JPH07229705A - Quench hardened layer depth measuring method - Google Patents

Quench hardened layer depth measuring method

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Publication number
JPH07229705A
JPH07229705A JP6115297A JP11529794A JPH07229705A JP H07229705 A JPH07229705 A JP H07229705A JP 6115297 A JP6115297 A JP 6115297A JP 11529794 A JP11529794 A JP 11529794A JP H07229705 A JPH07229705 A JP H07229705A
Authority
JP
Japan
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depth
hardened layer
quench
boundary
wave
Prior art date
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Pending
Application number
JP6115297A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Ando
嘉裕 安藤
Akira Sakano
明 阪野
Yasuaki Tanaka
泰明 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP6115297A priority Critical patent/JPH07229705A/en
Publication of JPH07229705A publication Critical patent/JPH07229705A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a quench hardened layer depth measuring method applicable to a work having the free-shape surface and capable of easily measuring the depth of a quench hardened layer at an accurate measurement position in the cross direction. CONSTITUTION:A longitudinal ultrasonic wave is transmitted into a quench hardened layer W1 from the surface while displacing a focal point in depth with a high frequency probe 2, and a surface reflected wave S from the surface and a boundary reflected wave R from a boundary B between a base material W0 and the quench hardened layer W1 are received by the high frequency probe 2. A relationship between the strength and the propagation time of the surface reflected wave S and the boundary reflected wave R is found and the depth of the quench hardened layer W1 from the surface is found from a difference between the propagation time of the surface-reflected wave and the propagation time of the boundary-reflected wave.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、母材上の焼入れ硬化層
における表面からの深さを非破壊で計測する方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nondestructive method for measuring the depth from the surface of a quench hardened layer on a base material.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、励磁コイルが発生する磁力線中に
被計測物(ワーク)を配置し、検出される電流の位相差
と硬化層の透磁率とから、ワークの焼入れ硬化層におけ
る表面からの深さを非破壊で計測する装置が知られてい
る(実開昭59−40805号公報)。
2. Description of the Related Art Conventionally, an object to be measured (workpiece) is placed in a magnetic line of force generated by an exciting coil, and the phase difference of the detected current and the magnetic permeability of the hardened layer are used to determine the hardness of the hardened layer of the work from the surface. A device for nondestructively measuring depth is known (Japanese Utility Model Laid-Open No. 59-40805).

【0003】また、ロール状のワークの円周外面側より
軸方向に斜めに横波の超音波を入射せしめるとともに、
超音波の入射点を軸方向あるいは周方向に複数点で移動
させ、各超音波の入射点に対応して後方散乱波を採取
し、複数点において採取された後方散乱波を平均化する
ことにより後方散乱パターンを求め、得られたパターン
の不連続点より硬化深度を計測する方法も知られている
(特開昭60−205353号公報)。
Further, a transverse ultrasonic wave is obliquely incident from the outer circumferential surface side of the roll-shaped work in the axial direction, and
By moving the ultrasonic wave incident point at multiple points in the axial or circumferential direction, collecting the backscattered waves corresponding to each ultrasonic wave incident point, and averaging the backscattered waves collected at the multiple points. A method is also known in which the backscattering pattern is obtained and the curing depth is measured from the discontinuity point of the obtained pattern (JP-A-60-205353).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の各
方法では、ワークがロール等のように円筒形状の表面を
もつものに限定されてしまい、ワークが自由形状の表面
をもつ場合には、適用が困難である。特に、上記前者の
方法では、ワークの表面形状によってうず電流の誘起量
が変化させられ、精度よく硬化層の深さを測定すること
ができない。
However, in each of the above conventional methods, the work is limited to those having a cylindrical surface such as a roll, and when the work has a free-form surface, It is difficult to apply. In particular, in the former method, the induced amount of the eddy current is changed depending on the surface shape of the work, and the depth of the hardened layer cannot be accurately measured.

【0005】また、上記前者の方法では、円筒形状の表
面をもつワークに適用した場合でも、コイルの幅に限界
があるため、幅方向で正確な計測位置が定まらず、幅方
向の平均値でしか焼入れ硬化層の表面からの深さを計測
することができない。さらに、上記後者の方法では、焦
点を深さ方向に変位させる必要なく十分な感度を得るた
めに、横波の超音波を採用している。これにより得られ
るデータは、図25に示すように、表面からの深さtと
後方散乱波の強度Iとの関係になる。この場合、硬化深
度を計測するためには、複数点において採取された後方
散乱波をデジタル処理により平均化して後方散乱パター
ンを求め、得られたパターンの不連続点(ピーク値)を
求めなければならない。このため、この方法では、平均
化処理によりデータ処理が複雑化するとともに複数回の
データ処理が必要であり、硬化層の深さを簡易に計測す
ることができない。
Further, in the former method, even when applied to a work having a cylindrical surface, the width of the coil is limited, so that the accurate measurement position in the width direction cannot be determined, and the average value in the width direction is used. Only the depth from the surface of the quench hardened layer can be measured. Further, in the latter method, transverse wave ultrasonic waves are adopted in order to obtain sufficient sensitivity without having to displace the focal point in the depth direction. The data obtained by this has a relationship between the depth t from the surface and the intensity I of the backscattered wave, as shown in FIG. In this case, in order to measure the curing depth, the backscattered waves collected at a plurality of points are averaged by digital processing to obtain a backscattering pattern, and the discontinuity points (peak values) of the obtained pattern must be obtained. I won't. For this reason, in this method, the data processing is complicated by the averaging process and the data processing is required a plurality of times, so that the depth of the hardened layer cannot be easily measured.

【0006】特に、硬化層が焼入れによるものである場
合には、焼入れ硬化層が母材からある程度深さ方向に範
囲をもって徐々に硬化されて形成される。上記後者の公
報では、縦波の超音波により金属組織中の介在物や偏析
を検出する方法が「第10回非破壊検査世界会議で発表
された」と記載されているが、かかる介在物等は母材と
の境界が明らかであり、この方法では介在物等を検出す
るに過ぎないため、この方法だけをもって焼入れ硬化層
における表面からの深さを計測することはできない。
In particular, when the hardened layer is formed by quenching, the hardened layer is formed by gradually hardening the base material to some extent in the depth direction from the base material. In the latter publication, the method of detecting inclusions and segregation in the metallographic structure using longitudinal ultrasonic waves is described as "announced at the 10th World Conference on Nondestructive Testing". Since the boundary with the base metal is clear and inclusions and the like are only detected by this method, the depth from the surface of the quench-hardened layer cannot be measured by this method alone.

【0007】また、上記後者の方法を円筒形状の表面を
もつワークに適用した場合でも、ワークの表面の面粗さ
が超音波の反射状況に大きな影響を及ぼし、何ら面粗さ
を考慮しないまま計測すれば、精度良く硬化層の表面か
らの深さを計測することができないことも明らかとなっ
た。本発明の第1の課題は、自由形状の表面をもつワー
クに適用が可能であり、正確な幅方向の計測位置の下、
焼入れ硬化層の深さを簡易に計測することのできる焼入
れ硬化層の深さ計測方法を提供することにある。
Even when the latter method is applied to a work having a cylindrical surface, the surface roughness of the work has a great influence on the reflection condition of ultrasonic waves, and the surface roughness is not taken into consideration. It was also clarified that the depth from the surface of the hardened layer could not be measured accurately if measured. The first object of the present invention is applicable to a work having a free-form surface, and under an accurate measurement position in the width direction,
It is an object of the present invention to provide a method for measuring the depth of a quench-hardened layer, which can easily measure the depth of the quench-hardened layer.

【0008】また、本発明の第2の課題は、第1の課題
の解決とともに、より精度よく焼入れ硬化層の深さを計
測することのできる焼入れ硬化層の深さ計測方法を提供
することにある。
A second object of the present invention is to solve the first problem and to provide a method for measuring the depth of a quench-hardened layer capable of measuring the depth of the quench-hardened layer more accurately. is there.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(1)請求項1の焼入れ硬化層の深さ計測方法は、ワー
クの母材上の焼入れ硬化層における表面からの深さを液
体中において計測する焼入れ硬化層の深さ計測方法であ
って、発信装置により焦点を深さ方向に変位させつつ前
記表面から前記焼入れ硬化層内に縦波の超音波を発信
し、受信装置により該表面からの表面反射波及び前記母
材と該焼入れ硬化層との境界からの境界反射波を受信
し、該表面反射波及び該境界反射波の強度と伝播時間と
の関係を求め、該表面反射波の伝播時間と該境界反射波
の伝播時間との差より該焼入れ硬化層における該表面か
らの深さを求めることを特徴とする。
(1) The method for measuring the depth of a quench-hardened layer according to claim 1, wherein the depth from the surface of the quench-hardened layer on the base material of the workpiece is measured in the liquid, Transmitting longitudinal ultrasonic waves from the surface into the quench-hardened layer while displacing the focus in the depth direction by a transmitter, and the surface-reflected wave from the surface and the base material and the quench-hardened layer by the receiver. Boundary reflected wave from the boundary of is received, the relationship between the intensity of the surface reflected wave and the boundary reflected wave and the propagation time is obtained, and from the difference between the propagation time of the surface reflected wave and the propagation time of the boundary reflected wave. It is characterized in that the depth from the surface in the quench hardened layer is obtained.

【0010】(2)請求項2の深さ計測方法は、請求項
1の深さ計測方法において、表面の面粗さを単位がマイ
クロメータ(μm)の十点式面粗さ測定法(Rz)で予
め測定し、縦波の超音波の波長を該面粗さ以上にするこ
とを特徴とする。 (3)請求項3の深さ計測方法は、請求項1又は2の深
さ計測方法において、発信装置は、焦点を深さ方向に変
位可能なものであることを特徴とする。
(2) The depth measuring method according to claim 2 is the depth measuring method according to claim 1, wherein the surface roughness of the surface is a ten-point type surface roughness measuring method (Rz) whose unit is a micrometer (μm). ), The wavelength of the ultrasonic wave of the longitudinal wave is made equal to or more than the surface roughness. (3) The depth measuring method according to claim 3 is characterized in that, in the depth measuring method according to claim 1 or 2, the transmitting device is capable of displacing the focal point in the depth direction.

【0011】(4)請求項4の深さ計測方法は、請求項
1、2又は3の深さ計測方法において、発信装置及び受
信装置は一体であることを特徴とする。 (5)請求項5の深さ計測方法は、請求項1、2、3又
は4の深さ計測方法において、境界反射波の進路途中に
該進路を逆行させる反射手段を設け、該境界反射波は該
反射手段を経て発信装置により受信されることを特徴と
する。
(4) The depth measuring method according to claim 4 is characterized in that in the depth measuring method according to claim 1, 2 or 3, the transmitter and the receiver are integrated. (5) The depth measuring method according to claim 5 is the depth measuring method according to any one of claims 1, 2, 3 or 4, wherein a reflecting means for reversing the boundary reflected wave is provided in the middle of the path of the boundary reflected wave. Is received by the transmitting device via the reflecting means.

【0012】(6)請求項6の深さ計測方法は、請求項
1、2、3、4又は5の深さ計測方法において、発信装
置の振動子と表面との間に異なる液体を選択的に流通さ
せうるようにし、所望の波長の超音波を発信可能な該液
体を選択して該超音波を発信することを特徴とする。 (7)請求項7の深さ計測方法は、請求項1、2、3、
4、5又は6の深さ計測方法において、予め液体の温度
を測定し、測定値に基づき焦点の表面からの距離を深さ
方向に変位させることを特徴とする。
(6) The depth measuring method according to claim 6 is the depth measuring method according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, wherein different liquids are selectively provided between the oscillator and the surface of the transmitter. The liquid is characterized in that the liquid can be circulated through the liquid and the liquid capable of transmitting an ultrasonic wave of a desired wavelength is selected and the ultrasonic wave is transmitted. (7) The depth measuring method according to claim 7 is the method according to claim 1, 2, 3,
In the depth measuring method of 4, 5 or 6, the temperature of the liquid is measured in advance, and the distance from the surface of the focal point is displaced in the depth direction based on the measured value.

【0013】(8)請求項8の深さ計測方法は、請求項
1、2、3、4、5、6又は7の深さ計測方法におい
て、表面反射波及び境界反射波の少なくとも一方の強度
を検知し、該強度がしきい値未満であるときに警告信号
を発することを特徴とする。
(8) The depth measuring method according to claim 8 is the depth measuring method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, wherein the intensity of at least one of the surface reflected wave and the boundary reflected wave. Is detected and a warning signal is issued when the intensity is less than a threshold value.

【0014】[0014]

【作用】[Action]

(1)請求項1の深さ計測方法では、まず発信装置によ
り、焦点を深さ方向に変位させつつ、ワークの表面から
焼入れ硬化層内に縦波の超音波を発信する。そして、焦
点は超音波の強度が最も強くなる点であるため、焦点が
母材と焼入れ硬化層との境界に位置すれば、結晶粒など
の組織変化に対応して受信装置により反射波が受信され
る。ここで、反射波は、表面からの表面反射波と、母材
と焼入れ硬化層との境界からの境界反射波とからなる。
境界反射波は、境界より母材側では結晶粒などの組織構
造が拡大されることから、入射された超音波が散乱して
生じる。
(1) In the depth measuring method according to the first aspect of the present invention, first, the ultrasonic wave of a longitudinal wave is transmitted from the surface of the work into the quench-hardened layer by displacing the focus in the depth direction by the transmitting device. Since the focal point is the point where the intensity of ultrasonic waves becomes the strongest, if the focal point is located at the boundary between the base metal and the quench-hardened layer, the reflected wave will be received by the receiving device in response to structural changes such as crystal grains. To be done. Here, the reflected wave includes a surface reflected wave from the surface and a boundary reflected wave from the boundary between the base material and the quench-hardened layer.
The boundary reflected wave is generated by scattering of the incident ultrasonic waves because the structure structure such as crystal grains is expanded on the base material side of the boundary.

【0015】この方法により得られるデータは、図6に
示すように、表面反射波S及び境界反射波Rの強度Iと
伝播時間Tとの関係になる。このとき、縦波の超音波は
焦点により感度が高められているため、境界が母材から
ある程度深さ方向に範囲をもっており、境界で徐々に硬
化されて形成された焼入れ硬化層であっても、表面反射
波S及び境界反射波Rはその範囲内の硬化の変化が確実
に反映されている。そして、表面反射波Sの伝播時間と
境界反射波Rの伝播時間との差、例えば、表面反射波S
の伝播開始時間T1 と境界反射波Rの伝播開始時間T2
との差aを求める。ここで、焼入れ硬化層内の音速は定
数であるから、平均化処理を必要とすることなく、焼入
れ硬化層の深さが計測される。このため、この方法で
は、データ処理が簡素化するとともに1回のデータ処理
で足りるため、焼入れ硬化層の深さを簡易に計測するこ
とができる。
The data obtained by this method has a relationship between the intensity I of the surface reflected wave S and the boundary reflected wave R and the propagation time T, as shown in FIG. At this time, since the sensitivity of the longitudinal ultrasonic waves is increased by the focus, the boundary has a range in the depth direction from the base metal to some extent, and even the quench-hardened layer formed by gradually hardening at the boundary is formed. The surface reflection wave S and the boundary reflection wave R surely reflect the change in curing within the range. Then, the difference between the propagation time of the surface reflected wave S and the propagation time of the boundary reflected wave R, for example, the surface reflected wave S
Propagation start time T 1 and boundary reflection wave R propagation start time T 2
And the difference a is calculated. Here, since the sound velocity in the quench-hardened layer is a constant, the depth of the quench-hardened layer can be measured without averaging. For this reason, in this method, the data processing is simplified and one data processing is sufficient, so that the depth of the quench hardened layer can be easily measured.

【0016】こうして、この方法では、ワークがロール
等のように円筒形状の表面をもつものに限定されず、ワ
ークが自由形状の表面をもつ場合にも適用が容易であ
る。特に、この方法では、励磁電流を検出することはな
いので、ワークの表面形状にかかわらず精度よく硬化層
の深さを測定することができる。また、この方法では、
発信装置により縦波の超音波を発信する位置が特定され
ており、幅方向で正確な計測位置が定まり、幅方向の特
定位置の焼入れ硬化層の表面からの深さを計測すること
ができる。
Thus, this method is not limited to a work having a cylindrical surface such as a roll, and can be easily applied to a work having a free-form surface. Particularly, in this method, since the exciting current is not detected, the depth of the hardened layer can be accurately measured regardless of the surface shape of the work. Also, with this method,
The position at which the longitudinal ultrasonic wave is transmitted is specified by the transmitting device, an accurate measurement position is determined in the width direction, and the depth from the surface of the quench-hardened layer at the specific position in the width direction can be measured.

【0017】(2)請求項2の深さ計測方法では、表面
の面粗さをRz(μm)で予め測定し、縦波の超音波の
波長をこの面粗さ以上にしている。発明者らの実験結果
によれば、表面の面粗さより小さい波長の超音波は表面
でほとんど反射され、境界反射波が得られない。こうす
ることにより表面反射波と境界反射波とを確実に受信す
ることができる。
(2) In the depth measuring method according to the second aspect, the surface roughness of the surface is previously measured by Rz (μm), and the wavelength of the ultrasonic wave of the longitudinal wave is made equal to or larger than this surface roughness. According to the results of experiments by the inventors, ultrasonic waves having a wavelength smaller than the surface roughness of the surface are almost reflected by the surface, and a boundary reflected wave cannot be obtained. By doing so, the surface reflected wave and the boundary reflected wave can be reliably received.

【0018】(3)発信装置により焦点を深さ方向に変
位させる場合、発信装置が焦点を深さ方向に変位不能な
ものであれば、発信装置自体の位置を表面から変える必
要がある。このとき、発信装置と表面との距離を一々測
定しておかなければ、発信装置と表面との間の液体によ
る超音波の減衰の影響が変化してしまうため、再現性を
発揮できなくなり、手間を要することとなる。また、発
信装置の位置決め精度は誤差を伴いやすいとともに、発
信装置の接近にも限界がある。
(3) When the focal point is displaced in the depth direction by the transmitter, if the focal point cannot be displaced in the depth direction, it is necessary to change the position of the transmitter itself from the surface. At this time, if the distance between the transmitter and the surface is not measured one by one, the influence of the attenuation of the ultrasonic waves due to the liquid between the transmitter and the surface will change, and the reproducibility will not be exhibited, which is troublesome. Will be required. In addition, the positioning accuracy of the transmission device is likely to be accompanied by an error, and the proximity of the transmission device is limited.

【0019】これに対し、請求項3の深さ計測方法で
は、発信装置が焦点を深さ方向に変位可能なものである
ため、位置決めに関する手間を省略することができると
ともに、発信装置と表面との間の液体中における超音波
の減衰を無視することができる。また、位置決めの誤差
を無くすことができるとともに、表面に近づけすぎるこ
とによる発信装置の損傷・破損を防止することができ
る。
On the other hand, in the depth measuring method according to the third aspect, since the transmitter can displace the focal point in the depth direction, the labor for positioning can be omitted, and the transmitter and the surface can be separated from each other. The attenuation of ultrasonic waves in the liquid between can be neglected. Further, it is possible to eliminate the positioning error and prevent the transmitter from being damaged or damaged due to being too close to the surface.

【0020】(4)請求項4の深さ計測方法では、発信
装置及び受信装置が一体であるため、別体の発信装置及
び受信装置を用意する必要がなくなる。 (5)請求項5の深さ計測方法では、境界反射波の進路
途中に進路を逆行させる反射手段を設けている。このた
め、母材と焼入れ硬化層との境界が表面と傾斜している
ことにより、表面反射波と境界反射波とが異なる進路を
とっても、境界反射波はこの反射手段を経て発信装置に
より受信される。このため、別体の発信装置及び受信装
置を用意する必要がなくなる。
(4) In the depth measuring method according to the fourth aspect, since the transmitter and the receiver are integrated, it is not necessary to prepare a separate transmitter and receiver. (5) In the depth measuring method according to the fifth aspect, the reflecting means for reversing the course of the boundary reflected wave is provided in the course of the course. Therefore, since the boundary between the base material and the quench-hardened layer is inclined with respect to the surface, even if the surface reflected wave and the boundary reflected wave take different paths, the boundary reflected wave is received by the transmitting device via this reflecting means. It Therefore, it is not necessary to prepare a separate transmitter and receiver.

【0021】(6)表面の面粗さをRz(μm)で予め
測定し、縦波の超音波の波長をこの面粗さ以上にする場
合、厚さの異なる振動子をもつ発信装置を複数用意し、
所望の波長の超音波を発信可能な発信装置を選択して超
音波を発信することもできるが、これでは厚さの異なる
振動子をもつ発信装置を複数用意する必要がある。この
点、請求項6の深さ計測方法では、発信装置の振動子と
表面との間に異なる液体を選択的に流通させうるように
している。液体が異なれば、この液体中の超音波の音速
が異なるため、液体を選択することにより、所望の波長
の超音波を発信することができる。このため、所望の波
長の超音波を発信可能な発信装置を選択して超音波を発
信すべく、厚さの異なる振動子をもつ発信装置を複数用
意する必要がなくなる。
(6) When the surface roughness of the surface is measured in advance by Rz (μm) and the wavelength of the ultrasonic wave of the longitudinal wave is equal to or larger than this surface roughness, a plurality of transmitters having vibrators having different thicknesses are used. Prepare,
Although it is possible to select an oscillator that can emit an ultrasonic wave of a desired wavelength to emit an ultrasonic wave, this requires preparing a plurality of oscillators having vibrators of different thicknesses. In this respect, in the depth measuring method according to the sixth aspect, different liquids can be selectively circulated between the oscillator and the surface of the transmitter. Different liquids have different sound velocities of ultrasonic waves in the liquids, and therefore, by selecting the liquids, ultrasonic waves having a desired wavelength can be transmitted. Therefore, it is not necessary to prepare a plurality of transmitters having vibrators of different thicknesses in order to select a transmitter capable of transmitting an ultrasonic wave of a desired wavelength and transmit the ultrasonic wave.

【0022】(7)焦点を母材と焼入れ硬化層との境界
に一旦位置させたとしても、液体の温度が変化すれば、
この液体中の超音波の音速が異なるため、液体中を伝播
する超音波の屈折率が変化し、一旦合わせた焦点位置が
境界から変化してしまう。この場合、縦波の超音波は感
度が低下し、焼入れ硬化層の深さを正確に計測できない
ため、再度焦点を深さ方向に変位させる必要を生じる。
そして、再現性は発揮されず、手間を要することとな
る。
(7) Even if the focal point is once located at the boundary between the base material and the quench-hardened layer, if the temperature of the liquid changes,
Since the sound velocity of the ultrasonic wave in the liquid is different, the refractive index of the ultrasonic wave propagating in the liquid changes, and the focus position once adjusted changes from the boundary. In this case, the longitudinal ultrasonic wave has a reduced sensitivity, and the depth of the quench-hardened layer cannot be accurately measured, so that the focal point needs to be displaced again in the depth direction.
Then, the reproducibility is not exhibited and it takes time.

【0023】これに対し、請求項7の深さ計測方法で
は、予め液体の温度を測定し、測定値に基づき焦点の表
面からの距離を深さ方向に変位させる。このため、その
温度に応じて焦点が確実に境界に位置される。ここで、
液体の温度に応じて焦点の表面からの距離を深さ方向に
変位させる場合、発信装置が焦点を深さ方向に変位不能
なものであれば、発信装置自体の位置を表面から変える
必要がある。このとき、再現性を発揮しにくく、手間を
要することとなる。また、発信装置の位置決め精度は誤
差を伴いやすいとともに、発信装置の接近にも限界があ
る。
On the other hand, in the depth measuring method according to the seventh aspect, the temperature of the liquid is measured in advance, and the distance from the surface of the focal point is displaced in the depth direction based on the measured value. Therefore, the focus is surely positioned at the boundary according to the temperature. here,
When the distance from the surface of the focal point is displaced in the depth direction according to the temperature of the liquid, if the transmitter cannot displace the focal point in the depth direction, it is necessary to change the position of the transmitter itself from the surface. . At this time, reproducibility is difficult to be exerted, and labor is required. In addition, the positioning accuracy of the transmission device is likely to be accompanied by an error, and the proximity of the transmission device is limited.

【0024】これに対し、請求項3の深さ計測方法で
は、発信装置が焦点を深さ方向に変位可能なものである
ため、位置決めに関する手間を省略することができると
ともに、発信装置と表面との間の液体中における超音波
の減衰を無視することができる。また、位置決めの誤差
を無くすことができるとともに、表面に近づけすぎるこ
とによる発信装置の損傷・破損を防止することができ
る。
On the other hand, in the depth measuring method according to the third aspect, since the transmitter can displace the focal point in the depth direction, the labor for positioning can be omitted, and the transmitter and the surface can be separated from each other. The attenuation of ultrasonic waves in the liquid between can be neglected. Further, it is possible to eliminate the positioning error and prevent the transmitter from being damaged or damaged due to being too close to the surface.

【0025】(8)発明者らの実験結果によれば、請求
項1〜7の深さ計測方法において、ワークの表面に付着
物がある場合、ワークの表面の面粗さが粗い場合、液体
中にゴミ等の浮遊物がある場合、発信装置が劣化してい
る場合等には、反射波は強度が著しく減少又は得られな
くなる。このため、これらの場合には、精度良く硬化層
の表面からの深さを計測することができず、極端な場合
には、現実には母材上に焼入れ硬化層があるにもかかわ
らず焼入れ硬化層がないと判断する虞れもある。
(8) According to the results of experiments conducted by the inventors, in the depth measuring method according to any one of claims 1 to 7, when there is an adhered substance on the surface of the work, when the surface roughness of the work is rough, the liquid is When there is a suspended matter such as dust in the inside, or when the transmission device is deteriorated, the intensity of the reflected wave is significantly reduced or cannot be obtained. Therefore, in these cases, it is not possible to accurately measure the depth from the surface of the hardened layer, and in an extreme case, even though the hardened layer actually exists on the base metal, There is a possibility that it may be determined that there is no hardened layer.

【0026】これに対し、請求項8の深さ計測方法で
は、表面反射波及び境界反射波の少なくとも一方の強度
を検知し、この強度がしきい値未満であるときに警告信
号を発する。このため、ワークの表面に付着物がある場
合等には、警告信号が発せられ、誤った計測を回避する
ことができる。
On the other hand, in the depth measuring method according to the eighth aspect, the intensity of at least one of the surface reflected wave and the boundary reflected wave is detected, and the warning signal is issued when the intensity is less than the threshold value. Therefore, when there is an adhered substance on the surface of the work, a warning signal is issued and erroneous measurement can be avoided.

【0027】[0027]

【実施例】【Example】

(実施例1)実施例1では請求項1、3及び4を具体化
している。 「発信・受信装置」この方法では、図1に示す超音波探
査映像装置を採用している。この超音波探査映像装置で
は、走査装置1のスキャナ1aに焦点型超高周波探触子
2が取り付けられており、高周波探触子2には超音波測
定部3が接続されている。走査装置1及び超音波測定部
3は制御装置4に接続され、超音波測定部3はオシロス
コープ3aに接続されている。制御装置4はデータ処理
装置5に接続され、データ処理装置5はカラーハードコ
ピー6及びカラーCRT7に接続されているとともに画
像処理装置8を介してモノクロCRT9に接続されてい
る。
(Embodiment 1) In embodiment 1, claims 1, 3 and 4 are embodied. "Transmitting / Receiving Device" This method employs the ultrasonic sounding imaging device shown in FIG. In this ultrasonic exploration imaging apparatus, a focus type ultra-high frequency probe 2 is attached to a scanner 1a of a scanning device 1, and an ultrasonic measurement unit 3 is connected to the high frequency probe 2. The scanning device 1 and the ultrasonic measurement unit 3 are connected to the control device 4, and the ultrasonic measurement unit 3 is connected to the oscilloscope 3a. The control device 4 is connected to the data processing device 5, and the data processing device 5 is connected to the color hard copy 6 and the color CRT 7 and also connected to the monochrome CRT 9 via the image processing device 8.

【0028】高周波探触子2が本発明に係る発信装置及
び受信装置が一体となった発信・受信装置(超音波セン
サ)である。この高周波探触子2は、図2に示すよう
に、各々圧電素子からなる3つの振動子2aと、各振動
子2aの下方に装備された3つの音響レンズ2bとから
なる。各振動子2aは、超音波測定部3からスイッチ2
cを介してリード線2dと接続されており、リード線2
dで超音波測定部3から送信される電気信号を振動に変
換して超音波を発信するとともに、受信した超音波の振
動を電気信号に変換してリード線2dで超音波測定部3
に送信する。このとき、各振動子2aの厚さが超音波の
波長λ(周波数f)を決定する。ここで採用した各振動
子2aは全て同一の厚さのものである。
The high frequency probe 2 is a transmitting / receiving device (ultrasonic sensor) in which the transmitting device and the receiving device according to the present invention are integrated. As shown in FIG. 2, the high frequency probe 2 includes three vibrators 2a each made of a piezoelectric element, and three acoustic lenses 2b mounted below each vibrator 2a. Each transducer 2a is connected to the switch 2 from the ultrasonic measurement unit 3.
It is connected to the lead wire 2d via the c
At d, the electric signal transmitted from the ultrasonic measuring unit 3 is converted into vibration to emit ultrasonic waves, and at the same time, the vibration of the received ultrasonic wave is converted into an electric signal and the lead wire 2d is used to make the ultrasonic measuring unit 3
Send to. At this time, the thickness of each transducer 2a determines the wavelength λ (frequency f) of the ultrasonic wave. All the vibrators 2a adopted here have the same thickness.

【0029】一方、各音響レンズ2bは、図3に示すよ
うに、下面が凹面に形成されており、振動子2aより発
信された超音波を所定距離bの焦点Fに集中するように
屈曲させる。このとき、各音響レンズ2bの曲率が焦点
Fまでの距離bを決定する。ここで採用した各音響レン
ズ2bはそれぞれ曲率が異なるものである。このため、
この高周波探触子2は、スイッチ2cの選択によって各
振動子2a及び各音響レンズ2bが選択され、これによ
り焦点Fを深さ方向に変位可能になされている。 「焼入れ硬化層の深さ計測方法」図4に示すように、上
記超音波探査映像装置における液体としての水10が満
たされた処理槽1b内にワークWを載置する。このワー
クWは、平面形状の表面をもつJISS53Cからなる
母材W0 上に焼入れ硬化層W1 が形成されたものであ
る。
On the other hand, as shown in FIG. 3, each acoustic lens 2b has a concave lower surface, and bends the ultrasonic waves emitted from the vibrator 2a so as to concentrate them on the focal point F at a predetermined distance b. . At this time, the curvature of each acoustic lens 2b determines the distance b to the focus F. The acoustic lenses 2b adopted here have different curvatures. For this reason,
In this high-frequency probe 2, each transducer 2a and each acoustic lens 2b are selected by the selection of the switch 2c, whereby the focus F can be displaced in the depth direction. [Method of Measuring Hardened Hardened Layer Depth] As shown in FIG. 4, the work W is placed in the processing tank 1b filled with water 10 as the liquid in the ultrasonic probe imaging apparatus. This work W has a quench hardened layer W 1 formed on a base material W 0 made of JIS S53C having a planar surface.

【0030】まず、高周波探触子2において、スイッチ
2cの選択によって各振動子2a及び各音響レンズ2b
を選択することにより焦点Fを深さ方向に変位させつ
つ、ワークWの表面から焼入れ硬化層W1 内に縦波の超
音波を発信する。そして、焦点Fが母材W0 と焼入れ硬
化層W1 との境界Bに位置すれば、結晶粒の組織変化に
対応して高周波探触子2により反射波が受信される。こ
こで、反射波は、図5に示すように、表面からの表面反
射波Sと、境界Bからの境界反射波Rとからなる。境界
反射波Rは、結晶粒が拡大されることから、入射された
超音波が散乱して生じる。このため、表面反射波S及び
境界反射波Rが高周波探触子2により受信されるため、
別体の発信装置及び受信装置を用意する必要がない。な
お、入射した縦波の超音波の一部は境界Bで反射せず、
下方に抜ける。
First, in the high frequency probe 2, each transducer 2a and each acoustic lens 2b are selected by selecting the switch 2c.
Is selected, longitudinal ultrasonic waves are emitted from the surface of the work W into the quench hardened layer W 1 while displacing the focus F in the depth direction. Then, when the focal point F is located at the boundary B between the base material W 0 and the quench hardened layer W 1 , the reflected wave is received by the high frequency probe 2 in response to the change in the structure of the crystal grains. Here, the reflected wave is composed of a surface reflected wave S from the surface and a boundary reflected wave R from the boundary B, as shown in FIG. The boundary reflection wave R is generated by the incident ultrasonic waves being scattered because the crystal grains are expanded. Therefore, since the surface reflected wave S and the boundary reflected wave R are received by the high frequency probe 2,
There is no need to prepare a separate transmitter and receiver. In addition, a part of the incident longitudinal ultrasonic wave is not reflected at the boundary B,
Exit downwards.

【0031】この方法により得られるデータは、図6に
示すように、表面反射波S及び境界反射波Rの強度Iと
伝播時間Tとの関係になる。このとき、縦波の超音波は
焦点Fにより感度が高められているため、境界Bが母材
0 からある程度深さ方向に範囲をもっており、境界B
で徐々に硬化されて形成された焼入れ硬化層W1 であっ
ても、表面反射波S及び境界反射波Rはその範囲内の硬
化の変化が確実に反映されている。そして、焼入れ硬化
層W1 の深さxを計測するため、表面反射波Sの伝播開
始時間T1 と境界反射波Rの伝播開始時間T2 との差a
を求める。
The data obtained by this method has a relationship between the intensity I of the surface reflected wave S and the boundary reflected wave R and the propagation time T, as shown in FIG. At this time, since the sensitivity of the longitudinal ultrasonic waves is increased by the focus F, the boundary B has a range in the depth direction from the base material W 0 to some extent.
Even in the quench-hardened layer W 1 formed by being gradually hardened by the above, the surface reflected wave S and the boundary reflected wave R surely reflect the change in hardening within the range. Then, in order to measure the depth x of the quench hardened layer W 1, the difference between the propagation starting time of the surface reflected wave S T 1 and the propagation starting time of the boundary reflected wave R T 2 a
Ask for.

【0032】ここで、焼入れ硬化層W1 内の音速v0
定数であるため、 v0 =2x/a …(1)式 が成り立つ。この(1)式より、 x=av0 /2 …(2)式 が得られ、(2)式により、焼入れ硬化層W1 における
表面からの深さxが求められる。
Here, since the sound velocity v 0 in the quench-hardened layer W 1 is a constant, the following equation holds: v 0 = 2x / a (1) From this equation (1), x = av 0/2 ... (2) is obtained by (2), the depth x from the surface of the quench hardened layer W 1 is determined.

【0033】このため、この方法では、平均化処理を必
要とせず、データ処理が簡素化するとともに1回のデー
タ処理で足りるため、焼入れ硬化層W1 の深さxを簡易
に計測することができる。こうして、この方法では、ワ
ークWが自由表面の場合にも適用が容易である。特に、
この方法では、励磁電流を検出することはないので、ワ
ークWの表面形状にかかわらず精度よく硬化層の深さを
測定することができる。
Therefore, in this method, the averaging process is not required, the data processing is simplified, and one data processing is sufficient. Therefore, the depth x of the quench hardened layer W 1 can be easily measured. it can. Thus, this method is easy to apply even when the work W is a free surface. In particular,
In this method, since the exciting current is not detected, the depth of the hardened layer can be accurately measured regardless of the surface shape of the work W.

【0034】また、この方法では、高周波探触子2によ
り縦波の超音波を発信する位置が特定されており、幅方
向で正確な計測位置が定まり、幅方向の特定位置の焼入
れ硬化層W1 の表面からの深さxを計測することができ
る。したがって、この方法では、自由形状の表面をもつ
ワークWに適用が可能であり、正確な幅方向の計測位置
の下、焼入れ硬化層W1 の深さxを簡易に計測すること
ができる。
Further, in this method, the position at which the longitudinal ultrasonic waves are transmitted is specified by the high-frequency probe 2, the accurate measurement position is determined in the width direction, and the quench-hardened layer W at the specified position in the width direction is determined. The depth x from the surface of 1 can be measured. Therefore, this method can be applied to the work W having a free-form surface, and the depth x of the quench-hardened layer W 1 can be easily measured under the accurate measurement position in the width direction.

【0035】また、この方法では、スイッチ2cの選択
により焦点Fを深さ方向に変位可能な高周波探触子2を
採用しているため、次のような作用及び効果を発揮する
ことができる。すなわち、この方法では、高周波探触子
2自体の位置を表面から変える必要がないため、位置決
めに関する手間を省略することができる。なお、実施例
1では、それぞれ3つの振動子2a及び音響レンズ2b
を備えた高周波探触子2を採用したが、各音響レンズ2
bの曲率によっては焦点Fを境界Bに一致させることが
できない場合には、高周波探触子2自体の位置を表面か
ら変える必要がある。しかし、この場合でも、始めから
位置決めする場合と比べれば、位置決めに関する手間を
省略することができる。また、振動子2a及び音響レン
ズ2bをより多数設けた高周波探触子を採用することも
できる。
Further, in this method, since the high frequency probe 2 which can displace the focus F in the depth direction by selecting the switch 2c is employed, the following operation and effect can be exhibited. That is, in this method, since it is not necessary to change the position of the high-frequency probe 2 itself from the surface, the labor for positioning can be omitted. In addition, in Example 1, three transducers 2a and three acoustic lenses 2b are provided.
The high frequency probe 2 equipped with
When the focus F cannot be made to coincide with the boundary B depending on the curvature of b, it is necessary to change the position of the high frequency probe 2 itself from the surface. However, even in this case, compared to the case where the positioning is performed from the beginning, the labor for positioning can be omitted. It is also possible to employ a high frequency probe provided with a larger number of vibrators 2a and acoustic lenses 2b.

【0036】また、この方法では、高周波探触子2自体
の位置を表面から変える必要がないため、水10の中に
おける超音波の減衰を無視することができる。さらに、
この方法では、高周波探触子2自体の位置を表面から変
える必要がないため、位置決めの誤差を無くすことがで
きるとともに、表面に近づけすぎることによる高周波探
触子2の損傷・破損を防止することができる。 (実施例2)実施例2でも請求項1、3及び4を具体化
している。 「発信・受信装置及び受信装置」この方法では、図7に
示すように、実施例1と同一の発信・受信装置としての
高周波探触子2と、受信装置としての2個の高周波探触
子11とを採用している。各高周波探触子11は、それ
ぞれ実施例1の高周波探触子2と同様の圧電素子からな
る1つの振動子と、この振動子の下方に装備された1つ
の音響レンズとからなる。各高周波探触子11は縦波の
超音波の入射点を中心として揺動可能になされている。
他の構成は実施例1と同一である。 「焼入れ硬化層の深さ計測方法」実施例1と同様にワー
クWを載置し、高周波探触子2により焦点Fを深さ方向
に変位させつつ縦波の超音波を発信する。そして、高周
波探触子2及び高周波探触子11により反射波が受信さ
れる。このとき、表面反射波Sは高周波探触子2により
受信されるため、表面反射波Sの受信については別体の
発信装置及び受信装置を用意する必要がない。また、こ
のとき、焼入れ異常で境界Bが表面と傾斜していること
により、表面反射波Sと境界反射波Rとが異なる進路を
とる場合があるが、この場合でも高周波探触子11を揺
動させることにより、境界反射波Rは高周波探触子11
により受信される。
Further, in this method, since it is not necessary to change the position of the high frequency probe 2 itself from the surface, attenuation of ultrasonic waves in the water 10 can be ignored. further,
In this method, since it is not necessary to change the position of the high frequency probe 2 itself from the surface, it is possible to eliminate a positioning error and prevent damage and damage to the high frequency probe 2 due to being too close to the surface. You can (Embodiment 2) The second embodiment also embodies claims 1, 3 and 4. “Transmitting / Receiving Device and Receiving Device” In this method, as shown in FIG. 7, the same high-frequency probe 2 as the transmitting / receiving device and the two high-frequency probes as receiving devices as in the first embodiment. 11 and 11 are adopted. Each high-frequency probe 11 is composed of one transducer that is composed of the same piezoelectric element as that of the high-frequency probe 2 of the first embodiment, and one acoustic lens mounted below this transducer. Each high-frequency probe 11 is swingable around an incident point of a longitudinal ultrasonic wave.
Other configurations are the same as those in the first embodiment. [Method of Measuring Hardened Hardened Layer Depth] The work W is placed in the same manner as in Example 1, and the high frequency probe 2 displaces the focal point F in the depth direction to emit longitudinal ultrasonic waves. Then, the reflected wave is received by the high frequency probe 2 and the high frequency probe 11. At this time, since the surface reflected wave S is received by the high frequency probe 2, it is not necessary to prepare a separate transmitter and receiver for receiving the surface reflected wave S. Further, at this time, the surface reflected wave S and the boundary reflected wave R may take different paths due to the fact that the boundary B is inclined with respect to the surface due to quenching abnormality, and in this case as well, the high frequency probe 11 is shaken. By moving the boundary reflection wave R, the high-frequency probe 11
Received by.

【0037】この方法により得られるデータによって、
実施例1と同様に、焼入れ硬化層W 1 の深さxを簡易に
計測することができる。したがって、この方法において
は、境界反射波Rの受信のために高周波探触子11を揺
動すれば、実施例1と同様の効果を奏することができ
る。 (実施例3)実施例3でも請求項1、3及び4を具体化
している。 「発信・受信装置及び受信装置」この方法では、図8に
示すように、実施例1と同一の発信・受信装置としての
高周波探触子2と、受信装置としての多数個の高周波探
触子12とを採用している。各高周波探触子12は、そ
れぞれ実施例1の高周波探触子2と同様の圧電素子から
なる1つの振動子からなる。各高周波探触子12は縦波
の超音波の入射点を中心として円板状に設けられてい
る。他の構成は実施例1と同一である。 「焼入れ硬化層の深さ計測方法」実施例1と同様にワー
クWを載置し、高周波探触子2により焦点Fを深さ方向
に変位させつつ縦波の超音波を発信する。そして、高周
波探触子2及び高周波探触子12により反射波が受信さ
れる。このとき、表面反射波Sは高周波探触子2により
受信されるため、表面反射波Sの受信については別体の
発信装置及び受信装置を用意する必要がない。また、こ
のとき、表面反射波Sと境界反射波Rとが異なる進路を
とっても、複数の高周波探触子12のいづれかが境界反
射波Rを受信する。
By the data obtained by this method,
As in Example 1, quench-hardened layer W 1The depth x of
It can be measured. So in this way
Shakes the high-frequency probe 11 to receive the boundary reflected wave R.
If moved, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
It (Embodiment 3) Embodiments 3 also embody claims 1, 3 and 4
are doing. "Transmitting / Receiving Device and Receiving Device"
As shown in FIG.
High-frequency probe 2 and a large number of high-frequency probes as receiving devices
The tentacle 12 is used. Each high frequency probe 12
From the piezoelectric elements similar to the high frequency probe 2 of Example 1, respectively.
It consists of one oscillator. Each high frequency probe 12 has a longitudinal wave
It is provided in the shape of a disk centered on the point of incidence of ultrasonic waves
It Other configurations are the same as those in the first embodiment. "Method of measuring depth of quench hardened layer" Same as in Example 1
Place the probe W, and use the high-frequency probe 2 to set the focus F in the depth direction.
It emits longitudinal ultrasonic waves while displacing to. And Takashi
The reflected wave is received by the wave probe 2 and the high frequency probe 12.
Be done. At this time, the surface reflected wave S is generated by the high frequency probe 2.
Since it is received, the reception of the surface reflected wave S is separate.
It is not necessary to prepare a transmitter and a receiver. Also, this
, The surface reflected wave S and the boundary reflected wave R follow different paths.
Any one of the high frequency probes 12 has a boundary
Receive the wave R.

【0038】この方法により得られるデータによって、
実施例1と同様に、焼入れ硬化層W 1 の深さxを簡易に
計測することができる。したがって、この方法において
は、境界反射波Rの受信のために何ら操作する必要な
く、実施例1と同様の効果を奏することができる。 (実施例4)実施例4では、請求項1、3、4及び5を
具体化している。 「発信・受信装置」この方法では、図9に示すように、
実施例1と同一の発信・受信装置としての高周波探触子
2と、反射手段としての2個の反射ガラス13とを採用
している。各反射ガラス13は縦波の超音波の入射点を
中心として揺動可能になされている。他の構成は実施例
1と同一である。 「焼入れ硬化層の深さ計測方法」実施例1と同様にワー
クWを載置し、高周波探触子2により焦点Fを深さ方向
に変位させつつ縦波の超音波を発信する。そして、高周
波探触子2により反射波が受信される。このとき、表面
反射波Sは高周波探触子2により受信されるため、表面
反射波Sの受信について別体の発信装置及び受信装置を
用意する必要がない。また、このとき、境界反射波Rの
進路途中の反射ガラス13を揺動させ、反射ガラス13
が境界反射波Rの進路を逆行させる。このため、表面反
射波Sと境界反射波Rとが異なる進路をとっても、境界
反射波Rは反射ガラス13を経て高周波探触子2により
受信される。このため、境界反射波Rの受信についても
別体の発信装置及び受信装置を用意する必要がない。
By the data obtained by this method,
As in Example 1, quench-hardened layer W 1The depth x of
It can be measured. So in this way
Requires no operation for receiving the boundary reflected wave R.
In addition, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. (Fourth Embodiment) In the fourth embodiment, the claims 1, 3, 4 and 5 are defined.
It has been materialized. "Sending / receiving device" In this method, as shown in FIG.
A high frequency probe as the same transmitter / receiver as that of the first embodiment.
2 and two reflective glasses 13 as a reflection means are adopted.
are doing. Each reflection glass 13 has an incident point of longitudinal ultrasonic waves.
It is made swingable around the center. Other configurations are examples
Same as 1. "Method of measuring depth of quench hardened layer" Same as in Example 1
Place the probe W, and use the high-frequency probe 2 to set the focus F in the depth direction.
It emits longitudinal ultrasonic waves while displacing to. And Takashi
The reflected wave is received by the wave probe 2. At this time, the surface
Since the reflected wave S is received by the high frequency probe 2,
Regarding the reception of the reflected wave S, a separate transmitter and receiver are used.
No need to prepare. At this time, the boundary reflection wave R
The reflection glass 13 is shaken while the reflection glass 13 is being shaken.
Reverses the course of the boundary reflected wave R. Therefore, the surface
Even if the reflected wave S and the reflected wave R take different paths,
The reflected wave R passes through the reflection glass 13 and is transmitted by the high frequency probe 2.
Be received. Therefore, the reception of the boundary reflected wave R is also
There is no need to prepare a separate transmitter and receiver.

【0039】この方法により得られるデータによって、
実施例1と同様に、焼入れ硬化層W 1 の深さxを簡易に
計測することができる。したがって、この方法において
は、境界反射波Rの受信のために反射ガラス13を揺動
すれば、実施例1と同様の効果を奏することができる。 (実施例5)実施例5では、請求項1、2、3及び4を
具体化している。 「発信・受信装置」この方法では、図10に示すよう
に、発信・受信装置としての高周波探触子14と、この
高周波探触子14の側方に固着された面粗さ測定センサ
15とを採用している。面粗さ測定センサ15は超音波
粗さ計からなり、面粗さ測定装置及びスイッチング制御
装置16に接続されている。スイッチング制御装置は高
周波探触子14のスイッチ14cに接続されている。
By the data obtained by this method,
As in Example 1, quench-hardened layer W 1The depth x of
It can be measured. So in this way
Swings the reflection glass 13 to receive the boundary reflected wave R.
Then, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. (Fifth Embodiment) In the fifth embodiment, the claims 1, 2, 3 and 4 are
It has been materialized. "Sending / receiving device" In this method, as shown in FIG.
And the high-frequency probe 14 as a transmitting / receiving device, and
Surface roughness measuring sensor fixed to the side of the high frequency probe 14.
15 and are adopted. The surface roughness measuring sensor 15 is an ultrasonic wave.
Consists of a roughness meter, surface roughness measuring device and switching control
It is connected to the device 16. Switching controller is high
It is connected to the switch 14c of the frequency probe 14.

【0040】高周波探触子14は、図11に示すよう
に、各々圧電素子からなる3つの振動子14aと、各振
動子14aの下方に装備された3つの音響レンズ14b
とからなる。各振動子14aは、厚さが超音波の波長λ
(周波数f)を決定するため、全て異なる厚さのもので
ある。他の構成は実施例1と同一である。 「焼入れ硬化層の深さ計測方法」実施例1と同様にワー
クWを載置し、面粗さ測定センサ15の発信する超音波
により表面の面粗さをRz(μm)で予め測定する。こ
の測定結果は、面粗さ測定装置からスイッチング制御装
置に送信され、スイッチング制御装置によって縦波の超
音波の波長λをこの面粗さ以上にするスイッチ14cを
選択し、高周波探触子14の選択された振動子14aに
より焦点Fを深さ方向に変位させつつ縦波の超音波を発
信する。ここで、波長λは、 λ=v/f …(3)式 により選択される。但し、vは超音波の音速である。そ
して、高周波探触子14により反射波が受信される。こ
うすることにより表面反射波Sと境界反射波Rとを確実
に受信することができる。
As shown in FIG. 11, the high frequency probe 14 includes three vibrators 14a each made of a piezoelectric element, and three acoustic lenses 14b mounted below the vibrators 14a.
Consists of. Each transducer 14a has a thickness of the ultrasonic wavelength λ.
All have different thicknesses to determine (frequency f). Other configurations are the same as those in the first embodiment. [Method of Measuring Hardened Hardened Layer Depth] The work W is placed in the same manner as in Example 1, and the surface roughness of the surface is measured in advance by Rz (μm) by the ultrasonic waves transmitted from the surface roughness measurement sensor 15. This measurement result is transmitted from the surface roughness measuring device to the switching control device, and the switching control device selects the switch 14c which makes the wavelength λ of the longitudinal ultrasonic wave equal to or larger than this surface roughness, and the high frequency probe 14 The selected transducer 14a displaces the focal point F in the depth direction and emits a longitudinal ultrasonic wave. Here, the wavelength λ is selected by the following equation: λ = v / f (3) However, v is the sound velocity of ultrasonic waves. Then, the high frequency probe 14 receives the reflected wave. By doing so, the surface reflected wave S and the boundary reflected wave R can be reliably received.

【0041】この方法により得られるデータによって、
オンラインで製造されることにより面粗さが一定でない
ワークWであっても、精度よく焼入れ硬化層W1 の深さ
xを簡易に計測することができる。 (実施例6)実施例6では、請求項1、2、3、4及び
6を具体化している。 「発信・受信装置」この方法では、図12に示すよう
に、実施例5と同一の発信・受信装置としての高周波探
触子14と、この高周波探触子14の各振動子14aの
下方にそれぞれ設けられた3個のノズル(図示せず)と
を採用している。各ノズルはそれぞれ液体としての水2
0、エーテル21又はグリセリン22を表面に向かって
流出可能になされている。他の構成は実施例5と同一で
ある。 「焼入れ硬化層の深さ計測方法」実施例1と同様にワー
クWを載置し、図示しない面粗さ測定センサの発信する
超音波により表面の面粗さをRz(μm)で予め測定す
る。この測定結果により、液体中の縦波の超音波の波長
λをこの面粗さ以上にするスイッチ14cを選択し、高
周波探触子14の選択された振動子14aにより焦点F
を深さ方向に変位させつつ縦波の超音波を発信する。こ
こで、波長λは上記(3)式により選択される。なお、
水20中での音速vは1500m/s、エーテル21で
の音速vは985m/s、グリセリン22中での音速v
は1986m/sである。このため、周波数fが一定の
場合、超音波の水20中での波長λを「1」とすれば、
エーテル21中での波長λは「約2/3」、グリセリン
22中での波長λは「約4/3」である。
By the data obtained by this method,
Even if the workpiece W has an uneven surface roughness because it is manufactured online, the depth x of the quench-hardened layer W 1 can be easily and accurately measured. (Embodiment 6) In embodiment 6, claims 1, 2, 3, 4 and 6 are embodied. [Transmitting / Receiving Device] In this method, as shown in FIG. 12, a high-frequency probe 14 as the same transmitting / receiving device as that of the fifth embodiment, and below each transducer 14a of this high-frequency probe 14 are provided. It employs three nozzles (not shown) provided respectively. Each nozzle has water as liquid 2
0, ether 21 or glycerin 22 can flow out toward the surface. The other structure is the same as that of the fifth embodiment. [Method of Measuring Hardened Hardened Layer Depth] The work W is placed in the same manner as in Example 1, and the surface roughness of the surface is measured in advance by Rz (μm) by ultrasonic waves transmitted from a surface roughness measurement sensor (not shown). . Based on this measurement result, the switch 14c that makes the wavelength λ of the longitudinal ultrasonic wave in the liquid equal to or larger than this surface roughness is selected, and the selected transducer 14a of the high-frequency probe 14 causes the focus F
The ultrasonic wave of longitudinal wave is emitted while displacing in the depth direction. Here, the wavelength λ is selected by the above equation (3). In addition,
Sound speed v in water 20 is 1500 m / s, sound speed v in ether 21 is 985 m / s, sound speed v in glycerin 22
Is 1986 m / s. Therefore, if the frequency f is constant and the wavelength λ of the ultrasonic wave in the water 20 is set to “1”,
The wavelength λ in the ether 21 is “about 2/3”, and the wavelength λ in the glycerin 22 is “about 4/3”.

【0042】そして、高周波探触子14により反射波が
受信される。このとき、液体が異なればこの液体中の超
音波の音速が異なるため、液体を選択することにより、
所望の波長λの超音波を発信することができる。こうし
て、所望の波長λの超音波を発信可能な水20、エーテ
ル21又はグリセリン22を選択して超音波を発信する
ため、厚さの異なる振動子の発信装置を複数用意する必
要がなくなる。
The high frequency probe 14 receives the reflected wave. At this time, if the liquid is different, the sound velocity of the ultrasonic waves in the liquid is different, so by selecting the liquid,
Ultrasonic waves having a desired wavelength λ can be emitted. In this way, the water 20, the ether 21, or the glycerin 22 capable of transmitting the ultrasonic wave of the desired wavelength λ is selected and the ultrasonic wave is transmitted. Therefore, it is not necessary to prepare a plurality of oscillators having different thicknesses.

【0043】この方法により得られるデータによって
も、実施例5と同様、精度よく焼入れ硬化層W1 の深さ
xを簡易に計測することができる。 (実施例7)実施例7では請求項1、4及び7を具体化
している。 「発信・受信装置」この方法では、図13に示す超音波
探査装置を採用している。この超音波探査装置では、走
査装置1のスキャナ1aに高周波探触子30が取り付け
られている。この高周波探触子30は本発明に係る発信
装置及び受信装置が一体となった発信・受信装置(超音
波センサ)である。この高周波探触子30は、圧電素子
からなる図示しない単一の振動子と、振動子の下方に装
備された単一の音響レンズとからなる市販のものであ
る。このため、この高周波探触子30は、それ自身では
焦点を深さ方向に変位させることができない。
Even with the data obtained by this method, the depth x of the quench-hardened layer W 1 can be easily measured with high precision, as in the fifth embodiment. (Embodiment 7) In embodiment 7, claims 1, 4, and 7 are embodied. "Transmitting / Receiving Device" In this method, the ultrasonic probe device shown in FIG. 13 is adopted. In this ultrasonic probe, a high frequency probe 30 is attached to the scanner 1a of the scanning device 1. The high frequency probe 30 is a transmitter / receiver (ultrasonic sensor) in which the transmitter and the receiver according to the present invention are integrated. The high-frequency probe 30 is a commercially available one that includes a single oscillator (not shown) made of a piezoelectric element and a single acoustic lens mounted below the oscillator. Therefore, the high-frequency probe 30 cannot displace the focal point in the depth direction by itself.

【0044】また、液体としての水10が満たされた処
理槽1b内にはデジタル式水温計31が設けられてい
る。高周波探触子30には超音波測定部32が接続さ
れ、スキャナ1aはスキャナ制御装置33に接続されて
いる。スキャナ制御装置33、超音波測定部32及び水
温計31はデータ処理装置34に接続されている。 「焼入れ硬化層の深さ計測方法」実施例1と同様にワー
クWを載置する。そして、データ処理装置34によって
スキャナ制御装置33を介して高周波探触子30を深さ
方向に移動させることにより、焦点Fを深さ方向に変位
させつつ縦波の超音波を発信する。
A digital water thermometer 31 is provided in the processing tank 1b filled with water 10 as a liquid. An ultrasonic measurement unit 32 is connected to the high frequency probe 30, and the scanner 1 a is connected to the scanner control device 33. The scanner control device 33, the ultrasonic measurement unit 32, and the water temperature gauge 31 are connected to the data processing device 34. [Method of Measuring Hardened Hardened Layer Depth] The work W is placed as in the first embodiment. Then, the data processing device 34 moves the high frequency probe 30 in the depth direction via the scanner control device 33, thereby displacing the focus F in the depth direction and transmitting longitudinal ultrasonic waves.

【0045】このとき、図14に示すように、水10の
温度が前回計測時から変化しておれば、水10中での超
音波の音速が異なるため、水10中を伝播する超音波の
屈折率が変化し、前回の焦点Fの位置が境界Bから変化
している。このため、データ処理装置33は、図15に
示すフローチャートに従ってデータ処理を行う。まず、
ステップS100では、水温計31からの出力信号に基
づき、水温(信号。以下同様。)を測定する。ステップ
S101では、ROMにメモリされた図16に示す水温
(℃)と水中音速(m/s)との関係に基づき、求めら
れた水温から水中音速を算出する。ここで、図17に示
すように、超音波が第1媒質(水)から第2媒質(鋼)
に侵入する際、入射角がθ1 、出射角がθ2、第1媒質
(水)中での音速がC1 、第2媒質(鋼)中での音速が
2 であれば、 sinθ1 /sinθ2 =C1 /C2 …(4)式 が成り立つ。ここで、入射角θ1 、鋼中音速C2 は定数
であるため、ステップS102では、算出された水中音
速C1 から、ワークW内へ侵入する超音波の出射角θ2
を算出する。次いで、ステップS103では、算出され
た出射角θ2 から境界Bまでの焦点深度を算出する。こ
うして、ステップS104では、算出された焦点深度に
基づき、スキャナ制御装置33を介して高周波探触子3
0を深さ方向で補正する。こうして、その水温に応じて
焦点Fが確実に境界Bに位置される。
At this time, as shown in FIG. 14, if the temperature of the water 10 has changed since the last measurement, the sound velocity of the ultrasonic waves in the water 10 is different, so that the ultrasonic waves propagating in the water 10 are different. The refractive index has changed, and the position of the previous focus F has changed from the boundary B. Therefore, the data processing device 33 performs data processing according to the flowchart shown in FIG. First,
In step S100, the water temperature (signal, the same applies hereinafter) is measured based on the output signal from the water temperature gauge 31. In step S101, the underwater sound velocity is calculated from the obtained water temperature based on the relationship between the water temperature (° C.) and the underwater sound velocity (m / s) stored in the ROM shown in FIG. Here, as shown in FIG. 17, ultrasonic waves are transmitted from the first medium (water) to the second medium (steel).
If the incident angle is θ 1 , the exit angle is θ 2 , the sound velocity in the first medium (water) is C 1 , and the sound velocity in the second medium (steel) is C 2 when entering the space, sin θ 1 / Sin θ 2 = C 1 / C 2 (4) Formula is established. Here, since the incident angle θ 1 and the in-steel sound velocity C 2 are constants, in step S102, the exit angle θ 2 of the ultrasonic wave entering the work W is calculated from the calculated underwater sound velocity C 1.
To calculate. Next, in step S103, the depth of focus from the calculated emission angle θ 2 to the boundary B is calculated. Thus, in step S104, the high frequency probe 3 is transmitted via the scanner control device 33 based on the calculated depth of focus.
0 is corrected in the depth direction. In this way, the focal point F is surely positioned at the boundary B according to the water temperature.

【0046】この後、ステップS105では、高周波探
触子30により反射波が受信され、焼入れ硬化層W1
深さxを計測する。したがって、この方法においては、
前回計測時から水温が変化していても、焼入れ硬化層W
1 の深さxを正確に計測することができる。 (実施例8)実施例8でも請求項1、4及び7を具体化
している。 「発信・受信装置」この方法では、処理槽1b内にデジ
タル式水温計31を設けていない。他の他の構成は実施
例7と同一である。 「焼入れ硬化層の深さ計測方法」実施例1と同様にワー
クWを載置する。そして、データ処理装置34によって
スキャナ制御装置33を介して高周波探触子30を深さ
方向に移動させることにより、焦点Fを深さ方向に変位
させつつ縦波の超音波を発信する。
After that, in step S105, the reflected wave is received by the high-frequency probe 30, and the depth x of the hardening layer W 1 is measured. Therefore, in this method,
Even if the water temperature has changed since the last measurement, the quench hardening layer W
The depth x of 1 can be measured accurately. (Embodiment 8) The eighth embodiment also embodies claims 1, 4, and 7. "Transmitting / Receiving Device" In this method, the digital water thermometer 31 is not provided in the processing tank 1b. The other structure is the same as that of the seventh embodiment. [Method of Measuring Hardened Hardened Layer Depth] The work W is placed as in the first embodiment. Then, the data processing device 34 moves the high frequency probe 30 in the depth direction via the scanner control device 33, thereby displacing the focus F in the depth direction and transmitting longitudinal ultrasonic waves.

【0047】このとき、水10の温度が前回計測時から
変化しておれば、水10中での超音波の音速が異なるた
め、水10中を伝播する超音波の屈折率が変化し、前回
の焦点Fの位置が境界Bから変化している。このため、
データ処理装置33は、図18に示す強度Iと伝播時間
Tとの関係において、発信時の波形Tを検知する。ま
た、表面反射波S及び境界反射波Rを検知する。ここ
で、高周波探触子30とワークWの表面までの距離をΔ
zとすれば、Δzはスキャナ制御装置33により座標と
して定められている。そして、発信時の波形Tと表面反
射波Sの伝播開始時間T1 との差をΔtとすれば、水中
音速C1 は、 C1 =Δz/Δt …(5)式 で求まる。こうして、算出された水中音速C1 から、実
施例7と同様、その水温に応じて焦点Fが確実に境界B
に位置される。この後、高周波探触子30により反射波
が受信され、焼入れ硬化層W1 の深さxを計測する。
At this time, if the temperature of the water 10 has changed since the last measurement, the sound velocity of the ultrasonic waves in the water 10 is different, so the refractive index of the ultrasonic waves propagating in the water 10 changes, and The position of the focal point F of is changed from the boundary B. For this reason,
The data processing device 33 detects the waveform T at the time of transmission in the relationship between the intensity I and the propagation time T shown in FIG. Further, the surface reflected wave S and the boundary reflected wave R are detected. Here, the distance between the high-frequency probe 30 and the surface of the work W is Δ
If z, Δz is determined as a coordinate by the scanner control device 33. Then, if the difference between the waveform T at the time of transmission and the propagation start time T 1 of the surface reflected wave S is Δt, the underwater sound velocity C 1 can be obtained by the formula C 1 = Δz / Δt (5). In this way, from the calculated underwater sound velocity C 1 , the focus F is surely set to the boundary B according to the water temperature, as in the seventh embodiment.
Is located in. After that, the high-frequency probe 30 receives the reflected wave and measures the depth x of the quench-hardened layer W 1 .

【0048】したがって、この方法においては、水温計
31を用いることなく、前回計測時から水温が変化して
いても、焼入れ硬化層W1 の深さxを正確に計測するこ
とができる。 (実施例9)実施例9では請求項1、3、4及び7を具
体化している。 「発信・受信装置」この方法では、図19に示す超音波
探査装置を採用している。この超音波探査装置では、走
査装置1のスキャナ1aに実施例5と同一の焦点Fを深
さ方向に変位可能な高周波探触子14(図10参照)が
取り付けられている。但し、面粗さ測定センサ15は設
けていない。この高周波探触子14はスイッチング制御
装置35を介してデータ処理装置36に接続されてい
る。他の構成は実施例7と同一である。 「焼入れ硬化層の深さ計測方法」実施例1と同様にワー
クWを載置し、高周波探触子14により焦点Fを深さ方
向に変位させつつ縦波の超音波を発信する。
Therefore, in this method, the depth x of the quench hardened layer W 1 can be accurately measured without using the water temperature gauge 31, even if the water temperature has changed since the last measurement. (Embodiment 9) In embodiment 9, claims 1, 3, 4 and 7 are embodied. "Transmitting / Receiving Device" In this method, the ultrasonic probe device shown in FIG. 19 is adopted. In this ultrasonic probing apparatus, a high frequency probe 14 (see FIG. 10) capable of displacing the same focal point F in the depth direction as in the fifth embodiment is attached to the scanner 1a of the scanning apparatus 1. However, the surface roughness measuring sensor 15 is not provided. The high frequency probe 14 is connected to a data processing device 36 via a switching control device 35. The other structure is the same as that of the seventh embodiment. [Method for Measuring Hardened Hardened Layer Depth] The work W is placed in the same manner as in Example 1, and the high frequency probe 14 displaces the focal point F in the depth direction to emit longitudinal ultrasonic waves.

【0049】このとき、水10の温度が前回計測時から
変化しておれば、水10中での超音波の音速が異なるた
め、水10中を伝播する超音波の屈折率が変化し、前回
の焦点Fの位置が境界Bから変化している。このため、
データ処理装置36は、図20に示すフローチャートに
従ってデータ処理を行う。まず、ステップS200で
は、水温計31からの出力信号に基づき、水温を測定す
る。そして、実施例7と同様に、ステップS201で水
温から水中音速を算出し、ステップS202で水中音速
1 から出射角θ2 を算出し、ステップS203で出射
角θ2 から焦点深度を算出する。こうして、ステップS
204では、算出された焦点深度に最も近い焦点距離を
実現可能なスイッチ14cを選択する。こうして、その
水温に応じて焦点Fが確実に境界Bに位置される。
At this time, if the temperature of the water 10 has changed since the last time, the sound velocity of the ultrasonic waves in the water 10 is different, so the refractive index of the ultrasonic waves propagating in the water 10 changes, and The position of the focal point F of is changed from the boundary B. For this reason,
The data processing device 36 performs data processing according to the flowchart shown in FIG. First, in step S200, the water temperature is measured based on the output signal from the water temperature gauge 31. Then, similarly to the seventh embodiment, the underwater sound velocity is calculated from the water temperature in step S201, the emission angle θ 2 is calculated from the underwater sound velocity C 1 in step S202, and the depth of focus is calculated from the emission angle θ 2 in step S203. Thus, step S
At 204, the switch 14c that can realize the focal length closest to the calculated focal depth is selected. In this way, the focal point F is surely positioned at the boundary B according to the water temperature.

【0050】この後、ステップS205で焼入れ硬化層
1 の深さxを計測する。したがって、この方法におい
ても、実施例7と同様、前回計測時から水温が変化して
いても、焼入れ硬化層W1 の深さxを正確に計測するこ
とができる。 (実施例10)実施例10では請求項1、3、4及び8
を具体化している。 「発信・受信装置」この方法では、図21に示す超音波
探査映像装置を採用している。この超音波探査映像装置
では、同期制御器40がゲート発生器41、パルス電圧
発振器42及び横軸掃引器43に接続され、ゲート発生
器41及びパルス電圧発振器42は受信器44に接続さ
れている。受信器44及び横軸掃引器43はブラウン管
45に接続され、受信器44はレベル判別器46に接続
され、レベル判別器46はレベル設定器47に接続され
ている。実施例1と同一の高周波探触子2はパルス電圧
発振器42及び受信器44に接続されている。他の構成
は実施例1と同一である。 「焼入れ硬化層の深さ計測方法」実施例1と同様にワー
クWを載置し、高周波探触子2により焦点Fを深さ方向
に変位させつつ縦波の超音波を発信する。そして、焦点
Fが母材W0 と焼入れ硬化層W1 との境界Bに位置すれ
ば、高周波探触子2により反射波が受信される。
Thereafter, in step S205, the depth x of the quench hardened layer W 1 is measured. Therefore, also in this method, the depth x of the quench-hardened layer W 1 can be accurately measured even if the water temperature has changed since the last measurement, as in the seventh embodiment. (Embodiment 10) In the embodiment 10, claims 1, 3, 4, and 8 are defined.
Is embodied in. "Transmitting / Receiving Device" This method employs the ultrasonic sounding imaging device shown in FIG. In this ultrasonic exploration imaging apparatus, the synchronization controller 40 is connected to the gate generator 41, the pulse voltage oscillator 42 and the horizontal axis sweeper 43, and the gate generator 41 and the pulse voltage oscillator 42 are connected to the receiver 44. . The receiver 44 and the horizontal axis sweeper 43 are connected to the cathode ray tube 45, the receiver 44 is connected to the level discriminator 46, and the level discriminator 46 is connected to the level setter 47. The same high-frequency probe 2 as in the first embodiment is connected to the pulse voltage oscillator 42 and the receiver 44. Other configurations are the same as those in the first embodiment. [Method of Measuring Hardened Hardened Layer Depth] The work W is placed in the same manner as in Example 1, and the high frequency probe 2 displaces the focal point F in the depth direction to emit longitudinal ultrasonic waves. Then, when the focal point F is located at the boundary B between the base material W 0 and the quench hardened layer W 1 , the high frequency probe 2 receives the reflected wave.

【0051】このとき、まず、ゲート発生器41でゲー
ト信号を発生させ、受信器44で受信した信号のうち、
表面反射波Sだけをレベル判別器46に送信する。そし
て、レベル判別器46は、図22に示すフローチャート
に従ってデータ処理を行う。すなわち、ステップS30
0において、図23に示すように、表面反射波Sの信号
電圧レベルvを測定する。次いで、ステップS301に
おいて、表面反射波Sの信号電圧レベルvとレベル設定
器47によって設定したしきい値v0 とを比較する。
At this time, first, a gate signal is generated by the gate generator 41, and among the signals received by the receiver 44,
Only the surface reflected wave S is transmitted to the level discriminator 46. Then, the level discriminator 46 performs data processing according to the flowchart shown in FIG. That is, step S30
At 0, as shown in FIG. 23, the signal voltage level v of the surface reflected wave S is measured. Next, in step S301, the signal voltage level v of the surface reflected wave S is compared with the threshold value v 0 set by the level setter 47.

【0052】ここで、v≧v0 であれば、高周波探触子
2の出力は十分あり、また高周波探触子2から発せられ
た超音波が途中で減衰することなくワークWまで届いた
と判断され、ステップS302で実際の計測を開始す
る。一方、v<v0 であれば、ワークWの表面に付着物
がある場合、ワークWの表面の面粗さが粗い場合、水1
0中にゴミ等の浮遊物がある場合、高周波探触子2が劣
化している場合等により、表面反射波Sの強度が著しく
減少又は得られなくなったと判断され、ステップS30
3で計測を中止する。そして、ステップS304で警告
信号を発する。
Here, if v ≧ v 0, it is determined that the output of the high-frequency probe 2 is sufficient and that the ultrasonic waves emitted from the high-frequency probe 2 have reached the work W without being attenuated on the way. Then, the actual measurement is started in step S302. On the other hand, if v <v 0 , if there is a deposit on the surface of the work W, if the surface roughness of the work W is rough, water 1
It is determined that the intensity of the surface reflected wave S has been significantly reduced or cannot be obtained due to the presence of a floating substance such as dust in 0, the deterioration of the high frequency probe 2, or the like, and step S30
Stop the measurement at 3. Then, in step S304, a warning signal is issued.

【0053】こうして、この方法では、誤った計測を回
避することができる。また、処理槽1b内の水10や高
周波探触子2の交換時期を知ることができるとともに、
表面の面粗さが粗いワークWをラインから外して製品の
品質向上を図ることができる。なお、上記各実施例1〜
6、9、10では、焦点を深さ方向に変位させるために
複数の振動子及び音響レンズをもつ高周波探触子2、1
4を採用したが、図24に示すように、単一の振動子5
0の下方に下面が凸面に形成された単一の第1音響レン
ズ51を設け、この第1音響レンズ51の下方に下面が
凹面に形成された単一の第2音響レンズ52を設け、第
1音響レンズ51と第2音響レンズ52との間隔を変位
可能にした高周波探触子によっても、同様の効果が得ら
れると考えられる。
Thus, this method can avoid erroneous measurement. Further, it is possible to know the replacement time of the water 10 and the high frequency probe 2 in the treatment tank 1b, and
The work W having a rough surface can be removed from the line to improve product quality. In addition, each of the above Examples 1 to 1
In 6, 9 and 10, high frequency probes 2 and 1 having a plurality of transducers and acoustic lenses for displacing the focal point in the depth direction.
4 was adopted, but as shown in FIG.
0 is provided with a single first acoustic lens 51 having a convex lower surface, and a single second acoustic lens 52 having a concave lower surface is provided below the first acoustic lens 51. It is considered that the same effect can be obtained also by the high frequency probe in which the distance between the first acoustic lens 51 and the second acoustic lens 52 can be displaced.

【0054】また、各実施例1〜10では、高周波探触
子をワークWにそってスキャンすることによって焼入れ
硬化層W1 の断面を映像表示することも可能である。加
えて、各実施例1〜10により結晶粒の相違を表面反射
波S及び境界反射波Rの強度と伝播時間との関係からパ
ターン化すれば、ワークWの内部状態の判定にも適用可
能である。
In each of Examples 1 to 10, it is also possible to display the cross section of the quench-hardened layer W 1 as an image by scanning the high-frequency probe along the work W. In addition, if the difference in crystal grains is patterned from the relationship between the intensity of the surface reflected wave S and the boundary reflected wave R and the propagation time according to each of Examples 1 to 10, it can be applied to the determination of the internal state of the work W. is there.

【0055】[0055]

【発明の効果】【The invention's effect】

(1)請求項1の深さ計測方法では、請求項1の構成を
採用しているため、自由形状の表面をもつワークに適用
が可能であり、正確な幅方向の計測位置の下、焼入れ硬
化層の深さを簡易に計測することができる。したがっ
て、この方法では、焼入れ硬化層の深さを正確かつ安価
に計測することができる。
(1) Since the depth measuring method according to claim 1 employs the structure according to claim 1, it can be applied to a work having a free-form surface, and quenching is performed under an accurate measurement position in the width direction. The depth of the hardened layer can be easily measured. Therefore, with this method, the depth of the quench-hardened layer can be measured accurately and inexpensively.

【0056】(2)請求項2の深さ計測方法では、請求
項2の構成により、表面反射波と境界反射波とを確実に
受信することができるため、請求項1の効果に加え、よ
り精度よく焼入れ硬化層の深さを計測することができ
る。 (3)請求項3の深さ計測方法では、請求項3の構成に
より、請求項1、2の効果に加え、発信装置の位置決め
に関する手間を省略することができる。また、この方法
では、位置決めの誤差を無くすことができる。加えて、
この方法では、表面に近づけすぎることによる発信装置
の損傷・破損を防止することができる。
(2) In the depth measuring method according to claim 2, since the surface reflected wave and the boundary reflected wave can be reliably received by the configuration of claim 2, in addition to the effect of claim 1, The depth of the quench hardened layer can be accurately measured. (3) According to the depth measuring method of claim 3, in addition to the effects of claims 1 and 2, due to the configuration of claim 3, labor for positioning the transmitter can be omitted. In addition, this method can eliminate the positioning error. in addition,
With this method, it is possible to prevent the transmitter from being damaged or broken due to being too close to the surface.

【0057】したがって、焼入れ硬化層の深さをより簡
易に計測し、さらなるコストダウンを実現することがで
きる。 (4)請求項4の深さ計測方法では、請求項4の構成に
より、別体の発信装置及び受信装置を用意する必要がな
くなるため、請求項1〜3の効果に加え、焼入れ硬化層
の深さをより簡易に計測し、さらなるコストダウンを実
現することができる。
Therefore, the depth of the quench hardened layer can be measured more easily, and further cost reduction can be realized. (4) In the depth measuring method according to claim 4, since it is not necessary to prepare a separate transmitting device and receiving device due to the configuration of claim 4, in addition to the effects of claims 1 to 3, the quench hardening layer The depth can be measured more easily, and further cost reduction can be realized.

【0058】(5)請求項5の深さ計測方法において
も、請求項5の構成により、別体の発信装置及び受信装
置を用意する必要がなくなるため、請求項1〜4の効果
に加え、焼入れ硬化層の深さをより簡易に計測し、さら
なるコストダウンを実現することができる。 (6)請求項6の深さ計測方法においても、請求項6の
構成により、厚さの異なる振動子の発信装置を複数用意
する必要がなくなるため、請求項1〜5の効果に加え、
焼入れ硬化層の深さをより簡易に計測し、さらなるコス
トダウンを実現することができる。
(5) In the depth measuring method according to the fifth aspect as well, the configuration of the fifth aspect eliminates the need to prepare a separate transmitting device and receiving device. Therefore, in addition to the effects of the first to fourth aspects, It is possible to more easily measure the depth of the quench-hardened layer and realize further cost reduction. (6) In the depth measuring method according to claim 6 as well, the configuration according to claim 6 eliminates the need to prepare a plurality of oscillator transmission devices having different thicknesses.
It is possible to more easily measure the depth of the quench-hardened layer and realize further cost reduction.

【0059】(7)請求項7の深さ計測方法では、請求
項1〜6の効果に加え、請求項7の構成により、前回計
測時から水温が変化していても、焼入れ硬化層の深さを
正確に計測することができる。 (8)請求項8の深さ計測方法では、請求項1〜7の効
果に加え、請求項8の構成により、誤った計測を回避す
ることができる。また、液体や発信装置の交換時期を知
ることができるとともに、表面の面粗さが粗いワークを
ラインから外して製品の品質向上を図ることができる。
(7) In the depth measuring method according to claim 7, in addition to the effects of claims 1 to 6, according to the configuration of claim 7, even if the water temperature changes from the time of the previous measurement, the depth of the quench hardening layer is increased. Can be measured accurately. (8) According to the depth measuring method of claim 8, in addition to the effects of claims 1 to 7, the configuration of claim 8 can avoid erroneous measurement. Further, it is possible to know the replacement time of the liquid or the transmitter, and it is possible to improve the quality of the product by removing the work having a rough surface from the line.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1に係る超音波探査映像装置の模式図で
ある。
FIG. 1 is a schematic diagram of an ultrasonic probe imaging apparatus according to a first embodiment.

【図2】実施例1に係る高周波探触子を示す模式断面図
である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a high frequency probe according to a first embodiment.

【図3】実施例1に係る高周波探触子の要部を示す模式
断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a main part of the high frequency probe according to the first embodiment.

【図4】実施例1の方法を示す模式断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the method of Example 1.

【図5】実施例1の方法の要部を示す模式断面図であ
る。
5 is a schematic cross-sectional view showing the main parts of the method of Example 1. FIG.

【図6】実施例1の方法により得られた表面反射波及び
境界反射波の強度と伝播時間との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the intensity of surface reflected waves and boundary reflected waves obtained by the method of Example 1 and the propagation time.

【図7】実施例2の方法の要部を示す模式断面図であ
る。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the main parts of the method of Example 2.

【図8】実施例3の方法の要部を示す模式断面図であ
る。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the main parts of the method of Example 3.

【図9】実施例4の方法の要部を示す模式断面図であ
る。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the main parts of the method of Example 4.

【図10】実施例5の方法の要部を示す模式断面図であ
る。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the main parts of the method of Example 5.

【図11】実施例5に係る高周波探触子を示す模式断面
図である。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a high frequency probe according to a fifth embodiment.

【図12】実施例6の方法の要部を示す模式断面図であ
る。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the main parts of the method of Example 6.

【図13】実施例7に係る超音波探査装置の模式図であ
る。
FIG. 13 is a schematic diagram of an ultrasonic probe according to a seventh embodiment.

【図14】実施例7の方法の要部を示す模式断面図であ
る。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing the main parts of the method of Example 7.

【図15】実施例7に係るデータ処理装置のフローチャ
ートである。
FIG. 15 is a flowchart of a data processing device according to a seventh embodiment.

【図16】実施例7に係り、水温と水中音速との関係を
示すグラフである。
FIG. 16 is a graph showing the relationship between water temperature and underwater sound velocity according to the seventh embodiment.

【図17】実施例7に係り、超音波が第1媒質(水)か
ら第2媒質(鋼)に侵入する際のようすを示す模式図で
ある。
FIG. 17 is a schematic diagram showing how an ultrasonic wave enters the second medium (steel) from the first medium (water) according to the seventh embodiment.

【図18】実施例8に係り、(A)は発信時の波形、表
面反射波及び境界反射波の強度と伝播時間との関係を示
すグラフ、(B)は超音波がワークに侵入する際のよう
すを示す模式図である。
18A and 18B relate to Example 8; FIG. 18A is a graph showing the relationship between the intensity of the waveform at the time of transmission, the intensity of surface reflected waves and boundary reflected waves, and the propagation time; FIG. It is a schematic diagram showing a state.

【図19】実施例9に係る超音波探査装置の模式図であ
る。
FIG. 19 is a schematic diagram of an ultrasonic probe according to a ninth embodiment.

【図20】実施例9に係るデータ処理装置のフローチャ
ートである。
FIG. 20 is a flowchart of a data processing device according to a ninth embodiment.

【図21】実施例10に係る超音波探査映像装置の要部
模式図である。
FIG. 21 is a schematic view of a main part of an ultrasonic survey imaging device according to a tenth embodiment.

【図22】実施例10に係るレベル判別器のフローチャ
ートである。
FIG. 22 is a flowchart of the level discriminator according to the tenth embodiment.

【図23】実施例10の方法により得られた表面反射波
及び境界反射波の信号電圧と時間との関係を示すグラフ
である。
FIG. 23 is a graph showing the relationship between the signal voltage of the surface reflected wave and the boundary reflected wave obtained by the method of Example 10 and time.

【図24】他の実施例に係る高周波探触子の要部を示す
模式断面図である。
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view showing the main parts of a high-frequency probe according to another embodiment.

【図25】従来の方法により得られた表面からの深さと
後方散乱波の強度との関係を示すグラフである。
FIG. 25 is a graph showing the relationship between the depth from the surface and the intensity of backscattered waves obtained by a conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

W…ワーク W0 …母材 W1
焼入れ硬化層 x…深さ 2、14、30…高周波探触子
(発信・受信装置) F…焦点 11、12…高周波探触子(受信
装置) S…表面反射波 B…境界 R…境
界反射波 I…強度 T…伝播時間 a…差 λ…波長 13…反射ガラス(反射手段) 10、20、21、22…液体(10、20…水、21
…エーテル、22…グリセリン)
W ... work W 0 ... the base material W 1 ...
Hardened layer x ... Depth 2, 14, 30 ... High frequency probe (transmitter / receiver) F ... Focus 11, 12 ... High frequency probe (receiver) S ... Surface reflected wave B ... Boundary R ... Boundary reflection Wave I ... Intensity T ... Propagation time a ... Difference lambda ... Wavelength 13 ... Reflective glass (reflection means) 10, 20, 21, 22 ... Liquid (10, 20 ... Water, 21
... ether, 22 ... glycerin)

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ワークの母材上の焼入れ硬化層における表
面からの深さを液体中において計測する焼入れ硬化層の
深さ計測方法であって、 発信装置により焦点を深さ方向に変位させつつ前記表面
から前記焼入れ硬化層内に縦波の超音波を発信し、受信
装置により該表面からの表面反射波及び前記母材と該焼
入れ硬化層との境界からの境界反射波を受信し、該表面
反射波及び該境界反射波の強度と伝播時間との関係を求
め、該表面反射波の伝播時間と該境界反射波の伝播時間
との差より該焼入れ硬化層における該表面からの深さを
求めることを特徴とする焼入れ硬化層の深さ計測方法。
1. A method for measuring the depth of a quench-hardened layer in a liquid, the depth of the quench-hardened layer on a base material of a work being measured in a liquid, wherein a focal point is displaced in the depth direction by a transmitter. Transmitting a longitudinal ultrasonic wave from the surface into the quench-hardened layer, receiving a surface reflection wave from the surface and a boundary reflection wave from the boundary between the base material and the quench-hardened layer by a receiving device, The relationship between the surface reflection wave and the intensity of the boundary reflection wave and the propagation time is obtained, and the depth from the surface in the quench hardened layer is calculated from the difference between the propagation time of the surface reflection wave and the propagation time of the boundary reflection wave. A method for measuring the depth of a quench-hardened layer, characterized by obtaining.
【請求項2】表面の面粗さを単位がマイクロメータの十
点式面粗さ測定法で予め測定し、縦波の超音波の波長を
該面粗さ以上にすることを特徴とする請求項1記載の焼
入れ硬化層の深さ計測方法。
2. The surface roughness of the surface is previously measured by a ten-point surface roughness measuring method with a unit of micrometer, and the wavelength of the ultrasonic wave of longitudinal wave is made equal to or more than the surface roughness. Item 2. A method for measuring the depth of a quench-hardened layer according to Item 1.
【請求項3】発信装置は、焦点を深さ方向に変位可能な
ものであることを特徴とする請求項1又は2記載の焼入
れ硬化層の深さ計測方法。
3. The method for measuring the depth of a quench-hardened layer according to claim 1, wherein the transmitting device is capable of displacing the focal point in the depth direction.
【請求項4】発信装置及び受信装置は一体であることを
特徴とする請求項1、2又は3記載の焼入れ硬化層の深
さ計測方法。
4. A method for measuring the depth of a quench-hardened layer according to claim 1, wherein the transmitter and the receiver are integrated.
【請求項5】境界反射波の進路途中に該進路を逆行させ
る反射手段を設け、該境界反射波は該反射手段を経て発
信装置により受信されることを特徴とする請求項1、
2、3又は4記載の焼入れ硬化層の深さ計測方法。
5. A reflection means for reversing the path is provided in the course of the boundary reflection wave, and the boundary reflection wave is received by a transmitting device via the reflection means.
The method for measuring the depth of a quench-hardened layer according to 2, 3, or 4.
【請求項6】発信装置の振動子と表面との間に異なる液
体を選択的に流通させうるようにし、所望の波長の超音
波を発信可能な該液体を選択して該超音波を発信するこ
とを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載の焼入
れ硬化層の深さ計測方法。
6. A different liquid can be selectively circulated between a vibrator and a surface of a transmitting device, and the liquid capable of transmitting an ultrasonic wave of a desired wavelength is selected to emit the ultrasonic wave. The method for measuring the depth of a quench-hardened layer according to claim 1, 2, 3, 4, or 5.
【請求項7】予め液体の温度を測定し、測定値に基づき
焦点の表面からの距離を深さ方向に変位させることを特
徴とする請求項1、2、3、4、5又は6記載の焼入れ
硬化層の深さ計測方法。
7. The temperature of the liquid is measured in advance, and the distance from the surface of the focal point is displaced in the depth direction based on the measured value, according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6. Method for measuring the depth of quench-hardened layer.
【請求項8】表面反射波及び境界反射波の少なくとも一
方の強度を検知し、該強度がしきい値未満であるときに
警告信号を発することを特徴とする請求項1、2、3、
4、5、6又は7記載の焼入れ硬化層の深さ計測方法。
8. The intensity of at least one of a surface reflected wave and a boundary reflected wave is detected, and a warning signal is issued when the intensity is less than a threshold value.
The method for measuring the depth of a quench-hardened layer according to 4, 5, 6 or 7.
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