KR102159779B1 - 표면 특성 검사 장치 및 표면 특성 검사 방법 - Google Patents

표면 특성 검사 장치 및 표면 특성 검사 방법 Download PDF

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Abstract

숏 피닝 처리나 열처리, 질화 처리 등의 표면 처리를 실시한 처리재의 표면 처리 상태를, 온도 변화 등의 검사 환경의 영향을 작게 해서 정밀도 좋게 검사할 수 있음과 함께 인라인의 측정에 적용할 수 있는 표면 특성 검사 장치 및 표면 특성 검사 방법을 제공한다. 표면 특성 검사 장치(1)는, 교류 전원(10), 교류 브리지 회로(20) 및 평가 장치(30)를 구비하고, 교류 브리지 회로(20)는, 분배비 γ가 가변의 가변 저항(21), 기준 검출기(22) 및 검사 검출기(23)에 의해 구성되어 있다. 검사 검출기(23)는, 피검체 M의 표면 특성 검사 영역에 대향하도록 권회된 코일(23b)을 구비하고 있으며, 교류 전원(10)으로부터의 교류 전력을 코일(23b)에 공급함으로써 피검체 M에 와전류를 여기한다. 기준 검출기(22)에는 피검체 M과 동일 구조의 기준 검체 S를 배치하고, 검사 환경의 영향을 캔슬한다.

Description

표면 특성 검사 장치 및 표면 특성 검사 방법{SURFACE CHARACTERISTIC EXAMINATION DEVICE AND SURFACE CHARACTERISTIC EXAMINATION METHOD}
본 발명은, 숏 피닝 처리나 열처리, 질화 처리 등의 표면 처리를 실시한 처리재의 표면 처리 상태의 양부를 비파괴로 검사하는 표면 특성 검사 장치 및 표면 특성 검사 방법에 관한 것이다.
자동차 부품 등에 사용되는 기어, 샤프트 등의 강재 제품에서는, 내마모성 향상, 피로 강도 향상 등을 위하여, 열처리, 질화 처리 등에 의한 표면 경화, 숏 피닝 처리 등의 표면 처리가 행해지고 있다.
종래, 이들 제품의 표면 처리 후의 잔류 응력, 경도 등의 표면 특성의 평가는, 임의 추출의 파괴 검사에 의해 행해지고 있었다. 그로 인해, 제품을 모두 직접 검사할 수 없다는 문제, 파괴 검사이기 때문에 검사된 제품을 사용할 수 없다는 문제 등이 있었다.
따라서, 제품의 표면 특성을 비파괴로 검사할 수 있는 장치의 개발 요청이 높아지고 있다. 이와 같은 장치로서, 예를 들어 특허문헌 1에는, 숏 피닝 처리면 상방에 배치되는 코일을 구비한 검사 회로에 주파수를 변화시키면서 교류 신호를 입력하여, 검사 회로에 있어서의 임피던스의 주파수 응답 특성을 사용해서 검사 대상에 있어서의 잔류 응력의 발생 상태를 검사하는 숏 피닝 처리면의 비파괴 검사 장치가 개시되어 있다.
일본 특허공개 제2008-2973호 공보
그러나, 표면 처리에 따라 변화하는 투자율이나 도전율 등의 전자기 측정의 요소는, 환경 변화의 영향을 받기 때문에, 일본 특허공개 제2008-2973호 공보에 기재된 장치에 있어서는, 기준으로 되는 검체를 측정한 환경과 피검체를 측정하는 환경이 상이한 경우, 특히 온도 변화가 발생한 경우에는 측정 오차가 발생하기 쉽다는 문제가 있었다. 또한, 그 측정 오차를 고려해서 측정값을 교정하는 방법도 개시되어 있지 않다.
따라서, 본 발명은 숏 피닝 처리나 열처리, 질화 처리 등의 표면 처리를 실시한 처리재의 표면 처리 상태를, 검사 환경의 온도 변화 등의 영향을 작게 해서 정밀도 좋게 검사할 수 있는 표면 특성 검사 장치 및 표면 특성 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 1에 기재된 발명에서는, 표면 처리가 실시된 피검체의 표면 특성을 검사하기 위한 표면 특성 검사 장치이며, 교류 브리지 회로와, 상기 교류 브리지 회로에 교류 전력을 공급하는 교류 전원과, 상기 교류 브리지 회로로부터의 출력 신호에 기초하여, 피검체의 표면 특성을 평가하는 평가 장치를 구비하고, 상기 교류 브리지 회로는, 제1 저항과 제2 저항으로 분배비가 가변하게 구성된 가변 저항과, 교류 자기를 여기 가능한 코일을 구비하여 피검체에 와전류를 여기하도록 당해 코일을 배치 가능하게 형성된 검사 검출기와, 피검체와 동일 구조의 기준 검체에 와전류를 여기하도록 구성되고, 상기 검사 검출기로부터의 출력과 비교하는 기준으로 되는 기준 상태를 검출하는 기준 검출기를 갖고, 상기 제1 저항, 상기 제2 저항, 상기 기준 검출기 및 상기 검사 검출기는 브리지 회로를 구성하고, 상기 평가 장치는, 상기 교류 브리지 회로에 교류 전력이 공급되고, 상기 검사 검출기가 상기 피검체의 전자기 특성을 검출하고, 상기 기준 검출기가 기준 상태를 검출하고 있는 상태에 있어서의 상기 교류 브리지 회로로부터의 출력 신호와 소정의 임계값을 비교하여, 상기 피검체의 표면 특성을 평가한다고 하는 기술적 수단을 사용한다.
청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 검사 검출기의 코일에 의해 피검체에 와전류를 여기하고, 교류 브리지 회로로부터 출력된 출력 신호와 임계값을 비교함으로써 피검체의 표면 특성을 평가할 수 있다. 이에 의해, 간단한 회로 구성으로 고정밀도의 표면 상태의 검사가 가능하다. 또한, 피검체에 와전류를 여기하여 표면 특성을 검사하는 방식을 채용하기 때문에, 검사 환경의 온도 변화의 영향을 작게 할 수 있다.
기준 검출기에 있어서 기준 상태를 검출하기 위해서, 피검체와 동일 구조의 기준 검체를 사용하고 있기 때문에, 온도, 습도, 자기 등의 검사 환경의 변화에 따라 출력값이 변동하여도, 그 영향은 피검체와 동등해진다. 이에 의해, 온도, 습도, 자기 등의 검사 환경의 변화에 따른 출력값의 변동을 캔슬할 수 있어, 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
여기서, 「동일 구조」란, 재질, 형상이 동일한 것을 의미하고, 표면 처리의 유무를 묻지 않는다.
또한, 표면 특성이란, 「피검체의 최표면으로부터 내면의 영향층까지의 특성」을 의미한다.
청구항 2에 기재된 발명에서는, 청구항 1에 기재된 표면 특성 검사 장치에 있어서, 상기 검사 검출기는, 피검체의 표면 특성 검사 영역을 둘러싸도록 권회된 코일을 구비하고, 상기 교류 전원으로부터의 교류 전력을 상기 코일에 공급함으로써 피검체에 와전류를 여기하여 피검체의 전자기 특성을 검출한다고 하는 기술적 수단을 사용한다.
청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 자기를 안정적으로 피검체에 공급할 수 있음과 함께, 피검체의 표면 특성 검사 영역을 한 번에 검사할 수 있다. 또한, 와전류를 분산해서 피검체 표면의 발열을 억제할 수 있으므로, 피검체의 온도 변화를 작게 할 수 있어, 보다 정밀도가 높은 검사가 가능하게 된다.
청구항 3에 기재된 발명에서는, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 표면 특성 검사 장치에 있어서, 상기 기준 검체는, 표면 처리를 실시하지 않은 미처리품이라고 하는 기술적 수단을 사용한다.
청구항 3에 기재된 발명과 같이, 기준 검체로서 표면 처리를 실시하지 않은 미처리품을 사용하면, 피검체와의 표면 상태의 차에 기초한 출력을 크게 할 수 있으므로, 측정 정밀도를 더 향상시킬 수 있음과 함께, 임계값을 설정하기 쉬워 바람직하다.
청구항 4에 기재된 발명에서는, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 표면 특성 검사 장치에 있어서, 상기 검사 검출기를 복수 개 구비함과 함께, 상기 복수의 검사 검출기 중 어느 하나가 브리지 회로를 구성할지를 전환 가능한 전환 수단을 구비한다고 하는 기술적 수단을 사용한다.
청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 검사 검출기를 복수 개 구비하고, 전환 수단에 의해 브리지 회로를 구성하는 검사 검출기를 전환해서 피검체의 검사를 순차 행할 수 있으므로, 반송부터 검사 완료까지 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 또한, 교류 전원, 평가 장치를 공용하고, 복수 대의 표면 특성 검사 장치를 준비할 필요가 없으므로, 장치 비용을 저감할 수 있다.
청구항 5에 기재된 발명에서는, 표면 특성 검사 방법이며, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 표면 특성 검사 장치를 준비하고, 상기 교류 전원으로부터 상기 교류 브리지 회로에 교류 전력이 공급되었을 때, 피검체에 와전류가 여기되도록, 상기 검사 검출기를 피검체에 대하여 소정의 위치에 배치하는 배치 공정과, 상기 기준 검출기에 있어서 상기 기준 검체를 배치한 상태에서 상기 교류 브리지 회로로부터 출력된 출력 신호와 상기 임계값을 비교하여, 피검체의 표면 특성을 평가하는 평가 공정을 구비하고, 상기 배치 공정 및 상기 평가 공정을 각 피검체에 대하여 실행한다고 하는 기술적 수단을 사용한다.
청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 표면 특성 검사 장치를 준비하고, 교류 전원으로부터 교류 브리지 회로에 교류 전력이 공급된 상태에서, 검사 검출기에 의해 피검체에 와전류를 여기하고, 기준 검출기에 있어서 기준 검체를 배치한 상태에서 교류 브리지 회로로부터 출력된 출력 신호와 임계값을 비교하여, 피검체의 표면 특성을 평가할 수 있다. 기준 검출기에 있어서 기준 상태를 검출하기 위해서, 피검체와 동일 구조의 기준 검체를 사용하고 있기 때문에, 온도, 습도, 자기 등의 검사 환경의 변화에 따라 출력값이 변동하여도, 그 영향은 피검체와 동등해진다. 이에 의해, 온도, 습도, 자기 등의 검사 환경의 변화에 의한 출력값의 변동을 캔슬할 수 있어, 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
청구항 6에 기재된 발명에서는, 청구항 5에 기재된 표면 특성 검사 방법에 있어서, 피검체의 평가 개시 시에 사용하는 상기 임계값인 초기 임계값 Ethi는, 상기 검사 검출기에 미처리의 피검체를 배치했을 때의 출력 신호 EA 및 상기 검사 검출기에 표면 상태가 양호한 표면 처리 후의 피검체를 배치했을 때의 출력 신호 EB에 기초하여 설정된다고 하는 기술적 수단을 사용한다.
청구항 7에 기재된 발명에서는, 청구항 6에 기재된 표면 특성 검사 방법에 있어서, 상기 초기 임계값 Ethi는, 미처리의 복수의 피검체를 상기 검사 검출기에 각각 배치했을 때의 출력 신호의 평균값 EAav와, 표면 상태가 양호한 표면 처리 후의 복수의 피검체를 상기 검사 검출기에 각각 배치했을 때의 출력 신호의 평균값 EBav 사이의 값으로 설정된다고 하는 기술적 수단을 사용한다.
청구항 8에 기재된 발명에서는, 청구항 7에 기재된 표면 특성 검사 방법에 있어서, 상기 초기 임계값 Ethi는, 출력 신호 EA의 표준 편차를 σA, 출력 신호 EB의 표준 편차를 σB로 할 때, 하기 식에 의해 설정된다고 하는 기술적 수단을 사용한다.
Figure 112016079618394-pct00001
청구항 8에 기재된 발명에 의하면, 적은 측정수에 의해 정밀도가 높은 적절한 초기 임계값을 설정할 수 있다.
청구항 9에 기재된 발명에서는, 청구항 5 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 표면 특성 검사 방법에 있어서, 상기 평가 장치는 각 피검체의 표면 특성을 검사했을 때의 각 출력 신호를 축적하는 기억 수단을 구비하고, 상기 임계값은 축적된 출력 신호에 기초하여 갱신된다고 하는 기술적 수단을 사용한다.
청구항 9에 기재된 발명에 의하면, 많은 피검체를 검사하여 축적된 출력 신호에 기초하여 임계값을 갱신하기 때문에, 임계값의 정밀도를 향상시킬 수 있으므로, 더 정밀도가 높은 검사가 가능하게 된다.
청구항 10에 기재된 발명에서는, 청구항 5 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 표면 특성 검사 방법에 있어서, 상기 배치 공정 전에, 상기 검사 검출기에 피검체를 배치하지 않은 상태에서 얻어진 출력 신호를 초기 오프셋값으로서 기억하는 오프셋 기억 공정을 더 갖고, 상기 배치 공정은, 상기 검사 검출기에 피검체를 배치하기 전에 출력 신호를 검사 오프셋값으로서 취득하는 공정을 포함하고, 상기 평가 공정에 있어서, 상기 기준 검출기에 상기 기준 검체를 배치한 상태에서 상기 교류 브리지 회로로부터 출력된 출력 신호를, 상기 초기 오프셋값 및 상기 검사 오프셋값에 기초하여 보정하고, 피검체의 표면 특성을 평가한다고 하는 기술적 수단을 사용한다.
청구항 10에 기재된 발명에 의하면, 온도, 습도, 자기 등의 측정 환경의 변화에 따라서, 오프셋 전압이 변화된 경우라도, 그 영향을 배제한 정밀도가 높은 측정을 행할 수 있다.
청구항 11에 기재된 발명에서는, 청구항 10에 기재된 표면 특성 검사 방법에 있어서, 상기 초기 오프셋값과 상기 검사 오프셋값의 차인 상기 차분 전압이, 표면 특성 검사 장치의 사용 조건에 기초하여 설정된 허용값을 초과했을 때에는 피검체의 표면 특성의 검사를 행하지 않는다고 하는 기술적 수단을 사용한다.
청구항 11에 기재된 발명에 의하면, 초기 오프셋값과 검사 오프셋의 차분 전압을 사용해서 검사 상태를 모니터할 수 있고, 당해 차분 전압이 표면 특성 검사 장치의 사용 조건에 기초하여 설정된 허용값을 초과했을 때에는 피검체의 표면 특성의 검사를 행하지 않도록 할 수 있다.
청구항 12에 기재된 발명에서는, 청구항 5 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 기재된 표면 특성 검사 방법에 있어서, 상기 평가 장치는 기억 수단을 구비하고, 상기 기억 수단에는, 각 피검체의 식별 정보와 상기 피검체의 표면 특성의 검사 데이터가 관련지어져 기억된다고 하는 기술적 수단을 사용한다.
청구항 12에 기재된 발명에 의하면, 로트, 제조 번호, 이력 등의 각 피검체의 식별 정보를, 측정값, 양부 판단 결과, 측정 일시, 검사 상태 등의 검사 데이터와 관련지어져 기억시켜 둘 수 있으므로, 표면 특성 검사 장치에 의해 검사한 피검체의 표면 처리 상태를 유통 후에 추적 가능한 상태로 할 수 있어, 트레이서빌리티를 담보할 수 있다.
청구항 13에 기재된 발명에서는, 청구항 5 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 기재된 표면 특성 검사 방법에 있어서, 상기 평가 공정은, 상기 교류 브리지 회로로부터 출력된 출력 신호의 변화에 기초하여, 상기 검사 검출기로의 피검체의 배치 상태를 검출하는 공정을 포함하고, 상기 검사 검출기에의 피검체의 배치가 검출된 후, 피검체의 표면 특성의 평가가 실행된다고 하는 기술적 수단을 사용한다.
청구항 13에 기재된 발명에 의하면, 검사 검출기에의 피검체의 배치 상태를 검출해서 피검체의 표면 특성의 평가를 개시할 수 있기 때문에, 측정 조건을 통일하고, 안정된 측정값을 검출할 수 있으므로, 작업자에 의한 변동 등을 없앨 수 있어, 정밀도가 높은 측정을 행할 수 있다.
청구항 14에 기재된 발명에서는, 청구항 13에 기재된 표면 특성 검사 방법에 있어서, 상기 표면 특성 검사 장치는 복수 개의 검사 검출기 및 전환 수단을 구비하고 있고, 상기 전환 수단은, 상기 교류 브리지 회로로부터 출력된 출력 신호의 변화에 기초하여 브리지 회로를 구성하고 있는 검사 검출기로부터 피검체가 취출된 것을 검출한 후에, 검사 검출기의 전환을 행한다고 하는 기술적 수단을 사용한다.
청구항 14에 기재된 발명에 의하면, 검사 검출기의 전환을, 교류 브리지 회로로부터 출력된 출력 신호의 변화에 기초하여 브리지 회로를 구성하고 있는 검사 검출기로부터 피검체가 취출된 것을 검출한 후에 행하기 때문에, 검사 검출기를 신속하고 확실하게 전환하여, 효율적이고 정확한 검사를 행할 수 있다.
청구항 15에 기재된 발명에서는, 청구항 5 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 기재된 표면 특성 검사 방법에 있어서, 상기 표면 특성 검사 장치는 복수 개의 검사 검출기 및 전환 수단을 구비하고, 상기 평가 장치는 기억 수단을 구비하고 있으며, 상기 기억 수단은, 피검체의 검사를 행한 검사 검출기의 식별 정보와 피검체의 표면 특성의 검사 데이터를 관련지어 기억한다고 하는 기술적 수단을 사용한다.
청구항 15에 기재된 발명에 의하면, 피검체의 검사를 행한 검사 검출기와의 식별 정보와 피검체의 표면 특성의 검사 데이터를 관련지어 기억할 수 있다. 이에 의해, 각각의 검사 검출기에 대하여, 측정값의 교정이나 임계값의 갱신 등을 행할 수 있다.
도 1a는, 표면 특성 검사 장치의 구성을 나타내는 설명도이며, 표면 특성 검사 장치의 회로 구성을 나타내는 설명도이다.
도 1b는, 표면 특성 검사 장치의 구성을 나타내는 설명도이며, 검사 검출기의 구성을 나타내는 투시 설명도이다.
도 2는, 교류 브리지 회로로부터의 출력에 대하여 설명하는 등가 회로도이다.
도 3은, 표면 특성 검사 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는, 초기 임계값의 설정 방법을 설명하는 설명도이다.
도 5는, 측정값의 교정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6a는, 피검체의 배치부터 측정 개시까지의 출력값의 변화를 나타내는 설명도이다.
도 6b는, 측정 종료부터 피검체의 취출까지의 출력값의 변화를 나타내는 설명도이다.
도 7a는, 피검체의 배치부터 측정 개시까지의 스텝을 나타내는 흐름도이다.
도 7b는, 측정 종료부터 피검체의 취출까지의 스텝을 나타내는 흐름도이다.
도 8은, 제2 실시 형태의 표면 특성 검사 장치의 회로 구성을 나타내는 설명도이다.
도 9a는, 검사 검출기의 전환 방법을 나타내는 흐름도이며, 도 9a→9b→9c의 순으로 실행된다.
도 9b는, 검사 검출기의 전환 방법을 나타내는 흐름도이며, 도 9a→9b→9c의 순으로 실행된다.
도 9c는, 검사 검출기의 전환 방법을 나타내는 흐름도이며, 도 9a→9b→9c의 순으로 실행된다.
도 10의 (A), (B), (C)는, 복수의 검사 검출기에 피검체가 반송되는 상태를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
[제1 실시 형태]
(표면 특성 검사 장치)
도 1a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 의한 표면 특성 검사 장치(1)는, 교류 전원(10), 교류 브리지 회로(20) 및 평가 장치(30)를 구비하고 있다.
교류 전원(10)은, 교류 브리지 회로(20)에 주파수가 가변의 교류 전력을 공급 가능하게 구성되어 있다.
교류 브리지 회로(20)는, 가변 저항(21), 피검체 M에 와전류를 여기하도록 코일을 배치 가능하게 형성된 검사 검출기(23) 및 피검체 M과 동일 구조의 기준 검체 S를 배치 가능하게 형성되고, 검사 검출기(23)로부터의 출력과 비교하는 기준으로 되는 기준 상태를 검출하는 기준 검출기(22)를 구비하고 있다. 여기서, 「피검체 M과 동일 구조」란, 재질, 형상이 동일한 것을 의미하고, 표면 처리의 유무를 묻지 않는다.
가변 저항(21)은, 저항 RA를 저항 R1과 저항 R2로 분배비 γ를 가변하게 분배할 수 있도록 구성되어 있다. 저항 R1, 저항 R2는, 기준 검출기(22) 및 검사 검출기(23)와 함께 브리지 회로를 구성하고 있다. 본 실시 형태에서는, 저항 R1과 저항 R2를 분배하는 점 A 및 기준 검출기(22)와 검사 검출기(23) 사이의 점 B가 평가 장치(30)의 교류 전원(10)에 접속되고, 저항 R1과 기준 검출기(22) 사이의 점 C 및 저항 R2와 검사 검출기(23) 사이의 점 D가 증폭기(31)에 접속되어 있다. 또한, 노이즈의 저감을 위해, 기준 검출기(22) 및 검사 검출기(23)측이 접지되어 있다.
평가 장치(30)는, 교류 브리지 회로(20)로부터 출력되는 전압 신호를 증폭하는 증폭기(31), 전파 정류를 행하는 절댓값 회로(32), 직류 변환을 행하는 저역 통과 필터(LPF)(33), 교류 전원(10)으로부터 공급되는 교류 전압과 증폭기(31)로부터 출력되는 전압의 위상을 비교하는 위상 비교기(34), 교류 전원(10)으로부터 공급되는 교류 전압의 주파수를 조정하는 주파수 조정기(35), R1과 R2의 분배를 최적화하는 비평형 조정을 행함과 함께, LPF(33)로부터의 출력에 기초하여 피검체 M의 표면 상태의 양부를 판단하는 판단 수단(36) 및 판단 수단(36)에 의한 판단 결과를 표시, 경고하는 표시 수단(37), 평가 위치의 온도를 검출하는 온도 측정 수단(38)을 구비하고 있다. 또한, 판단 수단(36) 내부 또는 도시하지 않은 영역에 기억 수단을 구비하고 있다.
증폭기(31)는, 점 C 및 점 D에 접속되고, 점 C와 점 D 사이의 전위차가 입력된다. 또한, 절댓값 회로(32), LPF(33)의 순으로 판단 수단(36)에 접속되어 있다. 위상 비교기(34)는, 교류 전원(10), 증폭기(31) 및 판단 수단(36)에 접속되어 있다. 주파수 조정기(35)는, 교류 전원(10) 및 증폭기(31)에 접속되어 있다. 또한, 판단 수단(36)은, 제어 신호를 출력함으로써, 교류 브리지 회로(20)의 점 A의 위치, 즉, 저항 R1과 저항 R2의 분배비 γ를 변경할 수 있도록 구성되어 있으며, 이에 의해, 후술하는 가변 저항 설정 공정이 실행된다.
온도 측정 수단(38)은, 비접촉식의 적외 센서나 열전대 등으로 이루어지고, 피검체 M의 표면의 온도 신호를 판단 수단(36)으로 출력한다. 판단 수단(36)은, 온도 측정 수단(38)에 의해 검출된 피검체 M의 온도가 소정 범위 내인 경우에, 피검체 M의 표면 처리 상태의 양부를 판단하고, 온도 측정 수단(38)에 의해 검출된 온도가 소정 범위 외인 경우에, 피검체 M의 표면 처리 상태의 양부 판단을 행하지 않는다. 이에 의해, 피검체 M의 온도가 검사의 정밀도에 영향을 미치는 경우에 피검체의 표면 처리 상태의 양부 판단을 행하지 않도록 할 수 있으므로, 정밀도가 높은 검사를 행할 수 있다. 여기서, 열전대 등에서 평가 위치 Ts의 온도를 측정하고, 피검체 M의 표면의 온도를 대표하는 온도로서 피검체 M의 표면 처리 상태의 양부를 판단할 것인지 여부의 판단을 행하는 구성을 채용할 수도 있다.
검사 검출기(23) 및 검사 검출기(23)와 마찬가지의 구성의 기준 검출기(22)로서, 피검체 M의 평가부를 삽입 관통 가능한 코어의 외주에 코일이 권회되어 형성되고, 코일을 피검체 M의 표면과 대향시켜서 근접시켜 피검체 M에 와전류를 여기 가능한 검출기를 사용한다. 즉, 이 코일은, 피검체의 표면 특성 검사 영역을 둘러싸도록 대향되어 권회되어 있다. 여기서, 피검체의 표면 특성 검사 영역을 둘러싼다고 함은, 적어도 표면 특성 검사 영역의 일부를 포위함으로써(두르듯이 에워쌈으로써), 표면 특성 검사 영역에 와전류를 여기하는 것을 포함하는 것을 의미하고 있다.
여기에서는, 피검체 M으로서 기어부를 구비한 피검체, 예를 들어 기어부가 표면 처리된 기어 G의 표면 특성을 검사하기 위해서 사용하는 검사 검출기(23)에 대하여 설명한다. 검사 검출기(23)는 도 1b에 도시한 바와 같이, 기어 G의 기어부를 덮도록 형성된 원통 형상의 코어(23a)와, 코어(23a)의 외주면에 권회된 코일(23b)을 구비하고 있다. 코어(23a)는 비자성 재료, 예를 들어 수지에 의해 형성되어 있다. 또한, 코어(23a)의 형상은, 기어 G를 내측에 배치할 수 있으면 원통 형상으로 한정하지 않는다. 또한, 기준 검출기(22)에서는, 피검체 M은 배치되지 않고, 기준 출력을 출력하기 위한 기준 검체 S를 배치할 수 있다.
본 발명의 검사 검출기(23)는, 와전류의 반응을 고정밀도로 파악해서 표면 특성을 평가하는 것을 특징으로 하고 있기 때문에, 표면 특성을 검사하고 싶은 영역에 와전류가 흐르도록, 피검체 M에 대하여 배치하는 것이 바람직하다. 즉, 코일(23b)의 권취 방향이 와전류를 흐르게 하고 싶은 방향과 동일 방향으로 되도록 배치하는 것이 바람직하다.
기어 G는 숏 피닝 처리에 의해 기어부에 잔류 응력층이 형성된다. 피검체 M으로서 기어 G를 평가하는 경우에는, 치선뿐만 아니라, 치면 및 치저의 표면 특성을 평가하는 것이 바람직하다. 그로 인해, 코일(23b)의 권취 방향이 기어 G의 회전축과 거의 직교하도록 코일(23b)을 배치하면 된다. 이에 의해, 회전축의 방향에 자계 루프가 발생하기 때문에, 기어 G의 회전 방향으로 와전류를 여기시킬 수 있으므로, 치선뿐만 아니라, 치면 및 치저의 표면 특성을 평가할 수 있다. 종래의 접촉형 검출기에서는, 치의 형상에 맞춰서 수 종류의 검출기를 준비할 필요가 있음과 함께, 접촉부 근방의 표면 특성밖에 검사할 수 없었지만, 검사 검출기(23)에 의하면, 단일의 검출기에 의해 넓은 범위의 표면 특성을 한 번에 검사할 수 있다.
검사 검출기(23)는, 코일(23b)이 형상을 유지할 수 있으면 코어(23a)를 구비하지 않아도 된다. 이와 같은 코일(23b)은, 예를 들어 경화성의 에폭시 수지 등에 의해, 중공 코어로 권회한 에나멜 동선을 접착, 혹은 열로 경화하는 작용이 있는 융착 에나멜 동선을 사용해서 중공 코어로 권회한 후에 열풍이나 건조로 등의 열로 경화시켜서 형성할 수 있다.
코일(23b)이 피검체 M의 검사 대상면을 둘러싸도록 대향시켜서 검사 검출기(23)를 배치하고, 교류 전원(10)에 의해 코일(23b)에 소정의 주파수의 교류 전력을 공급하면 교류 자계가 발생하고, 피검체 M의 표면에 교류 자계에 교차하는 방향으로 흐르는 와전류가 여기된다. 와전류는 잔류 응력층의 전자기 특성에 따라서 변화하기 때문에, 잔류 응력층의 특성(표면 처리 상태)에 따라서 증폭기(31)로부터 출력되는 출력 파형(전압 파형)의 위상 및 진폭(임피던스)이 변화된다. 이 출력 파형의 변화에 따라 표면 처리층의 전자기 특성을 검출하고, 검사를 행할 수 있다.
검사 검출기(23)의 외측이며 피검체 M을 둘러싸서 배치되는 자기 실드(23c)를 설치할 수도 있다. 자기 실드(23c)를 사용하면, 외부 자기를 차폐할 수 있기 때문에, 전자기 특성의 검출 감도를 향상시킬 수 있고, 표면 처리 상태에 대응하는 전자기 특성의 검출 감도가 향상되므로, 피검체 M의 표면 처리 상태를 보다 정밀도 좋게 평가할 수 있다.
(교류 브리지 회로로부터의 출력)
다음으로, 비평형 상태로 조정된 교류 브리지 회로(20)로부터의 출력에 대하여, 도 2의 등가 회로를 참조하여 설명한다. 기준 검출기(22)에는 기준 출력을 출력하기 위한 기준 검체 S가 근접되고, 검사 검출기(23)에는 표면 처리 상태의 양부를 판정해야 할 피검체 M이 근접되어 있다. 여기서, 기준 검체 S는 피검체 M과 동일 구조이며, 바람직하게는 표면 처리를 행하지 않은 미처리품을 사용한다.
가변 저항 RA의 분배비를 γ로 한 경우, 저항 R1은 RA/(1+γ), 저항 R2는 RAγ/(1+γ)로 된다. 기준 검출기(22)의 임피던스를 RS+jωLS, 검사 검출기(23)의 임피던스를 RT+jωLT로 한다. 또한, 점 A의 전위를 E로 하고, 기준 검출기(22), 검사 검출기(23)에 각 검체(기준 검체 S, 피검체 M)를 근접시키지 않을 때의 브리지의 각 변에 흐르는 여자 전류를 각각 i1, i2, 각 검체를 기준 검출기(22), 검사 검출기(23)에 근접시킴으로써 자기량이 변화하고, 그 변화량에 따라서 흐르는 전류를 각각 iα, iβ로 한다. 이때의 기준 검출기(22) 및 검사 검출기(23)의 전위 E1, E2 및 여기 전류 i1, i2는 이하의 수학식 1 내지 4로 표시된다.
Figure 112016079618394-pct00002
Figure 112016079618394-pct00003
Figure 112016079618394-pct00004
Figure 112016079618394-pct00005
증폭기(31)로 출력되는 전압은 E1, E2의 차분이며, 다음 식으로 표시된다.
Figure 112016079618394-pct00006
수학식 3 내지 수학식 5로부터 다음 식이 유도된다.
Figure 112016079618394-pct00007
수학식 6의 우변을 다음의 성분 A, B로 나누어 차분 전압의 각 성분에 대하여 생각한다.
성분 A:
Figure 112016079618394-pct00008
성분 B:
Figure 112016079618394-pct00009
성분 A는, 각 검출기 성분: (RS+jωLS), (RT+jωLT), 각 검출기에 각 검체가 근접했을 때 변화하는 전류량: iα, iβ에 의해 구성된다. iα, iβ는 각 검체의 투자율, 도전율 등의 전자기 특성에 기인하는 검체를 통과하는 자기량에 따라 크기가 변화한다. 이로 인해 각 검출기로부터 발생하는 자기량을 좌우하는 여자 전류 i1, i2를 바꿈으로써 iα, iβ의 크기를 변화시킬 수 있다. 또한, 수학식 3, 수학식 4로부터, 여자 전류 i1, i2는 가변 저항의 분배비 γ에 따라 변화하므로, 가변 저항의 분배비 γ를 조정함으로써 성분 A의 크기를 변화시킬 수 있다.
성분 B는, 각 검출기 성분: (RS+jωLS), (RT+jωLT), 가변 저항의 분배비 γ로 나뉜 저항의 파라미터에 의해 구성된다. 이로 인해, 성분 A와 마찬가지로 가변 저항의 분배비 γ의 조정에 의해 성분 B의 크기를 변화시킬 수 있다.
피검체 M을 소정의 위치에 배치하고, 교류 전원(10)에 의해 검사 검출기(23)의 코일(23b)에 소정의 주파수의 교류 전력을 공급하면, 피검체 M의 표면에 교류 자계에 교차하는 방향으로 흐르는 와전류가 여기된다. 와전류는 잔류 응력층의 전자기 특성에 따라서 변화하기 때문에, 잔류 응력층의 특성(표면 처리 상태)에 따라서 증폭기(31)로부터 출력되는 출력 파형(전압 파형)의 위상 및 진폭(임피던스)이 변화한다. 이 출력 파형의 변화에 따라 잔류 응력층의 전자기 특성을 검출하고, 표면 처리층의 검사를 행할 수 있다.
브리지의 증폭기(31)로부터 출력되는 신호는, 기준 검출기(22) 및 검사 검출기(23)의 전압 파형의 차분 면적을 추출한 신호이며, 검출기를 흐르는 전류(여자 전류)를 일정하게 하는 회로 구성이 되어 있다. 또한, 추출된 전압 신호는 전력 신호로서 생각할 수 있다.
또한, 검출기에 공급하는 전력은 항상 일정해진다. 이에 의해, 피검체 M에 공급하는 자기 에너지도 일정하게 할 수 있다.
(표면 특성 검사 방법)
다음으로, 표면 특성 검사 장치(1)에 의한 피검체의 표면 특성 검사 방법에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다.
우선, 준비 공정 S1에서는, 표면 특성 검사 장치(1)와 기준 검체 S를 준비한다.
다음으로, 가변 저항 설정 공정 S2를 행한다. 가변 저항 설정 공정 S2에서는, 우선, 교류 전원(10)으로부터 교류 브리지 회로(20)에 교류 전력을 공급한다. 이 상태에서, 표면 특성 검사 장치(1)에 의한 검체의 검출 감도가 높아지도록, 가변 저항(21)의 분배비 γ를 조정한다. 즉, 검사 검출기(23)에 검체를 근접시키지 않고, 교류 브리지 회로(20)의 출력 신호가 작아지도록, 가변 저항(21)의 분배비 γ를 조정한다. 이와 같이 가변 저항(21)을 설정해 둠으로써, 검사 검출기(23)에 근접한 피검체 M의 표면 처리 상태가 불량한 경우와, 표면 처리 상태가 양호한 경우의 출력 신호의 차이가 커지게 되어, 검출 정밀도를 높게 할 수 있다. 구체적으로는, 오실로스코프 등 파형 표시 기능을 갖는 표시 장치[예를 들어, 판단 수단(36)이 구비하고 있음]에 의해 교류 브리지 회로(20)로부터의 출력 신호의 전압 진폭 또는 LPF(33)로부터의 전압 출력을 모니터하고, 출력이 작아지도록 분배비 γ를 조정한다. 바람직하게는, 출력이 최솟값 또는 극소값(국소 평형점)을 취하도록, 가변 저항(21)의 분배비 γ를 조정하여, 설정한다.
가변 저항(21)의 분배비 γ의 조정은, 차분 전압(E2-E1)을 작게 함으로써 표면 상태의 차이에 따른 출력 차를 증대시켜서, 검사 정밀도를 향상시키기 위해 행해진다. 전술한 바와 같이 성분 A, B는 분배비 γ를 조정함으로써 변화하기 때문에, 기준 검출기(22), 검사 검출기(23)의 임피던스(RS+jωLS), (RT+jωLT)에 따라서, 가변 저항(21)의 분배비 γ를 조정하고, 교류 브리지 회로(20)로부터의 출력인 차분 전압(E2-E1)을 작게 할 수 있다. 이에 의해, 기준 검출기(22)와 검사 검출기(23)의 특성의 차이를 경감하여, 피검체 M의 본래의 특성을 조금이라도 크게 추출할 수 있으므로, 검사 정밀도를 향상시킬 수 있다.
주파수 설정 공정 S3에서는, 기준 검체 S를 기준 검출기(22)에 근접시킨 상태에서, 교류 전원(10)으로부터 교류 브리지 회로(20)로 교류 전력을 공급하고, 주파수 조정기(35)에 의해 교류 브리지 회로(20)에 공급하는 교류 전력의 주파수를 변화시켜서 교류 브리지 회로(20)로부터 전압 진폭 출력 또는 LPF(33)로부터의 전압 출력을 모니터한다.
주파수 조정기(35)는, 주파수 조정기(35)에 있어서 설정된 초기 주파수 f1이 되도록 교류 전원(10)으로 제어 신호를 출력하고, 주파수 f1에 있어서의 증폭기(31)로부터의 출력 전압 Ef1이 주파수 조정기(35)에 입력되고, 기억된다. 계속해서, 주파수 f1보다도 소정의 값, 예를 들어 100㎐ 높은 주파수 f2가 되도록 교류 전원(10)으로 제어 신호를 출력하고, 주파수 f2에 있어서의 증폭기(31)로부터의 출력 전압 Ef2가 주파수 조정기(35)에 입력되고, 기억된다.
계속해서, Ef1과 Ef2의 비교를 행하고, Ef2>Ef1이면, 주파수 f2보다도 소정의 값 높은 주파수 f3이 되도록 제어 신호를 출력하고, 주파수 f3에 있어서의 증폭기(31)로부터의 출력 전압 Ef3이 주파수 조정기(35)에 입력되고, 기억된다. 그리고, Ef2와 Ef3의 비교를 행한다. 이것을 반복하여, Efn+1<Efn이 되었을 때의 주파수 fn, 즉 출력이 최대가 되는 주파수 fn을, 임계값 설정 공정 S4 및 교류 공급 공정 S5에서 사용하는 주파수로서 설정한다. 이에 의해, 표면 처리 상태, 형상 등이 서로 달라 임피던스가 상이한 피검체 M에 대응해서 교류 브리지 회로(20)로부터의 출력을 크게 하는 주파수를 한 번의 조작에 의해 설정할 수 있다. 최적의 주파수는, 피검체의 재료, 형상, 표면 처리 상태에 따라, 변화하게 되지만, 이것을 미리 알고 있는 경우, 주파수의 설정은 불필요하다. 이에 의해, 표면 처리 상태의 변화에 출력이 민감하게 대응하고, 검사의 감도를 향상시킬 수 있다.
여기서, 주파수 설정 공정 S3은, 가변 저항 설정 공정 S2보다도 앞서 실시할 수도 있다.
임계값 설정 공정 S4에서는, 피검체 M의 표면 상태의 양부를 판단하기 위해서 사용하는 임계값을 설정한다. 여기에서는, 피검체 M의 평가 개시 시에 사용하기 위해서 미리 설정해 두는 임계값(이하, 「초기 임계값」이라고 함)의 설정 방법에 대하여 설명한다. 우선, 기준 검체 S를 기준 검출기(22)에 근접시켜서, 주파수 설정 공정 S3에 있어서 설정된 주파수의 교류 전력을 교류 전원(10)으로부터 교류 브리지 회로(20)에 공급한다. 교류 브리지 회로(20)로부터 출력된 전압 출력은, 증폭기(31)에 의해 증폭되고, 절댓값 회로(32)에 있어서 전파 정류를 행하고, LPF(33)에 있어서 직류 변환을 행하여, 판단 수단(36)으로 출력된다. 미처리의 피검체와 표면 상태가 양호한 표면 처리 후의 피검체를 각각 10 내지 수 10개 정도 준비하고, 검사 검출기(23)에 각각의 피검체를 근접시켰을 때 판단 수단(36)으로 출력된 출력값으로부터, 출력값의 분포 데이터를 취득한다. 도 4에 모식적으로 나타낸다.
초기 임계값 Ethi는, 검사 검출기(23)에 미처리의 피검체 M을 배치했을 때의 출력 신호 EA 및 검사 검출기(23)에 표면 상태가 양호한 표면 처리 후의 피검체 M을 배치했을 때의 출력 신호 EB에 기초하여, 각각의 출력 신호의 변동을 고려하고, 다음 식에 의해 정한다.
도 4에 미처리의 피검체 출력 신호 EA 및 표면 처리 후의 피검체의 출력 신호 EB의 분포를 모식적으로 나타낸다.
Figure 112016079618394-pct00010
EAav: 출력 신호 EA의 평균값, EBav: 출력 신호 EB의 평균값, σA: 출력 신호 EA의 표준 편차, σB: 출력 신호 EB의 표준 편차
이에 의해, 적은 측정수에 의해 정밀도가 높은 적절한 임계값을 설정할 수 있다. 이 초기 임계값 Ethi를 임계값으로서 설정하고, 판단 수단(36)에 기억시켜 둔다. 여기서, 초기 임계값 Ethi는, 출력 신호 EA의 최댓값 EAmax 및 출력 신호 EB의 최솟값 EBmin의 사이에,
Figure 112016079618394-pct00011
의 관계를 갖는다.
또한, 상기 관계가 성립되지 않는 경우에도, 출력 신호 EA 및 출력 신호 EB의 변동, 분포로부터 크게 벗어난 특이적인 측정값이 없는지 등을 고려하여, 적절한 초기 임계값 Ethi를 설정할 수 있다. 예를 들어, 동일한 피검체의 미처리 상태, 표면 처리 상태를 복수 개 측정하고, 이것을 사용해서 초기 임계값 Ethi를 다시 산출하는 등의 방법이 있다.
또한, 임계값 설정 공정 S4에서는 검사 검출기(23)에 피검체 M이 근접하지 않은 상태에서의 출력 신호를 초기 오프셋값 Ei로서 판단 수단(36)에 기억시켜 둔다.
교류 공급 공정 S5에서는, 주파수 설정 공정 S3에 있어서 설정된 주파수의 교류 전력을 교류 전원(10)으로부터 교류 브리지 회로(20)에 공급한다. 여기서, 기준 검체 S는 기준 검출기(22)에 근접하고 있다.
계속해서, 배치 공정 S6에서는, 표면 처리 상태의 양부를 판정해야 할 피검체 M을 검사 검출기(23)에 근접시켜서, 피검체 M에 와전류가 여기되도록 배치한다. 이때, 교류 브리지 회로(20)로부터 전압 출력 신호가 출력되고, 출력 신호는, 증폭기(31)에 의해 증폭되고, 절댓값 회로(32)에 있어서 전파 정류되고, LPF(33)에 있어서 직류 변환된다.
온도 측정 수단(38)은, 피검체 M이 검사 검출기(23)에 근접하기 전, 또는 피검체 M의 배치 후에 피검체 M의 표면의 온도를 측정하고, 피검체 M의 표면의 온도 신호를 판단 수단(36)으로 출력한다.
검사 상태 판단 공정 S7에서는, 위상 비교기 34에 의해 교류 전원(10)으로부터 공급되는 교류 전력의 파형과 교류 브리지 회로(20)로부터 출력되는 교류 전압 파형을 비교하고, 그들의 위상차를 검출한다. 이 위상차를 모니터함으로써, 검사 상태가 양호한지[예를 들어, 검사 검출기(23)와 피검체 M의 위치 어긋남이 없는지] 여부를 판단할 수 있다. 교류 브리지 회로(20)로부터의 출력이 동일하여도, 위상차가 크게 변화한 경우에는, 검사 상태에 변화가 있어, 검사가 적정하게 행해지지 않을 가능성이 있다고 판단할 수 있다. 또한, 판단 수단(36)은, 온도 측정 수단(38)에 의해 검출된 피검체 M의 온도가 소정 범위 내인 경우에, 피검체 M의 표면 처리 상태의 양부를 판단하여, 온도 측정 수단(38)에 의해 검출된 온도가 소정 범위 외인 경우에, 피검체 M의 표면 처리 상태의 양부 판단을 행하지 않는다. 여기서, 소정의 온도 범위는, 피검체 M의 온도 변화가 검사에 실질적으로 영향을 미치지 않는 온도 범위이며, 예를 들어 0 내지 60℃로 설정할 수 있다. 피검체 M의 표면의 온도가 소정의 온도 범위 외였던 경우에는, 피검체 M이 소정의 온도 범위 내로 될 때까지 대기하는, 피검체 M에 에어를 분사하는, 피검체 M의 검사를 행하지 않고 다른 라인으로 이동시키는 등을 행할 수 있다.
양부 판단 공정 S8에서는, LPF(33)에 있어서 직류 변환된 신호가 판단 수단(36)에 입력되고, 판단 수단(36)은 입력된 신호에 기초하여 피검체 M의 표면 상태의 양부를 판단한다. 즉, 본 공정은 교류 브리지 회로(20)로부터 출력된 출력 신호에 기초하여, 피검체 M의 표면 특성을 평가하는 평가 공정이다. 판단 수단(36)에 의한 판단 결과는, 표시 수단(37)에 의해 표시되고, 표면 상태가 불량인 경우에는 경고한다.
피검체 M의 표면 처리 상태의 양부 판단은, LPF(33)로부터의 출력값(측정값)과, 임계값 설정 공정 S4에 있어서 설정된 임계값을 비교함으로써 행해진다. 판단 수단(36)은 LPF(33)로부터의 출력값(측정값)이 임계값을 초과한 경우에는, 표면 상태가 양호하다고 판단하고, LPF(33)로부터의 출력값(측정값)이 임계값 이하인 경우에는, 표면 상태가 불량이라고 판단한다.
측정값, 양부 판단 결과, 측정 일시, 검사 상태(온도, 습도, 후술하는 차분 전압 ΔE 등) 등의 검사 데이터는, 로트, 제조 번호, 이력 등의 각 피검체 M의 식별 정보와 관련지어 평가 장치(30)의 판단 수단(36), 또는 도시하지 않은 기억 수단에 기억되고, 필요에 따라서 호출할 수 있다. 즉, 피검체에는, 각각의 측정 데이터와 대응지어지는 식별 표시가 직접 혹은 간접적으로 부여되도록 해도 된다. 예를 들어, 측정 데이터에 대응지어진 바코드나 제품 관리 번호를 피검체에 직접적으로 나타내거나, 간접적으로 나타내거나 해도 된다. 이와 같이, 바코드, 제품 관리 번호 등의 식별 표시에 측정 데이터가 대응지어짐으로써, 표면 특성 검사 장치에 의해 검사한 피검체의 표면 처리 상태를 유통 후에 추적 가능한 상태로 할 수 있어, 트레이서빌리티를 담보할 수 있다.
이상의 공정에 의해, 피검체 M의 표면 처리 상태의 양부를 간단하고 또한 고정밀도로 검사할 수 있다. 검사를 계속하기 위해서는, 피검체 M만을 교환하여, 배치 공정 S6, 검사 상태 판단 공정 S7, 양부 판단 공정 S8을 반복해서 행하면 된다. 피검체 M의 종류, 표면 처리의 종류 등을 변경하는 경우에는, 다시, 가변 저항 설정 공정 S2, 주파수 설정 공정 S3, 임계값 설정 공정 S4를 실시한다.
검사 검출기(23)는, 피검체 M의 표면을 흐르는 와전류의 변화를 파악함으로써, 표면 저항 변화를 간접적으로 파악하고 있다. 여기서, 표면 처리로서 숏 피닝 처리를 행한 경우에는, 와전류의 유량이 변화하는 요인으로서는 숏 피닝에 의한 왜곡이나 조직의 미세화, 전위를 들 수 있지만, 이들은 측정 환경의 온도 변화(0℃ 내지 40℃) 정도에서는 거의 일정하다. 검사 검출기(23)에 의해 검출하는 자기 변화는, 와전류의 반자계 변화에 의한 것이며, 와전류가 변화하는 요인이, 측정 환경의 온도 변화의 영향을 받기 어렵기 때문에, 온도 변화에 의한 검사 정밀도에의 영향을 작게 할 수 있다.
기준 검출기(22)에 있어서 기준 상태를 검출하기 위해서, 피검체 M과 동일 구조의 기준 검체 S를 사용하고 있기 때문에, 온도, 습도, 자기 등의 검사 환경의 변화에 따라 출력값이 변동하여도, 그 영향은 피검체 M과 동등해진다. 이에 의해, 온도, 습도, 자기 등의 검사 환경의 변화에 의한 출력값의 변동을 캔슬할 수 있어, 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 특히, 기준 검체 S로서 표면 처리를 행하지 않은 미처리품을 사용하면, 피검체 M과의 표면 상태의 차에 기초한 출력을 크게 할 수 있으므로, 측정 정밀도를 더 향상시킬 수 있음과 함께, 임계값을 설정하기 쉬워 바람직하다.
(임계값의 갱신 설정)
초기 임계값 Ethi는, 검사 검출기(23)에 미처리의 피검체 M을 배치했을 때의 출력 신호 EA 및 검사 검출기(23)에 표면 상태가 양호한 표면 처리 후의 피검체 M을 배치했을 때의 출력 신호 EB의 차가 큰 경우 등에는, 출력 신호 EA의 평균값 EAav측에 근접하여, 양품이라 판정되는 출력의 폭이 커질 가능성이 있다. 그로 인해, 정밀도가 더 높은 임계값을 설정하고 싶은 경우에는, 초기 임계값 Ethi를 사용해서 반복 측정을 행함으로써 축적된 수많은 검사 데이터에 기초하여, 임계값을 재설정할 수 있다. 이 때 새롭게 설정되는 임계값을 갱신 임계값 Ethn이라고 한다.
갱신 임계값 Ethn의 설정은, 예를 들어 100개 이상의 피검체 M의 검사를 행한 후에 실시한다. 갱신 임계값 Ethn의 설정 방법을 이하에 예시한다. 여기서, 초기 임계값 Ethi를 사용해서 검사한 피검체 M의 출력 신호를 EC, 그 최솟값을 ECmin, 최댓값을 ECmax, 평균값을 ECav, 표준 편차를 σC라 한다.
하나의 방법으로서, 초기 임계값 Ethi와 최솟값 ECmin을 비교하고, 이하와 같이 갱신 임계값 Ethn을 산출한다.
ECmin≤Ethi의 경우에는, 갱신 임계값 Ethn을 설정하지 않고 초기 임계값 Ethi를 사용한다.
ECmin>Ethi의 경우에는, ECmin을 갱신 임계값 Ethn으로서 설정할 수 있다.
또한, 평균값 ECav 및 표준 편차 σC를 사용하여, 갱신 임계값 Ethn을 ECav-3σC 또는 ECav-4σC로 할 수 있다. ECav-3σC, ECav-4σC의 어느 것을 사용할지는 출력 신호 EC의 분포를 고려해서 판단하고, ECav-3σC 또는 ECav-4σC가 초기 임계값 Ethi 이하인 경우에는, 갱신 임계값 Ethn을 설정하지 않고 초기 임계값 Ethi를 사용한다.
또한, 최솟값 ECmin, 최댓값 ECmax, 평균값 ECav의 대소 관계에 기초하여, 이하와 같이 갱신 임계값 Ethn을 설정할 수도 있다. 구체적으로는, 최솟값 ECmin과 최댓값 ECmax와의 평균값(ECmin+ECmax)/2와 평균값 ECav의 비교를 행하고, 경우 구분을 한다.
(ECmin+ECmax)/2≤ECav의 경우: ECav-3σC를 갱신 임계값 Ethn으로서 설정
(ECmin+ECmax)/2>ECav의 경우: ECav-4σC를 갱신 임계값 Ethn으로서 설정
여기서, ECav-3σC 또는 ECav-4σC가 초기 임계값 Ethi 이하인 경우에는, 갱신 임계값 Ethn을 설정하지 않고 초기 임계값 Ethi를 사용한다.
갱신 임계값 Ethn은 갱신후에 검사한 피검체 M의 검사 데이터에 기초하여 반복 갱신할 수 있다. 예를 들어, 초기 임계값 Ethi 설정 후에 100개의 피검체 M의 검사를 행하고, 갱신 임계값 Ethn을 설정한 후에, 또한 100개의 피검체 M의 검사를 행하고, 그 검사 데이터에 기초하여 새로운 갱신 임계값 Ethn을 설정할 수도 있다. 또한, 200개의 검사 데이터 모두를 사용해서 새로운 갱신 임계값 Ethn을 설정할 수도 있다.
(측정값의 교정)
전술한 초기 오프셋값 Ei와 검사 오프셋값 Eik를 사용해서 측정값의 교정을 행할 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 스텝 S101에서는, 배치 공정 S6에서 피검체 M을 배치하기 전에 검사 오프셋값 Eik를 측정하여 판단 수단(36)에 기억시킨다.
이어지는 스텝 S102에서는, 초기 오프셋값 Ei와 검사 오프셋값 Eik를 비교, 차분 전압 ΔE=Ei-Eik를 산출한다. 스텝 S102 이후에는, 양부 판단 공정 S8에 대응한다.
이어지는 스텝 S103에서 피검체 M의 검사를 행동 스텝 S104에 있어서 측정값(E2-E1)을 기억하고, 스텝 S105에 있어서 기억된 측정값에 차분 전압 ΔE를 가산한다.
그리고, 스텝 S106에 있어서, 차분 전압 ΔE가 가산된 측정값을 임계값과 비교해서 양부 판단을 행한다.
이에 의해, 온도, 습도, 자기 등의 측정 환경의 변화에 따라, 오프셋 전압이 변화한 경우라도, 그 영향을 배제한 정밀도가 높은 측정을 행할 수 있다. 즉, 검량 기기(검사 장치)로서의 교정(calibration)을 매회 행한 상태에서 적절하고 정밀도가 높은 측정을 행할 수 있다.
또한, 차분 전압 ΔE가 표면 특성 검사 장치(1)의 사용 조건에 기초하여 설정된 허용값을 초과한 경우에는, 외란이 큰, 장치의 결함 등, 검사 상태가 적절하지 않아, 검사가 적정하게 행해지지 않을 가능성이 있다고 판단할 수 있다. 이 경우, 검사 상태 판단 공정 S7에 있어서 피검체 M의 표면 특성의 검사를 행하지 않도록 할 수 있다. 이때, 기준 검출기(22), 검사 검출기(23)의 점검, 측정 환경의 온도 확인, 기준 검체 S의 점검이나 교환 등을 행할 수 있다. 당해 허용값은, 검사가 적정하게 행해지는 조건으로서 설정하고, 예를 들어 초기 오프셋값 Ei의 5%(ΔE=0.05Ei)로 설정할 수 있다.
(피검체의 배치, 취출의 제어)
피검체 M의 검사 검출기(23)에의 배치 및 검사 검출기(23)로부터의 취출을 측정값 En(En=E2-E1)을 사용해서 제어할 수 있다.
피검체의 배치, 취출의 제어 방법을 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 또한, 도 6은, 초기값 Ei0, 출력값 En 등을 설명을 위해서 예시하고, 모식적으로 나타낸 것으로, 실제의 출력값이 아니다.
우선, 도 7a에 도시한 스텝 S201에서 검사 검출기(23)에 피검체 M을 배치하면, 도 6a에 도시한 바와 같이 출력값이 피검체 M이 배치되지 않았을 때의 초기값 Ei0=3.000으로부터 저하되기 시작한다.
다음으로 스텝 S202에 있어서, 피검체 M이 검사 검출기(23)에 배치된 것을 검출하고, 출력값의 기록을 개시하는 시간의 카운트를 개시하는 기준(도 6a의 측정 대기 개시)의 트리거를 검출한다. 도 6a에서는, 출력값이 1.500이 되었을 때를 배치 완료 대기 트리거 En1이라 하고, 스텝 S203에 있어서 대기 시간을 카운트한다. 또한, 배치 완료 대기 트리거 En1로 되는 출력값(1.500)은, 다음 단락에서 설명하는 소정의 대기 시간이 경과하면 출력값이 안정되도록, 역산해서 설정한다.
출력값이 안정될 때까지의 소정의 대기 시간(예를 들어, 2 내지 3초)이 경과하면, 스텝 S204에 있어서 측정을 행하여, 안정된 출력값 En2(0.370)를 검출하고, 기억한다.
이에 의해, 검사 검출기(23)에의 피검체 M의 배치 상태, 즉, 피검체 M이 적절한 검사 가능한 상태로 배치된 것을 검출해서 피검체의 표면 특성의 평가를 개시할 수 있기 때문에, 측정 조건을 통일하고, 안정된 출력값 En2를 검출할 수 있으므로, 작업자에 의한 변동 등을 없앨 수 있어, 정밀도가 높은 측정을 행할 수 있다.
또한, 피검체 M의 취출의 제어는 이하와 같이 행한다.
우선, 도 7b에 도시한 스텝 S301에서 검사 검출기(23)로부터 피검체 M을 취출하면, 도 6b에 도시한 바와 같이 측정값이 피검체 M이 배치되어 있을 때의 출력값 En2로부터 상승하기 시작한다.
다음으로 스텝 S302에 있어서, 피검체의 취출 확인을 행하기 위한 대기 시간 카운트를 개시하는 기준(도 6b의 완료 대기 개시)의 취출 완료 대기 트리거 En3을 검출한다. 도 6b에서는, 측정값이 2.500이 되었을 때를 취출하여 완료 대기 트리거 En3으로 하고, 스텝 S303에 있어서 대기 시간을 카운트한다. 또한, 취출 완료 대기 트리거 En3으로 되는 출력값(2.500)은, 다음 단락에서 설명하는 소정의 대기 시간이 경과하면 출력값이 안정되도록, 역산해서 설정한다.
측정값이 초기값 Ei0 근방까지 회복할 때까지의 소정의 대기 시간(예를 들어, 2 내지 3초)이 경과되면, 스텝 S304에 있어서 출력값 Ei1(3.000)을 검출하고, 기억한다. 이때, 기억된 출력값 Ei1을 검사 오프셋값 Eik로서 사용할 수 있다.
이에 의해, 피검체 M이 취출된 것을 검출하고, 측정값이 초기 상태로 복귀된 상태에서 다음 측정을 행할 수 있다.
전술한 바와 같이 피검체 M의 배치, 취출의 제어를 행하는 구성에 의하면, 피검체 M이 검사 검출기(23)에 대하여 적절하게 배치된 것인지 여부를 검출하기 위한 위치 센서 등을 설치할 필요가 없어, 장치를 간단한 구성으로 할 수 있다. 또한, 표면 처리를 행하는 표면 처리 장치로부터 표면 특성 검사 장치(1)로 피검체 M을 반송하는 반송 수단(예를 들어, 벨트 컨베이어)이나 검사 후의 피검체 M을 양품과 불량품으로 분류하는 선별 수단 등과 조합한 시스템으로 함으로써, 피검체 M의 표면 처리로부터 검사까지를 일관해서 행하고, 자동화 가능한 시스템으로서 구축할 수 있다.
(변경예)
검사 상태 판단 공정 S7을 실시하지 않는 경우에는, 표면 특성 검사 장치(1)는 위상 비교기(34)를 생략할 수 있다. 예를 들어, 레이저 변위계 등의 위치 검출 수단에 의해 검사 검출기(23)와 피검체 M의 위치 관계의 검출을 행하고, 검사 검출기(23)의 축과 피검체 M의 축과의 어긋남이 소정의 범위 내인지 여부를 광전 센서(레이저) 등으로 판정하는 등을 행하는 구성으로 할 수 있다. 또한, 위상 비교기(34), 주파수 조정기(35) 또는 표시 수단(37)은, 판단 수단(36)에 내장시키는 등 일체적으로 설치할 수도 있다.
피검체 M의 측정 시의 교류 브리지 회로(20)로부터의 출력이 충분히 큰 경우에는, 가변 저항 설정 공정 S2, 주파수 설정 공정 S3을 생략할 수도 있다. 주파수 설정 공정 S3을 생략하는 경우에는, 표면 특성 검사 장치(1)는 주파수 조정기(35)를 생략할 수 있다.
[제1 실시 형태의 효과]
본 발명의 표면 특성 검사 장치(1) 및 표면 특성 검사 방법에 의하면, 검사 검출기(23)의 코일(23b)에 의해 피검체 M에 와전류를 여기하고, 교류 브리지 회로(20)로부터 출력된 출력 신호와 임계값을 비교하여, 피검체 M의 표면 특성을 평가할 수 있다. 이에 의해, 간단한 회로 구성으로 고정밀도의 표면 상태의 검사가 가능하다.
기준 검출기(22)에 있어서 기준 상태를 검출하기 위해서, 피검체 M과 동일 구조의 기준 검체 S를 사용하고 있기 때문에, 온도, 습도, 자기 등의 검사 환경의 변화에 따라 출력값이 변동하여도, 그 영향은 피검체 M과 동등해진다. 이에 의해, 온도, 습도, 자기 등의 검사 환경의 변화에 의한 출력값의 변동을 캔슬할 수 있어, 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 특히, 기준 검체 S로서 표면 처리를 행하지 않은 미처리품을 사용하면, 피검체 M과의 표면 상태의 차에 기초한 출력을 크게 할 수 있으므로, 측정 정밀도를 더 향상시킬 수 있음과 함께, 임계값을 설정하기 쉬워 바람직하다.
또한, 적절한 임계값을 설정하거나, 오프셋값을 사용해서 측정값을 교정하거나 함으로써, 또한 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
[제2 실시 형태]
도 8의 표면 특성 검사 장치(2)와 같이, 교류 브리지 회로(20)에 검사 검출기(23)를 복수 개 구비한 구성을 채용할 수도 있다. 여기에서는, 3개의 검사 검출기(23A, 23B, 23C)를 구비한 구성을 나타낸다.
검사 검출기(23A, 23B, 23C)는, 전환 수단(24)을 개재해서 각각이 교류 브리지 회로(20)에 접속 가능하게 구성되어 있다. 전환 수단(24)은, 평가 장치(30)의 판단 수단(36)에 의해, 검사 검출기(23A, 23B, 23C) 중 어느 하나가, 저항 R1, 저항 R2 및 기준 검출기(22)와 함께, 교류 브리지 회로(20)를 구성하도록 전환하는 기능을 갖고, 예를 들어 아날로그 스위치 등의 디지털 회로 소자나 토글 스위치 등의 기계식 전환 스위치를 사용할 수 있다.
전환 수단(24)에 의한 검사 검출기(23A, 23B, 23C)의 전환은, 이하에 나타내는 스텝에 의해 행해진다. 도 9a, 9b, 9c는, 검사 검출기(23A)→검사 검출기(23B)→검사 검출기(23C)의 순으로 전환하는 스텝을 나타내는 흐름도이며, 도 9a→9b→9c의 순으로 실행된다. 도 10은, 피검체 M의 검사 검출기(23A, 23B, 23C)에의 배치 상태를 나타내는 설명도이다.
검사 검출기(23A, 23B, 23C)는 각각 도 3에 도시한 스텝 S2 내지 S4로부터 미리 조정되어 있다. 여기서, 검사 검출기(23A)에 있어서, 스텝 S2 내지 S4를 행한 후에, 검사 검출기(23B)로 전환하여, 스텝 S2 내지 S4를 행한다고 하는 바와 같이, 검사 검출기마다, 스텝 S2 내지 S4를 반복해서 설정을 행해도 되고, 각 스텝을 검사 검출기(23A, 23B, 23C)를 전환하면서 실행하고, 설정을 행해도 된다.
우선, 초기 상태는, 검사 검출기(23A)가 브리지 회로를 구성하도록 접속되어 있도록 한다.
스텝 S401에서는, 반송 수단에 의해 피검체 M의 반송을 개시한다. 우선, 도 10의 (A)에 도시한 바와 같이, 피검체 M은 검사 검출기(23A)로 반송된다.
이어지는 스텝 S402에서는, 검사 검출기(23A)로 반송된 피검체 M이, 검사 검출기(23A)에 배치되었는지 여부를 판단한다. 피검체 M이 검사 검출기(23A)에 배치되었는지 여부의 판단은, 도 7a의 스텝 S202에서 나타낸 배치 완료 대기 트리거의 검출에 의해 행한다.
스텝 S402에서 "예"라고 판단된 경우에는, 피검체 M이 검사 검출기(23A)에 배치되어 있으므로, 스텝 S403으로 진행되고, 피검체 M의 검사를 행하여, 출력값을 기억한다. 여기서, 스텝 S403은, 도 7a의 스텝 S204에 대응한다. 출력값은 어느 검사 검출기에 의해 검사했는지 관련지어져 기억된다. 여기에서는, 출력값은 검사 검출기(23A)에 의해 검사되었다는 정보(검사 검출기의 식별 정보)와 관련지어져 기억된다.
스텝 S402에서 "아니오"라고 판단된 경우에는, 피검체 M이 검사 검출기(23A)에 배치되지 않았으므로, 피검체 M이 검사 검출기(23A)에 배치될 때까지 대기한다.
스텝 S403에 있어서, 피검체 M의 검사를 행하고, 이어지는 스텝 S404에 있어서, 피검체 M의 검사 출력값이 기억되었는지 여부를 판단한다.
스텝 S404에서 "예"라고 판단된 경우에는, 피검체 M의 검사 출력값이 기억되어 있으므로, 스텝 S405로 진행된다.
스텝 S404에서 "아니오"라고 판단된 경우에는, 피검체 M의 검사 출력값이 기억되지 않았으므로, 스텝 S403까지 복귀된다.
이어지는 스텝 S405에 있어서, 피검체 M이 검사 검출기(23A)로부터 취출되었는지 여부를 판단한다. 피검체가 검사 검출기(23A)로부터 취출되었는지 여부의 판단은, 도 7b의 스텝 S302에서 나타낸 취출 완료 대기 트리거의 검출 및 스텝 S303의 대기 시간 카운트에 의해 행한다.
스텝 S405에서 "예"라고 판단된 경우에는, 피검체 M은 검사 검출기(23A)로부터 취출되었으므로, 스텝 S406으로 진행된다.
스텝 S405에서 "아니오"라고 판단된 경우에는, 피검체 M이 검사 검출기(23A)로부터 취출되지 않았으므로, 피검체 M이 검사 검출기(23A)로부터 취출될 때까지 대기한다.
스텝 S406에서는, 도 7b의 스텝 S304에서 나타낸 바와 같이, 출력값을 다른 검사 검출기(23B, 23C)와 구별하여, 검사 검출기(23A)의 출력값으로서 기억했는지 여부를 판단한다.
스텝 S406에서 "예"라고 판단된 경우에는, 검사 검출기(23A)의 출력값이 기억되어 있으므로, 스텝 S406으로 진행된다.
스텝 S406에서 "아니오"라고 판단된 경우에는, 검사 검출기(23A)의 출력값이 기억되지 않았으므로, 검사 검출기(23A)의 출력값이 기억될 때까지 대기한다.
스텝 S407에서는, 브리지 회로(30)를 구성하는 검사 검출기(23)를 전환 수단(24)에 의해 검사 검출기(23A)로부터 검사 검출기(23B)로 전환한다.
전술한 바와 같이, 검사 검출기(23A)를 검사 검출기(23B)로 전환하는 조건은, 피검체 M의 검사가 종료한 후에,
·피검체 M이 검사 검출기(23A)로부터 취출된 것
·피검체 M이 검사 검출기(23A)로부터 취출된 후의 출력값을 기억한 것을 충족하게 된다.
여기서, 스텝 S407까지의 처리를 실행하고 있는 동안, 또는 실행 후에, 도 10의 (B)에 도시한 바와 같이 새로운 피검체 M이 검사 검출기(23B)로 반입된다.
스텝 S408로부터 스텝 S412에서는, 전환된 검사 검출기(23B)에 대하여, 스텝 S402로부터 스텝 S406과 마찬가지의 처리를 실행한다.
그리고, 스텝 S412에서 "예"라고 판단된 경우에는, 피검체 M의 검사가 종료하고, 검사 검출기(23B)로부터 취출되고, 출력값이 기억되어 있으므로, 스텝 S413으로 진행되고, 브리지 회로(30)를 구성하는 검사 검출기(23)를 전환 수단(24)에 의해 검사 검출기(23B)로부터 검사 검출기(23C)로 전환한다.
또한, 검사 검출기(23B)에 의해 검사된 피검체 M의 출력값 및 검사 검출기(23B)만의 출력값은, 검사 검출기(23B)와 관련지어져 기억된다.
스텝 S413까지의 처리를 실행하고 있는 동안 또는 실행 후에, 도 10의 (C)에 도시한 바와 같이 새로운 피검체 M이 검사 검출기(23C)로 반입된다.
스텝 S414로부터 스텝 S418에서는, 전환된 검사 검출기(23C)에 대하여, 스텝 S402로부터 스텝 S406과 마찬가지의 처리를 실행한다.
그리고, 스텝 S418에서 "예"라고 판단된 경우에는, 피검체 M의 검사가 종료되고, 검사 검출기(23C)로부터 취출되어, 출력값이 기억되어 있으므로, 스텝 S419로 진행되고, 브리지 회로(30)를 구성하는 검사 검출기(23)를 전환 수단(24)에 의해 검사 검출기(23C)로부터 검사 검출기(23A)로 전환한다.
또한, 검사 검출기(23C)에 의해 검사된 피검체 M의 출력값 및 검사 검출기(23C)만의 출력값은, 검사 검출기(23C)와 관련지어져 기억된다.
계속해서 피검체 M의 검사를 행하는 경우에는, 계속해서 스텝 S402 이하의 공정을 반복해서 행하면 된다.
전술한 표면 특성 검사 장치(2) 및 표면 특성 검사 방법에 의하면, 검사 검출기(23)를 복수 개 구비하고, 검사 검출기(23)를 복수 개 구비하고 있으며, 차례 차례로 반송되는 피검체 W를 검사 검출기(23) 내에 배치하고, 전환 수단(24)에 의해 교류 브리지 회로(20)를 구성하는 검사 검출기(23)를 전환해서 순차 검사를 행할 수 있으므로, 반송으로부터 검사 완료까지 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 또한, 교류 전원(10), 평가 장치(30)를 공용하고, 복수 대의 표면 특성 검사 장치를 준비할 필요가 없으므로, 장치 비용을 저감할 수 있다. 기준 검체 S를 공용하기 때문에, 기준 검체 S의 변동에 기인하는 출력값의 변동 영향을 고려할 필요가 없다.
또한, 검사 검출기(23A, 23B, 23C)의 전환을, 각 검사 검출기로부터의 출력에 기초하여 행하기 때문에, 신속하고 확실하게 전환하여 효율적이고 정확한 검사를 행할 수 있다.
그리고, 피검체 M의 검사 결과 및 검사 검출기(23A, 23B, 23C)만의 출력값은, 검사 검출기(23A, 23B, 23C)의 식별 정보와 관련지어져 기억되어 있기 때문에, 도 5에 도시한 측정값의 교정이나 갱신 임계값 Ethn의 설정을, 검사 검출기(23A, 23B, 23C) 각각에 대하여 행할 수 있다.
(변경예)
본 실시 형태에서는, 검사 검출기(23)를 3개 구비한 구성을 나타내었지만, 이것으로 한정되는 것이 아니라, 필요 수의 검사 검출기(23)를 구비한 구성을 채용할 수 있다. 또한, 도 10에서는, 검사 검출기(23A, 23B, 23C)는 모식적으로 나타내고 있으며, 이격되어 배치되어 있지만, 하우징 등에 의해 일체적으로 배치하는 것 등 각종 형태를 채용할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 검사 검출기(23A, 23B, 23C) 각각에 대하여, 도 3의 스텝 S2 내지 S4의 설정을 행하였지만, 검사 검출기(23A, 23B, 23C)에 기기 차이가 없는 것이 보증된 경우에는, 어느 한쪽에 대하여 설정을 행하고, 그 설정 조건을 공유해서 사용할 수도 있다.
도 10에는, 피검체 M이 검사 검출기(23A, 23B, 23C)에 순차 반송되어 오는 형태를 나타내었지만, 이것으로 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 피검체 M이 검사 검출기(23A, 23B, 23C)에 동시에 반송되어 오는 구성도 채용할 수 있다.
[제2 실시 형태의 효과]
제2 실시 형태의 표면 특성 검사 장치(2) 및 표면 특성 검사 방법에 의하면, 제1 실시 형태의 표면 특성 검사 장치(1) 및 표면 특성 검사 방법이 발휘하는 효과에 추가하여, 이하의 효과를 발휘할 수 있다.
표면 특성 검사 장치(2)는, 검사 검출기(23)를 복수 개 구비하고, 전환 수단(24)에 의해 교류 브리지 회로(20)를 구성하는 검사 검출기(23)를 전환해서 순차 검사를 행할 수 있으므로, 반송으로부터 검사 완료까지 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 또한, 교류 전원(10), 평가 장치(30)를 공용하고, 복수 대의 표면 특성 검사 장치를 준비할 필요가 없으므로, 장치 비용을 저감할 수 있다.
또한, 검사 검출기(23A, 23B, 23C)의 전환을, 각 검사 검출기로부터의 출력에 기초하여 행하기 때문에, 검사 검출기(23)를 신속하고 확실하게 전환하여, 효율적이고 정확한 검사를 행할 수 있다.
1, 2: 표면 특성 검사 장치
10: 교류 전원
20: 교류 브리지 회로
21: 가변 저항
22: 기준 검출기
23: 검사 검출기
23a: 코어
23b: 코일
23c: 자기 실드
24: 전환 수단
30: 평가 장치
31: 증폭기
32: 절댓값 회로
33: LPF
34: 위상 비교기
35: 주파수 조정기
36: 판단 수단
37: 표시 수단
38: 온도 측정 수단
M: 피검체

Claims (15)

  1. 표면 처리가 실시된 피검체의 표면 특성을 검사하기 위한 표면 특성 검사 장치를 이용한 표면 특성 검사 방법으로서,
    상기 표면 특성 검사 장치는:
    교류 브리지 회로와,
    상기 교류 브리지 회로에 교류 전력을 공급하는 교류 전원과,
    상기 교류 브리지 회로로부터의 출력 신호에 기초하여, 피검체의 표면 특성을 평가하는 평가 장치를 구비하고,
    상기 교류 브리지 회로는, 제1 저항과 제2 저항으로 분배비가 가변하게 구성된 가변 저항과, 교류 자기를 여기 가능한 코일을 구비하여 피검체에 와전류를 여기하도록 당해 코일을 배치 가능하게 형성된 검사 검출기와, 피검체와 동일 구조의 기준 검체에 와전류를 여기하도록 구성되고, 상기 검사 검출기로부터의 출력과 비교하는 기준으로 되는 기준 상태를 검출하는 기준 검출기를 갖고, 상기 제1 저항, 상기 제2 저항, 상기 기준 검출기 및 상기 검사 검출기는 브리지 회로를 구성하고,
    상기 평가 장치는, 상기 교류 브리지 회로에 교류 전력이 공급되고, 상기 검사 검출기가 상기 피검체의 전자기 특성을 검출하고, 상기 기준 검출기가 기준 상태를 검출하고 있는 상태에 있어서의 상기 교류 브리지 회로로부터의 출력 신호와 소정의 임계값을 비교하여, 상기 피검체의 표면 특성을 평가하고,
    상기 표면 특성 검사 방법은
    상기 표면 특성 검사 장치를 준비하는 공정과,
    상기 교류 전원으로부터 상기 교류 브리지 회로로 교류 전력이 공급되었을 때, 피검체에 와전류가 여기되도록, 상기 검사 검출기를 피검체에 대하여 소정의 위치에 배치하는 배치 공정과,
    상기 기준 검출기에 있어서 상기 기준 검체를 배치한 상태에서 상기 교류 브리지 회로로부터 출력된 출력 신호와 상기 임계값을 비교하여, 피검체의 표면 특성을 평가하는 평가 공정을 구비하고,
    상기 배치 공정 및 상기 평가 공정을 각 피검체에 대하여 실행하고,
    피검체의 평가 개시 시에 사용하는 상기 임계값인 초기 임계값 Ethi는, 상기 검사 검출기에 미처리의 피검체를 배치했을 때의 출력 신호 EA 및 상기 검사 검출기에 표면 상태가 양호한 표면 처리 후의 피검체를 배치했을 때의 출력 신호 EB에 기초하여 설정되고,
    상기 초기 임계값 Ethi는, 미처리의 복수의 피검체를 상기 검사 검출기에 각각 배치했을 때의 출력 신호의 평균값을 EAav, 표면 상태가 양호한 표면 처리 후의 복수의 피검체를 상기 검사 검출기에 각각 배치했을 때의 출력 신호의 평균값을 EBav, 출력 신호 EA의 표준 편차를 σA, 출력 신호 EB의 표준 편차를 σB로 할 때, 하기 식에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는, 표면 특성 검사 방법.
    Figure 112020073195832-pct00028
  2. 제1항에 있어서,
    상기 평가 장치는 각 피검체의 표면 특성을 검사했을 때의 각 출력 신호를 축적하는 기억 수단을 구비하고, 상기 임계값은 축적된 출력 신호에 기초하여 갱신되는 것을 특징으로 하는, 표면 특성 검사 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배치 공정 전에, 상기 검사 검출기에 피검체를 배치하지 않은 상태에서 얻어진 출력 신호를 초기 오프셋값으로서 기억하는 오프셋 기억 공정을 더 갖고,
    상기 배치 공정은, 상기 검사 검출기에 피검체를 배치하기 전에 출력 신호를 검사 오프셋값으로서 취득하는 공정을 포함하고,
    상기 평가 공정에 있어서, 상기 기준 검출기에 상기 기준 검체를 배치한 상태에서 상기 교류 브리지 회로로부터 출력된 출력 신호를, 상기 초기 오프셋값 및 상기 검사 오프셋값에 기초하여 보정하여, 피검체의 표면 특성을 평가하는 것을 특징으로 하는, 표면 특성 검사 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 초기 오프셋값과 상기 검사 오프셋값의 차인 차분 전압이, 표면 특성 검사 장치의 사용 조건에 기초하여 설정된 허용값을 초과했을 때에는 피검체의 표면 특성의 검사를 행하지 않는 것을 특징으로 하는, 표면 특성 검사 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 평가 장치는 기억 수단을 구비하고, 당해 기억 수단에는, 각 피검체의 식별 정보와 당해 표면 특성의 검사 데이터가 관련지어져 기억되는 것을 특징으로 하는, 표면 특성 검사 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 평가 공정은, 상기 교류 브리지 회로로부터 출력된 출력 신호의 변화에 기초하여, 상기 검사 검출기에의 피검체의 배치 상태를 검출하는 공정을 포함하고, 상기 검사 검출기에의 피검체의 배치가 검출된 후, 피검체의 표면 특성의 평가가 실행되는 것을 특징으로 하는, 표면 특성 검사 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 표면 특성 검사 장치는 복수 개의 검사 검출기 및 전환 수단을 구비하고 있으며, 상기 전환 수단은, 상기 교류 브리지 회로로부터 출력된 출력 신호의 변화에 기초하여 브리지 회로를 구성하고 있는 검사 검출기로부터 피검체가 취출된 것을 검출한 후에, 검사 검출기의 전환을 행하는 것을 특징으로 하는, 표면 특성 검사 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 표면 특성 검사 장치는 복수 개의 검사 검출기 및 전환 수단을 구비하고, 상기 평가 장치는 기억 수단을 구비하고 있으며, 상기 기억 수단은, 피검체의 검사를 행한 검사 검출기의 식별 정보와 피검체의 표면 특성의 검사 데이터를 관련지어 기억하는 것을 특징으로 하는, 표면 특성 검사 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200182814A1 (en) * 2017-07-10 2020-06-11 Sintokogio, Ltd. Surface property inspection method, surface property inspection apparatus, and surface property inspection system

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10610898B2 (en) 2014-02-21 2020-04-07 Sintokogio, Ltd. Surface property and inspection sorting apparatus, system, and method
US10048227B2 (en) 2014-03-24 2018-08-14 Sintokogio, Ltd. Surface property inspection method and apparatus
CN107709982B (zh) * 2015-06-25 2021-10-22 新东工业株式会社 钢材的表面特性评价装置和表面特性评价方法
US10718739B2 (en) * 2015-08-06 2020-07-21 Sintokogio, Ltd. Surface characteristics inspection method and surface characteristics inspection apparatus for steel product
TWI776811B (zh) * 2016-05-16 2022-09-11 日商新東工業股份有限公司 表面處理加工方法及表面處理加工裝置
BR112019003974A2 (pt) 2016-10-06 2019-05-28 Sintokogio Ltd método e aparelho de inspeção de propriedade de superfície.
JP6984655B2 (ja) 2017-05-16 2021-12-22 新東工業株式会社 表面処理加工方法及び表面処理加工装置
CN110785260B (zh) * 2017-06-30 2021-09-14 新东工业株式会社 喷丸处理装置
KR102039927B1 (ko) * 2018-03-12 2019-11-05 두산중공업 주식회사 탐촉자 및 이를 포함하는 결함 탐지 장치
CN109084918B (zh) * 2018-08-29 2020-06-23 中国人民解放军空军工程大学 一种基于电磁超声技术的激光冲击波结合力检测方法
JP7247074B2 (ja) * 2019-10-17 2023-03-28 株式会社東芝 レーザピーニング施工装置、方法及びプログラム
DE102020206906A1 (de) * 2020-06-03 2021-12-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Überwachung der Druckeigenspannungen von Bauteilen eines Kugelstrahlbearbeitungsprozesses
EP4012399A1 (en) * 2020-12-10 2022-06-15 Introsys Integration for Robotics Systems, Integração de Sistemas Robóticos, S.A. A probe and a system for the non-destructive inspection of a welding
JP2023042934A (ja) * 2021-09-15 2023-03-28 新東工業株式会社 試験システム及び試験方法
CN114345747A (zh) * 2022-01-10 2022-04-15 海安县巨力磁材有限责任公司 一种用于判断磁环伤痕质量的分拣装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030030433A1 (en) 2001-08-09 2003-02-13 Avistar, Inc. Dba Reliadigm Mutual inductance bridge for detection of degradation in metallic components
JP2009036682A (ja) 2007-08-02 2009-02-19 Toyota Motor Corp 渦電流センサ、硬化層深さ検査装置及び硬化層深さ検査方法
JP2013529286A (ja) * 2011-05-10 2013-07-18 新東工業株式会社 表面特性検査装置及び表面特性検査方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3539006A (en) * 1968-05-22 1970-11-10 Lamson & Sessions Co Method and apparatus for inspecting annular articles
JPS557630A (en) 1978-06-30 1980-01-19 Sumitomo Metal Ind Ltd Inspection method of depth for peening machined layer at internal surface of tube
JPH073408B2 (ja) * 1985-03-29 1995-01-18 日本鋼管株式会社 パイプラインの孔食検出装置
US5537037A (en) * 1993-03-16 1996-07-16 Hitachi, Ltd. Apparatus with cancel coil assembly for cancelling a field parallel to an axial direction to the plural coils and to a squid pick up coil
JPH1078411A (ja) 1996-09-04 1998-03-24 New Cosmos Electric Corp 磁性粉濃度測定方法及びその装置
US5793199A (en) 1995-11-10 1998-08-11 New Cosmos Electric Co., Ltd. Method and apparatus for determining magnetic powder concentration by using the electromagnetic induction method
US5744954A (en) * 1996-11-25 1998-04-28 Cleveland State University Magnetic field generation in ferromagnetic metal objects
WO1999026062A1 (en) * 1997-11-14 1999-05-27 Jentek Sensors, Inc. Multiple frequency quantitative coating characterization
US5898302A (en) * 1997-11-25 1999-04-27 Cleveland State University Residual stress measurements in metal objects using four coils
TWI270662B (en) * 2002-06-28 2007-01-11 Lam Res Corp Method and apparatus of arrayed, clustered or coupled eddy current sensor configuration for measuring conductive film properties
US6995556B2 (en) * 2002-07-23 2006-02-07 Ensco, Inc. Electromagnetic gage sensing system and method for railroad track inspection
JP2005331332A (ja) 2004-05-19 2005-12-02 Denso Corp センサ装置
GB0505089D0 (en) * 2005-03-11 2005-04-20 Glaxo Group Ltd System and methods for detecting environmental conditions
JP5004519B2 (ja) 2006-06-22 2012-08-22 株式会社不二製作所 ショットピーニング処理面の非破壊検査方法及び装置
JP2009168556A (ja) * 2008-01-15 2009-07-30 Meiwa E Tec:Kk 焼入れ検査装置および焼入れ検査方法
JP5018591B2 (ja) * 2008-03-27 2012-09-05 トヨタ自動車株式会社 判定基準データを作成する装置、方法、及びプログラム
JP4905560B2 (ja) * 2010-01-14 2012-03-28 トヨタ自動車株式会社 渦流計測用センサ、及び、渦流計測用センサによる検査方法
JP5048822B2 (ja) * 2010-10-04 2012-10-17 大和製衡株式会社 計量装置の異常検出方法及び計量装置
RU2492454C1 (ru) * 2012-04-03 2013-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" Способ измерения объемной плотности горной породы в составе горной массы и система для его осуществления
CN105074450A (zh) * 2013-05-30 2015-11-18 新东工业株式会社 表面特性检查装置、表面特性检查系统以及表面特性检查方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030030433A1 (en) 2001-08-09 2003-02-13 Avistar, Inc. Dba Reliadigm Mutual inductance bridge for detection of degradation in metallic components
JP2009036682A (ja) 2007-08-02 2009-02-19 Toyota Motor Corp 渦電流センサ、硬化層深さ検査装置及び硬化層深さ検査方法
JP2013529286A (ja) * 2011-05-10 2013-07-18 新東工業株式会社 表面特性検査装置及び表面特性検査方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200182814A1 (en) * 2017-07-10 2020-06-11 Sintokogio, Ltd. Surface property inspection method, surface property inspection apparatus, and surface property inspection system
US11442033B2 (en) * 2017-07-10 2022-09-13 Sintokogio, Ltd. Surface property inspection method, surface property inspection apparatus, and surface property inspection system

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Publication number Publication date
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