JPH04299233A - 金属材等の繰返し曲げ試験における割れ自動検出方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼板、ステンレス板、
アルミ板等の各種の金属材等の繰返し曲げ試験における
被試験材の割れ発生を自動的に検出する方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】例えば鋼板等の繰返し曲げ試験方法とし
てはＪＩＳ　　Ｃ２５５０に官能検査による方法がある
。 これは曲げ試験時の鋼板の割れを目視によりあるいは、
割れ発生時の音を聞くことにより判定する方法であるが
、鋼板表面に酸化被膜や、付着物等があり、微小割れの
発生の確認が困難であり、また高度の熟練者によっても
外部の雑音と割れ発生音との判別が困難である場合も多
く、個人差もあり、誤判定が生じ易く、充分な割れ発生
判定精度が得られないという問題がある。加えて、試験
を行なう時、人が常に被試験材の傍に付いていなければ
ならず、省力化ができない等の問題もあり、判定精度の
安定確保、省力化を実現できる割れ発生の自動検出方法
の開発が強く要請されていた。

【０００３】これらの要請に応えるために、割れ発生時
の放出音響を利用して割れを検出する方法が提案されて
いる。例えばその一つとして、特公昭５９−２２１８２
号の発明がある。これは、被試験材に対して複数個の超
音波センサーを配置し、各センサーの入射音の到着時間
差を検出して、検査範囲外の雑音を除いて検査内におけ
る放出音響信号を選択し割れを検出する方法である。

【０００４】他に放出音響を利用した鋼索等の疲労試験
における素線破断自動検出方法として例えば特公昭５８
−３１５３６号の発明がある。これは、応答周波数帯域
の異なる２種類の超音波センサーを複数個設置し、それ
ぞれより得られた放出音響信号の波の振れの大きさより
素線の破断の数、位置を判定する方法である。これら複
数個の超音波センサーによって、音響放出位置を判定し
て外乱を取り除いて割れを検出する方法においては、前
記官能検査に比して判定精度の安定化、省力化の観点か
ら可成り改善されたといえるが、例えば鋼板表面に被膜
がある場合に鋼板の繰返し曲げ試験を行った際に、折り
曲げ初期、割れの直前、割れ発生時に大きな音響信号が
でて、割れ発生曲げ回数が特定できず、充分な検出精度
が得られないという問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般的に言って、金属
材等の被試験材を機械で曲げた場合、前述のように種々
な雑音が発生し、外乱となるので、この種の検出方法に
おいては、その検出精度を確保するためには、この雑音
による外乱と割れ発生時の放出音響との区別が必要であ
る。本発明は、こうした点を充分に考慮し、安価で精度
の良い金属板等の割れ自動検出方法を提供するものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属材等の被
試験材の割れ発生時に発生する音響を検出するエネルギ
ーカウント機能を有する高周波センサーおよびピークホ
ールド機能を有する低周波センサーと被試験材の曲げ回
数をカウントするセンサーを設け、同一曲げ回数内の音
響エネルギーを蓄積し、曲げ回数毎に音響信号をリセッ
トし、同一曲げ回数内で設定しきい値以上の音響を検出
することにより被試験材の割れ発生を検出することを特
徴とする金属材等の繰返し曲げ試験における割れ自動検
出方法である。

【０００７】本発明者等は、金属板例えば鋼板を折り曲
げた時、高周波帯域の音響信号をエネルギーカウント法
で信号処理し、低周波帯域のピークホールド信号が同一
曲げ回数内でしきい値を超えたことを検出することによ
り割れ発生曲げ回数を特定できること見い出だした。

【０００８】すなわち、本発明は、割れ発生を特定しに
くいが機械音等の外乱を受けにくい高周波帯域センサー
と、機械音等の外乱を受けやすいが割れ発生を特定でき
る低周波帯域センサーの相反する特徴を有する２つのセ
ンサーを組合せて、その両者の持つ特徴を利用すること
によって、安価で割れ検出精度の良い割れ発生自動検出
方法を提供するものである。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の実施例をその実施装置例と共
に説明する。図１において、１は鋼板等の被試験材の試
験片であり、屈曲試験装置Ｍの試験片クランプ２に固定
する。このクランプ２には高周波センサー３ａおよび低
周波センサー４ｂが取付けられている。

【００１０】被試験片１は、クランプ２の把持された状
態で曲げ機構（図示省略）により矢印Ａのように繰返し
曲げられる。この曲げ回数は、カウントセンサー５によ
ってカウントされる。曲げ中における発生音響はクラン
プ２を介して高周波センサー３ａおよび低周波センサー
４ｂにそれぞれ伝達される。高周波の音響信号はプリア
ンプ６ａおよびメインアンプ７ａにより増幅されフィル
ター８ａにより外乱が取除かれる。

【００１１】９ａは、音響信号のスライスレベル設定器
であり、割れ発生音響信号を判別する音響信号レベルが
設定されている。このスライスレベル設定器９ａに送ら
れた音響信号の内スライスレベル以上の音響信号はエネ
ルギー演算器１０ａに送られ、カウントセンサー５から
の曲げ回数信号と共に処理され、図２に示すように同一
曲げ回数毎のエネルギー値ＰＶ１　・・・ＰＶｎ　が演
算される。１１ａは、エネルギー演算器１０ａからのエ
ネルギー演算値を予め設定された割れ発生を判別するし
きい値と比較するＡＥ判定器である。

【００１２】一方、低周波センサー４ｂからの低周波音
響信号はメインアンプ１２ｂにより増幅され、ピークホ
ールド処理器１３ｂに処理され、その処理信号は低周波
判定器１４ｂに送られ、カウントセンサー５からの曲げ
回数信号と共に処理され、ここで同一曲げ回数毎の予め
設定された割れ発生を判別するしきい値と比較する。そ
して高周波センサー３ａ側のＡＥ判定器１１ａと、低周
波センサー４ｂ側の低周波判定器１４ｂからしきい値超
過信号が割れ検出器１７に送られ、ここで割れ発生を検
出し曲げ機構を停止するようになている。

【００１３】この実施例では曲げ回数毎に、高周波セン
サーと低周波センサーからの音響信号を処理、演算（加
算）して、それぞえ割れ発生を判別するしきい値超過信
号によって割れ発生を検出できるようになっており、割
れが発生した曲げ回数が正確に把握できる。

【００１４】なお、各曲げ回数内における高周波センサ
ー側、低周波センサー側からの音響信号の処理演算値が
いずれもしきい値以下の場合、またはいずれか一方がし
きい値以下の場合は、カウントセンサー５のクリアー処
理器１６によって、それぞれの音響信号をリセットし次
の回数の曲げ試験を続行し、各曲げ回数毎の音響信号の
処理演算（加算）が行なわれる。

【００１５】［実施例］図１に示すような構成の割れ検
出装置とＪＩＳ屈曲試験装置を用いて数種の材質の鋼板
を被試験材として、繰返し曲げ試験を行った。本実施例
で用いた試験片のサイズは（幅）３０×（長さ）３２０
×（厚さ）０．２３〜０．５ｍｍの短冊状のものである
。 この試験片を屈曲試験装置のクランプで把持し、繰返し
曲げ試験を行ない、本発明によって割れ発生を検出した
。ここでは、割れ検出装置（高周波センサーと低周波セ
ンサー）は、試験片に直接ではなく試験片を把持したク
ランプの取付けた。割れ検出装置を試験片に直接取付け
た場合には外乱の影響を受け易く、検出精度低下の原因
になるので、クランプに取付けることが好ましい。

【００１６】本実施例で用いた割れ検出装置における各
種の主要な設定条件は下記のとおりである。 ■高周波センサー ・周波数帯域　　・・・・・・　　５０〜３００ＫＨｚ
・割れ判定レベル　　・・・・　　４Ｖ（しきい値） ・増幅度　　・・・・・・・・　　６０ｄＢスライスレ
ベル　　・・・・　　１Ｖ ■低周波センサー ・周波数帯域　　・・・・・・　　４０〜８ＫＨｚ・増
幅度　　・・・・・・・・　　６６ｄＢ（しきい値） （注）これらの設定条件は、材質サイズ、センサー特性
、外乱の影響等、多数の実験結果に基づいて、予め高精
度の割れ検出精度が得られるよう選定される。このよう
な本発明の設定条件で得られた鋼板の繰返し曲げ試験に
おける割れ発生検出結果例を、官能検査、高周波センサ
ー、低周波センサーによる場合等の比較例と共に表１に
示す。なお官能検査は経験が１５年以上の高熟練者によ
るものである。

【００１７】

【表１】

【００１８】上表に示すように高周波センサーと低周波
センサーを組合せた本発明による割れ検出方法において
は、夫々単独に用いた場合の欠点を補い合い、官能検査
による割れ検出の場合に比し、その精度において同等以
上の結果を示しており、高周波センサー、低周波センサ
ー単独の場合に比し、本発明によれば、割れ検出精度は
２０％〜３０％程度向上できることを示している。

【００１９】なお、曲げ回数の多い材質（寸法）の試験
片の曲げ試験においては、疲労破壊となり、音発生レベ
ルが小さく、又微小割れとなることが多いため、割れ発
生の判別が難しく各種の割れ検出方法とも割れ発生検出
精度が低くなる傾向になっている。

【００２０】上表に記載されるものは、幅広い材質、厚
みのものを対象として、その代表的な例を示したが、他
の例のものにおいても略近似的な評価結果を得ている。 本発明は、本実施例における鋼板のみではなく他の金属
板あるいは鋼棒（線）や他の金属棒（線）の繰返し曲げ
試験の割れ検出方法としても適用し得るものである。

【００２１】

【発明の効果】本発明においては金属材の繰返し曲げ試
験機に、高周波センサーと低周波センサー及び曲げ回数
カウントセンサーによる比較的簡易構造の割れ検出機構
を設けて、これによって高度な熟練者と同等以上の精度
で割れ発生を曲げ回数と共に自動的に検出することがで
き、繰返し曲げ試験における被試験材の割れ発生検出精
度の高位安定化と省力化を容易に実現することができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の割れ検出装置のブロック図の一実施例
を示す図である。

【図２】本発明における、高周波センサーにおけるエネ
ルギーカウント説明図である。

【符号の説明】

１　　　　　　試験片 ２　　　　　　クランプ ３ａ　　　　高周波センサー ４ｂ　　　　低周波センサー ５　　　　　　曲げ回数カウントセンサー６ａ　　　　
プリアンプ ７ａ　　　　高周波センサー用メインアンプ８ａ　　　
　フィルター ９ａ　　　　スライスレベル設定器 １０ａ　　エネルギー演算器 １１ａ　　ＡＥ判定器 １２ｂ　　低周波センサー用メインアンプ１３ｂ　　ピ
ークホールド １４ｂ　　低周波判定器 １５　　　　シーケンサ １６　　　　クリアー処理器 １７　　　　割れ検出器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　金属材等被試験材の割れ発生時に発生
   する音響を検出するエネルギーカウント機能を有する高
   周波センサーと、ピークホールド機能を有する低周波セ
   ンサーと、被試験材の曲げ回数をカウントするセンサー
   を設け、同一曲げ回数内の音響エネルギーを蓄積し、曲
   げ回数毎に音響信号をリセットし、同一曲げ回数内でし
   きい値以上の音響を検出することにより、割れ発生を検
   出することを特徴とする金属材等の繰返し曲げ試験にお
   ける割れ自動検出方法。