JPS5925009Y2 - 歪取クラツク検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はシャフト等の加工材の歪取装置に用いられるク
ラック検出装置に関するものであり、歪取作業下におけ
る加工材より発生する音響放射（以下ＡＥと略記する。

）波を検出して、歪取を行なう際に生ずる微細なりラッ
クの発生を即時に検出し、適正な加圧ストローク量を正
確に決定しうる装置を提供することを目的としている。

自動車構成部品等におけるシャフト類の加工材は、その
表面部を高周波、浸炭焼入等の熱処理を施して、表面部
の耐摩耗性等を向上させている。

この焼入工程後の加工材には、焼入による熱歪が加わり
、若干の曲がりが発生する。

特にシャフト等の回転体においては、この曲がり変位は
、回転むら、組付精度不良等の悪影響を及ぼすため、曲
がり変位を矯正する必要があり、この曲がり変位を矯正
するため歪取工程が設けられている。

歪取を行なう際には、加工材の曲がり変位量、加圧荷重
、負荷変位量即ち加圧のストローク量、加圧回数等によ
って加工材にクラックが発生する可能性がある。

このため従来歪取後の加工材について磁粉探傷によりク
ラック発生の有無を調査しているが、磁粉探傷では検査
に時間がかかり、また磁粉濃度によって検出力が左右さ
れる等の問題点があった。

また従来の歪取装置では、クラック検出機能を保有して
いないために、過大な加圧ストローク量で歪取を行う場
合には、加工材にクラックが発生したり更には加工材の
破壊を生ずることすらあり、これらの損傷を避けるため
に、安全サイドとしてクラックの発生しない領域におい
て、より少い加圧ストローク量により歪取を実施してい
た。

このため歪発生加工材の所要の歪取量である正規歪量に
到達するためには、より多くの加圧回数が必要であり、
歪取時間が長くかかる欠点があった。

更に前記のクラックの発生しない領域のストローク量の
決定に際しては、加工材の初期歪量、歪取の負荷方向、
熱処理品質等によって、加圧ストローク量が同一であっ
てもクラック発生領域が異なり、このため事実上クラッ
クを発生しない領域のストローク量を正確に見出すこと
は困難であった。

前述の如〈従来の歪取装置には、歪取所要時間が長いこ
と及び加圧ストローク量を正確に決定することができな
いという欠点があり、この欠点の解決策が望まれていた
。

本考案はこれらの欠点を解決できたものであり、歪取を
実施する際に加工材に発生するクラックの検出手段とし
て、歪取加工下における加工材自体から放出されるＡＥ
波を検出するものであるため、磁粉探傷の如く磁化、磁
粉散布等の手段の必要がなく、極めて安価な設備費で、
充分な精度で、且つリアルタイムにクラック発生を検出
でき、検査工程をも包めた歪取工程全体の自動化、磁粉
探傷工程の省略及び従来の歪取装置の問題点である歪取
時間の大巾な短縮化を可能とするに至ったものである。

以下図面により本考案の構成、作用、効果について説明
する。

第１図に示す実施例においては、支台４で支持されてい
る歪を有する加工材１を、加圧棒２を矢印方向に成る加
圧ストローク量で加圧することにより歪取を行なう歪取
装置であり、前記加圧棒２にセンサ３が直接取付けられ
、センサ３とＡＥ計測装置１３とが結線されて歪取りラ
ック検出装置で構成されているもので、このＡＥ計測装
置１３はプリアンプ５、メインアンプ６、フィルタ７、
ＡＥ信号処理部８、測定部９、コンパレータ１０及び表
示部１１により構成されている。

前述の如く加工材１が加圧棒２により成る加圧ストロー
ク量Ｓで加圧されると、加工材１中にＡＥ波が発生する
。

このＡＥ波は、その波形は例えが第２図のＡ、イ及びＢ
、イに示す如きものであり、加工材１よりこれに密着し
ている加圧棒２に伝達されるため、この加圧棒２にセン
サ３が直接装着されていると、センサ３により検知され
る。

実測の結果、加圧ストローク量Ｓが増大するとＡＥ波の
発生数及びその振巾が大となり、加工材にクラックが発
生するとＡＥ波の発生頻度は更に増大する。

加工材の材質、形状、加工手段、熱処理方法等によって
ＡＥ波の発生頻度の増大する加圧ストローク量Ｓの大き
さは異なるが同一品質の加工材においては略同−である
。

実験の結果ＡＥ波の検知信号として種々の計測値が用い
られうろことが判明したが、ＡＥ波の発生数及び振幅に
ついて以下例示すると、ＡＥ波の発生件数をｎ、振巾を
■、ＡＥ波１事象当りの或振巾以上の波の数をＮとする
と、第２図Ａ、イに示す如く、予め定められた一定のス
レンホールドレベル１５以上の波の数Ｎ（図示例ではＮ
−６）を計測してＡＥ液累積発生個数（Ｍ−ざＮ）と加
圧ストローク量Ｓとの関係を求めると第３図Ａに示す如
き関係となり、加圧ストローク量Ｓが増大すると累積個
数Ｍが比例して増大し酸量以上のＳ値においてＭ値が急
増することが確められた。

この関係は加工材により異なり、試料Ａにおいてはａ点
を過ぎるとＭが急増し、試料Ｂにおいてはｂ点を過ぎる
とＭが急増する。

而して前記ａ、 ｌ）点を超えたストローク量Ｓでそ
れぞれ試料Ａ、試料Ｂの加工材を加圧した場合、それぞ
れクラックの発生が認められた。

このことから試料Ａについてはａ点、試料Ｂについては
ｂ点に該当する加圧ストローク量Ｓａ、 Ｓｂがクラッ
クを発生しない領域の正確な最大加圧ストローク量であ
り、試料によりこのクリティカルポイントａ。

ｂの加圧ストローク量Ｓａ、 Ｓｂを見出しストローク
量Ｓを制御すれば、クラック発生寸前まで加工材の歪量
を矯正することができ、最も能率のよい歪取作業が実施
されうろことになる。

また発生したクラックの深さとＡＥ波計測値との関係を
求めたところ、第３図Ｂに示す如く、クラック深さとＡ
Ｅ波発生個数Ｎ或いはＡＥ波振幅平均値Ｖとは略直線的
な対応関係にあることが判明した。

前記振幅平均値７については、第２図Ｂの４５口に示す
如く、ＡＥ波の発生時間をｔｌからｔ２の間とし、各瞬
間におけるＡＥ波の包路線の振幅をＶとすれば により求めることができる。

また最大振幅■を検知し、これを利用することもできる
。

前記の事項から、歪取時に加工材に発生するＡＥ波を検
知し、適切な計測処理を行えば、クラック発生の有無、
クラックの深さ及び適確な加圧ストローク量等の諸要素
を検出、算定できることが判明した。

第１図に示される実施例においては、歪取加工により加
工材１に例えば微小クラック１２或いは１２ａが図示位
置に発生するものとし、これら微小クラック１２．１２
Ｈの発生時における微小なＡＥ波をセンサ３により検知
し、この検知信号をブリアンプ５及びメインアンプ６に
より拡大し、所定のＡＥ波信号のみをフィルタ７を通し
てＡＥ信号処理部８に導き、例えば後述する如き処理を
行い、処理後の信号値を測定部９に伝えコンパレータ１
０における所定値と比較検出の後微細クラックの発生が
検知できたときは表示部１１に表示し、直ちにクラック
の発生を知らせる。

表示部は表示灯の点灯或いはメータの指針の指示等によ
り表示することができる。

ＡＥ信号処理部８の機能例としては、加工材１のクラッ
ク１２，１２１の発生時に放出されるＡＥ波の発生個数
Ｎと発生個数の累積値（Ｍ＝ｉＮ）ならびにＡＥ波振幅
平均値■を計測する機能等を持たせることができる。

このうちＡＥ波の発生個数Ｎの計測機能としては、第２
図Ａ、イに示される如く、受信されたＡＥ波を同口に示
される如くパルスに変換し、パルス個数として計測する
もので、所定のスレンホールドレベル１５以上のＡＥ波
を到達した場合にのみパルス出力１７に変換して次段の
測定部９へ供給するものであり、図示例ではＮ＝６のパ
ルスが送られる。

測定部９においてパルス人力により単位時間当りのＡＥ
波の発生個数とその累積個数とを計測する。

またＡＥ波の振幅値の計測機能としては、第２図Ｂ、イ
に示される如く受信されたＡＥ波を同口に示される如く
検波信号１６に変換し、ＡＥ波の発生時間ｔ１〜ｔ２内
における振幅値■の振幅平均値Ｖを測定部９において、
＝Ｕ♂皐１ の式に該当ｖ ｔ２−ｔｌ する計測により求めるものである。

前記両計測値共加工材にクラックが発生し始める点、即
ち第３図Ａに図示されるａ点、ｂ点に該当する点附近か
ら急激な増加を示すものであり、前記の測定部９とコン
パレータ１０との間でこれらの点即ちクリティカルポイ
ントを即座に且つ確実に検出することができる。

第４図に示す第２の実施例においては、第１の実施例に
示した歪取りラック検出装置を歪取装置の自動歪取工程
へ適用した例が示されている。

即ち、加圧棒２の歪取条件を制御するコントロール部１
４へ、ＡＥ計測部１３から加工材１のクラック発生の有
無の情報信号を伝達することにより、歪取加工工程の進
行中に、前述の如く磁粉探傷等の歪取工程後の別の検査
工程を経ることなく、製品検査を並行して実施できると
共に、歪取のための加圧棒２の加圧ストローク量を最適
値に制御することにより、歪取所要時間を短縮すること
ができるという大なるメリットを保有しうるちのである
。

歪取所用時間は、主に加圧ストローク量で決定され、大
きなストローク量で歪取加圧をすれば、歪取所要時間を
短縮することができることはわがっているが、従来の歪
取装置には、クラック発生の検出機能がないため、スト
ローク量を最適量である大きなストローク量に設定でき
ないこと及びクラックを発生しない領域の正確なストロ
ーク量を見出すことか゛困難であるという難点か゛あっ
た。

前述の如＜、ＡＥ波を検出するＡＥ計測装置１３によれ
ば、加工材１のクラック１２．１２ ａの発生時点を即
時に検出することができ、第３図Ｂに示す如く、クラッ
クの発生数は、その深さと直線的に対応する計測値が得
られるため、第４図に示す如く、加工材１の歪取加工時
のクラック１２，１２８の発生の有無の情報を加圧棒２
に取付けられたセンサ３を介してＡＥ計測装置１３にて
検知し、表示部１１に表示すると共に、同情報信号をコ
ントロール部１４へ常時フィードバックすることにより
、クリティカルポイントまでの許容最大ストローク量を
加圧棒２により加工材１に負荷することができ、歪取所
用時間を大幅に短縮することが可能となる。

本考案は実用新案登録請求の範囲に記載した構成をなす
ものであるから、シャフト等の加工材の歪取を実施する
際に、加工材に発生するクラックをリアルタイムに検出
でき、更にクラックを発生しない最大ストローク量を見
出すことができ、歪取装置の加圧棒のストローク量を制
御することができるため、歪取所用時間及びクラック検
出時間を大幅に短縮でき、歪取工程の全所用時間の短縮
を可能としたものであり、更には歪取装置の自動制御化
にも役立つ優れた考案である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の暗示構成及びブロック図、第２図はＡ
Ｅ波形及びＡＥ信号処理部における処理波形例示図、第
３図は実測値計測線図、第４図は別の実施例の暗示結線
図である。 １・・・・・・加工材、２・・・・・・加圧棒、３・・
・・・・センサ、５・・・・・・プリアンプ、６・・・
・・・メインアンプ、７・・・・・・フィルタ、８・・
・・・・ＡＥ信号処理部、９・・・・・・測定部、１０
・・・・・・コンパレータ、 １３・・・・・・ＡＥ計測装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 加工材の歪取装置において、加工材を加圧する加圧棒に
   センサが直接取付けられており、また前記加圧棒及びセ
   ンサを介して、歪取加圧加工の際加工材より放出される
   微小な音響放射波（ＡＥ波）を受信しつるＡＥ計測装置
   が前記センサに結合されており、前記ＡＥ計測装置は、
   前記センサにより検知された微小な音響放射波の検知信
   号をアンプにより拡大し、所定のＡＥ波信号のみをフィ
   ルタを通してＡＥ信号処理部に導き、該ＡＥ信号処理部
   において処理された信号値を測定部において計測し、前
   記加圧棒の加圧ストロークに対して計測値の急激な増加
   点であるクリティカルポイントを前記測定部とコンパレ
   ータとの間で即座に検出することにより、加工材のクラ
   ックの発生をリアルタイムに検出する構成とされている
   ことを特徴とする歪取りラック検出装置。