JP2015049236A

JP2015049236A - 打音検査用打撃装置および打音検査方法

Info

Publication number: JP2015049236A
Application number: JP2013183569A
Authority: JP
Inventors: 義隆筒井; Yoshitaka Tsutsui; 中須　信昭; Nobuaki Nakasu; 信昭中須; 鈴木　啓司; Keiji Suzuki; 啓司鈴木; 晴政土屋; Harumasa Tsuchiya; 満小野田; Mitsuru Onoda
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2013-09-05
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2015-03-16

Abstract

【課題】人間の打撃による官能検査は定量困難でばらつきが大きいという課題があった。【解決手段】検査対象を打撃するためのハンマーを固定したシャフトと、シャフトを駆動するための駆動手段と、駆動手段により移動したシャフトの復帰手段として、１枚の板ばねをシャフトに係合するとともに板ばねの弾性力を発現する状態に曲げ、板ばねの一部を、駆動手段を固定した構造物に固定する打音検査用打撃装置からの打音を集音手段にて集め、該打音をＡＤ変換して処理することにより検査対象の状態を判別する。【選択図】図１

Description

打撃音によって対象物の状態を判断するための打音検査技術に関する。

打音検査は各種構造物、電気機械、容器、部品等様々な物の簡易検査方法として多く用いられており、多くは熟練者による官能試験である。しかし人間による評価であるため経験、個人差、体調などによるばらつきがある。これに対して、評価品質の均一化と定量化への要求が高まっている。

打音検査により検査対象から定量的なデータを得るためには打撃力再現性の高い打撃装置が必要である。打音検査用打撃装置に関する特許としては、特開２０００−５５８９３、特開２００５−２０１６７６がある。特開２０００−５５８９３は、シャフトに固定したハンマーに所定の力を加え対象物を打撃するものである。特開２００５−２０１６７６は、機構部動作音の低下のために打撃機構を工夫したコンクリートの打音検査用打撃装置である。

特開２０００−５５８９３特開２００５−２０１６７６

検査対象物が建築構造物や発電機などの大物の電気機械等の場合、製品は1品ものであることが多い。したがって打音検査対象構造も多様なため定量的な打音検査のための対象物の打撃操作は人間が行うことが現実的である。このため検査装置としては小型軽量なものが望ましく、特に打音を発生させる打撃装置は直接人間が操作するため小型軽量で携帯できることが要求される。特許文献１で示したものは、おもに自動化ラインなどにおいて缶詰などの検査を想定したものであり。携帯性が考慮されていない。また、特許文献２の対象はコンクリート構造物であり携帯性は考慮されていない。

本発明の目的は、小型ハンマーによる官能試験に代わって適用可能な、定量化を可能とする小型軽量で携帯可能な打音検査用打撃装置およびそれを用いた検査方法を提供することである。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、
片端に検査対象を打撃するためのハンマーを固定したシャフトとシャフトを駆動するための駆動手段と、駆動手段により移動したシャフトの復帰手段として、1枚の板ばねをシャフトに係合するとともに板ばねの弾性力を発現する状態に曲げ、板ばねの一部を、駆動手段を固定した構造物に固定した打音検査用打撃装置であ。

本発明によれば、打撃装置のハンマー復帰構造として板ばねを曲げた復元力を利用しているため、最小の部品数で構成できる。また板ばねを用いることで復帰機構に要する寸法を短くできるため装置寸法を小さく実現出来る。このため小型軽量で、携帯に好適な打撃装置を提供できる。

実施例１の構成例を示す斜視図動作を説明する断面図である。動作を説明する断面図である動作を説明する断面図である。動作を説明する断面図である。実施例１の構成例を示す断面図である。実施例１の構成例を示す上面図である。実施例１の動作を示す断面図である。実施例１の動作を示す断面図である。実施例２の構成を示す断面図である。実施例３の構成を示す断面図である。実施例４の構成を示す斜視図である。打音収集装置の構成図である。打音収集装置の構成図である。

以下、実施例について図面を用いて説明する。

まず、板ばねを用いない構造例を説明する。図２（ａ）（ｂ）、図３（ａ）（ｂ）に一般的に用いられる２種類の復帰機構を有す打撃装置１１０，１２０を示す。図２（ａ）、図２（ｂ）において、１００はシャフト、１０１はシャフト先端に固定されたハンマー、１０２はシャフトの上端に設けられたツバ、１０３は中央に穴の開いたコイル、１０４はコイルばね、１０５はコイル１０３が固定されたベースを示す。ベース１０５には、シャフト１００が通る穴１０６を設けている。１０７は検査対象物である。

シャフト１００はコイル１０３、コイルばね１０４、と嵌め合う。コイルばね１０４は所定量圧縮された状態でツバ１０２とコイル１０３の上面の間に挿入されており、シャフト１００を上方に押し上げている。この状態でシャフト先端のハンマー１０１はコイルばね１０４により引っ張られベース１０５の下面１０８に当っている。この構造において、シャフト１００とコイル１０３の組み合わせによって、通電することで直線駆動するソレノイドアクチュエータとなっている。

図２（ａ）の状態でコイル１０３に通電するとシャフト１００は下方に移動し図２（ｂ）の状態となり検査対象物１０７を打撃する。通電を停止するとコイルばね１０４の力によってシャフト１００が上昇し図２（ａ）の状態に戻る。図２の構造においては、図２（ｂ）に示すように、コイルばね１０４の圧縮長Ｌ１がシャフト長として必要となる。

次に、図３（ａ）、図３（ｂ）について説明する。

図３（ａ）に示す打撃機構１２０においては、復帰用ばね１２１はシャフト１００の先端１２２に固定し、他端はベース１０５に固定したブラケット１２３に固定している。コイル１０３に通電すると図３（ｂ）に示す状態となり検査対象物１０７を打撃する。この構造においては、図３（ａ）におけるコイルばね長さＬ２が必要であり、さらにばね１２１を接続するブラケット１２３が必要となる。

図1に本発明の実施例である打撃装置1の斜視図を示す、図4（ａ）に断面図を、図4（ｂ）は図４（ａ）のＡＡ矢印間の上面図を示す。

図１、図４（ａ）、図４（ｂ）において３０はシャフト、３１はシャフト先端に固定したハンマー、３２はコイルであり、シャフト３０と摺動自在にはめあっている。３３はベースであり、コイル３２を固定している。ベース３３にはシャフト３０が通る穴３４を設けている。３５は板ばねでありシャフト３０先端の係合部４０において回動自在に係合している。板ばね３５の端部３７、３８は、ねじ３９によってベース３５に固定している。板ばね３５はシャフトとの係合部４０から、端部３７、３８にかけて弾性力を発現する曲がり部４１を設けている。シャフト先端のハンマー３１の上部には、ハンマー緩衝部材５０がシャフト３０とはめあっており、ベース３３の下面５１と当接している。緩衝部材５０は、ハンマー３１による打撃復帰時に発生する音を抑制する。

図４（ｂ）に示されるＡＡ部上面図は、シャフト３０と板ばね３５の係合部４０の断面を表している。係合部４０において、板ばね３５には長穴５５があり、シャフト３０に設けられた細径部５６と回動自在にはめあっている。これは、板ばね３５がシャフト３０に対して固定された場合シャフトに３０に横方向の力が働きシャフトの摺動を阻害するためである。

打撃機構1の動作を図５により説明する。図５（ａ）は初期状態を、図５（ｂ）はコイル３２に通電した打撃状態を表す。図５（ａ）では、シャフト３０は板ばね３５の弾性力によって上昇している。図５（ｂ）はコイル３２に通電することでシャフト３０が下降し検査対象１０７を打撃している。このとき、板ばね３５はコイル上面７０近傍まで近づいている。距離Ｌ３は板ばね３５の厚さ近くまで小さくすることが可能である。一例としては０．１〜０．３ｍｍ程度のものを用いた場合Ｌ３は１ｍｍ以下とすることができる。

本発明によれば、ハンマー部と駆動に必要なストローク、例えば図２（ｂ）のＬ１，図３（ａ）のＬ２の長さを短縮できる。これにより、ハンマー部と駆動に必要なストロークに必要な寸法のみとなるため、ストローク方向の装置寸法を最小限のサイズにすることが出来る。

図６に第２の実施例である打撃装置２を示す。実施例１、図４（ａ）においてシャフト３０に対して対称に配置した板ばね３５を片側のみの非対称形状板ばね６０にしたものであり、板ばねを片側としたことで更なる打撃装置の小型化が可能である。

図７に第３の実施例である打撃装置３を示す。実施例１、図４（ａ）においてベース３３に固定した板ばね３５の端部３７、３８をコイル３２の上面７０にねじ７１で固定したものである。これにより、ベース板に板ばねを固定する必要がないため打撃機構設置の自由度を高められる。

図８に第４の実施例である打撃装置４を示す。実施例１の打撃機構１を５個配置した多点打撃機構を示す。検査対象物２００が細長く，打音が位置によってばらつく場合に対象物を高速に打撃できるため検査速度を高めることが可能となる。

図９、図１０は、本発明に関わる打撃装置を用いた打音収集装置の構成と使用状況を示す例である。

図９は、第1の実施例の打撃機構1を用いた打音収集装置を示す。打撃装置１のベース３３に打音収集用マイク３００を固定し、マイク３００で収集された打撃音信号３２０は、マイク出力を調整するためのアンプ３０１、フィルタ３０２を通し、ＡＤ変換器により打音信号をデジタル化しマイクロコントローラ３０４に入力し、さらに記録手段３０６に記録される。また、コイル３２に通電しシャフトを駆動するためのドライバ３０５をドライバを制御するためにマイクロコントローラ３０４に接続する。打音収集装置には取っ手４００を固定している。

タイル状に配列した検査サンプル３１１に対し作業者は取っ手を持って検査対象３１１に対して適当な距離で打撃装置を対向させる。次に、信号入力手段によってマイクロコントロール３０４に制御入力３１０を入力し、打撃装置１の打撃タイミングを制御しながらマイク３００からの打音信号をメモリ３０６に記録し打音を収集する。作業者は、タイル状に並んだタイルに対し打音収集装置を適宜移動させながら打音収集動作を繰り返す。打撃機構１は小型軽量であることも含め、人間による検査用ハンマーでの官能判定作業に比べて作業性が改善する。
図１０は、第４の実施例の打撃機構４を用いた打音収集装置３４０を示す。打撃機構５台の打撃用シャフトを駆動するために５台のドライバ３１５をマイクロコントローラ３０４で制御する構成としている。これにより、打撃装置５台を順次制御しながら、マイクからの信号３２０を順次処理し記録する。作業者は、取っ手４０１を持ってタイル状に配列した細長い検査サンプル３４１に対し打音収集装置を適宜移動させながら1個のタイルに対して打音５個ずつの収集動作を繰り返す。打撃機構が小型であるため1サンプルに対し複数打音収集が必要な場合でも小型で軽量な打音収集装置を構成できる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

３０シャフト
３１ハンマー
３５板ばね
３２コイル

Claims

検査対象を打撃するためのハンマーを固定したシャフトと、シャフトを駆動するための駆動手段と、駆動手段により移動したシャフトの復帰手段として、1枚の板ばねをシャフトに係合するとともに板ばねの弾性力を発現する状態に曲げ、板ばねの一部を、駆動手段を固定した構造物に固定することを特徴とする打音検査用打撃装置。
前記板バネをシャフトに対して対称形状に曲げたことを特徴とする請求項１記載の打音検査用打撃装置。
前記板バネを片側にのみ配置したことを特徴とする請求項１記載の打音検査用打撃装置。
前記板バネと前記シャフトの係合手段として、前記シャフトは前記板バネの長手方向に長径を形成した長穴とはめ合うことを特徴とする請求項２記載の打音検査用打撃装置。
前記板バネと前記シャフトの係合手段として、前記シャフトは前記板バネの長手方向に長径を形成した長穴とはめ合うことを特徴とする請求項３記載の打音検査用打撃装置。
前記シャフトを駆動する駆動手段としてソレノイドアクチュエータを用いることを特徴とする請求項１記載の打音検査用打撃装置
複数の前記打音検査用打撃装置を前記板バネの長手方向と直行する方向に並べて配置したことを特徴とする請求項１記載の打音検査用打撃装置。
検査対象を打撃するためのハンマーを固定したシャフトと、シャフトを駆動するための駆動手段と、駆動手段により移動したシャフトの復帰手段として、1枚の板ばねをシャフトに係合するとともに板ばねの弾性力を発現する状態に曲げ、板ばねの一部を、駆動手段を固定した構造物に固定する打音検査用打撃装置からの打音を集音手段にて集め、該打音をＡＤ変換して処理することにより検査対象の状態を判別することを特徴とする打音検査方法。