(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁コイル内および該励磁コイル内にあって該励磁コイルで発生させた渦電流による誘導を検出する複数の検出コイル内に有節長尺材を入れて定速通材させながら前記複数の検出コイルの出力を演算処理する有節長尺材の渦流探傷方法において、前記複数の検出コイルのうちの少なくともいずれか２コイルを、コイル間隔が所定の節間隔またはその倍数に等しいという条件を満たす整合コイル対となし、該整合コイル対のコイル間隔またはその約数に等しい節間隔を有する有節長尺材の探傷に際し、前記整合コイル対の出力の一方から他方を減算することを特徴とする有節長尺材の渦流探傷方法。
【請求項２】
前記整合コイル対のコイル間隔およびその約数に等しくない節間隔を有する有節長尺材の探傷に際し、前記整合コイル対のうち通材方向上流側のコイルの出力を、下記式で算出した遅延時間τ1 だけ遅延させ、該遅延させた出力と前記該整合コイル対のうち通材方向下流側のコイルの出力との２出力の一方から他方を減算することを特徴とする請求項１記載の有節長尺材の渦流探傷方法。
記
τ1 ＝（PC−（（PC/PNX) の整数部×PNX ））/ ｖ
τ1 ：遅延時間(s) 、PC：コイル間隔(mm)、PNX ：節間隔(mm)、ｖ：通材速度(mm/s)
【請求項３】
前記整合コイル対のコイル間隔およびその約数に等しくない節間隔を有する有節長尺材の探傷に際し、前記整合コイル対のうち通材方向下流側のコイルの出力を、下記式で算出した遅延時間τ2 だけ遅延させ、該遅延させた出力と前記該整合コイル対のうち通材方向上流側のコイルの出力との２出力の一方から他方を減算することを特徴とする請求項１記載の有節長尺材の渦流探傷方法。
記
τ2 ＝（（（（PC/PNX) の整数部＋１）×PNX ）−PC）/ ｖ
τ2 ：遅延時間(s) 、PC：コイル間隔(mm)、PNX ：節間隔(mm)、ｖ：通材速度(mm/s)
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有節長尺材（：材料長手方向に等間隔の節を有する長尺材）の渦流探傷方法に関し、とくに、異形棒鋼等の有節長尺材を圧延製造後搬送中に連続探傷するに用いて好適な有節長尺材の渦流探傷方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有節長尺材の疵を検出する渦流探傷技術として、特開平６−102254号公報（公報Ａという）に開示されたものがある。これは、２組の対をなす貫通型のコイルを用い、それらからの検出信号に混入する周期的雑音信号の位相を一致させた後、減算処理を行うことにより該雑音信号を除去するというものであって、これにより、周期的雑音信号が生じない被探傷材と同様な欠陥評価を行うことができて精度の高い検査ができるという効果を期待するものである（公報Ａ[0029]）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報Ａ所載の渦流探傷技術では、１対の貫通型コイルをブリッジ回路で接続してなる渦流探傷器を２台用いている（公報Ａ[0016]）ので、２台の間隔を十分に近接させることが困難であり、そのため、
・２台の極小間隔よりも小さい周期のノイズは除去できない、
・搬送途中の被探傷材の長軸がわずかに傾斜しても、コイルとの相対位置（コイルの感度）が２台間で大きく変わり、２台間の検出差がゼロにならず疵信号として誤検出してしまう、
・熱間搬送される被探傷材の長手方向に温度の勾配が生じた場合にも、上記同様の誤検出が生じる、
等の欠点がある。
【０００４】
また、被探傷材の寸法変動の度毎に２台の渦流探傷器からの検出信号に混入する周期的雑音信号の位相を２台間で一致させるための遅延時間または２台の間隔の調整操作が必要であり、そのため、例えば熱間圧延後に搬送されつつある異形棒鋼をインライン探傷するような場合には、前記調整操作中の器内通過部分は探傷できないという問題がある。
【０００５】
本発明は、 上記従来技術の問題点に鑑み、熱間圧延後搬送されつつある有節長尺材を全長に亘って精度よくインライン探傷しうる有節長尺材の渦流探傷方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成した本発明は、以下のとおりである。
【０００７】
（１）励磁コイル内および該励磁コイル内にあって該励磁コイルで発生させた渦電流による誘導を検出する複数の検出コイル内に有節長尺材を入れて定速通材させながら前記複数の検出コイルの出力を演算処理する有節長尺材の渦流探傷方法において、前記複数の検出コイルのうちの少なくともいずれか２コイルを、コイル間隔が所定の節間隔またはその倍数に等しいという条件を満たす整合コイル対となし、該整合コイル対のコイル間隔またはその約数に等しい節間隔を有する有節長尺材の探傷に際し、前記整合コイル対の出力の一方から他方を減算することを特徴とする有節長尺材の渦流探傷方法。
【０００８】
（２）前記整合コイル対のコイル間隔およびその約数に等しくない節間隔を有する有節長尺材の探傷に際し、前記整合コイル対のうち通材方向上流側のコイルの出力を、下記式で算出した遅延時間τ1 だけ遅延させ、該遅延させた出力と前記該整合コイル対のうち通材方向下流側のコイルの出力との２出力の一方から他方を減算することを特徴とする（１）記載の有節長尺材の渦流探傷方法。
【０００９】
記
τ1 ＝（PC−（（PC/PNX) の整数部×PNX ））/ ｖ
τ1 ：遅延時間(s) 、PC：コイル間隔(mm)、PNX ：節間隔(mm)、ｖ：通材速度(mm/s)
（３）前記整合コイル対のコイル間隔およびその約数に等しくない節間隔を有する有節長尺材の探傷に際し、前記整合コイル対のうち通材方向下流側のコイルの出力を、下記式で算出した遅延時間τ2 だけ遅延させ、該遅延させた出力と前記該整合コイル対のうち通材方向上流側のコイルの出力との２出力の一方から他方を減算することを特徴とする（１）記載の有節長尺材の渦流探傷方法。
【００１０】
記
τ2 ＝（（（（PC/PNX) の整数部＋１）×PNX ）−PC）/ ｖ
τ2 ：遅延時間(s) 、PC：コイル間隔(mm)、PNX ：節間隔(mm)、ｖ：通材速度(mm/s)
【００１１】
本発明に用いる渦流探傷装置（本装置）は、例えば図１(a) に示すように、有節長尺材10のパスライン内の被検出範囲を囲む励磁コイル（１次コイル）１と、同被検出範囲内の有節長尺材10外面と励磁コイル１内面との間に位置して励磁コイル1 で発生させた渦電流による誘導を検出する複数の検出コイル（２次コイル）2A、2Bとを有する。なお、10P はパスライン中心である。この例では検出コイルは２コイルであるが、３コイル以上であってもよい。それとともに、本装置は、複数の検出コイルの少なくともいずれか２コイル（例えば検出コイル2A、2B）の出力を入力されて該２入力値の一方から他方を減算する減算器３を有する。有節長尺材10は、例えば図１(b) に示すように、材料長手方向に一定の間隔（節間隔PN）で存在する節５を有する。また、減算器３は、例えば図１(c) に示すように検出コイル2A、2Bを直列逆接続して構成される。ここで、直列逆接続とは、２コイルの同じ巻き方向の始端同士と終端同士をそれぞれ接続することを意味する。
【００１２】
なお、図１(a) において、100 は励磁コイル１への励磁電流の印加および減算器３からの出力信号の演算処理（増幅、検波、整流、疵判定など）を行うコントローラ、110 はパスライン上の有節長尺材（以下、材料ともいう）の通材速度に基づいて時間軸上の疵信号検出点を空間軸（材料に固定した位置座標軸）上の疵存在点に変換するトラッキング装置、120 はトラッキング装置 110に送る通材速度信号を発生する速度信号発生器である。また、図１(c) において、 130は差動アンプである。
【００１３】
本装置は上記構成を有するから、本発明に係る渦流探傷方法（本発明方法）に従って例えば図１(a) に示すように検出コイル2A、2Bの位置間隔（コイル間隔PC）を節間隔PNに等値する（PC＝PN）ことにより、例えば図２(a)(b)に示すように、検出コイル2A、2Bが節５を検出する時点が一致し、検出コイル2A、2Bは略同一波形の節信号51,52 を同時に出力する。一方、検出コイル2A、2Bが疵（点状疵の場合はその点、材料長手方向に延びた線状疵の場合はその両端点）を検出する時点は一致せず、検出コイル2A、2Bは疵信号61,62 を相前後して出力する。これらの出力(a,b) が減算器３により減算処理(a-b or b-a)されるから、節信号51,52 は打ち消し合って、節信号51,52 （疵信号にとってはノイズになる）の混在がない疵信号61,62 が得られる(c) 。
【００１４】
なお、本発明方法では、図１(a) に示したコイル間隔PC＝節間隔PNとする形態に限らず、PC＝PNの倍数とする形態でも同様の効果が得られる。なお、「PC＝PNまたはその倍数」なる条件を満たす検出コイル対を、本発明では「整合コイル対」という。
また、材料寸法種に応じて節間隔の値が種々異なる場合、例えば節間隔の各固有値がそれぞれPN1 ＜PN2 ＜PN3 （なおPN1+PN2=PN3 と仮定）である３材料を探傷する場合、図３(a) に示すように、３個の検出コイル2A,2B,2Cの、2A,2B の間隔PC1 および2B,2C の間隔PC2 をそれぞれPN1 、PN2 に等値（2A,2C 間隔PC3 は前記仮定によりPN3 に一致）する。すなわち、これら３個の検出コイルのいずれの２個の組合わせも整合コイル対とする。そして、減算器３として、例えば図３(b) に示すような、３対の入力線のうち２対を１対の出力線に選択接続するセレクトスイッチ６を有するものを用いうる。これによれば、上記３材料間での寸法種変更の都度、セレクトスイッチ６を該変更寸法種に対応する整合コイル対の選択接続状態に切り替える、すなわち、複数の整合コイル対の切り替え使用により、これら３材料を通材中にその全長に亘り精度よく探傷することができる。
【００１５】
ところで、節間隔の種類が多く、またこれら多種類の節間隔値を要素とする節間隔値群内に該群内の任意の２要素の和に対応する要素が存在しないような場合、上記の複数の整合コイル対の切り替え使用という方法のみでは、検出コイルの必要数が多くなりすぎて実用化が困難となる問題がある。しかし、この問題は、例えば図４に示すような、減算器３に入力する２個の検出コイル2A,2B からの出力の少なくともいずれか一方を、減算器３への入力前に所定の時間だけ遅延させる遅延回路４を有する本装置により解決することができる。遅延回路４の遅延時間はコントローラ100 により設定される。
【００１６】
遅延回路４の遅延時間の設定値は次のようにして決定される。なお、図４において、検出コイル2A,2B は、コイル間隔PC＝材料の寸法種のいずれかに対応する節間隔PN、なる条件を満たす整合コイル対をなすものとする。
被探傷材の節間隔がPCまたはその約数に等しい場合、遅延時間はゼロに設定される。これは本発明方法（３）に対応する。このとき、図２に示したように節信号が消去されてノイズのない疵信号が得られる。
【００１７】
被探傷材の節間隔がPC、PCの約数のいずれにも等しくない場合、遅延時間は、本発明方法（４）、（５）のいずれかに従って設定される。図４において、図の左側が通材方向の上流側に相当する場合が本発明方法（４）に対応し、その逆の場合（図の左側が通材方向の下流側に相当する場合）が本発明方法（５）に対応する。
【００１８】
本発明方法（４）では、遅延時間τ1 は次式(1) で算出される。
τ1 ＝（PC−（（PC/PNX) の整数部×PNX ））/ ｖ    ‥‥(1)
τ1 ：遅延時間(s) 、PC：コイル間隔(mm)、PNX ：節間隔(mm)、ｖ：通材速度(mm/s)
これにより、例えば図５に示すように、上流側の検出コイル出力(a) が遅延時間τ1 だけ遅延され（点線→実線）、下流側の検出コイル出力(b) と同期化されるので、それらを減算処理することにより、節信号51,52 が打ち消し合って節によるノイズのない疵信号61,62 が得られる。
【００１９】
本発明方法（５）では、遅延時間τ2 は次式(2) で算出される。
τ2 ＝（（（（PC/PNX) の整数部＋１）×PNX ）−PC）/ ｖ    ‥‥(2)
τ2 ：遅延時間(s) 、PC：コイル間隔(mm)、PNX ：節間隔(mm)、ｖ：通材速度(mm/s)
これにより、例えば図６に示すように、下流側の検出コイル出力(b) が遅延時間τ2 だけ遅延され（点線→実線）、上流側の検出コイル出力(a) と同期化されるので、それらを減算処理することにより、節信号51,52 が打ち消し合ってノイズのない疵信号61,62 が得られる。
【００２０】
なお、図４では、検出コイル2Aのみに接続した遅延回路を有する例を示したが、本装置はこれに限らず、検出コイル2Bのみに接続した遅延回路を有するものであってもよく、また、図７に示すように検出コイル2A,2B の両方にそれぞれ接続した遅延回路4A,4B を有するものであってもよい。
以上のように、本発明は、１対の貫通型コイルをブリッジ回路で接続してなる渦流探傷器を２台用いるものではなく、励磁コイルと複数の検出コイルを用いるものであるから、前記公報Ａ所載の技術に内在する欠点を有さない。そして、本発明によれば、前記公報Ａ所載の技術で必要とされる、材料の寸法変動の度毎に遅延時間あるいはコイル間隔を調整するという、試行錯誤を伴う時間のかかるステップを踏む必要はなく、整合コイル対を切り替えるかあるいは遅延回路の遅延時間設定値を切り替えるという、ほとんど瞬時に実行可能なステップを踏むだけでよいから、寸法変更に即応することができ、したがって熱延後搬送中の異形棒鋼等の有節長尺材をその全長に亘って精度よくインライン探傷することができる。
【００２１】
【実施例】
(実施例１）
直径×節間隔が12.7mm×8.9mm になる異形棒鋼を熱間圧延後の搬送ライン内で連続的に渦流探傷する工程に本発明を実施した。搬送中の棒鋼温度は約1000℃である。渦流探傷装置には、図１に示したものを用い、コイル間隔PCは棒鋼の節間隔8.9mm に等値した。なお、矢示20の方向が通材方向である。
【００２２】
この搬送ラインでは、従来、目視による疵探傷を行っていたが、精度が悪く、見落としによる歩留り低下や、誤検出に伴う搬送停止による生産性悪化の問題があった。これに対し、 本発明の実施後は、棒鋼の略全長に亘り精度よく疵を検出することができるようになり、疵発生原因の早期発見および該原因除去対策の早期実施ができるようになって歩留りが向上し、また、誤検出による搬送停止もなくなって生産性が向上した。
（実施例２）
直径×節間隔がそれぞれ、第１種：6.35mm×4.4mm 、第２種：9.53mm×6.7mm 、第３種：15.9mm×11.1mm、になる３種類の異形棒鋼を熱間圧延後の搬送ライン内で連続的に渦流探傷する工程に本発明を実施した。搬送中の棒鋼温度は約1000℃である。渦流探傷装置には、図３に示したものを用い、コイル間隔は、PC1=第１種の節間隔4.4mm 、PC2=第２種の節間隔6.7mm 、PC3=第３種の節間隔11.1mm(=PC1+PC2)とし、セレクトスイッチ６により、第１種通材時は検出コイル2A,2B を、第２種通材時は検出コイル2B,2C を、第３種通材時は検出コイル2A,2C を、それぞれ選択使用するようにした。なお、矢示20の方向が通材方向である。
【００２３】
この搬送ラインでは、従来、目視による疵探傷を行っていたが、精度が悪く、見落としによる歩留り低下や、誤検出に伴う搬送停止による生産性悪化の問題があった。これに対し、 本発明の実施後は、棒鋼の略全長に亘り精度よく疵を検出することができるようになり、疵発生原因の早期発見および該原因除去対策の早期実施ができるようになって歩留りが向上し、また、誤検出による搬送停止もなくなって生産性が向上した。
（実施例３）
直径×節間隔×ラインスピード（通材速度）がそれぞれ、ａ種：6.35mm×4.4mm ×20ｍ/s、ｂ種：15.9mm×11.1mm×16ｍ/s、ｃ種：19.1mm×13.4mm×15ｍ/s、になる３種類の異形棒鋼を熱間圧延後の搬送ライン内で連続的に渦流探傷する工程に本発明を実施した。搬送中の棒鋼温度は約1000℃である。渦流探傷装置には、図４に示したものを用い、コイル間隔PCはｃ種の節間隔13.4mmに等値した。なお、矢示20の方向が通材方向である。遅延回路４の遅延時間τは、各材料種ごとに次のような値を準備しておき、通材種の変更に応じてコントローラ100 により設定値の切替えを行った。
（ａ種対応値）  τ＝式(1) のτ1 ＝（13.4−（（13.4/4.4) の整数部×4.4 ））/ (20 ×1000) ＝0.2/20000(s)＝0.01(ms)
（ｂ種対応値）  τ＝式(1) のτ1 ＝（13.4−（（13.4/11.1)の整数部×11.1））/ (16 ×1000) ＝2.3/16000(s)≒0.14(ms)
（ｃ種対応値）  τ＝０(s)
この搬送ラインでは、従来、目視による疵探傷を行っていたが、精度が悪く、見落としによる歩留り低下や、誤検出に伴う搬送停止による生産性悪化の問題があった。これに対し、 本発明の実施後は、棒鋼の略全長に亘り精度よく疵を検出することができるようになり、疵発生原因の早期発見および該原因除去対策の早期実施ができるようになって歩留りが向上し、また、誤検出による搬送停止もなくなって生産性が向上した。
（実施例４）
直径×節間隔×ラインスピード（通材速度）がそれぞれ、Ａ種：9.53mm×6.7mm ×20ｍ/s、Ｂ種：12.7mm×8.9mm ×18ｍ/s、Ｃ種：15.9mm×11.1mm×16ｍ/s、になる３種類の異形棒鋼を熱間圧延後の搬送ライン内で連続的に渦流探傷する工程に本発明を実施した。搬送中の棒鋼温度は約1000℃である。渦流探傷装置には、図７に示したものを用い、コイル間隔PCはＢ種の節間隔8.9mm に等値した。なお、矢示20の方向が通材方向である。遅延回路4A,4B の遅延時間τA,τB は、各材料種ごとに次のような値を準備しておき、通材種の変更に応じてコントローラ100 により設定値の切替えを行った。
（Ａ種対応値）  τA ＝式(1) のτ1 ＝（8.9 −（（8.9/6.7)の整数部×6.7 ））/ (20 ×1000) ＝2.2/20000(s)＝0.11(ms)、τB ＝０(s)
（Ｂ種対応値）  τA ＝０(s) 、τB ＝０(s)
（Ｃ種対応値）  τA ＝０(s) 、τB ＝式(2) のτ2 ＝（（（（8.9/11.1) の整数部＋１）×11.1）−8.9 ）/ (16 ×1000）＝2.2/16000(s)≒0.14(ms)
この搬送ラインでは、従来、目視による疵探傷を行っていたが、精度が悪く、見落としによる歩留り低下や、誤検出に伴う搬送停止による生産性悪化の問題があった。これに対し、 本発明の実施後は、棒鋼の略全長に亘り精度よく疵を検出することができるようになり、疵発生原因の早期発見および該原因除去対策の早期実施ができるようになって歩留りが向上し、また、誤検出による搬送停止もなくなって生産性が向上した。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、熱延後搬送中の異形棒鋼等の有節長尺材をその全長に亘って精度よくインライン探傷することができるようになり、有節長尺材製品の品質、歩留り、生産性の向上に寄与し得るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  (a) は本発明実施形態の１例（検出コイル個数＝２個）を示す模式図、(b) は有節長尺材の１例を示す模式図、(c) は(a) に対応する減算器の１例を示す模式図である。
【図２】検出コイルの出力（a,b ）とこれらを減算してなる出力(c) の１例を示す信号波形図である。
【図３】  (a) は本発明実施形態の１例（検出コイル個数＝３個）を示す模式図、(b) は(a) に対応する減算器の１例を示す模式図である。
【図４】遅延回路を用いた本発明実施形態の１例（遅延回路を整合コイル対をなす２個の検出コイルの一方に接続）を示す模式図である。
【図５】遅延回路による上流側検出コイル出力遅延処理の１例を示す信号波形図である。
【図６】遅延回路による下流側検出コイル出力遅延処理の１例を示す信号波形図である。
【図７】遅延回路を用いた本発明実施形態の１例（遅延回路を整合コイル対をなす２個の検出コイルの個々に接続）を示す模式図である。
【符号の説明】
１  励磁コイル（１次コイル）
2A,2B,2C  検出コイル（２次コイル）
３  減算器
４,4A,4B  遅延回路
５  節
６  セレクトスイッチ
10  有節長尺材（材料）
10P   パスライン中心
20  通材方向の矢示
51,52   節信号
61,62   疵信号
100   コントローラ
110   トラッキング装置
120   速度信号発生器
130   差動アンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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