JPH087123B2 - 打撃式構造変化検出装置 - Google Patents

打撃式構造変化検出装置

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JPH087123B2
JPH087123B2 JP2233850A JP23385090A JPH087123B2 JP H087123 B2 JPH087123 B2 JP H087123B2 JP 2233850 A JP2233850 A JP 2233850A JP 23385090 A JP23385090 A JP 23385090A JP H087123 B2 JPH087123 B2 JP H087123B2
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邦宏 三橋
秀利 西川
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は打撃式構造変化検出装置に係り、特にハニカ
ム板などの複合構造物の剥離検査や固体材料のクラック
検査等に適用するのに好適な打撃式構造変化検出装置に
関する。
【従来の技術】
従来、構造物に発生しているクラック、あるいはハニ
カム構造物の表面材とコアとの剥離のような複合材の内
部異常を検査する場合、構造物の表面をハンマによって
打撃し、この打撃音によって構造物にクラックや剥離が
あるか否かを検査することが行われている。このような
検査方法は、打撃音で判別するので、高い熟練度を要す
るものとなっている。したがって、最近では、ハンマに
センサを取り付け、このセンサによって打撃時の反力変
化を捉えて、構造物に異常があるか否かを検査する方法
も提案されている。 このようなセンサを利用した検査手段としての打撃式
構造変化検出装置は、構造物を直接打撃するハンマヘッ
ドに圧電素子等のセンサを取り付け、連続的に検査面を
打撃しつつセンサにより打撃反力を検出し、この検出信
号により構造異常の判別を行うものである。この判別処
理は、従来からディジタル回路を用いて打撃反力パルス
の時間間隔をカウンタにより計測し、このカウント時間
を構造異常の判別に利用するものとなっていた。
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の打撃式構造変化検出装置では、
構造異常の判別にディジタル回路を用いているため、多
くの部品を要するとともに、価格が高価になってしまう
問題があった。 本発明は、上記従来の問題点に着目し、部品点数を少
なくしつつ、アナログ処理によって簡単に所望の判別信
号を出力させることができるようにした低価格の打撃式
構造変化検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る打撃式構造
変化検出装置は、打撃用ハンマに取付けられ打撃に伴う
信号変化を検出する力検出センサまたは加速度検出セン
サから出力される波形信号を矩形パルス信号に波形整形
するコンパレータと、このコンパレータの出力を減衰可
能な可変アテニュエータと、当該アテニュエータの出力
する各パルス信号のそれぞれのパルス幅に比例した大き
さの信号を出力する積分回路とを備え、この積分回路の
出力を大きさの異なる基準値をもつ複数のコンパレータ
に入力して出力信号の大きさに応じた出力を可能ならし
めたものである。
【作用】
上記構成によれば、ハンマ打撃によってセンサから打
撃反力に応じた波形信号が得られるが、これはコンパレ
ータにて所定の基準値によって矩形パルス信号に変換さ
れる。これをアテニュエータにより被検査物の硬度等に
応じて減衰させ、被検査物に応じた感度に調整する。ア
テニュエータの出力信号は積分回路に入力されるが、こ
こでは矩形パルス幅に応じて所定の傾きで立上がる。こ
の出力の傾斜立上がりの大きさが矩形パルスの時間間隔
に相当するので、これを異なる基準値を有する複数のコ
ンパレータにそれぞれ入力することにより、立上がり信
号の大きさに応じて各コンパレータからオン・オフ信号
として出力させることができる。したがって、各コンパ
レータの出力により点灯する複数のLEDなどを用いるこ
とにより、パルス時間間隔の大きさ、すなわち被検査物
の構造の異常の程度に応じて点灯LEDの数が変化するよ
うに表示させることができるのである。
【実施例】
以下に本発明に係る打撃式構造変化検出装置の具体的
実施例を図面を参照して詳細に説明する。 第1図は実施例に係る打撃式構造変化検出装置の構成
図である。図示のように、この装置は、下端にハンマ10
を備えたハンマシャフト12を立て置き配置してケーシン
グ14内に取り付けている。ハンマシャフト12はケーシン
グ14の中央部に形成したガイド16に貫通されて上下動自
在とされ、ガイド16の下面とハンマ10の間、およびガイ
ド16の上面とシャフト上端に設けたプレート18との間に
それぞれ介装したスプリング20によって宙吊り状態に保
持されている。前記ハンマ10に打撃動作を与えるため
に、ケーシング14の上部側にはモータ22が設置され、こ
れにはクランクアーム24を取り付けて回転駆動可能とし
ている。クランクアーム24の回転軌跡は前記ハンマシャ
フト12の上端に設けたプレート18の縁部と係合するよう
に設定され、クランクアーム24の回転によりプレート18
を押上げた後、係合を外してスプリング20の弾性力によ
りハンマ10に打撃動作を行わせるものとしている。 またこの実施例では前記ハンマ10は間接タッピングを
なすように構成されている。すなわち、ハンマ10を取囲
んでいるケーシング14の下部に前記ハンマ10と間隔をお
いて対面配置される接触子26を配置し、これをケーシン
グ14の下部に板ばね28にて定位置に保持するように取り
付けている。そして、接触子26を直接被検査部材30に突
き当てた状態にし、ハンマ10が当該接触子26の頭部を打
撃するようにしている。したがって、ハンマ10の打撃は
接触子26に一次的に作用し、接触子26を通じて被検査部
材30に作用する。 ここで、ハンマ10の打撃によって接触子26には被検査
部材30からの打撃反力が与えられるが、この打撃反力を
検出するために、当該接触子26には圧電素子積層したセ
ンサ32が設けられている。センサ32は接触子26の途中に
介装されて一体化され、全体としてサンドイッチ構造と
なっている。そして、このセンサ32の検出信号Vは判定
回路部34に出力されるようになっている。判定回路部34
は前記センサ32の検出信号Vを入力するとともに、固定
基準電圧V01を入力するコンパレータ36を有している。
当該コンパレータ36では打撃反力による波形パルス信号
が雑音信号を除去するための基準電圧V01以上となって
いる時間Tに相当する幅の矩形パルスV1を出力させるよ
うになっている。また、このコンパレータ36の出力側に
はアテニュエータ38が接続されており、供給電圧レベル
Vcc(=V1)の矩形パルス信号を減衰させるようにして
いる。この減衰レベルV2は可変になっており、被検査物
30の表面の弾性や硬度等に応じて加減し、表示感度を調
整可能にしている。更に、前記アテニュエータ38の出力
側には積分回路40が設けられ、所定のレベルに減衰させ
た矩形パルス信号V2を入力し、そのパルスの立上がりか
ら一定の上昇率で出力電圧を増大した信号V3を出力させ
るものとしている。これによって入力信号V2のパルス
幅、ひいては打撃反力による波形パルス幅Tの間、積分
回路40の出力信号V3は一定割合で出力電圧が増大変化す
るものとなる。したがって、この上昇電圧V3のレベルに
対し異なる複数のレベルに設定した閾値を設定し、この
閾値を越えるか否かでパルス幅Tの大きさを判定するこ
とができる。そこで、まず積分回路40はチャージされた
電圧を放電するようにするように構成し、また積分回路
40の出力側には複数のコンパレータ42、44を並列に接続
している。各コンパレータ42、44の一方の入力端子には
値の異なる電圧V02、V03(V02<V03)を基準電圧として
入力させ、他方の入力端子には前記積分回路40からの出
力信号V3を入力させている。これにより各コンパレータ
42、44の出力信号は基準電圧V02、V03を越えている時間
だけオン状態になり、そのパルス信号V4、V5を出力す
る。このような各コンパレータ42、44の出力側には発光
ダイオード等の表示手段46、48を接続しており、オン信
号の出力によって対応する表示手段46、48を点灯させる
ようにしている。これらの表示手段はケーシング14の表
面に配置し、計測者が見やすいようにしておけばよい。 このように構成された打撃式構造変化検出装置では、
モータ22を駆動することによりハンマシャフト12が軸方
向に往復駆動され、下端のハンマ10が接触子26を打撃す
る。接触子26は板ばね28により保持され、被検査部材30
に当接されているので、ハンマ10の打撃力は接触子26を
通じて被検査部材30に伝えられ、打撃反力が接触子26に
与えられる。接触子26にはセンサ32が付帯されているの
で、センサ32は打撃反力に応じた波形パルス信号Vを検
出する(第2図A)。ところで、被計測部材30が第1図
に示したようにハニカムコアを挟着した複合材料であっ
て剥離検査を行なう場合、剥離部分を打撃すると、その
部分のばね定数が他の正常部位よりも小さくなるので、
波形パルスVの幅Tは大きくなる。したがって、このパ
ルス幅Tの大きさにより被検査物の構造異常を判定する
ことができるのである。 そこで、センサ32によって検出された信号を判定回路
34に入力すると、最初はコンパレータ36によって雑音部
分が切取られ、波形パルスの幅Tの幅に相当する矩形パ
ルス信号V1を出力する(第2図B)。更に、このパルス
信号V1はアテニュエータ38に入力され、被検査部材30に
応じた感度で出力されるように減衰処理された矩形パル
ス信号V2を出力する(第2図C)。この信号V2は積分回
路40にて積分処理され、パルス幅Tに対応した積分信号
V3が出力され(第2図D)、適度な放電回路を設けるこ
とにより同図破線のように入力パルス信号V2の立下がり
時点から所定の勾配でレベルが減衰され、次の打撃まで
にV2=0とされる。このような積分信号は複数のコンパ
レータ42、44に入力され、ここで各基準電圧V02、V03
比較され、これらの閾値を越えたときにそれらの出力側
に接続された表示手段46、48を点灯させる。表示手段4
6、48として用いる発光ダイオードの表示色を閾値が高
い方を「赤」、低い方を「緑」等のように区別すること
により、計測者は被検査部材30の構造の異常状態を視覚
判定することができるものとなる。 検査にあたって最初、正常部を打撃している状態で、
アテニュエータ38の感度を表示手段48の発光ダイオード
が「緑」(正常とする)となるように調整する。その
後、検査作業に移れば異常部で表示手段46の発光ダイオ
ード「赤」が点灯し、異常であることを示す。別の方法
としては、アテニュエータ38に目盛を付けておき、試験
対象物ごとにアテニュエータの値を設定する方法を用い
ることができる。 このような実施例によれば、打撃反力に対応する検出
パルスの信号幅をアナログ処理だけによって判定するこ
とができ、判定のための部品点数を少なくして検査する
ことができる装置となる。したがって、パルス幅の判定
に高価なデジタル回路部品を使用する必要がなくなり、
非常に安価な検査装置とすることができる。特に、異常
判定を視覚により表示させ、簡単な色別表示で異常を判
定することができるため、検査に熟練を要することな
い。 なお、本実施例ではハンマの駆動をモータとカムの組
合せによるようにしているが、ソレノイドとバネ、ある
いは双方向ソレノイドなどによって駆動して差し支えな
い。タッピングの方法も本実施例では間接タッピング法
を図示しているが、接触子26のない直接タッピング方式
でもよい。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、打撃用ハンマ
に取付けられ打撃に伴う信号変化を検出する力検出セン
サまたは加速度検出センサから出力される波形信号を矩
形パルス信号に波形整形するコンパレータと、このコン
パレータの出力を減衰可能な可変アテニュエータと、当
該アテニュエータの出力する各パルス信号のそれぞれの
パルス幅に比例した大きさの信号を出力する積分回路と
を備え、この積分回路の出力を大きさの異なる基準値を
もつ複数のコンパレータに入力して出力信号の大きさに
応じた出力を可能ならしめたので、部品点数を少なくし
つつ、アナログ処理によって簡単に所望の判別信号を出
力させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例に係る打撃式構造変化検出装置の構成
図、第2図は同装置による判定回路における出力波形図
である。 10……ハンマ、12……ハンマシャフト、22……モータ、
24……クランクアーム、26……接触子、30……被検査部
材、32……センサ、34……判定回路部、36……コンパレ
ータ、38……アテニュエータ、40……積分回路、42、44
……コンパレータ、46、48……表示手段(発光ダイオー
ド)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】打撃用ハンマに取付けられ打撃に伴う信号
    変化を検出する力検出センサまたは加速度検出センサか
    ら出力される波形信号を矩形パルス信号に波形整形する
    コンパレータと、このコンパレータの出力を減衰可能な
    可変アテニュエータと、当該アテニュエータの出力する
    各パルス信号のそれぞれのパルス幅に比例した大きさの
    信号を出力する積分回路とを備え、この積分回路の出力
    を大きさの異なる基準値をもつ複数のコンパレータに入
    力して出力信号の大きさに応じた出力を可能ならしめた
    ことを特徴とする打撃式構造変化検出装置。
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