JPH01174935A - 打撃検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被検査物にＩｉ撃力を加えて被検査物の構造
変化状態を検査する打撃検査装置に関する。

〔従来の技術〕

物の表面を叩くと、その物の厚さが変化したり内部に支
柱があるなど、物の内部構造の変化のより音色が変わる
ことが知られている。これは、被検査物が打悠力を受け
て振動して音を発生する力（被検査物の内部構造が変化
すると、音の周波数、波形が変化するためである。この
現象は、ｈ　（７）　内部に剥離やクランクが存在して
いる場合にも生じる。このため、この現象を利用して被
検査物に打撃力を加え、打撃音から被検査物の内部欠陥
を検査することがよく行われている。

このような打撃検査は、熟練者が一般にテストハンマと
かコインタップハンマとか呼ばれる小型の打撃専用ハン
マを用いて被検査物を打撃し、その人の耳によって音色
の変化を検知するもので、ハニカム板の剥離検査、タイ
ルの剥離検査、材料内のクランク発生検査、さらに壁板
内の根太の有無の検査など、広範囲に利用されている。

ところが、上記した従来の打撃検査方法は、■熟練者で
ないと欠陥の有無を判別できない■大きな面について検
査する場合には検査が長時間となる■人間の神経が疲れ
てくると判別ができなくなったり、正常部と異常部とが
離れていると、前に聞いた音色を忘れて判断できなくな
る■被測定物カ危険な場所にある場合、人が行くことが
できず検査をすることができない■自動化ができない、
■騒音の中では判別が困難などの欠点がある。

そこで、人手による検査を機械化することが考えられ、
ハンマの打撃によって被検査物から生ずる音をマイクク
ロッオンによって電気信号に変換し、この電気信号を周
波数分析したり、音声認−〇手法によって音色を判別し
、被測定物の異常の有無を検査する打撃検査装置が提案
されている。

〔栄咽が解決しようとする問題点〕

しかし、従来の打撃検査装置は、正常部と異常部との判
別を周波数分析や音声認識の手法による音色によって行
っているため、判別方法が複雑であり、被測定物が変わ
るたびに判別方法の基準を変える必要がある。特に、従
来の打撃検・査装置においては、被検査物を作業者が手
にハンマを持って打撃するため、ハンマの打撃力が一定
にならず、また検出信号の判別装置をハンマとは別に設
置しなければならず、装置構成が大型化してしまう問題
があった。

本発明は、前記従来問題点に着目してなされたもので、
ハンマによる打撃力を一定にし、かつ計測信号のばらつ
きがなく、装置構造も小型で検査位置が狭小でも充分検
査できるようにした打撃検査装置を提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る打撃検査装置
は、ケースに往復駆動プランジャを備えた駆動手段を設
け、前記プランジ中の先端部には圧電素子等のセンサを
設けた打撃用ハンマを取り付け、前記ハンマによる打撃
時のセンサ検出信号に基づき被検査物の構造変化を検出
するように構成したものである。

〔作用〕

上記構成によれば、駆動手段を作動しプランジャを連続
して定間隔で往復動させると、このプランジャに取り付
けられたハンマが連動して往復動することとなる。した
がって、ハンマを被検査物に向けて打撃を行わせること
により所定の打撃力で一定間隔でセンサからの検出信号
を取り込むことができる。この信号は被検査物の構造状
態によって異なるパルス幅や波形を持つので、これを判
別することにより構造変化を検出することができる。ま
た、これらの手段はケース内に装備しているので、検査
位置が狭！卜でも充分検査することができる。

〔実施例〕

以下に、本発明に係る打撃検査装置の好ましい実施例を
、図面を参照して詳細に説明する。

第１図に本発明の実施例に係る打撃検査装置を示す０図
示のように、実施例に係る打撃検査装置１０は本体ケー
ス１２とこれに一体的に設ｊすられた握り柄１４を有し
て片手で持つことができるハンディケースを備え、この
ハンディケース内に検査のための主要機器を内蔵した構
造となっている。

前記本体ケース１２の先端部内にはハンマ駆動手段をＩ
／ζ成するソレノイド機構１６が設けられており、これ
は一対のコイル１８．２０とこれらの中心部に配置され
たプランジャ２２から構成されている。プランジ＋２２
は前記コイル１８．２０の一方に通電することにより図
中下方に押し下げられ、他方に切り換え通電することに
より上方に引き上げられて復帰するものとなっている。

したがうて、一方のコイル１８は打撃コイルとなり、他
方のコイル２０は復帰コイルとなる。前記プランジ中２
２の下端には、図示しない被検査物を打撃するための先
端ハンマ部２４が取り付けられており、プランジャ２２
の動作に連動して往復動し、連続的な打撃を被検査物に
与えるようにしている。

また、先端ハンマ部２４は質量′：Ａ整用のウェイト２
６およびセンサとしての圧電素子２８を介して接着剤で
プランジャ２２に一体的に取り付けられている。したが
って、この実施例では、打撃用ハンマ３０はプランジャ
２２、ウェイト２６、圧電素子２８、および先端ハンマ
部２４で構成されている。前記圧電素子２日は被検査物
の打撃による先端ハンマ部２４の応力変化を感知して、
これを電圧変化として検出する打撃センサであり、先端
ハンマ部２４が被検査物に接触している時間を検出する
。

ココで、前記ハンマ３０はその先端ハンマ部２４を本体
ケース１２から出入りさせて被検査物を打撃するが、本
体ケース１２と被検査物との間の距離を一定に保ち間隔
保持をなすために、本体ケース１２にはハンマ３０を挾
んで一対の間隔保持脚１２Ａを形成している。この間隔
保持脚１２Ａは先細の三角平板形状とされて平行に本体
ケース１２から突出され、両脚１２Ａの先端頂点を結ぶ
直線上に前記ハンマ３０の先端ハンマ部２４による打撃
点が位置するように設定されている。この間隔保持脚１
２Ａ、１２Ｂは本体ケース１２の構成材を延設したもの
で、弾道形をなすハンマ３０の先端部と相似形状とされ
、先端にアールが付されている。先端部は被検査物に接
触されるため、耐摩耗性があるポリカーボネイト等の樹
脂により形成することも可能であり、必要に応じてキ皐
スタ構造や回転ボール構造としてもよい。

また、本体ケース１２の内部には前記ノ１ンマ３０の駆
動制御をなす回路を具備するとともに、圧電素子２８か
らの検出信号を取り込んで被検査物の構造変化があるか
否かの異常判別をなす回路をもつ制御部３２が内蔵され
ている。

まず、制御部３２を構成している駆動制御回路３４は圧
電素子２日の検出信号に基づいてコイルエ８．２０への
通電切り換えを行わせるよ）にしており、第３図に示す
ように、圧電素子２８からの検出信号を増幅２１３６、
比較器３８を介して入力し、各コイル１８．２０へ励起
信号を出力する二つのフリップフロップ４０，４２を備
えている。

具体的には比較器３８の出力側をフリップフロップ４０
のリセット端子Ｒ１に接続し、また同時にＮＯＴ回路４
４を介してフリップフロップ４２のセント端子Ｓ！に接
続している。この駆動制御回路３４には発振器４６が設
けられ、この発振器４６はカウンタ４８の入力側に接続
してあり、カウンタ４日の出力が基準設定器５０からの
出力とともに比較器５２に入力するようにしている。比
較器５２の出力は、リセット信号として前記カウンタ４
８に入力するようになっているとともに、前述した一方
のフリップフロップ４０のセット端子Ｓ１と、他方ゝの
フリップフロップ４２のリセット端子Ｒ，に入力させて
いる。

フリップフロップ４０．４２の出力端子Ｑ１、Ｑｔは、
それぞれコイル１８．２０への通電制御回路５４．５６
に接続しである。。

このような駆動制御回路３０は、電源の投入によりコイ
ル１８．２０が起動状態となり、プランジャ２２は圧電
素子２日の信号に基づいてフリップフロップ４０．４２
の作用によりハンマ３０と被検査物との接触時間の開始
時点と終了時点で各コイル１８．２０への通電切り換え
が行われ、ハンマ３０と被検査物との接触時間に駆動力
の影υが出す、正確な接触時間を測定検出できるように
している。

一方、制御部３２を構成し、圧電素子２日の検出信号か
ら被検査物の異常判別をなす異常判別回路５８は次のよ
うに構成されている。すなわち、この異常判別回路５８
は圧電素子２８の出力信号を入力する比較器３８からハ
ンマ３０と被検査物との接触時間に応じたパルス幅の出
力信号を入力するカウンタ６０を備えている。このカウ
ンタ６０には更に発振器６２が接続され、前記比較器３
８の出力した信号パルス幅を発振器６２が発するパルス
数でカウントし、これを比較器６４に出力するようにし
ている。この比較器６４には基準信号を入力するコント
ローラ６６が接続され、前記比較器６４は圧電素子２８
側からの計測信号をコントローラ６６からの基準信号と
比較し、計測信号が基準信号より大または小のときに異
常として表示部６８に出力するようにしている０表示部
６日は本体ケース１２の背面部に設けた発光表示体を用
いており、比較器６４からの出力信号の大きさに応じて
発光点灯数を変え、あるいは発光色を変えるようにすれ
ばよく、コントローラ６６により制御される。また異常
を検知した場合には聴覚確認ができるようにブザー７０
にも出力するようにしている。なお、コントローラ６６
には設定ツマミ７２が付加され、平均値を算出するため
のハンマ３０打点数の設定ができるようにされている。

上記の如（構成した実施例の打撃検査装置の作用は次の
ように行われる。

まず、打撃検査袋ＨＩＯの握り柄１４を手に持ち、間隔
保持脚１２Ａを被検査物に押し当て、電源スィッチを投
入する。これにより駆動制御回路３４は起動し、最初ハ
ンマ３０を下降動作させ、以後ハンマ３０の打撃を圧電
素子２８で検知しつつ、この検出信号の立ち上がり、立
ち下がりがコイル１８．２０への通電切り換え信号とな
ってハンマ３０は連続的に往復し、被検査物を打撃する
。

この打撃速度は駆動制御回路３４の基準設定器５０によ
る設定信号で！ＩＩ！！！でき、設定ツマ象７２により
簡単に調整が可能となっている。したがって、この装置
の被検査物に対するスキャニング速度を簡単に！ｊ１整
することができる。また、コイル１日、２０と接続され
ている電源回路の設定電圧を変えることによりハンマ３
０の打撃力も調整可能となっている。

ハンマ３０が被検査物に衝突して被検査物に打撃力を与
えると、打撃センサたる圧電素子２８瓜ウエイト２６と
プランジ中２２との慣性力および被検査物からの反力に
より押圧さる。そして、圧電素子２８は、ハンマ３０が
被検査物に接触を開始し、被検査物の反力により跳ね返
、されて被検査物から離れるまでの時間を検出し、この
接触時間Ｔに等しいパルス幅の信号を出力する。

比較器３８の出力信号は、駆動制御回路３４に入力され
るとともに、異常判別回路５８にも入力され、駆動制御
回路３４では圧電素子２８の検出パルスの立ち上がりと
立ち下がり時点でコイル１８．２０への通電切り換えを
なし、ハンマ３０の１１以外の不要な力が加わらないよ
うにしている。

また、異常判別回路５８では圧電素子２８からのパルス
信号のパルス幅が被検査物の欠陥によって変化すること
を利用し、被検査物の表面を予め打撃してこれを基準パ
ルス幅として取り込む、この基準パルス幅と異なるパル
スが検出され、これが許容値を越えている場合に異常と
して出力し、被検査物が例えば剥離状態にある等として
表示部に出力表示するのである。

なお、上記実施例において、異常判別はセンサ検出信号
のパルス幅を比較することで行う例を示したが、検出信
号の波形から検出するようにしてもよい、これは被検査
物の剛性により検出パルス波形が非対称になることを利
用し、パルスピーク値の前後の比により判別すればよい
。

次に第４〜５図には第二実施例に係る打撃検査装置を示
す、これはハンマ３０の打撃距離の一定化を図ったもの
である。ハンマ３０は本体ケース１２から出入りして被
検査物を連続的に打撃するが、本体ケース１２と被検査
物との間を一定に保ち間隔保持をなすために、本体ケー
ス１２に三脚構造の間隔保持Ｘ１Ｉ７２を介して取り付
けられている。この間隔保持脚７２は三脚７２Ａ、７２
Ｂ。

７２Ｃを有するもので、一対の脚７２Ａ、７２Ｂの接地
点ａ、ｂを結ぶ直線と平行な線に沿って配設した枢着軸
７４を介して本体ケース１２に取り付けられている。す
なわち、間隔保持脚７２は二枚の板材の一端を重合わせ
るとともに、他端側を開騨状に拡開させて形成されたも
ので、各板材の下縁の両端には三角形状の爪部を設けて
これを脚？２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃとしている。各脚７２
Ａ。

７２Ｂ、７２Ｃの接地点ａ、ｂ、ｃは三角形の頂点に対
応している。開脚側にはソレノイド機構１６が挟み込ま
れるように取り付けられ、このソレノイド機構１６のプ
ランジャ２２とともに上下運動する先端ハンマ部２４が
一対の１７２Ａ、７２Ｂの接地点ａ、ｂを結ぶ線の中点
を打点位１ｄとするように取り付けられている。そして
、前記間隔保持脚７２は接地点ａ、ｂを結ぶ線と平行に
間隔保持脚７２の側面を貫通している枢着軸７４によっ
て、本体ケース１２に軸支されている。この結果、間隔
保持脚７２はソレノイド機構１６とともに本体ケース１
２に対して枢着軸７４回りにｆｍ動可能に取り付けられ
ることになる。

この第二実施例では、ハンマ３０が取り付けられたソレ
ノイド機構１６は間隔保持脚７２を介して本体ケース１
２に取り付けられている。このため、打撃検査装置１０
が被検査物の表面と傾いた状態でスキャニングしても、
間隔保持脚７２が枢着軸７４を中心として揺動し、常に
被検査面に追従して脚７２八、７２Ｂ、７２Ｃを接地し
た状態を保持することができる。したがって、ハンマ３
０は間隔保持＃７２により被検査面との間の打草距乱を
一定に保った状態で打撃することができる。

特にハンマ３０の打点位置が脚７２Ａ、７２Ｂの接地点
ａ、ｂを結ぶ線上にあるため、被検査面に凹凸があって
ハンマ３０を挟む脚７２Ａ、７２Ｂが接触していれば検
出に弊害が生じることはない。

また、この脚Ｔ２Ａ、７２Ｂの間隔をより小さくするこ
とにより、当該贋７２Ａ、７２Ｂ間の検査面の形状変化
に伴う検出誤差を無視できる程度に小さくすることも可
能である。

なお、上記第二実施例では間隔保持ｌ１１７２を三点支
持脚構成としてか、四点支持脚あるいはそれ以上の脚数
の構成としてもよい。更に間隔保持腸７２は枢′：４軸
７４により本体ケース１２に取り付けたが、これは玉軸
受は構造によって支持するものとしてもよい、この場合
には間隔保持ＩＪ７２のφ動は球面運動となり、より円
滑な追従運動を行わせることができる。

次に第６図には第三実施例に係る打撃検査装置のハンマ
駆動手段を示す。これは単コイル構造のソレノイド機構
措としたもので、復帰用コイル２０を省略して代わりに
復帰用ばね７６を設けた構成としている点が先の第一実
施例と異なる。このため、ハンマ駆動制御回路には復帰
用コイル２０の動作用フリップフロップの構成が不要と
なっている。この実施例によれば、ハンマ３０の駆動は
被検査物に向けてコイル１８を励磁することによりハン
マ３０が衝突し、衝突と同時にコイル１日への通電が遮
断して復帰用ばね７６の作用で被検査物から離れ、これ
を繰り返して連続的にハンマ３０が打撃作用を行う、こ
の実施例によってもハンマ３０の連続的な打撃作用と打
撃力の一定化を図ることができる。

第１図は第四実施例に係る打撃検査装置のハンマ駆動手
段を示す、これはソレノイド機構を利用したものではな
く、圧縮空気を用いてハンマ３０を駆動する構成例を示
す、これはエアシリンダ７８の内部にピストン８０を内
蔵し、ピストン８０にロッドプランジ中８２を連結して
ハンマ３０を取り付けたもので、エア配管８４に介在し
た回転バルブ８６を回転駆動することで打撃方向にハン
マ３０を押し下げ、ピストン８０を弾圧するように配置
した復帰ばね８８によって、原位置に復帰させるように
している。もちろんエアシリンダ７８には排気口９０を
形成してピストン８０の動作を阻害しないようになって
いる。この実施例では回転バルブ８６をモータ駆動で回
転させることにより断続的に空気を供給し、ハンマ３０
の接触タイミングに合わせて供給遮断を行うようにすれ
ばよい。

更に第８図には第五実施例に係るハンマ駆動手段を示す
。これはハンマ３０を板ばね９２で片持ち支持し、板ば
ね９２の先端をモータ９４により回転駆動されるクラン
クアーム９６によって断続的に上下運動させるようにし
た構成としている。

この実施例でも回転タイミングによりハンマ３０の打撃
開始時点にて板ばね９２からクランクアーム９６が外れ
るように設定することで先の実施例と同様な効果が得ら
れる。

第９図は第六実施例に係るハンマ駆動手段である。これ
は支持板９８にＴｈ　ｆａ石１０℃を搭載し、この電磁
石１００に吸引可能な上下可動板１０２をばね１０４に
よって支持板９Ｂに取り付けたもので、上下可動板１０
２にハンマ３０を設けて断続的に打撃作用を行わせるよ
うにした構成とされている。上下運動の切り換えは可動
板１０２に可ｆｉ＋接点１０６を取り付け、この可動接
点１０６に対向して上下に固定接点１０８．１１０を設
置することにより、接点１０６．１０Ｂ、１１０の接続
状態により、電磁石１００の切り換えを行わせるように
している。かかる実施例によっても円滑なハンマ３０の
連続的打撃を一定打撃力で行わせることができる。

なお、上記いずれの実施例でもハンマ３０は上下可動な
プランジャに取り付けられているが、ウェイト２６を任
意に変更できるものとなっており、被検査物の剛性に応
じてハンマ３０の￥を量を変更調愁できるようにしてい
る。また、打撃センサとして圧電素子２８を用いた構成
例を示したが、これは応力変換素子であればよく、した
がってピエゾ抵抗素子、歪みゲージ等適宜利用すること
ができるのはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ハンマを機械的
に連続して往復させ、一定の打撃力でかつ一定の打撃距
離を保ちながら被検査物を打撃することができ、しかも
小型のハンディケース内に装置構成を内蔵し、特にハン
マ駆動手段を収納して打撃検査を行えるように構成して
いるので、安定した高精度の打撃検査装置とすることで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に係る打撃検査装置の部分断面側面図、
第２図はハンマ駆動手段の断面図、第３図はハンマの制
御回路構成図、第４図は第二実施例に係る打撃検査装置
の部分断面側面図、第５図は第二実施例のハンマ駆動手
段の断面図、第６図は第三実施例に係る打撃検査装置の
ハンマ駆動手段の断面図、第７図は同第四実施例に係る
断面は第８図（１）、（２）は同第五実施例に係る側面
図と平面図、第９図は同第五実施例に係る断面図である
。 １０・・・・・・打撃検査装置、１″″２・・・・・・
本体ケース、１４・・・・・・握り柄、２２・・・・・
・プランジャ、２８・・・・・・圧電素子、３０・・・
・・・打撃用ハンマ、３４・・・・・・駆動制御回路、
５８・・・・・・異常判別回路。 代理人　弁理士　村　上　友　− ψ０の （ＩＪ　　　　　　　　　　　　　　　　　−Ｌ−−−
−−−−−−一−−、−−−−−−−−−−−Ｊ第４図 第６図 ｔＪ７図 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、ケースに往復駆動プランジャを備えた駆動手段
   を設け、前記プランジャの先端部には圧電素子等のセン
   サを備えた打撃用ハンマを取り付け、前記ハンマによる
   打撃時のセンサ検出信号に基づき被検査物の構造変化を
   検出することを特徴とする打撃検査装置。