JPH08160015A

JPH08160015A - 部品検査装置

Info

Publication number: JPH08160015A
Application number: JP6331486A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kato; 隆幸加藤; Kazumasa Washimi; 和正鷲見; Tetsuo Yamada; 鉄夫山田; Masahiro Takeda; 正博武田; Nagahito Yasui; 永仁安井; Yoshihisa Komatsu; 嘉久小松
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc; Aichi Steel Corp
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc; Aichi Steel Corp
Priority date: 1994-12-09
Filing date: 1994-12-09
Publication date: 1996-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】小物部品の微小疵や凹凸部形状を高感度、高
Ｓ／Ｎ比で検査する。【構成】リング状コア２１に、外周面の開口幅が内周
面の開口幅より狭くなるようなギャップ２５を設けると
ともに、そのコア２１に１つの励磁コイル２２と２つの
検出コイル２３、２４を巻いたものを検査コイル２と
し、これを被検査部品に近接配置する。そして、発振器
よりその励磁コイルに交流電流を供給し、被検査部品に
渦電流を生起させ、位相検波回路により、この渦電流に
より２つの検出コイルに誘起される電圧信号の位相を検
波する。位相検波回路の出力信号に対して、移相回路に
より、高周波成分程位相を大きく変化させ、位相検波回
路の出力信号と移相回路の出力信号とを減算する。この
減算回路の出力を、被検査部品の検査結果として判定
し、表示器に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検査部品の表面の疵
や凹凸などの微小形状を検査する部品検査装置に関す
る。特に本発明は、電磁誘導を利用した装置で、小物部
品の疵や微小凹凸形状などを高感度、高Ｓ／Ｎ比で検査
する装置に関する。

【０００２】

【発明の背景】耐食性に優れた軟磁性ステンレス鋼は、
一般電子機器や自動車用電子機器等の磁性部品として多
く用いられている。これらの部品は一般に冷間鍛造によ
って製造されているが、冷間鍛造は加工割れが大きな問
題となっている。加工割れは強度的な問題のほか、磁性
部品の場合には微小な割れであっても磁気的特性の変化
が問題となる。そのため、これらの部品では全数につい
て割れを検査する必要がある。

【０００３】また、加工された部品が部分的に凹部や凸
部形状を有する場合は、規定の部位にその凹部や凸部形
状が存在しているかを検査することは品質を保証するた
めに必要なことである。

【０００４】しかし、近年品質要求が高度化し、これら
部品表面の微小疵や微小凹凸部形状を検査するために、
高感度、高Ｓ／Ｎ比の検査装置が必要になってきた。

【０００５】

【従来の技術】従来、この種の検査装置としては、図１
２に示すようなものが知られている。これはプローブコ
イルを用いた自己比較法と呼ばれる方法で検査を行なう
ものであり、検査コイル１０は、「コ」の字型の強磁性
体製のコア１１と、それに巻かれた励磁コイル１２及び
検出コイル１３、１４から成る。励磁コイル１２はコア
１１のブリッジ部に巻回され、検出コイル１３、１４は
２本のヨークの部分に巻回される。この検査コイル１０
を被検査部品１９の直上に配置し、発振器１５から励磁
コイル１２に交流電流を供給すると、被検査部品１９の
表面に渦電流が発生する。２つの検出コイル１３、１４
にはこの渦電流に応じた電圧が誘起されるが、被検査部
品１９の表面に疵や凹凸部が存在すると、２本のヨーク
部分の間で渦電流の分布が異なるようになるため、２つ
の検出コイル１３、１４の誘起電圧に差が生じる。従っ
て、２つの検出コイル１３、１４を差動結合して、それ
らの誘起電圧の差分を位相検波回路１６及びハイパスフ
ィルタ１７に入力し、不要因子による信号をできるだけ
小さくして所望の信号だけを得ることにより、被検査部
品１９の表面の疵又は凹部、凸部の形状を検査すること
ができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】冷間鍛造で製造される
磁性部品は一般に小さいものが多い。上記従来の検査コ
イル１０では、被検査部品１９の２箇所の渦電流の分布
の差異を検出するものであるため、比較的広い検査面が
必要である。従って、小さい部品に対しては適用が難し
く、また、平面でない被検査面については正確な疵や凹
凸部形状の検出が難しいという問題があった。

【０００７】また、従来の検査装置を構成するハイパス
フィルタ１７は被検査部品１９の疵や凹凸部での時間的
に急激な変化をする信号のみを取り出し、被検査部品１
９の寸法変化、材質変化、送りムラなどにより緩慢な変
化をする信号のノイズ成分を減衰させる役目をもつ。し
かし、ノイズ成分を十分減衰させようとすると図１３に
示すように元の検出信号に比べて疵や凹凸部による信号
も減衰してしまうという問題があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上説明した
従来からの方法の問題点を解決し、小物部品の微小疵や
凹凸部形状を高感度、高Ｓ／Ｎ比で検査するための技術
である。

【０００９】すなわち、第１発明は、外周面の開口幅が
内周面の開口幅より狭くなるようなギャップを有するリ
ング状コアに１つの励磁コイルと２つの検出コイルを巻
いた検査コイルを被検査部品に近接配置し、該励磁コイ
ルに交流電流を供給するための発振器と、該２つの検出
コイルに誘起する電圧信号の位相を検波する位相検波回
路と、該位相検波回路の出力信号について高い周波数成
分程大きく位相変化させる移相回路と、前記位相検波回
路の出力信号と移相回路の出力信号との差を算出する減
算回路と、減算回路の出力に基づき被検査部品の検査結
果を判定する判定回路と、を設けたことを特徴とする部
品検査装置である。

【００１０】また第２発明は、上記に加え、円周状部分
を有する被検査部品を載置するＶ字状の溝が外周に複数
個設けられた円筒状の搬送手段と、そのＶ字状の溝に載
置された被検査部品が所定位置に来たときに被検査部品
の円筒状部分に接触して被検査部品を回転させる回転ロ
ーラと、を備え、円筒状の部分を有する被検査部品を連
続的かつ自動的に検査する装置である。

【００１１】

【作用】第１発明の基本構成を図１に示す。同図におい
て１は被検査部品、２はギャップ２５を有する磁芯２１
と励磁コイル２２及び検出コイル２３、２４から成る検
査コイル、３は発振器、４は位相検波回路、５は移相回
路、６は減算回路、７は判定回路である。以下、本発明
の作用について説明する。

【００１２】発振器３から励磁コイル２２に交流電流を
供給して、磁芯２１を磁路とする磁束を生成する。この
磁束によって被検査部品１に渦電流を発生させること
で、２つの検出コイル２３、２４に電圧を誘起させる。
ここで、被検査部品１の表面に疵や凹凸がない場合は２
つの検出コイル２３、２４に誘起される電圧は同じであ
り、差動結合によって両端電圧は零となる。次に、磁芯
２１のギャップ２５の直下を被検査部品１の疵や凹部或
いは凸部が通過すると、２つの検出コイル２３、２４に
誘起される電圧に差が生じる。

【００１３】ここで、検査コイル２について詳細に説明
する。通常、リフトオフ（検査コイルと被検査部品との
間の距離）変化等のノイズ成分の影響を抑え、微小な疵
や凹凸部の検査性能を向上させるためには、２つの検出
コイルの間隔をできる限り狭くする必要がある。しか
し、両検出コイルの間隔を狭くするとコイルの巻数が限
られ、検出電圧感度が低下するという問題がある。本発
明の検査コイル２では磁路である磁芯２１をリング状と
したため、両検出コイル２３、２４の間の距離を十分大
きく確保しつつ、渦電流を誘起するための磁力線の発生
間隔を狭くすることができるため、微小部分の検出に有
利となっている。

【００１４】更に、本発明の検査コイル２では図２に示
すように、ギャップ２５の外周側の幅ｇoを内周側ｇiよ
りも狭くしている。これにより、ギャップ２５の部分で
外部に膨出する磁力線は、外周側でより狭く、かつ、よ
り強く膨出するようになるため、被検査部品１の表面の
比較的狭い範囲に大きな渦電流を発生させることができ
る。従って、被検査部品１が円筒状部分をもつ部品であ
る場合に、本発明の検査コイル２は特に適したものとな
っている。

【００１５】両検出コイル２３、２４に誘起された電圧
の差分は、位相検波回路４でノイズ成分と疵や凹凸部形
状により検出される信号成分とに分離されるとともに、
疵や凹凸部形状に対応する直流信号に変換される。この
位相検波回路４で十分に分離できないノイズ成分、特
に、被検査部品１の寸法変化、材質変化、送りムラなど
の緩慢な変化をするノイズ成分は、次段の移相回路５及
び減算回路６で減衰される。これについて、以下説明す
る。

【００１６】移相回路５は、位相検波回路４の出力信号
を、振幅は一定としたまま、位相のみを周波数成分に応
じて変化させる回路である。すなわち、高い周波数成分
は大きく位相変化させ、低い周波数成分は小さく位相変
化させる。図３に示す位相検波回路４の出力波形例で説
明すれば、疵或いは表面凹凸部による波形の５１の部分
が最も周波数成分が高く、次に５２の部分が高い。５３
の部分は被検査部品１の寸法、材質変化、送りムラなど
に起因する波形で低い周波数成分である。従って、５１
の部分は多くの位相変化があり、５３の部分は殆ど位相
変化しないことになる。このような位相変化のあった信
号と元の位相検波回路４の出力信号を減算回路６で減算
すると、図４の波形のように周波数成分の低い被検査部
品１の寸法、材質変化、送りムラなどに起因するノイズ
信号のみが減衰され、疵や凹凸部による検査信号は逆に
元の信号より大きくなり、Ｓ／Ｎ比の高い信号となる。

【００１７】この減算回路６の出力信号は表示回路７に
送られ、疵や凹凸部の良否検査結果が判定される。な
お、必要によりその判定結果は表示器に表示され、又、
良品・不良品選別等に利用される。

【００１８】

【実施例】本発明の一実施例である自動車用燃料噴射弁
に用いられている軟磁性ステンレス鋼製部品の連続自動
探傷装置を図５〜図１１により説明する。本実施例の探
傷装置が対象とする部品１は図５に示すように、円柱状
の部分と円盤状の部分を有し、冷間鍛造で成形された
後、本連続自動探傷装置により全数が検査される。検査
の結果、表面に疵が存在する不良品は本連続自動探傷装
置が備える振分装置によりラインから排除され、良品の
みが後工程に供給される。

【００１９】図６に示すように、本連続自動探傷装置
は、周囲の６箇所にＶ字溝８２を有する搬送ドラム８１
を中心に構成される。搬送ドラム８１の丁度真上の位置
には、回転ローラ７６及び検査コイル２が配置され、搬
送ドラム８１の回転方向（図７の場合、時計回り）に関
してその前の位置には、搬送ドラム８１のＶ字溝８２に
被検査部品１を供給する被検査部品供給ガイド８５が、
また、搬送ドラム８１の回転方向に関して回転ローラ７
６の後には振分装置８６が設けられている。

【００２０】図６に示すように、搬送ドラム８１はモー
タ８４により回転駆動され、モータ８４は搬送ドラム駆
動部８３により制御される。搬送ドラム駆動部８３は搬
送ドラム８１を６０°間隔でステップ状に駆動し、いず
れかのＶ字溝８２が検査コイル２の真下となる位置で搬
送ドラム８１を停止させる。回転ローラ７６はモータ７
５により回転され、モータ７５自体も昇降レール７４に
より上下に移動可能となっている。これらモータ７５の
回転及び昇降（すなわち、回転ローラ７６の回転及び昇
降）の制御は、回転ローラ駆動部７３により行なわれ
る。搬送ドラム８１の直上近傍には、その位置にあるＶ
字溝８２に被検査部品１が存在するか否かを検出する被
検査部品センサ８０が設けられている。

【００２１】振分装置８６は、図７に示すように回転可
能な爪により構成されており、同図の実線で示すよう
に、通常は爪の先端は搬送ドラム８１の外周よりも外側
に位置する。一方、後述するように不良品を排除する際
には、同図破線で示すように、爪の先端が搬送ドラム８
１外周よりも内側に入り込み、被検査部品１の一端（図
５において左側の端部）をすくい上げて、良品排出経路
８７とは別の経路（不良品排出経路）８８に排出する。

【００２２】検査コイル２は図８に示すように、１箇所
にギャップを有するリング状のコア２１と、コア２１に
巻回された励磁コイル２２及び検出コイル２３、２４か
ら成る。検査コイル２は、図６に示すように回転ローラ
７６のすぐ近傍の位置に固定されており、そのギャップ
２５の外周側の開口が、回転ローラ７６により押さえ付
けられ（そして、後述するように回転され）ている被検
査部品１の表面の直上に位置するように配置されてい
る。

【００２３】また検査コイル２は、図８に示すような構
成を有する探傷回路７０に接続される。検査コイル２の
励磁コイル２２には発振器３が接続され、両検出コイル
２３、２４の両端には差動増幅回路４１０が接続され
る。差動増幅回路４１０の出力は同期検波回路４３０に
送られる。この同期検波回路４３０には発振器３の信号
が移相器４２０を介して入力される。一方、減算回路６
には、同期検波回路４３０の出力と、その同期検波回路
４３０の出力が移相回路５を経由した信号とが送られ
る。減算回路６の出力は判定回路７に送られる。

【００２４】本実施例の連続自動探傷装置の動作を図９
のタイミングチャートを用いて説明する。被検査部品１
は図示せぬ前工程（冷間鍛造工程）装置から被検査部品
供給ガイド８５に供給され、そこを落下して搬送ドラム
８１のＶ字溝８２に１個ずつ供給される。Ｖ字溝８２に
よりすくい上げられた１個の被検査部品１は、搬送ドラ
ム８１の回転により頂上位置に搬送される（図９
（ａ））。この位置で被検査部品センサ８０は被検査部
品１を検出し（ｂ）、搬送ドラム８１は停止する。被検
査部品センサ８０による被検査部品１の検出から所定の
短い時間が経過した後、回転ローラ７６が降下して被検
査部品１をＶ字溝８２に押し付け、回転させる（ｃ）。
そして、探傷回路７０の発振器３から交流電流を検査コ
イル２の励磁コイル２２に供給することにより、被検査
部品１の探傷を行なう（ｄ）。

【００２５】両検出コイル２３、２４に誘起された電圧
の差分は差動増幅回路４１０により増幅され、同期検波
回路４３０に送られる。同期検波回路４３０は、不要因
子によるノイズ成分と疵により検出される信号成分を移
相器４２０からの基準位相に基づいて分離し、ノイズ成
分を小さくする。この同期検波回路４３０で十分に分離
除去できない被検査部品１の寸法変化、材質変化、送り
ムラなどに起因する緩慢な変化をするノイズ成分は、移
相回路５及び減算回路６により減衰され、Ｓ／Ｎ比が向
上される。

【００２６】この移相回路５及び減算回路６は、本実施
例では図１０に示す回路を用いた。すなわち、移相回路
５は、抵抗５０１、５０２、５０３、コンデンサ５０４
及び演算増幅器（オペアンプ）５０５からなる一定ゲイ
ン移相回路である。移相回路５の出力信号から移相回路
５の入力信号（同期検波回路４３０の出力信号）を抵抗
６０１、６０２、６０３、６０４及びオペアンプ６０５
からなる減算回路６で引き算する。減算回路６の出力信
号で疵の大きさに応じた信号は判定回路７に送られる
が、判定回路７では、所定の閾値以上の信号が来たとき
に、被検査部品１は不良であると判定する。判定回路７
は、被検査部品１が不良品であると判定すると、ＮＧ信
号を制御部７１に送出する（図９（ｅ））。制御部７１
は、探傷回路７０の判定回路７からＮＧ信号を受けたと
きは、振分装置駆動部７２に対して、被検査部品１を不
良品経路８８に排出するように指令する。振分装置駆動
部７２はこの指令に応じて振分装置８６の爪を回転させ
て搬送ドラム８１の外周よりも内側に位置させ、被検査
部品１を不良品経路８８に排出する（ｆ）。なお、判定
回路７が良品であると判定した場合は、爪は通常の搬送
ドラム８１の外周側に置かれ、被検査部品１は良品経路
８７へ排出される。

【００２７】本実施例の被検査部品１の円筒部（被検査
部分）の直径は１０ｍｍ、検査コイル２の外径は８ｍ
ｍ、内径は４ｍｍ、厚さは２ｍｍ、ギャップ２５の外周
側の幅は０．５ｍｍ、内周側の幅は２．２ｍｍであり、
この諸元において、幅約３０μｍ、深さ約７０μｍまで
の疵を検出することができた。

【００２８】本発明に係る部品検査装置は、図１１に示
すような構造とすることもできる。本実施例の自動部品
検査装置では、被検査部品は昇降台９０上に供給する。
これを図示せぬセンサにより検出すると、エアシリンダ
９４が昇降台９０を上昇させ、被検査部品を駆動ローラ
９２の高さに持ち上げる。被検査部品がその高さに達し
た時点で図で右側のエアシリンダ９５が２本の押えロー
ラ９１を押し出す。押えローラ９１は直動（ＬＭ）レー
ル９６上を平行移動し、被検査部品を駆動ローラ９２に
押しつける。次に、図において左方のモータを回転させ
ることにより駆動ローラ９２を回転させ、駆動ローラ９
２と押えローラ９１との間に挟まれた被検査部品を回転
させる。こうして回転される被検査部品の疵及び凹凸形
状を、センサヘッド９３に内蔵された上記と同様の検出
器により検出する。

【００２９】

【発明の効果】本発明においては、ギャップを有するリ
ング状のセンサを使用しているため、両検出コイルの間
の距離を十分大きく確保しつつ、渦電流を誘起するため
の磁力線の発生間隔を狭くすることができる。更に、そ
のギャップの外周側の幅を内周側よりも狭くしたことに
より、ギャップの部分で外部に膨出する磁力線は外周側
でより狭く、かつ、より強く膨出するようになるため、
被検査部品の表面の比較的狭い範囲に大きな渦電流を発
生させることができる。このため、被検査部品に広い平
面を必要とせず、表面の微小な疵や凹凸部の形状検出を
高感度で行なうことができる。従って、被検査部品が円
筒状部分をもつ部品である場合に、本発明の部品検査装
置は特に適したものとなっている。また、ゲイン一定で
位相が周波数特性をもつ簡単な移相回路と減算回路によ
って、被検査部品の寸法、材質変化、送りムラなどの比
較的緩慢な変化をするノイズ成分を減衰させることによ
って、同時に信号レベルを向上することが可能となり、
Ｓ／Ｎ比の向上が図られ、精度の高い検査装置を提供で
きるようになった。

【００３０】また、円筒状の搬送手段が被検査部品をセ
ンサの位置へ自動的に配置し、回転ローラが被検査部品
を自動的に回転させる等、検査に際して人手を要するこ
となく全ての工程を自動的に行なうことができるため、
高速の冷間加工にも十分追随して高速に全数検査を行な
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示す基本構成図。

【図２】検査コイルの側面図。

【図３】位相検波回路の出力波形例。

【図４】本発明による検出波形例。

【図５】実施例の被検査部品の側面図（ａ）及び正面
図（ｂ）。

【図６】本発明の一実施例である連続自動探傷装置の
構成を示すブロック図。

【図７】実施例の連続自動探傷装置の側面図。

【図８】検査コイル及び探傷回路の構成を示すブロッ
ク図。

【図９】実施例の連続自動探傷装置の各部の動作のタ
イミングチャート。

【図１０】移相回路及び減算回路の具体的な電気回路
図。

【図１１】本発明の第２実施例である自動探傷装置の
斜視図。

【図１２】従来技術を示す基本構成図。

【図１３】従来技術による検出波形例。

【符号の説明】

２…検査コイル２１…コア（磁芯）２２…励磁コイル２３、２４…検出コイル２５…ギャップ７１…制御部７２…振分装置駆動部７３…回転ローラ駆動部７４…昇降レール７５…モータ７６…回転ローラ８０…被検査部品センサ８１…搬送ドラム８２…Ｖ字溝８３…搬送ドラム駆動部８４…モータ８５…被検査部品供給ガイド８６…振分装置８７…良品排出経路８８…不良品排出経路９０…昇降台９１…押えローラ９２…駆動ローラ９３…センサヘッド９４、９５…エアシリンダ９６…直動レール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鷲見和正愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者山田鉄夫愛知県名古屋市中川区十番町４丁目９番地サンテック株式会社内 (72)発明者武田正博愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地愛知製鋼株式会社内 (72)発明者安井永仁愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地愛知製鋼株式会社内 (72)発明者小松嘉久愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地愛知製鋼株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査部品と検査コイルとを近接位置で
相対移動させ、電磁誘導法によって部品を検査する装置
であって、 a)外周面の開口幅が内周面の開口幅より狭くなるような
ギャップを有するリング状コアに１つの励磁コイルと２
つの検出コイルが巻かれ、被検査部品に近接配置された
検査コイルと、 b)該励磁コイルに交流電流を供給する発振器と、 c)該２つの検出コイルに誘起する電圧信号の位相を検波
する位相検波回路と、 d)該位相検波回路の出力信号に対して、高周波成分程位
相を大きく変化させる移相回路と、 e)前記位相検波回路の出力信号と移相回路の出力信号と
の差を算出する減算回路と、 f)減算回路の出力に基づき被検査部品の検査結果を判定
する判定回路と、を備えることを特徴とする部品検査装置。
【請求項２】更に、 g)円周状部分を有する被検査部品を載置するＶ字状の溝
が外周に複数個設けられた円筒状の搬送手段と、 h)上記Ｖ字状の溝に載置された被検査部品が所定位置に
来たときに被検査部品の円筒状部分に接触して被検査部
品を回転させる回転ローラと、を備え、円筒状の部分を有する被検査部品を連続的かつ
自動的に検査することを特徴とする請求項１記載の部品
検査装置。