WO2015098234A1 - 表面特性検査選別装置、表面特性検査選別システム及び表面特性検査選別方法 - Google Patents

表面特性検査選別装置、表面特性検査選別システム及び表面特性検査選別方法 Download PDF

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WO2015098234A1
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spring
inspection
defective product
sorting
detector
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PCT/JP2014/076899
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Inventor
良保 牧野
Original Assignee
新東工業株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/80—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating mechanical hardness, e.g. by investigating saturation or remanence of ferromagnetic material

Definitions

  • the present invention relates to a surface property inspection / selection device for inspecting the quality of a surface treatment state of a spring-like member subjected to surface treatment such as shot peening treatment, heat treatment, nitriding treatment, etc., and sorting good products from defective products, surface property inspection
  • the present invention relates to a sorting system and a surface property inspection sorting method.
  • Steel products such as gears, shafts, and springs are subjected to surface treatment such as heat treatment, surface hardening by nitriding treatment, and shot peening treatment in order to improve wear resistance and fatigue strength.
  • surface treatment such as heat treatment, surface hardening by nitriding treatment, and shot peening treatment in order to improve wear resistance and fatigue strength.
  • evaluation of surface characteristics such as residual stress and hardness after surface treatment of these products has been performed by sampling destructive inspection. For this reason, there are a problem that all products cannot be directly inspected, and a problem that inspection products cannot be used because of destructive inspection. Therefore, there is an increasing demand for development of an apparatus capable of nondestructively inspecting the surface characteristics of products.
  • an AC signal is input to a test circuit having a coil disposed above the shot peening processing surface while changing the frequency, and the frequency response characteristic of the impedance in the test circuit.
  • a non-destructive inspection apparatus for a shot peening treatment surface for inspecting the state of occurrence of residual stress in an inspection object is disclosed.
  • the present invention evaluates the surface characteristics of a spring-like member that has been subjected to surface treatment such as shot peening treatment, heat treatment, nitriding treatment, etc., and performs an efficient process of judging whether it is good or bad and selecting good and defective products.
  • An object of the present invention is to provide a surface characteristic inspection / selection device, a surface characteristic inspection / selection system, and a surface characteristic inspection / selection method that can be suitably applied to inspection / selection of a spring-like member having a short tact time.
  • a surface property inspection and sorting device for evaluating the surface properties of a spring-like member subjected to surface treatment by a surface treatment device and sorting out non-defective products and defective products.
  • An AC bridge circuit an AC power supply that supplies AC power to the AC bridge circuit, and an evaluation device that evaluates surface characteristics of the spring-like member based on an output signal from the AC bridge circuit,
  • the AC bridge circuit includes a variable resistor having a variable distribution ratio between the first resistor and the second resistor, and a coil capable of exciting AC magnetism so as to excite an eddy current in the spring-like member.
  • the test detector formed so that a coil can be arranged; and a reference detector for detecting a reference state as a reference to be compared with an output from the test detector; and the first resistor and the second resistor.
  • the reference detection And the inspection detector constitutes a bridge circuit, the evaluation device is supplied with AC power to the AC bridge circuit, the inspection detector detects the electromagnetic characteristics of the spring-like member, and the reference detector is a reference A surface property inspection device for evaluating the surface property of the spring-like member based on an output signal from the AC bridge circuit in a state of detecting a state, and a plurality of the inspection detectors are attached, and the inspection detection A measuring member that conveys the spring-like member while evaluating the surface characteristics by the vessel, and a guide portion that guides the spring-like member conveyed from the surface treatment apparatus to the inspection detector located at a predetermined receiving position.
  • a guide member, and a sorting member provided with a non-defective product outlet and a non-defective product outlet for carrying out the spring-like member after the surface characteristics are evaluated while being conveyed by the measuring member The measuring member is configured to be able to convey the spring-like member from the receiving position to the non-defective product outlet or the defective product outlet, while the measuring member evaluates the surface characteristics by the first inspection detector. While the spring-shaped member is transported, a technical means is used in which the next spring-shaped member transported from the surface treatment apparatus is guided to the second inspection detector at the receiving position.
  • the eddy current is excited in the spring-like member by the coil of the inspection detector, and the surface characteristic of the spring-like member is evaluated based on the output signal output from the AC bridge circuit. it can. Thereby, it is possible to inspect the surface state with high accuracy with a simple circuit configuration. Further, the spring member can be reliably guided to the measurement position of the inspection detector by the guide member.
  • the measuring member evaluates the surface characteristics of the spring-like member by a surface characteristic inspection device while the spring-like member is conveyed from the guide member to the sorting member, and determines whether the spring-like member is good or bad. It can be used for the time to evaluate and judge the quality.
  • the spring-like member can be reliably sorted into a non-defective product and a defective product by the sorting member.
  • the surface characteristic means “characteristic from the outermost surface of the spring-like member to the influence layer on the inner surface”.
  • the measurement member includes a plurality of the inspection detectors arranged on the same circumference, Each inspection detector is configured to be rotatable so as to be moved from the receiving position to the non-defective product outlet or the defective product outlet, and each inspection detector attached to the measurement member is After passing through the non-defective product outlet and the defective product outlet, it is moved so as to return to the receiving position, and the sorting member carries the spring-like member from the non-defective product outlet or the defective product outlet.
  • the technical means of having a selection means for selecting is used.
  • the apparatus can be miniaturized.
  • the guide member further includes a storage member formed in communication with the guide portion, and the storage member Uses a technical means for storing the spring-like member conveyed from the surface treatment apparatus and sequentially feeding it to the guide portion.
  • the guide member is provided with the storage member that stores the spring-like member conveyed, the timing of storing the spring-like member with the storage member and sending the spring-like member to the measurement member. Therefore, it is possible to cope with fluctuations in the timing at which the spring-like member is conveyed.
  • the surface property inspection / sorting system is subjected to surface treatment by the surface property inspection / sorting device according to any one of claims 1 to 3 and the surface treatment device.
  • a technical means is provided that comprises a conveying means for conveying the spring-like member to the surface property inspection apparatus.
  • a non-defective product transport means for transporting the spring-like member carried out from the non-defective product carry-out port, and a defective product collection for collecting the spring-like member carried out from the defective product carry-out port.
  • the non-defective product can be quickly transported to the next process by the non-defective product transporting means, and only the defective products can be sorted and collected by the defective product collecting means. Can be performed efficiently.
  • the conveying means includes a conveying belt, and a partition member that divides a position of the conveying belt on which the spring-like member is placed. , And the technical means that the spring-like members are conveyed one by one to the surface characteristic inspection and sorting device at a predetermined timing.
  • the spring-like member can be reliably conveyed one by one at a predetermined timing.
  • a surface characteristic inspection / sorting method according to any one of the first to third aspects, wherein the surface characteristic inspection / separation apparatus is prepared and transported after being subjected to surface treatment by the surface treatment apparatus.
  • the spring-like member is disposed in the inspection detector located at the receiving position via the guide member, and the spring-like member is transported until the non-defective product outlet or the defective product outlet is reached.
  • the surface property inspection apparatus determines whether the spring is good or not, and selects the spring-like member as a non-defective product or a defective product, and evaluates the surface property of the next spring-like member while selecting one spring-like member. Use technical means to start.
  • the spring-like member can be reliably guided to the measurement position of the inspection detector by the guide member using the surface characteristic inspection / selection device. Further, while the measurement member is transporting the spring-like member from the guide member to the sorting member, the surface property inspection apparatus evaluates the surface property of the spring-like member and determines whether it is acceptable. It can be used for the time to evaluate the surface characteristics and judge the quality. Thereby, evaluation of the surface characteristic of a spring-like member and judgment of quality can be performed corresponding to a short tact time. The spring-like member can be reliably sorted into a non-defective product and a defective product by the sorting member. *
  • FIG. 1A is a front view
  • FIG. 1B is a partially transparent side view showing the internal structure of the cross section along the line AA in FIG. 1A.
  • FIG. 1B is a partially transparent side view showing the internal structure of the cross section along the line AA in FIG. 1A.
  • It is a transparent explanatory drawing which shows the structure of the test
  • inspection selection system It is explanatory drawing which shows the structure of a surface characteristic test
  • circuit structure of a surface characteristic inspection apparatus It is an equivalent circuit diagram explaining the output from an AC bridge circuit. It is a flowchart which shows the surface characteristic inspection method.
  • inspection selection apparatus It is a partially transparent side view which shows the example of a change of a surface characteristic test
  • the surface property inspection / sorting device 1 is subjected to surface treatment by a surface treatment device such as a shot peening device, evaluates the surface property of the spring-like member M conveyed by the conveying means, determines pass / fail, and based on the determination result.
  • a surface treatment device such as a shot peening device
  • evaluates the surface property of the spring-like member M conveyed by the conveying means determines pass / fail, and based on the determination result.
  • This is a device that sorts out good products and defective products.
  • the surface property inspection / selection device 1 includes a surface property inspection device 2 to be described later and the spring-like member M to the inspection detector 23 from upstream to downstream in the conveying direction of the spring-like member M.
  • a guiding member 40 for guiding, a measuring member 50 for measuring the surface characteristics of the spring-like member M, a sorting member 60 for sorting the spring-like member M into a non-defective product and a defective product, and a measuring member 50 are rotated.
  • a rotation driving means 70 and a control device 80 for controlling the operations of the rotation driving means 70 and the sorting member 60 are provided.
  • the surface characteristic inspection device 2 the rotation drive means 70, and the control device 80 are schematically shown instead of sectional views.
  • the guide member 40 and the sorting member 60 are integrally provided by the outer cylinder 90 and are fixed so as not to rotate by the rotation driving means 70 or the like.
  • a plurality of inspection detectors 23 provided in the surface property inspection apparatus 2 are arranged at equal intervals on the same circumference.
  • the measuring member 50 is connected to the rotating shaft 71 of the rotation driving means 70 and is configured to be rotatable with respect to the guide member 40 and the sorting member 60. Further, the plane on which each inspection detector 23 is arranged and the rotation axis of the measuring member 50 are orthogonal to each other.
  • the inspection detector 23 includes a cylindrical core 23a formed so as to cover the entire spring-like member M, and a coil 23b wound around the outer peripheral surface of the core 23a.
  • the core 23a is made of a non-magnetic material, for example, resin, and has a dimension that allows the spring-like member M to be disposed at a predetermined measurement position simply by inserting the spring-like member M.
  • Each of the plurality of inspection detectors 23 constitutes a circuit shown in FIG.
  • the evaluation device 30 can share one evaluation device 30.
  • the inspection detector 23 Since the inspection detector 23 is characterized in that the surface characteristics are evaluated by capturing the reaction of the eddy current with high accuracy, the inspection detector 23 is arranged with respect to the spring-like member M so that the eddy current flows in the region where the surface characteristics are to be inspected. It is preferable to do. That is, it is preferable to arrange the coil 23b so that the winding direction is the same as the direction in which the eddy current flows.
  • the coil 23b may be arranged so that the winding direction of the coil 23b is substantially orthogonal to the axis of the spring-like member M.
  • the measurement member 50 is provided with eight inspection detectors 23 (23A-23H).
  • the inspection detectors 23A-23H are sequentially arranged counterclockwise as viewed from the upstream side.
  • the position where the inspection detectors 23A-23H are initially arranged is defined as A1-A8 clockwise from the inspection detector 23A.
  • A1 is an arrangement position where the spring-like member M is arranged on the inspection detector 23
  • A2-A6 is a measurement section
  • A7 and A8 are selection positions where selection is performed.
  • the guide member 40 is provided with a guide portion 41, which is a through hole for guiding the spring-like member M to the inspection detector 23, corresponding to the arrangement position A1 of the spring-like member M.
  • the sorting member 60 has a non-defective product outlet 61 formed as a through-portion for unloading the spring-like member M determined as a non-defective product to the sorting position A7, and a penetration for unloading the spring-shaped member M determined to be a non-defective product to the sorting position A8.
  • a defective product outlet 62 formed as a section.
  • the shutter 63 comprised so that the opening part 61a by the side of the measurement member 50 of the good quality goods exit 61 could be opened and closed is provided.
  • the shutter 63 functions as a selection unit that selects whether the spring-like member M is carried out from the non-defective product carrying-out port 61 or the defective product carrying-out port 62.
  • FIG. 1 shows a state where the shutter 63 is closed and the opening 61a of the non-defective product outlet 61 is closed.
  • the rotation driving means 70 uses a stepping motor, a servo motor or the like that can rotate the measuring member 50 and stop at a predetermined position.
  • the control device 80 controls the rotation driving means 70, rotates the measuring member 50, and controls the position of the inspection detector 23.
  • the control device 80 is connected to the determination unit 36 of the surface characteristic inspection device 2 and controls the operation of the shutter 63 based on the determination result of the surface treatment state of the spring-like member M in the determination unit 36.
  • the surface characteristic inspection / selection apparatus 1 includes a conveying means 100 and a selection member 60 that convey the spring-like member M processed by a surface treatment apparatus such as a peening apparatus toward the surface characteristic inspection / selection apparatus 1.
  • a surface treatment apparatus such as a peening apparatus toward the surface characteristic inspection / selection apparatus 1.
  • the defective product collecting means 120 for recovering the spring-shaped member M selected as a non-defective product by the selecting member 60, etc.
  • the surface characteristic inspection / selection apparatus 1 is installed so that the guide member 40, the measurement member 50, and the selection member 60 are inclined to face the conveying direction so that the spring-like member M can move inside by its own weight. Yes.
  • FIG. 3 illustrates a state in which the shutter 63 is opened and the opening 61a of the non-defective product outlet 61 is opened.
  • a plurality of pins 102 which are division members that divide the position where the spring-like member M is placed on the conveyance belt 101 and the conveyance belt 101, are provided, and between the adjacent pins 102 and 102.
  • positions and conveys the spring-like member M one by one can be used suitably. Thereby, the spring-like member M can be reliably conveyed one by one at a predetermined timing. Further, it is not necessary to provide a member for storing the spring-like member M before placing it on the surface property inspection / sorting apparatus 1, and the apparatus can be simplified.
  • a slope 103 is provided at the position where the conveyor belt 101 is reversed to guide the spring-like member M to the surface characteristic inspection / sorting device 1 located below.
  • the non-defective product conveying means 110 is constituted by a belt conveyor or the like, and is provided below the non-defective product outlet 61.
  • the defective product collecting means 120 is configured by a storage box or the like for storing defective products, and is provided below the defective product outlet 62.
  • the conveyance means 100 since the conveyance means 100 is provided, it is constructed as a surface characteristic inspection / selection system capable of continuously carrying, evaluating, selecting, and carrying out the spring-like member M. be able to.
  • the non-defective product transporting unit 110 can quickly transport the non-defective product to the next process, and the defective product collecting unit 120 can select and collect only defective products, so that the sorting operation can be performed efficiently. it can.
  • the measurement member 50 is stopped in a state where the inspection detector 23A is at the arrangement position A1.
  • the spring-like member M1 conveyed by the conveyance belt 101 slides down the slope 103 and is guided to the inspection detector 23A in the arrangement position A1 that is the receiving position via the guide portion 41 of the guide member 40. .
  • the rotation driving means 70 is driven to move the inspection detector 23A to the position A2 of the measurement section, the spring-like member M1 moves to A2 together with the inspection detector 23A as shown in FIG. 4B.
  • the inspection detector 23B faces the guide portion 41, and the spring-like member M2 is guided by the guide member to the inspection detector 23B located at the receiving position (arrangement position A1) where the spring-like member M is received. .
  • the spring-like member M1 moves to the measurement section position A6 together with the inspection detector 23A as shown in FIG.
  • the inspection detector 23B is the measurement section position A5
  • the inspection detector 23C is the measurement section position A4
  • the inspection detector 23D is the measurement section position A3
  • the inspection detector 23E is the measurement section position A2, and the inspection detector.
  • Reference numeral 23F denotes an arrangement position A1, and guided spring-like members M2-M6 are arranged therein.
  • a sensor such as a photoelectric sensor is provided on the guide member 40 or the measurement member 50, and it is detected by this sensor that the spring-like member M is disposed on the measurement member 50, and the measurement member 50 is based on the detection signal. Can also be rotated. According to this, the spring-like member M can be arranged on the measuring member 50 more reliably.
  • FIG. 3 schematically shows a case where the spring-like member M1 is determined to be a non-defective product.
  • the determination result is input to the control device 80 by the determination means 36 of the surface property inspection apparatus 2.
  • the control device 80 opens the shutter 63 based on the determination result.
  • the inspection detector 23 ⁇ / b> A and the non-defective product outlet 61 communicate with each other, so that the spring-like member M ⁇ b> 1 is carried out to the outside via the non-defective product outlet 61, and the non-defective transport means 110 provided below the non-defective product outlet 61. Is transferred to the next process.
  • the determination unit 36 inputs a determination result to the control device 80.
  • the control device 80 maintains the shutter 63 in a closed state based on the determination result. Thereby, the spring-like member M1 is not carried out of the inspection detector 23A but is held at the sorting position A7. Subsequently, when the inspection detector 23A is moved to the selection position A8 by the rotation driving means 70, the inspection detector 23A and the defective product outlet 62 communicate with each other, so that the spring-like member M1 passes through the defective item outlet 62.
  • the defective product collecting means 120 provided below the defective product outlet 62 collects the product.
  • the surface characteristics of the spring-like member M can be continuously evaluated, the quality can be judged, and the spring-like member M can be sorted into a good product and a defective product.
  • the spring member M can be reliably guided to the measurement position of the inspection detector 23 by the guide member 40.
  • the measurement member 50 evaluates the surface characteristics of the spring-like member M by the surface characteristic inspection apparatus 2 and judges whether or not the spring-like member M is transferred from the guide member 40 to the sorting member 60. It can be used for the time for evaluating the surface characteristics of the spring-like member M and judging the quality. Thereby, it is possible to evaluate the surface characteristics of the spring-like member M and judge whether it is good or bad, corresponding to a short tact time.
  • the sorting member 60 can reliably sort the spring-like member M into a non-defective product and a defective product.
  • the number of inspection detectors 23 and the rotation timing of the measurement member 50 can be set as appropriate according to the tact time and the inspection time. For example, if the transport timing is 1 second and it takes 3 seconds for the inspection and pass / fail judgment, it is only necessary to provide three inspection detectors 23 in the measurement section. It can be set as the structure which provided the six test
  • the surface property inspection apparatus 2 includes an AC power supply 10, an AC bridge circuit 20, and an evaluation apparatus 30.
  • the AC power supply 10 is configured to be able to supply AC power having a variable frequency to the AC bridge circuit 20.
  • the AC bridge circuit 20 includes a variable resistor 21 and a test detector 23 formed so that a coil can be arranged so as to excite eddy currents in the spring-like member M, and a reference state that is a reference for comparison with the output from the test detector 23.
  • a reference detector 22 is provided.
  • the variable resistor 21 is configured such that the distribution ratio ⁇ can be variably distributed between the resistor R A and the resistor R 2.
  • the resistors R1 and R2 form a bridge circuit together with the reference detector 22 and the inspection detector 23.
  • a point A that distributes the resistor R1 and the resistor R2 and a point B between the reference detector 22 and the inspection detector 23 are connected to the AC power supply 10 of the evaluation device 30, and the resistor R1 and the reference detector are connected.
  • the point C between 22 and the point D between the resistor R 2 and the test detector 23 is connected to the amplifier 31.
  • the reference detector 22 and the inspection detector 23 are grounded to reduce noise.
  • the evaluation device 30 includes an amplifier 31 that amplifies the voltage signal output from the AC bridge circuit 20, an absolute value circuit 32 that performs full-wave rectification, a low-pass filter (LPF) 33 that performs DC conversion, and an AC supplied from the AC power supply 10.
  • a phase comparator 34 that compares the phase of the voltage with the voltage output from the amplifier 31, a frequency adjuster 35 that adjusts the frequency of the AC voltage supplied from the AC power supply 10, and an unbalance adjustment that optimizes the distribution of R1 and R2.
  • a display means 37 for determining whether the surface state of the spring-like member M is good or not based on an output from the LPF 33, a display means 37 for displaying and warning the determination result by the determination means 36, and a temperature for detecting the temperature of the evaluation position Measuring means 38 is provided.
  • the amplifier 31 is connected to the point C and the point D, and a potential difference between the point C and the point D is input. Further, the absolute value circuit 32 and the LPF 33 are connected to the determination means 36 in this order.
  • the phase comparator 34 is connected to the AC power supply 10, the amplifier 31, and the determination unit 36.
  • the frequency adjuster 35 is connected to the AC power supply 10 and the amplifier 31.
  • the judging means 36 is configured to change the position of the point A of the AC bridge circuit 20, that is, the distribution ratio ⁇ between the resistors R1 and R2 by outputting a control signal. Thus, a variable resistance setting step described later is executed.
  • the temperature measuring means 38 is composed of a non-contact type infrared sensor, a thermocouple or the like, and outputs a temperature signal of the surface of the spring-like member M to the judging means 36.
  • the judging means 36 judges whether or not the surface treatment state of the spring-like member M is good and is detected by the temperature measuring means 38.
  • the quality of the surface treatment state of the spring-like member M is not judged. Accordingly, when the temperature of the spring-like member M affects the accuracy of the inspection, it is possible to prevent the determination of the quality of the surface treatment state of the spring-like member from being performed. Can do.
  • the temperature of the evaluation position Ts is measured with a thermocouple or the like, and a determination is made as to whether or not the quality of the surface treatment state of the spring-like member M is judged as a temperature representative of the surface temperature of the spring-like member M. Can also be adopted.
  • a coil is wound around the outer periphery of the core through which the evaluation part of the spring-like member can be inserted.
  • a detector capable of exciting an eddy current in the spring-like member M is used while being opposed to the surface. That is, this coil is wound so as to face the surface characteristic inspection region of the spring-like member.
  • surrounding the surface property inspection region of the spring-shaped member includes exciting eddy currents in the surface property inspection region by surrounding at least a part of the surface property inspection region. I mean.
  • the inspection detector 23 When the inspection detector 23 is arranged so that the coil 23b faces the inspection target surface of the spring-like member M and AC power having a predetermined frequency is supplied from the AC power source 10 to the coil 23b, an AC magnetic field is generated, and the spring-like shape is generated. Eddy currents flowing in the direction crossing the alternating magnetic field are excited on the surface of the member M. Since the eddy current changes according to the electromagnetic characteristics of the residual stress layer, the phase and amplitude (impedance) of the output waveform (voltage waveform) output from the amplifier 31 change according to the characteristics (surface treatment state) of the residual stress layer. To do. The change in the output waveform can detect and inspect the electromagnetic characteristics of the surface treatment layer.
  • a magnetic shield 23c arranged outside the inspection detector 23 and surrounding the spring-like member M may be provided.
  • the magnetic shield 23c is used, the external magnetism can be shielded, so that the detection sensitivity of electromagnetic characteristics can be improved, and the detection sensitivity of electromagnetic characteristics corresponding to the surface treatment state is improved.
  • the surface treatment state can be evaluated with higher accuracy.
  • the resistor R1 is R A / (1 + ⁇ )
  • the resistor R2 is R A ⁇ / (1 + ⁇ ).
  • the impedance of the reference detector 22 is R S + j ⁇ L S
  • the impedance of the inspection detector 23 is R T + j ⁇ L T.
  • the potential at the point A is set to E, and the excitation current flowing through each side of the bridge when the respective specimens (reference specimen S and spring-like member M) are not in proximity to the reference detector 22 and the test detector 23 is i.
  • the amount of magnetism changes by bringing each specimen close to the reference detector 22 and the test detector 23, and currents flowing according to the amount of change are i ⁇ and i ⁇ , respectively.
  • the potentials E1 and E2 and the excitation currents i 1 and i 2 of the reference detector 22 and the inspection detector 23 are expressed by the following equations (1) to (4).
  • the voltage output to the amplifier 31 is the difference between E1 and E2, and is expressed by the following equation.
  • Equation (6) The right side of Equation (6) is divided into the following components A and B, and each component of the differential voltage is considered.
  • the component A is composed of detector components: (R S + j ⁇ L S ), (R T + j ⁇ L T ), and current amounts i ⁇ , i ⁇ that change when each specimen comes close to each detector.
  • the magnitudes of i ⁇ and i ⁇ vary depending on the amount of magnetism passing through the specimen due to electromagnetic characteristics such as the magnetic permeability and conductivity of each specimen. Therefore, the magnitudes of i ⁇ and i ⁇ can be changed by changing the excitation currents i 1 and i 2 that influence the amount of magnetism generated from each detector. Further, from the expressions (3) and (4), the excitation currents i 1 and i 2 change depending on the distribution ratio ⁇ of the variable resistance. Therefore, the magnitude of the component A is changed by adjusting the distribution ratio ⁇ of the variable resistance. be able to.
  • the component B is composed of each detector component: (R S + j ⁇ L S ), (R T + j ⁇ L T ), and a resistance parameter divided by a variable resistance distribution ratio ⁇ . For this reason, similarly to the component A, the size of the component B can be changed by adjusting the variable resistor distribution ratio ⁇ .
  • the spring-like member M When the spring-like member M is disposed at a predetermined position and AC power having a predetermined frequency is supplied from the AC power source 10 to the coil 23b of the inspection detector 23, a vortex that flows in the direction intersecting the AC magnetic field on the surface of the spring-like member M. Current is excited. Since the eddy current changes according to the electromagnetic characteristics of the residual stress layer, the phase and amplitude (impedance) of the output waveform (voltage waveform) output from the amplifier 31 change according to the characteristics (surface treatment state) of the residual stress layer. To do. The electromagnetic characteristics of the residual stress layer can be detected by the change in the output waveform, and the surface treatment state can be inspected.
  • a signal output from the amplifier 31 of the bridge is a signal obtained by extracting a difference area between the voltage waveforms of the reference detector 22 and the inspection detector 23, and has a circuit configuration that makes a current (excitation current) flowing through the detector constant. Therefore, the extracted voltage signal can be considered as a power signal. Further, the power supplied to the detector is always constant, and the magnetic energy supplied to the spring-like member M can also be constant.
  • a surface characteristic inspection device 2 and a reference specimen S with good surface treatment are prepared.
  • a reference sample that is a sample that has not been subjected to surface treatment or a sample that has a poor surface treatment state may be prepared.
  • variable resistance setting step S2 is performed.
  • the variable resistance setting step S ⁇ b> 2 first, AC power is supplied from the AC power supply 10 to the AC bridge circuit 20.
  • the distribution ratio ⁇ of the variable resistor 21 is adjusted so that the detection sensitivity of the specimen by the surface characteristic inspection apparatus 2 is increased. That is, the distribution ratio ⁇ of the variable resistor 21 is adjusted so that the output signal of the AC bridge circuit 20 becomes small without bringing the specimen close to the test detector 23.
  • the voltage amplitude of the output signal from the AC bridge circuit 20 or the voltage output from the LPF 33 is monitored and output by a display device having a waveform display function such as an oscilloscope (for example, provided in the determination unit 36).
  • the distribution ratio ⁇ is adjusted so that becomes smaller.
  • the distribution ratio ⁇ of the variable resistor 21 is adjusted and set so that the output takes the minimum value or the minimum value (local equilibrium point).
  • the adjustment of the distribution ratio ⁇ of the variable resistor 21 is performed in order to increase the output difference according to the difference in the surface state by reducing the differential voltage (E2-E1), and to improve the inspection accuracy.
  • the components A and B change by adjusting the distribution ratio ⁇ , so that they are variable according to the impedances (R S + j ⁇ L S ) and (R T + j ⁇ L T ) of the reference detector 22 and the test detector 23.
  • the differential voltage (E2-E1) that is the output from the AC bridge circuit 20 can be reduced.
  • the difference in characteristics between the reference detector 22 and the inspection detector 23 can be reduced, and the original characteristics of the spring-like member M can be extracted as much as possible, so that the inspection accuracy can be improved.
  • step S ⁇ b> 3 AC power is supplied from the AC power supply 10 to the AC bridge circuit 20 with the reference sample S being close to the test detector 23, and supplied to the AC bridge circuit 20 by the frequency adjuster 35.
  • the voltage amplitude output from the AC bridge circuit 20 or the voltage output from the LPF 33 is monitored.
  • the frequency adjuster 35 outputs a control signal to the AC power supply 10 so that the initial frequency f1 set in the frequency adjuster 35 is obtained, and the output voltage Ef1 from the amplifier 31 at the frequency f1 is input to the frequency adjuster 35.
  • a control signal is output to the AC power supply 10 so that the frequency f2 becomes a predetermined value, for example, 100 Hz higher than the frequency f1, and the output voltage Ef2 from the amplifier 31 at the frequency f2 is input to the frequency regulator 35 and stored. Is done.
  • Ef1 and Ef2 are compared, and if Ef2> Ef1, a control signal is output so that the frequency f3 is a predetermined value higher than the frequency f2, and the output voltage Ef3 from the amplifier 31 at the frequency f3 is It is input to the frequency adjuster 35 and stored. Then, Ef2 and Ef3 are compared. This is repeated, and the frequency fn when Efn + 1 ⁇ Efn, that is, the frequency fn at which the output is maximized, is set as the frequency used in the threshold setting step S4 and the AC supply step S5. Thereby, the frequency which makes the output from the AC bridge circuit 20 large corresponding to the spring-like member M having different surface treatment state, shape, etc.
  • the optimum frequency varies depending on the material, shape, and surface treatment state of the spring-like member. However, if this is known in advance, it is not necessary to set the frequency. Thereby, an output respond
  • frequency setting process S3 can also be implemented prior to variable resistance setting process S2. Further, when the reference sample S is used, an optimum frequency can be selected and the original characteristics of the spring-like member M can be extracted as much as possible. However, the frequency is set using the reference sample instead of the reference sample S. You can also
  • the reference specimen S is brought close to the test detector 23, and the AC power having the frequency set in the frequency setting step S3 is supplied from the AC power supply 10 to the AC bridge circuit 20.
  • the voltage output output from the AC bridge circuit 20 is amplified by the amplifier 31, is subjected to full-wave rectification in the absolute value circuit 32, is subjected to DC conversion in the LPF 33, and is output to the determination means 36.
  • the output value output to the determination means 36 when the reference sample S with good surface treatment is brought close to the test detector 23 is set as a normal threshold value and stored in the determination means 36.
  • the convenience of the test can be improved. it can.
  • the output value when the spring-shaped member M is brought close to the inspection detector 23 is compared with the normal threshold value and the defective threshold value, and the quality of the spring-shaped member M is determined.
  • the quality cannot be determined. Therefore, it is possible to perform output measurement using a plurality of reference specimens having different surface states, and to set the failure threshold value so that the difference from the normal threshold value becomes small. Further, the failure threshold value may be determined more precisely by using the spring-like member destructive inspection together.
  • AC power having the frequency set in the frequency setting step S3 is supplied from the AC power source 10 to the AC bridge circuit 20.
  • the reference sample S is not close to the test detector 23.
  • the spring-like member M to be judged as to whether the surface treatment state is good is brought close to the inspection detector 23 and arranged so that eddy current is excited in the spring-like member.
  • a voltage output signal is output from the AC bridge circuit 20, the output signal is amplified by the amplifier 31, is full-wave rectified in the absolute value circuit 32, and is converted into DC by the LPF 33.
  • the temperature measuring means 38 measures the temperature of the surface of the spring-like member M before the spring-like member M approaches the inspection detector 23 or after the placement of the spring-like member M, and outputs the temperature signal of the surface of the spring-like member M. It outputs to the judgment means 36.
  • the phase comparator 34 compares the waveform of the AC power supplied from the AC power source 10 with the AC voltage waveform output from the AC bridge circuit 20, and detects the phase difference between them. By monitoring this phase difference, it can be determined whether or not the inspection state is good (for example, there is no positional deviation between the inspection detector 23 and the spring-like member M). Even if the output from the AC bridge circuit 20 is the same, if the phase difference changes greatly, it can be determined that there is a change in the inspection state and there is a possibility that the inspection is not performed properly.
  • the judging means 36 judges whether or not the surface treatment state of the spring-like member M is good, and the temperature measuring means 38 detects it.
  • the predetermined temperature range is a temperature range in which the temperature change of the spring-like member M does not substantially affect the inspection, and can be set to 0 to 60 ° C., for example.
  • the signal DC-converted in the LPF 33 is inputted to the judgment means 36, and the judgment means 36 judges the quality of the surface state of the spring-like member M based on the inputted signal. That is, this process is an evaluation process for evaluating the surface characteristics of the spring-like member based on the output signal output from the AC bridge circuit 20.
  • the determination result by the determination means 36 is output to the control device 80 of the surface characteristic inspection / selection device 1. Moreover, it can display by the display means 37 and can also warn when a surface-like body is unsatisfactory.
  • the quality of the surface treatment state of the spring-like member M is determined by comparing the output value (measured value) from the LPF 33 with the normal threshold value set in the threshold value setting step S4.
  • an output value (measured value) from the LPF 33 is compared with a normal threshold value and a failure threshold value.
  • the quality of the surface treatment state of the spring-like member M can be inspected easily and with high accuracy.
  • the placement step S6, the inspection state determination step S7, and the pass / fail determination step S8 are repeatedly performed.
  • the variable resistance setting step S2 the frequency setting step S3, and the threshold value setting step S4 are performed again.
  • the inspection detector 23 indirectly captures a change in surface resistance by capturing a change in eddy current flowing on the surface of the spring-like member M.
  • the factors that cause the flow rate of eddy current to change include distortion due to shot peening, microstructure miniaturization, and dislocation. It is almost constant at about 0 ° C. to 40 ° C.).
  • the magnetic change detected by the inspection detector 23 is due to a change in the demagnetizing field of the eddy current, and the cause of the change in the eddy current is less affected by the temperature change in the measurement environment. The influence of can be reduced.
  • a reference sample S for outputting a reference output can also be used.
  • the quality of the surface state of the spring-like member M can be evaluated in comparison with the reference sample S.
  • the reference state the state in which the reference sample S is used (the state in which the reference detector 22 excites the eddy current in the reference sample S) and the state in which the reference sample S is not used (reference to the reference detector 22). Any state of the state in which the specimen S is not brought into proximity can be adopted.
  • the reference sample S includes various samples such as a sample that is guaranteed to have a good surface treatment state, a sample that has not been subjected to surface treatment, and a sample that has a poor surface treatment state. Specimens can be used. The presence or absence of the reference sample S and the type of the reference sample S to be used can be appropriately selected according to the sample to be applied and the surface treatment.
  • the surface characteristic inspection apparatus 2 can omit the phase comparator 34.
  • the positional relationship between the inspection detector 23 and the spring-like member M is detected by position detection means such as a laser displacement meter, and the deviation between the axis of the inspection detector 23 and the axis of the spring-like member M is within a predetermined range. It can be set as the structure which performs determination etc. with a photoelectric sensor (laser) etc. or not.
  • the phase comparator 34, the frequency adjuster 35, or the display unit 37 can be provided integrally, for example, by being incorporated in the determination unit 36.
  • variable resistance setting step S2 and the frequency setting step S3 can be omitted.
  • the surface characteristic inspection apparatus 2 can omit the frequency adjuster 35.
  • the spring-like member M is transported to the surface property inspection / sorting device 1 via the slope 103, but the method of transporting the spring-like member M to the surface property inspection / sorting device 1 is limited to this. It is not a thing.
  • a guide member 40 including a guide portion 41 that opens wide upward can be suitably used.
  • the cross section in FIG. 8 corresponds to the cross section in FIG.
  • the guide member 40 includes a storage member 42 that is formed in communication with the guide portion 41 and stores the conveyed spring-like member M may be employed.
  • the spring-like member M is stored by the storage member 42 and the timing at which the spring-like member M is sent to the measuring member 50 can be adjusted, the fluctuation of the timing at which the spring-like member M is conveyed, etc. Can respond.
  • it can be used suitably also when employ
  • the cross section in FIG. 9 corresponds to the cross section in FIG.
  • the guide member 40 includes a plurality of guide portions 41, and an opening / closing mechanism (not shown) such as a shutter is provided below the guide portions 41 in order to control communication between each guide portion 41 and the inspection detector 23. ) Can also be adopted.
  • the spring-like member M can be stored by the guide part 41, can be sent to the measurement member 50 at a predetermined timing, and an efficient inspection can be performed.
  • the shutter 63 is used as a selection means for selecting whether the spring-like member M is carried out from the good product carrying-out port 61 or the defective product carrying-out port 62
  • the shutter 63 is not limited to this.
  • air is ejected from the air nozzle and the spring-like member is ejected from the non-defective product outlet 61.
  • a configuration that prevents M from being discharged can be employed.
  • the shutter 63 is controlled to open when the spring-like member M conveyed to the sorting position A7 is defective, and the shutter 63 is closed when it is non-defective.
  • the control device 80 does not have to be provided separately from the determination unit 36, and can be configured integrally.
  • the sorting member 60 can reliably sort the spring-like member M into a non-defective product and a defective product. Further, according to the surface property inspection / selection system S of the present invention, since the transport means 100 is provided, the surface property inspection / selection system capable of continuously carrying, evaluating, selecting, and unloading the spring-like member M is provided. Can be built. In addition, the non-defective product transporting unit 110 can quickly transport the non-defective product to the next process, and the defective product collecting unit 120 can select and collect only defective products, so that the sorting operation can be performed efficiently. it can.
  • Control device 90 Outer cylinder 100 ... Conveying means 101 ... Conveying belt 102 ... Pin 103 ... Slope 110 ... Good product conveying means 120 ... Defective product collecting means S ... Surface characteristic inspection sorting system M ... Spring-like member

Abstract

　表面処理を施したバネ状部材の表面特性を評価し、良否を判断し、良品と不良品とを選別する工程を効率的に行い、タクトタイムが短いバネ状部材の検査・選別に好適に適用することができる表面特性検査選別装置、表面特性検査選別システム及び表面特性検査選別方法を提供する。　表面特性検査選別装置１は、表面処理が行われたバネ状部材Ｍの表面特性を評価し、良否を判断し、その判別結果に基づいて良品と不良品とに選別して搬出する装置であり、表面特性検査装置２と、バネ状部材Ｍを検査検出器２３にそれぞれ案内する案内部材４０と、バネ状部材Ｍの表面特性を測定する測定部材５０と、バネ状部材Ｍを良品と不良品とに選別して搬出する選別部材６０と、測定部材５０を回動する回転駆動手段７０と、回転駆動手段７０及び選別部材６０の動作を制御する制御装置８０と、を備えている。

Description

表面特性検査選別装置、表面特性検査選別システム及び表面特性検査選別方法
　本発明は、ショットピーニング処理や熱処理、窒化処理などの表面処理を施したバネ状部材の表面処理状態の良否を検査し、良品と不良品との選別を行う表面特性検査選別装置、表面特性検査選別システム及び表面特性検査選別方法に関する。
　ギヤ、シャフト、バネなどの鋼材製品では、耐摩耗性向上、疲労強度向上などのために、熱処理、窒化処理などによる表面硬化、ショットピーニング処理などの表面処理が行われている。
　従来、これら製品の表面処理後の残留応力、硬度などの表面特性の評価は、抜き取りの破壊検査により行われていた。そのため、製品を全て直接検査できないという問題、破壊検査であるため検査された製品が使えなくなるという問題などがあった。
　そこで、製品の表面特性を非破壊で検査できる装置の開発の要請が高まっている。このような装置として、例えば、特許文献１には、ショットピーニング処理面上方に配置されるコイルを備えた検査回路に周波数を変化させながら交流信号を入力して、検査回路におけるインピーダンスの周波数応答特性を用いて検査対象における残留応力の発生状態を検査するショットピーニング処理面の非破壊検査装置が開示されている。
特開２００８－２９７３号公報
　上述の技術は、局所的な測定であるため、渦電流の集中による発熱の影響が生じやすく、表面処理部全体を検査しようとすると多大な時間を要する。弁バネなどのバネ状部材は、ギヤなどの大型の部材と比べ、表面処理に要する時間（タクトタイム）が短いため、表面特性の検査、良品と不良品との選別にかかる時間の方が長くなってしまい、検査・選別工程が全体の工程を律速するという問題があった。また、良否判断した後のバネ状部材を短時間で効率的に選別する具体的な構成は提案されておらず、選別作業にも多大な時間を要し、効率的な検査、選別を行うことができないという問題があった。
　そこで、本発明は、ショットピーニング処理や熱処理、窒化処理などの表面処理を施したバネ状部材の表面特性を評価し、良否を判断し、良品と不良品とを選別する工程を効率的に行い、タクトタイムが短いバネ状部材の検査・選別に好適に適用することができる表面特性検査選別装置、表面特性検査選別システム及び表面特性検査選別方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、表面処理装置によって表面処理が施されたバネ状部材の表面特性を評価し、良品と不良品とを選別する表面特性検査選別装置であって、交流ブリッジ回路と、前記交流ブリッジ回路に交流電力を供給する交流電源と、前記交流ブリッジ回路からの出力信号に基づいてバネ状部材の表面特性を評価する評価装置と、を備え、前記交流ブリッジ回路は、第１の抵抗と第２の抵抗とに分配比が可変に構成された可変抵抗と、交流磁気を励起可能なコイルを備えバネ状部材に渦電流を励起するように当該コイルを配置可能に形成された検査検出器と、前記検査検出器からの出力と比較する基準となる基準状態を検出する基準検出器とを有し、前記第１の抵抗、前記第２の抵抗、前記基準検出器及び前記検査検出器はブリッジ回路を構成し、前記評価装置は、前記交流ブリッジ回路に交流電力が供給され、前記検査検出器が前記バネ状部材の電磁気特性を検出し、前記基準検出器が基準状態を検出している状態における前記交流ブリッジ回路からの出力信号に基づいて、前記バネ状部材の表面特性を評価する表面特性検査装置と、複数個の前記検査検出器が取り付けられ、前記検査検出器によって表面特性を評価しながらバネ状部材を搬送する測定部材と、前記表面処理装置から搬送されたバネ状部材を、所定の受入位置に位置する前記検査検出器に案内する案内部が設けられた案内部材と、前記測定部材によって搬送されながら表面特性を評価された後のバネ状部材を搬出する良品搬出口と不良品搬出口が設けられた選別部材と、を備え、前記測定部材は、バネ状部材を、前記受入位置から前記良品搬出口又は前記不良品搬出口まで搬送可能に構成され、前記測定部材が第１の検査検出器によって表面特性を評価しながらバネ状部材を搬送する間に、前記表面処理装置から搬送された次のバネ状部材が前記受入位置にある第２の検査検出器に案内される、という技術的手段を用いる。
　請求項１に記載の発明によれば、検査検出器のコイルによりバネ状部材に渦電流を励起し、交流ブリッジ回路から出力された出力信号に基づいてバネ状部材の表面特性を評価することができる。これにより、簡単な回路構成で高精度の表面状態の検査が可能である。
　また、案内部材により、バネ状部材を検査検出器の測定位置に確実に案内することができる。測定部材は、バネ状部材を案内部材から選別部材へ搬送する間に、表面特性検査装置によりバネ状部材の表面特性を評価し良否を判断するため、この搬送する時間をバネ状部材の表面特性を評価し良否を判断する時間に充てることができる。これにより、短いタクトタイムに対応して、バネ状部材の表面特性の評価、良否の判断を行うことができる。
　そして、選別部材によりバネ状部材を良品と不良品とに確実に選別することができる。
　なお、表面特性とは、「バネ状部材の最表面から内面の影響層までの特性」のことをいう。
　請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の表面特性検査選別装置において、前記測定部材には複数個の前記検査検出器が同一の円周上に配置され、前記測定部材は、前記各検査検出器が前記受入位置から前記良品搬出口又は前記不良品搬出口まで移動されるように、回動可能に構成されており、前記測定部材に取り付けられた前記各検査検出器は、前記良品搬出口及び前記不良品搬出口を通過した後、前記受入位置に戻るように移動され、前記選別部材は、バネ状部材を、前記良品搬出口及び前記不良品搬出口のどちらから搬出するかを選択する選択手段を備えている、という技術的手段を用いる。
　表面特性検査選別装置を請求項２に記載の発明のように構成すると、装置を小型化することができる。
　請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の表面特性検査選別装置おいて、前記案内部材は前記案内部に連通して形成された貯留部材を更に備え、この貯留部材は、前記表面処理装置から搬送されたバネ状部材を貯留して、順次前記案内部に送り込む、という技術的手段を用いる。
　請求項３に記載の発明によれば、案内部材が搬送されたバネ状部材を貯留する貯留部材を備えているため、貯留部材でバネ状部材を貯留し、バネ状部材を測定部材に送るタイミングを調節することができるので、バネ状部材が搬送されてくるタイミングの変動などに対応することができる。
　請求項４に記載の発明では、表面特性検査選別システムが、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の表面特性検査選別装置と、前記表面処理装置にて表面処理が施されたバネ状部材を前記表面特性検査装置に搬送する搬送手段と、を備えた、という技術的手段を用いる。
　請求項４に記載の発明のように、表面特性検査選別装置と、表面処理装置にて表面処理が施されたバネ状部材を表面特性検査装置に搬送する搬送手段とを組み合わせることにより、バネ状部材の搬送、評価、選別、搬出を連続して行うことができる表面特性検査選別システムを構築することができる。
　請求項５に記載の発明では、前記良品搬出口から搬出されたバネ状部材を搬送するための良品搬送手段と、前記不良品搬出口から搬出されたバネ状部材を回収するための不良品回収手段と、を更に備えた、という技術的手段を用いる。
　請求項５に記載の発明によれば、良品搬送手段により良品を速やかに次工程に搬送することができるとともに、不良品回収手段により不良品のみを選別して回収することができるので、選別作業を効率的に行うことができる。
　請求項６に記載の発明では、請求項４に記載の表面特性検査選別システムにおいて、前記搬送手段は、搬送ベルトと、前記搬送ベルトの、バネ状部材を載置する位置を区画する区画部材と、を備え、バネ状部材は所定のタイミングで前記表面特性検査選別装置に１つずつ搬送される、という技術的手段を用いる。
　請求項６に記載の発明のように、搬送手段の搬送ベルトを区画部材により区画することにより、バネ状部材を所定のタイミングで１つずつ確実に搬送することができる。また、バネ状部材を表面特性検査選別装置に配置する前に貯留するための部材を設ける必要がなく、装置を簡素化することができる。
　請求項７に記載の発明では、表面特性検査選別方法であって、請求項１ないし請求項３に記載の表面特性検査選別装置を用意し、前記表面処理装置にて表面処理が施され搬送されたバネ状部材を、前記案内部材を介して、前記受入位置に位置する前記検査検出器に配置し、バネ状部材を搬送し、前記良品搬出口又は前記不良品搬出口に到達するまでの間に前記表面特性検査装置により良否を判断して、バネ状部材を良品と不良品とに選別すると共に、１つのバネ状部材を選別している間に次のバネ状部材の表面特性の評価を開始する、という技術的手段を用いる。
　請求項７に記載の発明によれば、表面特性検査選別装置を用いて、案内部材により、バネ状部材を検査検出器の測定位置に確実に案内することができる。また、測定部材により、バネ状部材を案内部材から選別部材へ搬送する間に、表面特性検査装置によりバネ状部材の表面特性を評価し良否を判断するため、この搬送する時間をバネ状部材の表面特性を評価し良否を判断する時間に充てることができる。これにより、短いタクトタイムに対応して、バネ状部材の表面特性の評価、良否の判断を行うことができる。そして、選別部材によりバネ状部材を良品と不良品とに確実に選別することができる。　
表面特性検査選別装置の構成を示す説明図である。図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ－Ａ線断面における内部構造を示す一部透視側面図である。 測定部材に配置される表面特性検査装置の検査検出器の構成を示す透視説明図である。 表面特性検査選別システムの構成を示す説明図である。 表面特性検査選別方法の工程を説明する説明図である。 表面特性検査装置の回路構成を示す説明図である。 交流ブリッジ回路からの出力について説明する等価回路図である。 表面特性検査方法を示すフローチャートである。 表面特性検査選別装置の変更例を示す一部透視側面図である。 表面特性検査選別装置の変更例を示す一部透視側面図である。 表面特性検査選別装置の変更例を示す正面図である。
　表面特性検査選別装置１は、ショットピーニング装置などの表面処理装置により表面処理が行われ、搬送手段により搬送されたバネ状部材Ｍの表面特性を評価し、良否を判断し、その判別結果に基づいて良品と不良品とに選別して搬出する装置である。図１に示すように、表面特性検査選別装置１は、後述する表面特性検査装置２と、バネ状部材Ｍの搬送方向の上流から下流に向けて、バネ状部材Ｍを検査検出器２３にそれぞれ案内する案内部材４０と、バネ状部材Ｍの表面特性を測定する測定部材５０と、バネ状部材Ｍを良品と不良品とに選別して搬出する選別部材６０と、測定部材５０を回動する回転駆動手段７０と、回転駆動手段７０及び選別部材６０の動作を制御する制御装置８０と、を備えている。ここで、図１（Ｂ）において、表面特性検査装置２、回転駆動手段７０及び制御装置８０は断面図ではなく、模式的に示している。
　案内部材４０と選別部材６０とは、外筒９０により一体的に設けられ、回転駆動手段７０などにより回転しないように固定されている。
　測定部材５０には、表面特性検査装置２が備える複数個の検査検出器２３が同一円周上に等間隔に配置されている。測定部材５０は回転駆動手段７０の回転軸７１に接続されており、案内部材４０及び選別部材６０に対して回転可能に構成されている。また、各検査検出器２３が配置されている平面と、測定部材５０の回転軸線とは直交している。
　検査検出器２３は、図２に示すように、バネ状部材Ｍ全体を覆うように形成された円筒状のコア２３ａと、コア２３ａの外周面に巻回されたコイル２３ｂと、を備えている。コア２３ａは非磁性材料、例えば、樹脂からなり、バネ状部材Ｍを挿入するだけで所定の測定位置にバネ状部材Ｍを配置できる寸法に形成されている。
　複数個の検査検出器２３は、それぞれが後述する図５に示す回路を構成する。ここで、評価装置３０は１つの評価装置３０を共用することができる。
　検査検出器２３は、渦電流の反応を高精度に捉えて表面特性を評価することを特徴としているため、表面特性を検査したい領域に渦電流が流れるように、バネ状部材Ｍに対して配置することが好ましい。つまり、コイル２３ｂの巻方向が渦電流を流したい方向と同方向となるように配置することが好ましい。コイル２３ｂの巻方向がバネ状部材Ｍの軸とほぼ直交するようにコイル２３ｂを配置するとよい。これにより、バネ状部材Ｍの巻方向に磁界ループが発生するため、効率よく渦電流を励起させることができ、バネ状部材Ｍ全体の表面特性を一度に検査することができる。
　ここでは、測定部材５０に、検査検出器２３が８個（２３Ａ－２３Ｈ）設けられた構成を例に説明する。検査検出器２３Ａ―２３Ｈは上流側から見て反時計回りに順に配置されている。検査検出器２３Ａ－２３Ｈが最初に配置されている位置を、検査検出器２３Ａを起点に時計回りでＡ１－Ａ８とする。ここで、Ａ１がバネ状部材Ｍを検査検出器２３に配置する配置位置、Ａ２－Ａ６が測定区間、Ａ７及びＡ８が選別を行う選別位置となる。
　案内部材４０には、検査検出器２３にバネ状部材Ｍを案内するための貫通孔である案内部４１が、バネ状部材Ｍの配置位置Ａ１に対応して設けられている。
　選別部材６０は、選別位置Ａ７に良品と判断されたバネ状部材Ｍを搬出する貫通部として形成された良品搬出口６１と、選別位置Ａ８に不良品と判断されたバネ状部材Ｍ搬出する貫通部として形成された不良品搬出口６２と、を備えている。また、良品搬出口６１の測定部材５０側の開口部６１ａを開閉可能に構成されたシャッター６３を備えている。シャッター６３は、良品搬出口６１と不良品搬出口６２とのどちらからバネ状部材Ｍを搬出するかを選択する選択手段として作用する。なお、図１ではシャッター６３が閉じ、良品搬出口６１の開口部６１ａが閉じられた状態を図示している。
　回転駆動手段７０は、測定部材５０を回動し、所定の位置に停止可能なステッピングモータやサーボモータなどを用いる。
　制御装置８０は、回転駆動手段７０を制御し、測定部材５０を回転させ、検査検出器２３の位置を制御する。また、制御装置８０は、表面特性検査装置２の判断手段３６と接続されており、判断手段３６におけるバネ状部材Ｍの表面処理状態の良否の判断結果に基づいてシャッター６３の動作を制御する。
　図３に示すように、表面特性検査選別装置１は、ピーニング装置などの表面処理装置で処理されたバネ状部材Ｍを表面特性検査選別装置１に向かって搬送する搬送手段１００、選別部材６０により良品として選別されたバネ状部材Ｍを搬送する良品搬送手段１１０、選別部材６０により不良品として選別されたバネ状部材Ｍを回収する不良品回収手段１２０などと組み合わせて、表面特性検査選別システムＳを構成することができる。ここで、表面特性検査選別装置１は、バネ状部材Ｍが自重で内部を移動可能なように案内部材４０、測定部材５０、選別部材６０が搬送方向と対向して傾斜するように設置されている。なお、図３ではシャッター６３が開き、良品搬出口６１の開口部６１ａが開放された状態を図示している。
　搬送手段１００として、搬送ベルト１０１と、搬送ベルト１０１の、バネ状部材Ｍを載置する位置を区画する区画部材である複数のピン１０２が設けられ、隣接するピン１０２とピン１０２との間にバネ状部材Ｍを１つずつ配置し搬送する構成を好適に用いることができる。これにより、バネ状部材Ｍを所定のタイミングで１つずつ確実に搬送することができる。また、バネ状部材Ｍを表面特性検査選別装置１に配置する前に貯留するための部材を設ける必要がなく、装置を簡素化することができる。搬送ベルト１０１が反転する位置には、バネ状部材Ｍを下方に位置する表面特性検査選別装置１に案内するスロープ１０３が設けられている。
　良品搬送手段１１０はベルトコンベアなどで構成され、良品搬出口６１の下方に設けられている。不良品回収手段１２０は、不良品を貯留する貯留箱などで構成され、不良品搬出口６２の下方に設けられている。
　このような表面特性検査選別システムＳによれば、搬送手段１００を備えているので、バネ状部材Ｍの搬送、評価、選別、搬出を連続して行うことができる表面特性検査選別システムとして構築することができる。また、良品搬送手段１１０により良品を速やかに次工程に搬送することができるとともに、不良品回収手段１２０により不良品のみを選別して回収することができるので、選別作業を効率的に行うことができる。
　次に、表面特性検査選別装置１を用い、バネ状部材Ｍを良品と不良品とに選別する表面特性検査選別方法について説明する。簡単のため、図４においてシャッター６３及び外筒９０の図示を省略している。
　図４（Ａ）に示すように、測定部材５０は、検査検出器２３Ａが配置位置Ａ１にある状態で停止している。まず、搬送ベルト１０１により搬送されてきたバネ状部材Ｍ１は、スロープ１０３を滑り落ちて、案内部材４０の案内部４１を介して受入位置である配置位置Ａ１にある検査検出器２３Ａに案内される。
　続いて、回転駆動手段７０を駆動させ、検査検出器２３Ａを測定区間の位置Ａ２に移動させると、図４（Ｂ）に示すように、バネ状部材Ｍ１は、検査検出器２３ＡとともにＡ２まで移動する。案内部４１には検査検出器２３Ｂが面することになり、バネ状部材Ｍ２は、案内部材によって、バネ状部材Ｍを受け入れる受入位置（配置位置Ａ１）に位置する検査検出器２３Ｂに案内される。
　上記動作をバネ状部材Ｍの搬送タイミングに合わせた一定時間間隔で繰り返すことにより、図４（Ｃ）に示すように、バネ状部材Ｍ１は検査検出器２３Ａとともに測定区間の位置Ａ６まで移動する。このとき、検査検出器２３Ｂは測定区間の位置Ａ５，検査検出器２３Ｃは測定区間の位置Ａ４、検査検出器２３Ｄは測定区間の位置Ａ３、検査検出器２３Ｅは測定区間の位置Ａ２、検査検出器２３Ｆは配置位置Ａ１にあり、それぞれ内部には案内されたバネ状部材Ｍ２－Ｍ６が配置されている。バネ状部材Ｍ１は配置位置Ａ１から測定区間の位置Ａ６に移動する間に、表面特性検査装置２により表面特性が評価され、良否が判定される。ここで、案内部材４０または測定部材５０に光電センサなどのセンサを設けて、このセンサによりバネ状部材Ｍが測定部材５０に配置されたことを検出して、その検出信号に基づいて測定部材５０の回転駆動を行うこともできる。これによれば、より確実にバネ状部材Ｍを測定部材５０に配置することができる。
　まず、バネ状部材Ｍ１が良品と判断された場合について説明する。図３では、バネ状部材Ｍ１が良品と判断された場合について模式的に示している。バネ状部材Ｍ１が良品と判断されると、表面特性検査装置２の判断手段３６により制御装置８０に判断結果が入力される。回転駆動手段７０により検査検出器２３Ａを選別位置Ａ７に移動させると、制御装置８０は、判断結果に基づいてシャッター６３を開く。これにより、検査検出器２３Ａと良品搬出口６１とが連通するので、バネ状部材Ｍ１は良品搬出口６１を経由して外部に搬出され、良品搬出口６１の下方に設けられた良品搬送手段１１０により次工程に搬送される。
　バネ状部材Ｍ１が不良品と判断されると、判断手段３６により制御装置８０に判断結果が入力される。回転駆動手段７０により検査検出器２３Ａを選別位置Ａ７に移動させると、制御装置８０は、判断結果に基づいてシャッター６３を閉じた状態に維持する。これにより、バネ状部材Ｍ１は検査検出器２３Ａの外部に搬出されず、選別位置Ａ７に保持される。続いて、回転駆動手段７０により検査検出器２３Ａを選別位置Ａ８に移動させると、検査検出器２３Ａと不良品搬出口６２とが連通するため、バネ状部材Ｍ１は不良品搬出口６２を経由して外部に搬出され、不良品搬出口６２の下方に設けられた不良品回収手段１２０により回収される。
　上記操作が連続して行われることより、バネ状部材Ｍの表面特性を連続して評価し、良否を判断し、バネ状部材Ｍを良品と不良品とに選別することができる。
　表面特性検査選別装置１によれば、案内部材４０により、バネ状部材Ｍを検査検出器２３の測定位置に確実に案内することができる。測定部材５０は、バネ状部材Ｍを案内部材４０から選別部材６０へ搬送する間に、表面特性検査装置２によりバネ状部材Ｍの表面特性を評価し良否を判断するため、この搬送する時間をバネ状部材Ｍの表面特性を評価し良否を判断する時間に充てることができる。これにより、短いタクトタイムに対応して、バネ状部材Ｍの表面特性の評価、良否の判断を行うことができる。そして、選別部材６０によりバネ状部材Ｍを良品と不良品とに確実に選別することができる。
　検査検出器２３の数、測定部材５０の回動タイミングは、タクトタイム、検査時間に合わせ、適宜設定することができる。例えば、搬送タイミングが１秒間隔で、検査・良否判断に３秒要するとすれば、測定区間に検査検出器２３を３個設ければよいため、案内位置、選別位置に対応する位置にある３個を加えた６個の検査検出器２３を設けた構成とすることができる。
（表面特性検査装置）
　次に表面特性検査装置２の詳細な構成について説明する。図５に示すように、本発明の実施形態による表面特性検査装置２は、交流電源１０、交流ブリッジ回路２０及び評価装置３０を備えている。
　交流電源１０は、交流ブリッジ回路２０に周波数が可変の交流電力を供給可能に構成されている。
　交流ブリッジ回路２０は、可変抵抗２１、バネ状部材Ｍに渦電流を励起するようにコイルを配置可能に形成された検査検出器２３及び検査検出器２３からの出力と比較する基準となる基準状態を検出する基準検出器２２を備えている。
　可変抵抗２１は、抵抗ＲAを抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とに分配比γを可変に分配することができるように構成されている。抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２は、基準検出器２２及び検査検出器２３とともにブリッジ回路を構成している。本実施形態では、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とを分配する点Ａ及び基準検出器２２と検査検出器２３との間の点Ｂが評価装置３０の交流電源１０に接続され、抵抗Ｒ１と基準検出器２２との間の点Ｃ及び抵抗Ｒ２と検査検出器２３との間の点Ｄが増幅器３１に接続されている。また、ノイズの低減のため、基準検出器２２及び検査検出器２３側が接地されている。
　評価装置３０は、交流ブリッジ回路２０から出力される電圧信号を増幅する増幅器３１、全波整流を行う絶対値回路３２、直流変換を行うローパスフィルタ（ＬＰＦ）３３、交流電源１０から供給される交流電圧と増幅器３１から出力される電圧の位相を比較する位相比較器３４、交流電源１０から供給される交流電圧の周波数を調整する周波数調整器３５、Ｒ１とＲ２の分配を最適化する非平衡調整を行うとともに、ＬＰＦ３３からの出力に基づいてバネ状部材Ｍの表面状態の良否を判断する判断手段３６及び判断手段３６による判断結果を表示、警告する表示手段３７、評価位置の温度を検出する温度測定手段３８を備えている。
　増幅器３１は、点Ｃ及び点Ｄに接続され、点Ｃと点Ｄとの間の電位差が入力される。また、絶対値回路３２、ＬＰＦ３３の順に判断手段３６に接続されている。位相比較器３４は、交流電源１０、増幅器３１及び判断手段３６に接続されている。周波数調整器３５は、交流電源１０及び増幅器３１に接続されている。また、判断手段３６は、制御信号を出力することにより、交流ブリッジ回路２０の点Ａの位置、即ち、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の分配比γを変更することができるように構成されており、これにより、後述する可変抵抗設定工程が実行される。
　温度測定手段３８は、非接触式の赤外センサや熱電対などからなり、バネ状部材Ｍの表面の温度信号を判断手段３６に出力する。判断手段３６は、温度測定手段３８で検出されたバネ状部材Ｍの温度が所定範囲内である場合に、バネ状部材Ｍの表面処理状態の良否を判断し、温度測定手段３８で検出された温度が所定範囲外である場合に、バネ状部材Ｍの表面処理状態の良否の判断を行わない。これにより、バネ状部材Ｍの温度が検査の精度に影響を及ぼすような場合にバネ状部材の表面処理状態の良否の判断を行わないようにすることができるので、精度の高い検査を行うことができる。ここで、熱電対などで評価位置Ｔｓの温度を測定し、バネ状部材Ｍの表面の温度を代表する温度としてバネ状部材Ｍの表面処理状態の良否を判断するか否かの判断を行う構成を採用することもできる。
　検査検出器２３及び検査検出器２３と同様の構成の基準検出器２２として、バネ状部材の評価部を挿通可能なコアの外周にコイルが巻回されて形成され、コイルをバネ状部材Ｍの表面と対向させて近接させバネ状部材Ｍに渦電流を励起可能な検出器を用いる。すなわち、このコイルは、バネ状部材の表面特性検査領域を囲むように対向されて巻回されている。ここで、バネ状部材の表面特性検査領域を囲むとは、少なくとも表面特性検査領域の一部を包囲する（包むよう囲む）ことで、表面特性検査領域に渦電流を励起することを含むことを意味している。
　コイル２３ｂがバネ状部材Ｍの検査対象面を囲むように対向させて検査検出器２３を配置し、交流電源１０によりコイル２３ｂに所定の周波数の交流電力を供給すると交流磁界が発生し、バネ状部材Ｍの表面に交流磁界に交差する方向に流れる渦電流が励起される。
　渦電流は残留応力層の電磁気特性に応じて変化するため、残留応力層の特性（表面処理状態）に応じて増幅器３１から出力される出力波形（電圧波形）の位相及び振幅（インピーダンス）が変化する。この出力波形の変化により表面処理層の電磁気特性を検出し、検査を行うことができる。
　検査検出器２３の外方であってバネ状部材Ｍを囲んで配置される磁気シールド２３ｃを設けることもできる。磁気シールド２３ｃを用いると、外部磁気を遮蔽することができるため、電磁気特性の検出感度を向上させることができ、表面処理状態に対応する電磁気特性の検出感度が向上するので、バネ状部材Ｍの表面処理状態をより精度良く評価することができる。
（交流ブリッジ回路からの出力）
　次に、非平衡状態に調整された交流ブリッジ回路２０からの出力について、図６の等価回路を参照して説明する。基準検出器２２には基準出力を出力するための、例えば、表面処理状態が良好であると保証されている基準検体Ｓが近接され、検査検出器２３には表面処理状態の良否を判定すべきバネ状部材Ｍが近接されている。ここで、基準検出器２２に基準検体Ｓを近接させない、すなわち基準検体Ｓを用いない構成を採用してもよい。以下に、基準検体Ｓを用いる場合の出力について説明するが、基準検体Ｓを用いない場合には、後述のｉαが０になることを除いて同様であるので説明は省略する。なお、後述する表面特性検査方法では、基準検体Ｓを用いない構成について説明する。
　可変抵抗ＲAの分配比をγとした場合、抵抗Ｒ１はＲA／（１＋γ）、抵抗Ｒ２はＲAγ／（１＋γ）となる。基準検出器２２のインピーダンスをＲS＋ｊωＬS、検査検出器２３のインピーダンスをＲT＋ｊωＬTとする。また、点Ａの電位をＥとし、基準検出器２２、検査検出器２３に各検体（基準検体Ｓ、バネ状部材Ｍ）を近接させていないときのブリッジの各辺に流れる励磁電流をそれぞれｉ1、ｉ2、各検体を基準検出器２２、検査検出器２３に近接させることにより磁気量が変化し、その変化量に応じて流れる電流をそれぞれｉα、ｉβとする。このときの基準検出器２２及び検査検出器２３の電位Ｅ１、Ｅ２及び励起電流ｉ1、ｉ2は以下の式（１）～（４）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　増幅器３１に出力される電圧はＥ１、Ｅ２の差分であり、次式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　式（３）～（５）より次式が導かれる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　式（６）の右辺を次の成分Ａ、Ｂに分けて差分電圧の各成分について考える。
成分Ａ:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
成分Ｂ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
　成分Ａは、各検出器成分：（ＲS＋ｊωＬS）、（ＲT＋ｊωＬT）、各検出器に各検体が近接したときに変化する電流量：ｉα、ｉβにより構成される。ｉα、ｉβは各検体の透磁率、導電率などの電磁気特性に起因する検体を通る磁気量によって大きさが変化する。このため各検出器から発生する磁気量を左右する励磁電流ｉ1、ｉ2を変えることでｉα、ｉβの大きさを変化させることができる。また、式（３）、式（４）より、励磁電流ｉ1、ｉ2は可変抵抗の分配比γによって変わるので、可変抵抗の分配比γを調整することにより成分Ａの大きさを変化させることができる。
　成分Ｂは、各検出器成分：（ＲS＋ｊωＬS）、（ＲT＋ｊωＬT）、可変抵抗の分配比γで分けられた抵抗のパラメーターにより構成される。このため、成分Ａ同様に可変抵抗の分配比γの調整により成分Ｂの大きさを変化させることができる。
　バネ状部材Ｍを所定の位置に配置し、交流電源１０により検査検出器２３のコイル２３ｂに所定の周波数の交流電力を供給すると、バネ状部材Ｍの表面に交流磁界に交差する方向に流れる渦電流が励起される。渦電流は残留応力層の電磁気特性に応じて変化するため、残留応力層の特性（表面処理状態）に応じて増幅器３１から出力される出力波形（電圧波形）の位相及び振幅（インピーダンス）が変化する。この出力波形の変化により残留応力層の電磁気特性を検出し、表面処理状態の検査を行うことができる。
　ブリッジの増幅器３１から出力される信号は、基準検出器２２及び検査検出器２３の電圧波形の差分面積を抽出した信号であり、検出器を流れる電流（励磁電流）を一定にする回路構成になっているので、抽出された電圧信号は電力信号として考えることができる。また、検出器へ供給する電力は常に一定であり、バネ状部材Ｍへ供給する磁気エネルギーも一定とすることができる。
（表面特性検査方法）
　次に、表面特性検査装置２によるバネ状部材Ｍの表面特性検査方法について図７を参照して説明する。
　まず、準備工程Ｓ１では、表面特性検査装置２と、表面処理が良好な基準検体Ｓと、を用意する。併せて、表面処理を施していない検体または表面処理状態が不良な検体である参照検体を用意しておいてもよい。
　次に、可変抵抗設定工程Ｓ２を行う。可変抵抗設定工程Ｓ２では、まず、交流電源１０から交流ブリッジ回路２０に交流電力を供給する。この状態で、表面特性検査装置２による検体の検出感度が高くなるように、可変抵抗２１の分配比γを調整する。即ち、検査検出器２３に検体を近接させずに、交流ブリッジ回路２０の出力信号が小さくなるように、可変抵抗２１の分配比γを調整する。このように可変抵抗２１を設定しておくことにより、検査検出器２３に近接したバネ状部材Ｍの表面処理状態が不良である場合と、表面処理状態が良好である場合の出力信号の差異が大きくなり、検出精度を高くすることができる。
　具体的には、オシロスコープなど波形表示機能を持つ表示装置（例えば、判断手段３６が備えている）にて交流ブリッジ回路２０からの出力信号の電圧振幅、またはＬＰＦ３３からの電圧出力をモニターし、出力が小さくなるように分配比γを調整する。好ましくは、出力が最小値又は極小値（局所平衡点）をとるように、可変抵抗２１の分配比γを調整して、設定する。
　可変抵抗２１の分配比γの調整は、差分電圧（Ｅ２－Ｅ１）を小さくすることにより表面状態の差異に応じた出力差を増大させ、検査精度を向上させるために行われる。上述したように成分Ａ、Ｂは分配比γを調整することにより変化するため、基準検出器２２、検査検出器２３のインピーダンス（ＲS＋ｊωＬS）、（ＲT＋ｊωＬT）に応じて、可変抵抗２１の分配比γを調整し、交流ブリッジ回路２０からの出力である差分電圧（Ｅ２－Ｅ１）を小さくすることができる。これにより、基準検出器２２と検査検出器２３との特性の違いを軽減して、バネ状部材Ｍの本来の特性を少しでも大きく抽出することができるので、検査精度を向上させることができる。
　周波数設定工程Ｓ３では、基準検体Ｓを検査検出器２３に近接させた状態で、交流電源１０から交流ブリッジ回路２０に交流電力を供給し、周波数調整器３５により交流ブリッジ回路２０に供給する交流電力の周波数を変化させて交流ブリッジ回路２０から電圧振幅出力またはＬＰＦ３３からの電圧出力をモニターする。
　周波数調整器３５は、周波数調整器３５において設定された初期周波数ｆ１になるように交流電源１０へ制御信号を出力し、周波数ｆ１における増幅器３１からの出力電圧Ｅｆ１が周波数調整器３５に入力され、記憶される。続いて、周波数ｆ１よりも所定の値、例えば１００Ｈｚ高い周波数ｆ２になるように交流電源１０へ制御信号を出力し、周波数ｆ２における増幅器３１からの出力電圧Ｅｆ２が周波数調整器３５に入力され、記憶される。
　続いて、Ｅｆ１とＥｆ２との比較を行い、Ｅｆ２＞Ｅｆ１であれば、周波数ｆ２よりも所定の値高い周波数ｆ３になるように制御信号を出力し、周波数ｆ３における増幅器３１からの出力電圧Ｅｆ３が周波数調整器３５に入力され、記憶される。そして、Ｅｆ２とＥｆ３との比較を行う。これを繰り返し、Ｅｆｎ＋１＜Ｅｆｎとなったときの周波数ｆｎ、つまり出力が最大となる周波数ｆｎを、しきい値設定工程Ｓ４及び交流供給工程Ｓ５で用いる周波数として設定する。これにより、表面処理状態、形状などが異なりインピーダンスが異なるバネ状部材Ｍに対応して交流ブリッジ回路２０からの出力を大きくする周波数を一度の操作により設定することができる。最適な周波数は、バネ状部材の材料、形状、表面処理状態により、変化することとなるが、これがあらかじめわかっている場合、周波数の設定は不要である。これにより、表面処理状態の変化に出力が敏感に対応し、検査の感度を向上させることができる。
　ここで、周波数設定工程Ｓ３は、可変抵抗設定工程Ｓ２よりも先に実施することもできる。また、基準検体Ｓを用いると、最適な周波数を選定して、バネ状部材Ｍ本来の特性を少しでも大きく抽出することができるが、基準検体Ｓに代えて参照検体を用いて周波数を設定することもできる。
　しきい値設定工程Ｓ４では、基準検体Ｓを検査検出器２３に近接させ、周波数設定工程Ｓ３において設定された周波数の交流電力を交流電源１０から交流ブリッジ回路２０に供給する。交流ブリッジ回路２０から出力された電圧出力は、増幅器３１で増幅され、絶対値回路３２において全波整流を行い、ＬＰＦ３３において直流変換を行い、判断手段３６へ出力される。検査検出器２３に表面処理が良好な基準検体Ｓを近接させたときに判断手段３６へ出力された出力値を正常しきい値として設定し、判断手段３６に記憶させておく。ここで、検査検出器２３に参照検体を近接させたときに判断手段３６へ出力された出力値を不良しきい値として設定し、しきい値を増やすことにより、検査の利便性を高めることもできる。
　後述する良否判断工程Ｓ８において、バネ状部材Ｍを検査検出器２３に近接させたときの出力値と、正常しきい値及び不良しきい値を比較して、バネ状部材Ｍの良否が判断する場合、バネ状部材Ｍの出力値が、正常しきい値と不良しきい値の間の値である場合には、良否を判定できないことになる。そこで、表面状態が異なる複数の参照検体を用いて出力測定を行い、正常しきい値との差が小さくなるように不良しきい値を設定することもできる。また、バネ状部材の破壊検査を併用することにより、不良しきい値をより精密に決定しても良い。
　交流供給工程Ｓ５では、周波数設定工程Ｓ３において設定された周波数の交流電力を交流電源１０から交流ブリッジ回路２０に供給する。ここで、基準検体Ｓは検査検出器２３に近接していない。
　次いで、配置工程Ｓ６では、表面処理状態の良否を判定すべきバネ状部材Ｍを検査検出器２３に近接させ、バネ状部材に渦電流が励起されるように配置する。このとき、交流ブリッジ回路２０から電圧出力信号が出力され、出力信号は、増幅器３１で増幅され、絶対値回路３２において全波整流され、ＬＰＦ３３において直流変換される。
　温度測定手段３８は、バネ状部材Ｍが検査検出器２３に近接する前、またはバネ状部材Ｍの配置後にバネ状部材Ｍの表面の温度を測定し、バネ状部材Ｍの表面の温度信号を判断手段３６に出力する。
　検査状態判断工程Ｓ７では、位相比較器３４により交流電源１０から供給される交流電力の波形と交流ブリッジ回路２０から出力される交流電圧波形を比較し、それらの位相差を検出する。この位相差をモニターすることにより、検査状態が良好である（例えば、検査検出器２３とバネ状部材Ｍの位置ずれがない）か否かを判断することができる。交流ブリッジ回路２０からの出力が同じであっても、位相差が大きく変化した場合には、検査状態に変化があり、検査が適正に行われていない可能性があると判断することができる。また、判断手段３６は、温度測定手段３８で検出されたバネ状部材Ｍの温度が所定範囲内である場合に、バネ状部材Ｍの表面処理状態の良否を判断し、温度測定手段３８で検出された温度が所定範囲外である場合に、バネ状部材Ｍの表面処理状態の良否の判断を行わない。ここで、所定の温度範囲は、バネ状部材Ｍの温度変化が検査に実質的に影響を及ぼさない温度範囲であり、例えば、０～６０℃と設定することができる。バネ状部材Ｍの表面の温度が所定の温度範囲外であった場合には、バネ状部材Ｍが所定の温度範囲内になるまで待機する、バネ状部材Ｍにエアを吹き付ける、バネ状部材Ｍの検査を行わず別のラインに移動させる、などを行うことができる。
　良否判断工程Ｓ８では、ＬＰＦ３３において直流変換された信号が判断手段３６に入力され、判断手段３６は、入力された信号に基づいてバネ状部材Ｍの表面状態の良否を判断する。つまり、本工程は交流ブリッジ回路２０から出力された出力信号に基づいて、バネ状部材の表面特性を評価する評価工程である。判断手段３６による判断結果は、表面特性検査選別装置１の制御装置８０に出力される。また、表示手段３７により表示し、表面状体が不良である場合には警告することもできる。
　バネ状部材Ｍの表面処理状態の良否の判断は、ＬＰＦ３３からの出力値（測定値）と、しきい値設定工程Ｓ４において設定された正常しきい値と、を比較することにより行われる。不良しきい値を設定した場合には、ＬＰＦ３３からの出力値（測定値）と、正常しきい値及び不良しきい値と、を比較することにより行われる。
　以上の工程により、バネ状部材Ｍの表面処理状態の良否を簡単かつ高精度に検査することができる。バネ状部材Ｍの検査を連続して行うには、配置工程Ｓ６、検査状態判断工程Ｓ７、良否判断工程Ｓ８を繰り返し行うことになる。バネ状部材Ｍの種類、表面処理の種類などを変更する場合には、再度、可変抵抗設定工程Ｓ２、周波数設定工程Ｓ３、しきい値設定工程Ｓ４を実施する。
　検査検出器２３は、バネ状部材Ｍの表面を流れる渦電流の変化を捉えることにより、表面抵抗変化を間接的に捉えている。ここで、表面処理としてショットピーニング処理を行った場合には、渦電流の流量が変化する要因としてはショットピーニングによる歪みや組織の微細化、転位が挙げられるが、これらは測定環境の温度変化（０℃～４０℃）程度ではほぼ一定である。検査検出器２３で検出する磁気変化は、渦電流の反磁界の変化によるものであり、渦電流が変化する要因が、測定環境の温度変化の影響を受けにくいことから、温度変化による検査精度への影響を小さくすることができる。なお、基準検出器２２において基準状態を検出するために、基準出力を出力するための基準検体Ｓを用いることもできる。これによれば、例えば、表面処理状態が良好な基準検体Ｓを用いれば、バネ状部材Ｍの表面状態の良否を基準検体Ｓと比較して評価することができる。このように、基準状態として、基準検体Ｓを使用した状態（基準検出器２２が基準検体Ｓに渦電流を励起させている状態）、及び基準検体Ｓを使用しない状態（基準検出器２２に基準検体Ｓを近接させない状態）の何れの状態を採用することもできる。また、基準検体Ｓを使用する場合において、基準検体Ｓとして、表面処理状態が良好であると保証されている検体、表面処理を施していない検体、表面処理状態が不良である検体等、種々の検体を使用することができる。これら、基準検体Ｓの有無、使用する基準検体Ｓの種類は、適用する被検体、及び表面処理に応じて適宜選択することができる。
　検査状態判断工程Ｓ７を実施しない場合には、表面特性検査装置２は位相比較器３４を省略することができる。例えば、レーザー変位計などの位置検出手段にて検査検出器２３とバネ状部材Ｍの位置関係の検出を行い、検査検出器２３の軸とバネ状部材Ｍの軸とのずれが所定の範囲内であるか否かを光電センサ（レーザ）等で判定する、などを行う構成とすることができる。また、位相比較器３４、周波数調整器３５または表示手段３７は、判断手段３６に内蔵させるなど一体的に設けることもできる。
　バネ状部材Ｍの測定時の交流ブリッジ回路２０からの出力が十分に大きい場合には、可変抵抗設定工程Ｓ２、周波数設定工程Ｓ３を省略することもできる。周波数設定工程Ｓ３を省略する場合には、表面特性検査装置２は周波数調整器３５を省略することができる。
（変更例）
　図３に示す実施形態では、バネ状部材Ｍをスロープ１０３を介して表面特性検査選別装置１に搬送したが、バネ状部材Ｍの表面特性検査選別装置１への搬送方法はこれに限定されるものではない。例えば、表面特性検査選別装置１を搬送ベルト１０１の端部下方に配置し、落下してくるバネ状部材Ｍを案内部材４０で受ける構成を採用することもできる。この場合、図８に示すように、上方に向かって広く開口する案内部４１を備えた案内部材４０を好適に用いることができる。ここで、図８における断面は、図１（Ｂ）における断面に対応する。
　図９に示すように、案内部材４０が、案内部４１に連通して形成され、搬送されたバネ状部材Ｍを貯留する貯留部材４２を備える構成を採用することもできる。これによれば、貯留部材４２でバネ状部材Ｍを貯留し、バネ状部材Ｍを測定部材５０に送るタイミングを調節することができるので、バネ状部材Ｍが搬送されてくるタイミングの変動などに対応することができる。また、前述した落下してくるバネ状部材Ｍを案内部材４０で受ける構成を採用する場合にも好適に用いることができる。ここで、図９における断面は、図１（Ｂ）における断面に対応する。
　図１０に示すように、案内部材４０が複数個の案内部４１を備え、各案内部４１と検査検出器２３の連通を制御するために案内部４１下方にシャッターなどの開閉機構（図示せず）を備えた構成を採用することもできる。これにより、案内部４１でバネ状部材Ｍを貯留し、所定のタイミングで測定部材５０に送ることができ、効率的な検査を行うことができる。
　良品搬出口６１と不良品搬出口６２とのどちらからバネ状部材Ｍを搬出するかを選択する選択手段としてシャッター６３を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、良品搬出口６１付近にエアノズルを配置し、良品搬出口６１に搬送されてくるバネ状部材Ｍが不良品と判断された場合、エアノズルからエアを噴射し、良品搬出口６１からバネ状部材Ｍが排出されることを妨げる構成などを採用することができる。
　測定部材の回転方向の上流側（選別位置Ａ７）に不良品搬出口６２を配置し、下流側（選別位置Ａ８）に良品搬出口６１を配置することもできる。この場合、選別位置Ａ７に搬送されるバネ状部材Ｍが不良品であるときには、シャッター６３が開き、良品である場合にはシャッター６３が閉じるように制御される。
　制御装置８０は判断手段３６とは別々に設けなくてもよく、一体で構成することもできる。
［実施形態の効果］
　本発明の表面特性検査選別装置１及び表面特性検査方法によれば、検査検出器２３のコイル２３ｂによりバネ状部材Ｍに渦電流を励起し、交流ブリッジ回路２０から出力された出力信号に基づいてバネ状部材Ｍの表面特性を評価することができる。これにより、簡単な回路構成で高精度の表面状態の検査が可能である。
　また、案内部材４０により、バネ状部材Ｍを検査検出器２３の測定位置に確実に案内することができる。測定部材５０は、バネ状部材Ｍを案内部材４０から選別部材６０へ搬送する間に、表面特性検査装置２によりバネ状部材Ｍの表面特性を評価し良否を判断するため、この搬送する時間をバネ状部材Ｍの表面特性を評価し良否を判断する時間に充てることができる。これにより、短いタクトタイムに対応して、バネ状部材Ｍの表面特性の評価、良否の判断を行うことができる。そして、選別部材６０によりバネ状部材Ｍを良品と不良品とに確実に選別することができる。
　また、本発明の表面特性検査選別システムＳによれば、搬送手段１００を備えているので、バネ状部材Ｍの搬送、評価、選別、搬出を連続して行うことができる表面特性検査選別システムとして構築することができる。また、良品搬送手段１１０により良品を速やかに次工程に搬送することができるとともに、不良品回収手段１２０により不良品のみを選別して回収することができるので、選別作業を効率的に行うことができる。
１…表面特性検査選別装置
２…表面特性検査装置
１０…交流電源
２０…交流ブリッジ回路
２１…可変抵抗
２２…基準検出器
２３…検査検出器
２３ａ…コア
２３ｂ…コイル
３０…評価装置
３１…増幅器
３２…絶対値回路
３３…ＬＰＦ
３４…位相比較器
３５…周波数調整器
３６…判断手段
３７…表示手段
３８…温度測定手段
４０…案内部材
４１…案内部
４２…貯留部材
５０…測定部材
６０…選別部材
６１…良品搬出口
６２…不良品搬出口
６３…シャッター
７０…回転駆動手段
７１…回転軸
８０…制御装置
９０…外筒
１００…搬送手段
１０１…搬送ベルト
１０２…ピン
１０３…スロープ
１１０…良品搬送手段
１２０…不良品回収手段
Ｓ…表面特性検査選別システム
Ｍ…バネ状部材

Claims (7)

  1. 　表面処理装置によって表面処理が施されたバネ状部材の表面特性を評価し、良品と不良品とを選別する表面特性検査選別装置であって、
    　交流ブリッジ回路と、前記交流ブリッジ回路に交流電力を供給する交流電源と、前記交流ブリッジ回路からの出力信号に基づいてバネ状部材の表面特性を評価する評価装置と、を備え、前記交流ブリッジ回路は、第１の抵抗と第２の抵抗とに分配比が可変に構成された可変抵抗と、交流磁気を励起可能なコイルを備えバネ状部材に渦電流を励起するように当該コイルを配置可能に形成された検査検出器と、前記検査検出器からの出力と比較する基準となる基準状態を検出する基準検出器とを有し、前記第１の抵抗、前記第２の抵抗、前記基準検出器及び前記検査検出器はブリッジ回路を構成し、前記評価装置は、前記交流ブリッジ回路に交流電力が供給され、前記検査検出器が前記バネ状部材の電磁気特性を検出し、前記基準検出器が基準状態を検出している状態における前記交流ブリッジ回路からの出力信号に基づいて、前記バネ状部材の表面特性を評価する表面特性検査装置と、
    　複数個の前記検査検出器が取り付けられ、前記検査検出器によって表面特性を評価しながらバネ状部材を搬送する測定部材と、
    　前記表面処理装置から搬送されたバネ状部材を、所定の受入位置に位置する前記検査検出器に案内する案内部が設けられた案内部材と、
    　前記測定部材によって搬送されながら表面特性を評価された後のバネ状部材を搬出する良品搬出口と不良品搬出口が設けられた選別部材と、を備え、
    　前記測定部材は、バネ状部材を、前記受入位置から前記良品搬出口又は前記不良品搬出口まで搬送可能に構成され、前記測定部材が第１の検査検出器によって表面特性を評価しながらバネ状部材を搬送する間に、前記表面処理装置から搬送された次のバネ状部材が前記受入位置にある第２の検査検出器に案内されることを特徴とする表面特性検査選別装置。
  2. 　前記測定部材には複数個の前記検査検出器が同一の円周上に配置され、前記測定部材は、前記各検査検出器が前記受入位置から前記良品搬出口又は前記不良品搬出口まで移動されるように、回動可能に構成されており、
    　前記測定部材に取り付けられた前記各検査検出器は、前記良品搬出口及び前記不良品搬出口を通過した後、前記受入位置に戻るように移動され、
    　前記選別部材は、バネ状部材を、前記良品搬出口及び前記不良品搬出口のどちらから搬出するかを選択する選択手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の表面特性検査選別装置。
  3. 　前記案内部材は前記案内部に連通して形成された貯留部材を更に備え、この貯留部材は、前記表面処理装置から搬送されたバネ状部材を貯留して、順次前記案内部に送り込むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表面特性検査選別装置。
  4. 　請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の表面特性検査選別装置と、
    　前記表面処理装置にて表面処理が施されたバネ状部材を前記表面特性検査装置に搬送する搬送手段と、を備えた表面特性検査選別システム。
  5. 　前記良品搬出口から搬出されたバネ状部材を搬送するための良品搬送手段と、前記不良品搬出口から搬出されたバネ状部材を回収するための不良品回収手段と、を更に備えたことを特徴とする請求項４に記載の表面特性検査選別システム。
  6. 　前記搬送手段は、搬送ベルトと、前記搬送ベルトの、バネ状部材を載置する位置を区画する区画部材と、を備え、バネ状部材は所定のタイミングで前記表面特性検査選別装置に１つずつ搬送されることを特徴とする請求項４に記載の表面特性検査選別システム。
  7. 　請求項１ないし請求項３に記載の表面特性検査選別装置を用意し、
    　前記表面処理装置にて表面処理が施され搬送されたバネ状部材を、前記案内部材を介して、前記受入位置に位置する前記検査検出器に配置し、
    　バネ状部材を搬送し、前記良品搬出口又は前記不良品搬出口に到達するまでの間に前記表面特性検査装置により良否を判断して、バネ状部材を良品と不良品とに選別すると共に、１つのバネ状部材を選別している間に次のバネ状部材の表面特性の評価を開始することを特徴とする表面特性検査選別方法。
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