JPH10104208A - Nondestructive inspection method for internal structure - Google Patents

Nondestructive inspection method for internal structure

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JPH10104208A
JPH10104208A JP9110692A JP11069297A JPH10104208A JP H10104208 A JPH10104208 A JP H10104208A JP 9110692 A JP9110692 A JP 9110692A JP 11069297 A JP11069297 A JP 11069297A JP H10104208 A JPH10104208 A JP H10104208A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make an easy and precise quality check on a work. SOLUTION: The waveform of reflected ultrasonic wave pulses (hereinafter called reflected waves) is measured while the focus of the ultrasonic wave of a specified frequency is moved from the surface to a desired depth of a work. Then, the number of peak signals of the measured waveforms is counted and recorded for every unit time. Further, the number N of peak signals counted per unit time is summed up to determine the features of the distribution pattern, that is, at what depth of the work the peak signals occur most frequently, and at what depth the number of the peak signals is increased, and so forth, from the distribution pattern of the number of the counted peak signals in relation to the propagation time T. Thus, the state of internal structure of the work can be known from the features of the distribution pattern.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、焼き入れ等によっ
て表面硬化処理が施されたワークの内部組織の様子を、
非破壊で把握する為の方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an internal structure of a workpiece subjected to a surface hardening treatment by quenching or the like.
A method for grasping nondestructively.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来より、焼き入れ等により表面硬化処
理を施したワークに、該ワークを透過可能な超音波を発
信し、非破壊で内部組織の様子を把握する手法が用いら
れている。図16には、焼き入れを行ったワーク１の内部
組織の様子を示している。ワーク１は表面２からある一
定深さまでは、所望の硬化層に変質した焼き入れ層３が
形成される。そして、深さが増すことにより熱処理の影
響が徐々に弱まり、これによって変質の度合いも徐々に
小さくなる境界層４を経て、熱処理の影響を受けていな
い母層５に至る。実際には、上記各層の境界線が明確に
存在することはまれであり、組織の様子は徐々に変化す
るものであるが、ここでは説明の便宜を図る為に、上記
３層からなるものとする。2. Description of the Related Art Heretofore, there has been used a method of transmitting an ultrasonic wave that can penetrate a work which has been subjected to a surface hardening treatment by quenching or the like to grasp the state of an internal structure in a non-destructive manner. FIG. 16 shows the internal structure of the quenched work 1. At a certain depth from the surface 2 of the work 1, a hardened layer 3 transformed into a desired hardened layer is formed. Then, as the depth increases, the influence of the heat treatment is gradually weakened, whereby the degree of alteration is gradually reduced to the base layer 5 which is not affected by the heat treatment via the boundary layer 4. In practice, it is rare that the boundaries between the above-mentioned layers are clearly present, and the state of the organization changes gradually. However, here, for the sake of convenience of explanation, it is assumed that the above-mentioned three layers are used. I do.

【０００３】さて、ワーク１の内部組織の様子を把握す
る為には、超音波による検査法が用いられており、その
場合、特定周波数の超音波パルスを用いる。超音波パル
スは、内部組織の粗さよりもその波長λが大きい場合に
は、組織内部を透過することができる。ところで、伝播
速度ｖが一定である場合には（ワーク内の音速は一定で
ある）、周波数ｆと波長λとは反比例の関係を有する
（ｆ＝ｖ／λ）ので、周知の内部組織の大きさから透過
可能な周波数を特定することができる。[0003] In order to grasp the state of the internal structure of the work 1, an inspection method using ultrasonic waves is used. In this case, an ultrasonic pulse of a specific frequency is used. An ultrasonic pulse can penetrate inside tissue if its wavelength λ is greater than the roughness of the internal tissue. When the propagation velocity v is constant (the sound velocity in the work is constant), the frequency f and the wavelength λ have an inverse relationship (f = v / λ). Thus, the frequency that can be transmitted can be specified.

【０００４】また、ワーク１の内部組織の大きさは、焼
き入れ層３が最も細かい組織を有し、境界層４では徐々
に組織が粗くなり、母層５では最も組織が粗くなる。そ
こで、焼き入れ層３の深さを把握する場合には、焼き入
れ層３は透過することができるが、母層５は透過不可能
な周波数の超音波パルスを、前記特定周波数として用い
る。この特定周波数の超音波パルスを、ワーク１の表面
２に対して発信すると、図17のグラフに示すような超音
波の反射波が測定される。グラフの縦軸は反射波の強度
Ｉを、横軸は超音波を発信してから反射波が測定される
までの伝播時間Ｔを示している。また、反射波Ｓはワー
ク１の表面２における表面反射波であり、反射波Ｒは境
界層４における境界反射波である。そして、ワーク１内
を超音波が伝播する伝播速度ｖは一定であることから、
反射波Ｒが測定されるまでの伝播時間Ｔ2 より、焼き入
れ層３の深さＤを求めることができる（Ｄ＝（ｖ×Ｔ）
／２）。このように、従来の手法では伝播時間Ｔ2 は反
射波の波形から判断するものであり、よって、内部組織
の様子を測定される反射波の波形から把握するものであ
る。上記従来例として、発明者らは特開平7-229705号公
報にその詳細を開示している。The size of the internal structure of the work 1 is such that the quenched layer 3 has the finest structure, the boundary layer 4 has a coarser structure, and the base layer 5 has the finest structure. Therefore, when grasping the depth of the quenched layer 3, an ultrasonic pulse having a frequency that can be transmitted through the quenched layer 3 but cannot be transmitted through the base layer 5 is used as the specific frequency. When the ultrasonic pulse of this specific frequency is transmitted to the surface 2 of the work 1, a reflected wave of the ultrasonic wave as shown in the graph of FIG. 17 is measured. The vertical axis of the graph indicates the intensity I of the reflected wave, and the horizontal axis indicates the propagation time T from transmission of the ultrasonic wave to measurement of the reflected wave. The reflected wave S is a surface reflected wave on the surface 2 of the work 1, and the reflected wave R is a boundary reflected wave on the boundary layer 4. Then, since the propagation speed v at which the ultrasonic wave propagates in the work 1 is constant,
Than the propagation time T 2 of the up reflected wave R is measured, it is possible to determine the depth D of the hardening layer 3 (D = (v × T )
/ 2). Thus, the propagation time T 2 are in a conventional manner is intended to determine the waveform of the reflected wave, thus, is to grasp from the waveform of the reflected wave is measured how the internal tissue. As the above-mentioned conventional example, the inventors disclose the details in JP-A-7-229705.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例には以下に述べるような問題点を包含している。従
来例はワーク１に超音波を発信して、反射波の波形から
伝播時間（焼き入れ層３の深さ）を求めるものであるか
ら、実際に測定される反射波Ｒはごく小さなレベルであ
る。よって、反射波Ｒの波形をより明確に検出する為に
は、超音波の出力を高める必要がある。そこで超音波を
絞り、焦点を作ることにより、超音波のエネルギーをあ
る一点で高めるようにしている。そして、この焦点を境
界層４に合わせることにより、明確な反射波Ｒを得ると
いう手法を取っている。However, the above-mentioned conventional example has the following problems. In the conventional example, the ultrasonic wave is transmitted to the work 1 and the propagation time (depth of the quenched layer 3) is obtained from the waveform of the reflected wave. Therefore, the actually measured reflected wave R is a very small level. . Therefore, in order to more clearly detect the waveform of the reflected wave R, it is necessary to increase the output of the ultrasonic wave. Therefore, the energy of the ultrasonic wave is increased at a certain point by squeezing the ultrasonic wave and forming a focal point. Then, a technique of obtaining a clear reflected wave R by focusing this focus on the boundary layer 4 is adopted.

【０００６】ところで、超音波の焦点が焼き入れ層３に
合っている場合には、超音波は透過してしまうので反射
波は発生せず、かつ、境界層４に到達した超音波はすで
に拡散しており、明確な反射波Ｒを得ることができな
い。また、焦点が母層５に合っている場合には、境界層
４の時点では超音波がまだ集中していないので明確な反
射波Ｒを得ることができず、かつ、超音波は境界層４を
透過できないので焦点位置における反射波の波形は乱
れ、伝播時間の計測は不可能となる。すなわち、超音波
の焦点合わせを正確に行わないと、反射波Ｒが明確に測
定されないこととなる。When the ultrasonic wave is focused on the quenched layer 3, the transmitted ultrasonic wave does not generate a reflected wave, and the ultrasonic wave that has reached the boundary layer 4 is already diffused. Therefore, a clear reflected wave R cannot be obtained. Further, when the focus is on the base layer 5, since the ultrasonic waves are not concentrated yet at the boundary layer 4, a clear reflected wave R cannot be obtained, and the ultrasonic waves are not reflected on the boundary layer 4. Cannot be transmitted, the waveform of the reflected wave at the focal position is disturbed, and it becomes impossible to measure the propagation time. That is, unless the ultrasonic waves are accurately focused, the reflected wave R cannot be clearly measured.

【０００７】したがって、ワークの内部組織を把握する
為に、境界層４の深さを事前に把握していなければなら
ないという矛盾が生ずる。従来は、焦点位置を様々に変
えて試験的に超音波を発信し、ここで得られた反射波の
波形から境界層４を推測するという手法を取っていた。
本手法に関しては、発明者らは特開平8-220077号公報等
にその詳細を開示している。しかしながら、この手法で
はワークの表面２の状態や、内部組織の状態により、測
定される反射波の波形が変化し、様々なワークに対して
定量的な測定をすることが困難であった。したがって、
測定される反射波Ｒの値にもばらつきが生じ易く、か
つ、熟練した作業者によってのみ信頼性の高い測定デー
タが得られるものであった。Therefore, there is a contradiction that the depth of the boundary layer 4 must be grasped in advance in order to grasp the internal structure of the work. Conventionally, a technique has been adopted in which ultrasonic waves are experimentally transmitted while changing the focal position variously, and the boundary layer 4 is estimated from the waveform of the reflected waves obtained here.
The inventors disclose the details of this method in Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-220077. However, in this method, the waveform of the reflected wave to be measured changes depending on the state of the surface 2 of the work and the state of the internal structure, and it has been difficult to quantitatively measure various works. Therefore,
The value of the measured reflected wave R tends to vary, and highly reliable measurement data can be obtained only by skilled workers.

【０００８】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、ワークの内部組織の様
子を、正確かつ簡単にしかも非破壊で把握することを可
能とし、ワークの品質チェックをより確実に行うことに
より、製品の信頼性の向上およびコストダウンをさらに
進めることにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to make it possible to grasp the state of the internal structure of a work accurately, easily and nondestructively, and to improve the quality of the work. It is to further improve the reliability of products and reduce costs by performing checks more reliably.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為の
本発明に係る内部組織の非破壊検査方法は、特定周波数
の超音波パルスをワークの所定深さに焦点を合わせて発
信し、ワークから反射される超音波パルスのピーク信号
数をカウントし、前記所定深さを変更する各行程を繰り
返し、該カウント数から内部組織を検査することを特徴
とする。According to the present invention, there is provided a non-destructive inspection method for an internal tissue according to the present invention, in which an ultrasonic pulse of a specific frequency is transmitted while focusing on a predetermined depth of a work. The method is characterized in that the number of peak signals of the ultrasonic pulse reflected from the device is counted, each step of changing the predetermined depth is repeated, and the internal tissue is inspected from the counted number.

【００１０】本発明においては、ワークの表面から所望
の深さに至るまで、特定周波数の超音波の焦点を移動さ
せながら、反射される超音波パルス（以下、反射波と云
う。）のピーク信号数をカウントする。そして、カウン
トされたピーク信号数と求めるべき焼き入れ層に相当す
る所定値とを比較し、これらの値が一定の関係を満たす
ときの超音波の焦点深さにおける、反射波の伝播時間を
求め、該伝播時間から内部組織の様子を把握する。In the present invention, a peak signal of an ultrasonic pulse reflected (hereinafter, referred to as a reflected wave) while moving the focal point of the ultrasonic wave of a specific frequency from the surface of the work to a desired depth. Count the number. Then, the number of peak signals counted is compared with a predetermined value corresponding to the quenched layer to be obtained, and the propagation time of the reflected wave at the focal depth of the ultrasonic wave when these values satisfy a certain relation is obtained. The state of the internal organization is grasped from the propagation time.

【００１１】また、上記課題を解決する為の手段とし
て、特定周波数の超音波パルスをワークの所定深さに焦
点を合わせて発信し、ワークから反射される超音波パル
スのピーク信号数を単位時間毎にカウントし、前記所定
深さを変更する各行程を繰り返し、単位時間毎にカウン
トされたピーク信号数を集計してその分布パターンを求
め、該分布パターンから内部組織を検査することを特徴
とする。As a means for solving the above-mentioned problem, an ultrasonic pulse of a specific frequency is transmitted while being focused on a predetermined depth of a work, and the number of peak signals of the ultrasonic pulse reflected from the work is measured in a unit time. Counting each time, repeating each step of changing the predetermined depth, counting the number of peak signals counted per unit time, obtaining a distribution pattern thereof, and inspecting an internal tissue from the distribution pattern. I do.

【００１２】本発明においては、ワークの表面から所望
の深さに至るまで、特定周波数の超音波の焦点を移動さ
せながら、反射される超音波パルスのピーク信号数を、
単位時間ごとにカウントして記録する。さらに、単位時
間毎にカウントされたピーク信号数を集計し、その分布
パターンからピーク信号がワークのどの深さで多く発生
しているか、また、どの深さで反射波が増加しているか
等の分布パタンの特徴を求める。そして、この分布パタ
ーンから、内部組織の様子を把握する。In the present invention, while moving the focal point of the ultrasonic wave of a specific frequency from the surface of the work to a desired depth, the number of peak signals of the reflected ultrasonic pulse is calculated as
Count and record every unit time. Furthermore, the number of peak signals counted for each unit time is totaled, and from the distribution pattern, it is possible to determine at which depth of the work the peak signal is generated, and at which depth the reflected wave is increasing. Find the characteristics of the distribution pattern. Then, the state of the internal organization is grasped from the distribution pattern.

【００１３】さらに本発明では、前記分布パターンを、
内部組織が所望の材質と同材質であると判断するための
既知の範囲と比較することも可能である。そして、ワー
クの材質が所望の材質のものであるか否かを把握する。Further, according to the present invention, the distribution pattern is
It is also possible to make a comparison with a known range for determining that the internal structure is the same as the desired material. Then, it is determined whether or not the material of the work is a desired material.

【００１４】また、本発明では超音波パルスの発信手段
を、ワーク表面に沿って移動させる行程を含むことが望
ましい。この構成により、前記ピーク信号数の分布パタ
ーンを、ワークの断面方向のみ、すなわち一次元的に得
るだけでなく、二次元的もしくは三次元的に得ることに
より、ワークの内部組織の様子を立体的に把握する。In the present invention, it is desirable to include a step of moving the ultrasonic pulse transmitting means along the work surface. According to this configuration, the distribution pattern of the number of peak signals is obtained not only in the sectional direction of the work, that is, not only one-dimensionally, but also two-dimensionally or three-dimensionally, so that the state of the internal structure of the work is three-dimensionally obtained. To figure out.

【００１５】さらに、本発明においては前記特定周波数
を複数設定し、表面硬化処理層を検査することも可能で
ある。周波数が異なると、夫々透過可能な層が異なるの
で、反射波のピーク信号が発生する深さも異なってく
る。よって、周波数毎にピーク信号数の分布パターンを
把握することにより、ワークの内部組織の様子を立体的
に把握する。Further, in the present invention, it is possible to set a plurality of the specific frequencies and inspect the surface hardened layer. If the frequency is different, the transmissible layers are different, and the depth at which the peak signal of the reflected wave is generated is also different. Therefore, by grasping the distribution pattern of the number of peak signals for each frequency, the state of the internal structure of the work is grasped three-dimensionally.

【００１６】[0016]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。従来例と同一部分または相
当する部分については同一符号で示し、詳しい説明は省
略する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The same or corresponding parts as those in the conventional example are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.

【００１７】図１には、本発明の第１の実施の形態に係
る、内部組織の非破壊検査方法を実施する為の検査装置
を概略的に示している。検査装置６は、水を張った水槽
７にワーク１をおき、水中を超音波パルスの発信手段で
ある超音波センサ８が移動できるように、走査装置９で
支持する。走査装置９は、三次元方向（前後上下左右）
に超音波センサ８を移動させることができる。超音波セ
ンサ８は、発信する超音波パルスの焦点を合わせる機能
を有している。超音波測定装置10は超音波送受信回路を
内部に備え、超音波センサ８に接続し、超音波センサ８
に特定周波数の超音波を発信し、かつ、超音波センサ８
で受信した反射波を受信する。そして、後述する反射波
のピーク信号レベルと、ピーク信号伝播時間とをデータ
解析装置11に送る。走査装置９は制御装置12に接続して
おり、制御装置12によって作動制御がなされる。また、
制御装置12はデータ解析装置11に接続しており、走査装
置９の位置データをデータ解析装置11に送る。データ解
析装置11（パソコン等を用いることができる。）では、
受けたデータを基にして、後述するように反射波の散乱
確立分布の計算を行い、ワーク１の内部組織の検査を行
う。FIG. 1 schematically shows an inspection apparatus for performing a nondestructive inspection method for an internal tissue according to a first embodiment of the present invention. The inspection device 6 places the work 1 in a water tank 7 filled with water, and supports the work 1 with a scanning device 9 so that an ultrasonic sensor 8 which is a means for transmitting an ultrasonic pulse can move in the water. The scanning device 9 is in a three-dimensional direction (front-back, up-down, left-right)
The ultrasonic sensor 8 can be moved to the next position. The ultrasonic sensor 8 has a function of focusing an ultrasonic pulse to be transmitted. The ultrasonic measurement device 10 includes an ultrasonic transmission / reception circuit therein and is connected to the ultrasonic sensor 8.
To transmit an ultrasonic wave of a specific frequency to the ultrasonic sensor 8
To receive the reflected wave received at. Then, a peak signal level of a reflected wave and a peak signal propagation time, which will be described later, are sent to the data analyzer 11. The scanning device 9 is connected to a control device 12, and the operation of the scanning device 9 is controlled by the control device 12. Also,
The control device 12 is connected to the data analysis device 11 and sends the position data of the scanning device 9 to the data analysis device 11. In the data analyzer 11 (a personal computer or the like can be used),
Based on the received data, the scattering probability distribution of the reflected wave is calculated as described later, and the internal structure of the work 1 is inspected.

【００１８】ここで、本発明の第１の実施の形態に係る
内部組織の検査方法の手順を説明する。図２ないし図４
には、この検査行程を順に示している。そして、各図の
（ａ）はワーク１内部における焦点位置を、（ｂ）は測
定された反射波の波形を、（ｃ）は反射波の伝播時間
と、所定のレベル以上のピーク信号のカウント数との関
係を、夫々示している。Here, the procedure of the method for inspecting an internal tissue according to the first embodiment of the present invention will be described. 2 to 4
Shows the inspection process in order. In each figure, (a) shows the focal position inside the work 1, (b) shows the measured waveform of the reflected wave, (c) shows the propagation time of the reflected wave, and counts the peak signal of a predetermined level or more. The relationships with numbers are shown respectively.

【００１９】まず、超音波センサ８から、特定周波数の
超音波パルスを、その焦点位置を固定してワーク１へ向
けて発信する。特定周波数としては、従来例と同様に、
焼き入れ層３の深さを把握する場合には、焼き入れ層３
は透過することができるが、境界層４は透過しにくい値
（母層５は透過不可能な値）とする。そして、図１に示
す走査装置９により超音波センサ８を移動させて、超音
波センサ８とワーク１との距離（一般的にこれを水距離
と云う）を段階的に詰めながら、超音波パルスの焦点を
ワーク１の表面２から母層５（図２）に向けて徐々に移
動させて行く。また、超音波パルスは、超音波センサ８
の移動を一時停止させ、その度に発信される。さて、超
音波パルスの発信間隔を１kHz に設定した場合には、１
秒間に1000個のピーク信号をカウントすることができる
が、データ解析装置11では、単位時間毎に所定のレベル
を上回るピーク信号のみを拾い出し、そのカウント数を
伝播時間の経過に対応させて記録する。First, an ultrasonic pulse of a specific frequency is transmitted from the ultrasonic sensor 8 to the workpiece 1 with its focal position fixed. As the specific frequency, similar to the conventional example,
When grasping the depth of the quenched layer 3,
Can be transmitted, but the boundary layer 4 is hardly transmitted (the base layer 5 is not transmitted). Then, the ultrasonic sensor 8 is moved by the scanning device 9 shown in FIG. 1 to gradually reduce the distance between the ultrasonic sensor 8 and the work 1 (generally, this is referred to as a water distance) while gradually reducing the ultrasonic pulse. Is gradually moved from the surface 2 of the work 1 toward the base layer 5 (FIG. 2). The ultrasonic pulse is transmitted from the ultrasonic sensor 8.
Pauses the movement and is sent each time. Now, when the transmission interval of the ultrasonic pulse is set to 1 kHz, 1
Although 1000 peak signals can be counted per second, the data analyzer 11 picks up only peak signals exceeding a predetermined level per unit time, and records the count number in accordance with the elapse of the propagation time. I do.

【００２０】図２には、検査行程の初期段階を示してい
る。図２（ａ）に示すように、このときの超音波パルス
の焦点Ｆは、ワーク１の焼き入れ層３にある。ここで得
られる反射波の波形を図２（ｂ）に示す。このとき、反
射波Ｓ（ワーク１の表面２における表面反射波）は観測
されているが、所定のレベル以上の反射波Ｒ（境界層４
における境界反射波）すなわちピーク信号は観測するこ
とができない。したがって、図２（ｃ）に示すように、
ピーク信号のカウント数Ｎは、伝播時間Ｔの経過によっ
て増加することはない。FIG. 2 shows an initial stage of the inspection process. As shown in FIG. 2A, the focal point F of the ultrasonic pulse at this time is on the hardened layer 3 of the work 1. The waveform of the reflected wave obtained here is shown in FIG. At this time, the reflected wave S (the surface reflected wave on the surface 2 of the workpiece 1) is observed, but the reflected wave R (the boundary layer 4
, Ie, the peak signal cannot be observed. Therefore, as shown in FIG.
The count number N of the peak signal does not increase as the propagation time T elapses.

【００２１】図３には、検査行程の中間段階を示してい
る。図３（ａ）に示すように、水距離を詰めることによ
って、超音波パルスの焦点Ｆがワーク１の境界層４に移
動する。ここで得られる反射波の波形を、図３（ｂ）に
示す。このとき、反射波Ｓを観測してからある時間が経
過した後に、所定のレベル以上のピーク信号（反射波
Ｒ）が明確に観測される。従って、図３（ｃ）に示すよ
うに、ピーク信号のカウント数Ｎは、伝播時間Ｔの経過
と共に増加し、伝播時間Ｔが中間層４に相当する時点
で、そのカウント数Ｎは最大となる。そして、さらに伝
播時間Ｔが経過するに従い、カウント数Ｎは減少してい
く。FIG. 3 shows an intermediate stage of the inspection process. As shown in FIG. 3A, the focal point F of the ultrasonic pulse moves to the boundary layer 4 of the work 1 by reducing the water distance. FIG. 3B shows the waveform of the reflected wave obtained here. At this time, after a certain time has elapsed since the observation of the reflected wave S, a peak signal (reflected wave R) of a predetermined level or more is clearly observed. Accordingly, as shown in FIG. 3C, the count number N of the peak signal increases as the propagation time T elapses, and when the propagation time T corresponds to the intermediate layer 4, the count number N becomes maximum. . Then, as the propagation time T further elapses, the count number N decreases.

【００２２】図４には、検査行程の最終段階を示してい
る。図４（ａ）に示すように、水距離はさらに詰めら
れ、超音波パルスの焦点Ｆはワーク１の母層５に到達し
ている。ここで得られる反射波の波形を、図４（ｂ）に
示す。このとき、反射波Ｓを観測してからある時間が経
過した後に、所定レベル以上のピーク信号（反射波Ｒ）
が観測される。そして、ピーク信号のカウント数Ｎは、
伝播時間Ｔの経過によって図４（ｃ）に示すように推移
する。FIG. 4 shows the final stage of the inspection process. As shown in FIG. 4A, the water distance is further reduced, and the focal point F of the ultrasonic pulse has reached the mother layer 5 of the work 1. FIG. 4B shows the waveform of the reflected wave obtained here. At this time, after a certain period of time has elapsed since the observation of the reflected wave S, a peak signal (reflected wave R) of a predetermined level or more is obtained.
Is observed. And the count number N of the peak signal is
The state changes as shown in FIG. 4C according to the elapse of the propagation time T.

【００２３】測定対象毎に以上の測定を終了した時点
で、データ解析装置11において、図２（ｃ）、図３
（ｃ）および図４（ｃ）のごとく単位時間毎にピーク信
号のカウント数Ｎを記録した多数のデータ（夫々焦点深
さが異なる）を集計し、図５に示すように、単位時間毎
にカウントされたピーク信号数が伝播時間に対してどの
ように分布しているかのパターンを得る。この分布パタ
ーンから、ピーク信号が何時すなわちどの深さで多く発
生しているか、どの深さでピーク信号が増加しているか
といった、ピーク信号発生深さの分布パターンの特徴を
読み取る。At the time when the above measurement is completed for each measurement object, the data analyzer 11
As shown in FIG. 5 (c) and FIG. 4 (c), a large number of data (each having a different depth of focus) in which the count number N of the peak signal is recorded for each unit time are totaled, and as shown in FIG. A pattern of how the number of counted peak signals is distributed with respect to the propagation time is obtained. From this distribution pattern, characteristics of the distribution pattern of the peak signal generation depth, such as when the peak signal is generated, that is, at what depth, and at what depth the peak signal is increasing, are read.

【００２４】そして、例えばピーク信号数が最大となる
伝播時間から、所定の割合だけカウント数Ｎが少ない値
に達した時点を、焼き入れ層３が形成された深さとして
判断する。この判断基準は一例であり、ワークの材質や
特定周波数の設定値の違い等、測定時の条件に合わせて
様々に設定することができるものである。よって、ピー
ク信号数が最大となる伝播時間を判断基準としたり、ピ
ーク信号数の最小値と最大値との中間値を達成する時点
を判断基準としたり、さらに、分布パターンの不連続性
（ピーク信号の増加率の変化等）を判断基準とすること
も可能である。Then, for example, a point in time when the count number N reaches a value smaller by a predetermined ratio from the propagation time when the number of peak signals is maximum is determined as the depth at which the quenched layer 3 is formed. This determination criterion is merely an example, and can be variously set in accordance with measurement conditions, such as a difference in a material of a work or a set value of a specific frequency. Therefore, the propagation time at which the number of peak signals becomes maximum is used as a criterion, the time when an intermediate value between the minimum value and the maximum value of the number of peak signals is achieved is used as a criterion, and the discontinuity of the distribution pattern (peak It is also possible to use the change in the rate of increase of the signal as a criterion.

【００２５】上記構成をなす本発明の第１の実施の形態
から得られる作用効果は、以下の通りである。本実施の
形態では、特定周波数の超音波パルスの焦点Ｆを、ワー
ク１の表面２から母層５に至るまで段階的に移動させな
がら、焦点Ｆの夫々の位置毎に超音波パルスの反射波を
測定する。そして、反射波の波形から所定レベルを上回
るピーク信号（反射波Ｒ）のみを拾い出し、そのカウン
ト数を伝播時間の経過に対応させて記録する。測定が終
了した時点で記録したデータを集計し、単位時間毎にカ
ウントされたピーク信号数が、伝播時間に対してどのよ
うに分布しているかのパターンを得る。この分布パター
ンの特徴を読み取り、ここから焼き入れ層３が形成され
た深さを求める。The operation and effect obtained from the first embodiment of the present invention having the above configuration are as follows. In the present embodiment, while the focal point F of the ultrasonic pulse of the specific frequency is moved stepwise from the surface 2 of the work 1 to the base layer 5, the reflected wave of the ultrasonic pulse is changed for each position of the focal point F. Is measured. Then, only the peak signal (reflected wave R) exceeding a predetermined level is picked up from the waveform of the reflected wave, and the counted number is recorded in correspondence with the elapse of the propagation time. The data recorded at the time when the measurement is completed is totaled, and a pattern of how the number of peak signals counted per unit time is distributed with respect to the propagation time is obtained. The characteristics of this distribution pattern are read, and the depth at which the quenched layer 3 is formed is determined from this.

【００２６】ここで特筆する点は、焦点Ｆがワーク１の
表面２から母層５に至るまでに得られたピーク信号のカ
ウント数を集計し、ここで得られたピーク信号数の分布
パターンから、焼き入れ層３の深さを求めることにあ
る。すなわち、従来のごとく、ある一点に超音波の焦点
を合わせて、そこで得られるデータ（反射波の波形）の
みから焼き入れ層３の深さを求めるのではなく、表面２
から母層５に至る範囲で、容易に測定できる複数の測定
データ（ピーク信号数）を統計的に処理することによ
り、焼き入れ層３を求めることができる。従って、求め
られた結果の信頼性は必然的に高くなる。The point to be noted here is that the number of peak signals obtained from the point of focus F to the surface of the workpiece 1 to the base layer 5 is totaled, and the distribution pattern of the number of peak signals obtained here is obtained. , To determine the depth of the quenched layer 3. That is, instead of focusing the ultrasonic wave at a certain point and determining the depth of the quenched layer 3 only from the data (waveform of the reflected wave) obtained as described above, the surface 2
The quenched layer 3 can be obtained by statistically processing a plurality of measurement data (the number of peak signals) that can be easily measured in a range from to the mother layer 5. Therefore, the reliability of the obtained result is necessarily high.

【００２７】また、ワーク１の表面２から母層５に至る
まで焦点Ｆを移動させるという構成を有することから、
焦点Ｆをある特定位置（境界層４等）に事前に合わせる
というような、熟練した作業者による作業が不要とな
り、検査行程を全て自動化することが可能となる。しか
も、測定される反射波の波形そのものは焼き入れ層３の
深さを求める判断材料とせず、しかも複数の測定データ
を統計的に処理するので、走査装置９の位置決め精度や
水距離の変化による超音波の減衰の程度等、反射波の波
形を得る際に悪影響を及ぼす要因は、検査結果の良否に
影響することがなくなり、検査装置６に求められる精度
の管理も容易となる。Further, since the focal point F is moved from the surface 2 of the work 1 to the base layer 5,
There is no need for a skilled worker to previously adjust the focus F to a specific position (such as the boundary layer 4), and the entire inspection process can be automated. Moreover, the waveform of the measured reflected wave itself is not used as a judgment material for determining the depth of the quenched layer 3 and a plurality of measurement data are statistically processed. Factors that adversely affect the waveform of the reflected wave, such as the degree of attenuation of the ultrasonic wave, do not affect the quality of the inspection result, and the accuracy required for the inspection device 6 can be easily managed.

【００２８】以上のことから、ワークの内部組織の様子
を、誰でも正確かつ簡単にしかも非破壊で把握すること
が可能となる。From the above, anyone can grasp the state of the internal structure of the work accurately, easily and nondestructively.

【００２９】尚、上述した測定手順を、以下の説明にお
いては第１の測定手順と称す。ところで、第１の測定手
順によりいくつかのワークに対して焼き入れ層３の深さ
を測定すると、これら測定データから、例えばロット単
位での焼き入れ層の深さを概ね予想することが可能とな
る。同時に、該測定データから焼き入れ層の深さに相当
するピーク信号数（以下、所定値という）を設定するこ
とも可能である。そこで、いくつかのワークに対する上
記測定を行った後、下記の第２の測定手順に移ることが
できる。第２の測定手順によると、１つのワークに要す
る測定時間を短縮することが可能となる。The above-described measurement procedure is referred to as a first measurement procedure in the following description. By the way, when the depth of the quenched layer 3 is measured for some workpieces by the first measurement procedure, it is possible to roughly predict the depth of the quenched layer in lot units, for example, from these measurement data. Become. At the same time, the number of peak signals (hereinafter, referred to as a predetermined value) corresponding to the depth of the quenched layer can be set from the measurement data. Then, after performing the above-mentioned measurement for some workpieces, it is possible to proceed to the second measurement procedure described below. According to the second measurement procedure, it is possible to reduce the measurement time required for one work.

【００３０】第２の測定手順の場合には、前記所定値に
基づいて焼き入れ層３の深さを把握する。具体的手順と
しては、図２ないし図４で説明した手順と同様に、超音
波パルスの焦点の深さを変える毎に、ピーク信号のカウ
ント数Ｎを測定する。そして、各焦点深さにおいて測定
されたピーク信号のカウント数Ｎを、前記所定値と比較
する。そして、ある焦点深さにおいて測定されたピーク
信号のカウント数Ｎが、前記所定値に満たないときは、
ここで測定されたカウント数Ｎのデータを捨て、さらに
深い焦点深さにおけるピーク信号を測定する。このよう
に、焦点の深さを変える毎にピーク信号のカウント数Ｎ
を更新し、前記所定値と一定の関係（例えば±数パーセ
ント以内）となるときの焦点深さにおける、反射波の伝
播時間から、焼き入れ層３の深さを把握することが可能
となる。In the case of the second measurement procedure, the depth of the quenched layer 3 is determined based on the predetermined value. As a specific procedure, the count number N of the peak signal is measured each time the focal depth of the ultrasonic pulse is changed, as in the procedure described with reference to FIGS. Then, the count number N of the peak signal measured at each focal depth is compared with the predetermined value. When the count number N of the peak signal measured at a certain focal depth is less than the predetermined value,
The data of the counted number N measured here is discarded, and a peak signal at a deeper depth of focus is measured. Thus, every time the depth of focus is changed, the count number N of the peak signal
Can be updated, and the depth of the quenched layer 3 can be grasped from the propagation time of the reflected wave at the focal depth when the predetermined value is in a certain relationship (for example, within ± several percent).

【００３１】第２の測定手順の場合には、１つの焦点深
さで測定差されたピーク信号のカウント数Ｎを、前記所
定値と比較することにより、焼き入れ層の深さを把握す
る。よって、前述のごとく焼き入れ層の深さを概ね予想
することが可能な場合には、測定を開始する焦点深さ
を、予め予想深さの近傍に設定することにより、測定に
要する時間を大幅に短縮することが可能となる。また、
波形に基づいて判断を行う従来の手法（外乱による影響
を受け易い）に比べ、測定結果の精度は高いものとな
る。この第２の測定手順を実施するにあたり、焼き入れ
層の深さを予想するための測定データが充実していない
（例えば、初めから第２の測定手順により測定を行う）
場合には、水槽７内の水の汚れや、検査対象に付着する
汚れ等の検査環境を整えれば、蓄積されたデータ量が少
なくても、前記所定値を予め求めることが可能である。In the case of the second measurement procedure, the depth of the quenched layer is grasped by comparing the count number N of the peak signal measured and difference at one focal depth with the predetermined value. Therefore, when it is possible to roughly predict the depth of the quenched layer as described above, the time required for the measurement can be significantly reduced by setting the focal depth at which the measurement is started to be close to the predicted depth in advance. Can be shortened. Also,
The accuracy of the measurement result is higher than that of a conventional method of making a determination based on a waveform (which is easily affected by disturbance). In performing the second measurement procedure, measurement data for estimating the depth of the quenched layer is not sufficient (for example, measurement is performed from the beginning by the second measurement procedure).
In this case, the predetermined value can be obtained in advance even if the amount of accumulated data is small, by preparing an inspection environment such as dirt of water in the water tank 7 and dirt attached to the inspection target.

【００３２】ところで、１つの焦点深さで測定されたデ
ータから焼き入れ深さを把握する第２の測定手順と比較
して、第１の測定手順は、複数の焦点深さで測定された
データを統計的に処理する手法を用いることから、測定
データの乱れによる測定結果の精度の低下を受けにく
く、第２の測定手順のように検査環境を整える必要がな
い。よって、ワークの内部組織の様子を高精度に把握す
るに際し、第２の測定手順に比べてその実施が容易であ
ることが、第１の測定手順の優れた特徴点である。By the way, in comparison with the second measurement procedure for grasping the quenching depth from the data measured at one focal depth, the first measurement procedure is based on the data measured at a plurality of focal depths. Is used, the accuracy of the measurement result is not easily degraded due to the disturbance of the measurement data, and there is no need to prepare an inspection environment as in the second measurement procedure. Therefore, when grasping the state of the internal structure of the work with high accuracy, it is an excellent feature of the first measurement procedure that it is easier to perform as compared with the second measurement procedure.

【００３３】次に、本発明の第２の実施の形態を図６な
いし図９に基づいて説明する。第２の実施の形態は、第
１の実施の形態で求めたデータを用いて、ワークの材質
を判別するものである。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, the material of the work is determined using the data obtained in the first embodiment.

【００３４】前述のごとく、第１の実施の形態では、ワ
ークの表面から深層部にむけて超音波の焦点を走査さ
せ、各深さで得られた反射波のうち、所定レベルを上回
るピーク信号（反射波Ｒ）のみを拾い出し、そのカウン
ト数を伝播時間の経過に対応させて記録した（図２〜図
４）。そして、測定が終了した時点で記録したデータを
集計し、単位時間毎にカウントされたピーク信号数が、
伝播時間に対してどのように分布しているかのパターン
を得た（図５）。さて、このピーク信号数の分布パター
ンは、内部組織を検査するワークの材質によって、次の
ような違いとして現れる。一例として、炭素含有量の異
なる２種類の炭素鋼の分布パターンを、図６に示して説
明する。As described above, in the first embodiment, the focal point of the ultrasonic wave is scanned from the surface of the work to the deep layer, and the peak signal exceeding a predetermined level is selected from the reflected waves obtained at each depth. Only (reflected wave R) was picked up and its count was recorded in correspondence with the passage of the propagation time (FIGS. 2 to 4). Then, the data recorded at the end of the measurement is totaled, and the number of peak signals counted per unit time is
A pattern of how they are distributed with respect to the propagation time was obtained (FIG. 5). Now, the distribution pattern of the number of peak signals appears as the following differences depending on the material of the work for inspecting the internal structure. As an example, a distribution pattern of two types of carbon steels having different carbon contents will be described with reference to FIG.

【００３５】炭素鋼は炭素含有量が多いほど焼き入れ性
が良く、焼き入れ層３と母層５とで組織の大きさに明確
な差が現れる。したがって、炭素含有量が多いワークの
場合には、境界層４における反射波Ｒが明確に検出さ
れ、比較的狭い範囲にピーク信号数の分布が集中する
（図６にＬ1 で示される分布パターンとなる）。これに
対し、炭素含有量が少ないワークの場合には、境界層４
における反射波Ｒが明確に検出され難く、その分布パタ
ーンは比較的広範囲となる（図６にＬ2 で示される分布
パターンとなる）。以上の現象に鑑み、本発明の第２の
実施の形態では、この分布幅（場合によっては、分布の
最大値を用いることもある）に着目することによって、
検査対象となっているワークが、所望の材質のものであ
るか否かの判別（異材判別）を行うことができる。The higher the carbon content of carbon steel, the better the quenchability, and a clear difference in the size of the structure between the quenched layer 3 and the base layer 5 appears. Therefore, if the work the carbon content is high, the reflected wave R are clearly detected in the boundary layer 4, the peak number of signals distribution is concentrated in a relatively narrow range (distribution shown in FIG. 6 with L 1 pattern Becomes). On the other hand, in the case of a work having a low carbon content, the boundary layer 4
Reflected wave R is hardly clearly detected, and its distribution pattern is relatively wide in (a distribution pattern indicated by L 2 in FIG. 6). In view of the above phenomena, in the second embodiment of the present invention, by focusing on this distribution width (in some cases, the maximum value of the distribution may be used),
It is possible to determine whether or not the work to be inspected is of a desired material (dissimilar material determination).

【００３６】さて、異材判別を行うための装置は図１と
同様のものを用いる。データ解析装置11には、予め所望
の材質を測定した際に現れる分布パターン（カウント数
の最大値又は幅）を統計処理し、後述する図９のＯＫ範
囲とＮＧ範囲とを記憶させておく。該装置において自動
的に処理される異種判別工程の各ステップは図７に示す
通りである。An apparatus similar to that shown in FIG. 1 is used as an apparatus for discriminating different materials. The data analyzer 11 performs statistical processing on a distribution pattern (the maximum value or width of the count number) that appears when a desired material is measured in advance, and stores an OK range and an NG range in FIG. 9 described later. Each step of the different kind discriminating process automatically processed in the apparatus is as shown in FIG.

【００３７】(i) 図２〜図４の（ａ），（ｂ）で説明し
た手法と同様に、反射波の波形を測定する。 (ii)図２〜図４の（ｃ）で説明した手法と同様に、単位
時間毎にカウントされたピーク信号数が伝播時間に対し
てどのように分布しているかのパターンを得る。 (iii) 深さ毎の分布パターンを集計し、図８に示すよう
なピーク信号数の分布パターンを得る。 (iv)図８の分布パターンの幅、分布の最大値等をデータ
解析装置11（図１）の記憶データと比較する。データ解
析装置11には予め所望の材質を複数測定し、この際に現
れる分布パターンを統計処理して、前述のごとく図９に
示すＯＫ範囲（所望の材質と同材質であると判断する範
囲）と、ＮＧ範囲（異材質であると判断する範囲）とを
決定して記憶させておく。この記憶データとステップ(i
ii) で求めた分布パターンの分布幅（又は分布の最大
値）とを比較することにより、異材判別評価を行う。 (v) そして、評価の結果を表示装置（ＣＲＴ等）に出力
する。(I) The waveform of the reflected wave is measured in the same manner as described with reference to FIGS. 2 to 4A and 4B. (ii) Similar to the method described with reference to FIGS. 2 to 4C, a pattern of how the number of peak signals counted per unit time is distributed with respect to the propagation time is obtained. (iii) The distribution patterns for each depth are totaled to obtain a distribution pattern of the number of peak signals as shown in FIG. (iv) The width of the distribution pattern in FIG. 8, the maximum value of the distribution, and the like are compared with the data stored in the data analyzer 11 (FIG. 1). The data analyzer 11 measures a plurality of desired materials in advance, statistically processes a distribution pattern appearing at this time, and as described above, an OK range shown in FIG. 9 (a range determined to be the same as the desired material). And an NG range (range in which the material is determined to be different) are determined and stored. This stored data and step (i
The different material discrimination evaluation is performed by comparing the distribution width (or the maximum value of the distribution) of the distribution pattern obtained in ii). (v) Then, the result of the evaluation is output to a display device (CRT or the like).

【００３８】上記構成をなす異材判別方法は、現測定値
と既知のＯＫ範囲との比較により、ワークが所望の材質
のものであるか否かを把握するものであり、材質が不明
のワークの材質を数多の材質の中から言い当てるもので
はない。しかしながら、データ解析装置11に複数の材質
に係るＯＫ範囲およびＮＧ範囲を記憶させておくことに
より、現測定値が記憶されたいずれかのＯＫ範囲に当て
はまれば、その材質であると判断することは可能とな
る。以上のごとく、本発明の第２の実施の形態による
と、ワークの材質が所望の材質であるか否かを、誰でも
正確かつ簡単にしかも非破壊で把握することが可能とな
る。また、この第２の実施の形態により、焼き入れの前
処理（焼き入れ焼き戻し）が適正に行われているか否か
の判断を行うことも可能であり、焼き入れ製品の品質の
安定化にも貢献することが可能となる。The different material discriminating method having the above structure is to grasp whether or not the work is of a desired material by comparing the current measured value with a known OK range. The material is not to be said from among many materials. However, by storing the OK range and the NG range for a plurality of materials in the data analysis device 11, if the current measurement value falls into any of the stored OK ranges, it is not possible to determine that the material is the material. It becomes possible. As described above, according to the second embodiment of the present invention, anyone can grasp whether or not the material of the work is a desired material accurately, easily, and nondestructively. Further, according to the second embodiment, it is possible to determine whether or not the pretreatment (quenching and tempering) of quenching is properly performed, and it is possible to stabilize the quality of the quenched product. Can also contribute.

【００３９】次に、本発明の第３の実施の形態を、図10
および図11に基づいて説明する。第３の実施の形態にお
いて、第１の実施の形態と同一部分若しくは相当する部
分については同一符号で示し、詳しい説明は省略する。
また、図10に示す内部組織の状態は、境界層４を省略し
ている。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. In the third embodiment, the same or corresponding portions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
In the state of the internal tissue shown in FIG. 10, the boundary layer 4 is omitted.

【００４０】第３の実施の形態は、第１の実施の形態で
示した工程に、超音波センサ８をワーク表面に沿って移
動させる行程を含ませることにより、二次元的な広がり
を持たせたワーク１の内部組織の可視化を可能とするも
のである。図10に示すように、本実施の形態において
は、水距離を変化させて超音波パルスの焦点ＦをＺ方向
に移動させるのみならず、ワーク表面２に平行な方向
（Ｘ方向）にも走査させることにより、焦点Ｆの走査範
囲をＡに拡大する。そして、ピーク信号数の分布パター
ンを二次元的に求め、これを画像処理することにより、
図11に示すような画像出力を得ることができる。この場
合、組織の粗さの違いを色の違いによって表示すること
が望ましい。In the third embodiment, the process shown in the first embodiment includes a step of moving the ultrasonic sensor 8 along the surface of the workpiece, thereby providing a two-dimensional spread. This makes it possible to visualize the internal structure of the work 1. As shown in FIG. 10, in the present embodiment, not only the focal point F of the ultrasonic pulse is moved in the Z direction by changing the water distance, but also the scanning is performed in the direction parallel to the workpiece surface 2 (X direction). By doing so, the scanning range of the focal point F is expanded to A. Then, the distribution pattern of the number of peak signals is obtained two-dimensionally, and this is subjected to image processing,
An image output as shown in FIG. 11 can be obtained. In this case, it is desirable to display the difference in texture of the tissue by the difference in color.

【００４１】また、超音波センサ８を図示しないＹ方向
（すなわち、ワーク表面２に平行でＸ方向と直交する方
向）にも走査させる行程を設けた場合には、さらにピー
ク信号数の分布パターンを三次元的に求めることが可能
となり、これを画像処理することにより、三次元画像を
出力することも可能となる。その他、第１の実施の形態
と同一の作用効果については、ここでの説明を省略す
る。When a step of scanning the ultrasonic sensor 8 in the Y direction (not shown) (that is, the direction parallel to the work surface 2 and orthogonal to the X direction) is provided, the distribution pattern of the peak signal number is further changed. It can be obtained three-dimensionally, and by performing image processing on it, it becomes possible to output a three-dimensional image. The description of other operations and effects that are the same as those of the first embodiment will be omitted.

【００４２】次に、本発明の第４の実施の形態を、図12
ないし図15に基づいて説明する。第４の実施の形態にお
いて、前記各実施の形態と同一部分若しくは相当する部
分については同一符号で示し、詳しい説明は省略する。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, the same or corresponding portions as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【００４３】本実施の形態では、検査対象となるワーク
１の形状を、回転軸等の円柱状としている。そして、検
査装置６（図１）は、ワークを回転可能に支持し、かつ
回転角度を自在に制御可能なワークドライバ（図示省
略）および該ワークドライバの制御装置（図示省略）を
有し、該制御装置はデータ解析装置11（図１）にワーク
の回転角データを送ることができるものとする。In this embodiment, the shape of the work 1 to be inspected is a column such as a rotating shaft. The inspection device 6 (FIG. 1) has a work driver (not shown) that rotatably supports the work and can freely control the rotation angle, and a control device (not shown) for the work driver. It is assumed that the control device can send the rotation angle data of the work to the data analysis device 11 (FIG. 1).

【００４４】本実施の形態に係る内部組織の検査方法
は、図13に示す各ステップを有するものである。 (1) 散乱波（反射波）のピーク信号の発生度数を測定す
る。このとき、ワーク１の回転角度ωについては、例え
ば一周の1/1000を一回の回転角度とし、一周分のピーク
信号のカウントを終了した時点で、超音波センサ８の水
距離Ｚを所定距離だけ詰める作業を繰り返す。 (2) ステップ(1) で得られたデータを集計して、焼き入
れ深さ断面図（図14）を描画する。 (3) ステップ(2) で得られた焼き入れ深さ断面図（図1
4）に基づいて、表面からの深さ毎にピーク信号のカウ
ント数（散乱確率）を計測する。 (4) ステップ(3) で得られたデータを基にして、図15に
示すようにワーク１の表面２からの深さと、ピーク信号
のカウント数Ｎとの関係をグラフ化し、分布パターンを
求める。 (5) ステップ(4) で得られた、ピーク信号発生深さの分
布パターンの特徴から、焼き入れ深さを求める。このと
きの判断基準は、第１の実施の形態と同様である。 (6) ステップ(5) で求めた焼き入れ深さを表示装置（Ｃ
ＲＴ等）に出力する。The inspection method of the internal tissue according to the present embodiment has the steps shown in FIG. (1) Measure the frequency of occurrence of the peak signal of the scattered wave (reflected wave). At this time, the rotation angle ω of the work 1 is, for example, 1/1000 of one rotation as one rotation angle, and when the counting of the peak signal for one rotation is completed, the water distance Z of the ultrasonic sensor 8 is set to a predetermined distance. Repeat the work of packing only. (2) Summarize the data obtained in step (1) and draw a quenching depth sectional view (FIG. 14). (3) Cross-sectional view of quenching depth obtained in step (2) (Fig. 1
Based on 4), the count number (scattering probability) of the peak signal is measured for each depth from the surface. (4) Based on the data obtained in step (3), the relationship between the depth from the surface 2 of the work 1 and the count number N of the peak signal is graphed as shown in FIG. . (5) The quenching depth is obtained from the characteristic of the distribution pattern of the peak signal generation depth obtained in step (4). The judgment criteria at this time are the same as in the first embodiment. (6) Display the quenching depth obtained in step (5) on the display device (C
RT etc.).

【００４５】以上の手順により、円柱状のワークの内部
組織の様子を可視化し、かつ、焼き入れ層３の深さを全
周に渡って求めることができる。その他、前記各実施の
形態と同一の作用効果については、ここでの説明を省略
する。なお、検査対象が非円柱状である場合も、処理プ
ログラムを変更することにより対処する。By the above procedure, the state of the internal structure of the columnar work can be visualized, and the depth of the quenched layer 3 can be obtained over the entire circumference. In addition, description of the same operation and effect as those of the above embodiments will be omitted. It should be noted that the case where the inspection target is non-cylindrical is also addressed by changing the processing program.

【００４６】ところで、以上説明した各実施の形態にお
いて、超音波センサ８が発信可能な特定周波数として複
数の周波数を設定し、これを同時に若しくは別々に発信
しながら検査を行うと、各周波数に対応した組織の粗さ
をなす層の深さを、夫々把握することができる。この手
法は、異なる粗さをなす層の境界線が明確に出ていない
ワークにおいて、その内部組織の様子を把握する場合等
に有効であり、また、超音波パルスの走査範囲全体に渡
り、内部組織の粗さ分布を詳細に知ることができる。In each of the embodiments described above, if a plurality of frequencies are set as the specific frequencies that can be transmitted by the ultrasonic sensor 8 and the inspection is performed while transmitting them simultaneously or separately, it is possible to correspond to each frequency. The depth of the layers forming the roughness of the texture can be grasped respectively. This method is effective for grasping the state of the internal structure of a workpiece where the boundaries of layers having different roughnesses are not clearly defined. The roughness distribution of the tissue can be known in detail.

【００４７】[0047]

【発明の効果】本発明はこのように構成したので、以下
のような効果を有する。本発明においては、特定周波数
の超音波の焦点がある深さにあるときの、反射波のピー
ク信号数をカウントする。そして、カウントされたピー
ク信号数と求めるべき焼き入れ層に相当する所定値とを
比較し、これらの値が一定の関係を満たす場合には、こ
のときの反射波の伝播時間から、内部組織の様子を把握
することができる。すなわち、ある一点に超音波の焦点
を合わせて、そこで得られるピーク信号数で判断を行う
ので、波形に基づいて判断を行う従来の手法（外乱等に
よる影響を受け易い）に比べ、測定結果の精度を高める
ことが可能となる。According to the present invention, the following effects are obtained. In the present invention, the number of peak signals of the reflected wave is counted when the focal point of the ultrasonic wave of the specific frequency is at a certain depth. Then, the number of peak signals counted is compared with a predetermined value corresponding to the quenched layer to be obtained, and if these values satisfy a certain relationship, the propagation time of the reflected wave at this time is used to determine the internal tissue. You can grasp the situation. That is, since the ultrasonic wave is focused on a certain point and the judgment is made based on the number of peak signals obtained therefrom, compared with the conventional method of making a judgment based on the waveform (which is more susceptible to disturbances and the like), Accuracy can be improved.

【００４８】また、本発明においては、ワークの表面か
ら所望の深さに至るまで、特定周波数の超音波の焦点を
移動させながら、反射波の波形を測定する。そして、測
定された波形のピーク信号数を、単位時間毎にカウント
して記録する。さらに、単位時間毎にカウントされたピ
ーク信号数を集計し、その分布パターンからピーク信号
がワークのどの深さで多く発生しているか、どの深さで
ピーク信号が増加しているか等の、分布パターンの特徴
を把握し、この特徴からワークの内部組織の様子を知る
ことができる。In the present invention, the waveform of the reflected wave is measured while moving the focal point of the ultrasonic wave of a specific frequency from the surface of the work to a desired depth. Then, the number of peak signals of the measured waveform is counted and recorded for each unit time. Furthermore, the number of peak signals counted per unit time is totaled, and from the distribution pattern, the distribution such as at which depth the peak signal occurs in the work, at which depth the peak signal is increasing, etc. The characteristics of the pattern can be grasped, and the state of the internal structure of the work can be known from the characteristics.

【００４９】本発明では、従来の非破壊検査方法のよう
に、ある一点に超音波の焦点を合わせて、そこで得られ
る反射波の波形のみから内部組織の様子を判断するので
はなく、ワーク内部の広い範囲で、かつ、容易に測定で
きるピーク信号数を記録し、これらを統計的に処理する
ことにより内部組織の様子を求めることができる。従っ
て、求められた結果の信頼性は必然的に高くなる。ま
た、ある一点に超音波の焦点を合わせるという熟練を要
する作業が不要となり、誰もが簡単に正確な検査を行う
ことができる。よって、ワークの品質チェックをより確
実に行うことが可能となり、製品の信頼性の向上および
コストダウンをさらに進めることが可能となる。According to the present invention, unlike the conventional non-destructive inspection method, the ultrasonic wave is focused on a certain point, and the state of the internal tissue is not determined from only the waveform of the reflected wave obtained there, but is determined inside the work. The number of peak signals that can be easily measured is recorded in a wide range, and the state of the internal tissue can be obtained by statistically processing these. Therefore, the reliability of the obtained result is necessarily high. In addition, there is no need for an operation requiring skill such as focusing an ultrasonic wave at a certain point, and anyone can easily perform an accurate inspection. Therefore, the quality check of the work can be performed more reliably, and the reliability of the product can be improved and the cost can be further reduced.

【００５０】さらに、前記分布パターンを、内部組織が
所望の材質と同材質であると判断するための既知の範囲
と比較することも可能である。そして、ワークの材質が
所望の材質のものであるか否かを把握することが可能と
なり、これに基づいて製品の品質管理を単純な良否判断
（同じか否か）で行うことも可能となる。Furthermore, the distribution pattern can be compared with a known range for determining that the internal structure is the same as the desired material. Then, it is possible to grasp whether or not the material of the work is a desired material, and based on this, it is also possible to perform the quality control of the product by a simple quality judgment (whether or not the same). .

【００５１】また、本発明では超音波パルスの発信手段
を、ワーク表面に沿って移動させる行程を含むことよ
り、前記ピーク信号数の分布パターンを、ワークの断面
方向のみ、すなわち一次元的に得るだけでなく、二次元
的もしくは三次元的に得ることにより、ワークの内部組
織の様子を立体的に把握することができる。これによ
り、作業者の品質チェックをより簡便に、かつ、確実に
することができる。In the present invention, the step of moving the ultrasonic pulse transmitting means along the surface of the work includes the step of obtaining the distribution pattern of the number of peak signals only in the sectional direction of the work, that is, one-dimensionally. In addition, by obtaining two-dimensionally or three-dimensionally, the state of the internal structure of the work can be three-dimensionally grasped. Thereby, the quality check of the operator can be more easily and reliably performed.

【００５２】さらに、本発明において、前記特定周波数
を複数設定した場合には、粗さが様々に異なる組織の分
布を把握することができるので、ワークの内部組織の様
子を立体的にかつ詳細に把握することが可能となり、作
業者の品質チェックをより簡便に、かつ、確実にするこ
とができる。Further, in the present invention, when a plurality of the specific frequencies are set, the distribution of the structures having various roughness can be grasped, so that the state of the internal structure of the work can be three-dimensionally and in detail. As a result, the quality check of the operator can be performed more easily and reliably.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内部組織の非
破壊検査方法を実施する装置を示す摸式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an apparatus for performing a nondestructive inspection method for an internal tissue according to a first embodiment of the present invention.

【図２】第１の実施の形態に係る検査行程の初期段階を
示しており、（ａ）はワーク１内部における焦点位置
を、（ｂ）は測定された反射波の波形を、（ｃ）は反射
波の伝播時間と、所定のレベル以上のピーク信号のカウ
ント数との関係を表す図である。FIGS. 2A and 2B show an initial stage of an inspection process according to the first embodiment, in which FIG. 2A shows a focal position inside a work 1, FIG. 2B shows a measured reflected wave waveform, and FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a propagation time of a reflected wave and a count number of a peak signal having a predetermined level or more.

【図３】第１の実施の形態に係る検査行程の中間段階を
示しており、（ａ）はワーク１内部における焦点位置
を、（ｂ）は測定された反射波の波形を、（ｃ）は反射
波の伝播時間と、所定のレベル以上のピーク信号のカウ
ント数との関係を表す図である。FIGS. 3A and 3B show an intermediate stage of an inspection process according to the first embodiment, in which FIG. 3A shows a focal position inside the work 1, FIG. 3B shows a measured reflected wave waveform, and FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a propagation time of a reflected wave and a count number of a peak signal having a predetermined level or more.

【図４】第１の実施の形態に係る検査行程の最終段階を
示しており、（ａ）はワーク１内部における焦点位置
を、（ｂ）は測定された反射波の波形を、（ｃ）は反射
波の伝播時間と、所定のレベル以上のピーク信号のカウ
ント数との関係を表す図である。4A and 4B show the final stage of the inspection process according to the first embodiment, in which FIG. 4A shows a focal position inside the work 1, FIG. 4B shows a measured reflected wave waveform, and FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a propagation time of a reflected wave and a count number of a peak signal having a predetermined level or more.

【図５】第１の実施の形態において、単位時間毎に記録
されたピーク信号のカウント数を集計したピーク信号の
分布パターンを示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a distribution pattern of peak signals in which counts of peak signals recorded per unit time are totaled in the first embodiment.

【図６】本発明の第２の実施の形態において、異材判別
を行う際の判断材料となる異材の分布パターンを比較し
て示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a comparison of distribution patterns of dissimilar materials serving as judgment materials when performing dissimilar material discrimination in the second embodiment of the present invention.

【図７】本発明の第２の実施の形態に係る異材判別方法
の各ステップを示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing each step of a dissimilar material determination method according to a second embodiment of the present invention.

【図８】本発明の第２の実施の形態において、単位時間
毎に記録されたピーク信号のカウント数を集計したピー
ク信号の分布パターンを示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a distribution pattern of peak signals in which counts of peak signals recorded per unit time are totaled in the second embodiment of the present invention.

【図９】本発明の第２の実施の形態において、予め所望
の材質を測定した際に現れる分布パターン（カウント数
の最大値又は幅）を統計処理して設定したＯＫ範囲とＮ
Ｇ範囲とを示す図である。FIG. 9 shows an OK range and N set by performing statistical processing on a distribution pattern (maximum value or width of counts) that appears when a desired material is measured in advance in the second embodiment of the present invention.
It is a figure showing G range.

【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る内部組織の
非破壊検査方法を実施する装置の、動作範囲を示す摸式
図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing an operation range of an apparatus for performing a nondestructive inspection method for an internal tissue according to a third embodiment of the present invention.

【図１１】本発明の第３の実施の形態において、可視化
された内部組織の様子を示す摸式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing a state of a visualized internal tissue in the third embodiment of the present invention.

【図１２】本発明の第４の実施の形態に係る内部組織の
非破壊検査方法を実施する装置の、要部の構成を示す摸
式図である。FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration of a main part of an apparatus for performing a nondestructive inspection method for an internal tissue according to a fourth embodiment of the present invention.

【図１３】本発明の第４の実施の形態に係る内部組織の
非破壊検査方法を示すフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart showing a nondestructive inspection method for an internal tissue according to a fourth embodiment of the present invention.

【図１４】本発明の第４の実施の形態に係る内部組織の
非破壊検査方法によって求められる焼き入れ深さ断面図
である。FIG. 14 is a sectional view of a quenching depth obtained by a nondestructive inspection method for an internal structure according to a fourth embodiment of the present invention.

【図１５】本発明の第４の実施の形態に係る内部組織の
非破壊検査方法によって求められる、ピーク信号の分布
パターンを示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a distribution pattern of peak signals obtained by a nondestructive inspection method for internal tissues according to a fourth embodiment of the present invention.

【図１６】焼き入れを行ったワークの、内部組織の様子
を示す断面図である。FIG. 16 is a sectional view showing a state of an internal structure of a quenched work.

【図１７】従来の内部組織の非破壊検査方法によって求
められる超音波パルスの反射波を示す摸式図である。FIG. 17 is a schematic view showing a reflected wave of an ultrasonic pulse obtained by a conventional non-destructive inspection method for internal tissue.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ ワーク ２ 表面 ３ 焼き入れ層 ４ 境界層 ５ 母層 Ａ 超音波パルスの焦点の走査範囲 Ｆ 超音波パルスの焦点 Ｎ ピーク信号のカウント数 Ｒ 反射波 Ｓ 反射波 Ｔ 伝播時間 Ｘ 超音波センサの走査方向 Ｚ 超音波センサの走査方向 ω ワークの回転角度 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Work 2 Surface 3 Quenching layer 4 Boundary layer 5 Base layer A Ultrasonic pulse focal point scanning range F Ultrasonic pulse focal point N Peak signal count R Reflected wave S Reflected wave T Propagation time X Ultrasonic sensor scanning Direction Z Scanning direction of ultrasonic sensor ω Work rotation angle

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 泰明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yasuaki Tanaka 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 特定周波数の超音波パルスをワークの所
定深さに焦点を合わせて発信し、ワークから反射される
超音波パルスのピーク信号数をカウントし、前記所定深
さを変更する各行程を繰り返し、該カウント数から内部
組織を検査する内部組織の非破壊検査方法。1. An ultrasonic pulse of a specific frequency is transmitted while being focused on a predetermined depth of a work, the number of peak signals of the ultrasonic pulse reflected from the work is counted, and each step of changing the predetermined depth is performed. A non-destructive inspection method for the internal tissue, wherein the internal tissue is inspected from the counted number. 【請求項２】 特定周波数の超音波パルスをワークの所
定深さに焦点を合わせて発信し、ワークから反射される
超音波パルスのピーク信号数を単位時間毎にカウント
し、前記所定深さを変更する各行程を繰り返し、単位時
間毎にカウントされたピーク信号数を集計してその分布
パターンを求め、該分布パターンから内部組織を検査す
ることを特徴とする内部組織の非破壊検査方法。2. An ultrasonic pulse of a specific frequency is transmitted while being focused on a predetermined depth of the work, and the number of peak signals of the ultrasonic pulse reflected from the work is counted per unit time, and the predetermined depth is determined. A nondestructive inspection method for an internal tissue, characterized by repeating each step to be changed, counting the number of peak signals counted per unit time, obtaining a distribution pattern, and inspecting the internal tissue from the distribution pattern. 【請求項３】 前記分布パターンを、内部組織が所望の
材質と同材質であると判断するための既知の範囲と比較
することを特徴とする請求項２記載の内部組織の非破壊
検査方法。3. The nondestructive inspection method for an internal tissue according to claim 2, wherein the distribution pattern is compared with a known range for determining that the internal tissue is the same material as a desired material. 【請求項４】 超音波パルスの発信手段を、ワーク表面
に沿って移動させる行程を含む請求項２または３記載の
内部組織の非破壊検査方法。4. The nondestructive inspection method for internal tissues according to claim 2, further comprising a step of moving the ultrasonic pulse transmitting means along the surface of the work. 【請求項５】 前記特定周波数を複数設定し、表面硬化
処理層を検査することを特徴とする請求項２ないし４記
載の内部組織の非破壊検査方法。5. The nondestructive inspection method for an internal tissue according to claim 2, wherein a plurality of the specific frequencies are set and the surface hardened layer is inspected.
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