KR20190062500A

KR20190062500A - 표면 특성 검사 방법 및 표면 특성 검사 장치

Info

Publication number: KR20190062500A
Application number: KR1020197012504A
Authority: KR
Inventors: 요시야스 마키노
Original assignee: 신토고교 가부시키가이샤
Priority date: 2016-10-06
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2019-06-05
Also published as: JP6880538B2; JPWO2018066171A1; EP3489673A4; EP3489673A1; US20200011833A1; CN109791126A; CN109791126B; MX2019003438A; US10962503B2; BR112019003974A2; WO2018066171A1; TW201814305A

Abstract

본 발명은 침탄 ?칭이나 질화 처리 등의 열처리나 숏 피닝 처리에 의한 표면 처리를 실시한 처리재의 표면 처리 상태를, 출력 전압을 크게 함으로써 고정밀도로 검사할 수 있는 표면 특성 검사 방법을 제공한다. 표면 특성 검사 장치(1)의 교류 브리지 회로(20)의 저항 R1과 저항 R2의 저항비를 설정하는 저항비 설정 공정은, 기준 검출기(22) 및 검사 검출기(23)에 표면 처리를 행하지 않은 기준 검체 S를 배치하고, 분배비 γ를 변화시키면서 제1 설정용 출력 신호를 측정하는 공정과, 기준 검출기(22)에 기준 검체 S를 배치하고, 검사 검출기(23)에 표면 처리를 실시한 설정용 검체를 배치하고, 저항비를 변화시키면서 제2 설정용 출력 신호를 측정하는 공정과, 대응하는 저항비별로 제1 설정용 출력 신호와 제2 설정용 출력 신호의 차분값을 산출하는 공정과, 차분값의 절댓값이 최대가 되는 저항비에 기초하여 저항비를 설정하는 공정을 구비하고 있다.

Description

표면 특성 검사 방법 및 표면 특성 검사 장치

본 발명은 침탄 ?칭이나 질화 처리 등의 열처리나 숏 피닝 처리에 의한 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 위해, 침탄 ?칭이나 질화 처리 등의 열처리에 의한 표면 경화 처리, 숏 피닝 처리에 의한 잔류 압축 응력의 부여 등의 표면 처리가 행해지고 있다.

종래, 이들 제품의 표면 처리 후의 경도, 잔류 응력 등의 표면 특성의 평가는, 발취의 파괴 검사에 의해 행해지고 있었다. 그 때문에, 제품을 모두 직접 검사할 수 없다는 문제, 파괴 검사이기 때문에 검사된 제품을 사용할 수 없게 된다는 문제 등이 있었다. 그래서, 출원인은 교류 브리지 회로를 사용하여 표면 처리의 유무에 의한 전기적 특성의 차를 검출하고, 그 검출 신호에 기초하여 표면 특성을 검사하는 표면 특성 검사 방법을 제안하여, 고감도의 검사를 가능하게 했다(특허문헌 1).

국제 공개 공보 WO2015/107725호

근년, 피검체의 다양화에 수반하여, 직경이 큰 권취 스프링, 밸브 스프링과 같이 공간률이 높은 피검체나 접시 스프링이나 다이어프램 등 경사면을 갖는 피검체 등에 대해서는, 기어 등에 비해 검사에 사용하는 출력 전압이 낮아지는 경향이 보였다. 또한, 검사 검출기의 형상, 치수를 변경한 경우에도 출력 전압이 낮아지는 경향이 보였다. 그 때문에, 상기와 같은 피검체의 검사를 더 유효하게 행하기 위해서는, 더욱 검출 감도를 향상시키는 것이 바람직하다. 그래서, 출원인은 예의 연구한 결과, 상기한 출력 전압의 저하가, 피검체를 검사 검출기에 배치함으로써 코일의 분포 용량이 변화되고, 그 분포 용량의 변화에 기인하는 출력 전압의 위상 변화에 의한 것임을 알아내어, 표면 처리의 유무를 판정하기 위한 출력 전압을 크게 하는 방법을 개발했다.

본 발명은 침탄 ?칭이나 질화 처리 등의 열처리나 숏 피닝 처리에 의한 표면 처리를 실시한 처리재의 표면 처리 상태를, 출력 전압을 크게 함으로써 고정밀도로 검사할 수 있는 표면 특성 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은,

표면 처리가 실시된 피검체의 표면 특성을 검사하는 표면 특성 검사 방법이며,

표면 특성 검사 장치를 준비하는 표면 특성 검사 장치 준비 공정을 갖고, 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 저항의 저항비가 가변으로 구성된 가변 저항과, 교류 자기를 여기 가능한 코일을 구비하고, 피검체에 와전류를 여기하도록 당해 코일을 배치 가능하게 형성된 검사 검출기와, 피검체와 동일 구조의 기준 검체를 배치하고, 상기 검사 검출기로부터의 출력과 비교하는 기준이 되는 기준 상태를 검출하는 기준 검출기를 갖고, 상기 제1 저항, 상기 제2 저항, 상기 기준 검출기 및 상기 검사 검출기는 브리지 회로를 구성하고,

또한,

상기 제1 저항과 상기 제2 저항의 저항비를 설정하는 저항비 설정 공정과,

상기 제1 신호 취득 공정에 있어서 취득된 제1 설정용 출력 신호와, 상기 제2 신호 취득 공정에 있어서 취득된 제2 설정용 출력 신호에 기초하여, 상기 검사 신호 취득 공정에 있어서 설정하는 저항비를 결정에 교류 전력이 공급되어, 상기 검사 검출기가 상기 피검체의 전자기 특성을 검출하고, 상기 기준 검출기가 기준 상태를 검출한 상태에 있어서의 상기 교류 브리지 회로로부터의 출력 신호를 취득하는 검사 신호 취득 공정과,

상기 검사 신호 취득 공정에 있어서 취득된 출력 신호와 소정의 역치를 비교하여, 상기 피검체의 표면 특성을 평가하는 평가 공정

을 구비하고,

상기 저항비 설정 공정은,

상기 기준 검출기 및 상기 검사 검출기에 표면 처리를 행하지 않은 기준 검체를 각각 배치하고, 복수의 저항비에 대하여 제1 설정용 출력 신호를 취득하는 제1 신호 취득 공정과,

상기 기준 검출기에 표면 처리를 행하지 않은 기준 검체를 배치하고, 상기 검사 검출기에 표면 처리를 실시한 설정용 검체를 배치하고, 복수의 저항비에 대하여 제2 설정용 출력 신호를 취득하는 제2 신호 취득 공정과,

상기 제1 신호 취득 공정에 있어서 취득된 제1 설정용 출력 신호와, 상기 제2 신호 취득 공정에 있어서 취득된 제2 설정용 출력 신호에 기초하여, 상기 검사 신호 취득 공정에 있어서 설정하는 저항비를 결정하는 저항비 결정 공정

을 구비한다는 기술적 수단을 사용한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 검사 검출기의 코일에 의해 피검체에 와전류를 여기시켜, 교류 브리지 회로로부터 출력된 출력 신호와 역치를 비교함으로써 피검체의 표면 특성을 평가할 수 있다. 여기서, 제1 신호 취득 공정에 있어서 취득된 제1 설정용 출력 신호와, 제2 신호 취득 공정에 있어서 취득된 제2 설정용 출력 신호에 기초하여, 검사 신호 취득 공정에 있어서 설정하는 저항비가 결정되기 때문에, 교류 브리지 회로로부터의 출력 전압을 크게 하는 것이 가능해지고, 표면 처리를 실시한 처리재의 표면 처리 상태를, 더 고정밀도로 검사할 수 있다.

여기서, 「동일 구조」란, 재질, 형상이 동일한 것을 의미한다. 또한, 표면 특성이란, 「피검체의 최표면으로부터 내주면의 영향층까지의 특성」을 말한다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는, 상기 저항비 결정 공정에 있어서, 동일한 저항비에 대한 상기 제1 설정용 출력 신호와 상기 제2 설정용 출력 신호의 관계에 기초하여, 상기 검사 신호 취득 공정에 있어서 설정하는 저항비를 결정한다는 기술적 수단을 사용한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 제1 설정용 출력 신호와 제2 설정용 출력 신호의 관계에 기초하여, 저항비가 결정되므로, 교류 브리지 회로로부터의 출력 전압이 커지는 저항비를 확실하게 구할 수 있다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는, 상기 저항비 결정 공정에 있어서, 동일한 저항비에 대한 상기 제1 설정용 출력 신호와 상기 제2 설정용 출력 신호의 차의 절댓값이 최대가 되는 저항비를 상기 검사 신호 취득 공정에 있어서 설정하는 저항비로서 결정하는 것을 특징으로 한다는 기술적 수단을 사용한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 동일한 저항비에 대한 제1 설정용 출력 신호와 제2 설정용 출력 신호의 차의 절댓값이 최대가 되는 저항비가 검사 신호 취득 공정에 있어서 설정되기 때문에, 검사에 사용하는 출력 전압을 크게 할 수 있으므로, 표면 처리를 실시한 처리재의 표면 처리 상태를, 더 고정밀도로 검사할 수 있다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는, 상기 검사 검출기의 상기 코일은, 상기 피검체의 표면 처리가 실시된 경사면에 와전류를 여기하도록, 상기 경사면을 따르는 형태로 형성되어 있다는 기술적 수단을 사용한다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는, 상기 검사 검출기의 상기 코일은, 상기 피검체의 표면 처리가 실시된 오목면의 표면에 와전류를 여기하도록, 상기 오목면에 들어가는 볼록형 형상으로 권회되어 있다는 기술적 수단을 사용한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 피검체의 형상에 따라 발생하는 코일의 분포 용량의 변화에 기인하여, 출력 전압의 위상 변화가 커지는 것을 방지할 수 있어, 고정밀도로 표면 특성을 검사할 수 있다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는, 상기 검사 검출기의 상기 코일은, 경사면을 갖는 보빈의 경사면에 권회되어 있다는 기술적 수단을 사용한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 종래, 검사가 곤란한 경사면을 갖는 피검체에 대해서도 정밀도가 높은 검사를 행할 수 있다. 또한, 치수가 상이한 피검체가 있는 경우라도, 경사면을 따라 피검체의 위치를 각각 측정에 적합한 위치에 배치할 수 있으므로, 하나의 검사 검출기에 의해, 다품종, 다형상의 피검체의 평가를 행할 수 있다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는, 상기 표면 특성 검사 장치는, 대향하여 배치되는 제1 검사 검출기와 제2 검사 검출기를 더 구비하고, 피검체의 각각의 검사 검출기에 대향하는 검사 영역의 검사를 행한다는 기술적 수단을 사용한다.

접시 스프링 등 부재의 표리면에 표면 처리가 실시되는 피검체에서는, 대향하는 2개소의 검사 영역의 검사를 행하는 것이 필요하다. 상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 이와 같은 피검체의 검사에 적합하게 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는, 상기 표면 특성 검사 장치는, 피검체를 반송하는 반송 수단을 더 구비하고,

상기 피검체는, 그 양측에 표면 처리가 실시된 오목면 및 볼록면을 갖고,

상기 제1 검사 검출기는, 상기 피검체의 상기 오목면 또는 상기 볼록면의 어느 한쪽에 와전류를 여기하도록, 상기 오목면에 들어가는 볼록형 형상 또는 상기 볼록면을 수용하는 오목형 형상으로 권회된 코일을 갖고,

상기 제2 검사 검출기는, 상기 피검체의 상기 오목면 또는 상기 볼록면의 다른 쪽에 와전류를 여기하도록, 상기 오목면에 들어가는 볼록형 형상 또는 상기 볼록면을 수용하는 오목형 형상으로 권회된 코일을 갖고,

상기 검사 신호 취득 공정은,

피검체를 상기 제1 검사 검출기와 상기 제2 검사 검출기 사이로 반송하는 제1 반송 공정과,

상기 제1 검사 검출기의 코일에 피검체를 배치하여, 피검체의 상기 오목면 또는 상기 볼록면에 와전류를 여기시켜, 상기 교류 브리지 회로로부터의 출력 신호를 취득하는 제1 신호 취득 공정과,

상기 제1 검사 검출기로부터 상기 제2 검사 검출기로 피검체를 반송하는 제2 반송 공정과,

상기 제2 검사 검출기의 코일에 피검체를 배치하고, 피검체의 상기 오목면 또는 상기 볼록면에 와전류를 여기시켜, 상기 교류 브리지 회로로부터의 출력 신호를 취득하는 제2 신호 취득 공정

을 구비한다는 기술적 수단을 사용한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 피검체를 반송 수단으로 반송하고, 제1 검사 영역과 제2 검사 영역을 연속해서 검사할 수 있으므로, 효율적인 검사가 가능하다. 또한, 검사 검출기를 고정하여 피검체를 반송함으로써 검사를 행하기 때문에, 검사 검출기의 설치 환경이 안정되므로, 더 정밀도가 양호한 검사를 행할 수 있다.

또한, 본 발명은, 표면 처리가 실시된 피검체의 표면 특성을 검사하는 표면 특성 검사 장치이며,

교류 브리지 회로와,

상기 검사 검출기는, 피검체가 갖는 경사면을 따르도록, 상기 코일이 경사면을 따라 권회되어 있다는 기술적 수단을 사용한다.

본 발명의 표면 특성 검사 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 검사 검출기의 상기 코일은, 상기 피검체의 표면 처리가 실시된 오목면의 표면에 와전류를 여기하도록, 상기 오목면에 들어가는 볼록형 형상으로 권회되어 있다는 기술적 수단을 사용한다.

본 발명의 표면 특성 검사 장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 검사 검출기의 상기 코일은, 볼록형 벽면을 갖는 보빈과, 이 볼록형 벽면의 외주면을 덮는 볼록형 커버를 구비하고, 상기 볼록형 벽면의 외주면 상에는 상기 코일의 도선이 권회되고,

상기 볼록형 커버는, 권회된 상기 도선을 덮음과 함께, 상기 피검체의 표면 처리가 실시된 오목면에 와전류를 여기하도록, 상기 피검체의 오목면에 삽입된다는 기술적 수단을 사용한다.

본 발명의 표면 특성 검사 장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 검사 검출기의 상기 코일은, 상기 피검체의 표면 처리가 실시된 볼록면의 표면에 와전류를 여기하도록, 상기 볼록면을 수용하는 오목형 형상으로 권회되어 있다는 기술적 수단을 사용한다.

본 발명의 표면 특성 검사 장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 검사 검출기의 상기 코일은, 볼록형 벽면을 갖는 보빈을 구비하고, 상기 볼록형 벽면의 외주면 상에는 상기 코일의 도선이 권회되고,

상기 보빈의 내주면은, 상기 피검체의 표면 처리가 실시된 볼록면에 와전류를 여기하도록, 상기 피검체의 볼록면을 수용한다는 기술적 수단을 사용한다.

본 발명의 표면 특성 검사 장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 검사 검출기는, 대향하여 배치된 제1 검사 검출기와 제2 검사 검출기로 구성되고,

상기 제1 검사 검출기는, 상기 피검체의 상기 오목면에 와전류를 여기하도록, 상기 오목면에 들어가는 볼록형 형상으로 권회된 코일을 갖고,

상기 제2 검사 검출기는, 상기 피검체의 상기 볼록면에 와전류를 여기하도록, 상기 볼록면을 수용하는 오목형 형상으로 권회된 코일을 갖는다는 기술적 수단을 사용한다.

본 발명의 표면 특성 검사 장치에 있어서, 바람직하게는, 피검체를 반송하는 반송 수단을 더 구비하고, 상기 반송 수단은, 피검체를 상기 제1 검사 검출기 또는 상기 제2 검사 검출기의 어느 한쪽에 배치하고, 제1 검사 영역의 검사를 행한 후, 피검체를 상기 제1 검사 검출기 또는 상기 제2 검사 검출기의 다른 쪽으로 반송하고, 상기 제1 검사 영역의 반대측의 제2 검사 영역의 검사를 행하도록 구성되어 있다는 기술적 수단을 사용한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 피검체를 반송 수단으로 반송하고, 제1 검사 검출기와 제2 검사 검출기에서 연속해서 상이한 검사 영역을 검사할 수 있으므로, 효율적인 검사가 가능하다. 또한, 검사 검출기를 고정하여 피검체를 반송함으로써 검사를 행하기 때문에, 검사 검출기의 설치 환경이 안정되므로, 더 정밀도가 양호한 검사를 행할 수 있는 표면 특성 검사 장치로 할 수 있다.

도 1은 표면 특성 검사 장치의 회로 구성을 도시하는 설명도이다.
도 2a는 검사 검출기의 구성의 일례를 도시하는 설명도이고, 경사면을 갖는 피검체의 검사를 행하기 위한 검사 검출기의 평면 설명도이다.
도 2b는 검사 검출기의 구성의 일례를 도시하는 설명도이고, 도 2a의 A-A 단면을 도시하는 설명도이다.
도 2c는 검사 검출기의 구성의 일례를 도시하는 설명도이고, 도 2a, 도 2b에 도시하는 검사 검출기에 의해, 상이한 치수의 피검체의 검사가 가능한 것을 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 3은 교류 브리지 회로로부터의 출력에 대하여 설명하는 등가 회로도이다.
도 4는 표면 특성 검사 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 5는 저항비 설정 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 저항비 설정 공정에 있어서의 분배비의 설정 방법을 설명하기 위한, 분배비와 출력 전압의 차분값의 관계를 도시하는 설명도이다.
도 7은 초기 역치의 설정 방법을 설명하는 설명도이다.
도 8은 측정값의 교정 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 9a는 표면 특성 검사 장치에 구비된 상방에 배치하는 제2 검사 검출기의 구성을 도시하는 설명도이고, 하방에서 본 평면 설명도이다.
도 9b는 표면 특성 검사 장치에 구비된 상방에 배치하는 제2 검사 검출기의 구성을 도시하는 설명도이고, 도 9a의 A-A 단면을 도시하는 설명도이다.
도 10a는 피검체의 배치로부터 측정 개시까지의 출력값의 변화를 도시하는 설명도이다.
도 10b는 측정 종료부터 피검체의 취출까지의 출력값의 변화를 도시하는 설명도이다.
도 11a는 피검체의 배치로부터 측정 개시까지의 스텝을 도시하는 흐름도이다.
도 11b는 측정 종료부터 피검체의 취출까지의 스텝을 도시하는 흐름도이다.

(표면 특성 검사 장치)

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 표면 특성 검사 방법에서 사용하는 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(M)에 와전류를 여기하도록 코일을 배치 가능하게 형성된 검사 검출기(23) 및 피검체(M)와 동일 구조이고 표면 처리를 행하지 않은 기준 검체 S를 배치 가능하게 형성되고, 검사 검출기(23)로부터의 출력과 비교하는 기준이 되는 기준 상태를 검출하는 기준 검출기(22)를 구비하고 있다. 여기서, 「피검체(M)와 동일 구조」란, 재질, 형상이 동일한 것을 의미한다.

가변 저항(21)은 저항 RA를 저항 R1과 저항 R2로 분배하고, 분배비 γ를 가변으로 분배할 수 있도록 구성되어 있다. 이 분배비 γ는 저항 R1과 저항 R2의 저항비를 나타낸다. 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(M)의 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 있고, 이에 의해, 후술하는 저항비 설정 공정이 실행된다.

온도 측정 수단(38)은 비접촉식의 적외 센서나 열전대 등으로 이루어지고, 피검체(M)의 표면의 온도 신호를 판단 수단(36)에 출력한다. 판단 수단(36)은 온도 측정 수단(38)으로 검출된 피검체(M)의 온도가 소정 범위 내인 경우에, 피검체(M)의 표면 처리 상태의 양부를 판단하고, 온도 측정 수단(38)으로 검출된 온도가 소정 범위 외인 경우에, 피검체(M)의 표면 처리 상태의 양부의 판단을 행하지 않는다. 이에 의해, 피검체(M)의 온도가 검사의 정밀도에 영향을 미치는 경우에 피검체의 표면 처리 상태의 양부의 판단을 행하지 않도록 할 수 있으므로, 정밀도가 높은 검사를 행할 수 있다. 여기서, 열전대 등으로 평가 위치 Ts의 온도를 측정하고, 피검체(M)의 표면의 온도를 대표하는 온도로서 피검체(M)의 표면 처리 상태의 양부를 판단할지 여부의 판단을 행하는 구성을 채용할 수도 있다.

검사 검출기(23) 및 검사 검출기(23)와 동일한 구성의 기준 검출기(22)로서, 피검체(M)의 평가부를 삽입 관통 가능한 코어의 외주에 코일이 권회되어 형성되고, 코일을 피검체(M)의 표면과 대향시키고 근접시켜 피검체(M)에 와전류를 여기 가능한 검출기를 사용한다. 즉, 이 코일은 피검체의 표면 특성 검사 영역을 둘러싸도록 대향되어 권회되어 있다. 여기서, 피검체의 표면 특성 검사 영역을 둘러싼다는 것은, 적어도 표면 특성 검사 영역의 일부를 포위함으로써, 표면 특성 검사 영역에 와전류를 여기하는 것을 포함하는 것을 의미하고 있다.

피검체(M)로서, 경사면(Ma(외측의 볼록면인 외주면), Mb(내측의 오목면인 내주면))을 갖고, 당해 경사면(Ma, Mb) 각각에 표면 처리된 피검체(M), 예를 들어 다이어프램이나 접시 스프링의 표면 특성을 검사하기 위해 사용하는 검사 검출기(23)에 대하여 설명한다. 또한, 기준 검출기(22)는 검사 검출기(23)와 동일한 구성이다.

검사 검출기(23)는, 도 2a, 도 2b에 도시한 바와 같이 상방을 향해 개구되고, 피검체(M)의 외측의 경사면(Ma)에 실시된 표면 처리층(Mc)에 대향하도록 형성된 경사면(23b)(하방을 향해 돌출된 볼록형 벽면인 원뿔면)을 갖는 보빈(23a)과, 보빈(23a)의 경사면(23b)의 외주면측에 권회된 코일(23c)을 구비하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 코일(23c)을 외부로부터 차단하기 위해 수지제의 커버(23d)가 마련되어 있다. 이에 의해, 코일(23c)에 대한 철분, 금속편의 접촉이나 코일(23c)에 대한 물리적 접촉에 의한 손상을 방지할 수 있다.

보빈(23a)은 비자성 재료, 예를 들어 수지에 의해 형성되어 있다. 또한, 코일(23c)은 보빈(23a)의 외측에 마련되고, 표면 처리가 실시된 피검체(M)의 볼록면의 표면[피검체(M)의 외측의 경사면(Ma)]에 와전류를 여기하도록, 피검체(M)의 볼록면을 수용하는 오목형 형상으로 권회되어 있다. 또한, 보빈(23a)은 그 경사면(23b)(볼록형 벽면)의 내주면에 피검체의 경사면(Ma)(볼록면)을 수용하여, 경사면(Ma)에 와전류를 여기하도록 구성되어 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 보빈(23a)의 경사면(23b)(볼록형 벽면)은 원뿔대형으로 형성되어 있지만, 적용할 피검체의 형상에 따라, 경사면(23b)을 원뿔, 각뿔, 각뿔대, 돔형 등, 임의의 볼록형 벽면으로 구성하고, 그 외주면에 코일의 도선을 권회할 수 있다.

검사 검출기(23)는 와전류의 반응을 고정밀도로 파악하여 표면 특성을 평가하기 위해, 표면 특성을 검사하고 싶은 영역에 와전류가 흐르도록, 코일(23c)이 피검체(M)의 표면에 대하여 근접하여 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 코일의 권취 방향이 와전류를 흘리고 싶은 방향과 동일 방향이 되도록 배치하는 것이 바람직하고, 본 실시 형태에서는 경사면을 따라 권회되어 있다. 또한, 코일은 피검체(M)를 검사 검출기(23)에 근접시켰을 때에, 적어도 표면 처리부에 대향하는 영역을 덮도록 권회되어 있다.

코일을 피검체(M)의 검사 대상면에 대향시켜 검사 검출기(23)를 배치하고, 교류 전원(10)에 의해 코일에 소정의 주파수의 교류 전력을 공급하면 교류 자계가 발생하고, 피검체(M)의 표면에 교류 자계에 교차하는 방향으로 흐르는 와전류가 여기된다. 와전류는 표면 처리층의 전자기 특성에 따라 변화되기 때문에, 표면 처리층(Mc)의 특성(표면 처리 상태)에 따라 증폭기(31)로부터 출력되는 출력 파형(전압 파형)의 위상 및 진폭(임피던스)이 변화된다. 이 출력 파형의 변화에 의해 표면 처리층(Mc)의 전자기 특성을 검출하여, 검사를 행할 수 있다.

종래의 검사 검출기에 있어서는, 경사면(Ma, Mb)을 갖는 피검체(M)를 검사하면, 피검체에 충분한 와전류를 여기하지 못해, 교류 브리지 회로로부터의 출력 전압이 낮아지기 때문에, 평가가 곤란했다. 이에 비해, 본 실시 형태에 있어서의 검사 검출기(23)에 의하면, 경사면(23b)을 가지므로, 피검체(M)를 보빈(23a)에 적재함으로써, 코일(23c)을 표면 처리층(Mc)을 따라 근접한 상태에서 배치할 수 있다. 이에 의해, 피검체(M)에 충분한 와전류를 여기할 수 있어, 출력 전압을 크게 할 수 있으므로, 경사면(Ma, Mb)을 갖는 피검체(M)의 평가에 적합하게 사용할 수 있다.

또한, 이와 같은 경사면(23b)을 갖는 검사 검출기(23)는 치수가 상이한 피검체(M)의 평가에 공용할 수 있다. 예를 들어, 도 2c에 도시한 바와 같이, 외경이 큰 기어 G1과 외경이 작은 기어 G2의 평가를 행하는 경우, 경사면을 따라 기어 G1, G2의 위치를 각각 측정에 적합한 위치에 배치할 수 있다. 이에 의해, 하나의 검사 검출기(23)에 의해, 다품종, 다형상의 피검체(M)의 평가를 행할 수 있다.

검사 검출기(23)는 코일(23c)이 형상을 유지할 수 있으면 보빈(23a)을 구비하고 있지 않아도 된다. 이와 같은 코일(23c)은, 예를 들어 경화성의 에폭시 수지 등으로, 코어가 빈 상태로 권회한 에나멜 구리선을 접착, 혹은 열로 경화하는 작용이 있는 융착 에나멜 구리선을 사용하여 코어가 빈 상태로 권회한 후에 열풍이나 건조로 등의 열로 경화시켜 형성할 수 있다.

검사 검출기(23)의 외측이며 피검체(M)를 둘러싸서 배치되는 자기 실드를 마련할 수도 있다. 자기 실드를 사용하면, 외부 자기를 차폐할 수 있기 때문에, 전자기 특성의 검출 감도의 저하를 방지할 수 있고, 피검체(M)의 표면 처리 상태의 오검사를 방지할 수 있다.

(교류 브리지 회로로부터의 출력)

이어서, 비평형 상태로 조정된 교류 브리지 회로(20)로부터의 출력에 대하여, 도 3의 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(M)가 근접되어 있다. 여기서, 기준 검체 S는 피검체(M)와 동일 구조이고, 표면 처리를 행하지 않은 미처리품을 사용한다.

가변 저항 RA의 분배비를 γ라고 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＋jωLT라고 한다. 또한, 점 A의 전위를 E라고 하고, 기준 검출기(22), 검사 검출기(23)에 각 검체[기준 검체 S, 피검체(M)]를 근접시키지 않았을 때의 브리지의 각 변에 흐르는 여자 전류를 각각 i1, i2, 각 검체를 기준 검출기(22), 검사 검출기(23)에 근접시킴으로써 자기량이 변화되고, 그 변화량에 따라 흐르는 전류를 각각 iα, iβ라고 한다. 이때의 기준 검출기(22) 및 검사 검출기(23)의 전위 E1, E2 및 여기 전류 i1, i2는 이하의 식 (1) 내지 (4)로 표현된다.

증폭기(31)에 출력되는 전압은 E1, E2의 차분이고, 다음 식으로 표현된다.

식 (3) 내지 (5)로부터 다음 식이 유도된다.

식 (6)의 우변을 다음의 성분 A, B로 나누어 차분 전압의 각 성분에 대하여 생각한다.

성분 A:

성분 B:

성분 A는, 각 검출기 성분:(RS＋jωLS), (RT＋jωLT), 각 검출기에 각 검체가 근접했을 때 변화되는 전류량:iα, iβ에 의해 구성된다. iα, iβ는 각 검체의 투자율, 도전율 등의 전자기 특성에 기인하는 검체를 통과하는 자기량에 따라 크기가 변화된다. 이 때문에 각 검출기로부터 발생하는 자기량을 좌우하는 여자 전류 i1, i2를 바꿈으로써 iα, iβ의 크기를 변화시킬 수 있다. 또한, 식 (3), 식 (4)로부터, 여자 전류 i1, i2는 가변 저항의 분배비 γ에 따라 변하므로, 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. 이 때문에, 성분 A와 마찬가지로 가변 저항의 분배비 γ의 조정에 의해 성분 B의 크기를 변화시킬 수 있다.

피검체(M)를 소정의 위치에 배치하고, 교류 전원(10)에 의해 검사 검출기(23)의 코일(23c)에 소정의 주파수의 교류 전력을 공급하면, 피검체(M)의 표면에 교류 자계에 교차하는 방향으로 흐르는 와전류가 여기된다. 와전류는 잔류 응력층의 전자기 특성에 따라 변화되기 때문에, 잔류 응력층의 특성(표면 처리 상태)에 따라 증폭기(31)로부터 출력되는 출력 파형(전압 파형)의 위상 및 진폭(임피던스)이 변화된다. 이 출력 파형의 변화에 의해 잔류 응력층의 전자기 특성을 검출하고, 표면 처리층의 검사를 행할 수 있다.

(표면 특성 검사 방법)

이어서, 표면 특성 검사 장치(1)에 의한 피검체의 표면 특성 검사 방법에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다.

먼저, 준비 공정 S1에서는, 표면 특성 검사 장치 준비 공정으로서, 표면 특성 검사 장치(1)와 기준 검체 S를 준비한다.

계속되는 주파수 설정 공정 S2는, 피검체(M)의 표면 처리층의 두께에 따라, 와전류의 침투 깊이에 대응한 주파수를 설정하는 공정이다. 주파수 설정 공정 S2에서는, 기준 검체 S를 기준 검출기(22)에, 기준 검체 S와 동일 구조이고 표면 처리가 실시된 설정용 검체를 검사 검출기(23)에 각각 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 변화시켜 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 행하여, Ef2>Ef1이라면, 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<Efn으로 될 때까지의 주파수 fn과 출력 전압을 기억한다. 이것을 검사 검출기(23)에 기준 검체 S와, 기준 검체 S와 동일 구조이고 표면 처리가 실시된 설정용 검체를 각각 근접시킨 상태에서 출력 전압을 기억하고, 각 주파수에 따른 검사 검출기(23)에 기준 검체 S와 설정용 검체를 근접시킨 경우의 출력 전압의 차분값의 절댓값을 산출한다. 산출한 결과로부터, 차분값이 가장 커지는 주파수를 선정하여, 역치 설정 공정 S4 및 교류 공급 공정 S5에서 사용할 주파수로서 설정한다. 이에 의해, 표면 처리 상태, 형상 등이 상이하고 임피던스가 상이한 피검체(M)에 대응하여 교류 브리지 회로(20)로부터의 출력을 크게 할 주파수를 한번의 조작에 의해 설정할 수 있다. 이에 의해, 표면 처리 상태의 변화에 출력이 민감하게 대응하여, 검사의 감도를 향상시킬 수 있다.

또한, 주파수 설정 공정 S2는 기준 검체 S를 사용하지 않고 실시할 수도 있다. 또한, 최적의 주파수는 피검체의 재료, 형상, 표면 처리 상태에 의해, 변화되게 되지만, 이것을 미리 알고 있는 경우, 주파수의 설정은 불필요하다.

이어서, 저항비 설정 공정 S3을 행한다. 저항비 설정 공정 S3에서는, 표면 특성 검사 장치(1)에 의한 검체의 검출 감도가 높아지도록, 가변 저항(21)의 분배비 γ를 조정한다. 저항비 설정 공정 S3의 공정을 도 5에 상세하게 도시한다.

먼저, 스텝 S31에서는, 기준 검출기(22) 및 검사 검출기(23)에 기준 검체 S를 배치한다.

계속되는 스텝 S32에서는, 교류 전원(10)으로부터 교류 브리지 회로(20)로 교류 전력을 공급한다.

계속되는 스텝 S33에서는, 가변 저항(21)의 분배비 γ를 복수의 수준으로 설정하여, 각 수준별로 출력 전압을 측정하고, 출력 전압군의 테이블 1을 작성하여, 평가 장치(30)에 기억시킨다.

예를 들어, n개의 분배비를 설정하고, 표 1에 나타낸 바와 같이 대응하는 출력 전압을 나타내는 테이블 1을 작성한다. 이 출력 전압군이 「제1 설정용 출력 신호」에 상당하고, 상기 스텝 S31 내지 S33이 「제1 설정용 출력 신호」를 취득하는 제1 신호 취득 공정에 상당한다.

계속되는 스텝 S34에서는, 검사 검출기에 배치된 기준 검체 S를 기준 검체 S와 동일 구조이고 표면 처리가 실시된 설정용 검체와 교환한다. 즉, 기준 검출기(22)에는 기준 검체 S가 배치되고, 검사 검출기(23)에는 설정용 검체가 배치된다.

계속되는 스텝 S35에서는, 스텝 S33에서 설정한 분배비의 수준별로 출력 전압을 측정하고, 출력 전압군의 테이블 2(표 2)를 작성, 기억한다. 이 출력 전압군이 「제2 설정용 출력 신호」에 상당하고, 상기 스텝 S34 내지 S35가 「제2 설정용 출력 신호」를 취득하는 제2 신호 취득 공정에 상당한다.

계속되는 스텝 S36에서는, 테이블 1과 테이블 2에 의해, 각 브리지 회로의 분배비에 따른 차분값의 절댓값을 산출한 테이블 3(표 3)을 작성, 기억한다.

그리고, 스텝 S37에서는, 저항비 결정 공정으로서, 「제1 설정용 출력 신호」 및 「제2 설정용 출력 신호」에 기초하여, 피검체의 검사에 있어서 사용하는 저항비가 결정된다. 즉, 표 3과 같이 구해진, 동일한 분배비(저항비)에 대한 제1 설정용 출력 신호 X와 제2 설정용 출력 신호 Y의 차의 절댓값 |X－Y|가 최대가 되는 분배비를 피검체의 검사에 있어서 설정하는 분배비로서 결정한다. 이와 같이, 제1 설정용 출력 신호와 제2 설정용 출력 신호의 관계에 기초하여, 분배비를 결정함으로써, 교류 브리지 회로로부터의 출력 신호가 커지는 분배비를 확실하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 동일한 분배비에 대한 제1 설정용 출력 신호 X와 제2 설정용 출력 신호 Y의 비 X/Y에 기초하여 분배비를 선정하여, 설정할 수도 있다.

기준 검출기(22) 및 검사 검출기(23)에 기준 검체 S를 근접시키지 않고 분배비 γ를 설정하면, 기준 검출기(22)와 검사 검출기(23)의 특성의 차이를 경감시키게 되지만, 검사 시에는 기준 검체 S 및 피검체(M)를 근접시키기 때문에, 코일의 분포 용량에 변화가 생기고, 그 결과, 출력 전압의 위상 변화가 생겨 검출 감도가 저하되어 버린다. 그러나, 상술한 분배비 γ의 설정 방법에 의해 가변 저항(21)을 설정해 둠으로써, 출력 전압의 위상 변화에 의한 영향을 배제하고, 검사에 적합한 분배비 γ를 설정할 수 있다. 이에 의해, 검사 검출기(23)에 근접한 피검체(M)의 표면 처리 상태가 불량인 경우와, 표면 처리 상태가 양호인 경우의 출력 신호의 차이를 크게 할 수 있으므로, 검출 정밀도를 높게 할 수 있다. 직경이 큰 권취 스프링, 밸브 스프링과 같이 공간률이 높은 피검체(M)에 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 접시 스프링이나 다이어프램 등 경사면을 갖는 피검체(M) 등의 검사로, 검사 검출기(23)의 형상이나 크기가 바뀌는 경우에도 코일의 분포 용량이 바뀌기 때문에, 출력 전압의 위상 변화에 의한 영향을 배제할 수 있으므로, 적합하게 사용할 수 있다.

저항비 설정 공정 S3에서는, 피검체(M)를 사용하여 표면 처리의 유와 무의 출력 전압 차가 커지는 저항비를 선정하므로, 피검체(M)의 표면 처리층의 두께에 따라, 와전류의 침투 깊이에 대응한 주파수를 먼저 설정할 필요가 있다. 분배비 γ는 출력 전압의 위상 변화의 요인의 하나이므로, 저항비 설정 공정 S3을 주파수 설정 공정 S2보다 먼저 행하면, 피검체(M)의 표면 처리의 유와 무에 의한 출력 전압 차를 더 크게 하는 것이 아니라, 분배비 γ에 의해 결정되는 저항비에 의한 전압차를 크게 해 버릴 뿐이다. 따라서, 표면 처리에 의한 출력 전압의 차는 크게 할 수 없을 가능성이 있기 때문에, 저항비 설정 공정 S3은 주파수 설정 공정 S2 후에 행한다.

저항비 설정 공정 S3의 일례를 도시한다. 기준 검체로서 미처리의 스프링(φ25×60㎜)을, 설정용 검체로서 숏 피닝을 행한 스프링(φ25×60㎜)을 사용했다. 도 6에 스텝 S36에서 작성한 테이블 3을 도시한 것을 나타낸다. 종축은 차분값, 횡축은 가변 저항의 분배비를 나타낸다. 여기서, 교류 브리지 회로의 정격 전압의 제한에 의해, 분배비는 0.80 내지 1.20에서 변화시키고 있다.

분배비가 1.00인 경우, 가변 저항의 저항비가 1:1이고, 교류 브리지 회로를 구성하는 기준 검출기와 검사 검출기의 전기 특성이 캔슬된 상태의 회로 출력이 된다. 분배비가 1.00으로부터 벗어난 상태는, 가변 저항의 분배가 일방향으로 치우쳐 있고, 교류 브리지 회로가 비평형 상태로 되어 있다. 도 6으로부터, 가변 저항의 분배비 γ를 1 이하가 되는 방향으로 치우치게 함으로써, 출력 전압 차를 크게 할 수 있음을 알 수 있다.

분배비 γ를 차분값이 최대가 되는 0.80으로 설정하면, 80㎷라는 큰 출력 전압 차를 얻을 수 있으므로, 검사 정밀도를 향상시킬 수 있다. 여기서, 회로 보호를 위해, 차분값의 최댓값의 85 내지 95％에 대응하는 분배비 γ를 설정할 수도 있다.

역치 설정 공정 S4에서는, 피검체(M)의 표면 상태의 양부를 판단하기 위해 사용할 역치를 설정한다. 여기서는, 피검체(M)의 평가 개시 시에 사용하기 위해 미리 설정해 두는 역치(이하, 「초기 역치」라고 함)의 설정 방법에 대하여 설명한다. 먼저, 기준 검체 S를 기준 검출기(22)에 근접시켜, 주파수 설정 공정 S3에 있어서 설정된 주파수의 교류 전력을 교류 전원(10)으로부터 교류 브리지 회로(20)로 공급한다. 교류 브리지 회로(20)로부터 출력된 전압 출력은 증폭기(31)에서 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 수10개 정도 준비하여, 검사 검출기(23)에 각각의 피검체를 근접시켰을 때 판단 수단(36)으로 출력된 출력값으로부터, 출력값의 분포 데이터를 취득한다. 도 7에 모식적으로 도시한다.

초기 역치 Ethi는 검사 검출기(23)에 미처리의 피검체(M)를 배치했을 때의 출력 신호 EA 및 검사 검출기(23)에 표면 상태가 양호한 표면 처리 후의 피검체(M)를 배치했을 때의 출력 신호 EB에 기초하여, 각각의 출력 신호의 변동을 고려하여, 다음 식에 의해 정한다.

도 7에 미처리의 피검체 출력 신호 EA 및 표면 처리 후의 피검체의 출력 신호 EB의 분포를 모식적으로 도시한다.

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 역치를 설정할 수 있다. 이 초기 역치 Ethi를 역치로서 설정하고, 판단 수단(36)에 기억시켜 둔다. 여기서, 초기 역치 Ethi는 출력 신호 EA의 최댓값 EAmax 및 출력 신호 EB의 최솟값 EBmin 사이에, EAmax<Ethi<EBmin의 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 역치 Ethi를 설정할 수 있다. 예를 들어, 동일한 피검체의 미처리 상태, 표면 처리 상태를 복수개 측정하고, 이것을 사용하여 초기 역치 Ethi를 다시 산출하는 등의 방법이 있다.

또한, 역치 설정 공정 S4에서는 검사 검출기(23)에 피검체(M)가 근접하고 있지 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)로 공급한다. 여기서, 기준 검체 S는 기준 검출기(22)에 근접되어 있다.

이어서, 배치 공정 S6에서는, 표면 처리 상태의 양부를 판정해야 할 피검체(M)를 검사 검출기(23)에 근접시켜, 피검체(M)에 와전류가 여기되도록 배치한다. 이때, 교류 브리지 회로(20)로부터 전압 출력 신호가 출력되고, 출력 신호는 증폭기(31)에서 증폭되고, 절댓값 회로(32)에 있어서 전파 정류되고, LPF(33)에 있어서 직류 변환된다. LPF(33)에 있어서 직류 변환된 출력 신호는 검사 신호 취득 공정으로서, 판단 수단(36)에 의해 취득된다.

온도 측정 수단(38)은 피검체(M)가 검사 검출기(23)에 근접하기 전, 또는 피검체(M)의 배치 후에 피검체(M)의 표면의 온도를 측정하고, 피검체(M)의 표면의 온도 신호를 판단 수단(36)에 출력한다.

검사 상태 판단 공정 S7에서는, 위상 비교기(34)에 의해 교류 전원(10)으로부터 공급되는 교류 전력의 파형과 교류 브리지 회로(20)로부터 출력되는 교류 전압 파형을 비교하여, 그들의 위상차를 검출한다. 이 위상차를 모니터함으로써, 검사 상태가 양호한지[예를 들어, 검사 검출기(23)와 피검체(M)의 위치 어긋남이 없는지] 여부를 판단할 수 있다. 교류 브리지 회로(20)로부터의 출력이 동일해도, 위상차가 크게 변화된 경우에는, 검사 상태에 변화가 있고, 검사가 적정하게 행해지고 있지 않을 가능성이 있다고 판단할 수 있다. 또한, 판단 수단(36)은 온도 측정 수단(38)으로 검출된 피검체(M)의 온도가 소정 범위 내인 경우에, 피검체(M)의 표면 처리 상태의 양부를 판단하고, 온도 측정 수단(38)으로 검출된 온도가 소정 범위 외인 경우에, 피검체(M)의 표면 처리 상태의 양부의 판단을 행하지 않는다. 여기서, 소정의 온도 범위는 피검체(M)의 온도 변화가 검사에 실질적으로 영향을 미치지 않는 온도 범위이고, 예를 들어 0 내지 60℃로 설정할 수 있다. 피검체(M)의 표면의 온도가 소정의 온도 범위 외인 경우에는, 피검체(M)가 소정의 온도 범위 내로 될 때까지 대기하거나, 피검체(M)에 에어를 분사하거나, 피검체(M)의 검사를 행하지 않고 별도의 라인으로 이동시키거나 할 수 있다.

양부 판단 공정 S8에서는, LPF(33)에 있어서 직류 변환되고, 판단 수단(36)에 입력된 신호에 기초하여, 판단 수단(36)은 피검체(M)의 표면 상태의 양부를 판단한다. 즉, 본 공정은 교류 브리지 회로(20)로부터 출력된 출력 신호에 기초하여, 피검체(M)의 표면 특성을 평가하는 평가 공정이다. 판단 수단(36)에 의한 판단 결과는 표시 수단(37)에 의해 표시되고, 표면 상태가 불량인 경우에는 경고한다.

피검체(M)의 표면 처리 상태의 양부의 판단은, LPF(33)로부터의 출력값(측정값)과, 역치 설정 공정 S4에 있어서 설정된 역치를 비교함으로써 행해진다. 판단 수단(36)은 LPF(33)로부터의 출력값(측정값)이 역치를 초과하는 경우에는 표면 상태가 양호라고 판단하고, LPF(33)로부터의 출력값(측정값)이 역치 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(M)의 식별 정보와 관련지어 평가 장치(30)의 판단 수단(36), 또는 도시하지 않은 기억 수단에 기억되고, 필요에 따라 호출할 수 있다. 즉, 피검체에는, 각각의 측정 데이터와 대응되는 식별 표시가 직접 혹은 간접적으로 부여되도록 해도 된다. 예를 들어, 측정 데이터에 대응된 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 처리의 상태를 유통 후에 추적 가능한 상태로 할 수 있고, 추적성을 담보할 수 있다.

이상의 공정에 의해, 피검체(M)의 표면 처리 상태의 양부를 간단하고 또한 고정밀도로 검사할 수 있다. 검사를 계속하기 위해서는, 피검체(M)만을 교환하여, 배치 공정 S6, 검사 상태 판단 공정 S7, 양부 판단 공정 S8을 반복해서 행하면 된다. 피검체(M)의 종류, 표면 처리의 종류 등을 변경하는 경우에는, 다시, 가변 저항 설정 공정 S2, 주파수 설정 공정 S3, 역치 설정 공정 S4를 실시한다.

검사 검출기(23)는 피검체(M)의 표면을 흐르는 와전류의 변화를 파악함으로써, 표면 저항 변화를 간접적으로 파악하고 있다. 여기서, 표면 처리로서 숏 피닝 처리를 행한 경우에는, 와전류의 유량이 변화되는 요인으로서는 숏 피닝에 의한 변형이나 조직의 미세화, 전위를 들 수 있지만, 이들은 측정 환경의 온도 변화(0℃ 내지 40℃) 정도에서는 거의 일정하다. 검사 검출기(23)에서 검출하는 자기 변화는 와전류의 반자계의 변화에 의한 것이고, 와전류가 변화되는 요인이, 측정 환경의 온도 변화의 영향을 받기 어려운 점에서, 온도 변화에 의한 검사 정밀도에 대한 영향을 작게 할 수 있다.

기준 검출기(22)에 있어서 기준 상태를 검출하기 위해, 피검체(M)와 동일 구조의 기준 검체 S를 사용하고 있기 때문에, 온도, 습도, 자기 등의 검사 환경의 변화에 의해 출력값이 변동되어도, 그 영향은 피검체(M)와 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(M)와의 표면 상태의 차에 기초한 출력을 크게 할 수 있으므로, 더욱 측정 정밀도를 향상시킬 수 있음과 함께, 역치를 설정하기 쉬워, 바람직하다.

(역치의 갱신 설정)

초기 역치 Ethi는 검사 검출기(23)에 미처리의 피검체(M)를 배치했을 때의 출력 신호 EA 및 검사 검출기(23)에 표면 상태가 양호한 표면 처리 후의 피검체(M)를 배치했을 때의 출력 신호 EB의 차가 큰 경우 등에는, 출력 신호 EA의 평균값 EAav측에 근접하여, 양품이라고 판정되는 출력의 폭이 커질 가능성이 있다. 그 때문에, 더욱 정밀도가 높은 역치를 설정하고 싶은 경우에는, 초기 역치 Ethi를 사용하여 반복 측정을 행함으로써 축적된 수많은 검사 데이터에 기초하여, 역치를 다시 설정할 수 있다. 이때 새롭게 설정되는 역치를 갱신 역치 Ethn이라고 한다.

갱신 역치 Ethn의 설정은, 예를 들어 100개 이상의 피검체(M)의 검사를 행한 후에 실시한다. 갱신 역치 Ethn의 설정 방법을 이하에 예시한다. 여기서, 초기 역치 Ethi를 사용하여 검사한 피검체(M)의 출력 신호를 EC, 그 최솟값을 ECmin, 최댓값을 ECmax, 평균값을 ECav, 표준 편차를 σC라고 한다.

하나의 방법으로서, 초기 역치 Ethi와 최솟값 ECmin을 비교하여, 이하와 같이 갱신 역치 Ethn을 산출한다.

ECmin≤Ethi의 경우에는, 갱신 역치 Ethn을 설정하지 않고 초기 역치 Ethi를 사용한다.

ECmin>Ethi의 경우에는, ECmin을 갱신 역치 Ethn으로서 설정할 수 있다.

또한, 평균값 ECav 및 표준 편차 σC를 사용하여, 갱신 역치 Ethn을 ECav－3σC 또는 ECav－4σC로 할 수 있다. ECav－3σC, ECav－4σC의 어느 것을 사용할지는 출력 신호 EC의 분포를 고려하여 판단하고, ECav－3σC 또는 ECav－4σC가 초기 역치 Ethi 이하인 경우에는, 갱신 역치 Ethn을 설정하지 않고 초기 역치 Ethi를 사용한다.

또한, 최솟값 ECmin, 최댓값 ECmax, 평균값 ECav의 대소 관계에 기초하여, 이하와 같이 갱신 역치 Ethn을 설정할 수도 있다. 구체적으로는, 최솟값 ECmin과 최댓값 ECmax의 평균값 (ECmin＋ECmax)/2와 평균값 ECav의 비교를 행하여, 경우를 나눈다.

(ECmin＋ECmax)/2≤ECav인 경우:ECav－3σC를 갱신 역치 Ethn으로서 설정

(ECmin＋ECmax)/2>ECav인 경우:ECav－4σC를 갱신 역치 Ethn으로서 설정

여기서, ECav－3σC 또는 ECav－4σC가 초기 역치 Ethi 이하인 경우에는, 갱신 역치 Ethn을 설정하지 않고 초기 역치 Ethi를 사용한다.

갱신 역치 Ethn은 갱신 후에 검사한 피검체(M)의 검사 데이터에 기초하여 반복해서 갱신할 수 있다. 예를 들어, 초기 역치 Ethi 설정 후에 100개의 피검체(M)의 검사를 행하고, 갱신 역치 Ethn을 설정한 후에, 다시 100개의 피검체(M)의 검사를 행하고, 그 검사 데이터에 기초하여 새로운 갱신 역치 Ethn을 설정할 수도 있다. 또한, 200개의 검사 데이터 전부를 사용하여 새로운 갱신 역치 Ethn을 설정할 수도 있다.

(측정값의 교정)

전술한 초기 오프셋값 Ei와 검사 오프셋값 Eik를 사용하여 측정값의 교정을 행할 수 있다.

도 8에 도시한 바와 같이, 스텝 S101에서는, 배치 공정 S6에서 피검체(M)를 배치하기 전에 검사 오프셋값 Eik를 측정하여 판단 수단(36)에 기억시킨다.

계속되는 스텝 S102에서는, 초기 오프셋값 Ei와 검사 오프셋값 Eik를 비교, 차분 전압 ΔE＝Ei－Eik를 산출한다. 스텝 S102 이후는, 양부 판단 공정 S8에 대응한다.

계속되는 스텝 S103에서 피검체(M)의 검사를 행하여 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 역치와 비교하여 양부 판단을 행한다.

이에 의해, 온도, 습도, 자기 등의 측정 환경의 변화에 의해, 오프셋 전압이 변화된 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 크고, 장치의 문제 등, 검사 상태가 적절하지 않고, 검사가 적정하게 행해지지 않았을 가능성이 있다고 판단할 수 있다. 이 경우, 검사 상태 판단 공정 S7에 있어서 피검체(M)의 표면 특성의 검사를 행하지 않도록 할 수 있다. 이때, 기준 검출기(22), 검사 검출기(23)의 점검, 측정 환경의 온도의 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)라고 설정할 수 있다.

접시 스프링과 같은 경사면을 갖는 부재는 경사면의 외주면측, 내주면측 각각에 표면 처리를 실시하는 경우가 많다. 이와 같은 피검체를 평가하는 경우에 적합한 표면 특성 검사 장치의 구성을 이하에 나타낸다.

이와 같은 표면 특성 검사 장치는 반송 수단(40)을 더 구비하고 있다.

또한, 이 표면 특성 검사 장치에 있어서의 검사 검출기는, 피검체(M)의 경사면(Ma, Mb)에 대응하는 경사면을 각각 갖는 제1 검사 검출기 및 제2 검사 검출기로 구성되어 있고, 이들 제1, 제2 검사 검출기는 대향하는 상하 방향으로 배치되어 있다. 하방에 배치하는 제1 검사 검출기는, 도 2a, 도 2b에 도시한 구성의 검사 검출기(23)이고, 접시 스프링의 외주면측(외측의 볼록면)의 검사 영역을 평가하기 위한 것이고, 상방에 배치하는 제2 검사 검출기는, 접시 스프링의 내주면측(내측의 오목면)의 검사 영역을 평가하기 위한 것이다.

상방에 배치하는 검사 검출기의 구성을 도 9a, 도 9b에 도시한다. 상방에 배치하는 제2 검사 검출기(23)는 하방을 향해 얕은 볼록형의 절두 원뿔 형상의 보빈(23b)을 갖고, 이 보빈(23a)의 경사면(23b)(하방을 향해 돌출된 볼록형 벽면인 원뿔면)의 외주면에 코일(23c)이 권회되어 있다. 이와 같이, 제2 검사 검출기(23)의 코일(23c)은 피검체(M)의 오목면의 표면[경사면(Mb)]에 와전류를 여기하도록, 오목면에 들어가는 볼록형 형상으로 권회되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 코일(23c)이 피검체(M)에 직접 접촉하지 않도록 코일(23c)의 하측에, 코일(23c)을 덮는 하방을 향해 볼록형의 수지제 커버(23d)가 마련되어 있다. 이 볼록형 커버(23d)는 권회된 코일(23c)의 도선을 덮음과 함께, 표면 처리가 실시된 피검체의 경사면(Mb)(오목면)에 와전류를 여기하도록, 경사면(Mb)(오목면)의 내측에 삽입된다. 코일(23c)의 하면을 수지제의 커버(23d)로 덮음으로써, 피검체를 제2 검사 검출기(23)에 배치했을 때, 피검체와 코일이 접촉하여, 코일이 단선되는 등의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 코일(23c)에 의해 피검체에 여기되는 와전류는, 커버(23d)가 수지제이기 때문에, 거의 약화되는 일이 없고, 검출 감도도 거의 저하되지 않는다.

즉, 본 실시 형태에 있어서의 제2 검사 검출기(23)에 의하면, 코일(23c)이 볼록형 형상으로 권회되어 있으므로, 피검체(M)를 커버(23d)의 하측에 맞닿게 함으로써, 코일(23c)을 표면 처리층(Mc)을 따라 근접한 상태로 배치할 수 있다. 이에 의해, 피검체(M)에 충분한 와전류를 여기할 수 있고, 출력 전압을 크게 할 수 있으므로, 경사면(Mb)을 갖는 피검체(M)의 평가에 적합하게 사용할 수 있다.

반송 수단(40)은 벨트 컨베이어, 로봇 암 등의 공지된 반송 장치로 이루어지고, 표면 특성 검사 장치에 대한 피검체(M)의 반입, 반출 및 피검체(M)의 검사 검출기에 대한 배치를 행할 수 있다.

검사 방법은, 먼저, 제1 반송 공정으로서, 반송 수단(40)에 의해 피검체(M)를 표면 특성 검사 장치의 제1 검사 검출기(도 2a, 도 2b)와 제2 검사 검출기(도 9a, 도 9b) 사이에 반입한 후에, 하측의 제1 검사 검출기(도 2a, 도 2b)에 배치한다. 피검체(M)를 제1 검사 검출기와 제2 검사 검출기(도 9a, 도 9b) 사이에 수평 방향으로 반송하는 반송 수단으로서, 반송 로더 등의 수평 방향 반송 장치를 사용할 수 있다. 또한, 피검체(M)를 수직 방향으로 하강시켜, 제1 검사 검출기에 배치하는 반송 수단으로서, 실린더 등의 수직 방향 반송 장치를 사용할 수 있다. 이때, 피검체(M)를 보빈 상에 적재함으로써, 평가를 행할 외주면(Ma)측의 표면 처리층(Mc)(제1 검사 영역)이 코일(23c)의 내측을 따르도록 배치된다.

반송 수단(40)에 의해 피검체(M)를 제1 검사 검출기에 배치한 상태에서 3초간 정지되고, 이 사이에, 제1 신호 취득 공정으로서, 교류 전원(10)에 의해, 제1 검사 검출기의 코일(23c)에 소정 주파수의 교류 전력을 공급하여, 피검체(M)의 경사면(Ma)에 와전류를 여기시켜, 교류 브리지 회로(20)로부터의 출력 신호를 취득한다. 하측의 제1 검사 검출기(도 2a, 도 2b)에 의해 외주면(Ma)측의 표면 처리층(Mc)의 평가가 종료된 후에, 제2 반송 공정으로서, 실린더 등의 반송 수단에 의해 피검체(M)를 수직 방향으로 상승시키고, 피검체(M)를 상측의 제2 검사 검출기(도 9a, 도 9b)로 반송하여, 배치한다. 이때, 피검체(M)의 내주면(Mb)을 커버(23d)의 하면(외주면)에 맞닿게 함으로써, 평가를 행할 내주면(Mb)측의 표면 처리층(Mc)(제2 검사 영역)이 제2 검사 검출기(23)의 코일(23c)의 하면(외주면)을 따르도록 배치된다.

이어서, 반송 수단(40)에 의해 피검체(M)를 제2 검사 검출기에 배치한 상태에서 3초간 정지되고, 이 사이에, 제2 신호 취득 공정으로서, 교류 전원(10)에 의해, 제2 검사 검출기의 코일(23c)에 소정 주파수의 교류 전력을 공급하여, 피검체(M)의 경사면(Mb)에 와전류를 여기시켜, 교류 브리지 회로(20)로부터의 출력 신호를 취득한다. 그리고, 제2 검사 검출기에 의해 피검체(M)의 내주면(Mb)측의 표면 처리 영역의 평가가 종료된 후에, 반송 로더 등의 반송 수단에 의해 피검체(M)를 수평 방향으로 반송하고, 표면 특성 검사 장치로부터 배출한다.

본 구성의 표면 특성 평가 장치에 의하면, 피검체(M)를 반송 수단으로 반송하고, 외주면(Ma) 및 내주면(Mb)의 표면 처리층(Mc)를 연속해서 검사할 수 있으므로, 효율적인 검사가 가능하다. 또한, 제1, 제2 검사 검출기(23)를 고정하여 피검체(M)를 반송함으로써 검사를 행하기 때문에, 각 검사 검출기(23)의 설치 환경이 안정되기 때문에, 더 정밀도가 양호한 검사를 행할 수 있다. 또한, 제1 검사 검출기에 의해 검사를 실행할 때는, 기준 검출기(22)로서 제1 검사 검출기(도 2a, 도 2b)와 동일 형상의 검출기를 사용하고, 제2 검사 검출기에 의해 검사를 실행할 때는, 기준 검출기(22)로서 제2 검사 검출기(도 9a, 도 9b)와 동일 형상의 검출기를 사용하는 것이 좋다.

여기서, 도 2a, 도 2b 및 도 9a, 도 9b에 도시한 제1, 제2 검사 검출기(23)는, 어느 것을 상방에 배치하고, 어느 것을 하방에 배치할지는 임의이다. 또한, 상방에 배치된 검사 검출기와 하방에 배치된 검사 검출기의 어느 검출기를 먼저 사용할지도 임의이다.

(피검체의 배치, 취출의 제어)

피검체(M)의 검사 검출기(23)에 대한 배치 및 검사 검출기(23)로부터의 취출을 측정값 En(En＝E2－E1)을 사용하여 제어할 수 있다. 피검체의 배치, 취출의 제어 방법을 도 10a, 도 10b 및 도 11a, 도 11b를 참조하여 설명한다. 또한, 도 10a, 도 10b는 초기값 Ei0, 출력값 En 등을 설명하기 위해 예시하고, 모식적으로 도시한 것으로, 실제의 출력값은 아니다.

먼저, 도 11a에 도시하는 스텝 S201에서 검사 검출기(23)에 피검체(M)를 배치하면, 도 10a에 도시한 바와 같이 출력값이 피검체(M)가 배치되어 있지 않을 때의 초기값 Ei0＝3.000으로부터 저하되기 시작한다.

다음에 스텝 S202에 있어서, 피검체(M)가 검사 검출기(23)에 배치된 것을 검출하고, 출력값의 기록을 개시하는 시간의 카운트를 개시하는 기준(도 10a의 측정 대기 개시)의 트리거를 검출한다. 도 10a에서는, 출력값이 1.500으로 되었을 때를 배치 완료 대기 트리거 트리거 En1이라고 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, 역산하여 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)에 대한 피검체(M)의 배치 상태, 즉, 피검체(M)가 적절한 검사 가능한 상태로 배치된 것을 검출하여 피검체의 표면 특성의 평가를 개시할 수 있기 때문에, 측정 조건을 통일하고, 안정된 출력값 En2를 검출할 수 있으므로, 작업자에 의한 변동 등을 없앨 수 있고, 정밀도가 높은 측정을 행할 수 있다.

또한, 피검체(M)의 취출의 제어는 이하와 같이 행한다.

먼저, 도 11b에 도시하는 스텝 S301에서 검사 검출기(23)로부터 피검체(M)를 취출하면, 도 10b에 도시한 바와 같이 측정값이, 피검체(M)가 배치되어 있을 때의 출력값 En2로부터 상승하기 시작한다.

이어서 스텝 S302에 있어서, 피검체의 취출 확인을 행하기 위한 대기 시간 카운트를 개시하는 기준(도 10b의 완료 대기 개시)의 취출 완료 대기 트리거 En3을 검출한다. 도 10b에서는, 측정값이 2.500으로 되었을 때를 취출 완료 대기 트리거 En3이라고 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, 역산하여 설정한다.

측정값이 초기값 Ei0 근방까지 회복되기까지의 소정의 대기 시간(예를 들어, 2 내지 3초)이 경과하면, 스텝 S304에 있어서 출력값 Ei1(3.000)을 검출하고, 기억한다. 이때, 기억된 출력값 Ei1을 검사 오프셋값 Eik로서 사용할 수 있다.

이에 의해, 피검체(M)가 취출된 것을 검출하고, 측정값이 초기 상태로 복귀된 상태에서 다음의 측정을 행할 수 있다.

상술한 바와 같은 피검체(M)의 배치, 취출의 제어를 행하는 구성에 의하면, 피검체(M)가 검사 검출기(23)에 대하여 적절하게 배치되었는지 여부를 검출하기 위한 위치 센서 등을 마련할 필요가 없어, 장치를 간단한 구성으로 할 수 있다. 또한, 표면 처리를 행하는 표면 처리 장치로부터 표면 특성 검사 장치(1)로 피검체(M)를 반송하는 반송 수단(예를 들어, 벨트 컨베이어)이나 검사 후의 피검체(M)를 양품과 불량품으로 분류하는 선별 수단 등과 조합한 시스템으로 함으로써, 피검체(M)의 표면 처리부터 검사까지를 일관하여 행하여, 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 수단으로 검사 검출기(23)와 피검체(M)의 위치 관계의 검출을 행하고, 검사 검출기(23)의 축과 피검체(M)의 축의 어긋남이 소정의 범위 내인지 여부를 광전 센서(레이저) 등으로 판정하는 것 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 마련할 수도 있다.

(실시 형태의 효과)

본 발명의 표면 특성 검사 방법에 의하면, 검사 검출기(23)의 코일(23c)에 의해 피검체(M)에 와전류를 여기시켜, 교류 브리지 회로(20)로부터 출력된 출력 신호와 역치를 비교하여, 피검체(M)의 표면 특성을 평가할 수 있다. 이에 의해, 간단한 회로 구성으로 고정밀도의 표면 상태의 검사가 가능하다. 저항비 설정 공정 S3에 있어서, 제1 설정용 출력 신호와 제2 설정용 출력 신호의 차분값을 산출하고, 차분값의 절댓값이 최대가 되는 저항비에 기초하여 저항비를 설정하기 때문에, 검사에 사용하는 출력 전압을 크게 할 수 있으므로, 표면 처리를 실시한 처리재의 표면 처리 상태를, 더 고정밀도로 검사할 수 있다.

1 : 표면 특성 검사 장치
10 : 교류 전원
20 : 교류 브리지 회로
21 : 가변 저항
22 : 기준 검출기
23 : 검사 검출기
23a : 보빈
23b : 경사면
23c : 코일
23d : 커버
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
Ma : 경사면(외주면)
Mb : 경사면(내주면)
Mc : 표면 처리층

Claims

표면 처리가 실시된 피검체의 표면 특성을 검사하는 표면 특성 검사 방법이며,
표면 특성 검사 장치를 준비하는 표면 특성 검사 장치 준비 공정을 갖고, 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 저항의 저항비가 가변으로 구성된 가변 저항과, 교류 자기를 여기 가능한 코일을 구비하고, 피검체에 와전류를 여기하도록 당해 코일을 배치 가능하게 형성된 검사 검출기와, 피검체와 동일 구조의 기준 검체를 배치하고, 상기 검사 검출기로부터의 출력과 비교하는 기준이 되는 기준 상태를 검출하는 기준 검출기를 갖고, 상기 제1 저항, 상기 제2 저항, 상기 기준 검출기 및 상기 검사 검출기는 브리지 회로를 구성하고,
또한,
상기 제1 저항과 상기 제2 저항의 저항비를 설정하는 저항비 설정 공정과,
상기 교류 브리지 회로에 교류 전력이 공급되어, 상기 검사 검출기가 상기 피검체의 전자기 특성을 검출하고, 상기 기준 검출기가 기준 상태를 검출한 상태에 있어서의 상기 교류 브리지 회로로부터의 출력 신호를 취득하는 검사 신호 취득 공정과,
상기 검사 신호 취득 공정에 있어서 취득된 출력 신호와 소정의 역치를 비교하여, 상기 피검체의 표면 특성을 평가하는 평가 공정
을 구비하고,
상기 저항비 설정 공정은,
상기 기준 검출기 및 상기 검사 검출기에 표면 처리를 행하지 않은 기준 검체를 각각 배치하고, 복수의 저항비에 대하여 제1 설정용 출력 신호를 취득하는 제1 신호 취득 공정과,
상기 기준 검출기에 표면 처리를 행하지 않은 기준 검체를 배치하고, 상기 검사 검출기에 표면 처리를 실시한 설정용 검체를 배치하고, 복수의 저항비에 대하여 제2 설정용 출력 신호를 취득하는 제2 신호 취득 공정과,
상기 제1 신호 취득 공정에 있어서 취득된 제1 설정용 출력 신호와, 상기 제2 신호 취득 공정에 있어서 취득된 제2 설정용 출력 신호에 기초하여, 상기 검사 신호 취득 공정에 있어서 설정하는 저항비를 결정하는 저항비 결정 공정
을 구비한 것을 특징으로 하는 표면 특성 검사 방법.
제1항에 있어서, 상기 저항비 결정 공정에 있어서, 동일한 저항비에 대한 상기 제1 설정용 출력 신호와 상기 제2 설정용 출력 신호의 관계에 기초하여, 상기 검사 신호 취득 공정에 있어서 설정하는 저항비를 결정하는 것을 특징으로 하는 표면 특성 검사 방법.
제2항에 있어서, 상기 저항비 결정 공정에 있어서, 동일한 저항비에 대한 상기 제1 설정용 출력 신호와 상기 제2 설정용 출력 신호의 차의 절댓값이 최대가 되는 저항비를 상기 검사 신호 취득 공정에 있어서 설정하는 저항비로서 결정하는 것을 특징으로 하는 표면 특성 검사 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검사 검출기의 상기 코일은, 상기 피검체의 표면 처리가 실시된 경사면에 와전류를 여기하도록, 상기 경사면을 따르는 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 특성 검사 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검사 검출기의 상기 코일은, 상기 피검체의 표면 처리가 실시된 오목면의 표면에 와전류를 여기하도록, 상기 오목면에 들어가는 볼록형 형상으로 권회되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 특성 검사 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검사 검출기의 상기 코일은, 경사면을 갖는 보빈의 경사면에 권회되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 특성 검사 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 특성 검사 장치는, 대향하여 배치된 제1 검사 검출기와 제2 검사 검출기를 더 구비하고,
피검체의 각각의 검사 검출기에 대향하는 검사 영역의 검사를 행하는 것을 특징으로 하는 표면 특성 검사 방법.
제7항에 있어서, 상기 표면 특성 검사 장치는, 피검체를 반송하는 반송 수단을 더 구비하고,
상기 피검체는, 그 양측에 표면 처리가 실시된 오목면 및 볼록면을 갖고,
상기 제1 검사 검출기는, 상기 피검체의 상기 오목면 또는 상기 볼록면의 어느 한쪽에 와전류를 여기하도록, 상기 오목면에 들어가는 볼록형 형상 또는 상기 볼록면을 수용하는 오목형 형상으로 권회된 코일을 갖고,
상기 제2 검사 검출기는, 상기 피검체의 상기 오목면 또는 상기 볼록면의 다른 쪽에 와전류를 여기하도록, 상기 오목면에 들어가는 볼록형 형상 또는 상기 볼록면을 수용하는 오목형 형상으로 권회된 코일을 갖고,
상기 검사 신호 취득 공정은,
피검체를 상기 제1 검사 검출기와 상기 제2 검사 검출기 사이로 반송하는 제1 반송 공정과,
상기 제1 검사 검출기의 코일에 피검체를 배치하여, 피검체의 상기 오목면 또는 상기 볼록면에 와전류를 여기시켜, 상기 교류 브리지 회로로부터의 출력 신호를 취득하는 제1 신호 취득 공정과,
상기 제1 검사 검출기로부터 상기 제2 검사 검출기로 피검체를 반송하는 제2 반송 공정과,
상기 제2 검사 검출기의 코일에 피검체를 배치하여, 피검체의 상기 오목면 또는 상기 볼록면에 와전류를 여기시켜, 상기 교류 브리지 회로로부터의 출력 신호를 취득하는 제2 신호 취득 공정
을 구비하는 것을 특징으로 하는 표면 특성 검사 방법.
표면 처리가 실시된 피검체의 표면 특성을 검사하는 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 저항의 저항비가 가변으로 구성된 가변 저항과, 교류 자기를 여기 가능한 코일을 구비하고, 피검체에 와전류를 여기하도록 당해 코일을 배치 가능하게 형성된 검사 검출기와, 피검체와 동일 구조의 기준 검체를 배치하고, 상기 검사 검출기로부터의 출력과 비교하는 기준이 되는 기준 상태를 검출하는 기준 검출기를 갖고, 상기 제1 저항, 상기 제2 저항, 상기 기준 검출기 및 상기 검사 검출기는 브리지 회로를 구성하고,
상기 검사 검출기는, 피검체가 갖는 경사면을 따르도록, 상기 코일이 경사면을 따라 권회되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 특성 검사 장치.
제9항에 있어서, 상기 검사 검출기의 상기 코일은, 상기 피검체의 표면 처리가 실시된 오목면의 표면에 와전류를 여기하도록, 상기 오목면에 들어가는 볼록형 형상으로 권회되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 특성 검사 장치.
제10항에 있어서, 상기 검사 검출기의 상기 코일은, 볼록형 벽면을 갖는 보빈과, 이 볼록형 벽면의 외주면을 덮는 볼록형 커버를 구비하고, 상기 볼록형 벽면의 외주면 상에는 상기 코일의 도선이 권회되고,
상기 볼록형 커버는, 권회된 상기 도선을 덮음과 함께, 상기 피검체의 표면 처리가 실시된 오목면에 와전류를 여기하도록, 상기 피검체의 오목면에 삽입되는 것을 특징으로 하는 표면 특성 검사 장치.
제9항에 있어서, 상기 검사 검출기의 상기 코일은, 상기 피검체의 표면 처리가 실시된 볼록면의 표면에 와전류를 여기하도록, 상기 볼록면을 수용하는 오목형 형상으로 권회되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 특성 검사 장치.
제12항에 있어서, 상기 검사 검출기의 상기 코일은, 볼록형 벽면을 갖는 보빈을 구비하고, 상기 볼록형 벽면의 외주면 상에는 상기 코일의 도선이 권회되고,
상기 보빈의 내주면은, 상기 피검체의 표면 처리가 실시된 볼록면에 와전류를 여기하도록, 상기 피검체의 볼록면을 수용하는 것을 특징으로 하는 표면 특성 검사 장치.
제9항에 있어서, 상기 검사 검출기는, 대향하여 배치된 제1 검사 검출기와 제2 검사 검출기로 구성되고,
상기 피검체는, 그 양측에 표면 처리가 실시된 오목면 및 볼록면을 갖고,
상기 제1 검사 검출기는, 상기 피검체의 상기 오목면에 와전류를 여기하도록, 상기 오목면에 들어가는 볼록형 형상으로 권회된 코일을 갖고,
상기 제2 검사 검출기는, 상기 피검체의 상기 볼록면에 와전류를 여기하도록, 상기 볼록면을 수용하는 오목형 형상으로 권회된 코일을 갖는 것을 특징으로 하는 표면 특성 검사 장치.
제14항에 있어서, 피검체를 반송하는 반송 수단을 더 구비하고, 상기 반송 수단은, 피검체를 상기 제1 검사 검출기 또는 상기 제2 검사 검출기의 어느 한쪽에 배치하고, 제1 검사 영역의 검사를 행한 후, 피검체를 상기 제1 검사 검출기 또는 상기 제2 검사 검출기의 다른 쪽으로 반송하고, 상기 제1 검사 영역의 반대측의 제2 검사 영역의 검사를 행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 특성 검사 장치.