特許 6052713 表面特性検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6052713

(24)【登録日】2016年12月9日

(45)【発行日】2016年12月27日

(54)【発明の名称】表面特性検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/72 20060101AFI20161219BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/72

【請求項の数】8

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2015-557706(P2015-557706)

(86)(22)【出願日】2014年9月19日

(86)【国際出願番号】JP2014074845

(87)【国際公開番号】WO2015107725

(87)【国際公開日】20150723

【審査請求日】2015年12月22日

(31)【優先権主張番号】特願2014-7788(P2014-7788)

(32)【優先日】2014年1月20日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2014-24198(P2014-24198)

(32)【優先日】2014年2月12日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000191009

【氏名又は名称】新東工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103609

【弁理士】

【氏名又は名称】井野 砂里

(74)【代理人】

【識別番号】100095898

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123630

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(72)【発明者】

【氏名】牧野 良保

(72)【発明者】

【氏名】太田 和弘

(72)【発明者】

【氏名】加賀 秀明

【審査官】 蔵田 真彦

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１３−５２９２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−００７６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３６６８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２３６６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０７８４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３３１３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−００２４７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／７２−２７／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面処理が施された被検体の表面特性を検査するための表面特性検査装置を用いた表面特性検査方法であって、
前記表面特性検査装置は、
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、被検体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被検体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、被検体と同一構造の基準検体に渦電流を励起するように構成され、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、
前記検査検出器は、被検体の表面特性検査領域を囲むように巻回されたコイルを備え、前記交流電源からの交流電力を前記コイルに供給することにより被検体に渦電流を励起して被検体の電磁気特性を検出し、
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被検体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と所定のしきい値とを比較して、前記被検体の表面特性を評価するものであり、
前記表面特性検査方法は、
前記表面特性検査装置を用意する工程と、
前記交流電源から前記交流ブリッジ回路に交流電力が供給されたとき、被検体に渦電流が励起されるように、前記検査検出器を被検体に対して所定の位置に配置する配置工程と、
前記基準検出器において前記基準検体を配置した状態で前記交流ブリッジ回路から出力された出力信号と前記しきい値とを比較して、被検体の表面特性を評価する評価工程と、を備え、前記配置工程及び前記評価工程は各被検体について実行され、
被検体の評価開始時に用いる前記しきい値である初期しきい値Ｅｔｈｉは、前記検査検出器に未処理の被検体を配置したときの出力信号ＥＡ及び前記検査検出器に表面状態が良好である表面処理後の被検体を配置したときの出力信号ＥＢに基づいて設定され、
前記初期しきい値Ｅｔｈｉは、未処理の複数の被検体を前記検査検出器に夫々配置したときの出力信号の平均値をＥＡavとし、表面状態が良好である表面処理後の複数の被検体を前記検査検出器に夫々配置したときの出力信号の平均値をＥＢavとし、
出力信号ＥＡの標準偏差をσＡ、出力信号ＥＢの標準偏差をσＢとするとき、下式により設定されることを特徴とする表面特性検査方法。
Ｅｔｈｉ＝（ＥＡav・σＢ＋ＥＢav・σＡ）／（σＡ＋σＢ）

【請求項2】

前記評価装置は各被検体の表面特性を検査した際の各出力信号を蓄積する記憶手段を備え、前記しきい値は蓄積された出力信号に基づいて更新されることを特徴とする請求項１に記載の表面特性検査方法。

【請求項3】

さらに、前記配置工程の前に、前記検査検出器に被検体を配置していない状態で得られた出力信号を初期オフセット値として記憶するオフセット記憶工程を有し、
前記配置工程は、前記検査検出器に被検体を配置する前に出力信号を検査オフセット値として取得する工程を含み、
前記評価工程において、前記基準検出器に前記基準検体を配置した状態で前記交流ブリッジ回路から出力された出力信号を、前記初期オフセット値及び前記検査オフセット値に基づいて補正して、被検体の表面特性を評価することを特徴とする請求項１又は２に記載の表面特性検査方法。

【請求項4】

前記初期オフセット値と前記検査オフセット値の差である前記差分電圧が、表面特性検査装置の使用条件に基づいて設定された許容値を超えたときには被検体の表面特性の検査を行わないことを特徴とする請求項３に記載の表面特性検査方法。

【請求項5】

前記評価装置は記憶手段を備え、該記憶手段には、各被検体の識別情報と該被検体の表面特性の検査データが関連付けて記憶されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の表面特性検査方法。

【請求項6】

前記評価工程は、前記交流ブリッジ回路から出力された出力信号の変化に基づいて、前記検査検出器への被検体の配置状態を検出する工程を含み、前記検査検出器への被検体の配置が検出された後、被検体の表面特性の評価が実行されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の表面特性検査方法。

【請求項7】

前記表面特性検査装置は複数個の検査検出器及び切換手段を備えており、前記切換手段は、前記交流ブリッジ回路から出力された出力信号の変化に基づいてブリッジ回路を構成している検査検出器から被検体が取り出されたことを検出した後に、検査検出器の切換えを行うことを特徴とする請求項６に記載の表面特性検査方法。

【請求項8】

前記表面特性検査装置は複数個の検査検出器及び切換手段を備え、前記評価装置は記憶手段を備えており、前記記憶手段は、被検体の検査を行った検査検出器の識別情報と被検体の表面特性の検査データとを関連付けて記憶することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載の表面特性検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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処理材の表面処理状態の良否を非破壊で検査する表面特性検査装置及び表面特性検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車部品などに使用されるギヤ、シャフト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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−２９７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、表面処理によって変化する透磁率や導電率等の電磁気測定の要素は、環境変化の影響を受けるため、特開２００８−２９７３号公報記載の装置においては、基準となる検体を測定した環境と被検体を測定する環境が異なる場合、特に温度変化が生じた場合には測定誤差が発生しやすいという問題があった。また、その測定誤差を考慮して測定値を校正する方法も開示されていない。

【0005】

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処理材の表面処理状態を、検査環境の温度変化などの影響を小さくして精度よく検査することができる表面特性検査装置及び表面特性検査方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、表面処理が施された被検体の表面特性を検査するための表面特性検査装置を用いた表面特性検査方法であって、前記表面特性検査装置は、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、被検体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被検体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、被検体と同一構造の基準検体に渦電流を励起するように構成され、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、前記検査検出器は、被検体の表面特性検査領域を囲むように巻回されたコイルを備え、前記交流電源からの交流電力を前記コイルに供給することにより被検体に渦電流を励起して被検体の電磁気特性を検出し、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被検体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と所定のしきい値とを比較して、前記被検体の表面特性を評価するものであり、前記表面特性検査方法は、前記表面特性検査装置を用意する工程と、前記交流電源から前記交流ブリッジ回路に交流電力が供給されたとき、被検体に渦電流が励起されるように、前記検査検出器を被検体に対して所定の位置に配置する配置工程と、前記基準検出器において前記基準検体を配置した状態で前記交流ブリッジ回路から出力された出力信号と前記しきい値とを比較して、被検体の表面特性を評価する評価工程と、を備え、前記配置工程及び前記評価工程は各被検体について実行され、被検体の評価開始時に用いる前記しきい値である初期しきい値Ｅｔｈｉは、前記検査検出器に未処理の被検体を配置したときの出力信号ＥＡ及び前記検査検出器に表面状態が良好である表面処理後の被検体を配置したときの出力信号ＥＢに基づいて設定され、前記初期しきい値Ｅｔｈｉは、未処理の複数の被検体を前記検査検出器に夫々配置したときの出力信号の平均値をＥＡavとし、表面状態が良好である表面処理後の複数の被検体を前記検査検出器に夫々配置したときの出力信号の平均値をＥＢavとし、出力信号ＥＡの標準偏差をσＡ、出力信号ＥＢの標準偏差をσＢとするとき、下式により設定される、という技術的手段を用いる。
Ｅｔｈｉ＝（ＥＡav・σＢ＋ＥＢav・σＡ）／（σＡ＋σＢ）

【0007】

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被検体に渦電流を励起し、交流ブリッジ回路から出力された出力信号としきい値とを比較することにより被検体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、被検体に渦電流を励起して表面特性を検査する方式を採用するため、検査環境の温度変化の影響を小さくすることができる。
基準検出器において基準状態を検出するために、被検体と同一構造の基準検体を用いているため、温度、湿度、磁気などの検査環境の変化により出力値が変動しても、その影響は被検体と同等になる。これにより、温度、湿度、磁気などの検査環境の変化による出力値の変動をキャンセルすることができ、測定精度を向上させることができる。
また、磁気を安定して被検体に供給することができるとともに、被検体の表面特性検査領域を一度に検査することができる。また、渦電流を分散して被検体表面の発熱を抑制することができるので、被検体の温度変化を小さくすることができ、より精度の高い検査が可能となる。
ここで、「同一構造」とは、材質、形状が同一のことを意味し、表面処理の有無を問わない。
また、表面特性とは、「被検体の最表面から内面の影響層までの特性」のことをいう。

【0015】

また、請求項１に記載の発明によれば、表面特性検査装置を用意し、交流電源から交流ブリッジ回路に交流電力が供給された状態で、検査検出器により被検体に渦電流を励起し、基準検出器において基準検体を配置した状態で交流ブリッジ回路から出力された出力信号としきい値とを比較して、被検体の表面特性を評価することができる。基準検出器において基準状態を検出するために、被検体と同一構造の基準検体を用いているため、温度、湿度、磁気などの検査環境の変化により出力値が変動しても、その影響は被検体と同等になる。これにより、温度、湿度、磁気などの検査環境の変化による出力値の変動をキャンセルすることができ、測定精度を向上させることができる。

【0019】

また、請求項１に記載の発明によれば、少ない測定数により精度の高い適切な初期しきい値を設定することができる。

【0020】

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方法において、前記評価装置は各被検体の表面特性を検査した際の各出力信号を蓄積する記憶手段を備え、前記しきい値は蓄積された出力信号に基づいて更新される、という技術的手段を用いる。

【0021】

請求項２に記載の発明によれば、多くの被検体を検査し蓄積された出力信号に基づいてしきい値を更新するため、しきい値の精度を向上させることができるので、より精度の高い検査が可能となる。

【0022】

請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の表面特性検査方法において、さらに、前記配置工程の前に、前記検査検出器に被検体を配置していない状態で得られた出力信号を初期オフセット値として記憶するオフセット記憶工程を有し、前記配置工程は、前記検査検出器に被検体を配置する前に出力信号を検査オフセット値として取得する工程を含み、前記評価工程において、前記基準検出器に前記基準検体を配置した状態で前記交流ブリッジ回路から出力された出力信号を、前記初期オフセット値及び前記検査オフセット値に基づいて補正して、被検体の表面特性を評価する、という技術的手段を用いる。

【0023】

請求項３に記載の発明によれば、温度、湿度、磁気などの測定環境の変化により、オフセット電圧が変化した場合でも、その影響を排除した精度の高い測定を行うことができる。

【0024】

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の表面特性検査方法において、前記初期オフセット値と前記検査オフセット値の差である前記差分電圧が、表面特性検査装置の使用条件に基づいて設定された許容値を超えたときには被検体の表面特性の検査を行わない、という技術的手段を用いる。

【0025】

請求項４に記載の発明によれば、初期オフセット値と検査オフセットとの差分電圧を用いて検査状態をモニターすることができ、当該差分電圧が表面特性検査装置の使用条件に基づいて設定された許容値を超えたときには被検体の表面特性の検査を行わないようにすることができる。

【0026】

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の表面特性検査方法において、前記評価装置は記憶手段を備え、該記憶手段には、各被検体の識別情報と該被検体の表面特性の検査データが関連付けて記憶される、という技術的手段を用いる。

【0027】

請求項５に記載の発明によれば、ロット、製造番号、履歴などの各被検体の識別情報を、測定値、良否判断結果、測定日時、検査状態などの検査データと関連付けて記憶させておくことができるので、表面特性検査装置により検査した被検体の表面処理の状態を流通後に追跡可能な状態にすることができ、トレーサビリティを担保することができる。

【0028】

請求項６に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の表面特性検査方法において、前記評価工程は、前記交流ブリッジ回路から出力された出力信号の変化に基づいて、前記検査検出器への被検体の配置状態を検出する工程を含み、前記検査検出器への被検体の配置が検出された後、被検体の表面特性の評価が実行される、という技術的手段を用いる。

【0029】

請求項６に記載の発明によれば、検査検出器への被検体の配置状態を検出して被検体の表面特性の評価を開始することができるため、測定条件を統一し、安定した測定値を検出することができるので、作業者によるばらつきなどをなくすことができ、精度の高い測定を行うことができる。

【0030】

請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の表面特性検査方法において、前記表面特性検査装置は複数個の検査検出器及び切換手段を備えており、前記切換手段は、前記交流ブリッジ回路から出力された出力信号の変化に基づいてブリッジ回路を構成している検査検出器から被検体が取り出されたことを検出した後に、検査検出器の切換えを行う、という技術的手段を用いる。

【0031】

請求項７に記載の発明によれば、検査検出器の切換えを、交流ブリッジ回路から出力された出力信号の変化に基づいてブリッジ回路を構成している検査検出器から被検体が取り出されたことを検出した後に行うため、検査検出器を迅速かつ確実に切換えて、効率的かつ正確な検査を行うことができる。

【0032】

請求項８に記載の発明では、請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載の表面特性検査方法において、前記表面特性検査装置は複数個の検査検出器及び切換手段を備え、前記評価装置は記憶手段を備えており、前記記憶手段は、被検体の検査を行った検査検出器の識別情報と被検体の表面特性の検査データとを関連付けて記憶する、という技術的手段を用いる。

【0033】

請求項８に記載の発明によれば、被検体の検査を行った検査検出器との識別情報と被検体の表面特性の検査データとを関連付けて記憶することができる。これにより、それぞれの検査検出器について、測定値の校正やしきい値の更新などを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1(A)】表面特性検査装置の構成を示す説明図であり、表面特性検査装置の回路構成を示す説明図である。

【図1(B)】表面特性検査装置の構成を示す説明図であり、検査検出器の構成を示す透視説明図である。

【図2】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。

【図3】表面特性検査方法を示すフローチャートである。

【図4】初期しきい値の設定方法を説明する説明図である。

【図5】測定値の校正方法を示すフローチャートである。

【図6(A)】被検体の配置から測定開始までの出力値の変化を示す説明図である。

【図6(B)】測定終了から被検体の取出しまでの出力値の変化を示す説明図である。

【図7(A)】被検体の配置から測定開始までのステップを示すフローチャートである。

【図7(B)】測定終了から被検体の取出しまでのステップを示すフローチャートである。

【図8】第２実施形態の表面特性検査装置の回路構成を示す説明図である。

【図9(A)】検査検出器の切換方法を示すフローチャートであり、図９（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）の順に実行される。

【図9(B)】検査検出器の切換方法を示すフローチャートであり、図９（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）の順に実行される。

【図9(C)】検査検出器の切換方法を示すフローチャートであり、図９（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）の順に実行される。

【図10】図１０（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、複数の検査検出器に被検体が搬送される様子を模式的に示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

［第１実施形態］
（表面特性検査装置）
図１（Ａ）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１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。

【0036】

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。

【0037】

交流ブリッジ回路２０は、可変抵抗２１、被検体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及び被検体Ｍと同一構造の基準検体Ｓを配置可能に形成され、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。ここで、「被検体Ｍと同一構造」とは、材質、形状が同一のことを意味し、表面処理の有無を問わない。

【0038】

可変抵抗２１は、抵抗Ｒ_A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。

【0039】

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被検体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。また、判断手段３６内部または図示しない領域に記憶手段を備えている。

【0040】

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。

【0041】

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、被検体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で検出された被検体Ｍの温度が所定範囲内である場合に、被検体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、被検体Ｍの表面処理状態の良否の判断を行わない。これにより、被検体Ｍの温度が検査の精度に影響を及ぼすような場合に被検体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、被検体Ｍの表面の温度を代表する温度として被検体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。

【0042】

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、被検体Ｍ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、コイルを被検体Ｍの表面と対向させて近接させ被検体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、被検体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、被検体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。

【0043】

ここでは、被検体Ｍとして歯車部を備えた被検体、例えば、歯車部が表面処理されたギヤＧの表面特性を検査するために用いる検査検出器２３について説明する。検査検出器２３は、図１（Ｂ）に示すように、ギヤＧの歯車部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、樹脂により形成されている。なお、コア２３ａの形状は、ギヤＧを内側に配置できれば円筒状に限らない。なお、基準検出器２２では、被検体Ｍは配置されず、基準出力を出力するための基準検体Ｓを配置することができる。

【0044】

本発明の検査検出器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、被検体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。

【0045】

ギヤＧはショットピーニング処理により歯車部に残留応力層が形成される。被検体ＭとしてギヤＧを評価する場合には、歯先だけではなく、歯面及び歯底の表面特性を評価することが好ましい。そのため、コイル２３ｂの巻方向がギヤＧの回転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、回転軸の方向に磁界ループが発生するため、ギヤＧの回転方向に渦電流を励起させることができるので、歯先だけではなく、歯面及び歯底の表面特性を評価することができる。従来の接触型の検出器では、歯の形状に合わせて数種類の検出器を用意する必要があるとともに、接触部近傍の表面特性しか検査することができなかったが、検査検出器２３によれば、単一の検出器で広い範囲の表面特性を一度に検査することができる。

【0046】

検査検出器２３は、コイル２３ｂが形状を維持できればコア２３ａを備えていなくてもよい。このようなコイル２３ｂは、例えば、硬化性のエポキシ樹脂等にて、空芯にて巻回したエナメル銅線を接着、若しくは、熱にて硬化する作用のある融着エナメル銅線を用いて空芯にて巻回した後に熱風や乾燥炉等の熱にて硬化させて形成することができる。

【0047】

コイル２３ｂが被検体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、被検体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。

【0048】

検査検出器２３の外方であって被検体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、被検体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。

【0049】

（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２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被検体Ｍが近接されている。ここで、基準検体Ｓは被検体Ｍと同一構造であり、好ましくは表面処理を行っていない未処理品を用いる。

【0050】

可変抵抗Ｒ_Aの分配比をγとした場合、抵抗Ｒ１はＲ_A／（１＋γ）、抵抗Ｒ２はＲ_Aγ／（１＋γ）となる。基準検出器２２のインピーダンスをＲ_S＋ｊωＬ_S、検査検出器２３のインピーダンスをＲ_T＋ｊωＬ_T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、被検体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。

【0051】

【数1】

【0052】

【数2】

【0053】

【数3】

【0054】

【数4】

【0055】

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。

【0056】

【数5】

【0057】

式（３）〜（５）より次式が導かれる。

【0058】

【数6】

【0059】

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:

成分Ｂ ：

【0060】

成分Ａは、各検出器成分：（Ｒ_S＋ｊωＬ_S）、（Ｒ_T＋ｊωＬ_T）、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。

【0061】

成分Ｂは、各検出器成分：（Ｒ_S＋ｊωＬ_S）、（Ｒ_T＋ｊωＬ_T）、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。

【0062】

被検体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、被検体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、表面処理層の検査を行うことができる。

【0063】

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。また、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となる。これにより、被検体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。

【0064】

（表面特性検査方法）
次に、表面特性検査装置１による被検体の表面特性検査方法について図３を参照して説明する。

【0065】

まず、準備工程Ｓ１では、表面特性検査装置１と基準検体Ｓとを用意する。

【0066】

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１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に近接した被検体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。

【0067】

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（Ｒ_S＋ｊωＬ_S）、（Ｒ_T＋ｊωＬ_T）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、被検体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。

【0068】

周波数設定工程Ｓ３では、基準検体Ｓを基準検出器２２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。

【0069】

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被検体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、被検体の材料、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。

【0070】

しきい値設定工程Ｓ４では、被検体Ｍの表面状態の良否を判断するために用いるしきい値を設定する。ここでは、被検体Ｍの評価開始時に用いるためあらかじめ設定しておくしきい値（以下、「初期しきい値」という。）の設定方法について説明する。まず、基準検体Ｓを基準検出器２２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。未処理の被検体と表面状態が良好である表面処理後の被検体とをそれぞれ１０〜数１０個程度用意し、検査検出器２３にそれぞれの被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から、出力値の分布データを取得する。図４に模式的に示す。

【0071】

初期しきい値Ｅｔｈｉは、検査検出器２３に未処理の被検体Ｍを配置したときの出力信号ＥＡ及び検査検出器２３に表面状態が良好である表面処理後の被検体Ｍを配置したときの出力信号ＥＢに基づいて、それぞれの出力信号のばらつきを考慮し、次式により定める。
図４に未処理の被検体の出力信号ＥＡ及び表面処理後の被検体の出力信号ＥＢの分布を模式的に示す。

【0072】

（数７）
Ｅｔｈｉ＝（ＥＡav・σＢ＋ＥＢav・σＡ）／（σＡ＋σＢ）
ＥＡav：出力信号ＥＡの平均値、ＥＢav：出力信号ＥＢの平均値、σＡ：出力信号ＥＡの標準偏差、σＢ：出力信号ＥＢの標準偏差

【0073】

これにより、少ない測定数により精度の高い適切なしきい値を設定することができる。この初期しきい値Ｅｔｈｉを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、初期しきい値Ｅｔｈｉは、出力信号ＥＡの最大値ＥＡｍａｘ及び出力信号ＥＢの最小値ＥＢｍｉｎとの間に、
ＥＡｍａｘ＜Ｅｔｈｉ＜ＥＢｍｉｎ
の関係を持つ。
なお、上記関係が成立しない場合にも、出力信号ＥＡ及び出力信号ＥＢのばらつき、分布から大きく外れた特異的な測定値がないか、など考慮して、適切な初期しきい値Ｅｔｈｉを設定することができる。例えば、同じ被検体の未処理状態、表面処理状態を複数個測定し、これを用いて初期しきい値Ｅｔｈｉを再度算出する等の方法がある。

【0074】

更に、しきい値設定工程Ｓ４では検査検出器２３に被検体Ｍが近接していない状態での出力信号を初期オフセット値Ｅｉとして判断手段３６に記憶させておく。

【0075】

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は基準検出器２２に近接している。

【0076】

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被検体Ｍを検査検出器２３に近接させ、被検体Ｍ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。

【0077】

温度測定手段３８は、被検体Ｍが検査検出器２３に近接する前、または被検体Ｍの配置後に被検体Ｍの表面の温度を測定し、被検体Ｍの表面の温度信号を判断手段３６に出力する。

【0078】

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と被検体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で検出された被検体Ｍの温度が所定範囲内である場合に、被検体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、被検体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、被検体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。被検体Ｍの表面の温度が所定の温度範囲外であった場合には、被検体Ｍが所定の温度範囲内になるまで待機する、被検体Ｍにエアを吹き付ける、被検体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。

【0079】

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被検体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、被検体Ｍ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、表示手段３７により表示され、表面状態が不良である場合には警告する。

【0080】

被検体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しきい値と、を比較することにより行われる。判断手段３６はＬＰＦ３３からの出力値（測定値）がしきい値を超えている場合には、表面状態が良好であると判断し、ＬＰＦ３３からの出力値（測定値）がしきい値以下である場合には、表面状態が不良であると判断する。

【0081】

測定値、良否判断結果、測定日時、検査状態（温度、湿度、後述する差分電圧ΔＥなど）などの検査データは、ロット、製造番号、履歴などの各被検体Ｍの識別情報と関連付けて評価装置３０の判断手段３６、または、図示しない記憶手段に記憶され、必要に応じて呼び出すことができる。すなわち、被検体には、それぞれの測定データと対応付けられる識別表示が直接若しくは間接的に付与されるようにしてもよい。例えば、測定データに対応付けられたバーコードや製品管理番号を被検体に直接的に表したり、間接的に表したりしてもよい。このように、バーコード、製品管理番号等の識別表示に測定データが対応付けられることにより、表面特性検査装置により検査した被検体の表面処理の状態を流通後に追跡可能な状態にすることができ、トレーサビリティを担保することができる。

【0082】

以上の工程により、被検体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。検査を継続するには、被検体Ｍのみを交換して、配置工程Ｓ６、検査状態判断工程Ｓ７、良否判断工程Ｓ８を繰り返し行えばよい。被検体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。

【0083】

検査検出器２３は、被検体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。
基準検出器２２において基準状態を検出するために、被検体Ｍと同一構造の基準検体Ｓを用いているため、温度、湿度、磁気などの検査環境の変化により出力値が変動しても、その影響は被検体Ｍと同等になる。これにより、温度、湿度、磁気などの検査環境の変化による出力値の変動をキャンセルすることができ、測定精度を向上させることができる。特に、基準検体Ｓとして表面処理を行っていない未処理品を用いると、被検体Ｍとの表面状態の差に基づいた出力を大きくすることができるので、更に測定精度を向上させることができるとともに、しきい値を設定しやすく、好ましい。

【0084】

（しきい値の更新設定）
初期しきい値Ｅｔｈｉは、検査検出器２３に未処理の被検体Ｍを配置したときの出力信号ＥＡ及び検査検出器２３に表面状態が良好である表面処理後の被検体Ｍを配置したときの出力信号ＥＢの差が大きい場合などには、出力信号ＥＡの平均値ＥＡav側に近づいて、良品と判定される出力の幅が大きくなる可能性がある。そのため、更に精度の高いしきい値を設定したい場合には、初期しきい値Ｅｔｈｉを用いて繰り返し測定を行うことにより蓄積された数多くの検査データに基づいて、しきい値を設定し直すことができる。このとき新たに設定されるしきい値を更新しきい値Ｅｔｈｎという。

【0085】

更新しきい値Ｅｔｈｎの設定は、例えば、１００個以上の被検体Ｍの検査を行った後に実施する。更新しきい値Ｅｔｈｎの設定方法を以下に例示する。ここで、初期しきい値Ｅｔｈｉを用いて検査した被検体Ｍの出力信号をＥＣ、その最小値をＥＣｍｉｎ、最大値をＥＣｍａｘ、平均値をＥＣav、標準偏差をσＣとする。

【0086】

一つの方法として、初期しきい値Ｅｔｈｉと最小値ＥＣｍｉｎとを比較し、以下のように更新しきい値Ｅｔｈｎを算出する。

【0087】

ＥＣｍｉｎ≦Ｅｔｈｉの場合には、更新しきい値Ｅｔｈｎを設定せず初期しきい値Ｅｔｈｉを用いる。

【0088】

ＥＣｍｉｎ＞Ｅｔｈｉの場合には、ＥＣｍｉｎを更新しきい値Ｅｔｈｎとして設定することができる。

【0089】

また、平均値ＥＣav及び標準偏差σＣを用いて、更新しきい値ＥｔｈｎをＥＣav−３σＣまたはＥＣav−４σＣとすることができる。ＥＣav−３σＣ、ＥＣav−４σＣのいずれを用いるかは出力信号ＥＣの分布を考慮して判断し、ＥＣav−３σＣまたはＥＣav−４σＣが初期しきい値Ｅｔｈｉ以下である場合には、更新しきい値Ｅｔｈｎを設定せず初期しきい値Ｅｔｈｉを用いる。

【0090】

また、最小値ＥＣｍｉｎ、最大値ＥＣｍａｘ、平均値ＥＣavの大小関係に基づいて、以下のように更新しきい値Ｅｔｈｎを設定することもできる。具体的には、最小値ＥＣｍｉｎと最大値ＥＣｍａｘとの平均値（ＥＣｍｉｎ＋ＥＣｍａｘ）／２と平均値ＥＣavとの比較を行い、場合分けをする。

【0091】

（ＥＣｍｉｎ＋ＥＣｍａｘ）／２≦ＥＣavの場合：ＥＣav−３σＣを更新しきい値Ｅｔｈｎとして設定
（ＥＣｍｉｎ＋ＥＣｍａｘ）／２＞ＥＣavの場合：ＥＣav−４σＣを更新しきい値Ｅｔｈｎとして設定
ここで、ＥＣav−３σＣまたはＥＣav−４σＣが初期しきい値Ｅｔｈｉ以下である場合には、更新しきい値Ｅｔｈｎを設定せず初期しきい値Ｅｔｈｉを用いる。

【0092】

更新しきい値Ｅｔｈｎは更新後に検査した被検体Ｍの検査データに基づいて繰り返し更新することができる。例えば、初期しきい値Ｅｔｈｉ設定後に１００個の被検体Ｍの検査を行い、更新しきい値Ｅｔｈｎを設定した後に、更に１００個の被検体Ｍの検査を行い、その検査データに基づいて新しい更新しきい値Ｅｔｈｎを設定することもできる。また、２００個の検査データすべてを用いて新しい更新しきい値Ｅｔｈｎを設定することもできる。

【0093】

（測定値の校正）
前述した初期オフセット値Ｅｉと検査オフセット値Ｅｉｋとを用いて測定値の校正を行うことができる。

【0094】

図５に示すように、ステップＳ１０１では、配置工程Ｓ６で被検体Ｍを配置する前に検査オフセット値Ｅｉｋを測定し判断手段３６に記憶させる。

【0095】

続くステップＳ１０２では、初期オフセット値Ｅｉと検査オフセット値Ｅｉｋとを比較、差分電圧ΔＥ＝Ｅｉ−Ｅｉｋを算出する。ステップＳ１０２以降は、良否判断工程Ｓ８に対応する。

【0096】

続くステップＳ１０３で被検体Ｍの検査を行いステップＳ１０４において測定値（Ｅ２−Ｅ１）を記憶し、ステップＳ１０５において記憶された測定値に差分電圧ΔＥを加算する。

【0097】

そして、ステップＳ１０６において、差分電圧ΔＥが加算された測定値をしきい値と比較して良否判断を行う。

【0098】

これにより、温度、湿度、磁気などの測定環境の変化により、オフセット電圧が変化した場合でも、その影響を排除した精度の高い測定を行うことができる。すなわち、検量機器（検査装置）としての校正（calibration）を毎回行った状態で適切で精度の高い測定を行うことができる。

【0099】

また、差分電圧ΔＥが表面特性検査装置１の使用条件に基づいて設定された許容値を超えた場合には、外乱が大きい、装置の不具合など、検査状態が適切でなく、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。この場合、検査状態判断工程Ｓ７において被検体Ｍの表面特性の検査を行わないようにすることができる。このとき、基準検出器２２、検査検出器２３の点検、測定環境の温度の確認、基準検体Ｓの点検や交換などを行うことができる。当該許容値は、検査が適正に行われる条件として設定し、例えば、初期オフセット値Ｅｉの５％（ΔＥ＝０．０５Ｅｉ）と設定することができる。

【0100】

（被検体の配置、取出しの制御）
被検体Ｍの検査検出器２３への配置及び検査検出器２３からの取出しを測定値Ｅｎ（Ｅｎ＝Ｅ２−Ｅ１）を用いて制御することができる。
被検体の配置、取出しの制御方法を図６及び図７を参照して説明する。なお、図６は、初期値Ｅｉ０、出力値Ｅｎなどを説明のために例示し、模式的に示したもので、実際の出力値ではない。

【0101】

まず、図７（Ａ）に示すステップＳ２０１で検査検出器２３に被検体Ｍを配置すると、図６（Ａ）に示すように出力値が被検体Ｍが配置されていないときの初期値Ｅｉ０＝３．０００から低下し始める。

【0102】

次にステップＳ２０２において、被検体Ｍが検査検出器２３に配置されたことを検出し、出力値の記録を開始する時間のカウントを開始する基準（図６（Ａ）の測定待ち開始）のトリガーを検出する。図６（Ａ）では、出力値が１．５００になったときを配置完了待ちトリガーＥｎ１とし、ステップＳ２０３において待ち時間をカウントする。なお、配置完了待ちトリガーＥｎ１となる出力値（１．５００）は、次段落で説明する所定の待ち時間が経過すれば出力値が安定するように、逆算して設定する。

【0103】

出力値が安定するまでの所定の待ち時間（例えば、２〜３秒）が経過すると、ステップＳ２０４において測定を行い、安定した出力値Ｅｎ２（０．３７０）を検出し、記憶する。

【0104】

これにより、検査検出器２３への被検体Ｍの配置状態、すなわち、被検体Ｍが適切な検査可能な状態に配置されたこと、を検出して被検体の表面特性の評価を開始することができるため、測定条件を統一し、安定した出力値Ｅｎ２を検出することができるので、作業者によるばらつきなどをなくすことができ、精度の高い測定を行うことができる。

【0105】

また、被検体Ｍの取出しの制御は以下のように行う。

【0106】

まず、図７（Ｂ）に示すステップＳ３０１で検査検出器２３から被検体Ｍを取り出すと、図６（Ｂ）に示すように測定値が被検体Ｍが配置されているときの出力値Ｅｎ２から上昇し始める。

【0107】

次にステップＳ３０２において、被検体の取出し確認を行うための待ち時間のカウントを開始する基準（図６（Ｂ）の完了待ち開始）の取り出し完了待ちトリガーＥｎ３を検出する。図６（Ｂ）では、測定値が２．５００になったときを取り出し完了待ちトリガーＥｎ３とし、ステップＳ３０３において待ち時間をカウントする。なお、取り出し完了待ちトリガーＥｎ３となる出力値（２．５００）は、次段落で説明する所定の待ち時間が経過すれば出力値が安定するように、逆算して設定する。

【0108】

測定値が初期値Ｅｉ０近傍まで回復するまでの所定の待ち時間（例えば、２〜３秒）が経過すると、ステップＳ３０４において出力値Ｅｉ１（３．０００）を検出し、記憶する。このとき、記憶された出力値Ｅｉ１を検査オフセット値Ｅｉｋとして用いることができる。

【0109】

これにより、被検体Ｍが取り出されたことを検出し、測定値が初期状態に戻った状態で次の測定を行うことができる。

【0110】

上述のような被検体Ｍの配置、取出しの制御を行う構成によれば、被検体Ｍが検査検出器２３に対して適切に配置されたかどうかを検出するための位置センサなどを設ける必要がなく、装置を簡単な構成にすることができる。また、表面処理を行う表面処理装置から表面特性検査装置１に被検体Ｍを搬送する搬送手段（例えば、ベルトコンベア）や検査後の被検体Ｍを良品と不良品とに仕分ける選別手段などと組み合わせたシステムとすることにより、被検体Ｍの表面処理から検査までを一貫して行い、自動化可能なシステムとして構築することができる。

【0111】

（変更例）
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１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と被検体Ｍの位置関係の検出を行い、検査検出器２３の軸と被検体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。

【0112】

被検体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１は周波数調整器３５を省略することができる。

【0113】

［第１実施形態の効果］
本発明の表面特性検査装置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により被検体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としきい値とを比較して、被検体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。
基準検出器２２において基準状態を検出するために、被検体Ｍと同一構造の基準検体Ｓを用いているため、温度、湿度、磁気などの検査環境の変化により出力値が変動しても、その影響は被検体Ｍと同等になる。これにより、温度、湿度、磁気などの検査環境の変化による出力値の変動をキャンセルすることができ、測定精度を向上させることができる。特に、基準検体Ｓとして表面処理を行っていない未処理品を用いると、被検体Ｍとの表面状態の差に基づいた出力を大きくすることができるので、更に測定精度を向上させることができるとともに、しきい値を設定しやすく、好ましい。
また、適切なしきい値を設定したり、オフセット値を用いて測定値を校正したりすることにより、更に測定精度を向上させることができる。

【0114】

［第２実施形態］
図８の表面特性検査装置２のように、交流ブリッジ回路２０に検査検出器２３を複数個備えた構成を採用することもできる。ここでは、３つの検査検出器２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃを備えた構成を示す。

【0115】

検査検出器２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃは、切換手段２４を介してそれぞれが交流ブリッジ回路２０に接続可能に構成されている。切換手段２４は、評価装置３０の判断手段３６により、検査検出器２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃのうちのいずれか１つが、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２及び基準検出器２２とともに、交流ブリッジ回路２０を構成するように切換える機能を有し、例えば、アナログスイッチ等のデジタル回路素子やトグルスイッチ等の機械式切換スイッチを用いることができる。

【0116】

切換手段２４による検査検出器２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの切換えは、以下に示すステップにより行われる。図９（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、検査検出器２３Ａ→検査検出器２３Ｂ→検査検出器２３Ｃの順で切換えるステップを示すフローチャートであり、図９（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）の順に実行される。図１０は、被検体Ｍの検査検出器２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃへの配置状態を示す説明図である。

【0117】

検査検出器２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃはそれぞれ図３に示すステップＳ２〜Ｓ４よりあらかじめ調整されている。ここで、検査検出器２３Ａにおいて、ステップＳ２〜Ｓ４を行った後に、検査検出器２３Ｂに切り換えて、ステップＳ２〜Ｓ４を行うというように、検査検出器毎に、ステップＳ２〜Ｓ４を繰り返して設定を行ってもよいし、各ステップを検査検出器２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃを切換えながら実行し、設定を行ってもよい。

【0118】

まず、初期状態は、検査検出器２３Ａがブリッジ回路を構成するように接続されているものとする。

【0119】

ステップＳ４０１では、搬送手段により被検体Ｍの搬送を開始する。まず、図１０（Ａ）に示すように、被検体Ｍは検査検出器２３Ａに搬送される。

【0120】

続くステップＳ４０２では、検査検出器２３Ａに搬送された被検体Ｍが、検査検出器２３Ａに配置されているか否かを判断する。被検体Ｍが検査検出器２３Ａに配置されているか否かの判断は、図７（Ａ）のステップＳ２０２で示した配置完了待ちトリガーの検出により行う。

【0121】

ステップＳ４０２でＹＥＳと判断された場合には、被検体Ｍが検査検出器２３Ａに配置されているので、ステップＳ４０３に進み、被検体Ｍの検査を行い、出力値を記憶する。ここで、ステップＳ４０３は、図７（Ａ）のステップＳ２０４に対応する。出力値はどの検査検出器により検査したか関連付けられて記憶される。ここでは、出力値は検査検出器２３Ａにより検査されたという情報（検査検出器の識別情報）と関連付けられて記憶される。

【0122】

ステップＳ４０２でＮＯと判断された場合には、被検体Ｍが検査検出器２３Ａに配置されていないので、被検体Ｍが検査検出器２３Ａに配置されるまで待機する。

【0123】

ステップＳ４０３において、被検体Ｍの検査を行い、続くステップＳ４０４において、被検体Ｍの検査出力値が記憶されているか否かを判断する。

【0124】

ステップＳ４０４でＹＥＳと判断された場合には、被検体Ｍの検査出力値が記憶されているので、ステップＳ４０５に進む。

【0125】

ステップＳ４０４でＮＯと判断された場合には、被検体Ｍの検査出力値が記憶されていないので、ステップＳ４０３まで戻る。

【0126】

続くステップＳ４０５において、被検体Ｍが検査検出器２３Ａから取り出されたか否かを判断する。被検体が検査検出器２３Ａから取り出された否かの判断は、図７（Ｂ）のステップＳ３０２で示した取り出し完了待ちトリガーの検出及びステップＳ３０３の待ち時間のカウントにより行う。

【0127】

ステップＳ４０５でＹＥＳと判断された場合には、被検体Ｍは検査検出器２３Ａから取り出されているので、ステップＳ４０６に進む。

【0128】

ステップＳ４０５でＮＯと判断された場合には、被検体Ｍが検査検出器２３Ａから取り出されていないので、被検体Ｍが検査検出器２３Ａから取り出されるまで待機する。

【0129】

ステップＳ４０６では、図７（Ｂ）のステップＳ３０４で示すように、出力値を他の検査検出器２３Ｂ、２３Ｃと区別して、検査検出器２３Ａの出力値として記憶したか否かを判断する。

【0130】

ステップＳ４０６でＹＥＳと判断された場合には、検査検出器２３Ａの出力値が記憶されているので、ステップＳ４０６に進む。

【0131】

ステップＳ４０６でＮＯと判断された場合には、検査検出器２３Ａの出力値が記憶されていないので、検査検出器２３Ａの出力値が記憶されるまで待機する。

【0132】

ステップＳ４０７では、ブリッジ回路３０を構成する検査検出器２３を切換手段２４により検査検出器２３Ａから検査検出器２３Ｂに切り換える。

【0133】

上述のように、検査検出器２３Ａを検査検出器２３Ｂに切換える条件は、被検体Ｍの検査が終了した後に、
・被検体Ｍが検査検出器２３Ａから取り出されたこと
・被検体Ｍが検査検出器２３Ａから取り出された後の出力値を記憶したこと
を充足することとなる。

【0134】

ここで、ステップＳ４０７までの処理を実行している間、または実行後に、図１０（Ｂ）に示すように新たな被検体Ｍが検査検出器２３Ｂへ搬入される。

【0135】

ステップＳ４０８からステップＳ４１２では、切換えられた検査検出器２３Ｂについて、ステップＳ４０２からステップＳ４０６と同様の処理を実行する。

【0136】

そして、ステップＳ４１２でＹＥＳと判断された場合には、被検体Ｍの検査が終了し、検査検出器２３Ｂから取り出され、出力値が記憶されているので、ステップＳ４１３に進み、ブリッジ回路３０を構成する検査検出器２３を切換手段２４により検査検出器２３Ｂから検査検出器２３Ｃに切り換える。

【0137】

なお、検査検出器２３Ｂにより検査された被検体Ｍの出力値及び検査検出器２３Ｂのみの出力値は、検査検出器２３Ｂと関連付けられて記憶される。

【0138】

ステップＳ４１３までの処理を実行している間、または実行後に、図１０（Ｃ）に示すように新たな被検体Ｍが検査検出器２３Ｃへ搬入される。

【0139】

ステップＳ４１４からステップＳ４１８では、切換えられた検査検出器２３Ｃについて、ステップＳ４０２からステップＳ４０６と同様の処理を実行する。

【0140】

そして、ステップＳ４１８でＹＥＳと判断された場合には、被検体Ｍの検査が終了し、検査検出器２３Ｃから取り出され、出力値が記憶されているので、ステップＳ４１９に進み、ブリッジ回路３０を構成する検査検出器２３を切換手段２４により検査検出器２３Ｃから検査検出器２３Ａに切り換える。

【0141】

なお、検査検出器２３Ｃにより検査された被検体Ｍの出力値及び検査検出器２３Ｃのみの出力値は、検査検出器２３Ｃと関連付けられて記憶される。

【0142】

続けて被検体Ｍの検査を行う場合には、続いてステップＳ４０２以下の工程を繰り返し行えばよい。

【0143】

上述の表面特性検査装置２及び表面特性検査方法によれば、検査検出器２３を複数個備え、検査検出器２３を複数個備えており、次々に搬送される被検体Ｗを検査検出器２３内に配置し、切換手段２４により交流ブリッジ回路２０を構成する検査検出器２３を切換えて順次検査を行うことができるので、搬送から検査完了までに要する時間を短縮することができる。また、交流電源１０、評価装置３０を共用し、複数台の表面特性検査装置を用意する必要がないので、装置コストを低減することができる。基準検体Ｓを共用するため、基準検体Ｓのばらつきに起因する出力値の変動の影響を考慮する必要がない。

【0144】

また、検査検出器２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの切換えを、各検査検出器からの出力に基づいて行うため、迅速かつ確実に切換えて効率的かつ正確な検査を行うことができる。

【0145】

そして、被検体Ｍの検査結果及び検査検出器２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃのみの出力値は、検査検出器２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの識別情報と関連付けられて記憶されているため、図５に示す測定値の校正や更新しきい値Ｅｔｈｎの設定を、検査検出器２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃそれぞれについて行うことができる。

【0146】

（変更例）
本実施形態では、検査検出器２３を３個備えた構成を示したが、これに限定されるものではなく、必要数の検査検出器２３を備えた構成を採用することができる。また、図１０では、検査検出器２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃは模式的に示してあり、離れて配置されているが、筐体などにより一体的に配置することなど各種形態を採用することができる。

【0147】

本実施形態では、検査検出器２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃそれぞれについて、図３のステップＳ２〜Ｓ４の設定を行ったが、検査検出器２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃに機差がないことが保証されている場合には、いずれか１つについて設定を行い、その設定条件を共有して用いることもできる。

【0148】

図１０には、被検体Ｍが検査検出器２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃに順次搬送されてくる形態を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、被検体Ｍが検査検出器２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃに同時に搬送されてくる構成も採用することができる。

【0149】

［第２実施形態の効果］
第２実施形態の表面特性検査装置２及び表面特性検査方法によれば、第１実施形態の表面特性検査装置１及び表面特性検査方法が奏する効果に加え、以下の効果を奏することができる。
表面特性検査装置２は、検査検出器２３を複数個備え、切換手段２４により交流ブリッジ回路２０を構成する検査検出器２３を切換えて順次検査を行うことができるので、搬送から検査完了までに要する時間を短縮することができる。また、交流電源１０、評価装置３０を共用し、複数台の表面特性検査装置を用意する必要がないので、装置コストを低減することができる。
また、検査検出器２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの切換えを、各検査検出器からの出力に基づいて行うため、検査検出器２３を迅速かつ確実に切換えて、効率的かつ正確な検査を行うことができる。

【符号の説明】

【0150】

１、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
２３ｃ…磁気シールド
２４…切換手段
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
Ｍ…被検体

【図1(A)】

【図1(B)】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6(A)】

【図6(B)】

【図7(A)】

【図7(B)】

【図8】

【図9(A)】

【図9(B)】

【図9(C)】

【図10】