JPS63502137A - 主に鋳造製品の欠陥を検査するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 主に鋳造製品の欠陥登検査するための装置本発明は、非常に重大な欠陥を有する 製品を製造出口で取り出すことができるように、主として鋳造製品、冶金製な材 料の弾性に影響する物質的欠陥又は熱処理による欠陥、例えば鋳型の割れ目、摩 滅もしくは偏心に起因する全体的な幾何学的欠陥、亀裂、ピンホールのごとき局 部的欠陥等を検出する。

この種の検出を行う方法は既に多数存在している。その−例として、共鳴による 製品検査システムがある。この方法はハンマーを用いて製品をたたき、マイクロ ホンもしくはソレノイド内での誘導によりキャッチされた音をＰ波にを１つ選択 し、この振動数を所定閾値と比較することからなる。

共鳴振動数は材料の特性（弾性係数及び密度）、製品の形状もしくは大きさ、及 び点欠陥のごとき変数の関数であるが、共鳴振動数を１つしか使用しない前述の ごとき方法ではこれら種々の変数をめることはできない、未知数が多数ある方程 式が１つじが得られないからである。

一方、製品をｇｒ撃により励振させてそのスペクトルを分析するという方法は、 工場では実施し難いという欠点を有する。なぜなら分析すべき信号が周囲の声及 び雑音によって著しく妨害されるがらである。また、小さい過電圧で共鳴振動数 を測定する方法は例えば、所望の正確さを得るのに時間と費用がかかるフーリエ 変換による信号分析を必要とするため、実施が難しい。

本発明は、信顆性のある高速自動式検査装置が業者にもたらす有益性に鑑み、製 品の種々の特徴的共鳴を順次励起させてその振動数と、場合によっては、過電圧 とを測定し、且つ回収した情報を処理して製品の種々の特性を検出するような、 前述の欠点を解消する装置を提供する。

より正確には本発明は、製品の品質を検査するための有利な方法として音の共鳴 振動数を測定すべく振動の励振器″と製品から送出される振動の検知器との対を 複数組備える、主として鋳造製品又は冶金製品用の欠陥検出装置に係わる。

本発明は、添付図面に基づく以下の非限定的具体例の説明からより良く理解され よう。

添付図面中第１図は本発明の装置を簡略に示す説明図である。

第２図は本発明の発生、測定及び処理回路（ｃｉｒｃｕｉｔ　ｄｅｇａｎａｒａ ｔｉｏｎ　ｄｅ　＋ｏｅｓｕｒｅ　ｅｔ　ｄｅ　ｔｒａｉｔｅｍｅｎｔ）の簡略 説明図である。

尚、図面簡明化のため、いずれの図でも同一部材には同一符号を付した。

第１図の装置は、検査すべき製品（１）の近併に配置された複数組の振動の励振 器／検知器対、例えば（Ｅ＾１１Ｍ１及びＥ＾２．８２）を有する。

ｗＪ振器Ｅ＾１、ＥＡ２及び検知器Ｍ１、Ｍ２は発生、測定及び処理回Ｂ（２） に接続されている。この具体例では例えばＥΔ２の垂直振動モード及びＥＡＩの 水平振動モードき測定するための２組の励振器／検知器対しか示さなかったが、 例えば回転共鳴モードを得るための別の対を加えることも可能である。

製品（１）は支持体（図示せず）上に配置するが、この支持体は振動の節に対し て支持体位置が問題を起こさないように、振動を弱めることのない弾性材料から なるのが好ましい。

該具体例では励振器ＥΔ１及び／又はＥＡ２は電磁石であり、コイル（３）に電 流が通される。振動検知器Ｍ１及び／又はＭ２はマイクロホンである。但し、こ れらｅ振器及び検知器は励振器と検知器との間の直接的結合を回避すべく同一の 物理的現象を使用することはないため、他の任意の機械的振動励振器及び検知器 を使用することもできる。非限定的−具体例として、磁気励振器及びエレクトレ ットマイクロホンを使用してもよい。

複数の電磁石は製品近傍の所定位置、即ち振動の腹に当たる位置に配置する。こ れは機械的共鳴モードを最大限に取得し、それによって当該製品（１）に関する 別個の情報を最大限に得るためである。

各検知器Ｍ１及び／又はＭ２は対応励振器のできるだけ近くで該励振器と同じ方 向に配置する。

周囲の雑音に対する感度を最小にして、最大の正確さをもって、最小の時間で最 大の測定を得るためには、製品（１）を発振器の振動数調整部材の１つとして用 いて該発振器の振動数を測定する。

該具体例では２組の対（ＥＡＩ、Ｅ＾２）／　（Ｍｌ、Ｍ２）を使用するが、既 に述べたように、この対の数はそれより多くしてもよい。第１図の発生、測定及 び処理回路（２）を詳細に示す第２図では前記発振器（第１図には図示せず）が 検査される製品（１）からなり、複数の狭い帯域フィルタからなるアセンブリと して機能する。このアセンブリをその振動数の１つで所定時点に振動させ、この 振動を入力端子（ａ＞又は端子（ｂ）のいずれが選択されるかによって入力選択 器５ＥＬＥ（１０）により選択されるいずれが一方の検知器（Ｍｌ又は８２）に より検出する０選択器５ＥＬＥ（１０）の出力（５０）は、測定に影響のないよ うに製品（１）の帯域より十分に大きい帯域を持つプログラム可能フィルタＦＩ ＬＴ（２０）に接続される。フィルタ（２０）の出力（５１）は選択器５ＥＬＥ （１１）の入力端子（ａ）に接続され、該選択器の出力（５２）はフィルタＦＩ ＬＴ（２０）と同タイプのフィルタＦＩＬＴ（２１）に接続される。フィルタＦ ＩＬＴ（２１）の出力（５３）はプログラム可能な移相器ＤＥＰＨ（３０）の入 力に接続され、該移相器の出力（５４）はレベルのプログラムが可能な電力増幅 器ＡＭＰＬ（４０）に接続される。この増幅器の出力（５５）は出力選択器５Ｅ ＬＳ（１２）の入力に接続され、該選択器の出力端子（ａ）は励振器Ｅ＾１に、 第２出力端子（ｂ）は励振器Ｅ＾２に接続される。

第２図には、選択器５ＥＬＥ（１０）及び５ＥＬＳ（１２）が夫々検知器Ｍ１及 び製品（１）を振動させる励振器ＥＡＩを選択する場合を示した。この場合は検 知！ＡＭ１により検出された振動がフィルタＦＩＬＴ（２０）及びＦＩＬＴ（２ １）によってＰ波され、次いでＤＥＰＨ（３０）により移相され且つ八ＭＰＬ（ ４０）によって増幅される。この系は、前記フィルタの中央振動数が製品（１） の選択された共鳴振動数に調心され且つ該系全体の位相が移相器ＤＥＰＨ（３０ ）により補償された時に製品（１）の共鳴振動数の特徴を示す振動数を持つ発振 器を構成する。

選択器５ＥＬＥ（１０）及び５ＥＬＳ（１２）の制御装置には、共鳴モードの１ つを選択すべく、マイロコンピュータ（６０）又はマイクロプロセッサが従来の 方法で接続される。このマイクロコンピュータは該具体例では、接触（ａ）又は （ｂ）のいずれが閉鎖されているかによって、水平モード及び垂直モード間の選 択を行う。

マイクロコンピュータ（６０）はまた、接ｆｆ１（７１）を介してフィルタＦＩ ＬＴ（２０）及びＦＩＬＴ（２１）のプログラム制御装置にも接続され、製品（ １）の振動数全体から１つの振動数を選択する。

マイクロコンピュータ（６０）は制御装置（７２）を介してプログラム可能移相 器ＤＥＰＨ（３０）の位相制御装置にも接続され、それによって語基の種々の部 材の位相差、特に空中の音の伝搬時間、関連検知器及び励振器によって生じる位 相差を補償する。

周波数計（８０）は入力、が例えばフィルタＦＩＬＴ（２１）の出力に接続され 、出力（７３）がマイクロコンピュータ（６０）に接続される。

マイクロコンピュータ（６０）は接続（７ｓ）を介してデジタル／アナログ変換 器ＣＮ＾（９０）に接続され、該変換器の出力（７４）は増幅器へＨＰＬ（４０ ）のレベル制御装置に接続される。マイクロコンピュータ（６０）はまた、第１ フイルタＦＩＬＴ（２０）の出力（５１）に接続された入力を持つアナログ／デ ジタル変換器ＣＡＭ（９ｉ）の出力にも接続（７６）を介して接続され、その結 果測定サイクルの冒頭に振幅の大きい励振をプログラムすることによって振動レ ベルの２速な上昇をプログラムすることが可能になる０次いでＣＡＮ（９１）に より測定される製品（１）の振動レベルが十分大きくなると、マイクロコンピュ ータ（６０）が励振レベルを低下させる。このようにして、振動数測定が可能な ように十分大きいが、別の共１！％振動数に関する次の測定に迅速に移れるよう に制限された音響レベルを得るべく、製品（１）の振動レベルが制御される。

選択器５ＥＬＯ（１１）の制御装置（７７）はマイクロコンピュータ（６０）に 接続される。第２図ではこの選択器（１１）が入力端子（ａ）上で閉鎖位置にあ り、そのため振動数測定の間ループ状の系が得られる。

発振の始動を容易にし、それによって測定速度を増加させるために、この始動段 階の間は選択器５ＥＬＯ（１１）の入力端子（ｂ）をフィルタＦＩＬＴ（２１） の出力（５３）に接続し、端子（ａ＞の接続は切断しておく、この操作によって フィルタＦＩＬＴ（２１）は発振器を構成し、その増幅された出力信号が製品（ １）をａ振させ且つ発振の始動を促進する。アナログ／デジタル変換器ＣＡＮ（ ９１）により測定されるレベルが十分に大きくなったら、５ＥＬＯ（１１）を最 初の位置に戻す、この操作を行えば補助発生器を使用しなくて済む、これら２つ の方法のいずれを使用してもよい。

マイクロコンピュータ（６０）はフィルタＦＩＬＴ（２０）及び（２１）の予め 選択したモードに応じた連続的周波数及び移相器ＤＥＰ）Ｉ（３０）の位相をプ ログラムし、周波数計（８０）により複数の異なる励振器／検知器対毎に種々の 共鳴振動数を検出させる０次いで測定結果全体を、各タイプ又は系列の製品に特 異的な数学モデルを用いてコンピュータで処理する。このマイクロコンピュータ （６０）には通常の周辺装置（スクリーン、キー、メモリ１０．）が接続される が、これらの周辺装置は図示しなかった。

この数学モデルを第１０ツトの製品について予め決定しておき、これら製品の特 徴的パラメータを通常の方法で測定し１例えば弾性係数、重量、局所的欠陥を記 録する。

この装置を使用して共鳴振動数を測定する。

例えば線形回帰法のごとき統計方法によって、下記のタイプの４線形方程式シス テムの係数をめる。

ｄｆｌ＝　ａ１１＊ｄＥ＋ａ１２＊ｄＰ＋ａ１３＊ｄＤ１＋ａ１４＋ｊｓＤ２ｄ ｆ２＝　ａ２１＊ｄＥ＋ａ２２大ｄＰ＋ａ２３本ｄＤ１＋ａ２４草ｄＤ２ｄｆ３ ＝　ａ３１＊ｄＥ＋ａ３２＊ｄＰ＋ａ３３＊ｄＤ１＋ａ３４＊ｄＤ２ｄｆ４＝　 ａ４１＊ｄＥ＋ａ４２＊ｄＰ＋ａ４３草ｄＤ１４ａ４４＊ｄＤ２式中ｄｆｌ〜ｄ ｆ４は４つの共鳴モードの公称振動数に対する偏差を表し、ｃｌＥ、ｄＰ、、　 ｃ！Ｄｉ、ｄＤ２は製品（１）の特性の偏差、例えば弾性係数偏差、重量偏差、 第１の局所的欠陥、第２の局所的欠陥を夫々表し、ａｌｌ〜ａ４４は共鳴振動数 の１つに関する製品（１）の各特性の５度係数を表す、この方程式システムは下 記の式、 により行列の形で表すことができる。共鳴振動数モード登適切に選択すれば、反 転可能な非退化（ｎｏｎ　ｃｉ＆ｇａｎ６ｒｊ）行列ａｉｊ、即ち（行列ｂｉｊ ）　＝逆（行列ａｉｊ）を得ることができる。これから方程式（２）： （製品の特性ベクトル）−（行列ｂｉｊ）　＊　（Ｓ動数ベクトル） 又は方程式（３）： このようにして、連続検査（ｃｏｎｔｒろＩｅ　ｄｅ　ｓＭｒｉｅ）を開始する ための要素が得られる。この検査装置は各製品（１）毎に共鳴振動数又は偏差ｄ ｆｌ〜ｄｒ４を測定し、方程式システム（３）を用いて特性ｄＥ、ｄＰ、ｃｌＤ １、ｄＤ２をめ、これらを使用者の要求に従って決定した閾値と比較して、製品 の合否を決定する。

該具体例では、未知数４個の４つの方程式からなるシステムを使用したが、これ とは別のオーダーのシステムでも論法は同じである。

この装置は製品を自動的に配置し且つ除去する装置に接続し得るため、製品を大 量に検査することができる。

ＡＮＮＥＸ　ＴＱ　τＨＥ　ＩＮＴ＝ＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＦＡＲＣ！４　Ｒ Ｅ？ＯＲＴ　ＯＮυ５−Ａ−３３４５８６２Ｎｏｎａ ＦＲ−八−１３９７５１３８ＧＢ−Ａ−１０８４７９２ＥＰ−Ａ−００５６７７ ２２８１０７／８２　Ｆ：（−Ａ、Ｂ　２４９８３３０　２３１０７／８２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）特に鋳造製品の欠陥を検査するための装置であって、製品の品質を評価する 有利な方法として音の共鳴振動数を測定すべく振動の励振器及び製品（１）から 送出される振動の検知器からなる対を複数組備え、前記検知器の一方（Ｍ１もし くはＭ２）の選択手段ＳＥＬＥ（１０）と、１つ以上のフィルタ手段ＦＩＬＴ（ ２０）及びＦＩＬＴ（２１）と、移相器ＤＥＰＨ（３０）と、増幅器ＡＭＰＬ（ ４０）と、製品励振手段（ＥＡ１もしくはＥＡ２）に接続される選択手段ＳＥＬ Ｓ（１２）とを含み、これらの手段全体によって、周波計ＦＲＥＱ（８０）によ り振動数を測定すべく維持される振動が得られる装置。 ２）フィルタ２０及び２１と移相器（３０）とがプログラム可能であり且つマイ クロコンピュータ（６０）によって制御され、このマイクロコンピュータが製品 （１）の種々の共鳴モードを代わる代わる選択せしめ、周波数計（８０）が各共 鳴モードの特徴的振動数を検出すべく前記マイクロコンピュータに接続されるこ とを特徴とする請求の範囲１に記載の欠陥検出装置。 ３）増幅器ＡＭＰＬ（４０）のレベルがプログラム可能であることを特徴とする 請求の範囲１又は２に記載の欠陥検出装置。 ４）信号のレベルが測定されて励振手段のレベルの制御に使用されることを特徴 とする請求の範囲３に記載の欠陥検出装置。 ５）一方のフィルタ（２１）がマイクロコンピュータ（６０）により制御される 選択器（１１）を介してループを構成し得ることを特徴とする請求の範囲１から ４のいずれか１つに記載の欠陥検出装置。 ６）得られた各振動数結果に予め求めておいた一連の係数を掛け、且つこれらの 合計を出して製品（１）の所期の特性を調べることを特徴とする請求の範囲１か ら５のいずれかに記載の欠陥検出装置を用いる方法。