(57)【要約】【課題】  バルクハウゼンノイズを検出するノイズ検出センサや検査対象物の変位による影響を受けずに、高精度の検査が可能なバルクハウゼンノイズ検査装置を提供する。【解決手段】  検査対象物３０を磁化する励磁コイル２と、磁化された検査対象物３０が発するバルクハウゼンノイズを検出するノイズ検出センサ３と、励磁コイル２に磁化のための交流磁界を発生させる交流電流を供給する電源１２とを備える。ノイズ検出センサ３と検査対象物３０の間のギャップは、ギャップ調整手段２０により一定値に調整する。【選択図】      図１
2010243174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物を磁化する励磁コイルと、磁化された前記検査対象物が発するバルクハウゼンノイズを検出するノイズ検出センサと、前記励磁コイルに磁化のための交流磁界を発生させる交流電流を供給する電源とを備えたバルクハウゼンノイズ検査装置において、
前記ノイズ検出センサと前記検査対象物の間のギャップを一定値に調整するギャップ調整手段を設けたことを特徴とするバルクハウゼンノイズ検査装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ギャップ調整手段は、前記ノイズ検出センサと前記検査対象物の間のギャップを検出するギャップセンサと、前記検査対象物と前記検出コイルの相対位置を調整する位置調整機構と、前記ギャップセンサの出力が一定となるように前記位置調整機構を制御する位置制御装置とを有するクハウゼンノイズ検査装置。
【請求項３】
請求項１において、前記ギャップ調整手段は、前記検査対象物と前記検出コイルの相対位置を調整する位置調整機構と、前記ノイズ検出センサの出力をフィードバック信号として前記位置調整機構を制御する位置制御装置とを有するバルクハウゼンノイズ検査装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記励磁コイルと前記ノイズ検出センサは１つの検出ヘッドに一体化して設けられ、前記ギャップ調整手段は、前記ノイズ検出センサと前記検査対象物の間のギャップを調整すると同時に、前記励磁コイルと前記検査対象物の間のギャップを調整するものとしたバルクハウゼンノイズ検査装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記励磁コイルと前記ノイズ検出センサは互いに別体として設けられ、前記ギャップ調整手段は、前記ノイズ検出センサと前記検査対象物の間のギャップのみを調整するものとしたバルクハウゼンノイズ検査装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記ノイズ検出センサが検出コイルであるバルクハウゼンノイズ検査装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記ノイズ検出センサが磁気センサであるバルクハウゼンノイズ検査装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記ノイズ検出センサが検出したバルクハウゼンノイズから前記検査対象物の研削焼けの検出を行う研削焼け検出手段を設けたバルクハウゼンノイズ検査装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記ノイズ検出センサが検出したバルクハウゼンノイズから前記検査対象物の表面の残留応力の検出を行う残留応力検出手段を設けたバルクハウゼンノイズ検査装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、前記検査対象物が転動装置または転動装置部品であるバルクハウゼンノイズ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バルクハウゼンノイズを利用して非破壊検査を行うバルクハウゼンノイズ検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
強磁性体の金属材料が磁化する過程では、金属材料中に混在する非磁性体や内部欠陥などにピンニングされて磁壁の移動が不連続性を有することで、バルクハウゼンノイズが発生する。このバルクハウゼンノイズの大きさは、金属材料の硬度や残留応力などと相関を持つため、バルクハウゼンノイズを測定することで、金属材料からなる検査対象物を破壊することなく金属組織推定に用いることができる情報を得ることが可能となる。
【０００３】
このバルクハウゼンノイズを利用した非破壊検査装置として、測定者が検出ヘッドを検査対象物に押し当てて検査するバルクハウゼンノイズ検査装置が知られている（例えば特許文献１）。検出ヘッドには、検査対象物を磁化する励磁コイルと、磁化された検査対象物が発するバルクハウゼンノイズを検出する検出コイルが含まれる。特許文献１に開示のバルクハウゼンノイズ検査装置では、予め検査対象物の材質ごとにバルクハウゼンノイズの大きさと材料の硬度との関係性を測定しておいて、検出されるバルクハウゼンノイズの大きさから検査対象物の表面における研削焼けによる異常箇所を検出する。この場合、検査対象物が大量生産品であると、その全数検査では、摩耗等の問題が生じないように検査対象物に対して検出ヘッドを非接触で測定する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０２−２６２９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記したように検査対象物に対して検出ヘッドを非接触状態で検査する場合には、検査対象物と検出ヘッドの間のギャップが変動すると、バルクハウゼンノイズの大きさも変動するので、誤検出の原因となる。
【０００６】
この発明の目的は、バルクハウゼンノイズを検出するノイズ検出センサや検査対象物の変位による影響を受けることなく、高精度の検査が可能なバルクハウゼンノイズ検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のバルクハウゼンノイズ検査装置は、検査対象物を磁化する励磁コイルと、磁化された前記検査対象物が発するバルクハウゼンノイズを検出するノイズ検出センサと、前記励磁コイルに磁化のための交流磁界を発生させる交流電流を供給する電源とを備えたバルクハウゼンノイズ検査装置において、前記ノイズ検出センサと前記検査対象物の間のギャップを一定値に調整するギャップ調整手段を設けたことを特徴とする。
この構成によると、ギャップ調整手段によりノイズ検出センサと検査対象物の間のギャップを一定値に保った状態で、ノイズ検出センサによりバルクハウゼンノイズを検出することができる。そのため、検査条件が均一化され、検出されるバルクハウゼンノイズに検査対象物やノイズ検出センサの変位による影響が生じるのを排除できて、検出精度が向上する。また、ノイズ検出センサを検査対象物と非接触とするため、摩耗の問題が生じず、検査対象物の生産過程でその全数検査を効率良く行うことができる。
【０００８】
この発明において、前記ギャップ調整手段は、前記ノイズ検出センサと前記検査対象物の間のギャップを検出するギャップセンサと、前記検査対象物と前記検出コイルの相対位置を調整する位置調整機構と、前記ギャップセンサの出力が一定となるように前記位置調整機構を制御する位置制御装置とを有するものとしても良い。このようにギャップセンサの出力で制御することで、ノイズ検出センサと前記検査対象物の間のギャップを精度良く一定値に維持することができる。
【０００９】
この発明において、前記ギャップ調整手段は、前記検査対象物と前記検出コイルの相対位置を調整する位置調整機構と、前記ノイズ検出センサの出力をフィードバック信号として前記位置調整機構を制御する位置制御装置とを有するものとしても良い。
ノイズ検出センサの出力は、検査対象物の表面の洩れ磁束とバルクハウゼンノイズを含んだ信号であるが、その出力に占めるバルクハウゼンノイズの大きさは洩れ磁束と比較して非常に小さい。このため、その出力はノイズ検出センサによる洩れ磁束の検出値とみなすことができる。また、ノイズ検出センサの検出する洩れ磁束の大きさは、ノイズ検出センサと検査対象物の間のギャップを反映した値となるので、ノイズ検出センサの出力をフィードバック信号として位置制御装置に入力することは、ギャップセンサの検出信号をフィードバック信号として入力する場合と同等となる。これにより、ノイズ検出センサや検査対象物の変位による影響を受けることなく、高精度の検査が可能となる。また、ギャップセンサを省略できるので、装置を安価に構成できる。
【００１０】
この発明において、前記励磁コイルと前記ノイズ検出センサは１つの検出ヘッドに一体化して設けられ、前記ギャップ調整手段は、前記ノイズ検出センサと前記検査対象物の間のギャップを調整すると同時に、前記励磁コイルと前記検査対象物の間のギャップを調整するものとしても良い。この構成の場合、検査対象物を励磁する磁束を一定に保つ上でも効果があり、検査条件がより均一化され、検出精度をさらに向上させることができる。
【００１１】
この発明において、前記励磁コイルと前記ノイズ検出センサは互いに別体として設けられ、前記ギャップ調整手段は、前記ノイズ検出センサと前記検査対象物の間のギャップのみを調整するものとしても良い。
【００１２】
この発明において、前記ノイズ検出センサは、検出コイルであっても良く、また磁気センサであっても良い。
【００１３】
この発明において、バルクハウゼンノイズ検査装置は、前記ノイズ検出センサが検出したバルクハウゼンノイズから検査対象物の研削焼けの検出を行う研削焼け検出手段を設けても良い。
また、この発明において、バルクハウゼンノイズ検査装置は、前記ノイズ検出センサが検出したバルクハウゼンノイズから検査対象物の表面の残留応力の検出を行う残留応力検出手段を設けても良い。
【００１４】
この発明において、前記検査対象物が転動装置または転動装置部品であっても良い。例えば、転動装置または転動装置部品の表面の残留応力の検出や研削焼けを前記信号処理手段で検出するものであってもよい。転動装置は、部品間にボールやころ等の転動体を介在させた装置であり、転がり軸受、ボールねじ、ボールジョイント等が該当する。転動装置部品は、前記転動装置を構成する部品であり、その転動体が接する軌道面を有する部品や転動体等である。
【発明の効果】
【００１５】
この発明のバルクハウゼンノイズ検査装置は、検査対象物を磁化する励磁コイルと、磁化された前記検査対象物が発するバルクハウゼンノイズを検出するノイズ検出センサと、前記励磁コイルに磁化のための交流磁界を発生させる交流電流を供給する電源とを備えるバルクハウゼンノイズ検査装置において、前記ノイズ検出センサと前記検査対象物の間のギャップを一定値に調整するギャップ調整手段を設けたため、バルクハウゼンノイズを検出するノイズ検出センサや検査対象物の変位による影響を受けることなく、高精度の検査が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の一実施形態にかかるバルクハウゼンノイズ検査装置の概略構成図である。
【図２】この発明の他の実施形態にかかるバルクハウゼンノイズ検査装置の概略構成図である。
【図３】この発明のさらに他の実施形態にかかるバルクハウゼンノイズ検査装置の概略構成図である。
【図４】この発明のさらに他の実施形態にかかるバルクハウゼンノイズ検査装置の概略構成図である。
【図５】同バルクハウゼンノイズ検査装置の一使用例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
この発明の一実施形態を図１と共に説明する。このバルクハウゼンノイズ検査装置は、バルクハウゼンノイズを利用して非破壊検査を行う装置であって、励磁コイル２と、検出コイル３と、コントローラ１０と、ギャップ調整手段２０とを備える。励磁コイル２と検出コイル３は一つの検出ヘッド１に一体化して設けられる。検出ヘッド１は、各コイル２，３等の構成部品を樹脂製等のケース（図示せず）内に収容したものとされる。
【００１８】
励磁コイル２は、検査対象物３０を磁化するためのコイルであって、磁心となる鉄心４に巻かれている。また、検出コイル３は、磁化された前記検査対象物３０が発するバルクハウゼンノイズを検出するノイズ検出センサとなるコイルであって、磁心となる鉄心５に巻かれている。具体的には、検出コイル３は検査対象物３０の表面磁束を検出する。前記各鉄心４，５は、フェライトなどの磁性酸化物や積層ケイ素鋼板などからなる。検査時には、摩耗等の観点から、前記検出ヘッド１は検査対象物３０に対して非接触状態とされる。
【００１９】
コントローラ１０は、励磁コイル２に励磁用の交流電流を供給する交流電源１２を含む電流制御部１１と、検出コイル３の出力信号を処理する出力信号処理部１５とを備える。電流制御部１１は、交流電源１２のほか、前記検出コイル３が検出する磁束の強さに基づき前記交流電源１２の交流電流を制御して、検査対象物３０を励磁する磁束を一定に保つ電源制御装置１３を有する。
【００２０】
出力信号処理部１５は、検出コイル３の検出信号を増幅する増幅器などを含むセンサ回路１６と、センサ回路１６で処理された検出信号から特定の周波数のバルクハウゼンノイズを抽出するバルクハウゼンノイズ抽出用フィルタ１７とを有する。出力信号処理部１５の次段には、抽出されたバルクハウゼンノイズから、検出対象物３０の検出目的の性状を検出する性状検出手段４１が設けられる。検出目的の性状とは、例えば研削加工時や切削加工時に検査対象物３０の表面に生じる研削焼け、あるいは残留応力であり、性状検出手段４１として研削焼け検出手段４２や残留応力検出手段４３が設けられる。これら研削焼け検出手段４２および残留応力検出手段４３は、それぞれ、出力信号処理部１５で抽出されたバルクハウゼンノイズの大きさ等を、設定値と比較して研削焼けの有無の検出、所定値以上の残留応力の有無を判定するものであっても、また研削焼けの深さや範囲、残留応力の大きさを測定するものであっても良い。
【００２１】
ギャップ調整手段２０は、検査時に検出コイル３と検査対象物３０の間のギャップを一定値に調整する手段である。このギャップ調整手段２０は、検出コイル３と検査対象物３０の間のギャップを検出するギャップセンサ２１と、検出コイル３と検査対象物３０の相対位置を調整する位置調整機構２２と、前記ギャップセンサ２１の出力が一定となるように前記位置調整機構２２を制御する位置制御装置２３とでなる。
【００２２】
位置調整機構２２は、例えば、検出ヘッド１を支持して昇降させる機構であり、昇降駆動源となるモータ（図示せず）とそのモータの回転を検出ヘッド１の昇降動作に変換するボールねじ等の回転・直線運動変換機構とでなる。
【００２３】
ギャップセンサ２１としては，静電容量センサ、渦電流センサ、リラクタンス検知式センサなどが使用される。この場合、検出コイル３と検査対象物３０の間のギャップとは、検出コイル３の巻かれた鉄心５の一端とこれに対向する検査対象物３０の表面との間のギャップである。ギャップセンサ２１は、励磁コイル２および検出コイル３と共に、検出ヘッド１に一体化して設けられている。励磁コイル２の鉄心４はコ字状のものであり、この鉄心４の両端および検出コイル３の鉄心５の一端が検出ヘッド１における検査対象物３０の表面に対向させる平坦面とされた検出面と同一平面上に位置するように、励磁コイル２および検出ヘッド３の各鉄心４，５が検出ヘッド１内に配置される。これにより、検出コイル３と検査対象物３０の間のギャップが一定値に調整されたとき、励磁コイル２と検査対象物３０の間のギャップも同一値に調整される。ギャップセンサ２１も、検出ヘッド１の検出面と面一となるように検出ヘッド１内に配置される。
【００２４】
次に、このバルクハウゼンノイズ検査装置の動作を説明する。ギャップ調整手段２０の位置調整機構２２を介して検出ヘッド１を、その検出面が検査対象物３０の表面に対向するように配置する。この配置状態で、ギャップセンサ２１が検出コイル３と検査対象物３０の間のギャップを検出する。位置制御装置２３は、ギャップセンサ２１の出力をフィードバック信号として受け、その出力が一定となるように位置調整機構２２を制御する。これにより、検出コイル３と検査対象物３０の間のギャップが一定値に保たれる。上記したように、励磁コイル２の鉄心４はその両端が検出ヘッド２の検出面に同一平面となるように、また検出コイル３の鉄心５はその一端が検出ヘッド２の検出面に同一平面となるように設けられているので、検出コイル３と検査対象物３０の間のギャップが一定値に保たれた状態では、励磁コイル２と検査対象物３０の間のギャップも同時に一定値に保たれる。
【００２５】
一方、励磁コイル２の鉄心３と検査対象物３０の間には前記ギャップを介して磁気閉回路が構成される。励磁コイル２は交流電源１２から交流電流を供給されて交流磁界を発生させ、これにより検査対象物３０が磁化する。検出コイル３は、磁化された検査対象物３０の表面磁束を検出する。検出コイル３の検出信号が入力される出力信号処理部１５では、その検出信号から、所定の周波数のバルクハウゼンノイズを抽出する。さらに次段の不図示の性状検出手段４１では、抽出されたバルクハウゼンノイズから、検出対象物３０における研削焼けと残留応力を、検出焼け検出手段４２および残留応力検出手段４３により検出する。
【００２６】
この構成のバルクハウゼンノイズ検査装置によると、ギャップ調整手段２０により検出コイル３と検査対象物３０の間のギャップを一定値に保った状態で、検出コイル３の検出信号からバルクハウゼンノイズを抽出するようにしているので、検査条件が均一化され、抽出されるバルクハウゼンノイズに検査対象物３０や検出コイル３の変位による影響が生じるのを排除でき、検出精度を向上させることができる。
【００２７】
また、この実施形態では、ギャップ調整手段２０により、検出コイル３と検査対象物３０の間のギャップを調整すると同時に、励磁コイル２と検査対象物３０の間のギャップを調整するので、励磁コイル２と検査対象物３０のギャップも一定値に保った状態で検査が行なわれることになり、検査対象物３０を励磁する磁束を一定に保つ上で効果があり、検査条件がより均一化され、検出精度をさらに向上させることができる。
【００２８】
図２は、この発明の他の実施形態を示す。このバルクハウゼンノイズ検査装置は、図１に示す実施形態において、専用のギャップセンサ２１を省略し、出力信号処理部１５におけるセンサ回路１６の出力をギャップ調整手段２０における位置制御装置２３に入力するフィードバック信号として利用したものである。すなわちセンサ回路１６をギャップ検出手段として兼用する。出力信号処理部１５におけるバルクハウゼンノイズ抽出用フィルタ１７に入力する前の出力は、検査対象物３０の表面の洩れ磁束とバルクハウゼンノイズを含んだ信号である。この場合、前記出力に占めるバルクハウゼンノイズの大きさは洩れ磁束と比較して非常に小さいため、その出力は検出コイル３による洩れ磁束の検出値とみなすことができる。また、検出コイル３の検出する洩れ磁束の大きさは、検出コイル３と検査対象物３０の間のギャップを反映した値となるので、前記センサ回路１６の出力をフィードバック信号として位置制御装置２３に入力することは、図１の実施形態におけるギャップセンサ２１の検出信号をフィードバック信号として入力する場合と同等である。
【００２９】
これにより、図１の実施形態の場合と同様に、検出コイル３と検査対象物３０の間のギャップ、および励磁コイル２と検査対象物３０の間のギャップを一定値に保った状態で、検出コイル３の検出信号からバルクハウゼンノイズを抽出することができるので、検査条件が均一化され、抽出されるバルクハウゼンノイズに検査対象物３０や検出コイル３の変位による影響が生じるのを排除でき、検出精度を向上させることができる。また、ギャップセンサ２１を省略できるので、装置を安価に構成できる。その他の効果は図１の実施形態の場合と同様である。なお、同実施形態および図３以降の各実施形態は、図１の性状検出手段４１を備えるが、その図示を省略している。
【００３０】
図３は、この発明のさらに他の実施形態を示す。このバルクハウゼンノイズ検査装置では、図２に示す実施形態において、鉄心５に巻いた検出コイル３に代えて、磁気センサ６をノイズ検出センサとして用いている。磁気センサ６としては、例えばホールセンサ、ＭＲセンサ、ＧＭＲセンサ、ＭＩセンサなどが使用される。この場合、磁気センサ６は、その検出面が検出ヘッド１の検出面と同一平面となるように検出ヘッド１内に配置される。その他の構成および作用効果は図２の実施形態の場合と同様である。
【００３１】
図４は、この発明のさらに他の実施形態を示す。このバルクハウゼンノイズ検査装置では、図２に示す実施形態において、検出ヘッド１を省略して励磁コイル２と検出コイル３を別体として設けている。検査対象物３０は、励磁コイル２の磁心となるコ字状の鉄心４の両端部４ａ，４ａで挟まれる位置に配置する。これにより、検査対象物３０の全体が励磁コイル２の発生する交流磁界によって磁化される。ギャップ調整手段２０は、検出コイル３と検査対象物３０の間のギャップのみを調整する。すなわち、ギャップ調整手段２０の位置調整機構２２を介して検出コイル３が、検査対象物３０に対向配置される。その他の構成および作用効果は図２の実施形態の場合と同様である。
【００３２】
図５は、図１〜図３に示したバルクハウゼンノイズ検査装置を使用して行う非破壊検査の一例を示す。ここでは、軸受の内輪３１の転走面３１ａの研削焼けを検出する。バルクハウゼンノイズ検査装置の検出ヘッド１は、ギャップ調整手段２０における位置調整機構２２のヘッド支持部３２に支持され軸受内輪３１の転走面３１ａに垂直姿勢で対向配置されておりヘッド支持部３２の移動により転走面３１ａの表面に沿って移動しながら異常箇所を検出する。軸受内輪３１は回転軸３３の外径面に嵌着されており、回転軸３３を回転させることで、軸受内輪３１の転走面３１ａの全周面に沿って前記検出ヘッド１を移動させて研削焼けを検査することができる。
軸受内輪３１等の転動装置部品の製造ライン上で、このようにバルクハウゼンノイズ検査装置を使用すると、軸受内輪３１の転走面３１ａの研削焼けを正確に全数検査することができ、品質保証能力を高めることができる。
【００３３】
図５では、前記バルクハウゼンノイズ検査装置を軸受内輪３１の転走面３１ａにおける研削焼けの検査に用いた例を示したが、検出する表面情報は残留応力や欠陥であっても良い。また検査対象物は軸受部品である内輪３１に限らず、例えば軸受そのものの表面情報を検出するものとしても良い。また、検査対象物は軸受に限らず他の転動装置や転動装置部品であっても良く、この場合にもその転動装置や転動装置部品の表面情報を高い精度で検出することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１…検出ヘッド
２…励磁コイル
３…検出コイル（ノイズ検出センサ）
６…磁気センサ（ノイズ検出センサ）
１２…交流電源
２０…ギャップ調整手段
２１…ギャップセンサ
２２…位置調整機構
２３…制御装置
３０…検査対象物
３１…軸受内輪
【図１】
2010243174.tif 000003
【図２】
2010243174.tif 000004
【図３】
2010243174.tif 000005
【図４】
2010243174.tif 000006
【図５】
2010243174.tif 000007