JP2014522971A - 鋼部材、特に歯車の肌焼又は窒化の有効深さを求める装置及び方法 - Google Patents
鋼部材、特に歯車の肌焼又は窒化の有効深さを求める装置及び方法 Download PDFInfo
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Abstract
【選択図】図2
Description
Claims (12)
- 測定される鋼部材の肌焼又は窒化の有効深さを求める装置(1)であって、
前記測定される部材及び前記肌焼されていない非窒化型の基準部材の一部分を特定するのに適した進化型測定器(3)と、
前記進化型測定器に接続される測定ヘッド(2)であって、該進化型測定器によって特定される前記測定される部材及び前記基準部材の走査部分の可変周波数放射を生成するように構成されたレーザー光源(10)を備える、測定ヘッドと、
を備え、前記測定ヘッドは、
前記レーザー光源による走査に応答して前記測定される部材及び前記基準部材によって生成される赤外線放射を検出するように構成される赤外線検出器(16)と、
前記検出された赤外線放射に基づいて、第1の測定スペクトル及び第2の測定スペクトルのうちの少なくとも一方を求めるように構成される第1の処理手段(17)であって、前記第1の測定スペクトルは前記測定される部材によって生成される前記赤外線放射の位相と、前記基準部材によって生成される前記赤外線放射の位相との間の差を示し、前記第2の測定スペクトルは前記測定される部材によって生成される前記赤外線放射の振幅と、前記基準部材によって生成される前記赤外線放射の振幅との間の差を示す、第1の処理手段(17)と、
第1の硬度プロファイルに等しい開始プロファイルと、前記第1の測定スペクトル及び前記第2の測定スペクトルのうちの前記少なくとも一方とに基づいて、前記測定される部材の計算された硬度プロファイルを算出するように構成される第1の算出手段(26、40〜56)と、
前記計算された硬度プロファイルに基づいて、前記有効肌焼深さを算出するように構成される第2の算出手段(26、58)と、
を更に備える、測定される鋼部材の肌焼又は窒化の有効深さを求める装置。 - 前記第1の算出手段(26、40〜56)は、
前記開始プロファイルに対応する拡散率プロファイルを求める手段(44)と、
熱方程式に基づいて、前記開始プロファイルに等しい硬度プロファイルを有する理論上の部材によって生成される赤外線放射の位相及び振幅を計算する反転アルゴリズムを実行するように構成される第3の算出手段(46)と、
前記開始プロファイルに関連付けられる第1の開始熱プロファイル及び第2の開始熱プロファイルのうちの少なくとも一方を求めるように構成される第2の処理手段(46)であって、前記第1の開始熱スペクトルは前記理論上の部材によって生成される前記赤外線放射の前記算出された位相と、前記基準部材によって生成される前記赤外線放射の位相との間の差を示し、前記第2の開始熱スペクトルは前記理論上の部材によって生成される前記赤外線放射の前記算出された振幅と、前記基準部材によって生成される前記赤外線放射の振幅との間の差を示す、第2の処理手段(46)と、
前記第1の開始熱スペクトル及び前記第2の開始熱スペクトルのうちの前記少なくとも一方を、前記第1の測定スペクトル及び前記第2の測定スペクトルのうちの前記少なくとも一方と比較するように構成される比較手段(48、50)と、
前記比較手段によって行われた前記比較に基づいて前記開始プロファイルを補正する手段(52)と、
を備える、請求項1に記載の装置。 - 前記第1の処理手段(17)は、前記第1の測定スペクトル及び前記第2の測定スペクトルの両方を求めるように構成され、前記第2の処理手段(46)は、前記第1の開始熱スペクトル及び前記第2の開始熱スペクトルの両方を求めるように構成され、前記比較手段(48、50)は、前記第1の開始熱スペクトル及び前記第2の開始熱スペクトルを、前記第1の測定スペクトル及び前記第2の測定スペクトルとそれぞれ比較するように構成される、請求項2に記載の装置。
- 前記進化型測定器は、前記測定ヘッド(2)の移動手段(21)を備える、請求項1〜3のいずれか1項に記載の装置。
- 前記開始プロファイルは前記測定される部材(20)の前記表面からの距離の双曲正接型単調減少関数である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の装置。
- 前記第1の算出手段(26、40〜56)は、反復プロセスを実行するように構成される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の装置。
- 前記測定ヘッド(2)は前記進化型測定器(3)上に搭載される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の装置。
- 鋼部材の肌焼又は窒化の有効深さを求める方法であって、
測定される前記部材及び前記肌焼されていない非窒化型の基準部材の一部分を特定するステップと、
前記測定される部材(20)及び前記基準部材の前記特定された部分を、可変周波数放射を用いて走査するステップと、
前記レーザー走査に応答して前記測定される部材及び前記基準部材によって生成される赤外線放射を検出するステップと、
前記検出された赤外線放射に基づいて、第1の測定スペクトル及び第2の測定スペクトルのうちの少なくとも一方を求めるステップであって、前記第1の測定スペクトルは前記測定される部材によって生成される前記赤外線放射の位相と、前記基準部材によって生成される前記赤外線放射の位相との間の差を示し、前記第2の測定スペクトルは前記測定される部材によって生成される前記赤外線放射の振幅と、前記基準部材によって生成される前記赤外線放射の振幅との間の差を示す、ステップと、
第1の硬度プロファイルを取得するステップと、
前記第1の硬度プロファイルに基づいて開始プロファイルを生成するステップと、
前記第1の測定スペクトル及び前記第2の測定スペクトルのうちの前記少なくとも一方に基づいて前記開始プロファイルを変更して、前記測定される部材の算出された硬度プロファイルを求めるステップと、
前記算出された硬度プロファイルに基づいて、前記有効肌焼深さを求めるステップと、
を含む、鋼部材の肌焼又は窒化の有効深さを求める方法。 - 前記算出された硬度プロファイルを求めるステップは、
前記開始プロファイルに関連付けられた拡散率プロファイルを求めるステップと、
熱方程式に基づいて、前記開始プロファイルに等しい硬度プロファイルを有する理論上の部材によって生成される赤外線放射の位相及び振幅を算出する反転アルゴリズムを実行するステップと、
前記開始プロファイルに関連付けられる第1の開始熱プロファイル及び第2の開始熱プロファイルのうちの少なくとも一方を求めるステップであって、前記第1の開始熱スペクトルは前記理論上の部材によって生成される前記赤外線放射の前記算出された位相と、前記基準部材によって生成される前記赤外線放射の位相との間の差を示し、前記第2の開始熱スペクトルは前記理論上の部材によって生成される前記赤外線放射の前記算出された振幅と、前記基準部材によって生成される前記赤外線放射の振幅との間の差を示す、ステップと、
前記第1の開始熱スペクトル及び前記第2の開始熱スペクトルのうちの前記少なくとも一方を、前記第1の測定スペクトル及び前記第2の測定スペクトルのうちの前記少なくとも一方と比較するステップと、
前記行われた比較に基づいて前記開始プロファイルを補正するステップと、
を含む、請求項8に記載の方法。 - 前記第1の測定スペクトル及び前記第2の測定スペクトルの両方を求めることと、前記第1の開始熱スペクトル及び前記第2の開始熱スペクトルの両方を求めることとを更に含み、前記比較するステップは、前記第1の開始熱スペクトル及び前記第2の開始熱スペクトルを、前記第1の測定スペクトル及び前記第2の測定スペクトルとそれぞれ比較することを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記拡散率プロファイルを求めるステップは、既知の硬度を有する試験片に対して行われる試験に基づいて、前記開始プロファイルの各点に拡散率値を関係付けることを含む、請求項9又は10に記載の方法。
- 前記開始プロファイルは前記測定される部材の前記表面からの距離の双曲正接型単調減少関数である、請求項8〜11のいずれか1項に記載の方法。
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