 121 is an embodiment of the first detection coil according to the present invention and an embodiment of the second detection coil according to the present invention. That is, the detection coil 121 has both the function as the first detection coil according to the present invention and the function as the second detection coil according to the present invention.
The detection coil 121 is a coil inserted through the measurement object 102 and detects a detection signal caused by an induced current generated in the measurement object 102 (more strictly, the surface and the inside of the measurement object 102). is there.
Terminals 121a and 121b are formed at both ends of the detection coil 121, respectively.
The detection coil 121 and the excitation coil 111 are arranged so that the central axes of both are substantially straight.

なお、本実施例では図1に示す如く測定対象物102を検出コイル121に挿通した状態で検出信号を検出する構成としたが、本発明に係る焼き入れ深さ測定装置はこれに限定されず、例えば平板状の測定対象物の板面から所定の距離だけ離間した位置に検出コイルを配置した状態で検出信号を検出する構成としても良い。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the detection signal is detected in a state where the measurement object 102 is inserted into the detection coil 121, but the quenching depth measuring apparatus according to the present invention is not limited to this. For example, the detection signal may be detected in a state where the detection coil is disposed at a position separated from the plate surface of the flat measurement object by a predetermined distance.

電圧計122は端子121a・121bに接続され、検出コイル121により検出される検出信号(誘導電圧)を所定のデジタル信号に変換するものである。   The voltmeter 122 is connected to the terminals 121a and 121b, and converts a detection signal (inductive voltage) detected by the detection coil 121 into a predetermined digital signal.

なお、本実施例は第一励磁コイルおよび第二励磁コイルを兼ねる同一の励磁コイルたる励磁コイル111と第一検出コイルおよび第二検出コイルを兼ねる同一の検出コイルたる検出コイル121とを同一の筐体105に収容し、筐体105、励磁コイル111および検出コイル121を合わせたものを「渦流センサ」とする構成であるが、本発明はこれに限定されず、第一励磁コイル、第一検出コイル、第二励磁コイルおよび第二検出コイルをそれぞれ別の筐体に収容する構成でも良い。   In this embodiment, the excitation coil 111 that is the same excitation coil that also serves as the first excitation coil and the second excitation coil and the detection coil 121 that is the same detection coil that also serves as the first detection coil and the second detection coil are provided in the same housing. The body 105, the case 105, the excitation coil 111, and the detection coil 121 are combined to form an “eddy current sensor”. However, the present invention is not limited to this, and the first excitation coil, the first detection The coil, the second excitation coil, and the second detection coil may be housed in separate housings.

制御装置130は、焼き入れ深さ測定装置100の動作を制御するとともに検出部120からの検出信号に基づいて測定対象物102の焼き入れ深さを算出する(焼き入れ深さの測定結果を取得する)ものである。
制御装置130は主として制御部131、入力部132、表示部133等を具備する。
The control device 130 controls the operation of the quenching depth measurement device 100 and calculates the quenching depth of the measurement object 102 based on the detection signal from the detection unit 120 (acquires the quenching depth measurement result). To do).
The control device 130 mainly includes a control unit 131, an input unit 132, a display unit 133, and the like.

制御部131は後述する周波数変更プログラム、差分値算出プログラム、焼き入れ深さ算出プログラム、判定プログラム等の種々のプログラム等を格納することができ、これらのプログラム等を展開することができ、これらのプログラム等に従って所定の演算を行うことができ、当該演算の結果等を記憶することができる。   The control unit 131 can store various programs such as a frequency change program, a difference value calculation program, a quenching depth calculation program, and a determination program, which will be described later, and can develop these programs. A predetermined calculation can be performed according to a program or the like, and the result of the calculation can be stored.

制御部131は、実体的には、CPU、ROM、RAM、HDD等がバスで相互に接続される構成であっても良く、あるいはワンチップのLSI等からなる構成であっても良い。
本実施例の制御部131は専用品であるが、市販のパーソナルコンピュータやワークステーション等に上記プログラム等を格納したもので達成することも可能である。
The control unit 131 may actually have a configuration in which CPUs, ROMs, RAMs, HDDs, and the like are connected to each other via a bus, or may be configured by a one-chip LSI or the like.
Although the control unit 131 of this embodiment is a dedicated product, it can also be achieved by storing the above program in a commercially available personal computer or workstation.

制御部131は交流電源112に接続され、交流電源112に所定の制御信号を送信することにより交流電源112の交流励磁信号の周波数および振幅を変更することが可能である。
また、制御部131は電圧計122に接続され、「検出コイル121により検出された検出信号(誘導電圧)を更に電圧計122により所定のデジタル信号に変換したもの」を取得することが可能である。
制御部131による焼き入れ深さ測定装置100の動作制御および検出部120からの検出信号に基づく測定対象物102の焼き入れ深さの算出については後で詳述する。
The control unit 131 is connected to the AC power source 112, and can change the frequency and amplitude of the AC excitation signal of the AC power source 112 by transmitting a predetermined control signal to the AC power source 112.
Further, the control unit 131 is connected to the voltmeter 122 and can acquire “a detection signal (inductive voltage) detected by the detection coil 121 and further converted into a predetermined digital signal by the voltmeter 122”. .
The operation control of the quenching depth measuring apparatus 100 by the control unit 131 and the calculation of the quenching depth of the measurement object 102 based on the detection signal from the detection unit 120 will be described in detail later.

入力部132は制御部131に接続され、制御部131に焼き入れ深さ測定装置100による焼き入れ深さの測定に係る種々の情報・指示等を入力するものである。
本実施例の入力部132は専用品であるが、例えば市販のキーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、スイッチ等を用いても同様の効果を達成することが可能である。
The input unit 132 is connected to the control unit 131, and inputs various information / instructions related to the measurement of the quenching depth by the quenching depth measuring apparatus 100 to the control unit 131.
Although the input unit 132 of the present embodiment is a dedicated product, the same effect can be achieved by using, for example, a commercially available keyboard, mouse, pointing device, button, switch, or the like.

表示部133は例えば入力部132から制御部131への入力内容、焼き入れ深さ測定装置100の動作状況、測定対象物102の焼き入れ深さの測定結果等を表示するものである。
本実施例の表示部133は専用品であるが、例えば市販の液晶ディスプレイ(LCD;Liquid Crystal Display)やCRTディスプレイ(Cathode Ray Tube Display)等を用いても同様の効果を達成することが可能である。
The display unit 133 displays, for example, the input contents from the input unit 132 to the control unit 131, the operation status of the quenching depth measuring apparatus 100, the measurement result of the quenching depth of the measurement object 102, and the like.
The display unit 133 of the present embodiment is a dedicated product, but the same effect can be achieved by using, for example, a commercially available liquid crystal display (LCD), CRT display (Cathode Ray Tube Display), or the like. is there.

本実施例は入力部132と表示部133とを別体とする構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えばタッチパネルの如く情報を入力する機能と情報を表示する機能を兼ねる構成(入力部と表示部とを一体とした構成)でも良い。   In this embodiment, the input unit 132 and the display unit 133 are separated from each other. However, the present invention is not limited to this, and a configuration that combines a function of inputting information and a function of displaying information, such as a touch panel ( A configuration in which the input unit and the display unit are integrated may be used.

以下では、図2乃至図4を用いて焼き入れ深さ測定装置100の測定原理について説明する。   Hereinafter, the measurement principle of the quenching depth measuring apparatus 100 will be described with reference to FIGS. 2 to 4.

図2は焼き入れ処理が施された測定対象物102の結晶組織(層)、硬さおよび透磁率と測定対象物102の表面からの距離(深さ)との関係を示す模式図である。
図2に示す如く、測定対象物102の結晶組織は、表面から順に硬化層1、境界層2、母層3の三つの層で構成される。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the relationship between the crystal structure (layer), hardness and magnetic permeability of the measurement object 102 that has been subjected to quenching treatment, and the distance (depth) from the surface of the measurement object 102.
As shown in FIG. 2, the crystal structure of the measurement object 102 is composed of three layers of a hardened layer 1, a boundary layer 2, and a mother layer 3 in order from the surface.

硬化層1は測定対象物102の表面近傍に形成される層であり、焼き入れ処理時における冷却速度が最も大きい部分である。
硬化層1の主たる結晶組織はマルテンサイト(martensite)である。
The hardened layer 1 is a layer formed in the vicinity of the surface of the measurement object 102, and is a portion having the highest cooling rate during the quenching process.
The main crystal structure of the hardened layer 1 is martensite.

境界層2は硬化層1よりも表面からの距離が大きく、焼き入れ処理時における冷却速度が硬化層1よりも小さい部分に形成される層である。
本実施例では、測定対象物102を構成する材料であるS45Cは中炭素鋼に分類される(炭素濃度が0.45wt%程度)ものであり、境界層2の主たる結晶組織はトルースタイト(troostite)およびソルバイト(sorbite)からなる微細パーライト(fine pearlite)、熱影響層等である。
なお、境界層を構成する結晶組織は測定対象物を構成する材料の組成により異なるものであり、本実施例に限定されるものではない。
境界層を構成し得る結晶組織の他の例としては、上部ベイナイト(upper bainite)および下部ベイナイト(lower bainite)等が挙げられる。
The boundary layer 2 is a layer formed at a portion having a larger distance from the surface than the cured layer 1 and a cooling rate during the quenching process smaller than that of the cured layer 1.
In this embodiment, S45C, which is a material constituting the measurement object 102, is classified as medium carbon steel (carbon concentration is about 0.45 wt%), and the main crystal structure of the boundary layer 2 is troostite (troostite). ) And sorbite, a fine pearlite, a heat-affected layer, and the like.
In addition, the crystal structure which comprises a boundary layer changes with compositions of the material which comprises a measuring object, and is not limited to a present Example.
Other examples of the crystal structure that can form the boundary layer include upper bainite and lower bainite.

母層3は境界層2よりも表面からの距離が大きく、焼き入れ処理時における冷却速度が境界層2よりも小さい部分に形成される層である。
本実施例では、測定対象物102を構成する材料であるS45Cは中炭素鋼に分類されるものであり、母層3の主たる結晶組織はパーライト(pearlite)およびフェライト(ferrite)の混合組織である。
なお、母層を構成する結晶組織は測定対象物を構成する材料の組成により異なるものであり、本実施例に限定されるものではない。
母層を構成し得る結晶組織の他の例としては、パーライト組織、フェライトとセメンタイトとの混合組織等が挙げられる。
The mother layer 3 is a layer that is formed in a portion having a larger distance from the surface than the boundary layer 2 and a cooling rate during the quenching process smaller than that of the boundary layer 2.
In this example, S45C, which is a material constituting the measurement object 102, is classified as medium carbon steel, and the main crystal structure of the mother layer 3 is a mixed structure of pearlite and ferrite. .
In addition, the crystal structure which comprises a mother layer changes with compositions of the material which comprises a measuring object, and is not limited to a present Example.
Other examples of the crystal structure that can form the mother layer include a pearlite structure, a mixed structure of ferrite and cementite, and the like.

図2に示す如く、測定対象物102の硬度(ビッカース硬度)は結晶組織と密接な関係がある。   As shown in FIG. 2, the hardness (Vickers hardness) of the measuring object 102 is closely related to the crystal structure.

硬化層1を構成するマルテンサイトは一般に結晶粒径が小さく転位密度が大きいことから硬度が高い。ただし、硬化層1の硬度は一般に表面からの距離が変化してもほとんど変化しない。本実施例の硬化層1の硬度はビッカース硬度で600〜700(Hv)程度である。
境界層2を構成する微細パーライトや熱影響層は、硬化層1を構成するマルテンサイトに比べて一般的に結晶粒径が大きく転位密度も小さいので、硬度も相対的に低い。
また、境界層2の硬度は表面からの距離が大きくなる(深くなる)ほど小さくなる。
母層3を構成するパーライトおよびフェライトの混合組織は、境界層2を構成する微細パーライトや熱影響層に比べて一般的に結晶粒径が大きいので、硬度も相対的に低い。ただし、母層3の硬度は一般に表面からの距離が変化してもほとんど変化しない。本実施例の母層3の硬度はビッカース硬度で300(Hv)程度である。
The martensite constituting the hardened layer 1 generally has high hardness because of its small crystal grain size and high dislocation density. However, the hardness of the hardened layer 1 generally hardly changes even if the distance from the surface changes. The hardness of the hardened layer 1 of this embodiment is about 600 to 700 (Hv) in terms of Vickers hardness.
Since the fine pearlite and the heat-affected layer constituting the boundary layer 2 generally have a larger crystal grain size and a lower dislocation density than the martensite constituting the hardened layer 1, the hardness is relatively low.
Further, the hardness of the boundary layer 2 decreases as the distance from the surface increases (becomes deeper).
The mixed structure of pearlite and ferrite composing the mother layer 3 generally has a larger crystal grain size than the fine pearlite and heat-affected layer composing the boundary layer 2, so that the hardness is relatively low. However, the hardness of the mother layer 3 generally hardly changes even if the distance from the surface changes. The hardness of the mother layer 3 in this embodiment is about 300 (Hv) in terms of Vickers hardness.

図2に示す如く、測定対象物102の透磁率は結晶組織と密接な関係がある。これは、一般に測定対象物102の結晶粒径が小さくなると測定対象物102の透磁率は低くなる傾向があるとともに、鉄鋼材料は結晶粒径が小さくなるとその硬度が大きくなる傾向があることによるものである。従って、測定対象物102の透磁率と硬さとは略反比例の関係にある。   As shown in FIG. 2, the permeability of the measurement object 102 is closely related to the crystal structure. This is because, in general, the permeability of the measurement object 102 tends to decrease when the crystal grain size of the measurement object 102 decreases, and the hardness of steel materials tends to increase as the crystal grain diameter decreases. It is. Therefore, the permeability and hardness of the measurement object 102 are in a substantially inverse relationship.

硬化層1の透磁率は低く、一般に表面からの距離が変化してもほとんど変化しない。
境界層2の透磁率は硬化層1よりも相対的に大きく、表面からの距離が大きくなる(深くなる)ほど大きくなる。
母層3の透磁率は硬化層1および境界層2よりも相対的に大きく、一般に表面からの距離が変化してもほとんど変化しない。
The magnetic permeability of the hardened layer 1 is low and generally hardly changes even if the distance from the surface changes.
The magnetic permeability of the boundary layer 2 is relatively larger than that of the hardened layer 1, and increases as the distance from the surface increases (becomes deeper).
The permeability of the mother layer 3 is relatively larger than that of the hardened layer 1 and the boundary layer 2, and generally hardly changes even if the distance from the surface changes.

図3に示す如く、測定対象物102が励磁コイル111および検出コイル121に挿通された状態で、周波数fn(n:1から8までの整数)(図2参照)の交流励磁信号を励磁コイル111に印加すると、励磁コイル111の周囲に磁界が発生し、測定対象物102の表面および内部(特に、励磁コイル111に周囲が取り囲まれている部分)に誘導電流(渦電流)が発生する。
そして、当該誘導電流により発生する磁束が検出コイル121を貫通することにより、検出コイル121に検出信号(誘導電圧)が発生する。
また、表皮効果により、励磁コイル111に印加される交流励磁信号の周波数fn(n:1から8までの整数)が大きくなるほど誘導電流(渦電流)は測定対象物102の表面に集中し、誘導電流(渦電流)の浸透深さδは小さくなる傾向がある(δ=(π×fn×μ×σ)−0.5;μは透磁率、σは導電率)。
すなわち、交流励磁信号の周波数fnを変更することにより誘導電流(渦電流)の浸透深さδを変更することが可能である。なお、誘導電流(渦電流)の浸透深さδは測定対象物の表面からの深さと対応する。
また、交流励磁信号と検出信号との位相差Xは表面からの深さdに比例し、浸透深さδに反比例する傾向を有する(X=d/δ)
As shown in FIG. 3, with the measurement object 102 inserted into the excitation coil 111 and the detection coil 121, an AC excitation signal having a frequency fn (n: an integer from 1 to 8) (see FIG. 2) is applied to the excitation coil 111. When applied to, a magnetic field is generated around the excitation coil 111, and an induced current (eddy current) is generated on the surface and inside of the measurement object 102 (particularly, the portion surrounded by the excitation coil 111).
Then, when the magnetic flux generated by the induced current penetrates the detection coil 121, a detection signal (induction voltage) is generated in the detection coil 121.
Further, due to the skin effect, the induced current (eddy current) concentrates on the surface of the measurement object 102 as the frequency fn (n: an integer from 1 to 8) of the AC excitation signal applied to the excitation coil 111 increases. The penetration depth δ of current (eddy current) tends to be small (δ = (π × fn × μ × σ) −0.5 ; μ is magnetic permeability and σ is conductivity).
That is, it is possible to change the penetration depth δ of the induced current (eddy current) by changing the frequency fn of the AC excitation signal. Note that the penetration depth δ of the induced current (eddy current) corresponds to the depth from the surface of the measurement object.
Further, the phase difference X between the AC excitation signal and the detection signal has a tendency to be proportional to the depth d from the surface and inversely proportional to the penetration depth δ (X = d / δ).

図4に示す如く、検出信号は所定の振幅値Yを有するとともに、交流励磁信号に対して所定の位相差Xを有する。
測定対象物102の透磁率は、(1)検出信号の振幅値Y、および(2)交流励磁信号に対する検出信号の位相差Xと相関関係にある。
従って、交流励磁信号の周波数fnを適宜変更しつつ当該周波数に対応する検出信号を検出し、当該検出信号の振幅値Yや位相差Xを求めることは、測定対象物102において表面からの深さが周波数fnの交流励磁信号の浸透深さに対応する部分の透磁率を求めることに相当する。
As shown in FIG. 4, the detection signal has a predetermined amplitude value Y and a predetermined phase difference X with respect to the AC excitation signal.
The permeability of the measurement object 102 is correlated with (1) the amplitude value Y of the detection signal and (2) the phase difference X of the detection signal with respect to the AC excitation signal.
Therefore, detecting the detection signal corresponding to the frequency while appropriately changing the frequency fn of the AC excitation signal, and obtaining the amplitude value Y and the phase difference X of the detection signal is the depth from the surface of the measurement object 102. Corresponds to obtaining the permeability of the portion corresponding to the penetration depth of the AC excitation signal of frequency fn.

このように、測定対象物102の交流励磁信号の周波数(ひいては浸透深さ)と当該周波数に対応する検出信号の振幅値Yおよび位相差Xとの関係を求めることにより、測定対象物102の焼き入れ深さを非接触で(非破壊で)求めることが可能である。   In this way, by calculating the relationship between the frequency (and hence the penetration depth) of the AC excitation signal of the measurement object 102 and the amplitude value Y and the phase difference X of the detection signal corresponding to the frequency, the measurement object 102 is baked. It is possible to determine the insertion depth in a non-contact (non-destructive) manner.

以下では、制御部131の構成の詳細について説明する。
制御部131は、機能的には記憶部131a、周波数変更部131b、差分値算出部131c、焼き入れ深さ算出部131d、判定部131e等を具備する。
Below, the detail of a structure of the control part 131 is demonstrated.
Functionally, the control unit 131 includes a storage unit 131a, a frequency change unit 131b, a difference value calculation unit 131c, a quenching depth calculation unit 131d, a determination unit 131e, and the like.

記憶部131aは制御部131による制御や演算等を行う上で用いられる各種パラメータ(数値)、動作状況の履歴、演算結果(算出結果)等を記憶するものである。
記憶部131aは、実体的にはHDD(ハードディスクドライブ)、CD−ROM、DVD−ROM等の記憶媒体からなる。
The storage unit 131a stores various parameters (numerical values) used in performing control, calculation, and the like by the control unit 131, a history of operation conditions, calculation results (calculation results), and the like.
The storage unit 131a is essentially a storage medium such as an HDD (Hard Disk Drive), a CD-ROM, a DVD-ROM or the like.

周波数変更部131bは、交流電源112が発生する所定の振幅の交流電圧、ひいては励磁コイル111に印加される交流励磁信号(交流電圧)の周波数を変更するものである。
実体的には、制御部131が、制御部131に格納された周波数変更プログラムに従って所定の演算等を行うことにより、周波数変更部131bとしての機能を果たす。
The frequency changing unit 131b changes the frequency of an AC voltage having a predetermined amplitude generated by the AC power source 112, and thus the frequency of an AC excitation signal (AC voltage) applied to the excitation coil 111.
Substantially, the control unit 131 performs a predetermined calculation or the like according to the frequency change program stored in the control unit 131, thereby functioning as the frequency change unit 131b.

周波数変更部131bは、交流電源112に制御信号を送信する。
周波数変更部131bが交流電源112に送信する制御信号は交流電源112が発生すべき交流電圧の周波数(本実施例の場合、f1〜f8のいずれか)を指示する信号であり、交流電源112は制御信号に基づいて発生する交流電圧の周波数を変更(調整)する。
本実施例の場合、周波数変更部131bは交流電源112に約1秒の間に異なる8種類の周波数f1〜f8の交流電圧を順次発生することを指示する制御信号を送信することから、励磁コイル111には約1秒の間に「第一の周波数」および「第二の周波数」を含む8種類の周波数f1〜f8の交流励磁信号が印加されることとなる。
The frequency changing unit 131b transmits a control signal to the AC power source 112.
The control signal transmitted from the frequency changing unit 131b to the AC power source 112 is a signal that indicates the frequency of the AC voltage to be generated by the AC power source 112 (in this embodiment, any one of f1 to f8). The frequency of the alternating voltage generated based on the control signal is changed (adjusted).
In the case of the present embodiment, the frequency changing unit 131b transmits to the AC power source 112 a control signal instructing to sequentially generate AC voltages having different frequencies f1 to f8 in about 1 second. The AC excitation signals of eight frequencies f1 to f8 including the “first frequency” and the “second frequency” are applied to 111 in about 1 second.

本実施例の場合、約1秒の間に8種類の異なる周波数の交流励磁信号を励磁コイル111に印加する(周波数を変更する周期を約0.125秒とする)構成としたが、本発明はこれに限定されず、測定対象物の性状等に応じて周波数の数や周波数を変更する周期を適宜選択することが可能である。
なお、交流励磁信号の周波数を変更する周期は検出信号を検出可能な範囲で極力短くすることが望ましい。これは、周波数を変更する周期が長いとその間に測定対象物の温度が変動し、測定精度が低下するおそれがあることによる。
「第一の周波数」および「第二の周波数」の設定方法については後述する。
In the case of the present embodiment, an AC excitation signal having eight different frequencies is applied to the excitation coil 111 in about 1 second (the frequency changing period is about 0.125 seconds). Is not limited to this, and the number of frequencies and the period for changing the frequencies can be appropriately selected according to the properties of the measurement object.
It should be noted that it is desirable to shorten the period for changing the frequency of the AC excitation signal as much as possible within the range in which the detection signal can be detected. This is because if the frequency changing period is long, the temperature of the object to be measured fluctuates during that period, and the measurement accuracy may be reduced.
A setting method of “first frequency” and “second frequency” will be described later.

周波数変更部131bおよび交流電源112を合わせたものは、励磁コイル111に第一の周波数の交流励磁信号および第二の周波数の交流励磁信号のいずれかを選択的に印加するものであり、本発明に係る交流励磁信号印加部の実施の一形態に相当する。   The combination of the frequency changing unit 131b and the AC power source 112 selectively applies either the first frequency AC excitation signal or the second frequency AC excitation signal to the excitation coil 111. This corresponds to an embodiment of the AC excitation signal applying unit according to FIG.

差分値算出部131cは本発明に係る差分値算出部の実施の一形態であり、第一の周波数に対応する検出コイル121の検出信号の振幅値Y1、第一の周波数に対応する励磁コイル111の交流励磁信号および第一の周波数に対応する検出コイル121の検出信号の位相差X1、第二の周波数に対応する検出コイル121の検出信号の振幅値Y2、並びに第二の周波数に対応する励磁コイル111の交流励磁信号および第二の周波数に対応する検出コイル121の検出信号の位相差X2に基づいて差分値Dを算出するものである。
実体的には、制御部131が、制御部131に格納された差分値算出プログラムに従って所定の演算等を行うことにより、差分値算出部131cとしての機能を果たす。
The difference value calculation unit 131c is an embodiment of the difference value calculation unit according to the present invention, and the amplitude value Y1 of the detection signal of the detection coil 121 corresponding to the first frequency and the excitation coil 111 corresponding to the first frequency. Phase difference X1 of the detection signal of the detection coil 121 corresponding to the first frequency, the amplitude value Y2 of the detection signal of the detection coil 121 corresponding to the second frequency, and the excitation corresponding to the second frequency The difference value D is calculated based on the AC excitation signal of the coil 111 and the phase difference X2 of the detection signal of the detection coil 121 corresponding to the second frequency.
Substantially, the control unit 131 performs a predetermined calculation or the like according to the difference value calculation program stored in the control unit 131, thereby serving as the difference value calculation unit 131c.

差分値算出部131cは、検出コイル121から取得した検出信号に基づいて、第一の周波数に対応する検出コイル121の検出信号の振幅値Y1、第一の周波数に対応する励磁コイル111の交流励磁信号および第一の周波数に対応する検出コイル121の検出信号の位相差X1、第二の周波数に対応する検出コイル121の検出信号の振幅値Y2、並びに第二の周波数に対応する励磁コイル111の交流励磁信号および第二の周波数に対応する検出コイル121の検出信号の位相差X2、をそれぞれ算出する。算出されたY1、X1、Y2およびX2は記憶部131aに適宜記憶される。
次に、差分値算出部131cは、算出されたY1、X1、Y2およびX2を以下の数1に示す差分値Dと前記Y1、X1、Y2およびX2との関係式に代入することにより、差分値Dを算出する。算出された差分値Dは記憶部131aに適宜記憶される。
Based on the detection signal acquired from the detection coil 121, the difference value calculation unit 131c determines the amplitude value Y1 of the detection signal of the detection coil 121 corresponding to the first frequency and the AC excitation of the excitation coil 111 corresponding to the first frequency. The phase difference X1 of the detection signal of the detection coil 121 corresponding to the signal and the first frequency, the amplitude value Y2 of the detection signal of the detection coil 121 corresponding to the second frequency, and the excitation coil 111 corresponding to the second frequency A phase difference X2 of the detection signal of the detection coil 121 corresponding to the AC excitation signal and the second frequency is calculated. The calculated Y1, X1, Y2, and X2 are appropriately stored in the storage unit 131a.
Next, the difference value calculation unit 131c substitutes the calculated Y1, X1, Y2, and X2 into the relational expression between the difference value D shown in the following Equation 1 and the Y1, X1, Y2, and X2 to obtain the difference. The value D is calculated. The calculated difference value D is appropriately stored in the storage unit 131a.

Figure 2009031112
Figure 2009031112

数1に示す差分値Dは、検出信号の振幅値をY軸、交流励磁信号および検出信号の位相差をX軸とする第一の周波数に係るベクトル(X1,Y1)の長さ((X1+Y10.5)から第二の周波数に係るベクトル(X2,Y2)の長さ((X2+Y20.5)を引いたものを、さらに第二の周波数に係るベクトルの長さで割った値である。 The difference value D shown in Equation 1 is the length of the vector (X1, Y1) relating to the first frequency with the amplitude value of the detection signal as the Y axis and the phase difference between the AC excitation signal and the detection signal as the X axis ((X1 2 + Y1 2 ) 0.5 ) minus the length ((X2 2 + Y2 2 ) 0.5 ) of the vector (X2, Y2) related to the second frequency, and further to the vector related to the second frequency It is the value divided by the length.

第一の周波数に係るベクトルには測定対象物102の表面から第一の周波数に対応する浸透深さまでの結晶組織および当該結晶組織の温度の影響が反映されている。
第二の周波数に係るベクトルには測定対象物102の表面から第二の周波数に対応する浸透深さまでの結晶組織および当該結晶組織の温度の影響が反映されている。
また、第一の周波数は第二の周波数よりも低いので、第一の周波数の交流励磁信号により測定対象物102に発生する誘導電流の浸透深さは第二の周波数の交流励磁信号により測定対象物102に発生する誘導電流の浸透深さよりも大きい(深い)。
従って、第一の周波数に係るベクトルの長さから第二の周波数に係るベクトルの長さを引くことにより、第一の周波数に係るベクトルおよび第二の周波数に係るベクトルに共通して含まれる情報である測定対象物102の表面から浅い部分の情報を相殺し、焼き入れ深さの測定に密接な関係を有する情報である焼き入れ深さ近傍の部分の情報を強調することが可能である。
特に、測定対象物102の温度は測定対象物102の表面と周囲の雰囲気との間の熱伝導により変動することから測定対象物102の表面から深い部分(バルク)よりも表面から浅い部分(表面近傍)の方が温度変動が大きくなる傾向があり、測定対象物102の表面から浅い部分(表面近傍)の方が温度変動による測定精度の低下への寄与が大きい。
従って、第一の周波数に係るベクトルおよび第二の周波数に係るベクトルに共通する情報である測定対象物102の表面から浅い部分の情報を相殺することは、測定対象物102の温度変動による焼き入れ深さの測定精度の低下を抑制する上で効果が大きい。
また、第一の周波数に係るベクトルから第二の周波数に係るベクトルの長さを引いたものを、さらに第二の周波数に係るベクトルの長さで割ることにより、強調された「焼き入れ深さ近傍の部分の情報」への温度変動の影響をさらに抑制することが可能である。
The vector related to the first frequency reflects the influence of the crystal structure from the surface of the measurement object 102 to the penetration depth corresponding to the first frequency and the temperature of the crystal structure.
The vector related to the second frequency reflects the influence of the crystal structure from the surface of the measurement object 102 to the penetration depth corresponding to the second frequency and the temperature of the crystal structure.
Further, since the first frequency is lower than the second frequency, the penetration depth of the induced current generated in the measurement object 102 by the AC excitation signal of the first frequency is measured by the AC excitation signal of the second frequency. The penetration depth of the induced current generated in the object 102 is larger (deep).
Therefore, by subtracting the length of the vector related to the second frequency from the length of the vector related to the first frequency, information included in common to the vector related to the first frequency and the vector related to the second frequency It is possible to cancel the information of the shallow portion from the surface of the measurement object 102 and to emphasize the information of the portion near the quenching depth, which is information closely related to the measurement of the quenching depth.
In particular, since the temperature of the measurement object 102 fluctuates due to heat conduction between the surface of the measurement object 102 and the surrounding atmosphere, a portion (surface) that is shallower than the surface (bulk) deeper than the surface of the measurement object 102. The temperature fluctuation tends to be larger in the vicinity), and the shallower part (near the surface) of the surface of the measurement object 102 contributes to the decrease in measurement accuracy due to the temperature fluctuation.
Therefore, canceling out information on a shallow portion from the surface of the measurement object 102, which is information common to the vector related to the first frequency and the vector related to the second frequency, is caused by quenching due to temperature variation of the measurement object 102. Greatly effective in suppressing a decrease in depth measurement accuracy.
In addition, by subtracting the length of the vector related to the second frequency from the vector related to the first frequency and further dividing by the length of the vector related to the second frequency, It is possible to further suppress the influence of temperature fluctuations on “information in the vicinity”.

焼き入れ深さ算出部131dは本発明に係る焼き入れ深さ算出部の実施の一形態であり、差分値算出部131cにより算出された差分値Dに基づいて測定対象物102の焼き入れ深さLを算出するものである。
実体的には、制御部131が、制御部131に格納された焼き入れ深さ算出プログラムに従って所定の演算等を行うことにより、焼き入れ深さ算出部131dとしての機能を果たす。
The quenching depth calculation unit 131d is an embodiment of the quenching depth calculation unit according to the present invention, and the quenching depth of the measurement object 102 based on the difference value D calculated by the difference value calculation unit 131c. L is calculated.
Substantially, the control unit 131 performs a predetermined calculation or the like according to a quenching depth calculation program stored in the control unit 131, thereby functioning as a quenching depth calculation unit 131d.

記憶部131aには以下の数2に示す「焼き入れ深さLと差分値Dとの関係式」(より厳密には、定数Aおよび定数B)が記憶されており、焼き入れ深さ算出部131dは「焼き入れ深さLと差分値Dとの関係式」に差分値算出部131cにより算出された差分値Dを代入することにより焼き入れ深さLを算出する。算出された焼き入れ深さLは記憶部131aに適宜記憶される。   The storage unit 131a stores “a relational expression between the quenching depth L and the difference value D” (more precisely, a constant A and a constant B) represented by the following formula 2, and a quenching depth calculation unit: 131d calculates the quenching depth L by substituting the difference value D calculated by the difference value calculation unit 131c into the “relational expression between the quenching depth L and the difference value D”. The calculated quenching depth L is appropriately stored in the storage unit 131a.

Figure 2009031112
Figure 2009031112

数2における定数Aおよび定数Bは、予め基準測定対象物を用いた実験を行うことにより求められる。
すなわち、図5に示す如く、基準測定対象物における差分値Dの算出値を横軸とし、切断法による焼き入れ深さの測定値(切断面のビッカース硬さ測定または組織観察)を縦軸として実験データをプロットする。
そして、当該実験データに基づいて最小二乗法により求めた直線の傾きを定数A、当該直線と縦軸との切片を定数Bとする。
ここで、「基準測定対象物」は測定対象物と同じ材質、同じ形状、かつ同じ熱処理が施された部品等である。
The constant A and the constant B in Equation 2 are obtained by conducting an experiment using a reference measurement object in advance.
That is, as shown in FIG. 5, the calculated value of the difference value D in the reference measurement object is set on the horizontal axis, and the measured value of the quenching depth by the cutting method (Vickers hardness measurement or structural observation of the cut surface) is set on the vertical axis. Plot experimental data.
The slope of the straight line obtained by the least square method based on the experimental data is a constant A, and the intercept between the straight line and the vertical axis is a constant B.
Here, the “reference measurement object” is a part, etc., that has the same material, the same shape, and the same heat treatment as the measurement object.

判定部131eは本発明に係る判定部の実施の一形態であり、焼き入れ深さ算出部131dにより算出された焼き入れ深さLと予め設定された許容焼き入れ深さ範囲とを比較し、焼き入れ深さLが許容焼き入れ深さ範囲に収まっている場合は測定対象物102が焼き入れ深さに関して良品であると判定し、焼き入れ深さLが許容焼き入れ深さ範囲に収まっていない場合は測定対象物102が焼き入れ深さに関して不良品であると判定するものである。
実体的には、制御部131が、制御部131に格納された判定プログラムに従って所定の演算等を行うことにより、判定部131eとしての機能を果たす。
The determination unit 131e is an embodiment of the determination unit according to the present invention, and compares the quenching depth L calculated by the quenching depth calculation unit 131d with a preset allowable quenching depth range, When the quenching depth L is within the allowable quenching depth range, it is determined that the measurement object 102 is a non-defective product with respect to the quenching depth, and the quenching depth L is within the allowable quenching depth range. When there is not, it is determined that the measuring object 102 is defective with respect to the quenching depth.
Substantially, the control unit 131 functions as the determination unit 131e by performing a predetermined calculation or the like according to a determination program stored in the control unit 131.

「許容焼き入れ深さ範囲」は、測定対象物の焼き入れ深さとして許容し得る範囲を指す。
「焼き入れ深さが許容焼き入れ深さ範囲に収まっている」とは、焼き入れ深さが許容焼き入れ深さ範囲の下限値以上かつ許容焼き入れ深さ範囲の上限値以下であることを指す。
「焼き入れ深さが許容焼き入れ深さ範囲に収まっていない」とは、焼き入れ深さが許容焼き入れ深さ範囲の下限値より小さい、または許容焼き入れ深さ範囲の上限値より大きいことを指す。
The “allowable quenching depth range” refers to a range that is acceptable as the quenching depth of the measurement object.
“The quenching depth is within the allowable quenching depth range” means that the quenching depth is not less than the lower limit value of the allowable quenching depth range and not more than the upper limit value of the allowable quenching depth range. Point to.
“The quenching depth is not within the allowable quenching depth range” means that the quenching depth is smaller than the lower limit value of the allowable quenching depth range or larger than the upper limit value of the allowable quenching depth range. Point to.

本実施例の場合、測定対象物102の許容焼き入れ深さ範囲の下限値および上限値が予め記憶部131aに記憶されており、判定部131eは焼き入れ深さ算出部131dにより算出された焼き入れ深さLと記憶部131aに記憶されている許容焼き入れ深さ範囲の下限値および上限値とを比較する。
上記比較の結果、焼き入れ深さLが許容焼き入れ深さ範囲に収まっている場合には、判定部131eは測定対象物102が焼き入れ深さに関して良品であると判定する。
また、上記比較の結果、焼き入れ深さLが許容焼き入れ深さ範囲に収まっていない場合には、判定部131eは測定対象物102が焼き入れ深さに関して不良品であると判定する。判定部131eによる測定対象物102の判定結果は記憶部131aに適宜記憶される。
In the case of the present embodiment, the lower limit value and the upper limit value of the allowable quenching depth range of the measurement object 102 are stored in advance in the storage unit 131a, and the determination unit 131e performs the quenching calculated by the quenching depth calculation unit 131d. The depth L is compared with the lower limit value and the upper limit value of the allowable quenching depth range stored in the storage unit 131a.
As a result of the comparison, when the quenching depth L is within the allowable quenching depth range, the determination unit 131e determines that the measurement object 102 is a non-defective product with respect to the quenching depth.
As a result of the comparison, when the quenching depth L is not within the allowable quenching depth range, the determination unit 131e determines that the measurement object 102 is defective with respect to the quenching depth. The determination result of the measurement object 102 by the determination unit 131e is appropriately stored in the storage unit 131a.

以下では、「第一の周波数」および「第二の周波数」の設定方法について説明する。
「第一の周波数」および「第二の周波数」は、以下の(1)から(6)までの手順により設定される。
In the following, a setting method of “first frequency” and “second frequency” will be described.
The “first frequency” and the “second frequency” are set by the following procedures (1) to (6).

(1)まず、複数の周波数の交流励磁信号を設定用励磁コイルに印加して設定用測定対象物に誘導電流を発生させ、設定用検出コイルにより当該誘導電流に起因する各周波数についての検出信号を検出する。なお、(1)の作業を複数の設定用測定対象物のそれぞれについて行う。
ここで、「設定用励磁コイル」は第一の周波数および第二の周波数を設定するために用いられる励磁コイルである。設定用励磁コイルは本発明に係る第一励磁コイル、第二励磁コイル、あるいはこれらが同一の励磁コイルである場合における当該同一の励磁コイルと同一でも良く、異なるコイルでも良い。
「設定用対象物」は第一の周波数および第二の周波数を設定するために用いられる測定対象物であり、本発明に係る焼き入れ深さ測定装置による焼き入れ深さの測定に供される測定対象物と同じ材質、同じ形状、かつ同じ熱処理が施された部品等である。
「設定用検出コイル」は第一の周波数および第二の周波数を設定するために用いられる検出コイルである。設定用検出コイルは本発明に係る第一検出コイル、第二検出コイル、あるいはこれらが同一の検出コイルである場合における当該同一の検出コイルと同一でも良く、異なるコイルでも良い。
本実施例の場合、「第一の周波数」および「第二の周波数」の設定に係る複数の周波数は、焼き入れ深さ測定装置100が励磁コイル111に印加する交流励磁信号の周波数f1〜f8と同じとしている。
(1) First, an AC excitation signal having a plurality of frequencies is applied to a setting excitation coil to generate an induced current in the measurement object for setting, and a detection signal for each frequency caused by the induced current is detected by the setting detection coil. Is detected. The operation (1) is performed for each of the plurality of setting measurement objects.
Here, the “setting exciting coil” is an exciting coil used for setting the first frequency and the second frequency. The setting excitation coil may be the same as or different from the first excitation coil, the second excitation coil, or the same excitation coil in the case where these are the same excitation coil.
“Setting object” is a measurement object used for setting the first frequency and the second frequency, and is used for the measurement of the quenching depth by the quenching depth measuring apparatus according to the present invention. The same material, the same shape, and the same heat treatment as the object to be measured.
The “setting detection coil” is a detection coil used for setting the first frequency and the second frequency. The setting detection coil may be the same as or different from the first detection coil, the second detection coil, or the same detection coil in the case where these are the same detection coil.
In the case of the present embodiment, the plurality of frequencies related to the setting of “first frequency” and “second frequency” are frequencies f1 to f8 of the AC excitation signal applied to the excitation coil 111 by the quenching depth measuring apparatus 100. And the same.

(2)次に、(1)において設定用検出コイルにより検出された各周波数についての検出信号に基づいて、各周波数についての検出信号の振幅値Y、および各周波数についての設定用励磁コイルに印加された交流励磁信号と設定用検出コイルにより検出された検出信号との位相差Xをそれぞれ算出する。   (2) Next, based on the detection signal for each frequency detected by the setting detection coil in (1), the amplitude value Y of the detection signal for each frequency and the application to the setting excitation coil for each frequency The phase difference X between the detected AC excitation signal and the detection signal detected by the setting detection coil is calculated.

(3)続いて、設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数のそれぞれについて、対応する検出信号の振幅値YをY軸、対応する交流励磁信号と検出信号との位相差XをX軸とするベクトルの長さ(=(X+Y0.5)を算出する。
本実施例の場合、一つの設定用測定対象物に対して周波数f1〜f8にそれぞれ対応する計8つのベクトルの長さが算出される。
(3) Subsequently, for each of a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, the amplitude value Y of the corresponding detection signal is the Y axis, and the phase difference X between the corresponding AC excitation signal and the detection signal is the X axis. Is calculated (= (X 2 + Y 2 ) 0.5 ).
In the case of the present embodiment, the lengths of a total of eight vectors corresponding to the frequencies f1 to f8 are calculated for one measurement object for setting.

(4)続いて、設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数の中から二つの周波数を選択する全ての組み合わせについて、選択された二つの周波数に対応するベクトルの長さの差を算出し、更に当該ベクトルの長さの差を選択された二つの周波数に対応するベクトルのうち周波数が高い方に対応するベクトルの長さで割った値である差分値D0を算出する。
本実施例の場合、二つの周波数を選択する全ての組み合わせは計28通り(=8×7/2)であり、各組み合わせについて設定用測定対象物の数と同数のD0が算出される。
(4) Subsequently, for all combinations of selecting two frequencies from among a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, the difference in vector length corresponding to the two selected frequencies is calculated. Further, a difference value D0, which is a value obtained by dividing the difference between the vector lengths by the vector length corresponding to the higher one of the vectors corresponding to the two selected frequencies, is calculated.
In the case of the present embodiment, there are a total of 28 combinations (= 8 × 7/2) for selecting two frequencies, and the same number D0 as the number of setting measurement objects is calculated for each combination.

(5)続いて、選択された二つの周波数の組み合わせのそれぞれについて差分値D0を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としてプロットし、これらのプロットに対してそれぞれ最小二乗法による直線近似式を求める。
ここで、設定用測定対象物の切断法による焼き入れ深さの測定値は、(1)の作業の終了後に複数の設定用測定対象物のそれぞれを切断し、その切断面のビッカース硬度の測定値の深さ方向の分布に基づいて算出することにより得られる、またはその切断面の組織観察により得られる。
(5) Subsequently, for each combination of the two selected frequencies, the difference value D0 is plotted on the horizontal axis, and the measured value of the quenching depth by the cutting method is plotted on the vertical axis. Find a linear approximation formula by multiplication.
Here, the measured value of the quenching depth by the cutting method of the measuring object for setting is obtained by cutting each of the plurality of measuring objects for setting after the operation of (1) and measuring the Vickers hardness of the cut surface. It is obtained by calculating based on the distribution of the values in the depth direction, or obtained by observing the cut surface.

(6)続いて、求められた最小二乗法による直線近似式(本実施例の場合、計28本)のうち、相関係数Rの絶対値が所定の閾値以上であるもののいずれか一つを検量線として採用し、当該採用された検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第一の周波数、周波数が高い方を第二の周波数とする。
ここで、「相関係数」はピアソンの積率相関係数(Pearson product−moment correlation coefficient)でもよく、スピアマンの順位相関係数(Spearman’s rank correlation coefficient)でも良く、ケンドールの順位相関係数(Kendall tau rank correlation coefficient)でも良い。
「所定の閾値」は測定対象物の性状等に応じて適宜選択することが可能である。
本実施例の場合、相関係数Rとしてピアソンの積率相関係数を用い、相関係数の所定の閾値を「0.97(R≒0.94)」とし、図2に示す周波数f8を第一の周波数とし、周波数f1を第二の周波数としている。
(6) Subsequently, any one of the obtained linear approximation equations by the least square method (in the case of the present embodiment, a total of 28) is one in which the absolute value of the correlation coefficient R is equal to or greater than a predetermined threshold value. Adopted as a calibration curve, the lower one of the two frequencies related to the adopted calibration curve is defined as the first frequency and the higher frequency as the second frequency.
Here, “correlation coefficient” may be Pearson's product-moment correlation coefficient, Spearman's rank correlation coefficient, or Kendall's rank correlation coefficient. (Kendall tau rank correlation coefficient) may also be used.
The “predetermined threshold value” can be appropriately selected according to the properties of the measurement object.
In the case of the present embodiment, the Pearson product-moment correlation coefficient is used as the correlation coefficient R, the predetermined threshold value of the correlation coefficient is “0.97 (R 2 ≈0.94)”, and the frequency f8 shown in FIG. Is the first frequency and the frequency f1 is the second frequency.

以下では、図6乃至図8を用いて焼き入れ深さ測定装置100による測定対象物102の焼き入れ深さの測定結果について説明する。   Below, the measurement result of the quenching depth of the measuring object 102 by the quenching depth measuring apparatus 100 will be described with reference to FIGS. 6 to 8.

まず、測定に供される計28個の測定対象物102・102・・・のそれぞれに固有の試料番号1〜28を付与し、焼き入れ深さ測定装置100を用いてこれらの計28個の測定対象物102のそれぞれについて焼き入れ深さの測定を行った(図8における黒丸)。
焼き入れ深さ測定装置100による焼き入れ深さの測定時における上記計28個の測定対象物102の温度(表面温度)は、試料番号1〜20については25℃、試料番号21については21℃、試料番号22については31℃、試料番号23については41℃、試料番号24については52℃、試料番号25については21℃、試料番号26については29℃、試料番号27については38℃、試料番号28については47℃であった。
First, a unique sample number 1 to 28 is assigned to each of the 28 measurement objects 102, 102,... To be used for measurement, and the total of 28 objects are measured using the quenching depth measuring apparatus 100. The quenching depth was measured for each measurement object 102 (black circle in FIG. 8).
The temperature (surface temperature) of the 28 measurement objects 102 in total when the quenching depth is measured by the quenching depth measuring apparatus 100 is 25 ° C. for sample numbers 1 to 20 and 21 ° C. for sample number 21. , 31 ° C. for sample number 22, 41 ° C. for sample number 23, 52 ° C. for sample number 24, 21 ° C. for sample number 25, 29 ° C. for sample number 26, 38 ° C. for sample number 27 No. 28 was 47 ° C.

次に、計28個の測定対象物102・102・・・のそれぞれを切断し、その切断面のビッカース硬度の深さ方向の分布を測定することにより、「切断法による焼き入れ深さ」を測定する(図6乃至図8における白丸)。   Next, a total of 28 measurement objects 102, 102,... Are cut, and the distribution of Vickers hardness in the depth direction of the cut surface is measured, thereby obtaining the “quenching depth by the cutting method”. Measure (white circles in FIGS. 6 to 8).

続いて、交流励磁信号の周波数f1〜f8のうち一つの周波数(fa)を選択し、当該選択された周波数における振幅値および位相差の値(YaおよびXa)を焼き入れ深さ測定装置100の記憶部131aから取得し、当該振幅値および位相差に基づくベクトルの長さ((Xa+Ya0.5)を算出する。
そして、予め求められた「ベクトルの長さと切断法による焼き入れ深さとの間の関係式(ベクトルの長さを横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としてプロットした結果に対する最小二乗法による直線近似式を検量線としたもの)」に代入することにより、比較例1の焼き入れ深さ(図6における白四角)を算出した。
Subsequently, one frequency (fa) is selected from the frequencies f1 to f8 of the AC excitation signal, and the amplitude value and the phase difference value (Ya and Xa) at the selected frequency are selected from the quenching depth measuring apparatus 100. The vector length ((Xa 2 + Ya 2 ) 0.5 ) obtained from the storage unit 131a and based on the amplitude value and the phase difference is calculated.
Then, the relational expression between the vector length and the quenching depth obtained by the cutting method (the vector length is plotted on the horizontal axis, and the measured value of the quenching depth obtained by the cutting method is plotted on the vertical axis is obtained in advance. By substituting into a linear approximation equation by the least square method as a calibration curve), the quenching depth (white square in FIG. 6) of Comparative Example 1 was calculated.

続いて、交流励磁信号の周波数f1〜f8のうち二つの周波数(faおよびfb)を選択し、当該選択された二つの周波数における振幅値および位相差の値(Ya、Xa、YbおよびXb)を焼き入れ深さ測定装置100の記憶部131aから取得し、当該振幅値および位相差に基づいて各周波数のベクトルの長さ((Xa+Ya0.5および(Xb+Yb0.5)を算出し、続いてこれら二つのベクトルの長さの差((Xa+Ya0.5−(Xb+Yb0.5)を算出する。
そして、予め求められた「ベクトルの長さの差と切断法による焼き入れ深さとの間の関係式(ベクトルの長さの差を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としてプロットした結果に対する最小二乗法による直線近似式を検量線としたもの)」に代入することにより、比較例2の焼き入れ深さ(図7における黒四角)を算出した。
Subsequently, two frequencies (fa and fb) are selected from the frequencies f1 to f8 of the AC excitation signal, and amplitude values and phase difference values (Ya, Xa, Yb and Xb) at the two selected frequencies are selected. Acquired from the storage unit 131a of the quenching depth measuring apparatus 100, and based on the amplitude value and the phase difference, the length of the vector of each frequency ((Xa 2 + Ya 2 ) 0.5 and (Xb 2 + Yb 2 ) 0. 5 ) is calculated, and then the difference between the lengths of these two vectors ((Xa 2 + Ya 2 ) 0.5 − (Xb 2 + Yb 2 ) 0.5 ) is calculated.
Then, the relationship between the vector length difference and the quenching depth obtained by the cutting method (the horizontal axis represents the difference in vector length, the vertical axis represents the measured value of the quenching depth obtained by the cutting method, The quenching depth of Comparative Example 2 (black square in FIG. 7) was calculated by substituting the linear approximation formula by the least square method for the result plotted as

図6乃至図8に示す如く、測定温度が一定の場合(試料番号1〜20)および測定温度が変化する場合(試料番号21〜28)のいずれの場合でも、複数の交流励磁信号の周波数のうち選択された二つの周波数におけるベクトルの長さの差を更に高周波側のベクトルの長さで割ったものに基づいて算出された焼き入れ深さ(本発明)は、複数の交流励磁信号の周波数のうち選択された一つの周波数におけるベクトルの長さに基づいて算出された焼き入れ深さ(比較例1)や複数の交流励磁信号の周波数のうち選択された二つの周波数におけるベクトルの長さの差に基づいて算出された焼き入れ深さ(比較例2)よりも、切断法による焼き入れ深さの測定値との差が小さい、すなわち焼き入れ深さの測定精度が高いことが分かる(±0.57mm→±0.32mm)。   As shown in FIGS. 6 to 8, the frequency of a plurality of AC excitation signals is measured in both cases where the measurement temperature is constant (sample numbers 1 to 20) and the measurement temperature changes (sample numbers 21 to 28). The quenching depth (invention) calculated based on the difference between the vector lengths at the two selected frequencies divided by the vector length on the high frequency side is the frequency of the plurality of AC excitation signals. Of the quenching depth (Comparative Example 1) calculated based on the length of the vector at one frequency selected from the above and the length of the vector at the two selected frequencies among the frequencies of the plurality of AC excitation signals. It can be seen that the difference between the quenching depth measured by the cutting method is smaller than the quenching depth calculated based on the difference (Comparative Example 2), that is, the measurement accuracy of the quenching depth is high (± 0.57m → ± 0.32mm).

以上の如く、焼き入れ深さ測定装置100は、
第一の周波数の交流励磁信号が印加されることにより測定対象物102に誘導電流を発生させる第一励磁コイル(本実施例の場合、励磁コイル111)と、
第一励磁コイルにより測定対象物102に発生する誘導電流に起因する検出信号を検出する第一検出コイル(本実施例の場合、検出コイル121)と、
第一の周波数よりも高い周波数である第二の周波数の交流励磁信号が印加されることにより測定対象物102に誘導電流を発生させる第二励磁コイル(本実施例の場合、励磁コイル111)と、
第二励磁コイルにより測定対象物102に発生する誘導電流に起因する検出信号を検出する第二検出コイル(本実施例の場合、検出コイル121)と、
第一検出コイルの検出信号の振幅値Y1、第一励磁コイルの交流励磁信号および第一検出コイルの検出信号の位相差X1、第二検出コイルの検出信号の振幅値Y2、並びに第二励磁コイルの交流励磁信号および第二検出コイルの検出信号の位相差X2をそれぞれ算出し、算出されたY1、X1、Y2およびX2を数1に示す差分値DとY1、X1、Y2およびX2との関係式に代入することにより差分値Dを算出する差分値算出部131cと、
差分値算出部131cにより算出された差分値Dに基づいて測定対象物102の焼き入れ深さLを算出する焼き入れ深さ算出部131dと、
を具備するものである。
このように構成することにより、測定対象物102や周囲の環境の温度が変動しても測定対象物102の焼き入れ深さを精度良く測定することが可能である。
As described above, the quenching depth measuring apparatus 100 is
A first excitation coil (excitation coil 111 in this embodiment) that generates an induced current in the measurement object 102 by applying an AC excitation signal of a first frequency;
A first detection coil (in the case of the present embodiment, a detection coil 121) for detecting a detection signal caused by an induced current generated in the measurement object 102 by the first excitation coil;
A second excitation coil (in this embodiment, an excitation coil 111) that generates an induced current in the measurement object 102 by applying an AC excitation signal of a second frequency that is higher than the first frequency; ,
A second detection coil (in the case of the present embodiment, a detection coil 121) for detecting a detection signal caused by an induced current generated in the measurement object 102 by the second excitation coil;
The amplitude value Y1 of the detection signal of the first detection coil, the phase difference X1 of the AC excitation signal of the first excitation coil and the detection signal of the first detection coil, the amplitude value Y2 of the detection signal of the second detection coil, and the second excitation coil The phase difference X2 between the AC excitation signal and the detection signal of the second detection coil is calculated, and the calculated Y1, X1, Y2, and X2 are the relationship between the difference value D shown in Equation 1 and Y1, X1, Y2, and X2. A difference value calculation unit 131c that calculates the difference value D by substituting it into the equation;
A quenching depth calculation unit 131d that calculates the quenching depth L of the measurement object 102 based on the difference value D calculated by the difference value calculation unit 131c;
It comprises.
With this configuration, it is possible to accurately measure the quenching depth of the measurement object 102 even if the temperature of the measurement object 102 or the surrounding environment fluctuates.

また、焼き入れ深さ測定装置100は、
第一励磁コイルおよび第二励磁コイルを同一の励磁コイル(励磁コイル111)とし、
第一検出コイルおよび第二検出コイルを同一の検出コイル(検出コイル121)とし、
同一の励磁コイル(励磁コイル111)に第一の周波数の交流励磁信号および第二の周波数の交流励磁信号のいずれかを選択的に印加する交流励磁信号印加部(本実施例の場合、周波数変更部131bおよび交流電源112を合わせたものがこれに相当する)を具備するものである。
このように構成することは、以下の利点を有する。
すなわち、第一励磁コイルおよび第二励磁コイルが別体である場合、測定対象物にそれぞれ異なる周波数の交流励磁信号による誘導電流を発生させるためには、(i)第一励磁コイルを所定の印加位置(本実施例の場合、測定対象物102に挿通された位置)に配置するとともに第一検出コイルを所定の検出位置(本実施例の場合、測定対象物102に挿通された位置かつ印加位置から少しずれた位置)に配置し、(ii)第一励磁コイルに第一の周波数に対応する交流励磁信号を印加して第一検出コイルにより検出信号を検出し、(iii)第一励磁コイルを所定の印加位置から退避させるとともに第一検出コイルを所定の検出位置から退避させ、(iv)第二励磁コイルを所定の印加位置に配置するとともに第二検出コイルを所定の検出位置に配置し、(v)第二励磁コイルに第二の周波数に対応する交流励磁信号を印加するとともに第二検出コイルにより検出信号を検出する、という上記(i)〜(v)の一連の作業を行う必要があり、第一の周波数に対応する交流励磁信号を印加してから第二の周波数に対応する交流励磁信号を印加するまでにタイムラグが発生するという問題がある。
そして、このようなタイムラグの間に測定対象物の温度が変動すると、焼き入れ深さの測定精度の低下の要因となる。
これに対して、本実施例の焼き入れ深さ測定装置100は、第一励磁コイルおよび第二励磁コイルは同一の励磁コイル(励磁コイル111)であり、第一検出コイルおよび第二検出コイルは同一の検出コイル(検出コイル121)であるため、異なる周波数に対応する交流励磁信号を印加する度に同一の励磁コイルを移動させる必要が無く、第一の周波数に対応する交流励磁信号を印加してから第二の周波数に対応する交流励磁信号を印加するまでのタイムラグを極力小さくすることが可能である。
従って、当該タイムラグの間における測定対象物の温度の変動をより小さくすることが可能であり、ひいては測定対象物の温度変動による焼き入れ深さの測定精度の低下を抑制することが可能である。
Moreover, the quenching depth measuring apparatus 100 is
The first excitation coil and the second excitation coil are the same excitation coil (excitation coil 111),
The first detection coil and the second detection coil are the same detection coil (detection coil 121),
An AC excitation signal applying unit that selectively applies either an AC excitation signal of the first frequency or an AC excitation signal of the second frequency to the same excitation coil (excitation coil 111) (in this embodiment, the frequency is changed) The unit 131b and the AC power source 112 are equivalent to this).
This configuration has the following advantages.
That is, when the first excitation coil and the second excitation coil are separate, in order to generate an induced current by AC excitation signals of different frequencies on the measurement object, (i) a predetermined application of the first excitation coil The first detection coil is disposed at a position (in the case of this embodiment, a position inserted through the measurement object 102) and the first detection coil is a predetermined detection position (in the case of this embodiment, a position inserted through the measurement object 102 and an application position) (Ii) The first excitation coil detects the detection signal by applying an AC excitation signal corresponding to the first frequency to the first excitation coil and (iii) the first excitation coil. Is retracted from the predetermined application position and the first detection coil is retracted from the predetermined detection position. (Iv) The second excitation coil is disposed at the predetermined application position and the second detection coil is detected at the predetermined position. And (v) a series of the above (i) to (v) in which an AC excitation signal corresponding to the second frequency is applied to the second excitation coil and a detection signal is detected by the second detection coil. There is a problem that there is a time lag between the application of the AC excitation signal corresponding to the first frequency and the application of the AC excitation signal corresponding to the second frequency.
If the temperature of the measurement object fluctuates during such a time lag, it causes a decrease in the measurement accuracy of the quenching depth.
On the other hand, in the quenching depth measuring apparatus 100 of the present embodiment, the first excitation coil and the second excitation coil are the same excitation coil (excitation coil 111), and the first detection coil and the second detection coil are Since it is the same detection coil (detection coil 121), it is not necessary to move the same excitation coil every time an AC excitation signal corresponding to a different frequency is applied, and an AC excitation signal corresponding to the first frequency is applied. It is possible to minimize the time lag from application to application of the AC excitation signal corresponding to the second frequency.
Therefore, it is possible to further reduce the temperature fluctuation of the measurement object during the time lag, and it is possible to suppress a decrease in the measurement accuracy of the quenching depth due to the temperature fluctuation of the measurement object.

また、焼き入れ深さ測定装置100の焼き入れ深さ算出部131dは、
差分値算出部131cにより算出された差分値Dを数2に示す焼き入れ深さLと差分値Dとの関係式に代入することにより測定対象物102の焼き入れ深さLを算出するものである。
このように構成することにより、測定対象物102の焼き入れ深さLを容易に算出することが可能である。
Further, the quenching depth calculation unit 131d of the quenching depth measuring apparatus 100 is
By substituting the difference value D calculated by the difference value calculation unit 131c into the relational expression between the quenching depth L and the difference value D shown in Equation 2, the quenching depth L of the measurement object 102 is calculated. is there.
With this configuration, the quenching depth L of the measurement object 102 can be easily calculated.

また、焼き入れ深さ測定装置100は、
焼き入れ深さ算出部131dにより算出された焼き入れ深さLと予め設定された許容焼き入れ深さ範囲とを比較し、焼き入れ深さLが許容焼き入れ深さ範囲に収まっている場合は測定対象物102が焼き入れ深さに関して良品であると判定し、焼き入れ深さLが許容焼き入れ深さ範囲に収まっていない場合は測定対象物102が焼き入れ深さに関して不良品であると判定する判定部131eを具備するものである。
このように構成することにより、測定対象物102の焼き入れ深さの良否を一定の基準(焼き入れ深さLが許容焼き入れ深さ範囲に収まっているか否か)に従って判定することが可能である。
Moreover, the quenching depth measuring apparatus 100 is
When the quenching depth L calculated by the quenching depth calculating unit 131d is compared with the preset allowable quenching depth range, and the quenching depth L is within the allowable quenching depth range, When the measurement object 102 is determined to be a non-defective product with respect to the quenching depth, and the quenching depth L is not within the allowable quenching depth range, the measurement object 102 is defective with respect to the quenching depth. A determination unit 131e for determination is provided.
With this configuration, it is possible to determine the quality of the quenching depth of the measurement object 102 according to a certain standard (whether the quenching depth L is within the allowable quenching depth range). is there.

また、焼き入れ深さ測定装置100の第一の周波数および第二の周波数は、
(1)複数の周波数の交流励磁信号を設定用励磁コイルに印加して設定用測定対象物に誘導電流を発生させ、設定用検出コイルにより当該誘導電流に起因する各周波数についての検出信号を検出し、(2)前記設定用検出コイルにより検出された各周波数についての検出信号に基づいて、各周波数についての検出信号の振幅値Yおよび設定用励磁コイルに印加された交流励磁信号と設定用検出コイルにより検出された検出信号との位相差Xを算出し、(3)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数のそれぞれについて、対応する検出信号の振幅値YをY軸、対応する交流励磁信号と検出信号との位相差XをX軸とするベクトルの長さ(=(X+Y0.5)を算出し、(4)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数の中から二つの周波数を選択する全ての組み合わせについて、選択された二つの周波数に対応するベクトルの長さの差を算出し、さらに当該ベクトルの長さの差を選択された二つの周波数に対応するベクトルのうち周波数が高い方に対応するベクトルの長さで割った値である差分値D0を算出し、(5)選択された二つの周波数の組み合わせのそれぞれについて差分値D0を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としてプロットし、これらのプロットに対してそれぞれ最小二乗法による直線近似式を求め、(6)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数の絶対値が所定の閾値以上であるもののいずれか一つを検量線として採用し、当該採用された検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第一の周波数、周波数が高い方を第二の周波数とする、という上記(1)から(6)までの手順により設定されるものである。
このように構成することにより、測定対象物の材質や形状等に応じて最も焼き入れ深さの測定精度が高くなる周波数の組み合わせを第一の周波数および第二の周波数として設定することが可能であり、ひいては測定対象物の焼き入れ深さの測定精度の向上に寄与する。
Further, the first frequency and the second frequency of the quenching depth measuring apparatus 100 are:
(1) An AC excitation signal having a plurality of frequencies is applied to a setting excitation coil to generate an induced current in a measurement object for setting, and a detection signal for each frequency caused by the induced current is detected by the setting detection coil. (2) Based on the detection signal for each frequency detected by the setting detection coil, the amplitude value Y of the detection signal for each frequency and the AC excitation signal applied to the setting excitation coil and the setting detection The phase difference X with the detection signal detected by the coil is calculated. (3) For each of a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, the amplitude value Y of the corresponding detection signal is set to the Y axis, and the corresponding AC the length of the vector to the phase difference X between the excitation signal and the detection signal and the X axis (= (X 2 + Y 2 ) 0.5) is calculated, (4) applied different circumferential set for excitation coil For all combinations of selecting two frequencies from the number, calculate the difference in vector length corresponding to the two selected frequencies, and further convert the difference in vector length to the two selected frequencies. A difference value D0, which is a value obtained by dividing the corresponding vector by the length of the vector corresponding to the higher frequency, is calculated, and (5) the difference value D0 for each of the selected two frequency combinations is plotted on the horizontal axis, Plotting the measured values of the quenching depth by the cutting method as the vertical axis, obtaining linear approximation equations by the least square method for each of these plots, (6) Of the obtained linear approximation equations by the least square method, Any one whose absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold is adopted as a calibration curve, and the lower one of the two frequencies related to the adopted calibration curve is the first frequency. , The higher frequency and a second frequency, that is intended to be set by the procedure of the above (1) to (6).
By configuring in this way, it is possible to set a combination of frequencies at which the measurement accuracy of the quenching depth is highest according to the material or shape of the measurement object as the first frequency and the second frequency. Yes, and thus contributes to the improvement of the measurement accuracy of the quenching depth of the measurement object.

以下では、図9および図10を用いて本発明に係る焼き入れ深さ測定方法の第一実施例について説明する。
本発明に係る焼き入れ深さ測定方法の第一実施例は図1に示す焼き入れ深さ測定装置100を用いて測定対象物102の焼き入れ深さを測定する方法であり、図9に示す如く、第一励磁・検出工程S1100、第二励磁・検出工程S1200、差分値算出工程S1300、焼き入れ深さ算出工程S1400、判定工程S1500を具備する。
Below, the 1st Example of the quenching depth measuring method based on this invention is described using FIG. 9 and FIG.
The first embodiment of the quenching depth measuring method according to the present invention is a method for measuring the quenching depth of the measuring object 102 using the quenching depth measuring apparatus 100 shown in FIG. 1, and is shown in FIG. As described above, the first excitation / detection step S1100, the second excitation / detection step S1200, the difference value calculation step S1300, the quenching depth calculation step S1400, and the determination step S1500 are provided.

第一励磁・検出工程S1100は第一の周波数の交流励磁信号を第一励磁コイル(本実施例の場合、励磁コイル111)に印加して測定対象物102に誘導電流を発生させるとともに、第一励磁コイルにより測定対象物102に発生する誘導電流に起因する検出信号を第一検出コイル(本実施例の場合、検出コイル121)により検出する工程である。
第一励磁・検出工程S1100が終了したら、第二励磁・検出工程S1200に移行する。
In the first excitation / detection step S1100, an alternating current excitation signal having a first frequency is applied to the first excitation coil (in the present embodiment, the excitation coil 111) to generate an induced current in the measurement object 102, and the first In this step, the first detection coil (in the present embodiment, the detection coil 121) detects a detection signal caused by the induced current generated in the measurement object 102 by the excitation coil.
When the first excitation / detection step S1100 is completed, the process proceeds to the second excitation / detection step S1200.

第二励磁・検出工程S1200は第一の周波数よりも高い周波数である第二の周波数の交流励磁信号を第二励磁コイル(本実施例の場合、励磁コイル111)に印加して測定対象物102に誘導電流を発生させるとともに、第二励磁コイルにより測定対象物102に発生する誘導電流に起因する検出信号を第二検出コイル(本実施例の場合、検出コイル121)により検出する工程である。
第二励磁・検出工程S1200が終了したら、差分値算出工程S1300に移行する。
In the second excitation / detection step S1200, an AC excitation signal having a second frequency that is higher than the first frequency is applied to the second excitation coil (excitation coil 111 in this embodiment) to measure the object 102. And a detection signal caused by the induced current generated in the measurement object 102 by the second excitation coil is detected by the second detection coil (in the present embodiment, the detection coil 121).
When the second excitation / detection step S1200 is completed, the process proceeds to a difference value calculation step S1300.

差分値算出工程S1300は第一検出コイルの検出信号の振幅値Y1、第一励磁コイルの交流励磁信号および第一検出コイルの検出信号の位相差X1、第二検出コイルの検出信号の振幅値Y2、並びに第二励磁コイルの交流励磁信号および第二検出コイルの検出信号の位相差X2をそれぞれ算出し、算出されたY1、X1、Y2およびX2を数1に示す差分値DとY1、X1、Y2およびX2との関係式に代入することにより差分値Dを算出する工程である。
差分値算出工程S1300が終了したら、焼き入れ深さ算出工程S1400に移行する。
The difference value calculation step S1300 includes the amplitude value Y1 of the detection signal of the first detection coil, the phase difference X1 of the AC excitation signal of the first excitation coil and the detection signal of the first detection coil, and the amplitude value Y2 of the detection signal of the second detection coil. , And the phase difference X2 between the AC excitation signal of the second excitation coil and the detection signal of the second detection coil, respectively, and the calculated values Y1, X1, Y2, and X2 are the difference values D and Y1, X1, This is a step of calculating the difference value D by substituting it into the relational expression between Y2 and X2.
When the difference value calculation step S1300 is completed, the process proceeds to the quenching depth calculation step S1400.

焼き入れ深さ算出工程S1400は差分値算出工程S1300において算出された差分値Dに基づいて測定対象物102の焼き入れ深さLを算出する工程である。
焼き入れ深さ算出工程S1400が終了したら、判定工程S1500に移行する。
The quenching depth calculation step S1400 is a step of calculating the quenching depth L of the measurement object 102 based on the difference value D calculated in the difference value calculation step S1300.
When the quenching depth calculation step S1400 is completed, the process proceeds to the determination step S1500.

判定工程S1500は焼き入れ深さ算出工程S1400において算出された焼き入れ深さLと予め設定された許容焼き入れ深さ範囲とを比較し、焼き入れ深さLが許容焼き入れ深さ範囲に収まっている場合は測定対象物102が焼き入れ深さに関して良品であると判定し、焼き入れ深さLが許容焼き入れ深さ範囲に収まっていない場合は測定対象物102が焼き入れ深さに関して不良品であると判定する工程である。   The determination step S1500 compares the quenching depth L calculated in the quenching depth calculation step S1400 with a preset allowable quenching depth range, and the quenching depth L falls within the allowable quenching depth range. If the quenching depth L is not within the allowable quenching depth range, it is determined that the measurement target 102 is inferior in the quenching depth. This is a step of determining that the product is non-defective.

以上の如く、本発明に係る焼き入れ深さ測定方法の第一実施例は、
第一励磁・検出工程S1100と、
第二励磁・検出工程S1200と、
差分値算出工程S1300と、
焼き入れ深さ算出工程S1400と、
を具備するものである。
このように構成することにより、測定対象物102や周囲の環境の温度が変動しても測定対象物102の焼き入れ深さを精度良く測定することが可能である。
As described above, the first embodiment of the quenching depth measuring method according to the present invention is:
A first excitation / detection step S1100;
A second excitation / detection step S1200;
Difference value calculation step S1300;
Quenching depth calculation step S1400,
It comprises.
With this configuration, it is possible to accurately measure the quenching depth of the measurement object 102 even if the temperature of the measurement object 102 or the surrounding environment fluctuates.

なお、本実施例では第一励磁・検出工程S1100が終了したら第二励磁・検出工程S1200に移行する構成としたが、本発明はこれに限定されず、図10に示す如く第二励磁・検出工程S1200が終了したら第一励磁・検出工程S1100に移行する構成(第一励磁・検出工程S1100および第二励磁・検出工程S1200を行う順序を逆にした構成)としても同様の効果を奏する。   In this embodiment, when the first excitation / detection step S1100 is completed, the process proceeds to the second excitation / detection step S1200. However, the present invention is not limited to this, and the second excitation / detection is performed as shown in FIG. The same effect can be obtained by adopting a configuration that shifts to the first excitation / detection step S1100 after the step S1200 is completed (a configuration in which the order of performing the first excitation / detection step S1100 and the second excitation / detection step S1200 is reversed).

また、本発明に係る焼き入れ深さ測定方法の第一実施例は、
第一励磁コイルおよび第二励磁コイルを同一の励磁コイル(本実施例の場合、励磁コイル111)とし、
第一検出コイルおよび第二検出コイルを同一の検出コイル(本実施例の場合、検出コイル121)とし、
第一励磁・検出工程S1100において、
同一の励磁コイルに第一の周波数の交流励磁信号を印加し、
第二励磁・検出工程S1200において、
同一の励磁コイルに第二の周波数の交流励磁信号を印加するものである。
このように構成することにより、第一の周波数に対応する交流励磁信号を印加してから第二の周波数に対応する交流励磁信号を印加するまでのタイムラグを極力小さくすることが可能である。
従って、当該タイムラグの間における測定対象物の温度の変動をより小さくすることが可能であり、ひいては測定対象物の温度変動による焼き入れ深さの測定精度の低下を抑制することが可能である。
In addition, the first embodiment of the quenching depth measurement method according to the present invention,
The first excitation coil and the second excitation coil are the same excitation coil (in this embodiment, the excitation coil 111),
The first detection coil and the second detection coil are the same detection coil (in this embodiment, the detection coil 121),
In the first excitation / detection step S1100,
Apply the AC excitation signal of the first frequency to the same excitation coil,
In the second excitation / detection step S1200,
An AC excitation signal having a second frequency is applied to the same excitation coil.
With this configuration, it is possible to minimize the time lag from applying the AC excitation signal corresponding to the first frequency to applying the AC excitation signal corresponding to the second frequency.
Therefore, it is possible to further reduce the temperature fluctuation of the measurement object during the time lag, and it is possible to suppress a decrease in the measurement accuracy of the quenching depth due to the temperature fluctuation of the measurement object.

また、本発明に係る焼き入れ深さ測定方法の第一実施例は、
焼き入れ深さ算出工程S1400において、
差分値算出工程S1300において算出された差分値Dを数2に示す焼き入れ深さLと差分値Dとの関係式に代入することにより測定対象物102の焼き入れ深さLを算出するものである。
このように構成することにより、測定対象物102の焼き入れ深さLを容易に算出することが可能である。
In addition, the first embodiment of the quenching depth measurement method according to the present invention,
In the quenching depth calculation step S1400,
By substituting the difference value D calculated in the difference value calculation step S1300 into the relational expression between the quenching depth L and the difference value D shown in Equation 2, the quenching depth L of the measurement object 102 is calculated. is there.
With this configuration, the quenching depth L of the measurement object 102 can be easily calculated.

また、本発明に係る焼き入れ深さ測定方法の第一実施例は、
判定工程S1500を具備するものである。
このように構成することにより、測定対象物102の焼き入れ深さの良否を一定の基準(焼き入れ深さLが許容焼き入れ深さ範囲に収まっているか否か)に従って判定することが可能である。
In addition, the first embodiment of the quenching depth measurement method according to the present invention,
The determination step S1500 is provided.
With this configuration, it is possible to determine the quality of the quenching depth of the measurement object 102 according to a certain standard (whether the quenching depth L is within the allowable quenching depth range). is there.

また、本発明に係る焼き入れ深さ測定方法の第一実施例の第一の周波数および第二の周波数は、
(1)複数の周波数の交流励磁信号を設定用励磁コイルに印加して設定用測定対象物に誘導電流を発生させ、設定用検出コイルにより当該誘導電流に起因する各周波数についての検出信号を検出し、(2)前記設定用検出コイルにより検出された各周波数についての検出信号に基づいて、各周波数についての検出信号の振幅値Yおよび設定用励磁コイルに印加された交流励磁信号と設定用検出コイルにより検出された検出信号との位相差Xを算出し、(3)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数のそれぞれについて、対応する検出信号の振幅値YをY軸、対応する交流励磁信号と検出信号との位相差XをX軸とするベクトルの長さ(=(X+Y0.5)を算出し、(4)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数の中から二つの周波数を選択する全ての組み合わせについて、選択された二つの周波数に対応するベクトルの長さの差を算出し、さらに当該ベクトルの長さの差を選択された二つの周波数に対応するベクトルのうち周波数が高い方に対応するベクトルの長さで割った値である差分値D0を算出し、(5)選択された二つの周波数の組み合わせのそれぞれについて差分値D0を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としてプロットし、これらのプロットに対してそれぞれ最小二乗法による直線近似式を求め、(6)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数の絶対値が所定の閾値以上であるもののいずれか一つを検量線として採用し、当該採用された検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第一の周波数、周波数が高い方を第二の周波数とする、という上記(1)から(6)までの手順により設定されるものである。
このように構成することにより、測定対象物の材質や形状等に応じて最も焼き入れ深さの測定精度が高くなる周波数の組み合わせを第一の周波数および第二の周波数として設定することが可能であり、ひいては測定対象物の焼き入れ深さの測定精度の向上に寄与する。
Further, the first frequency and the second frequency of the first embodiment of the quenching depth measuring method according to the present invention are:
(1) An AC excitation signal having a plurality of frequencies is applied to a setting excitation coil to generate an induced current in a measurement object for setting, and a detection signal for each frequency caused by the induced current is detected by the setting detection coil. (2) Based on the detection signal for each frequency detected by the setting detection coil, the amplitude value Y of the detection signal for each frequency and the AC excitation signal applied to the setting excitation coil and the setting detection The phase difference X with the detection signal detected by the coil is calculated. (3) For each of a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, the amplitude value Y of the corresponding detection signal is set to the Y axis, and the corresponding AC the length of the vector to the phase difference X between the excitation signal and the detection signal and the X axis (= (X 2 + Y 2 ) 0.5) is calculated, (4) applied different circumferential set for excitation coil For all combinations of selecting two frequencies from the number, calculate the difference in vector length corresponding to the two selected frequencies, and further convert the difference in vector length to the two selected frequencies. A difference value D0, which is a value obtained by dividing the corresponding vector by the length of the vector corresponding to the higher frequency, is calculated, and (5) the difference value D0 for each of the selected two frequency combinations is plotted on the horizontal axis, Plotting the measured values of the quenching depth by the cutting method as the vertical axis, obtaining linear approximation equations by the least square method for each of these plots, (6) Of the obtained linear approximation equations by the least square method, Any one whose absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold is adopted as a calibration curve, and the lower one of the two frequencies related to the adopted calibration curve is the first frequency. , The higher frequency and a second frequency, that is intended to be set by the procedure of the above (1) to (6).
By configuring in this way, it is possible to set a combination of frequencies at which the measurement accuracy of the quenching depth is highest according to the material or shape of the measurement object as the first frequency and the second frequency. Yes, and thus contributes to the improvement of the measurement accuracy of the quenching depth of the measurement object.

以下では、図11を用いて本発明に係る焼き入れ深さ測定装置の第二実施例である焼き入れ深さ測定装置200の装置構成について説明する。   Below, the apparatus structure of the quenching depth measuring apparatus 200 which is the 2nd Example of the quenching depth measuring apparatus which concerns on this invention using FIG. 11 is demonstrated.

焼き入れ深さ測定装置200は測定対象物202の焼き入れ深さを測定するものであり、主として励磁部210、検出部220、制御装置230等を具備する。   The quenching depth measuring device 200 measures the quenching depth of the measurement object 202, and mainly includes an excitation unit 210, a detection unit 220, a control device 230, and the like.

測定対象物202は鉄鋼材料等の金属材料からなり、予め焼き入れ処理が施された部品等である。   The measuring object 202 is made of a metal material such as a steel material, and is a part that has been previously quenched.

励磁部210は、測定対象物202に交流磁場を作用させることにより測定対象物202に(より厳密には、測定対象物202の表面および内部に)誘導電流を発生させるものである。
励磁部210は励磁コイル211、交流電源212等を具備する。
The excitation unit 210 generates an induced current in the measurement object 202 (more precisely, on the surface and inside of the measurement object 202) by applying an alternating magnetic field to the measurement object 202.
The exciting unit 210 includes an exciting coil 211, an AC power supply 212, and the like.

励磁コイル211は本発明に係る励磁コイルの実施の一形態である。
励磁コイル211は導電体からなるコイルであり、複数の異なる周波数(本実施例の場合、f1〜f8)の交流励磁信号が印加されることにより測定対象物202に各周波数に対応する誘導電流(渦電流)を発生させるものである。
励磁コイル211の両端にはそれぞれ端子211a・211bが形成される。
The exciting coil 211 is an embodiment of the exciting coil according to the present invention.
The exciting coil 211 is a coil made of a conductor, and an induced current (corresponding to each frequency) is applied to the measuring object 202 by applying AC excitation signals of a plurality of different frequencies (f1 to f8 in this embodiment). Eddy current).
Terminals 211a and 211b are formed at both ends of the exciting coil 211, respectively.

交流電源212は所定の周波数を有する所定の振幅の交流電圧を発生することにより、励磁コイル211に交流励磁信号(交流電圧)を印加するものである。交流電源212は励磁コイル211の端子211a・211bに接続される。
また、交流電源212は交流電圧の周波数を30Hz以上30kH以下の範囲で変更することが可能であり、30Hz以上30kH以下の範囲に収まる計8種類の周波数f1〜f8(図2参照)の交流励磁信号(交流電圧)を選択的に励磁コイル211に印加することが可能である。
The AC power supply 212 applies an AC excitation signal (AC voltage) to the excitation coil 211 by generating an AC voltage having a predetermined frequency and a predetermined amplitude. The AC power supply 212 is connected to the terminals 211a and 211b of the exciting coil 211.
The AC power supply 212 can change the frequency of the AC voltage in the range of 30 Hz to 30 kHz, and a total of eight types of frequencies f1 to f8 (see FIG. 2) that are in the range of 30 Hz to 30 kHz. A signal (AC voltage) can be selectively applied to the exciting coil 211.

検出部220は測定対象物202(より厳密には、測定対象物202の表面および内部)に発生する誘導電流に起因する誘導電圧(検出信号)を検出するものである。
検出部220は主として検出コイル221、電圧計222等を具備する。
The detection unit 220 detects an induced voltage (detection signal) caused by an induced current generated in the measurement object 202 (more strictly, the surface and inside of the measurement object 202).
The detection unit 220 mainly includes a detection coil 221 and a voltmeter 222.

検出コイル221は本発明に係る検出コイルの実施の一形態である。
検出コイル221は測定対象物202に挿通されるコイルであり、測定対象物202(より厳密には、測定対象物202の表面および内部)に発生する誘導電流に起因する検出信号を検出するものである。
検出コイル221の両端にはそれぞれ端子221a・221bが形成される。
検出コイル221および励磁コイル211は、両者の中心軸が略一直線となるように配置される。
本実施例では、励磁コイル211および検出コイル221は筐体205に収容され、励磁コイル211、検出コイル221および筐体205を合わせたものが渦流センサを構成する。
The detection coil 221 is an embodiment of the detection coil according to the present invention.
The detection coil 221 is a coil inserted into the measurement object 202 and detects a detection signal caused by an induced current generated in the measurement object 202 (more precisely, the surface and inside of the measurement object 202). is there.
Terminals 221a and 221b are formed at both ends of the detection coil 221, respectively.
The detection coil 221 and the excitation coil 211 are disposed so that the central axes of both are substantially straight.
In the present embodiment, the excitation coil 211 and the detection coil 221 are housed in a housing 205, and the combination of the excitation coil 211, the detection coil 221 and the housing 205 constitutes an eddy current sensor.

電圧計222は端子221a・221bに接続され、検出コイル221により検出される検出信号(誘導電圧)を所定のデジタル信号に変換するものである。   The voltmeter 222 is connected to the terminals 221a and 221b, and converts a detection signal (inductive voltage) detected by the detection coil 221 into a predetermined digital signal.

制御装置230は、焼き入れ深さ測定装置200の動作を制御するとともに検出部220からの検出信号に基づいて測定対象物202の焼き入れ深さを算出する(焼き入れ深さの測定結果を取得する)ものである。
制御装置230は主として制御部231、入力部232、表示部233等を具備する。
The control device 230 controls the operation of the quenching depth measurement device 200 and calculates the quenching depth of the measurement object 202 based on the detection signal from the detection unit 220 (acquires the quenching depth measurement result). To do).
The control device 230 mainly includes a control unit 231, an input unit 232, a display unit 233, and the like.

制御部231は後述する周波数変更プログラム、差分値算出プログラム、第一焼き入れ深さ算出プログラム、第二焼き入れ深さ算出プログラム、判定プログラム等の種々のプログラム等を格納することができ、これらのプログラム等を展開することができ、これらのプログラム等に従って所定の演算を行うことができ、当該演算の結果等を記憶することができる。   The control unit 231 can store various programs such as a frequency change program, a difference value calculation program, a first quenching depth calculation program, a second quenching depth calculation program, and a determination program described later. Programs and the like can be expanded, predetermined calculations can be performed according to these programs, and the results of the calculations can be stored.

制御部231は、実体的には、CPU、ROM、RAM、HDD等がバスで相互に接続される構成であっても良く、あるいはワンチップのLSI等からなる構成であっても良い。
本実施例の制御部231は専用品であるが、市販のパーソナルコンピュータやワークステーション等に上記プログラム等を格納したもので達成することも可能である。
The control unit 231 may actually have a configuration in which CPUs, ROMs, RAMs, HDDs, and the like are connected to each other by a bus, or may be configured by a one-chip LSI or the like.
Although the control unit 231 of this embodiment is a dedicated product, it can also be achieved by storing the above program in a commercially available personal computer or workstation.

制御部231は交流電源212に接続され、交流電源212に所定の制御信号を送信することにより交流電源212の交流励磁信号の周波数および振幅を変更することが可能である。
また、制御部231は電圧計222に接続され、「検出コイル221により検出された検出信号(誘導電圧)を更に電圧計222により所定のデジタル信号に変換したもの」を取得することが可能である。
制御部231による焼き入れ深さ測定装置200の動作制御および検出部220からの検出信号に基づく測定対象物202の焼き入れ深さの算出については後で詳述する。
The control unit 231 is connected to the AC power supply 212 and can change the frequency and amplitude of the AC excitation signal of the AC power supply 212 by transmitting a predetermined control signal to the AC power supply 212.
Further, the control unit 231 is connected to the voltmeter 222 and can acquire “a detection signal (inductive voltage) detected by the detection coil 221 and further converted into a predetermined digital signal by the voltmeter 222”. .
The operation control of the quenching depth measuring apparatus 200 by the control unit 231 and the calculation of the quenching depth of the measurement object 202 based on the detection signal from the detection unit 220 will be described in detail later.

入力部232は制御部231に接続され、制御部231に焼き入れ深さ測定装置200による焼き入れ深さの測定に係る種々の情報・指示等を入力するものである。   The input unit 232 is connected to the control unit 231 and inputs various information / instructions related to the measurement of the quenching depth by the quenching depth measuring apparatus 200 to the control unit 231.

表示部233は例えば入力部232から制御部231への入力内容、焼き入れ深さ測定装置200の動作状況、測定対象物202の焼き入れ深さの測定結果等を表示するものである。   The display unit 233 displays, for example, the input contents from the input unit 232 to the control unit 231, the operating status of the quenching depth measuring apparatus 200, the measurement result of the quenching depth of the measurement target 202, and the like.

以下では、制御部231の構成の詳細について説明する。
制御部231は、機能的には記憶部231a、周波数変更部231b、差分値算出部231c、第一焼き入れ深さ算出部231d、第二焼き入れ深さ算出部231e、判定部231f等を具備する。
Below, the detail of a structure of the control part 231 is demonstrated.
The control unit 231 functionally includes a storage unit 231a, a frequency change unit 231b, a difference value calculation unit 231c, a first quenching depth calculation unit 231d, a second quenching depth calculation unit 231e, a determination unit 231f, and the like. To do.

記憶部231aは制御部231による制御や演算等を行う上で用いられる各種パラメータ(数値)、動作状況の履歴、演算結果(算出結果)等を記憶するものである。
記憶部231aは、実体的にはHDD(ハードディスクドライブ)、CD−ROM、DVD−ROM等の記憶媒体からなる。
The storage unit 231a stores various parameters (numerical values) used in performing control, calculation, and the like by the control unit 231, operation history, calculation results (calculation results), and the like.
The storage unit 231a is substantially composed of a storage medium such as an HDD (Hard Disk Drive), a CD-ROM, or a DVD-ROM.

周波数変更部231bは、交流電源212が発生する所定の振幅の交流電圧、ひいては励磁コイル211に印加される交流励磁信号(交流電圧)の周波数を変更するものである。
実体的には、制御部231が、制御部231に格納された周波数変更プログラムに従って所定の演算等を行うことにより、周波数変更部231bとしての機能を果たす。
The frequency changing unit 231b changes the frequency of an AC voltage having a predetermined amplitude generated by the AC power supply 212, and thus the frequency of the AC excitation signal (AC voltage) applied to the excitation coil 211.
Substantially, the control unit 231 functions as the frequency changing unit 231b by performing a predetermined calculation or the like according to the frequency changing program stored in the control unit 231.

周波数変更部231bは、交流電源212に制御信号を送信する。
周波数変更部231bが交流電源212に送信する制御信号は交流電源212が発生すべき交流電圧の周波数(f1〜f8のいずれか)を指示する信号であり、交流電源212は制御信号に基づいて発生する交流電圧の周波数を変更(調整)する。
本実施例の場合、周波数変更部231bは交流電源212に所定の短い周期毎に異なる8種類の周波数f1〜f8の交流電圧を発生することを指示する制御信号を送信することから、励磁コイル211には所定の短い周期毎に「第一の周波数」、「第二の周波数」、「第三の周波数」、「第四の周波数」、「第五の周波数」および「第六の周波数」を含む8種類の周波数f1〜f8の交流励磁信号が印加されることとなる。
The frequency changing unit 231b transmits a control signal to the AC power supply 212.
The control signal transmitted from the frequency changing unit 231b to the AC power supply 212 is a signal that indicates the frequency of the AC voltage (any one of f1 to f8) that the AC power supply 212 should generate, and the AC power supply 212 is generated based on the control signal. Change (adjust) the frequency of the AC voltage.
In the case of the present embodiment, the frequency changing unit 231b transmits a control signal instructing the AC power supply 212 to generate AC voltages having eight different frequencies f1 to f8 for each predetermined short period. The "first frequency", "second frequency", "third frequency", "fourth frequency", "fifth frequency" and "sixth frequency" for each predetermined short period Including eight types of alternating current excitation signals of frequencies f1 to f8 are applied.

本実施例の場合、約1秒の間に8種類の異なる周波数の交流励磁信号を励磁コイル211に印加する(周波数を変更する周期を約0.125秒とする)構成としたが、本発明はこれに限定されず、測定対象物の性状等に応じて周波数の数や周波数を変更する周期を適宜選択することが可能である。
なお、交流励磁信号の周波数を変更する周期は検出信号を検出可能な範囲で極力短くすることが望ましい。これは、周波数を変更する周期が長いとその間に測定対象物の温度が変動し、測定精度が低下するおそれがあることによる。
「第一の周波数」、「第二の周波数」、「第三の周波数」、「第四の周波数」、「第五の周波数」および「第六の周波数」の設定方法については後述する。
In the case of the present embodiment, the configuration is such that AC excitation signals of eight different frequencies are applied to the exciting coil 211 in about 1 second (the frequency changing period is about 0.125 seconds). Is not limited to this, and the number of frequencies and the period for changing the frequencies can be appropriately selected according to the properties of the measurement object.
It should be noted that it is desirable to shorten the period for changing the frequency of the AC excitation signal as much as possible within the range in which the detection signal can be detected. This is because if the frequency changing period is long, the temperature of the object to be measured fluctuates during that period, and the measurement accuracy may be reduced.
A setting method of “first frequency”, “second frequency”, “third frequency”, “fourth frequency”, “fifth frequency”, and “sixth frequency” will be described later.

周波数変更部231bおよび交流電源212を合わせたものは、第一の周波数の交流励磁信号、第二の周波数の交流励磁信号、第三の周波数の交流励磁信号、第四の周波数の交流励磁信号、第五の周波数の交流励磁信号および第六の周波数の交流励磁信号を含む複数の周波数を選択的に発生するものであり、本発明に係る交流励磁信号発生部の実施の一形態に相当する。   The combination of the frequency changing unit 231b and the AC power supply 212 includes a first frequency AC excitation signal, a second frequency AC excitation signal, a third frequency AC excitation signal, a fourth frequency AC excitation signal, A plurality of frequencies including an AC excitation signal of the fifth frequency and an AC excitation signal of the sixth frequency are selectively generated, and corresponds to an embodiment of the AC excitation signal generation unit according to the present invention.

差分値算出部231cは本発明に係る差分値算出部の実施の一形態であり、第一の周波数に対応する検出コイル221の検出信号の振幅値Y1、第一の周波数に対応する励磁コイル211の交流励磁信号および第一の周波数に対応する検出コイル221の検出信号の位相差X1、第二の周波数に対応する検出コイル221の検出信号の振幅値Y2、並びに第二の周波数に対応する励磁コイル211の交流励磁信号および第二の周波数に対応する検出コイル221の検出信号の位相差X2に基づいて差分値Daを算出するものである。
実体的には、制御部231が、制御部231に格納された差分値算出プログラムに従って所定の演算等を行うことにより、差分値算出部231cとしての機能を果たす。
The difference value calculation unit 231c is an embodiment of the difference value calculation unit according to the present invention, and the amplitude value Y1 of the detection signal of the detection coil 221 corresponding to the first frequency and the excitation coil 211 corresponding to the first frequency. Phase difference X1 of the detection signal of the detection coil 221 corresponding to the first frequency, the amplitude value Y2 of the detection signal of the detection coil 221 corresponding to the second frequency, and the excitation corresponding to the second frequency The difference value Da is calculated based on the phase difference X2 between the AC excitation signal of the coil 211 and the detection signal of the detection coil 221 corresponding to the second frequency.
Substantially, the control unit 231 performs a predetermined calculation or the like according to the difference value calculation program stored in the control unit 231, thereby serving as the difference value calculation unit 231c.

差分値算出部231cは、検出コイル221から取得した検出信号に基づいて、第一の周波数に対応する検出コイル221の検出信号の振幅値Y1、第一の周波数に対応する励磁コイル211の交流励磁信号および第一の周波数に対応する検出コイル221の検出信号の位相差X1、第二の周波数に対応する検出コイル221の検出信号の振幅値Y2、並びに第二の周波数に対応する励磁コイル211の交流励磁信号および第二の周波数に対応する検出コイル221の検出信号の位相差X2、をそれぞれ算出する。算出されたY1、X1、Y2およびX2は記憶部231aに適宜記憶される。
次に、差分値算出部231cは、算出されたY1、X1、Y2およびX2を以下の数3に示す差分値Daと前記Y1、X1、Y2およびX2との関係式に代入することにより、差分値Daを算出する。算出された差分値Daは記憶部231aに適宜記憶される。
Based on the detection signal acquired from the detection coil 221, the difference value calculation unit 231c determines the amplitude value Y1 of the detection signal of the detection coil 221 corresponding to the first frequency and the AC excitation of the excitation coil 211 corresponding to the first frequency. The phase difference X1 of the detection signal of the detection coil 221 corresponding to the signal and the first frequency, the amplitude value Y2 of the detection signal of the detection coil 221 corresponding to the second frequency, and the excitation coil 211 corresponding to the second frequency A phase difference X2 of the detection signal of the detection coil 221 corresponding to the AC excitation signal and the second frequency is calculated. The calculated Y1, X1, Y2, and X2 are appropriately stored in the storage unit 231a.
Next, the difference value calculation unit 231c substitutes the calculated Y1, X1, Y2, and X2 into the relational expression between the difference value Da shown in the following Equation 3 and the Y1, X1, Y2, and X2 to obtain the difference. The value Da is calculated. The calculated difference value Da is appropriately stored in the storage unit 231a.

Figure 2009031112
Figure 2009031112

数3に示す差分値Daは、検出信号の振幅値をY軸、交流励磁信号および検出信号の位相差をX軸とする第一の周波数に係るベクトル(X1,Y1)の長さ((X1+Y10.5)から第二の周波数に係るベクトル(X2,Y2)の長さ((X2+Y20.5)を引いたものを、さらに第二の周波数に係るベクトルの長さで割った値である。 The difference value Da shown in Equation 3 is the length of the vector (X1, Y1) related to the first frequency ((X1 2 + Y1 2 ) 0.5 ) minus the length ((X2 2 + Y2 2 ) 0.5 ) of the vector (X2, Y2) related to the second frequency, and further to the vector related to the second frequency It is the value divided by the length.

第一の周波数に係るベクトルには測定対象物202の表面から第一の周波数に対応する浸透深さまでの結晶組織および当該結晶組織の温度の影響が反映されている。
第二の周波数に係るベクトルには測定対象物202の表面から第二の周波数に対応する浸透深さまでの結晶組織および当該結晶組織の温度の影響が反映されている。
また、第一の周波数は第二の周波数よりも低いので、第一の周波数の交流励磁信号により測定対象物202に発生する誘導電流の浸透深さは第二の周波数の交流励磁信号により測定対象物202に発生する誘導電流の浸透深さよりも大きい(深い)。
従って、第一の周波数に係るベクトルの長さから第二の周波数に係るベクトルの長さを引くことにより、第一の周波数に係るベクトルおよび第二の周波数に係るベクトルに共通して含まれる情報である測定対象物202の表面から浅い部分の情報を相殺し、焼き入れ深さの測定に密接な関係を有する情報である焼き入れ深さ近傍の部分の情報を強調することが可能である。
特に、測定対象物202の温度は測定対象物202の表面と周囲の雰囲気との間の熱伝導により変動することから測定対象物202の表面から深い部分(バルク)よりも表面から浅い部分(表面近傍)の方が温度変動が大きくなる傾向があり、測定対象物202の表面から浅い部分(表面近傍)の方が温度変動による測定精度の低下への寄与が大きい。
従って、第一の周波数に係るベクトルおよび第二の周波数に係るベクトルに共通する情報である測定対象物202の表面から浅い部分の情報を相殺することは、測定対象物202の温度変動による焼き入れ深さの測定精度の低下を抑制する上で効果が大きい。
また、第一の周波数に係るベクトルから第二の周波数に係るベクトルの長さを引いたものを、さらに第二の周波数に係るベクトルの長さで割ることにより、強調された「焼き入れ深さ近傍の部分の情報」への温度変動の影響をさらに抑制することが可能である。
The vector relating to the first frequency reflects the influence of the crystal structure from the surface of the measurement object 202 to the penetration depth corresponding to the first frequency and the temperature of the crystal structure.
The vector related to the second frequency reflects the influence of the crystal structure from the surface of the measurement object 202 to the penetration depth corresponding to the second frequency and the temperature of the crystal structure.
Further, since the first frequency is lower than the second frequency, the penetration depth of the induced current generated in the measurement object 202 by the AC excitation signal of the first frequency is measured by the AC excitation signal of the second frequency. It is larger (deeper) than the penetration depth of the induced current generated in the object 202.
Therefore, by subtracting the length of the vector related to the second frequency from the length of the vector related to the first frequency, information included in both the vector related to the first frequency and the vector related to the second frequency It is possible to cancel the information of the shallow part from the surface of the measurement object 202 and to emphasize the information of the part near the quenching depth, which is information closely related to the measurement of the quenching depth.
In particular, since the temperature of the measurement object 202 varies due to heat conduction between the surface of the measurement object 202 and the surrounding atmosphere, a portion (surface) that is shallower than the surface (bulk) deeper than the surface of the measurement object 202. The temperature variation tends to be larger in the vicinity), and the shallower portion (near the surface) of the surface of the measurement object 202 contributes more to the decrease in measurement accuracy due to the temperature variation.
Therefore, canceling out information in a shallow portion from the surface of the measurement object 202, which is information common to the vector related to the first frequency and the vector related to the second frequency, is performed by quenching due to temperature fluctuation of the measurement object 202. Greatly effective in suppressing a decrease in depth measurement accuracy.
In addition, by subtracting the length of the vector related to the second frequency from the vector related to the first frequency and further dividing by the length of the vector related to the second frequency, It is possible to further suppress the influence of temperature fluctuations on “information in the vicinity”.

第一焼き入れ深さ算出部231dは本発明に係る第一焼き入れ深さ算出部の実施の一形態であり、差分値算出部231cにより算出された差分値Daに基づいて測定対象物202の焼き入れ深さLaを算出するものである。
実体的には、制御部231が、制御部231に格納された第一焼き入れ深さ算出プログラムに従って所定の演算等を行うことにより、第一焼き入れ深さ算出部231dとしての機能を果たす。
The first quenching depth calculation unit 231d is an embodiment of the first quenching depth calculation unit according to the present invention, and the measurement object 202 is measured based on the difference value Da calculated by the difference value calculation unit 231c. The quenching depth La is calculated.
Substantially, the control unit 231 performs a predetermined calculation or the like according to the first quenching depth calculation program stored in the control unit 231, thereby functioning as the first quenching depth calculation unit 231d.

記憶部231aには以下の数4に示す「焼き入れ深さLaと差分値Daとの関係式」(より厳密には、定数Aaおよび定数Ba)が記憶されており、第一焼き入れ深さ算出部231dは「焼き入れ深さLaと差分値Daとの関係式」に差分値算出部231cにより算出された差分値Daを代入することにより焼き入れ深さLaを算出する。算出された焼き入れ深さLaは記憶部231aに適宜記憶される。   The storage unit 231a stores “a relational expression between the quenching depth La and the difference value Da” (more precisely, a constant Aa and a constant Ba) expressed by the following formula 4, and the first quenching depth: The calculating unit 231d calculates the quenching depth La by substituting the difference value Da calculated by the difference value calculating unit 231c into the “relational expression between the quenching depth La and the difference value Da”. The calculated quenching depth La is appropriately stored in the storage unit 231a.

Figure 2009031112
Figure 2009031112

数4における定数Aaおよび定数Baは、予め基準測定対象物を用いた実験を行うことにより求められる。
すなわち、図12に示す如く、基準測定対象物における差分値Daの算出値を横軸とし、切断法による焼き入れ深さの測定値(切断面のビッカース硬さ測定または組織観察)を縦軸として実験データをプロットする。
そして、当該実験データに基づいて最小二乗法により求めた直線の傾きを定数Aa、当該直線と縦軸との切片を定数Baとする。
The constant Aa and the constant Ba in Equation 4 are obtained by conducting an experiment using a reference measurement object in advance.
That is, as shown in FIG. 12, the calculated value of the difference value Da in the reference measurement object is on the horizontal axis, and the measured value of the quenching depth by the cutting method (Vickers hardness measurement or structure observation of the cut surface) is on the vertical axis. Plot experimental data.
The slope of the straight line obtained by the least square method based on the experimental data is a constant Aa, and the intercept between the straight line and the vertical axis is a constant Ba.

第二焼き入れ深さ算出部231eは本発明に係る第二焼き入れ深さ算出部の実施の一形態である。
実体的には、制御部231が、制御部231に格納された第二焼き入れ深さ算出プログラムに従って所定の演算等を行うことにより、第二焼き入れ深さ算出部231eとしての機能を果たす。
The second quenching depth calculation unit 231e is an embodiment of the second quenching depth calculation unit according to the present invention.
Substantially, the control unit 231 performs a predetermined calculation or the like according to the second quenching depth calculation program stored in the control unit 231, thereby serving as the second quenching depth calculation unit 231e.

第二焼き入れ深さ算出部231eは、第一焼き入れ深さ算出部231dにより算出された焼き入れ深さLaと基準焼き入れ深さLsとを比較する。
基準焼き入れ深さLsは予め設定され、記憶部231aに記憶されている。基準焼き入れ深さLsの設定方法については後述する。
The second quenching depth calculation unit 231e compares the quenching depth La calculated by the first quenching depth calculation unit 231d with the reference quenching depth Ls.
The reference quenching depth Ls is set in advance and stored in the storage unit 231a. A method for setting the reference quenching depth Ls will be described later.

焼き入れ深さLaと基準焼き入れ深さLsとを比較した結果、焼き入れ深さLaが基準焼き入れ深さLs未満である場合(La<Lsの場合)、第二焼き入れ深さ算出部231eは以下の(11)から(13)までの一連の作業を行う。
(11)第二焼き入れ深さ算出部231eは、第三の周波数に対応する検出信号の振幅値Y3、第三の周波数に対応する交流励磁信号および第三の周波数に対応する検出信号の位相差X3、第四の周波数に対応する検出信号の振幅値Y4並びに第四の周波数に対応する交流励磁信号および第四の周波数に対応する検出信号の位相差X4を算出する。
(12)第二焼き入れ深さ算出部231eは、算出されたY3、X3、Y4およびX4を以下の数5に示す差分値DbとY3、X3、Y4およびX4との関係式に代入することにより差分値Dbを算出する。
(13)第二焼き入れ深さ算出部231eは、算出された差分値Dbを以下の数6に示す焼き入れ深さLbと差分値Dbとの関係式に代入することにより焼き入れ深さLbを算出し、当該焼き入れ深さLbを測定対象物202の焼き入れ深さとする。
As a result of comparing the quenching depth La and the reference quenching depth Ls, when the quenching depth La is less than the reference quenching depth Ls (when La <Ls), the second quenching depth calculation unit 231e performs a series of operations from (11) to (13) below.
(11) The second quenching depth calculation unit 231e determines the amplitude value Y3 of the detection signal corresponding to the third frequency, the AC excitation signal corresponding to the third frequency, and the level of the detection signal corresponding to the third frequency. The phase difference X3, the amplitude value Y4 of the detection signal corresponding to the fourth frequency, the AC excitation signal corresponding to the fourth frequency, and the phase difference X4 of the detection signal corresponding to the fourth frequency are calculated.
(12) The second quenching depth calculation unit 231e substitutes the calculated Y3, X3, Y4, and X4 into the relational expression between the difference value Db and Y3, X3, Y4, and X4 shown in the following equation 5. To calculate the difference value Db.
(13) The second quenching depth calculation unit 231e substitutes the calculated difference value Db into the relational expression between the quenching depth Lb and the difference value Db shown in Equation 6 below to obtain the quenching depth Lb. And the quenching depth Lb is set as the quenching depth of the measuring object 202.

Figure 2009031112
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Figure 2009031112
Figure 2009031112

数6における定数Abおよび定数Bbは、予め基準測定対象物を用いた実験を行うことにより求められる。
すなわち、図13に示す如く、基準測定対象物における差分値Dbの算出値を横軸とし、切断法による焼き入れ深さの測定値(切断面のビッカース硬さ測定または組織観察)を縦軸として実験データをプロットする。
そして、当該実験データに基づいて最小二乗法により求めた直線の傾きを定数Ab、当該直線と縦軸との切片を定数Bbとする。
The constant Ab and the constant Bb in Equation 6 are obtained by conducting an experiment using a reference measurement object in advance.
That is, as shown in FIG. 13, the calculated value of the difference value Db in the reference measurement object is taken as the horizontal axis, and the measured value of the quenching depth by the cutting method (Vickers hardness measurement or structure observation of the cut surface) is taken as the vertical axis. Plot experimental data.
The slope of the straight line obtained by the least square method based on the experimental data is a constant Ab, and the intercept between the straight line and the vertical axis is a constant Bb.

焼き入れ深さLaと基準焼き入れ深さLsとを比較した結果、焼き入れ深さLaが基準焼き入れ深さLs以上である場合(La≧Lsの場合)、第二焼き入れ深さ算出部231eは以下の(21)から(23)までの一連の作業を行う。
(21)第二焼き入れ深さ算出部231eは、第五の周波数に対応する検出信号の振幅値Y5、第五の周波数に対応する交流励磁信号および第五の周波数に対応する検出信号の位相差X5、第六の周波数に対応する検出信号の振幅値Y6並びに第六の周波数に対応する交流励磁信号および第六の周波数に対応する検出信号の位相差X6を算出する。
(22)第二焼き入れ深さ算出部231eは、算出されたY5、X5、Y6およびX6を以下の数7に示す差分値DcとY5、X5、Y6およびX6との関係式に代入することにより差分値Dcを算出する。
(23)第二焼き入れ深さ算出部231eは、算出された差分値Dcを以下の数8に示す焼き入れ深さLcと差分値Dcとの関係式に代入することにより焼き入れ深さLcを算出し、当該焼き入れ深さLcを測定対象物202の焼き入れ深さとする。
As a result of comparing the quenching depth La and the reference quenching depth Ls, when the quenching depth La is equal to or greater than the reference quenching depth Ls (when La ≧ Ls), the second quenching depth calculation unit 231e performs a series of operations from (21) to (23) below.
(21) The second quenching depth calculation unit 231e determines the amplitude value Y5 of the detection signal corresponding to the fifth frequency, the AC excitation signal corresponding to the fifth frequency, and the level of the detection signal corresponding to the fifth frequency. The phase difference X5, the amplitude value Y6 of the detection signal corresponding to the sixth frequency, the AC excitation signal corresponding to the sixth frequency, and the phase difference X6 of the detection signal corresponding to the sixth frequency are calculated.
(22) The second quenching depth calculation unit 231e substitutes the calculated Y5, X5, Y6, and X6 into the relational expression between the difference value Dc shown in the following Equation 7 and Y5, X5, Y6, and X6. To calculate the difference value Dc.
(23) The second quenching depth calculation unit 231e substitutes the calculated difference value Dc into the relational expression between the quenching depth Lc and the difference value Dc shown in the following equation 8 to obtain the quenching depth Lc. And the quenching depth Lc is set as the quenching depth of the measuring object 202.

Figure 2009031112
Figure 2009031112

Figure 2009031112
Figure 2009031112

数8における定数Acおよび定数Bcは、予め基準測定対象物を用いた実験を行うことにより求められる。
すなわち、図14に示す如く、基準測定対象物における差分値Dcの算出値を横軸とし、切断法による焼き入れ深さの測定値(切断面のビッカース硬さ測定または組織観察)を縦軸として実験データをプロットする。
そして、当該実験データに基づいて最小二乗法により求めた直線の傾きを定数Ac、当該直線と縦軸との切片を定数Bcとする。
The constant Ac and the constant Bc in Equation 8 are obtained in advance by performing an experiment using a reference measurement object.
That is, as shown in FIG. 14, the calculated value of the difference value Dc in the reference measurement object is taken as the horizontal axis, and the measured value of the quenching depth by the cutting method (Vickers hardness measurement or structural observation of the cut surface) is taken as the vertical axis. Plot experimental data.
The slope of the straight line obtained by the least square method based on the experimental data is a constant Ac, and the intercept between the straight line and the vertical axis is a constant Bc.

判定部231fは本発明に係る判定部の実施の一形態であり、第二焼き入れ深さ算出部231eにより算出された焼き入れ深さと予め設定された許容焼き入れ深さ範囲とを比較し、当該焼き入れ深さが許容焼き入れ深さ範囲に収まっている場合は測定対象物202が焼き入れ深さに関して良品であると判定し、当該焼き入れ深さが許容焼き入れ深さ範囲に収まっていない場合は測定対象物202が焼き入れ深さに関して不良品であると判定するものである。
実体的には、制御部231が、制御部231に格納された判定プログラムに従って所定の演算等を行うことにより、判定部231fとしての機能を果たす。
The determination unit 231f is an embodiment of the determination unit according to the present invention, and compares the quenching depth calculated by the second quenching depth calculation unit 231e with a preset allowable quenching depth range, When the quenching depth is within the allowable quenching depth range, it is determined that the measurement target 202 is a non-defective product with respect to the quenching depth, and the quenching depth is within the allowable quenching depth range. If not, the measurement object 202 is determined to be defective with respect to the quenching depth.
Substantially, the control unit 231 performs a predetermined calculation or the like in accordance with a determination program stored in the control unit 231 and thereby functions as the determination unit 231f.

本実施例の場合、測定対象物202の許容焼き入れ深さ範囲の下限値および上限値が予め記憶部231aに記憶されており、判定部231fは第二焼き入れ深さ算出部231eにより算出された焼き入れ深さと記憶部231aに記憶されている許容焼き入れ深さ範囲の下限値および上限値とを比較する。
上記比較の結果、当該焼き入れ深さが許容焼き入れ深さ範囲に収まっている場合には、判定部231fは測定対象物202が焼き入れ深さに関して良品であると判定する。
また、上記比較の結果、当該焼き入れ深さが許容焼き入れ深さ範囲に収まっていない場合には、判定部231fは測定対象物202が焼き入れ深さに関して不良品であると判定する。判定部231fによる測定対象物202の判定結果は記憶部231aに適宜記憶される。
In the case of the present embodiment, the lower limit value and the upper limit value of the allowable quenching depth range of the measurement object 202 are stored in advance in the storage unit 231a, and the determination unit 231f is calculated by the second quenching depth calculation unit 231e. The quenching depth is compared with the lower limit value and the upper limit value of the allowable quenching depth range stored in the storage unit 231a.
As a result of the comparison, when the quenching depth is within the allowable quenching depth range, the determination unit 231f determines that the measurement target 202 is a non-defective product with respect to the quenching depth.
As a result of the comparison, when the quenching depth is not within the allowable quenching depth range, the determination unit 231f determines that the measurement target 202 is defective with respect to the quenching depth. The determination result of the measurement object 202 by the determination unit 231f is appropriately stored in the storage unit 231a.

以下では、「第一の周波数」、「第二の周波数」、「第三の周波数」、「第四の周波数」、「第五の周波数」および「第六の周波数」の設定方法について説明する。
「第一の周波数」、「第二の周波数」、「第三の周波数」、「第四の周波数」、「第五の周波数」および「第六の周波数」は、以下の(a)から(h)までの手順により設定される。
In the following, a setting method of “first frequency”, “second frequency”, “third frequency”, “fourth frequency”, “fifth frequency”, and “sixth frequency” will be described. .
“First frequency”, “Second frequency”, “Third frequency”, “Fourth frequency”, “Fifth frequency”, and “Sixth frequency” are the following (a) ( It is set by the procedure up to h).

(a)まず、複数の周波数(本実施例の場合、図2に示すf1〜f8)の交流励磁信号を設定用励磁コイルに印加して設定用測定対象物に誘導電流を発生させ、設定用検出コイルにより当該誘導電流に起因する各周波数についての検出信号を検出する。
ここで、「設定用励磁コイル」は第一の周波数および第二の周波数を設定するために用いられる励磁コイルである。設定用励磁コイルは本発明に係る励磁コイルと同一でも良く、異なるコイルでも良い。
「設定用対象物」は第一の周波数、第二の周波数、第三の周波数、第四の周波数、第五の周波数および第六の周波数を設定するために用いられる測定対象物であり、本発明に係る焼き入れ深さ測定装置による焼き入れ深さの測定に供される測定対象物と同じ材質、同じ形状、かつ同じ熱処理が施された部品等である。
「設定用検出コイル」は第一の周波数、第二の周波数、第三の周波数、第四の周波数、第五の周波数および第六の周波数を設定するために用いられる検出コイルである。設定用検出コイルは本発明に係る検出コイルと同一でも良く、異なるコイルでも良い。
(A) First, an AC excitation signal having a plurality of frequencies (in the case of the present embodiment, f1 to f8 shown in FIG. 2) is applied to a setting excitation coil to generate an induced current in a setting measurement object, and the setting A detection signal for each frequency caused by the induced current is detected by the detection coil.
Here, the “setting exciting coil” is an exciting coil used for setting the first frequency and the second frequency. The setting exciting coil may be the same as the exciting coil according to the present invention, or may be a different coil.
“Setting object” is a measurement object used to set the first frequency, the second frequency, the third frequency, the fourth frequency, the fifth frequency, and the sixth frequency. It is the part etc. which were the same material, the same shape, and the same heat processing as the measuring object used for the quenching depth measurement by the quenching depth measuring apparatus which concerns on invention.
The “setting detection coil” is a detection coil used for setting the first frequency, the second frequency, the third frequency, the fourth frequency, the fifth frequency, and the sixth frequency. The setting detection coil may be the same as or different from the detection coil according to the present invention.

(b)次に、設定用検出コイルにより検出された各周波数についての検出信号に基づいて、各周波数についての検出信号の振幅値Yおよび設定用励磁コイルに印加された交流励磁信号と設定用検出コイルにより検出された検出信号との位相差Xを算出する。   (B) Next, based on the detection signal for each frequency detected by the setting detection coil, the amplitude value Y of the detection signal for each frequency, the AC excitation signal applied to the setting excitation coil, and the setting detection A phase difference X with a detection signal detected by the coil is calculated.

(c)続いて、設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数のそれぞれについて、対応する検出信号の振幅値YをY軸、対応する交流励磁信号と検出信号との位相差XをX軸とするベクトルの長さ(=(X+Y0.5)を算出する。
本実施例の場合、一つの設定用測定対象物に対して周波数f1〜f8にそれぞれ対応する計8つのベクトルの長さが算出される。
(C) Subsequently, for each of a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, the amplitude value Y of the corresponding detection signal is the Y axis, and the phase difference X between the corresponding AC excitation signal and the detection signal is the X axis. Is calculated (= (X 2 + Y 2 ) 0.5 ).
In the case of the present embodiment, the lengths of a total of eight vectors corresponding to the frequencies f1 to f8 are calculated for one measurement object for setting.

(d)続いて、設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数の中から二つの周波数を選択する全ての組み合わせについて、選択された二つの周波数に対応するベクトルの長さの差を算出し、さらに当該ベクトルの長さの差を選択された二つの周波数に対応するベクトルのうち周波数が高い方に対応するベクトルの長さで割った値である差分値D0を算出する。
本実施例の場合、二つの周波数を選択する全ての組み合わせは計28通り(=8×7/2)であり、各組み合わせについて設定用測定対象物の数と同数のD0が算出される。
(D) Subsequently, for all combinations in which two frequencies are selected from a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, the difference in vector length corresponding to the two selected frequencies is calculated. Further, a difference value D0, which is a value obtained by dividing the difference between the vector lengths by the vector length corresponding to the higher frequency of the vectors corresponding to the two selected frequencies, is calculated.
In the case of the present embodiment, there are a total of 28 combinations (= 8 × 7/2) for selecting two frequencies, and the same number D0 as the number of setting measurement objects is calculated for each combination.

(e)続いて、選択された二つの周波数の組み合わせのそれぞれについて差分値D0を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としてプロットし、これらのプロットに対してそれぞれ最小二乗法による直線近似式を求める。
ここで、設定用測定対象物の切断法による焼き入れ深さの測定値は、(a)の作業の終了後に複数の設定用測定対象物のそれぞれを切断し、その切断面のビッカース硬度の測定値の深さ方向の分布に基づいて算出することにより得られる、またはその切断面の組織観察により得られる。
(E) Subsequently, for each of the selected combinations of two frequencies, the difference value D0 is plotted on the horizontal axis, and the measured value of the quenching depth by the cutting method is plotted on the vertical axis. Find a linear approximation formula by multiplication.
Here, the measured value of the quenching depth by the cutting method of the setting measurement object is obtained by cutting each of the plurality of setting measurement objects after the operation of (a) and measuring the Vickers hardness of the cut surface. It is obtained by calculating based on the distribution of values in the depth direction, or obtained by observing the cut surface.

(f)続いて、求められた最小二乗法による直線近似式(本実施例の場合、計28本)のうち、相関係数Rの絶対値が所定の閾値以上であるものであって、かつ、焼き入れ深さの規格範囲をカバーしているものを第一の検量線として採用し、当該採用された第一の検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第一の周波数、周波数が高い方を第二の周波数とする。
ここで、「相関係数」はピアソンの積率相関係数でもよく、スピアマンの順位相関係数でも良く、ケンドールの順位相関係数でも良い。
「所定の閾値」は測定対象物の性状等に応じて適宜選択することが可能である。
「焼き入れ深さの規格範囲」は、測定対象物の焼き入れ深さのとり得る範囲を指す。なお、焼き入れ深さの規格範囲は測定対象物の性状や用途等に応じて適宜設定することが可能であり、「許容焼き入れ深さ範囲」と同じでも良く、「許容焼き入れ深さ範囲」と異なっていても良い。
「焼き入れ深さの規格範囲に適合する」とは、求められた最小二乗法による直線近似式に対応する二つの周波数の交流励磁信号により設定用励磁コイルに発生する誘導電流の浸透深さが、それぞれ焼き入れ深さの規格範囲の上限値および下限値から妥当性を欠く程度にずれた値でないことを指す。従って、上記二つの周波数に係る浸透深さは、それぞれ焼き入れ深さの規格範囲の上限値および下限値である必要はなく、それぞれ焼き入れ深さの規格範囲の上限値および下限値から多少ずれた値であっても良い。
本実施例の場合、相関係数Rとしてピアソンの積率相関係数を用い、相関係数の所定の閾値を「0.97(R≒0.94)」とし、図2に示す周波数f8を第一の周波数とし、周波数f1を第二の周波数としている。
(F) Subsequently, the absolute value of the correlation coefficient R is equal to or greater than a predetermined threshold among the obtained linear approximation equations by the least square method (in the case of the present embodiment, a total of 28), and The one that covers the standard range of the quenching depth is adopted as the first calibration curve, and the lower one of the two frequencies related to the adopted first calibration curve is the first frequency, The higher frequency is set as the second frequency.
Here, the “correlation coefficient” may be a Pearson product-moment correlation coefficient, a Spearman rank correlation coefficient, or a Kendall rank correlation coefficient.
The “predetermined threshold value” can be appropriately selected according to the properties of the measurement object.
The “standard range of quenching depth” refers to the range that the quenching depth of the measurement object can take. In addition, the standard range of quenching depth can be set as appropriate according to the properties and application of the measurement object, and may be the same as the “allowable quenching depth range”. May be different.
“Conforming to the quenching depth standard range” means that the penetration depth of the induced current generated in the setting excitation coil by the AC excitation signal of two frequencies corresponding to the obtained linear approximation formula by the least square method is used. These are not values that deviate from the upper limit value and the lower limit value of the standard range of the quenching depth. Therefore, the penetration depths related to the above two frequencies do not need to be the upper limit value and the lower limit value of the quenching depth standard range, respectively, and slightly deviate from the upper limit value and the lower limit value of the quenching depth standard range, respectively. It may be a value.
In the case of the present embodiment, the Pearson product-moment correlation coefficient is used as the correlation coefficient R, the predetermined threshold value of the correlation coefficient is “0.97 (R 2 ≈0.94)”, and the frequency f8 shown in FIG. Is the first frequency and the frequency f1 is the second frequency.

(g)続いて、求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数Rの絶対値が所定の閾値以上であるものであって、かつ、対応する二つの周波数の組み合わせの浸透深さがいずれも焼き入れ深さの規格範囲を基準焼き入れ深さLsを境界として二つに分割した範囲のうち設定用測定対象物の表面に近い方の範囲である表面側範囲に適合するものを第二の検量線として採用し(図13参照)、当該採用された第二の検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第三の周波数、周波数が高い方を第四の周波数とする。
「表面側範囲に適合する」とは、求められた最小二乗法による直線近似式に対応する二つの周波数の交流励磁信号により設定用励磁コイルに発生する誘導電流の浸透深さが、それぞれ表面側範囲の上限値および下限値から妥当性を欠く程度にずれた値でないことを指す。従って、上記二つの周波数に係る浸透深さは、それぞれ表面側範囲の上限値および下限値である必要はなく、それぞれ表面側範囲の上限値および下限値から多少ずれた値であっても良い。
本実施例の場合、図2に示す周波数f5を第三の周波数とし、周波数f2を第四の周波数としている。
(G) Subsequently, in the obtained linear approximation formula by the least square method, the absolute value of the correlation coefficient R is not less than a predetermined threshold value, and the penetration depth of the combination of the two corresponding frequencies Is suitable for the surface side range which is the range closer to the surface of the measuring object for setting out of the range divided into two with the standard quenching depth Ls as the boundary. Is used as the second calibration curve (see FIG. 13), and of the two frequencies related to the adopted second calibration curve, the lower frequency is the third frequency and the higher frequency is the fourth frequency. And
“Applicable to the surface side range” means that the penetration depth of the induced current generated in the setting excitation coil by the AC excitation signal of two frequencies corresponding to the obtained linear approximation formula by the least square method is the surface side. It is not a value that deviates from the upper and lower limits of the range to a degree that is not appropriate. Therefore, the penetration depths related to the two frequencies do not need to be the upper limit value and the lower limit value of the surface side range, respectively, and may be values slightly deviated from the upper limit value and the lower limit value of the surface side range, respectively.
In the present embodiment, the frequency f5 shown in FIG. 2 is the third frequency, and the frequency f2 is the fourth frequency.

(h)続いて、求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数Rの絶対値が所定の閾値以上であるものであって、かつ、対応する二つの周波数の組み合わせの浸透深さがいずれも焼き入れ深さの規格範囲を基準焼き入れ深さLsを境界として二つに分割した範囲のうち設定用測定対象物の表面から遠い方の範囲であるバルク側範囲に適合するものを第三の検量線として採用し(図14参照)、当該採用された第三の検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第五の周波数、周波数が高い方を第六の周波数とする。
「バルク側範囲に適合する」とは、求められた最小二乗法による直線近似式に対応する二つの周波数の交流励磁信号により設定用励磁コイルに発生する誘導電流の浸透深さが、それぞれバルク側範囲の上限値および下限値から妥当性を欠く程度にずれた値でないことを指す。従って、上記二つの周波数に係る浸透深さは、それぞれバルク側範囲の上限値および下限値である必要はなく、それぞれバルク側範囲の上限値および下限値から多少ずれた値であっても良い。
本実施例の場合、図2に示す周波数f7を第五の周波数とし、周波数f4を第六の周波数としている。
(H) Subsequently, in the obtained linear approximation formula by the least square method, the absolute value of the correlation coefficient R is equal to or greater than a predetermined threshold value, and the penetration depth of the corresponding combination of two frequencies Is the one that fits the bulk side range, which is the range farther from the surface of the object to be set, out of the range divided into two with the standard quenching depth Ls as the boundary. Is adopted as the third calibration curve (see FIG. 14), and the lower frequency of the two frequencies related to the adopted third calibration curve is the fifth frequency and the higher frequency is the sixth frequency. And
“Fit to the bulk side range” means that the penetration depth of the induced current generated in the setting excitation coil by the AC excitation signal of the two frequencies corresponding to the obtained linear approximation formula by the least square method is the bulk side. It is not a value that deviates from the upper and lower limits of the range to a degree that is not appropriate. Therefore, the penetration depths related to the above two frequencies do not need to be the upper limit value and the lower limit value of the bulk side range, respectively, and may be values slightly deviated from the upper limit value and the lower limit value of the bulk side range, respectively.
In this embodiment, the frequency f7 shown in FIG. 2 is the fifth frequency, and the frequency f4 is the sixth frequency.

以下では、本実施例における「基準焼き入れ深さLs」の設定方法について説明する。
本実施例では、先に説明した「第一の周波数」、「第二の周波数」、「第三の周波数」、「第四の周波数」、「第五の周波数」および「第六の周波数」の設定方法における(e)および(f)で求められた「差分値D0を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としたプロットのうち、第一の検量線に係るもの(図12参照)」を用いて基準焼き入れ深さLsを設定する。
より詳細には、「差分値D0を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としたプロットのうち、第一の検量線に係るもの」の最小二乗法による三次近似式(図12中の二点鎖線参照)を求め、当該最小二乗法による三次近似式の変曲点(図12中の白丸参照)に対応する切断法による焼き入れ深さの測定値を基準焼き入れ深さLsとする。
なお、本発明に係る基準焼き入れ深さLsは上記手法により設定されるものに限定されず、別の方法により設定しても良い。
Hereinafter, a method for setting the “reference quenching depth Ls” in the present embodiment will be described.
In this embodiment, the “first frequency”, “second frequency”, “third frequency”, “fourth frequency”, “fifth frequency”, and “sixth frequency” described above. Among the plots obtained by (e) and (f) in the setting method of “the difference value D0 as a horizontal axis and the measured value of the quenching depth by the cutting method as the vertical axis, the one relating to the first calibration curve” (Refer to FIG. 12) ”is used to set the reference quenching depth Ls.
More specifically, a cubic approximate expression by the least square method of “the one relating to the first calibration curve among the plots in which the difference value D0 is the horizontal axis and the quenching depth measurement value by the cutting method is the vertical axis” ( 12), and the measured value of the quenching depth by the cutting method corresponding to the inflection point of the cubic approximate expression by the least square method (see the white circle in FIG. 12) is the standard quenching depth. Let Ls.
The reference quenching depth Ls according to the present invention is not limited to the one set by the above method, and may be set by another method.

以上の如く、焼き入れ深さ測定装置200は、
第一の周波数および前記第一の周波数よりも高い周波数である第二の周波数、第三の周波数および前記第三の周波数よりも高い周波数である第四の周波数、並びに第五の周波数および前記第五の周波数よりも高い周波数である第六の周波数を含む複数の異なる周波数の交流励磁信号を選択的に発生する交流励磁信号発生部(本実施例の場合、周波数変更部231bおよび交流電源212を合わせたものがこれに相当する)と、
交流励磁信号発生部により発生した交流励磁信号が印加されることにより測定対象物202に誘導電流を発生させる励磁コイル211と、
励磁コイル211により測定対象物202に発生する誘導電流に起因する検出信号を検出する検出コイル221と、
第一の周波数に対応する検出信号の振幅値Y1、第一の周波数に対応する交流励磁信号および第一の周波数に対応する検出信号の位相差X1、第二の周波数に対応する検出信号の振幅値Y2、並びに第二の周波数に対応する交流励磁信号および第二の周波数に対応する検出信号の位相差X2を算出し、算出されたY1、X1、Y2およびX2を数3に示す差分値DaとY1、X1、Y2およびX2との関係式に代入することにより差分値Daを算出する差分値算出部231cと、
差分値算出部231cにより算出された差分値Daを数4に示す焼き入れ深さLaと差分値Daとの関係式に代入することにより測定対象物202の焼き入れ深さLaを算出する第一焼き入れ深さ算出部231dと、
第一焼き入れ深さ算出部231dにより算出された焼き入れ深さLaが予め設定された基準焼き入れ深さLs未満である場合には、第三の周波数に対応する検出信号の振幅値Y3、第三の周波数に対応する交流励磁信号および第三の周波数に対応する検出信号の位相差X3、第四の周波数に対応する検出信号の振幅値Y4並びに第四の周波数に対応する交流励磁信号および第四の周波数に対応する検出信号の位相差X4を算出し、算出されたY3、X3、Y4およびX4を数5に示す差分値DbとY3、X3、Y4およびX4との関係式に代入することにより差分値Dbを算出し、算出された差分値Dbを数6に示す焼き入れ深さLbと差分値Dbとの関係式に代入することにより焼き入れ深さLbを算出し、当該焼き入れ深さLbを測定対象物202の焼き入れ深さとするとともに、第一焼き入れ深さ算出部231dにより算出された焼き入れ深さLaが基準焼き入れ深さLs以上である場合には、第五の周波数に対応する検出信号の振幅値Y5、第五の周波数に対応する交流励磁信号および第五の周波数に対応する検出信号の位相差X5、第六の周波数に対応する検出信号の振幅値Y6並びに第六の周波数に対応する交流励磁信号および第六の周波数に対応する検出信号の位相差X6を算出し、算出されたY5、X5、Y6およびX6を数7に示す差分値DcとY5、X5、Y6およびX6との関係式に代入することにより差分値Dcを算出し、算出された差分値Dcを数8に示す焼き入れ深さLcと差分値Dcとの関係式に代入することにより焼き入れ深さLcを算出し、焼き入れ深さLcを測定対象物202の焼き入れ深さとする第二焼き入れ深さ算出部231eと、
を具備するものである。
このように構成することは、以下の利点を有する。
すなわち、差分値Da、差分値Dbおよび差分値Dcは、いずれも検出信号の振幅値をY軸、交流励磁信号および検出信号の位相差をX軸とする低周波側のベクトルの長さから高周波側のベクトルの長さを引いたものを、さらに高周波側のベクトルの長さで割った値であることから、これらの値は測定対象物202や周囲の環境の温度変動の影響が単にベクトルの長さのみを用いる場合よりも小さい。
また、基準焼き入れ深さLsを境界として浅い範囲(表面側範囲)と深い範囲(バルク側範囲)でそれぞれ異なる検量線(第二の検量線および第三の検量線)を用いることにより、焼き入れ深さの全範囲をカバーする一本の検量線に基づいて焼き入れ深さを算出する場合よりも測定精度が向上する。
従って、測定対象物202や周囲の環境の温度が変動しても測定対象物202の焼き入れ深さを精度良く測定することが可能である。
As described above, the quenching depth measuring apparatus 200 is
A second frequency that is higher than the first frequency and the first frequency, a third frequency and a fourth frequency that is higher than the third frequency, and a fifth frequency and the first frequency An AC excitation signal generator that selectively generates a plurality of AC excitation signals having different frequencies including the sixth frequency that is higher than the fifth frequency (in this embodiment, the frequency changing unit 231b and the AC power supply 212 are connected). And the equivalent)
An excitation coil 211 that generates an induced current in the measurement object 202 by applying an AC excitation signal generated by the AC excitation signal generator;
A detection coil 221 for detecting a detection signal caused by an induced current generated in the measurement object 202 by the excitation coil 211;
The amplitude value Y1 of the detection signal corresponding to the first frequency, the phase difference X1 of the AC excitation signal corresponding to the first frequency and the detection signal corresponding to the first frequency, and the amplitude of the detection signal corresponding to the second frequency The phase difference X2 between the value Y2 and the AC excitation signal corresponding to the second frequency and the detection signal corresponding to the second frequency is calculated, and the calculated difference Y1, X1, Y2, and X2 is the difference value Da shown in Equation 3. And a difference value calculation unit 231c that calculates a difference value Da by substituting it into the relational expression between Y1, X1, Y2, and X2,
First, the quenching depth La of the measurement object 202 is calculated by substituting the difference value Da calculated by the difference value calculating unit 231c into the relational expression between the quenching depth La and the difference value Da shown in Equation 4. Quenching depth calculation unit 231d;
When the quenching depth La calculated by the first quenching depth calculating unit 231d is less than the preset reference quenching depth Ls, the amplitude value Y3 of the detection signal corresponding to the third frequency, A phase difference X3 of the AC excitation signal corresponding to the third frequency and a detection signal corresponding to the third frequency, an amplitude value Y4 of the detection signal corresponding to the fourth frequency, and an AC excitation signal corresponding to the fourth frequency; The phase difference X4 of the detection signal corresponding to the fourth frequency is calculated, and the calculated Y3, X3, Y4 and X4 are substituted into the relational expression between the difference value Db shown in Equation 5 and Y3, X3, Y4 and X4. Thus, the difference value Db is calculated, and the calculated difference value Db is substituted into the relational expression between the quenching depth Lb and the difference value Db shown in Equation 6 to calculate the quenching depth Lb. Measuring depth Lb When the quenching depth La of the product 202 is the quenching depth La calculated by the first quenching depth calculating unit 231d is equal to or greater than the reference quenching depth Ls, the detection corresponding to the fifth frequency is performed. The amplitude value Y5 of the signal, the AC excitation signal corresponding to the fifth frequency and the phase difference X5 of the detection signal corresponding to the fifth frequency, the amplitude value Y6 of the detection signal corresponding to the sixth frequency, and the sixth frequency The phase difference X6 between the corresponding AC excitation signal and the detection signal corresponding to the sixth frequency is calculated, and the calculated Y5, X5, Y6 and X6 are the difference values Dc and Y5, X5, Y6 and X6 shown in Equation 7 The difference value Dc is calculated by substituting into the relational expression, and the quenching depth Lc is calculated by substituting the calculated difference value Dc into the relational expression between the quenching depth Lc and the difference value Dc shown in Equation 8. Calculate and bake A second hardening depth calculating unit 231e to the depth Lc and hardening depth of the measurement object 202 placed,
It comprises.
This configuration has the following advantages.
That is, the difference value Da, the difference value Db, and the difference value Dc are all high frequencies from the length of the vector on the low frequency side where the amplitude value of the detection signal is the Y axis and the phase difference between the AC excitation signal and the detection signal is the X axis. Since the value obtained by subtracting the length of the vector on the side is further divided by the length of the vector on the high frequency side, these values are simply affected by temperature fluctuations of the measurement object 202 and the surrounding environment. Smaller than using only length.
Further, by using different calibration curves (second calibration curve and third calibration curve) in the shallow range (surface side range) and the deep range (bulk side range) with the reference quenching depth Ls as a boundary, The measurement accuracy is improved as compared with the case where the quenching depth is calculated based on a single calibration curve that covers the entire range of the penetration depth.
Therefore, the quenching depth of the measurement object 202 can be accurately measured even when the temperature of the measurement object 202 or the surrounding environment varies.

また、焼き入れ深さ測定装置200は、
第二焼き入れ深さ算出部231eにより算出された測定対象物202の焼き入れ深さと予め設定された許容焼き入れ深さ範囲とを比較し、測定対象物202の焼き入れ深さが許容焼き入れ深さ範囲に収まっている場合は測定対象物202が焼き入れ深さに関して良品であると判定し、測定対象物202の焼き入れ深さが許容焼き入れ深さ範囲に収まっていない場合は測定対象物202が焼き入れ深さに関して不良品であると判定する判定部231fを具備するものである。
このように構成することにより、測定対象物202の焼き入れ深さの良否を一定の基準(焼き入れ深さが許容焼き入れ深さ範囲に収まっているか否か)に従って判定することが可能である。
In addition, the quenching depth measuring apparatus 200 includes:
The quenching depth of the measuring object 202 calculated by the second quenching depth calculating unit 231e is compared with a preset allowable quenching depth range, and the quenching depth of the measuring object 202 is determined to be allowable quenching. When the measurement object 202 is within the depth range, it is determined that the measurement object 202 is non-defective with respect to the quenching depth, and when the quenching depth of the measurement object 202 is not within the allowable quenching depth range, the measurement object is determined. The determination part 231f which determines with the thing 202 being inferior goods regarding the quenching depth is comprised.
By configuring in this way, it is possible to determine the quality of the quenching depth of the measurement object 202 according to a certain standard (whether the quenching depth is within the allowable quenching depth range). .

また、焼き入れ深さ測定装置200の第一の周波数、第二の周波数、第三の周波数、第四の周波数、第五の周波数、第六の周波数は、(a)複数の周波数の交流励磁信号を設定用励磁コイルに印加して設定用測定対象物に誘導電流を発生させ、設定用検出コイルにより当該誘導電流に起因する各周波数についての検出信号を検出し、(b)設定用検出コイルにより検出された各周波数についての検出信号に基づいて、各周波数についての検出信号の振幅値Yおよび設定用励磁コイルに印加された交流励磁信号と設定用検出コイルにより検出された検出信号との位相差Xを算出し、(c)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数のそれぞれについて、対応する検出信号の振幅値YをY軸、対応する交流励磁信号と検出信号との位相差XをX軸とするベクトルの長さ(=(X+Y0.5)を算出し、(d)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数の中から二つの周波数を選択する全ての組み合わせについて、選択された二つの周波数に対応するベクトルの長さの差を算出し、さらに当該ベクトルの長さの差を選択された二つの周波数に対応するベクトルのうち周波数が高い方に対応するベクトルの長さで割った値である差分値D0を算出し、(e)選択された二つの周波数の組み合わせのそれぞれについて差分値D0を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としてプロットし、これらのプロットに対してそれぞれ最小二乗法による直線近似式を求め、(f)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数の絶対値が所定の閾値以上であるものであって、かつ、焼き入れ深さの規格範囲に適合するものを第一の検量線として採用し、当該採用された第一の検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第一の周波数、周波数が高い方を第二の周波数とし、(g)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数の絶対値が所定の閾値以上であるものであって、かつ、対応する二つの周波数の組み合わせの浸透深さがいずれも焼き入れ深さの規格範囲を基準焼き入れ深さLsを境界として二つに分割した範囲のうち設定用測定対象物の表面に近い方の範囲である表面側範囲に適合するものを第二の検量線として採用し、当該採用された第二の検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第三の周波数、周波数が高い方を第四の周波数とし、(h)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数の絶対値が所定の閾値以上であるものであって、かつ、対応する二つの周波数の組み合わせの浸透深さがいずれも焼き入れ深さの規格範囲を基準焼き入れ深さLsを境界として二つに分割した範囲のうち設定用測定対象物の表面から遠い方の範囲であるバルク側範囲に適合するものを第三の検量線として採用し、当該採用された第三の検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第五の周波数、周波数が高い方を第六の周波数とする、という上記(a)から(h)までの手順により設定されるものである。
このように構成することにより、測定対象物202の材質や形状等に応じて焼き入れ深さの測定精度が最も高くなる周波数の組み合わせを第一の周波数乃至第六の周波数として設定することが可能であり、ひいては測定対象物202の焼き入れ深さの測定精度の向上に寄与する。
なお、本実施例は第一の周波数乃至第六の周波数が全て異なる周波数となる構成であるが、本発明はこれに限定されず、測定対象物の性状や交流励磁信号の周波数によっては第一の周波数と第五の周波数とが同じ周波数となる構成や第二の周波数と第四の周波数とが同じ周波数となる構成であっても同様の効果を奏する。
Further, the first frequency, the second frequency, the third frequency, the fourth frequency, the fifth frequency, and the sixth frequency of the quenching depth measuring apparatus 200 are (a) AC excitation of a plurality of frequencies. A signal is applied to the setting excitation coil to generate an induction current in the setting measurement object, and a detection signal for each frequency caused by the induction current is detected by the setting detection coil; and (b) the setting detection coil The amplitude value Y of the detection signal for each frequency, the AC excitation signal applied to the setting excitation coil, and the detection signal detected by the setting detection coil based on the detection signal for each frequency detected by The phase difference X is calculated, and (c) the amplitude value Y of the corresponding detection signal for each of a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil is set to the Y axis, and the phase difference between the corresponding AC excitation signal and the detection signal. The length of the vector to the X axis (= (X 2 + Y 2 ) 0.5) is calculated, and all selects the two frequencies from a plurality of different frequencies applied to the excitation coil set (d) For the combination of, calculate the difference in vector length corresponding to the two selected frequencies, and further handle the difference in vector length corresponding to the higher frequency of the vectors corresponding to the two selected frequencies The difference value D0, which is a value divided by the length of the vector to be calculated, is calculated. (E) The difference value D0 is plotted on the horizontal axis for each of the selected two frequency combinations, and the measured value of the quenching depth by the cutting method is calculated. Plotting as the vertical axis, and obtaining a linear approximation formula by the least square method for each of these plots, (f) Of the obtained linear approximation formula by the least square method, the absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold value Adopt the one that meets the standard range of the quenching depth as the first calibration curve, and select the lower one of the two frequencies related to the adopted first calibration curve. The first frequency, the higher frequency is set as the second frequency, and (g) in the obtained linear approximation formula by the least square method, the absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold value, In addition, the penetration depth of the combination of the two corresponding frequencies is close to the surface of the measuring object for setting in the range in which the standard range of the quenching depth is divided into two with the reference quenching depth Ls as a boundary. The one that matches the surface side range that is the one of the two ranges is adopted as the second calibration curve, and the lower frequency of the two frequencies related to the adopted second calibration curve is the third frequency, the frequency is The higher one is the fourth frequency, and (h) is determined Standard of linear approximation formula using the least square method where the absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold and the penetration depth of the combination of the two corresponding frequencies is the quenching depth standard. Among the ranges divided into two with the reference quenching depth Ls as the boundary, the one that fits the bulk side range that is the range farther from the surface of the measurement object for setting is adopted as the third calibration curve, The procedure from the above (a) to (h) in which the lower frequency of the two frequencies related to the adopted third calibration curve is the fifth frequency and the higher frequency is the sixth frequency. Is set by
By configuring in this way, it is possible to set a combination of frequencies that maximizes the measurement accuracy of the quenching depth as the first frequency to the sixth frequency in accordance with the material and shape of the measurement object 202. As a result, it contributes to the improvement of the measurement accuracy of the quenching depth of the measuring object 202.
In addition, although a present Example is a structure from which all the 1st frequency thru | or 6th frequency become a different frequency, this invention is not limited to this, 1st frequency is depended on the property of a measurement object and the frequency of an alternating current excitation signal. The same effect can be obtained even when the second frequency and the fourth frequency are the same frequency, and the second frequency and the fourth frequency are the same frequency.

また、焼き入れ深さ測定装置200は、
差分値D0を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としたプロットのうち、第一の検量線に係るものについての最小二乗法による三次近似式を求め、当該最小二乗法による三次近似式の変曲点に対応する切断法による焼き入れ深さの測定値を基準焼き入れ深さLsとするものである。
このように構成することにより、測定対象物202の性状に応じ、一定の基準に従って基準焼き入れ深さLsを設定することが可能である。
In addition, the quenching depth measuring apparatus 200 includes:
Among the plots with the difference value D0 as the horizontal axis and the measured value of the quenching depth by the cutting method as the vertical axis, a cubic approximate expression is obtained by the least square method for the one relating to the first calibration curve, and the least square method The measured value of the quenching depth by the cutting method corresponding to the inflection point of the third-order approximate expression is the reference quenching depth Ls.
With this configuration, it is possible to set the reference quenching depth Ls according to a certain standard according to the properties of the measurement object 202.

以下では、図15を用いて本発明に係る焼き入れ深さ測定方法の第二実施例について説明する。
本発明に係る焼き入れ深さ測定方法の第二実施例は図11に示す焼き入れ深さ測定装置200を用いて測定対象物202の焼き入れ深さを測定する方法であり、図15に示す如く、励磁・検出工程S2100、差分値算出工程S2200、第一焼き入れ深さ算出工程S2300、第二焼き入れ深さ算出工程S2400、判定工程S2500を具備する。
Below, the 2nd Example of the quenching depth measuring method which concerns on this invention using FIG. 15 is described.
The second embodiment of the quenching depth measuring method according to the present invention is a method for measuring the quenching depth of the measuring object 202 using the quenching depth measuring apparatus 200 shown in FIG. 11, and is shown in FIG. As described above, an excitation / detection step S2100, a difference value calculation step S2200, a first quenching depth calculation step S2300, a second quenching depth calculation step S2400, and a determination step S2500 are provided.

励磁・検出工程S2100は第一の周波数および前記第一の周波数よりも高い周波数である第二の周波数、第三の周波数および前記第三の周波数よりも高い周波数である第四の周波数、並びに第五の周波数および前記第五の周波数よりも高い周波数である第六の周波数を含む複数の異なる周波数の交流励磁信号を励磁コイル211に印加して測定対象物202に誘導電流を発生させるとともに、励磁コイル211により測定対象物202に発生する誘導電流に起因する検出信号を検出コイル221により検出する工程である。
励磁・検出工程S2100が終了したら、差分値算出工程S2200に移行する。
The excitation / detection step S2100 includes a first frequency, a second frequency that is higher than the first frequency, a third frequency, a fourth frequency that is higher than the third frequency, and a second frequency. A plurality of AC excitation signals having different frequencies including the fifth frequency and a sixth frequency that is higher than the fifth frequency are applied to the excitation coil 211 to generate an induced current in the measurement object 202 and excitation. In this step, the detection coil 221 detects a detection signal caused by the induced current generated in the measurement object 202 by the coil 211.
When the excitation / detection step S2100 ends, the process proceeds to a difference value calculation step S2200.

差分値算出工程S2200は第一の周波数に対応する検出信号の振幅値Y1、第一の周波数に対応する交流励磁信号および第一の周波数に対応する検出信号の位相差X1、第二の周波数に対応する検出信号の振幅値Y2、並びに第二の周波数に対応する交流励磁信号および第二の周波数に対応する検出信号の位相差X2を算出し、算出されたY1、X1、Y2およびX2を数3に示す差分値DaとY1、X1、Y2およびX2との関係式に代入することにより差分値Daを算出する工程である。
差分値算出工程S2200が終了したら、第一焼き入れ深さ算出工程S2300に移行する。
In the difference value calculation step S2200, the amplitude value Y1 of the detection signal corresponding to the first frequency, the AC excitation signal corresponding to the first frequency, the phase difference X1 of the detection signal corresponding to the first frequency, and the second frequency are calculated. The amplitude value Y2 of the corresponding detection signal, the AC excitation signal corresponding to the second frequency, and the phase difference X2 of the detection signal corresponding to the second frequency are calculated, and the calculated Y1, X1, Y2, and X2 are counted. This is a step of calculating the difference value Da by substituting it into the relational expression between the difference value Da shown in 3 and Y1, X1, Y2, and X2.
When the difference value calculation step S2200 is completed, the process proceeds to the first quenching depth calculation step S2300.

第一焼き入れ深さ算出工程S2300は差分値算出工程S2200において算出された差分値Daを数4に示す焼き入れ深さLaと差分値Daとの関係式に代入することにより測定対象物202の焼き入れ深さLaを算出する工程である。
第一焼き入れ深さ算出工程S2300が終了したら、第二焼き入れ深さ算出工程S2400(より厳密には、後述する比較工程2410)に移行する。
In the first quenching depth calculation step S2300, the difference value Da calculated in the difference value calculation step S2200 is substituted into the relational expression between the quenching depth La and the difference value Da shown in Equation 4 to thereby calculate the measurement object 202. This is a step of calculating the quenching depth La.
When the first quenching depth calculation step S2300 is completed, the process proceeds to a second quenching depth calculation step S2400 (more precisely, a comparison step 2410 described later).

第二焼き入れ深さ算出工程S2400は、比較工程S2410、表面側差分値算出工程S2421、表面側焼き入れ深さ算出工程S2431、バルク側差分値算出工程S2422、バルク側焼き入れ深さ算出工程S2432を具備する。   The second quenching depth calculation step S2400 includes a comparison step S2410, a surface side difference value calculation step S2421, a surface side quenching depth calculation step S2431, a bulk side difference value calculation step S2422, and a bulk side quenching depth calculation step S2432. It comprises.

比較工程S2410は第一焼き入れ深さ算出工程S2300において算出された焼き入れ深さLaと予め設定された基準焼き入れ深さLsとを比較する工程である。
上記比較の結果、焼き入れ深さLaが基準焼き入れ深さLs未満である場合(La<Lsの場合)には、表面側差分値算出工程S2421に移行する。
また、上記比較の結果、焼き入れ深さLaが基準焼き入れ深さLs以上である場合(La≧Lsの場合)には、バルク側差分値算出工程S2422に移行する。
The comparison step S2410 is a step of comparing the quenching depth La calculated in the first quenching depth calculating step S2300 with a preset reference quenching depth Ls.
As a result of the comparison, when the quenching depth La is less than the reference quenching depth Ls (when La <Ls), the process proceeds to the surface side difference value calculating step S2421.
As a result of the comparison, when the quenching depth La is equal to or greater than the reference quenching depth Ls (when La ≧ Ls), the process proceeds to the bulk-side difference value calculation step S2422.

表面側差分値算出工程S2421は第三の周波数に対応する検出信号の振幅値Y3、第三の周波数に対応する交流励磁信号および第三の周波数に対応する検出信号の位相差X3、第四の周波数に対応する検出信号の振幅値Y4並びに第四の周波数に対応する交流励磁信号および第四の周波数に対応する検出信号の位相差X4を算出し、算出されたY3、X3、Y4およびX4を数5に示す差分値DbとY3、X3、Y4およびX4との関係式に代入することにより差分値Dbを算出する工程である。
表面側差分値算出工程S2421が終了したら、表面側焼き入れ深さ算出工程S2431に移行する。
In the surface side difference value calculation step S2421, the amplitude value Y3 of the detection signal corresponding to the third frequency, the AC excitation signal corresponding to the third frequency, and the phase difference X3 of the detection signal corresponding to the third frequency, the fourth The detection signal amplitude value Y4 corresponding to the frequency and the AC excitation signal corresponding to the fourth frequency and the phase difference X4 of the detection signal corresponding to the fourth frequency are calculated, and the calculated Y3, X3, Y4 and X4 are calculated. This is a step of calculating the difference value Db by substituting it into the relational expression between the difference value Db shown in Equation 5 and Y3, X3, Y4 and X4.
When the surface side difference value calculating step S2421 is completed, the process proceeds to the surface side quenching depth calculating step S2431.

表面側焼き入れ深さ算出工程S2431は表面側差分値算出工程S2421において算出された差分値Dbを数6に示す焼き入れ深さLbと差分値Dbとの関係式に代入することにより焼き入れ深さLbを算出し、当該焼き入れ深さLbを測定対象物202の焼き入れ深さとする工程である。
表面側焼き入れ深さ算出工程S2431が終了したら、判定工程S2500に移行する。
In the surface side quenching depth calculation step S2431, the quenching depth is calculated by substituting the difference value Db calculated in the surface side difference value calculating step S2421 into the relational expression between the quenching depth Lb and the difference value Db shown in Equation 6. This is a step of calculating the thickness Lb and setting the quenching depth Lb to the quenching depth of the measuring object 202.
When the surface side quenching depth calculation step S2431 is completed, the process proceeds to the determination step S2500.

バルク側差分値算出工程S2422は第五の周波数に対応する検出信号の振幅値Y5、第五の周波数に対応する交流励磁信号および第五の周波数に対応する検出信号の位相差X5、第六の周波数に対応する検出信号の振幅値Y6並びに第六の周波数に対応する交流励磁信号および第六の周波数に対応する検出信号の位相差X6を算出し、算出されたY5、X5、Y6およびX6を数7に示す差分値DcとY5、X5、Y6およびX6との関係式に代入することにより差分値Dcを算出する工程である。
バルク側差分値算出工程S2422が終了したら、バルク側焼き入れ深さ算出工程S2432に移行する。
The bulk-side difference value calculation step S2422 includes the detection signal amplitude value Y5 corresponding to the fifth frequency, the AC excitation signal corresponding to the fifth frequency, and the detection signal phase difference X5 corresponding to the fifth frequency, The amplitude value Y6 of the detection signal corresponding to the frequency and the AC excitation signal corresponding to the sixth frequency and the phase difference X6 of the detection signal corresponding to the sixth frequency are calculated, and the calculated Y5, X5, Y6 and X6 are calculated. This is a step of calculating the difference value Dc by substituting it into the relational expression between the difference value Dc shown in Equation 7 and Y5, X5, Y6 and X6.
When the bulk side difference value calculation step S2422 is completed, the process proceeds to the bulk side quenching depth calculation step S2432.

バルク側焼き入れ深さ算出工程S2432はバルク側差分値算出工程S2422において算出された差分値Dcを数8に示す焼き入れ深さLcと差分値Dcとの関係式に代入することにより焼き入れ深さLcを算出し、当該焼き入れ深さLcを測定対象物202の焼き入れ深さとする工程である。
バルク側焼き入れ深さ算出工程S2432が終了したら、判定工程S2500に移行する。
In the bulk side quenching depth calculation step S2432, the quenching depth is calculated by substituting the difference value Dc calculated in the bulk side difference value calculating step S2422 into the relational expression between the quenching depth Lc and the difference value Dc shown in Formula 8. This is a step of calculating the thickness Lc and setting the quenching depth Lc to the quenching depth of the measuring object 202.
When the bulk-side quenching depth calculation step S2432 is completed, the process proceeds to the determination step S2500.

判定工程S2500は第二焼き入れ深さ算出工程S2400において算出された測定対象物202の焼き入れ深さと予め設定された許容焼き入れ深さ範囲とを比較し、測定対象物202の焼き入れ深さが許容焼き入れ深さ範囲に収まっている場合は測定対象物202が焼き入れ深さに関して良品であると判定し、測定対象物202の焼き入れ深さが許容焼き入れ深さ範囲に収まっていない場合は測定対象物202が焼き入れ深さに関して不良品であると判定する工程である。   In the determination step S2500, the quenching depth of the measurement object 202 calculated in the second quenching depth calculation step S2400 is compared with a preset allowable quenching depth range, and the quenching depth of the measurement object 202 is compared. Is within the allowable quenching depth range, it is determined that the measurement object 202 is a non-defective product with respect to the quenching depth, and the quenching depth of the measurement object 202 is not within the allowable quenching depth range. This is a step of determining that the measurement object 202 is defective with respect to the quenching depth.

以上の如く、本発明に係る焼き入れ深さ測定方法の第二実施例は、
励磁・検出工程S2100と、
差分値算出工程S2200と、
第一焼き入れ深さ算出工程S2300と、
第二焼き入れ深さ算出工程S2400と、
を具備するものである。
このように構成することにより、測定対象物202や周囲の環境の温度が変動しても測定対象物202の焼き入れ深さを精度良く測定することが可能である。
As described above, the second embodiment of the quenching depth measuring method according to the present invention is:
Excitation / detection step S2100,
Difference value calculation step S2200;
First quenching depth calculation step S2300;
Second quenching depth calculation step S2400,
It comprises.
With this configuration, it is possible to accurately measure the quenching depth of the measurement target 202 even if the temperature of the measurement target 202 or the surrounding environment varies.

また、本発明に係る焼き入れ深さ測定方法の第二実施例は、
判定工程S2500を具備するものである。
このように構成することにより、測定対象物202の焼き入れ深さの良否を一定の基準(焼き入れ深さが許容焼き入れ深さ範囲に収まっているか否か)に従って判定することが可能である。
Further, the second embodiment of the quenching depth measuring method according to the present invention is:
The determination step S2500 is provided.
By configuring in this way, it is possible to determine the quality of the quenching depth of the measurement object 202 according to a certain standard (whether the quenching depth is within the allowable quenching depth range). .

また、本発明に係る焼き入れ深さ測定方法の第二実施例の第一の周波数、第二の周波数、第三の周波数、第四の周波数、第五の周波数、第六の周波数は、(a)複数の周波数の交流励磁信号を設定用励磁コイルに印加して設定用測定対象物に誘導電流を発生させ、設定用検出コイルにより当該誘導電流に起因する各周波数についての検出信号を検出し、(b)設定用検出コイルにより検出された各周波数についての検出信号に基づいて、各周波数についての検出信号の振幅値Yおよび設定用励磁コイルに印加された交流励磁信号と設定用検出コイルにより検出された検出信号との位相差Xを算出し、(c)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数のそれぞれについて、対応する検出信号の振幅値YをY軸、対応する交流励磁信号と検出信号との位相差XをX軸とするベクトルの長さ(=(X+Y0.5)を算出し、(d)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数の中から二つの周波数を選択する全ての組み合わせについて、選択された二つの周波数に対応するベクトルの長さの差を算出し、さらに当該ベクトルの長さの差を選択された二つの周波数に対応するベクトルのうち周波数が高い方に対応するベクトルの長さで割った値である差分値D0を算出し、(e)選択された二つの周波数の組み合わせのそれぞれについて差分値D0を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としてプロットし、これらのプロットに対してそれぞれ最小二乗法による直線近似式を求め、(f)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数の絶対値が所定の閾値以上であるものであって、かつ、焼き入れ深さの規格範囲に適合するものを第一の検量線として採用し、当該採用された第一の検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第一の周波数、周波数が高い方を第二の周波数とし、(g)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数の絶対値が所定の閾値以上であるものであって、かつ、対応する二つの周波数の組み合わせの浸透深さがいずれも焼き入れ深さの規格範囲を基準焼き入れ深さLsを境界として二つに分割した範囲のうち設定用測定対象物の表面に近い方の範囲である表面側範囲に適合するものを第二の検量線として採用し、当該採用された第二の検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第三の周波数、周波数が高い方を第四の周波数とし、(h)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数の絶対値が所定の閾値以上であるものであって、かつ、対応する二つの周波数の組み合わせの浸透深さがいずれも焼き入れ深さの規格範囲を基準焼き入れ深さLsを境界として二つに分割した範囲のうち設定用測定対象物の表面から遠い方の範囲であるバルク側範囲に適合するものを第三の検量線として採用し、当該採用された第三の検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第五の周波数、周波数が高い方を第六の周波数とする、という上記(a)から(h)までの手順により設定されるものである。
このように構成することにより、測定対象物202の材質や形状等に応じて焼き入れ深さの測定精度が最も高くなる周波数の組み合わせを第一の周波数乃至第六の周波数として設定することが可能であり、ひいては測定対象物202の焼き入れ深さの測定精度の向上に寄与する。
Further, the first frequency, the second frequency, the third frequency, the fourth frequency, the fifth frequency, and the sixth frequency of the second embodiment of the quenching depth measuring method according to the present invention are: a) Applying an AC excitation signal of a plurality of frequencies to the setting excitation coil to generate an induced current in the setting measurement object, and detecting a detection signal for each frequency caused by the induced current by the setting detection coil (B) Based on the detection signal for each frequency detected by the setting detection coil, the amplitude value Y of the detection signal for each frequency and the AC excitation signal applied to the setting excitation coil and the setting detection coil A phase difference X with the detected detection signal is calculated. (C) For each of a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, the amplitude value Y of the corresponding detection signal is set to the Y axis, and the corresponding AC excitation signal. When The length of the vector that the phase difference X and X axes of the output signal (= (X 2 + Y 2 ) 0.5) was calculated from a plurality of different frequencies applied in (d) of setting the excitation coil For all combinations that select two frequencies, calculate the vector length difference corresponding to the two selected frequencies, and further calculate the vector length difference corresponding to the two selected frequencies. The difference value D0, which is a value divided by the length of the vector corresponding to the higher one of the frequencies, is calculated. (E) The difference value D0 is plotted on the horizontal axis for each of the selected two frequency combinations. The measured values of the insertion depth are plotted as the vertical axis, and linear approximation equations by least square method are obtained for each of these plots. (F) Among the obtained linear approximation equations by the least square method, the correlation coefficient Absolute That is equal to or greater than a predetermined threshold value and that conforms to the standard range of quenching depth is adopted as the first calibration curve, and the two frequencies related to the adopted first calibration curve are Of these, the lower frequency is the first frequency and the higher frequency is the second frequency. (G) The absolute value of the correlation coefficient is greater than or equal to a predetermined threshold in the obtained linear approximation formula using the least squares method. The measurement for setting in the range in which the penetration depth of the combination of the two corresponding frequencies is divided into two with the standard quenching depth Ls as the boundary, both of which are the penetration depth of the corresponding two frequency combinations The one that matches the surface side range that is the range closer to the surface of the object is adopted as the second calibration curve, and the lower one of the two frequencies related to the adopted second calibration curve is the first. The third frequency, the higher frequency is the fourth frequency (H) Among the obtained linear approximation formulas by the least square method, the absolute value of the correlation coefficient is not less than a predetermined threshold value, and the penetration depth of the combination of the two corresponding frequencies is any Of the range divided into two with the quenching depth standard range divided by the reference quenching depth Ls, the one that conforms to the bulk side range that is the farthest from the surface of the setting object to be measured is the third. The above-mentioned (a), in which the lower frequency of the two frequencies related to the adopted third calibration curve is the fifth frequency and the higher frequency is the sixth frequency. To (h).
By configuring in this way, it is possible to set a combination of frequencies that maximizes the measurement accuracy of the quenching depth as the first frequency to the sixth frequency in accordance with the material and shape of the measurement object 202. As a result, it contributes to the improvement of the measurement accuracy of the quenching depth of the measuring object 202.

また、本発明に係る焼き入れ深さ測定方法の第二実施例は、
差分値D0を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としたプロットのうち、第一の検量線に係るものについての最小二乗法による三次近似式を求め、当該最小二乗法による三次近似式の変曲点に対応する切断法による焼き入れ深さの測定値を前記基準焼き入れ深さLsとするものである。
このように構成することにより、測定対象物202の性状に応じ、一定の基準に従って基準焼き入れ深さLsを設定することが可能である。
Further, the second embodiment of the quenching depth measuring method according to the present invention is:
Among the plots with the difference value D0 as the horizontal axis and the measured value of the quenching depth by the cutting method as the vertical axis, a cubic approximate expression is obtained by the least square method for the one relating to the first calibration curve, and the least square method The measured value of the quenching depth by the cutting method corresponding to the inflection point of the third-order approximation formula is used as the reference quenching depth Ls.
With this configuration, it is possible to set the reference quenching depth Ls according to a certain standard according to the properties of the measurement object 202.

本発明に係る焼き入れ深さ測定装置の第一実施例を示す図。The figure which shows the 1st Example of the quenching depth measuring apparatus which concerns on this invention. 測定対象物の結晶組織、硬さ及び透磁率と表面からの距離との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the crystal structure of a measuring object, hardness, and magnetic permeability, and the distance from the surface. 本発明に係る焼き入れ深さ測定装置の測定原理を示す図。The figure which shows the measurement principle of the quenching depth measuring apparatus which concerns on this invention. 交流励磁信号と検出信号の関係を示す図。The figure which shows the relationship between an alternating current excitation signal and a detection signal. 差分値Dと焼き入れ深さとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the difference value D and quenching depth. 比較例1の焼き入れ深さ測定結果を示す図。The figure which shows the quenching depth measurement result of the comparative example 1. 比較例2の焼き入れ深さ測定結果を示す図。The figure which shows the quenching depth measurement result of the comparative example 2. FIG. 本発明に係る焼き入れ深さ測定装置の第一実施例の焼き入れ深さ測定結果を示す図。The figure which shows the quenching depth measurement result of the 1st Example of the quenching depth measuring apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る焼き入れ深さ測定方法の第一実施例を示すフロー図。The flowchart which shows the 1st Example of the quenching depth measuring method which concerns on this invention. 本発明に係る焼き入れ深さ測定方法の第一実施例の変形例を示すフロー図。The flowchart which shows the modification of the 1st Example of the quenching depth measuring method which concerns on this invention. 本発明に係る焼き入れ深さ測定装置の第二実施例を示す図。The figure which shows the 2nd Example of the quenching depth measuring apparatus which concerns on this invention. 差分値Daと焼き入れ深さとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between difference value Da and quenching depth. 差分値Dbと焼き入れ深さとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between difference value Db and quenching depth. 差分値Dcと焼き入れ深さとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the difference value Dc and the quenching depth. 本発明に係る焼き入れ深さ測定方法の第二実施例を示すフロー図。The flowchart which shows the 2nd Example of the quenching depth measuring method which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100 焼き入れ深さ測定装置(第一実施例)
102 測定対象物
111 励磁コイル(第一・第二励磁コイル)
121 検出コイル(第一・第二検出コイル)
131c 差分値算出部
131d 焼き入れ深さ算出部
100 Hardening depth measuring device (first embodiment)
102 Measurement object 111 Excitation coil (first and second excitation coils)
121 Detection coil (first and second detection coil)
131c difference value calculation unit 131d quenching depth calculation unit

Claims (18)

第一の周波数の交流励磁信号が印加されることにより測定対象物に誘導電流を発生させる第一励磁コイルと、
前記第一励磁コイルにより前記測定対象物に発生する誘導電流に起因する検出信号を検出する第一検出コイルと、
前記第一の周波数よりも高い周波数である第二の周波数の交流励磁信号が印加されることにより前記測定対象物に誘導電流を発生させる第二励磁コイルと、
前記第二励磁コイルにより前記測定対象物に発生する誘導電流に起因する検出信号を検出する第二検出コイルと、
前記第一検出コイルの検出信号の振幅値Y1、前記第一励磁コイルの交流励磁信号および前記第一検出コイルの検出信号の位相差X1、前記第二検出コイルの検出信号の振幅値Y2、並びに前記第二励磁コイルの交流励磁信号および前記第二検出コイルの検出信号の位相差X2をそれぞれ算出し、前記Y1、X1、Y2およびX2を以下の数1に示す差分値Dと前記Y1、X1、Y2およびX2との関係式に代入することにより前記差分値Dを算出する差分値算出部と、
前記差分値算出部により算出された差分値Dに基づいて前記測定対象物の焼き入れ深さLを算出する焼き入れ深さ算出部と、
を具備する焼き入れ深さ測定装置。
Figure 2009031112
A first excitation coil that generates an induced current in a measurement object by applying an AC excitation signal of a first frequency;
A first detection coil for detecting a detection signal caused by an induced current generated in the measurement object by the first excitation coil;
A second excitation coil that generates an induced current in the measurement object by applying an AC excitation signal of a second frequency that is higher than the first frequency;
A second detection coil for detecting a detection signal caused by an induced current generated in the measurement object by the second excitation coil;
The amplitude value Y1 of the detection signal of the first detection coil, the phase difference X1 of the AC excitation signal of the first excitation coil and the detection signal of the first detection coil, the amplitude value Y2 of the detection signal of the second detection coil, and A phase difference X2 between the AC excitation signal of the second excitation coil and the detection signal of the second detection coil is calculated, respectively, and Y1, X1, Y2, and X2 are set to the difference value D shown in the following Equation 1 and the Y1, X1. , Y2 and X2 are substituted into a relational expression to calculate the difference value D,
A quenching depth calculation unit that calculates a quenching depth L of the measurement object based on the difference value D calculated by the difference value calculation unit;
A quenching depth measuring device comprising:
Figure 2009031112
前記第一励磁コイルおよび前記第二励磁コイルを同一の励磁コイルとし、
前記第一検出コイルおよび前記第二検出コイルを同一の検出コイルとし、
前記同一の励磁コイルに前記第一の周波数の交流励磁信号および第二の周波数の交流励磁信号のいずれかを選択的に印加可能な交流励磁信号印加部を具備する請求項1に記載の焼き入れ深さ測定装置。
The first excitation coil and the second excitation coil are the same excitation coil,
The first detection coil and the second detection coil are the same detection coil,
The quenching according to claim 1, further comprising an AC excitation signal applying unit capable of selectively applying either the first frequency AC excitation signal or the second frequency AC excitation signal to the same excitation coil. Depth measuring device.
前記焼き入れ深さ算出部は、
前記差分値算出部により算出された差分値Dを以下の数2に示す焼き入れ深さLと差分値Dとの関係式に代入することにより前記測定対象物の焼き入れ深さLを算出する請求項1または請求項2に記載の焼き入れ深さ測定装置。
Figure 2009031112
The quenching depth calculation unit
By substituting the difference value D calculated by the difference value calculation unit into the relational expression between the quenching depth L and the difference value D shown in the following equation 2, the quenching depth L of the measurement object is calculated. The quenching depth measuring device according to claim 1 or 2.
Figure 2009031112
前記焼き入れ深さ算出部により算出された焼き入れ深さLと予め設定された許容焼き入れ深さ範囲とを比較し、前記焼き入れ深さLが前記許容焼き入れ深さ範囲に収まっている場合は前記測定対象物が焼き入れ深さに関して良品であると判定し、前記焼き入れ深さLが前記許容焼き入れ深さ範囲に収まっていない場合は前記測定対象物が焼き入れ深さに関して不良品であると判定する判定部を具備する請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の焼き入れ深さ測定装置。   The quenching depth L calculated by the quenching depth calculating unit is compared with a preset allowable quenching depth range, and the quenching depth L is within the allowable quenching depth range. In this case, it is determined that the measurement object is a non-defective product with respect to the quenching depth, and when the quenching depth L is not within the allowable quenching depth range, the measurement object is not satisfactory with respect to the quenching depth. The quenching depth measuring device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a determination unit that determines that the product is a non-defective product. 前記第一の周波数および第二の周波数は、
以下の(1)から(6)までの手順により設定される請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の焼き入れ深さ測定装置。
(1)複数の周波数の交流励磁信号を設定用励磁コイルに印加して設定用測定対象物に誘導電流を発生させ、設定用検出コイルにより当該誘導電流に起因する各周波数についての検出信号を検出する。
(2)前記設定用検出コイルにより検出された各周波数についての検出信号に基づいて、各周波数についての検出信号の振幅値Yおよび設定用励磁コイルに印加された交流励磁信号と設定用検出コイルにより検出された検出信号との位相差Xを算出する。
(3)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数のそれぞれについて、対応する検出信号の振幅値YをY軸、対応する交流励磁信号と検出信号との位相差XをX軸とするベクトルの長さ(=(X+Y0.5)を算出する。
(4)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数の中から二つの周波数を選択する全ての組み合わせについて、選択された二つの周波数に対応するベクトルの長さの差を算出し、さらに当該ベクトルの長さの差を選択された二つの周波数に対応するベクトルのうち周波数が高い方に対応するベクトルの長さで割った値である差分値D0を算出する。
(5)選択された二つの周波数の組み合わせのそれぞれについて差分値D0を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としてプロットし、これらのプロットに対してそれぞれ最小二乗法による直線近似式を求める。
(6)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数の絶対値が所定の閾値以上であるもののいずれか一つを検量線として採用し、当該採用された検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第一の周波数、周波数が高い方を第二の周波数とする。
The first frequency and the second frequency are:
The quenching depth measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4, which is set by the following procedures (1) to (6).
(1) An AC excitation signal having a plurality of frequencies is applied to a setting excitation coil to generate an induced current in a measurement object for setting, and a detection signal for each frequency caused by the induced current is detected by the setting detection coil. To do.
(2) Based on the detection signal for each frequency detected by the setting detection coil, the amplitude value Y of the detection signal for each frequency and the AC excitation signal applied to the setting excitation coil and the setting detection coil A phase difference X with the detected detection signal is calculated.
(3) For each of a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, a vector having the amplitude value Y of the corresponding detection signal as the Y axis and the phase difference X between the corresponding AC excitation signal and the detection signal as the X axis Is calculated (= (X 2 + Y 2 ) 0.5 ).
(4) For all combinations of selecting two frequencies from among a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, calculate the difference in vector length corresponding to the two selected frequencies, and A difference value D0, which is a value obtained by dividing the vector length difference by the vector length corresponding to the higher one of the vectors corresponding to the two selected frequencies, is calculated.
(5) For each of the selected combinations of two frequencies, the difference value D0 is plotted on the horizontal axis, and the measured value of the quenching depth by the cutting method is plotted on the vertical axis. Find an approximate expression.
(6) Among the obtained linear approximation formulas by the least square method, any one whose absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold is adopted as a calibration curve, and two of the adopted calibration curves are used. Of the two frequencies, the lower frequency is the first frequency, and the higher frequency is the second frequency.
第一の周波数の交流励磁信号を第一励磁コイルに印加して測定対象物に誘導電流を発生させるとともに、前記第一励磁コイルにより前記測定対象物に発生する誘導電流に起因する検出信号を第一検出コイルにより検出する第一励磁・検出工程と、
前記第一の周波数よりも高い周波数である第二の周波数の交流励磁信号を第二励磁コイルに印加して前記測定対象物に誘導電流を発生させるとともに、前記第二励磁コイルにより前記測定対象物に発生する誘導電流に起因する検出信号を第二検出コイルにより検出する第二励磁・検出工程と、
前記第一検出コイルの検出信号の振幅値Y1、前記第一励磁コイルの交流励磁信号および前記第一検出コイルの検出信号の位相差X1、前記第二検出コイルの検出信号の振幅値Y2、並びに前記第二励磁コイルの交流励磁信号および前記第二検出コイルの検出信号の位相差X2をそれぞれ算出し、前記Y1、X1、Y2およびX2を以下の数1に示す差分値Dと前記Y1、X1、Y2およびX2との関係式に代入することにより前記差分値Dを算出する差分値算出工程と、
前記差分値算出工程において算出された差分値Dに基づいて前記測定対象物の焼き入れ深さLを算出する焼き入れ深さ算出工程と、
を具備する焼き入れ深さ測定方法。
Figure 2009031112
An AC excitation signal having a first frequency is applied to the first excitation coil to generate an induced current in the measurement object, and a detection signal caused by the induced current generated in the measurement object is generated by the first excitation coil. A first excitation / detection process detected by one detection coil;
An AC excitation signal having a second frequency that is higher than the first frequency is applied to a second excitation coil to generate an induced current in the measurement object, and the measurement object is generated by the second excitation coil. A second excitation / detection step of detecting a detection signal caused by the induced current generated in the second detection coil;
The amplitude value Y1 of the detection signal of the first detection coil, the phase difference X1 of the AC excitation signal of the first excitation coil and the detection signal of the first detection coil, the amplitude value Y2 of the detection signal of the second detection coil, and A phase difference X2 between the AC excitation signal of the second excitation coil and the detection signal of the second detection coil is calculated, respectively, and Y1, X1, Y2, and X2 are expressed as the difference value D shown in the following equation 1 and the Y1, X1. , A difference value calculating step for calculating the difference value D by substituting it into the relational expression between Y2 and X2,
A quenching depth calculating step of calculating a quenching depth L of the measurement object based on the difference value D calculated in the difference value calculating step;
A quenching depth measuring method comprising:
Figure 2009031112
前記第一励磁コイルおよび前記第二励磁コイルを同一の励磁コイルとし、
前記第一検出コイルおよび前記第二検出コイルを同一の検出コイルとし、
前記第一励磁・検出工程において、
前記同一の励磁コイルに第一の周波数の交流励磁信号を印加し、
前記第二励磁・検出工程において、
前記同一の励磁コイルに第二の周波数の交流励磁信号を印加する請求項6に記載の焼き入れ深さ測定方法。
The first excitation coil and the second excitation coil are the same excitation coil,
The first detection coil and the second detection coil are the same detection coil,
In the first excitation / detection step,
Applying an AC excitation signal of a first frequency to the same excitation coil;
In the second excitation / detection step,
The quenching depth measurement method according to claim 6, wherein an AC excitation signal having a second frequency is applied to the same excitation coil.
前記焼き入れ深さ算出工程において、
前記差分値算出工程において算出された差分値Dを以下の数2に示す焼き入れ深さLと差分値Dとの関係式に代入することにより前記測定対象物の焼き入れ深さLを算出する請求項6または請求項7に記載の焼き入れ深さ測定方法。
Figure 2009031112
In the quenching depth calculation step,
By substituting the difference value D calculated in the difference value calculation step into the relational expression between the quenching depth L and the difference value D shown in Equation 2 below, the quenching depth L of the measurement object is calculated. The quenching depth measuring method according to claim 6 or 7.
Figure 2009031112
前記焼き入れ深さ算出工程において算出された焼き入れ深さLと予め設定された許容焼き入れ深さ範囲とを比較し、前記焼き入れ深さLが前記許容焼き入れ深さ範囲に収まっている場合は前記測定対象物が焼き入れ深さに関して良品であると判定し、前記焼き入れ深さLが前記許容焼き入れ深さ範囲に収まっていない場合は前記測定対象物が焼き入れ深さに関して不良品であると判定する判定工程を具備する請求項6から請求項8までのいずれか一項に記載の焼き入れ深さ測定方法。   The quenching depth L calculated in the quenching depth calculation step is compared with a preset allowable quenching depth range, and the quenching depth L is within the allowable quenching depth range. In this case, it is determined that the measurement object is a non-defective product with respect to the quenching depth, and when the quenching depth L is not within the allowable quenching depth range, the measurement object is not satisfactory with respect to the quenching depth. The quenching depth measurement method according to any one of claims 6 to 8, further comprising a determination step of determining that the product is a non-defective product. 前記第一の周波数および第二の周波数は、
以下の(1)から(6)までの手順により設定される請求項6から請求項9までのいずれか一項に記載の焼き入れ深さ測定方法。
(1)複数の周波数の交流励磁信号を設定用励磁コイルに印加して設定用測定対象物に誘導電流を発生させ、設定用検出コイルにより当該誘導電流に起因する各周波数についての検出信号を検出する。
(2)前記設定用検出コイルにより検出された各周波数についての検出信号に基づいて、各周波数についての検出信号の振幅値Yおよび設定用励磁コイルに印加された交流励磁信号と設定用検出コイルにより検出された検出信号との位相差Xを算出する。
(3)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数のそれぞれについて、対応する検出信号の振幅値YをY軸、対応する交流励磁信号と検出信号との位相差XをX軸とするベクトルの長さ(=(X+Y0.5)を算出する。
(4)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数の中から二つの周波数を選択する全ての組み合わせについて、選択された二つの周波数に対応するベクトルの長さの差を算出し、さらに当該ベクトルの長さの差を選択された二つの周波数に対応するベクトルのうち周波数が高い方に対応するベクトルの長さで割った値である差分値D0を算出する。
(5)選択された二つの周波数の組み合わせのそれぞれについて差分値D0を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としてプロットし、これらのプロットに対してそれぞれ最小二乗法による直線近似式を求める。
(6)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数が最も大きいものを検量線として採用し、当該採用された検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第一の周波数、周波数が高い方を第二の周波数とする。
The first frequency and the second frequency are:
The quenching depth measuring method according to any one of claims 6 to 9, which is set by the following procedures (1) to (6).
(1) An AC excitation signal having a plurality of frequencies is applied to a setting excitation coil to generate an induced current in a measurement object for setting, and a detection signal for each frequency caused by the induced current is detected by the setting detection coil. To do.
(2) Based on the detection signal for each frequency detected by the setting detection coil, the amplitude value Y of the detection signal for each frequency and the AC excitation signal applied to the setting excitation coil and the setting detection coil A phase difference X with the detected detection signal is calculated.
(3) For each of a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, a vector having the amplitude value Y of the corresponding detection signal as the Y axis and the phase difference X between the corresponding AC excitation signal and the detection signal as the X axis Is calculated (= (X 2 + Y 2 ) 0.5 ).
(4) For all combinations of selecting two frequencies from among a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, calculate the difference in vector length corresponding to the two selected frequencies, and A difference value D0, which is a value obtained by dividing the vector length difference by the vector length corresponding to the higher one of the vectors corresponding to the two selected frequencies, is calculated.
(5) For each of the selected combinations of two frequencies, the difference value D0 is plotted on the horizontal axis, and the measured value of the quenching depth by the cutting method is plotted on the vertical axis. Find an approximate expression.
(6) Among the obtained linear approximation formulas by the least square method, the one having the largest correlation coefficient is adopted as the calibration curve, and the lower one of the two frequencies related to the adopted calibration curve is the first. The higher frequency is the second frequency.
第一の周波数および前記第一の周波数よりも高い周波数である第二の周波数、第三の周波数および前記第三の周波数よりも高い周波数である第四の周波数、並びに第五の周波数および前記第五の周波数よりも高い周波数である第六の周波数を含む複数の異なる周波数の交流励磁信号を選択的に発生する交流励磁信号発生部と、
前記交流励磁信号発生部により発生した交流励磁信号が印加されることにより測定対象物に誘導電流を発生させる励磁コイルと、
前記励磁コイルにより前記測定対象物に発生する誘導電流に起因する検出信号を検出する検出コイルと、
前記第一の周波数に対応する検出信号の振幅値Y1、前記第一の周波数に対応する交流励磁信号および第一の周波数に対応する検出信号の位相差X1、前記第二の周波数に対応する検出信号の振幅値Y2、並びに前記第二の周波数に対応する交流励磁信号および第二の周波数に対応する検出信号の位相差X2を算出し、前記Y1、X1、Y2およびX2を以下の数3に示す差分値Daと前記Y1、X1、Y2およびX2との関係式に代入することにより前記差分値Daを算出する差分値算出部と、
前記差分値算出部により算出された差分値Daを以下の数4に示す焼き入れ深さLaと差分値Daとの関係式に代入することにより前記測定対象物の焼き入れ深さLaを算出する第一焼き入れ深さ算出部と、
前記第一焼き入れ深さ算出部により算出された焼き入れ深さLaが予め設定された基準焼き入れ深さLs未満である場合には、前記第三の周波数に対応する検出信号の振幅値Y3、前記第三の周波数に対応する交流励磁信号および第三の周波数に対応する検出信号の位相差X3、前記第四の周波数に対応する検出信号の振幅値Y4並びに前記第四の周波数に対応する交流励磁信号および第四の周波数に対応する検出信号の位相差X4を算出し、前記Y3、X3、Y4およびX4を以下の数5に示す差分値Dbと前記Y3、X3、Y4およびX4との関係式に代入することにより前記差分値Dbを算出し、算出された差分値Dbを以下の数6に示す焼き入れ深さLbと差分値Dbとの関係式に代入することにより焼き入れ深さLbを算出し、当該焼き入れ深さLbを前記測定対象物の焼き入れ深さとするとともに、前記第一焼き入れ深さ算出部により算出された焼き入れ深さLaが前記基準焼き入れ深さLs以上である場合には、前記第五の周波数に対応する検出信号の振幅値Y5、前記第五の周波数に対応する交流励磁信号および第五の周波数に対応する検出信号の位相差X5、前記第六の周波数に対応する検出信号の振幅値Y6並びに前記第六の周波数に対応する交流励磁信号および第六の周波数に対応する検出信号の位相差X6を算出し、前記Y5、X5、Y6およびX6を以下の数7に示す差分値Dcと前記Y5、X5、Y6およびX6との関係式に代入することにより前記差分値Dcを算出し、算出された差分値Dcを以下の数8に示す焼き入れ深さLcと差分値Dcとの関係式に代入することにより焼き入れ深さLcを算出し、当該焼き入れ深さLcを前記測定対象物の焼き入れ深さとする第二焼き入れ深さ算出部と、
を具備する焼き入れ深さ測定装置。
Figure 2009031112
Figure 2009031112
Figure 2009031112
Figure 2009031112
Figure 2009031112
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A second frequency that is higher than the first frequency and the first frequency, a third frequency and a fourth frequency that is higher than the third frequency, and a fifth frequency and the first frequency An AC excitation signal generator that selectively generates a plurality of AC excitation signals having different frequencies including a sixth frequency that is higher than the fifth frequency;
An excitation coil that generates an induced current in a measurement object by applying an AC excitation signal generated by the AC excitation signal generator;
A detection coil for detecting a detection signal caused by an induced current generated in the measurement object by the excitation coil;
The amplitude value Y1 of the detection signal corresponding to the first frequency, the phase difference X1 of the AC excitation signal corresponding to the first frequency and the detection signal corresponding to the first frequency, and the detection corresponding to the second frequency The signal amplitude value Y2 and the phase difference X2 between the AC excitation signal corresponding to the second frequency and the detection signal corresponding to the second frequency are calculated, and Y1, X1, Y2 and X2 are set to the following equation (3) A difference value calculation unit that calculates the difference value Da by substituting it into the relational expression between the difference value Da shown and the Y1, X1, Y2, and X2.
By substituting the difference value Da calculated by the difference value calculation unit into the relational expression between the quenching depth La and the difference value Da shown in the following equation 4, the quenching depth La of the measurement object is calculated. A first quenching depth calculator,
When the quenching depth La calculated by the first quenching depth calculating unit is less than a preset reference quenching depth Ls, the amplitude value Y3 of the detection signal corresponding to the third frequency. , Corresponding to the AC excitation signal corresponding to the third frequency and the phase difference X3 of the detection signal corresponding to the third frequency, the amplitude value Y4 of the detection signal corresponding to the fourth frequency, and the fourth frequency. The phase difference X4 between the AC excitation signal and the detection signal corresponding to the fourth frequency is calculated, and Y3, X3, Y4 and X4 are expressed by the difference value Db shown in the following equation 5 and the Y3, X3, Y4 and X4. The difference value Db is calculated by substituting it into a relational expression, and the quenching depth is calculated by substituting the calculated difference value Db into the relational expression between the quenching depth Lb and the difference value Db shown in Equation 6 below. Lb is calculated and When the quenching depth Lb is set as the quenching depth of the measurement object, and the quenching depth La calculated by the first quenching depth calculating unit is equal to or greater than the reference quenching depth Ls , Corresponding to the amplitude value Y5 of the detection signal corresponding to the fifth frequency, the phase difference X5 of the AC excitation signal corresponding to the fifth frequency and the detection signal corresponding to the fifth frequency, and the sixth frequency. An amplitude value Y6 of the detection signal, an AC excitation signal corresponding to the sixth frequency, and a phase difference X6 of the detection signal corresponding to the sixth frequency are calculated, and Y5, X5, Y6, and X6 are set to the following equation (7). The difference value Dc is calculated by substituting the calculated difference value Dc into the relational expression between the difference value Dc and the Y5, X5, Y6, and X6. With value Dc A second hardening depth calculating unit that calculates the hardening depth Lc, to the hardening depth Lc and hardening depth of the measurement object by substituting the engagement type,
A quenching depth measuring device comprising:
Figure 2009031112
Figure 2009031112
Figure 2009031112
Figure 2009031112
Figure 2009031112
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前記第二焼き入れ深さ算出部により算出された前記測定対象物の焼き入れ深さと予め設定された許容焼き入れ深さ範囲とを比較し、前記測定対象物の焼き入れ深さが前記許容焼き入れ深さ範囲に収まっている場合は前記測定対象物が焼き入れ深さに関して良品であると判定し、前記測定対象物の焼き入れ深さが前記許容焼き入れ深さ範囲に収まっていない場合は前記測定対象物が焼き入れ深さに関して不良品であると判定する判定部を具備する請求項11に記載の焼き入れ深さ測定装置。   The quenching depth of the measurement object calculated by the second quenching depth calculation unit is compared with a preset allowable quenching depth range, and the quenching depth of the measurement object is compared with the allowable quenching depth. If it is within the quenching depth range, it is determined that the measurement object is a non-defective product with respect to the quenching depth, and the quenching depth of the measurement object is not within the allowable quenching depth range. The quenching depth measurement device according to claim 11, further comprising a determination unit that determines that the measurement object is defective with respect to the quenching depth. 前記第一の周波数、第二の周波数、第三の周波数、第四の周波数、第五の周波数および第六の周波数は、
以下の(a)から(h)までの手順により設定される請求項11または請求項12に記載の焼き入れ深さ測定装置。
(a)複数の周波数の交流励磁信号を設定用励磁コイルに印加して設定用測定対象物に誘導電流を発生させ、設定用検出コイルにより当該誘導電流に起因する各周波数についての検出信号を検出する。
(b)前記設定用検出コイルにより検出された各周波数についての検出信号に基づいて、各周波数についての検出信号の振幅値Yおよび設定用励磁コイルに印加された交流励磁信号と設定用検出コイルにより検出された検出信号との位相差Xを算出する。
(c)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数のそれぞれについて、対応する検出信号の振幅値YをY軸、対応する交流励磁信号と検出信号との位相差XをX軸とするベクトルの長さ(=(X+Y0.5)を算出する。
(d)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数の中から二つの周波数を選択する全ての組み合わせについて、選択された二つの周波数に対応するベクトルの長さの差を算出し、さらに当該ベクトルの長さの差を選択された二つの周波数に対応するベクトルのうち周波数が高い方に対応するベクトルの長さで割った値である差分値D0を算出する。
(e)選択された二つの周波数の組み合わせのそれぞれについて差分値D0を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としてプロットし、これらのプロットに対してそれぞれ最小二乗法による直線近似式を求める。
(f)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数の絶対値が所定の閾値以上であるものであって、かつ、焼き入れ深さの規格範囲に適合するものを第一の検量線として採用し、当該採用された第一の検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第一の周波数、周波数が高い方を第二の周波数とする。
(g)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数の絶対値が所定の閾値以上であるものであって、かつ、対応する二つの周波数の組み合わせの浸透深さがいずれも前記焼き入れ深さの規格範囲を前記基準焼き入れ深さLsを境界として二つに分割した範囲のうち前記設定用測定対象物の表面に近い方の範囲である表面側範囲に適合するものを第二の検量線として採用し、当該採用された第二の検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第三の周波数、周波数が高い方を第四の周波数とする。
(h)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数の絶対値が所定の閾値以上であるものであって、かつ、対応する二つの周波数の組み合わせの浸透深さがいずれも前記焼き入れ深さの規格範囲を前記基準焼き入れ深さLsを境界として二つに分割した範囲のうち前記設定用測定対象物の表面から遠い方の範囲であるバルク側範囲に適合するものを第三の検量線として採用し、当該採用された第三の検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第五の周波数、周波数が高い方を第六の周波数とする。
The first frequency, second frequency, third frequency, fourth frequency, fifth frequency and sixth frequency are:
The quenching depth measuring device according to claim 11 or 12, which is set by the following procedures (a) to (h).
(A) An AC excitation signal having a plurality of frequencies is applied to the setting excitation coil to generate an induced current in the measurement object for setting, and a detection signal for each frequency caused by the induced current is detected by the setting detection coil. To do.
(B) Based on the detection signal for each frequency detected by the setting detection coil, the amplitude value Y of the detection signal for each frequency and the AC excitation signal applied to the setting excitation coil and the setting detection coil A phase difference X with the detected detection signal is calculated.
(C) For each of a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, a vector with the amplitude value Y of the corresponding detection signal as the Y axis and the phase difference X between the corresponding AC excitation signal and the detection signal as the X axis Is calculated (= (X 2 + Y 2 ) 0.5 ).
(D) For all combinations of selecting two frequencies from among a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, calculate the difference in vector length corresponding to the two selected frequencies; A difference value D0, which is a value obtained by dividing the vector length difference by the vector length corresponding to the higher one of the vectors corresponding to the two selected frequencies, is calculated.
(E) The difference value D0 is plotted with respect to each of the selected two frequency combinations on the horizontal axis, and the measured value of the quenching depth by the cutting method is plotted on the vertical axis. Find an approximate expression.
(F) Among the obtained linear approximation formulas by the least square method, those whose absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold value and which meet the quenching depth standard range As a calibration curve, the lower frequency of the two frequencies related to the adopted first calibration curve is the first frequency, and the higher frequency is the second frequency.
(G) Among the obtained linear approximation equations by the least square method, the absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold value, and the penetration depths of the corresponding two frequency combinations are both What fits the surface side range which is the range closer to the surface of the measuring object for setting among the ranges obtained by dividing the standard range of the quenching depth into two with the reference quenching depth Ls as a boundary Adopted as the second calibration curve, of the two frequencies related to the adopted second calibration curve, the lower frequency is the third frequency and the higher frequency is the fourth frequency.
(H) Among the obtained linear approximation formulas by the least square method, the absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold value, and the penetration depths of the corresponding two frequency combinations are both Among the ranges obtained by dividing the standard range of the quenching depth into two with the reference quenching depth Ls as a boundary, those that conform to the bulk-side range that is the range farther from the surface of the measurement object for setting Adopted as a third calibration curve, of the two frequencies related to the adopted third calibration curve, the lower frequency is the fifth frequency and the higher frequency is the sixth frequency.
前記差分値D0を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としたプロットのうち、前記第一の検量線に係るものについての最小二乗法による三次近似式を求め、当該最小二乗法による三次近似式の変曲点に対応する切断法による焼き入れ深さの測定値を前記基準焼き入れ深さLsとする請求項13に記載の焼き入れ深さ測定装置。   Among the plots with the difference value D0 as the horizontal axis and the measurement value of the quenching depth by the cutting method as the vertical axis, a cubic approximate expression by the least square method is obtained for the one relating to the first calibration curve, and the minimum The quenching depth measuring device according to claim 13, wherein a measured value of a quenching depth by a cutting method corresponding to an inflection point of a cubic approximation expression by a square method is the reference quenching depth Ls. 第一の周波数および前記第一の周波数よりも高い周波数である第二の周波数、第三の周波数および前記第三の周波数よりも高い周波数である第四の周波数、並びに第五の周波数および前記第五の周波数よりも高い周波数である第六の周波数を含む複数の異なる周波数の交流励磁信号を励磁コイルに印加して測定対象物に誘導電流を発生させるとともに、前記励磁コイルにより前記測定対象物に発生する誘導電流に起因する検出信号を検出コイルにより検出する励磁・検出工程と、
前記第一の周波数に対応する検出信号の振幅値Y1、前記第一の周波数に対応する交流励磁信号および第一の周波数に対応する検出信号の位相差X1、前記第二の周波数に対応する検出信号の振幅値Y2、並びに前記第二の周波数に対応する交流励磁信号および第二の周波数に対応する検出信号の位相差X2を算出し、前記Y1、X1、Y2およびX2を以下の数3に示す差分値Daと前記Y1、X1、Y2およびX2との関係式に代入することにより前記差分値Daを算出する差分値算出工程と、
前記差分値算出工程において算出された差分値Daを以下の数4に示す焼き入れ深さLaと差分値Daとの関係式に代入することにより前記測定対象物の焼き入れ深さLaを算出する第一焼き入れ深さ算出工程と、
前記第一焼き入れ深さ算出工程において算出された焼き入れ深さLaが予め設定された基準焼き入れ深さLs未満である場合には、前記第三の周波数に対応する検出信号の振幅値Y3、前記第三の周波数に対応する交流励磁信号および第三の周波数に対応する検出信号の位相差X3、前記第四の周波数に対応する検出信号の振幅値Y4並びに前記第四の周波数に対応する交流励磁信号および第四の周波数に対応する検出信号の位相差X4を算出し、前記Y3、X3、Y4およびX4を以下の数5に示す差分値Dbと前記Y3、X3、Y4およびX4との関係式に代入することにより前記差分値Dbを算出し、算出された差分値Dbを以下の数6に示す焼き入れ深さLbと差分値Dbとの関係式に代入することにより焼き入れ深さLbを算出し、当該焼き入れ深さLbを前記測定対象物の焼き入れ深さとするとともに、前記第一焼き入れ深さ算出工程において算出された焼き入れ深さLaが前記基準焼き入れ深さLs以上である場合には、前記第五の周波数に対応する検出信号の振幅値Y5、前記第五の周波数に対応する交流励磁信号および第五の周波数に対応する検出信号の位相差X5、前記第六の周波数に対応する検出信号の振幅値Y6並びに前記第六の周波数に対応する交流励磁信号および第六の周波数に対応する検出信号の位相差X6を算出し、前記Y5、X5、Y6およびX6を以下の数7に示す差分値Dcと前記Y5、X5、Y6およびX6との関係式に代入することにより前記差分値Dcを算出し、算出された差分値Dcを以下の数8に示す焼き入れ深さLcと差分値Dcとの関係式に代入することにより焼き入れ深さLcを算出し、当該焼き入れ深さLcを前記測定対象物の焼き入れ深さとする第二焼き入れ深さ算出工程と、
を具備する焼き入れ深さ測定方法。
Figure 2009031112
Figure 2009031112
Figure 2009031112
Figure 2009031112
Figure 2009031112
Figure 2009031112
A first frequency and a second frequency that is higher than the first frequency, a third frequency and a fourth frequency that is higher than the third frequency, and a fifth frequency and the first frequency. A plurality of different frequency alternating current excitation signals including a sixth frequency that is higher than the fifth frequency are applied to the excitation coil to generate an induced current in the measurement object, and the excitation coil causes the measurement object to An excitation / detection process for detecting a detection signal caused by the induced current generated by the detection coil;
The amplitude value Y1 of the detection signal corresponding to the first frequency, the phase difference X1 of the AC excitation signal corresponding to the first frequency and the detection signal corresponding to the first frequency, and the detection corresponding to the second frequency The signal amplitude value Y2 and the phase difference X2 between the AC excitation signal corresponding to the second frequency and the detection signal corresponding to the second frequency are calculated, and Y1, X1, Y2 and X2 are set to the following equation (3) A difference value calculation step of calculating the difference value Da by substituting it into a relational expression between the difference value Da shown and the Y1, X1, Y2 and X2.
By substituting the difference value Da calculated in the difference value calculating step into the relational expression between the quenching depth La and the difference value Da shown in the following equation 4, the quenching depth La of the measurement object is calculated. First quenching depth calculation step,
When the quenching depth La calculated in the first quenching depth calculating step is less than the preset reference quenching depth Ls, the amplitude value Y3 of the detection signal corresponding to the third frequency. , Corresponding to the AC excitation signal corresponding to the third frequency and the phase difference X3 of the detection signal corresponding to the third frequency, the amplitude value Y4 of the detection signal corresponding to the fourth frequency, and the fourth frequency. The phase difference X4 between the AC excitation signal and the detection signal corresponding to the fourth frequency is calculated, and Y3, X3, Y4 and X4 are expressed by the difference value Db shown in the following equation 5 and the Y3, X3, Y4 and X4. The difference value Db is calculated by substituting it into a relational expression, and the quenching depth is calculated by substituting the calculated difference value Db into the relational expression between the quenching depth Lb and the difference value Db shown in Equation 6 below. Calculate Lb When the quenching depth Lb is set as the quenching depth of the measurement object, and the quenching depth La calculated in the first quenching depth calculating step is equal to or greater than the reference quenching depth Ls. Corresponds to the amplitude value Y5 of the detection signal corresponding to the fifth frequency, the AC excitation signal corresponding to the fifth frequency and the phase difference X5 of the detection signal corresponding to the fifth frequency, and the sixth frequency. The detection signal amplitude value Y6 and the AC excitation signal corresponding to the sixth frequency and the phase difference X6 of the detection signal corresponding to the sixth frequency are calculated, and Y5, X5, Y6 and X6 are expressed by the following equation (7). The difference value Dc is calculated by substituting it into the relational expression between the difference value Dc shown in FIG. 5 and the Y5, X5, Y6, and X6, and the calculated difference value Dc is expressed as the quenching depth Lc shown in Equation 8 below. Difference value A second hardening depth calculation step of calculating a hardening depth Lc, to the hardening depth Lc and hardening depth of the measurement object by substituting the relation of is c,
A quenching depth measuring method comprising:
Figure 2009031112
Figure 2009031112
Figure 2009031112
Figure 2009031112
Figure 2009031112
Figure 2009031112
前記第二焼き入れ深さ算出工程において算出された前記測定対象物の焼き入れ深さと予め設定された許容焼き入れ深さ範囲とを比較し、前記測定対象物の焼き入れ深さが前記許容焼き入れ深さ範囲に収まっている場合は前記測定対象物が焼き入れ深さに関して良品であると判定し、前記測定対象物の焼き入れ深さが前記許容焼き入れ深さ範囲に収まっていない場合は前記測定対象物が焼き入れ深さに関して不良品であると判定する判定工程を具備する請求項15に記載の焼き入れ深さ測定方法。   The quenching depth of the measurement object calculated in the second quenching depth calculation step is compared with a preset allowable quenching depth range, and the quenching depth of the measurement object is compared with the allowable quenching depth. If it is within the quenching depth range, it is determined that the measurement object is a non-defective product with respect to the quenching depth, and the quenching depth of the measurement object is not within the allowable quenching depth range. The quenching depth measurement method according to claim 15, further comprising a determination step of determining that the measurement object is a defective product with respect to the quenching depth. 前記第一の周波数、第二の周波数、第三の周波数、第四の周波数、第五の周波数および第六の周波数は、
以下の(a)から(h)までの手順により設定される請求項15または請求項16に記載の焼き入れ深さ測定方法。
(a)複数の周波数の交流励磁信号を設定用励磁コイルに印加して設定用測定対象物に誘導電流を発生させ、設定用検出コイルにより当該誘導電流に起因する各周波数についての検出信号を検出する。
(b)前記設定用検出コイルにより検出された各周波数についての検出信号に基づいて、各周波数についての検出信号の振幅値Yおよび設定用励磁コイルに印加された交流励磁信号と設定用検出コイルにより検出された検出信号との位相差Xを算出する。
(c)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数のそれぞれについて、対応する検出信号の振幅値YをY軸、対応する交流励磁信号と検出信号との位相差XをX軸とするベクトルの長さ(=(X+Y0.5)を算出する。
(d)設定用励磁コイルに印加された異なる複数の周波数の中から二つの周波数を選択する全ての組み合わせについて、選択された二つの周波数に対応するベクトルの長さの差を算出し、さらに当該ベクトルの長さの差を選択された二つの周波数に対応するベクトルのうち周波数が高い方に対応するベクトルの長さで割った値である差分値D0を算出する。
(e)選択された二つの周波数の組み合わせのそれぞれについて差分値D0を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としてプロットし、これらのプロットに対してそれぞれ最小二乗法による直線近似式を求める。
(f)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数の絶対値が所定の閾値以上であるものであって、かつ、焼き入れ深さの規格範囲に適合するものを第一の検量線として採用し、当該採用された第一の検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第一の周波数、周波数が高い方を第二の周波数とする。
(g)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数の絶対値が所定の閾値以上であるものであって、かつ、対応する二つの周波数の組み合わせの浸透深さがいずれも前記焼き入れ深さの規格範囲を前記基準焼き入れ深さLsを境界として二つに分割した範囲のうち前記設定用測定対象物の表面に近い方の範囲である表面側範囲に適合するものを第二の検量線として採用し、当該採用された第二の検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第三の周波数、周波数が高い方を第四の周波数とする。
(h)求められた最小二乗法による直線近似式のうち、相関係数の絶対値が所定の閾値以上であるものであって、かつ、対応する二つの周波数の組み合わせの浸透深さがいずれも前記焼き入れ深さの規格範囲を前記基準焼き入れ深さLsを境界として二つに分割した範囲のうち前記設定用測定対象物の表面から遠い方の範囲であるバルク側範囲に適合するものを第三の検量線として採用し、当該採用された第三の検量線に係る二つの周波数のうち周波数が低い方を第五の周波数、周波数が高い方を第六の周波数とする。
The first frequency, second frequency, third frequency, fourth frequency, fifth frequency and sixth frequency are:
The quenching depth measuring method according to claim 15 or 16, which is set by the following procedures (a) to (h).
(A) An AC excitation signal having a plurality of frequencies is applied to the setting excitation coil to generate an induced current in the measurement object for setting, and a detection signal for each frequency caused by the induced current is detected by the setting detection coil. To do.
(B) Based on the detection signal for each frequency detected by the setting detection coil, the amplitude value Y of the detection signal for each frequency and the AC excitation signal applied to the setting excitation coil and the setting detection coil A phase difference X with the detected detection signal is calculated.
(C) For each of a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, a vector with the amplitude value Y of the corresponding detection signal as the Y axis and the phase difference X between the corresponding AC excitation signal and the detection signal as the X axis Is calculated (= (X 2 + Y 2 ) 0.5 ).
(D) For all combinations of selecting two frequencies from among a plurality of different frequencies applied to the setting excitation coil, calculate the difference in vector length corresponding to the two selected frequencies; A difference value D0, which is a value obtained by dividing the vector length difference by the vector length corresponding to the higher one of the vectors corresponding to the two selected frequencies, is calculated.
(E) The difference value D0 is plotted with respect to each of the selected two frequency combinations on the horizontal axis, and the measured value of the quenching depth by the cutting method is plotted on the vertical axis. Find an approximate expression.
(F) Among the obtained linear approximation formulas by the least square method, those whose absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold value and which meet the quenching depth standard range As a calibration curve, the lower frequency of the two frequencies related to the adopted first calibration curve is the first frequency, and the higher frequency is the second frequency.
(G) Among the obtained linear approximation equations by the least square method, the absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold value, and the penetration depths of the corresponding two frequency combinations are both What fits the surface side range which is the range closer to the surface of the measuring object for setting among the ranges obtained by dividing the standard range of the quenching depth into two with the reference quenching depth Ls as a boundary Adopted as the second calibration curve, of the two frequencies related to the adopted second calibration curve, the lower frequency is the third frequency and the higher frequency is the fourth frequency.
(H) Among the obtained linear approximation formulas by the least square method, the absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold value, and the penetration depths of the corresponding two frequency combinations are both Among the ranges obtained by dividing the standard range of the quenching depth into two with the reference quenching depth Ls as a boundary, those that conform to the bulk-side range that is the range farther from the surface of the measurement object for setting Adopted as a third calibration curve, of the two frequencies related to the adopted third calibration curve, the lower frequency is the fifth frequency and the higher frequency is the sixth frequency.
前記差分値D0を横軸、切断法による焼き入れ深さの測定値を縦軸としたプロットのうち、前記第一の検量線に係るものについての最小二乗法による三次近似式を求め、当該最小二乗法による三次近似式の変曲点に対応する切断法による焼き入れ深さの測定値を前記基準焼き入れ深さLsとする請求項17に記載の焼き入れ深さ測定方法。   Among the plots with the difference value D0 as the horizontal axis and the measurement value of the quenching depth by the cutting method as the vertical axis, a cubic approximate expression by the least square method is obtained for the one relating to the first calibration curve, and the minimum The quenching depth measurement method according to claim 17, wherein a measured value of a quenching depth by a cutting method corresponding to an inflection point of a cubic approximation expression by a square method is the reference quenching depth Ls.
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