JPS5825227B2 - 被加工材の割れ検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は被加工材より発生する音響放射波を検出して割
れの発生の有無を検査する方法に関する。

音響放射（アコースティック・エミッション、ｊ以下Ａ
Ｅと称する）を利用して割れを検出する技術は、各種材
料試験、例えば、降伏点を検出する引張り試験及び曲げ
試験、仮労によって生じる割れを検出する疲労試験等、
や溶接状態試験等に用いられているが、材料加工中に発
生する割れをそｊの加工工程中で検査する方法は未だ実
用化されていない。

これは、加工工程中においては、被加工材に生ずる割れ
に基づ＜ＡＥの他に種々の雑音が発生するため、加工工
程中のＡＥを検出しても正しい割れ検出ができないこと
、ＡＥを検出する計測系が正常に動作しているか否かを
容易にかつ確実に把握することができないこと等が原因
と考えられる。

従って本発明は従来技術の上述の問題点を解決するもの
であり、被加工材の割れ発生が加工工程中に確実にしか
も精度良く検出できる信頼性の高□いＡＥを利用した割
れ検査方法を提供することにある。

上述の目的を達成する本発明の特徴は、被加工材より音
響放射波の発生する可能性のある第１の期間を設定し、
該第１の期間と時間的に異なりかつ所定の雑音が確実に
発生する第２の期間を設定し、前記第１の期間中に発生
する音響放射量が第１の所定量を越えたか否かを検出し
て割れ発生の有無を判別すると共に前記第２の期間中に
発生する音響放射量が第２の所定量を越えた場合に上記
判別結果の正当性を得るようにしたことにある。

以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１ａ図は本発明の一実施例における根株的構成部分、
即ち加工機及びその周辺部分を表わす図である。

この実施例は、本発明を歪取り加工時の割れ検出に用い
た場合である。

同図において、１０は歪を除去するために加圧される被
加工材（以下ワークと称する）であり、１２は加圧棒、
１４は加圧棒１２に連結するピストン、１６はピストン
１４を従って加圧棒１２を上昇、下降させる油圧シリン
ダをそれぞれ示している。

加圧棒１２には、ＡＥ波検出用のセンサ１８が固着され
ており、さらにアーム２０が固着されている。

アーム２０の所定の位置には突起部２２及び２４がそれ
ぞれ設けられている。

突起部２２及び２４は加圧棒１２が上下動した際にリミ
ットスイッチ２６及び２８のレバーに押し当ることがで
きるように配設されている。

これらのリミットスイッチ２６及び２８と、上述の突起
部２２及び２４との相対的位置は、本実施例では、次の
如き動作が行われるように設定される。

即ち、まずピストン１４が上方の初期位置から下降を開
始するとリミットスイッチ２６が突起部２２によってオ
フにされ、ピストン１４゜かさらに下降して加圧棒１２
の端面がワーク１０に当接するとリミットスイッチ２８
が突起部２４によってオンにされ、次いでピストン１４
が逆に上昇して加圧棒１２の端面がワーク１０に最初に
当接した位置まで戻ると、突起部２４によってリミット
スイッチ２８がオフとされさらに上昇して初期位置に達
すると突起部２２によってリミットスイッチ２６がオン
にされるように設定されている。

第１ｂ図は、本実施例において歪取り加工を行１つだ場
合にセンサ１８によって検出されるＡＥ波の波形図の一
例であり、同図のａの部分はビストス１４がシリンダ１
６の側壁に沿って摺動する際に生じる摺動雑音であり、
ｂはワーク１０が加圧される際に発生した割れ３０ａ
、３０ｂによる割２れＡＥ波をそれぞれ示している。

第２図は本実施例における電気的構成部分、即ち、割れ
検出回路を表わす回路図であり、第３図は第２図の回路
の各部の波形図である。

第２図において、２６．２８は第１ａ図で説明したそれ
ぞ２れＢ接点、Ａ接点式のリミットスイッチであり、１
８は同じくセンサである。

リミットスイッチ２６及び２８の一端は、論理１１１の
レベルの供給源３２に接続されている。

前述の如く、リミットスイッチ２６はピストン１４が初
期位置から下３降を開始した際にオフとなり、歪取りの
１回の加圧が終了して加圧棒１２が初期位置までピスト
ン１４が戻るとオンになるから、このリミットスイッチ
２６の他端には第３図Ａに示す如き信号Ｃが現われる。

一方、リミットスイッチ２８は加圧棒３゜１２の端面が
ワーク１０に最初に当接してから、ワーク１０の加工が
終了して七〇当接位置までピストン１４が戻るまでの間
オンとなるから、その他端には第３図Ｂに示す如き信号
ｄが現れる。

リミットスイッチ２６の他端に現れる信号Ｃに槍よって
ノリツブフロップ３３をセットしこの信号Ｃとリミット
スイッチ２８の他端に現れる信号ｄとの否定論理積がナ
ンド回路３４においてとられ、このナンド回路３４の出
力で７リツプフロツプ３３をリセットすると第３図Ｃに
示す如くなる。

この信号ｅの論理ｌＩＩの期間は第１ｂ図に示す摺動雑
音ａの発生する雑音発生領域Ｔａに対応し、信号ｄの論
理ｌＩＩの期間は第１ｂ図に示す割れＡＥ波すの発生す
る可能性のある割れ発生領域Ｔｂに対応している。

第２図において３６はプリセッタブルダウンカウンタを
示している。

このダウンカウンタ３６の初期値は初期値設定回路３８
から与えられる。

初期値設定回路３８は線４０．４２を介して送り込まれ
るトリガ信号ｆ１ｇに応答して互いに異なる所定値を選
択的に与えることができるように構成されている。

トリガ信号ｆ１ｇは、第３図り、Ｅに示す如く、信号ｅ
、ｄの立上りエツジをトリガ信号形成回路４４．４６に
おいて微分することによって形成される。

ダウンカウンタ３６のリセットはオア回路４８を介して
印加される前述のトリガ信号ｆ及びｇによってなされる
。

さらに、ダウンカウンタ３６の計数は、アンド回路５０
を介して送り込まれるリミッタ回路５２の出力をクロッ
クとして行われる。

初期設定された値を計数し終るとダウンカウンタ３６は
アンド回路５４もしくは５６を介してＳ−Ｒフリップフ
ロップ５８もしくは６０のセット入力に信号を送り込む
。

フリップフロップ５８．６０のＱ出力は表示機構６２゜
６４に送り込まれ、これらをそれぞれ付勢することがで
きるように構成されている。

次に本実施例の動作及び作用について説明する。

前述の如く、歪取り加工の１サイクルが実施されると、
センサ１８からは第１ｂ図に示す如きＡＥ波が出力され
る。

第３図Ｆは、説明を容易にするため、この波形を簡略化
して表わしたものである。

さて、センサ１８によって検出され、増幅回路６６によ
って適宜レベル調整された検出信号りは、リミッタ回路
５２において、所定の基準レベルｉ（第３図Ｆ参照）で
リミットされ、第３図Ｇに示す如き矩形波信号ｊとなる
。

信号Ｃが論理ｌＯ１の場合、アンド回路５０が開成する
から、この間上記信号ｊはダウンカウンタ３６にクロッ
クとして送り込まれる。

即ち、前述の雑音発生領域Ｔａ及び割れ発生領域Ｔｂの
間、信号ｊはダウンカウンタ３６に送り込まれることに
なる。

まず、雑音発生領域Ｔａの期間における動作について説
明する。

この期間中、信号ｅの存在によリアンド回路５４が開成
されており、アンド回路５６は閉じている。

ダウンカウンタ３６はこの領域Ｔａの開始時点でリセッ
トされ、この領域Ｔａ角に用意された初期値にプリセッ
トされている。

従って、雑音発生領域Ｔａの期間内に計数されるコクロ
ック、即ち、この期間内に発生する雑音の量が上記初期
値を越えた場合は、フリップフロップ５８がセットされ
、表示機構６２が付勢され、その状態を維持する。

上述の初期値はこの期間内に発生する雑音の量よりも充
分小さな値に設定されＪる。

従って表示機構６２が付勢された場合には、割れ検出回
路の作動が正常であるとみなすことができる。

次に割れ発生領域Ｔｂの期間における動作について説明
する。

この期間中は信号ｄの存在により、アンド回路５６が開
き、アンド回路５４が閉じている。

ダウンカウンタ３６は、この期間の開始時点においてリ
セットされ、今度はこの領域Ｔｂ用に用意された初期値
にプリセットされる。

従ってこの割れ発生領域Ｔｂの期間内に計数されるクロ
２ツク、即ち、この期間内に現れる割れＡＥの量が上記
初期値を越えた場合はフリップフロップ６０がセットさ
れ、表示機構６４が付勢状態となる。

この場合の初期値は、加工により割れが発生した際に生
じるとみなされるＡＥＯ量よりも小さく設２定される。

従ってオペレーダは、表示機構６２が付勢され、なおか
つ表示機構６４が付勢された場合には被加工材に割れが
発生したと判断し、表示機構６２が付勢されかつ表示機
溝６４が付勢されなかった場合は被加工材に割れが発生
しなかったｊと判断する。

また、表示機構６２が全く付勢されなかった場合は、割
れ検出装置に故障が生じたと判断する。

なお、フリップフロップ５８あるいは６０もしくはその
両方の出力を表示機構以外に供給して、ｊ例えば加工機
の運転を停止する等の動作を行わせることもできる。

以上述べたように、本実施例によれば、歪取り加工の１
工程毎に、異常の起りやすいセンサばかりでなく割れ検
出装置全体を自己チェックしてい４るので、信頼性のあ
る割れ検出を行うことができる。

第４ａ図は本発明の他の実施例における機械的構成部分
を表わしている。

この実施例は、本発明を高周波焼入れ加工時の割れ検出
に用いた場合である。

同図において、７０は焼入れ加工されるワークであり、
この実施例では歯車の場合を表わしている。

また、１２はワーク１０を載置する支持台、７４は高周
波加熱用のコイルを表わしている。

支持台１２にはＡＥ波のセンサ７６が固着されている。

焼入れ用の冷却水はコイル７４を一部貫通する導管７８
を介してワーク７０に与えられる。

導管７８の途中には電磁弁８０が設けられており、この
電磁弁８０は、線８２を介して冷却開始信号が送り込ま
れると開成して冷却水の供給を開始する。

第４ｂ図は第４ａ図の実施例において焼入れ処理を行っ
た場合にセンサ７６によって検出されるＡＥ波の波形図
の一例である。

同図においてａ／の部分は、加熱されたワーク７０に冷
却水が与えられた際、その冷却水が蒸発して生じる高振
幅の雑音であり、ｂ′の部分はワーク７０が冷却されて
いる過程に発生する割れによる割れＡＥ波をそれぞれ示
している。

即ち、本実施例においては、上述の雑音ａ′の発生する
期間を雑音発生領域Ｔａ’として設定し、割れＡＥ波ｂ
′の生じる期間を割れ発生領域Ｔｂ’として設定する。

このような領域Ｔａ’及びＴｂ’に対応する信号、即ち
、第１ａ図の実施例における信号ｅ及びｄに対応する信
号は、線８２を介して印加される冷却開始信号の立上り
エツジで時限動作を行う二種類のタイマ回路を用いれば
容易に形成することができる。

この種のタイマ回路を除く本実施例の割れ検出回路のそ
の他の構成は第２図の回路とほぼ同様であり、またその
作用効果も同様であるため、説明は省略する。

第５ａ図は本発明のさらに他の実施例における機械的構
成部分を表わしている。

この実施例は、本発明をプレス加工時の割れ検出に用い
た場合である。

同図において、８４はプレス加工されるワークであり、
８６はその支持台、８８は加圧ポンチをそれぞれ示して
いる。

支持台８６にはＡＥ波のセンサ９０が固着されている。

第５ａ図には表わしてないが加圧ポンチ８８には第１ａ
図の実施例と同様のアームが固着されている。

さらに同様のリミットスイッチが設けられている。

第５ｂ図は第５ａ図の実施例においてプレス加工を行っ
た場合にセンサ９０によって検出されるＡＥ波の波形図
の一例である。

同図において、ａｌの部分は加圧ポンチ８８がワーク８
４に衝合した際の衝突音から成る雑音であり、ｂｙの部
分はワーク８４のプレス過程中に生じる割れによる割れ
ＡＥ波をそれぞれ示している。

本実施例における雑音発生領域Ｔａ’は上述の雑音ａｌ
の発生する期間に設定され、また割れ発生領域Ｔｂｌは
上述の割れＡＥ波ｂｌの生じる期間に設定される。

本実施例における割れ検出回路の構成及び動作は第２図
の場合と全く同様である。

第６図は本発明のさらにまた他の実施例における機械的
構成部分を表わしている。

この実施例は、第１ａ図の実施例の変更態様であり、同
図において、１０’、１２’、１８’は第１ａ図に示し
たものとほぼ同様のワーク、加圧棒、センサをそれぞれ
示している。

加圧棒１２′には、加圧棒側の一端を中心にして回動自
在としてアーム９２の一端が取り付けられており、この
アーム９２の他端には鋼球９４が固着されている。

即ち、本実施例では第１ａ図の実施例の如くピストン１
４とシリンダ 。

１６との摺動雑音ａを雑音ＡＥ波として検出せずに、こ
の雑音発生領域Ｔａ内で鋼球９４を加圧棒１２′に衝突
させ意図的に雑音ＡＥ波を形成しこれを検出しているの
である。

このような方法によれば、振幅の大きい雑音ＡＥ波を確
実に得ること。

ができる。

本実施例におけるその他の構成及び動作は第１ａ図の実
施例と同様である。

以上詳細に説明したように、本発明の方法によれば、加
工工程中で割れの発生すると思われる期間のみにその割
れＡＥ波の検出動作を行っているだめ、割れの発生を確
実にしかも精度良く検出することができる。

さらに、本発明の方法によれば、１回の加工工程中に割
れ検出装置自体の作動が必ずチェックされるため、割れ
検出によって得られた結果の信頼性が非常に高い。

また、特別のチェック回路を設けることなく上記チェッ
クが行える；ため、回路構成が簡単となる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は本発明の一実施例の一部の構成図、第１ｂ図
は第１ａ図の実施例におけるＡＥ波の波形図、第２図は
第１ａ図の実施例における一部の回路図、第３図は第２
図の回路の動作波形図、第４ａ図は本発明の他の実施例
の一部の構成図、第４ｂ図は第４ａ図の実施例における
ＡＥ波の波形図、第５ａ図は本発明のさらに他の実施例
の一部の構成図、第５ｂ図は第４ａ図の実施例における
ＡＥ波の波形図、第６図は本発明のさらにまた他の実施
例の一部の構成図である。 １０．１０’ 、７０．８４・・・・・・ワーク、１
Ｂ。 １８’ 、７６．９０・・・・・・センサ、２６，２
８・・・・・・リミットスイッチ、３３・・・・・・フ
リップフロップ、５０．５４，５６・・・・・・アンド
回路、３６・・・・・・ダウンカウンタ、３８・・・・
・・初期値設定回路、５２・・・・・・リセット回路、
６２．６４・・・・・・表示機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被加工材より発生する音響放射波を検出して割れが
   発生したか否かを検査する方法において、被加工材より
   音響放射波の発生する可能性のある第１の期間を設定し
   、該第１の期間と時間的に異なりかつ、所定の雑音が確
   実に発生する第２の期ン間を設定し、前記第１の期間中
   に発生する音響放射量が第１の所定量を越えたか否かを
   検出して割れ発生の有無を判別すると共に前記第２の期
   間中に発生する音響放射量が第２の所定量を越えた場合
   に上記判別結果の正当性を得るようにしたこと２を特徴
   とする被加工材の割れ検査方法。