(57)【要約】【課題】  検査対象物や検出ヘッドの形状などに起因する励磁コイルと検査対象物の間隔の不均一に左右されることなく、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。【解決手段】  検査対象物３０を磁化する励磁コイル２、および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を有する検出ヘッド１と、前記励磁コイル２に磁化のための交流磁界を発生させる励磁電流を印加する電源１２とを備える。この構成に加えて、磁化された検査対象物３０におけるノイズ検出センサ３と対向する部位の磁束密度が目標値と等しくなるように、前記電源１２から印加される励磁電流を調整する制御装置１３を設ける。【選択図】      図１
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【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、および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を有する検出ヘッドと、前記励磁コイルに磁化のための交流磁界を発生させる励磁電流を印加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、
磁化された前記検査対象物における前記ノイズ検出センサと対向する部位の磁束密度が目標値と等しくなるように、前記電源から印加される励磁電流を調整する制御装置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、前記制御装置は、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電源から印加される励磁電流を調整するものとしたバクルハウゼンノイズ検査装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２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４】
請求項１または請求項２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５】
請求項１ないし請求項４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を検出する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７】
請求項１ないし請求項６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、励磁コイルに交流電流を印加することにより、検査対象物が磁化される。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。
【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押し当てて検査する場合に、励磁コイルと検査対象物の間隔は、検出ヘッドおよび検査対象物の形状に左右されて一定に定まり難く、励磁コイルによる検査対象物の磁化度合いが不均一になる。このため、同じ検査対象物であっも、検出コイルが検出する検出ヘッド下部における磁束密度が異なる場合があり、これにより測定結果に誤差が生じて誤検出の要因となる。
また、ここでは検出ヘッドを検査対象物に押し当てて検査する場合について説明したが、例えば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。上記した誤検出の要因は、検出ヘッドを非接触で測定する場合にも同様に起こり得る。
【０００６】
この発明の目的は、検査対象物や検出ヘッドの形状などに起因する励磁コイルと検査対象物の間隔の不均一に左右されることなく、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、および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を有する検出ヘッドと、前記励磁コイルに磁化のための交流磁界を発生させる励磁電流を印加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、磁化された前記検査対象物における前記ノイズ検出センサと対向する部位の磁束密度が目標値と等しくなるように、前記電源から印加される励磁電流を調整する制御装置を設けたことを特徴とする。
バルクハウゼンノイズの抽出前のノイズ検出センサの出力は、検査対象物の表面の磁束密度に依存する。しかし、この発明のバルクハウゼンノイズ検査装置によると、磁化された検査対象物におけるノイズ検出センサと対向する部位の磁束密度が目標値と等しく一定に保たれるように、電源から供給される励磁電流を制御装置で制御する。そのため、例えば励磁用の鉄心や検査対象物の形状による検査対象物の磁化度合いの不均一等による、検査対象物の表面の磁束密度のばらつきを抑えて、測定条件を均一化でき、高精度の検出が可能となる。
【０００８】
この発明において、前記制御装置は、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電源から供給される励磁電流を調整するものとしても良い。
【０００９】
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。
【００１０】
この発明において、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、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を検出する残留応力検出手段を設けても良い。
これら研削焼け検出手段や残留応力検出手段を設けた場合は、別の解析手段を設けることなく、研削焼けや残留応力が検出できる。
【００１１】
この発明において、前記検査対象物は転動装置または転動装置部品であっても良い。例えば、前記研削焼け検出手段および残留応力検出手段は、転動装置や転動装置部品の表面の研削焼けおよび残留応力をそれぞれ検出するものであっても良い。転動装置は、ボールやころ等の転動体とこの転動体が接触する部品を有する機械部品であり、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、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】
【００１２】
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、および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を有する検出ヘッドと、前記励磁コイルに磁化のための交流磁界を発生させる励磁電流を印加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、磁化された前記検査対象物における前記ノイズ検出センサと対向する部位の磁束密度が目標値と等しくなるように、前記電源から印加する励磁電流を調整する制御装置を設けたため、検査対象物や検出ヘッドの形状などに起因する励磁コイルと検査対象物の間隔の不均一等に左右されることなく、均一の測定検査条件で検査できて、高精度の検査が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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】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】
【００１４】
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。
【００１５】
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。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面一となるように、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。
【００１６】
コントローラ１０は、励磁コイル２に励磁用の交流電流を印加する交流電源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の交流電流を調整して、磁化された検査対象物３０における検出コイル３と対向する部位の磁束密度を常に目標値に保つ制御装置１３を有する。
【００１７】
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、検査対象物３０の検出目的の性状を検出する性状検出手段２５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２５として研削焼け検出手段２６および残留応力検出手段２７が設けられる。これら研削焼け検出手段２６および残留応力検出手段２７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、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平面範囲、残留応力の大きさを測定するものであっても良い。
【００１８】
検査時に、検出ヘッド１は位置決め機構２０に支持されて、検出ヘッド１の検出面が検査対象物３０の表面に非接触状態で対向配置される。前記電流制御部１１の制御装置１３は、前記出力信号処理部１５におけるセンサ回路１６の出力をフィードバック信号として、交流電源１２から供給される交流電流を調整する。
【００１９】
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。位置決め機構２０を介して検出ヘッド１を、その検出面が検査対象物３０の表面に非接触状態で対向するように配置する。この配置状態で、励磁コイル２の鉄心３と検査対象物３０の間には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。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に入力する前の前記検出コイル３の出力は、電流制御部１１の制御装置１３にフィードバック信号として入力される。すなわち、制御装置１３は、磁化された検査対象物３０の表面の磁束密度に基づき、交流電源１２から励磁コイル２に供給される交流電流を、検査対象物３０の表面における検出コイル３の対向部位の磁束密度が所定値に保たれるように制御する。これにより、検査対象物３０および検出ヘッド１の形状などに起因する励磁コイル２と検査対象物３０の間隔の不均一に左右されることなく、検出コイル３の検出する表面磁束を目標値に保つことができる。
【００２０】
一方、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。さらに次段の性状検出段２５では、抽出されたバルクハウゼンノイズから、検査対象物３０における研削焼けと残留応力を検出する。
【００２１】
この構成のバルクハウゼンノイズ検査装置によると、磁化された検査対象物３０における検出コイル３と対向する部位の磁束密度が目標値と常に等しくなるように、交流電源１２から供給される交流電流を制御装置１３で調整するので、検査対象物３０および検出ヘッド１の形状などに起因する励磁コイル２と検査対象物３０の間隔の不均一に左右されることなく、検出コイル３は検査対象物３０の表面から常に目標値の磁束を検出できて、検査条件が均一化され、高精度の検出が可能となる。
【００２２】
なお、この実施形態では、検出ヘッド１を検査対象物３０の表面に非接触状態で対向させて検査を行う場合を示したが、検出ヘッド１を検査対象物３０の表面に接触させた状態で検査を行なう場合でも、検出ヘッド１や検査対象物３０の形状に影響されることなく、検出コイル３は検査対象物３０の表面から常に目標値の磁束を検出できて、高精度の検出が可能となる。
【００２３】
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では、図１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の検出面と面一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１の実施形態の場合と同様である。同図の実施形態においても、図１の性状検出手段２５を備えるが、図示は省略している。
【００２４】
図３は、図１，図２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、位置決め機構２０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。
【００２５】
図３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しすることができる。
【符号の説明】
【００２６】
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
１３…制御装置
３０…検査対象物
３１…軸受内輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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