JP3054376B2 - ポリマー碍子の非破壊検査方法および装置 - Google Patents

ポリマー碍子の非破壊検査方法および装置

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JP3054376B2 JP9066313A JP6631397A JP3054376B2 JP 3054376 B2 JP3054376 B2 JP 3054376B2 JP 9066313 A JP9066313 A JP 9066313A JP 6631397 A JP6631397 A JP 6631397A JP 3054376 B2 JP3054376 B2 JP 3054376B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、FRPコアと、こ
のFRPコアの周囲に設けた外被部と、このFRPコア
の少なくとも一端にカシメ固定された把持金具とからな
るポリマー碍子のカシメ不良を検査するための非破壊検
査方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、FRPコアと、このFRPコ
アの周囲に設けた外被部と、このFRPコアの少なくと
も一端にカシメ固定された把持金具とからなるポリマー
碍子が知られている。図7は本発明の対象となる従来か
ら公知のポリマー碍子の一例の構成を示す図である。図
7に示す例において、ポリマー碍子51は、FRPコア
52と外被部53とから構成されている。また、外被部
53は、FRPコア52の外周面全体に設けられた外被
胴54と、この外被胴54から突出する笠部55とから
構成されている。さらに、FRPコア52の両端部に
は、把持金具56をカシメ固定して設けている。
【0003】上述したポリマー碍子51の引張強度の合
否判定は、IEC規格等に基づき次の通り行なわれてい
る。まず、全てのポリマー碍子51に保証荷重の50%
の荷重が加えられ全数引張試験が実施される。次に、全
数引張試験に合格したポリマー碍子51を、製品ロット
毎にロット数に応じ所定の数だけ抜き取り、引張破壊試
験が実施される。この結果、規格値を満足したロットが
合格と判定される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した試験方法は、
現時点では信頼性の高いものとされてはいるが、長期的
な信頼性を考えた場合、充分な欠陥検出と言えるのかと
いう課題が残されていた。例えば、上述した検査方法で
合格したとしても、把持金具56をFRPコア52の両
端部にカシメ固定する際、把持金具56内面の表面粗さ
あるいは押圧のしかたの管理不良により、把持金具56
の内部でFRPコア52に微細なクラックが発生してい
ることも考えられる。この様なクラックは解体してみな
いと判別できず、非破壊検査で見つける方法はなかっ
た。そのため、ポリマー碍子の信頼性を高め長期間安心
して使用するために、カシメ後の把持金具内部における
FRPコアの欠陥検査方法の開発が望まれていた。
【0005】また、上記カシメ固定する際の把持金具5
6内面の表面粗さが粗くしかも押圧のしかたも悪いとい
った極端な場合には把持金具56の内部でFRPコア5
2がクラック程度に留まらず破壊している場合も考えら
れる。このようなFRPコア52の破壊箇所が、把持金
具56の入口部分56aである場合は、結果として把持
面積が少なくなり引張強度が低下することから、上記カ
シメ固定後の全数引張試験でほぼ完全に除去することが
できる。しかし、FRPコア52の破壊点が把持金具5
6の中間部分56bへ行く程引張強度は上がり奥部56
cである場合は把持面積はかなり残されており、全数引
張試験に合格してしまうことが考えられる。このような
FRPコア52の破壊も、上述した例と同様に解体して
みないと判別できず、非破壊検査で見つける方法はなか
った。
【0006】本発明の目的は上述した課題を解消して、
ポリマー碍子のカシメ不良を非破壊で検査することがで
きるポリマー碍子の非破壊検査方法および装置を提供し
ようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のポリマー碍子の
非破壊検査方法は、FRPコアと、このFRPコアの周
囲に設けた外被部と、このFRPコアの少なくとも一端
にカシメ固定された把持金具とからなるポリマー碍子の
カシメ不良を検査するための非破壊検査方法において、
前記把持金具をカシメ用治具を使用して前記FRPコア
へカシメる際、アコースティックエミッション信号を検
出し、検出したアコースティックエミッション信号の累
積イベント回数やオシレーションレートに基づいて、ポ
リマー碍子のカシメ不良の判別をインラインで行なうに
あたり、前記カシメ用治具を使用したカシメ工程を、カ
シメ押圧を数秒間保持する方式で実施し、前記アコース
ティックエミッション信号をカシメ押圧保持時のみ検出
することを特徴とするものである。
【0008】また、本発明のポリマー碍子の非破壊検査
装置は、上述した構成のポリマー碍子の非破壊検査方法
を実施する装置であって、アコースティックエミッショ
ン信号を測定するためのカシメ用治具に設けたアコース
ティックセンサと、カシメ用治具の制御およびアコース
ティックセンサの検出時間の制御を行なう制御回路と、
制御回路の制御のもとにアコースティックセンサから検
出されたアコースティックエミッション信号から解析パ
ラメータの測定値を得る信号処理回路と、信号処理回路
で得られた解析パラメータの測定値と、予め実製品に対
し解析パラメータで測定した測定値に基づき決定した解
析パラメータの基準値とを比較して、カシメ不良の判別
を行なう比較判定回路と、比較判定回路で得られた結果
を表示する結果表示部とから構成したことを特徴とする
ものである。
【0009】本発明では、把持金具をFRPロッドにカ
シメ固定する際に発生する音をアコースティックエミッ
ション信号として測定し、測定したアコースティックエ
ミッション信号に基づきカシメ不良を判別することで、
非破壊状態でカシメ不良をインラインで検査することが
できる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は本発明のポリマー碍子の非
破壊検査方法の一例を示すフローチャートである。ま
ず、把持金具をカシメ用治具を使用してFRPコアへカ
シメる際、アコースティックエミッション(以下、AE
とも記す)信号を検出する。次に、解析パラメータとし
て、好ましくは検出したAE信号の累積イベント回数ま
たはオシレーションレートを処理して求める。最後に、
予め実製品に対し累積イベント回数またはオシレーショ
ンレートで測定したパターンに基づき決定した基準値
と、実際に測定した累積イベント回数またはオシレーシ
ョンレートの測定値とを比較することで、カシメ不良を
判別している。
【0011】本実施例において、解析パラメータとして
累積イベント回数またはオシレーションレートを用いる
ことが好ましいが、もちろんAE解析で得られる他の解
析パラメータでも欠陥の大きさと高い相関があるパラメ
ータを使用することができることはいうまでもない。
【0012】ここで、解析パラメータとして累積イベン
ト回数およびオシレーションレートを用いることが好ま
しいのは、本発明の対象となるカシメ不良をAE信号を
利用して判定する場合に有効なためである。すなわち、
本発明の対象となるカシメ時のカシメ不良は、FRPコ
アのガラス繊維が徐々に切断してFRPコアに微細なク
ラックが発生するFRPクラックの場合と、FRPコア
のガラス繊維が瞬時に多数切断してFRPコアが破断す
るFRP破断の場合とに大別できる。そして、FRPク
ラックの場合のAE波形は、振幅が低く連続的であるた
め、その特徴を判定するためにアコースティックエミッ
ション信号の発生回数を示す累積イベント回数を解析パ
ラメータとして使用することが有効である。また、FR
P破断の場合のAE波形は、クラックが入った場合のA
E波形に比べ振幅が高く瞬時的であるため、その特徴を
判定するためにアコースティックエミッション信号の1
イベント当りのオシレーション回数を示すオシレーショ
ンレートを解析パラメータとして使用することが有効で
ある。
【0013】測定の対象となるポリマー碍子の一例の構
成は、図7に示した従来の例と同様である。ただ、FR
Pコアが中実のポリマー碍子だけでなく、FRPコアが
筒状のポリマー碍管であっても、上述したようにFRP
筒の両端部で把持金具をカシメ固定する例の場合は、本
発明の非破壊検査方法を適用できることはいうまでもな
い。
【0014】図2は本発明のポリマー碍子の非破壊検査
装置の一例の構成を示すブロック図である。図2に示す
例において、1はカシメ装置、2−1〜2−6はカシメ
用治具、3はFRPコア、4は把持金具、5はAEセン
サ、6は制御回路、7は信号処理回路、8は比較判定回
路、9は結果表示部である。カシメ装置1において、6
分割したカシメ用治具2−1〜2−6は、FRPコア3
にセットした円筒形状の把持金具4を均一に押圧して、
把持金具4をFRPコア4にカシメ固定できるよう構成
される。カシメ用治具2−1には、カシメ工程において
発生するAE信号を測定するためのAEセンサ5を設け
ている。
【0015】制御回路6は、カシメ用治具2−1〜2−
6の駆動を制御するとともに、信号処理回路7にトリガ
ー信号を送るのに使用される。AEセンサ5で測定され
たAE信号は信号処理回路7に供給される。信号処理回
路7では、制御回路6から供給されるトリガー信号に応
じて、AEセンサ5から供給されるAE信号の検出時間
の制御を行っている。具体的には、トリガーON信号と
トリガーOFF信号との間のみ、AEセンサ5から供給
されるAE信号を取り込むよう制御している。さらに、
信号処理回路7では、取り込んだAE信号に基づき、解
析パラメータとしての累積イベント回数の測定値を求め
ている。この測定値は、AE信号の取り込みを終了した
時点の累積イベント回数となる。
【0016】信号処理回路7で得られた累積イベント回
数の測定値は、比較判定回路8へ送られる。比較判定回
路8では、予め実製品に対し求めておいた解析パラメー
タとしての累積イベント回数に基づき決定される基準値
と、信号処理回路7から送られた累積イベント回数の測
定値とを比較し、実際に測定した信号処理回路7から送
られた累積イベント回数の測定値が予め求めた累積イベ
ント回数の基準値より大きい場合は、カシメ不良と判断
している。逆に、測定値が基準値より小さい場合は不良
無しと判断している。最後に、比較判定回路8で得られ
た結果を、CRT、プリンター等からなる結果表示部9
で表示している。
【0017】なお、実際の構成の一例としては、(株)
NF回路設計ブロックのAE計測システム(品名:MU
SIC)を好適に使用することができる。
【0018】図3は本発明の好適例のカシメ工程におけ
るカシメ圧の変化の一例を示すグラフである。図3に示
す例では、カシメ用治具2−1〜2−6のカシメ圧を、
徐々に圧力を上げその後8秒間保持するよう構成してい
る。そして、制御回路6からトリガーON信号を信号処
理回路7に供給してAEセンサ5からのAE信号の取り
込みを開始し、制御回路6からトリガーOFF信号を信
号処理回路7に供給してAEセンサ5からのAE信号の
取り込みを終了している。
【0019】図3に示すトリガー信号において、累積イ
ベント回数を解析パラメータとして使用する場合は、押
圧保持時の始めにトリガーON信号を発生し、押圧保持
時の最後にトリガーOFF信号を発生するようにしてい
る。また、トリガーON信号とトリガーOFF信号との
間隔を8秒とし、8秒間だけAE信号を取り込むように
している。このように、累積イベント回数を解析パラメ
ータとして使用する際に押圧保持時のみにAE信号を取
り込むよう構成すると好ましいのは、上述したようにカ
シメ工程において荷重を加える状態では治具等の機械的
な駆動による雑音がFRPコアのクラック発生よりも多
いため、この期間だけAE信号を取り込むことで、雑音
の少ないクラックのみのAE信号を取り込むことがで
き、その結果高精度の非破壊検査を実施することができ
るためである。
【0020】一方、図3に示すトリガー信号において、
オシレーションレートを解析パラメータとして使用する
場合は、押圧開始時にトリガーON信号を発生し、押圧
保持時の最後にトリガーOFF信号を発生するようにし
ている。これは、FRPコアの破断が押圧開始時の圧力
上昇過程に発生することもあるためである。またこの破
断によるAE信号は上述した雑音よりもオシレーション
回数が多いため、オシレーションレートで分別すること
により上述した雑音がFRPコアの破断の判定に与える
影響を少なくすることができる。
【0021】次に、FRPクラックの面積と累積イベン
ト回数との関係を調べるため、欠陥を模擬した試料およ
びその試料に対し累積イベント回数を解析パラメータと
して測定した模擬試験の結果について説明する。まず、
欠陥を模擬した試料として、図4(a)に示すように、
一方向性FRP材からなる直径16mmのFRPコア3
を、構造用の炭素鋼材からなる内径16mm、外径28
mmの把持金具4の凹部にセットした。このとき、接触
面の幅が20mmのカシメ用治具2−1および2−4と
対向する把持金具4の内周面に、傷11を形成した。ま
た、図4(b)に示すように、この傷11の大きさAと
深さBで管理し、以下の表1に示すような5水準の試料
を準備した。
【0022】
【表1】
【0023】そして、実際に図2に示す構成の非破壊検
査装置を使用して、カシメ用治具2−1〜2−6により
図3に示すカシメ圧でカシメ固定を実施し、押圧保持時
の8秒間のみ累積イベント回数を求めたところ、総数5
0個の試料で図5に示す結果を得ることができた。図5
の結果から、FRPコア3の表面に発生するクラックの
総面積であるFRPクラック面積と累積イベント回数と
は高い相関があり、累積イベント回数を測定することで
発生したFRPクラック面積を知ることができることが
わかった。その結果、予め実製品に対し累積イベント回
数で測定したパターンに基づき決定した累積イベント回
数の基準値を用いることで、実製品に対する非破壊検査
を実施できることがわかる。
【0024】そのため、実製品において図5の例と同様
の基準を作り、例えば累積イベント回数1000回を基
準値に設定し、実際の非破壊検査に使用すれば、ほぼF
RPクラック面積が3mm2 をしきい値として、これよ
りも累積イベント回数が少ない場合はFRPクラックに
よるカシメ不良無し、これよりも累積イベント回数が多
い場合はFRPクラックによるカシメ不良有りと判別す
ることができる。そして、上記累積イベント回数を基準
値として用いることで、実際の例では更に良好な結果を
得ることができることを確認した。
【0025】次に、FRP破断とオシレーションレート
との関係を調べるため、欠陥を模擬した試料に対しオシ
レーションレートを解析パラメータとして測定した模擬
試験の結果について説明する。まず、上述した例と同一
の寸法のFRPコア3と把持金具4とを準備した。その
うちの10個の把持金具4の内周面の全周にわたって、
上述した例よりも大きい傷を形成した。そして、実際に
図2に示す構成の非破壊検査装置を使用して、カシメ用
治具2−1〜2−6により原則的に図3に示すカシメ圧
でカシメ固定を実施し、押圧開始時から押圧保持終了時
までのオシレーションレートを測定した。この際、一部
の試料については、保持する押圧を図3に示す通常の場
合よりも大きくした。その後、FRPコア3と把持金具
4とを切断して、FRP破断の有無を求めた。総数39
1個についての結果を図6に示す。
【0026】図6の結果から、金具内面傷破壊品および
過大押圧破断品とも、FRP破壊無し品と比較して、オ
シレーションレートが高く、オシレーションレートを測
定することでFRP破断の有無を知ることができること
がわかった。その結果、予め実製品に対しオシレーショ
ンレートで測定したパターンに基づき決定したオシレー
ションレートの基準値を用いることで、実製品に対する
非破壊検査を実施することができることがわかる。その
ため、例えば図6の例のように実製品で基準を作り、オ
シレーションレートが4.5×105 回/secと基準
値を設定し、実際の非破壊検査に使用すれば、FRP破
断の有り無しを判別することができる。そして、上記オ
シレーションレートを基準値として用いることで、実際
の例でも良好な結果を得ることができることを確認し
た。
【0027】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、把持金具をFRPロッドにカシメ固定する際
に発生する音をアコースティックエミッション信号とし
て測定し、測定したアコースティックエミッション信号
に基づきカシメ不良を判別することで、非破壊状態でカ
シメ不良をインラインで検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のポリマー碍子の非破壊検査方法の一例
を示すフローチャートである。
【図2】本発明のポリマー碍子の非破壊検査方法の一例
の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の好適例のカシメ工程におけるカシメ圧
の変化の一例を示すグラフである。
【図4】本発明における欠陥を模擬した試料を説明する
ための図である。
【図5】欠陥を模擬した試料の累積イベント回数とFR
Pクラック面積との関係を示すグラフである。
【図6】欠陥を模擬した試料のオシレーションレートの
測定結果を示すグラフである。
【図7】本発明の対象となるポリマー碍子の一例の構成
を示す図である。
【符号の説明】
1 カシメ装置、2−1〜2−6 カシメ用治具、3
FRPコア、4 把持金具、5 AEセンサ、6 制御
回路、7 信号処理回路、8 比較判定回路、9結果表
示部、11 傷
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀 正洋 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日本碍子株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−118541(JP,A) 特開 平2−90057(JP,A) 特開 昭56−44841(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 29/00 - 29/28

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】FRPコアと、このFRPコアの周囲に設
    けた外被部と、このFRPコアの少なくとも一端にカシ
    メ固定された把持金具とからなるポリマー碍子のカシメ
    不良を検査するための非破壊検査方法において、前記把
    持金具をカシメ用治具を使用して前記FRPコアへカシ
    メる際、アコースティックエミッション信号を検出し、
    検出したアコースティックエミッション信号に基づい
    て、ポリマー碍子のカシメ不良の判別をインラインで行
    なうにあたり、前記カシメ用治具を使用したカシメ工程
    を、カシメ押圧を数秒間保持する方式で実施し、前記ア
    コースティックエミッション信号をカシメ押圧保持時の
    み検出することを特徴とするポリマー碍子の非破壊検査
    方法。
  2. 【請求項2】前記カシメ不良の判別を、検出したアコー
    スティックエミッション信号の累積イベント回数を解析
    パラメータとして使用し、予め実製品に対し累積イベン
    ト回数で測定したパターンに基づき決定した累積イベン
    ト回数の基準値と実際に測定した累積イベント回数の測
    定値とを比較することで行なう請求項1記載のポリマー
    碍子の非破壊検査方法。
  3. 【請求項3】ポリマー碍子の非破壊検査方法を実施する
    装置であって、アコースティックエミッション信号を測
    定するためのカシメ用治具に設けたアコースティックセ
    ンサと、カシメ用治具の制御およびアコースティックセ
    ンサの検出時間の制御を行なう制御回路と、制御回路の
    制御のもとにアコースティックセンサから検出されたア
    コースティックエミッション信号から解析パラメータの
    測定値を得る信号処理回路と、信号処理回路で得られた
    解析パラメータの測定値と、予め実製品に対し解析パラ
    メータで測定した測定値に基づき決定した解析パラメー
    タの基準値とを比較して、カシメ不良の判別を行なう比
    較判定回路と、比較判定回路で得られた結果を表示する
    結果表示部とから構成したことを特徴とするポリマー碍
    子の検査装置。
  4. 【請求項4】前記解析パラメータがアコースティックエ
    ミッション信号の累積イベント回数である請求項3記載
    のポリマー碍子の検査装置。
  5. 【請求項5】前記解析パラメータがアコースティックエ
    ミッション信号のオシレーションレートである請求項3
    記載のポリマー碍子の検査装置。
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