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【発明の名称】 熱間鍛造部品及び冷間加工部品の良否判定方法及びその装置
【発明者】 【氏名】八幡 博己

【氏名】山中 三則

【氏名】山本 繁夫
【要約】 【課題】熱間鍛造部品や冷間加工部品を高精度に自動判別する方法及び装置を提供して作業者による目視確認を不要にする。

【解決手段】中空の検査空間を形成する励磁巻線２−１及び検出巻線２−２と、励磁巻線２−１に高周波数電流を供給する駆動源１と、前記検査空間に被検査物を通過させる搬送手段と、検出巻線２−２から得られる検査出力の振幅、及び、前記検査出力と基準出力との位相差に基づいて、検査出力に該当する座標位置を特定する弁別部３と、搬送手段の動作に連動して移動する前記座標位置のうち、判定基準点における座標位置に基づいて被検査物の良否を判定する判別部４とを備える。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 中空の検査空間を形成する励磁巻線及び検出巻線と、前記励磁巻線に高周波電流を供給する駆動源と、前記検査空間で被検査物を移動させる搬送手段と、前記検出巻線から得られる検査出力の振幅、及び、前記検査出力と基準出力との位相差に基づいて、検査出力に該当する座標位置を特定する特定手段と、前記搬送手段の動作に連動して移動する前記座標位置のうち、判定基準点における座標位置に基づいて前記被検査物の良否を判定する判定手段とを備えることを特徴とする熱間鍛造部品及び冷間加工部品の良否判定装置。
【請求項２】 中空の検査空間を形成する励磁巻線及び検出巻線と、前記励磁巻線に高周波電流を供給する駆動源と、前記検査空間で被検査物を移動させる搬送手段とを備えて、前記検出巻線から得られる検査出力の振幅、及び、前記検査出力と基準出力との位相差に基づいて、検査出力に該当する座標位置を特定し、前記搬送手段の動作に連動して移動する前記座標位置のうち、判定基準点における座標位置に基づいて前記被検査物の良否を判定するようにした熱間鍛造部品及び冷間加工部品の良否判定方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱間鍛造品に生じた割れや疵、及びその他の形状不具合などを自動的に判別する方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】熱間で鋼部品を鍛造すると、鍛造品の一部には「まくれ込み」「面だれ」「成形不良」「減肉」「偏肉」その他の不良品が生じることがある。また、熱間鍛造後の旋削などの冷間加工においても不良品が生じることがある。かかる不良品を自動的に判別するため、従来から、反射光を利用したり、或いは重量を測定する方法などが試みられてきたが、十分な精度が得られないため最終的には作業者の目視確認を必要としていた。この目視確認の速度は３，６００個／時間程度であり、労働衛生上の観点からせいぜい１時間程度の連続作業が限界であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、１時間程度の連続作業であっても、人為的作業ゆえに見落としの可能性も否定できず、しかも、作業者毎に判断に個人差があるため不良品の判別範囲を一定化することもできなかった。本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、熱間鍛造部品や冷間加工部品を高精度に自動判別する方法及び装置を提供して作業者による目視確認を不要にすることを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため、本発明に係る熱間鍛造部品及び冷間加工部品の良否判定装置は、中空の検査空間を形成する励磁巻線及び検出巻線と、前記励磁巻線に高周波電流を供給する駆動源と、前記検査空間で被検査物を移動させる搬送手段と、前記検出巻線から得られる検査出力の振幅、及び、前記検査出力と基準出力との位相差に基づいて、検査出力に該当する座標位置を特定する特定手段と、前記搬送手段の動作に連動して移動する前記座標位置のうち、判定基準点における座標位置に基づいて前記被検査物の良否を判定する判定手段とを特徴的に備えている。ここで冷間加工とは、熱間鍛造工程に引き続く旋削加工や冷間ローリング加工などを意味し、研削や研磨を除く概念である（以下同じ）。なお、搬送手段は、被検査物を検査空間で移動させるものであれば特に限定されないが、検査空間を一方向に通過させるのが好適である。
【０００５】また、本発明に係る熱間鍛造部品及び冷間加工部品の良否判定方法では、中空の検査空間を形成する励磁巻線及び検出巻線と、前記励磁巻線に高周波電流を供給する駆動源と、前記検査空間で被検査物を移動させる搬送手段とを備えて、前記検出巻線から得られる検査出力の振幅、及び、前記検査出力と基準出力との位相差に基づいて、検査出力に該当する座標位置を特定し、前記搬送手段の動作に連動して移動する前記座標位置のうち、判定基準点における座標位置に基づいて前記被検査物の良否を判定するようにしている。請求項１、請求項２に係る発明は、熱間鍛造部品や冷間加工部品が対象となるので、表面から０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度の範囲について判定するのが好適であり、励磁巻線に供給される高周波電流の周波数は、５００Ｈｚ〜８ｋＨｚが好適であり、より好適には２ｋＨｚ〜４ｋＨｚである。なお、周波数が８ｋＨｚより高くなると表面のみの検査となり不適である。検査空間の形状は適宜に設定できるが、励磁巻線及び検出巻線を矩形状に巻くことによって直方体状の検査空間とするのが好ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、実施例に基づいて、この発明を更に詳細に説明する。図１は、本発明の原理を図示したものであり、交流電流発生源１と、検出部２と、位相及び振幅の弁別部３と、座標判定及び不良品判別部４とを示している。図２−１は、熱間鍛造鋼部品である被判別材５が、検査空間を形成する検出部２を通過する状態を図示したものである。図２−２に示すように、検出部２は、外側に矩形状に巻かれた励磁巻線２−１と、励磁巻線２−１の内側に同心状に巻かれた矩形状の検出巻線２−２とからなり、検出巻線２−２の内側に直方体状の検査空間が形成されるようになっている。
【０００７】図１に示すように、励磁巻線２−１には、交流電流発生源１から定電流状態の高周波電流が供給されている。一方、検出巻線２−２の出力電圧は、弁別部３に供給されており、出力電圧の振幅、及び、出力電圧と基準電圧との位相差が得られるようになっている。図３は、検出巻線２−２の出力電圧を図示したものであり、空芯時の検出電圧６と、検査空間中に良品が存在する場合の検出電圧６−１と、検査空間中に不良品が存在する場合の検出電圧６−２とを示している。
【０００８】検査空間に熱間鍛造鋼部品である被判別材が存在すると、高周波磁界７によって被判別材５に渦電流が流れるが、この渦電流による二次磁界７−１は高周波磁界７を打ち消す向きに作用する。そのため、検出電圧６−１の位相が遅れると共に検出電圧６−１の振幅が減少する。ここで、検査空間中に不良品が存在する場合には、例えば、疵と疵に伴う脱炭組織のために出力電圧の振幅と位相が良品の場合とは変化する。
【０００９】そこで、弁別部３では、検出電圧の振幅と、検出電圧と基準電圧（空芯時の検出電圧６）の位相差とを求め、これを座標判定及び不良品判別部４に供給している。なお、被判別材５が検出部２を通過するのに応じて、検出電圧の振幅は小→大→小と変化し、位相差はゼロ→最大値→ゼロと変化する。図４は、この振幅と位相差の時間的推移（検出電圧の軌跡）を概念的に図示したものであり、良品である被判別材５の場合には細長い軌跡が描かれるが、不良品である被判別材５−１の場合には太く短い軌跡が描かれることを示している。
【００１０】被判別材５が良品であるときには、検出電圧の軌跡の最遠点をプロットした場合には、全てが図５に示すように一定の範囲内に収まることが本発明者によって確認されている。そこで、座標判定及び不良品判別部４では、全ての被判別材について、検出電圧軌跡の最遠点を求め（座標判定）、予め統計的に算出されている良品領域に前記最遠点が含まれるかに基づいて良品か否かを判定している（不良品判別）。そして、良品と不良品を選別して、それぞれを別の容器に振り分けれるだけで、作業者を目視判別の作業から開放することができ、見落としのない高精度の良否判定によって高品質の熱間鍛造部品の出荷が可能となる。また、鍛造工程に引き続く旋削工程→熱処理工程→研削工程→組立完成での品質保証を強化し市場での品質トラブルを防止することができる。
【００１１】なお、検出部（検査空間）に被判別材を通過させる治具は、非導電性かつ非磁性の物質である必要があるが、例えば、ベルトコンベアーやプラスチック製の滑り台を用いることができる。また、被判別材の供給は、目視判別作業に終始している現状でも自動化されているので、本発明を採用するとともに自動振分装置を設けるだけで、熱間鍛造部品の自動判別装置を実現することができる。
【００１２】作業性の向上について具体的に説明すると次の通りである。一般的な作業現場として、熱間鍛造部門の作業員２０名によって月間１，０００トンの鋼材を鍛造する場合が考えられるが、１部品の平均重量が１００グラムとすると、出荷される鍛造品の総量は、１０，０００，０００ピース／月である。かかる場合、目視判別の最高値はせいぜい３，６００ピース／時間であるから、判別を終えるのに２，７７８時間を要することになり、作業員一人の月間作業時間を約２００時間とすると、前記の作業を行うのに１３．９人の専従作業員が必要になることになる。しかるに、本発明者による確認実験によれば、本発明によって３０，０００ピース／時間の判別処理が可能であるので、１ヵ月３４０時間程度の無人稼働によって熱間鍛造部品の自動判別が可能となる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、熱間鍛造綱部品を高精度に自動判別する方法及び装置を提供して作業者による目視確認を不要にすることができる。
【出願人】 【識別番号】０００１０９０５９
【氏名又は名称】ダイベア株式会社
【識別番号】５９６０４９８０９
【氏名又は名称】株式会社ミヤケ
【出願日】 平成１２年１月７日（２０００．１．７）
【代理人】 【識別番号】１０００８５３１６
【弁理士】
【氏名又は名称】福島 三雄 （外２名）
【公開番号】 特開２００１−１９４３４５（Ｐ２００１−１９４３４５Ａ）
【公開日】 平成１３年７月１９日（２００１．７．１９）
【出願番号】 特願２０００−１３０９（Ｐ２０００−１３０９）