(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長い物体を検査するための検査方法であって、
細長い物体が、少なくとも１つのフィードスルーコイルを有するフィードスルーコイル構造を介してフィードスルー方向に移動され、
前記フィードスルーコイル構造が、柔軟性のある接続構造によって、前記物体の前記フィードスルー方向に対して横方向に移動可能に取り付けられ、かつ、前記フィードスルーコイル構造が、前記物体の前記フィードスルー方向に対して横方向に生じる前記物体の横方向移動に従うことができるように、前記通過している物体に案内され、前記フィードスルーコイルのまたは前記フィードスルーコイル構造の連続的な自動センタリングが、通過している前記物体で行われ、
しかも、前記フィードスルーコイル構造が前記通過している物体で直接案内され、
摺動接触又は転がり接触を含む連続的な接触が行なわれ、
前記フィードスルーコイル構造と共に移動することができる磁化装置が、前記フィードスルーコイル構造を通過する前記物体を磁化し、
前記接続構造が、接続ワイヤであるか、あるいは、水平旋回軸線及び垂直旋回軸線を有する継手構造を含む接続装置であり、前記フィードスルーコイル構造が少なくとも水平方向と垂直方向に移動できるようにしたことを特徴とする検査方法。
【請求項２】
前記連続的な接触が、前記通過している物体と、前記フィードスルーコイル構造に割り当てられたガイド装置の１つ以上のガイド要素との間で行われる請求項１に記載の検査方法。
【請求項３】
前記検査が、７０％よりも高い充填係数で行われる請求項１〜２のいずれか１項に記載の検査方法。
【請求項４】
前記検査が、７５％〜９５％の充填係数で行われる請求項１〜２のいずれか１項に記載の検査方法。
【請求項５】
細長い物体をフィードスルー方向（１９５）に送るための少なくとも１つのフィードスルーコイル（１１２、３１２、４１２、７１２）を有するフィードスルーコイル構造（１１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０）を備え、フィードスルー法により細長い物体を検査するための検査装置において、
前記フィードスルーコイル構造を検査位置に取り付けるための取り付け装置（１２０、８２０）が、前記フィードスルー方向（１９５）に対する横方向への前記フィードスルーコイル構造の移動を可能にし、
前記フィードスルーコイル構造を通過する前記物体（１９０）のロケーションに基づいて、前記フィードスルーコイル構造の前記検査位置のロケーションを調整するためのガイド装置を備え、
前記フィードスルーコイル構造が前記通過している物体に直接案内され、
摺動接触又は転がり接触を含む連続的な接触が行なわれ、
前記フィードスルーコイルのまたは前記フィードスルーコイル構造の連続的な自動センタリングが、通過している前記物体で行われ、
前記フィードスルーコイル構造と共に移動することができる磁化装置が、前記フィードスルーコイル構造を通過する前記物体を磁化するために設けられており、
前記フィードスルーコイル構造が、柔軟性のある接続構造によって、前記物体の前記フィードスルー方向に対して横方向に移動可能に取り付けられ、
前記接続構造が、接続ワイヤであるか、あるいは、水平旋回軸線及び垂直旋回軸線を有する継手構造を含む接続装置であり、前記フィードスルーコイル構造が少なくとも水平方向と垂直方向に移動できるようにしたことを特徴とする検査装置。
【請求項６】
前記取り付け装置が、前記フィードスルーコイル構造を取り付けるためのコイルホルダ（１２５、８２５）と、前記検査装置の機械ベースに永久的に接続される構成要素に取り付けるためのベース要素（１４０、８４０）とを有し、前記コイルホルダが、前記接続構造（１３０、８３０）を介して前記ベース要素に接続され、その結果、前記コイルホルダが、前記ベース要素に関連して、前記フィードスルー方向（１９５）に対して横方向に延びる少なくとも２つの空間方向に移動することができる請求項５に記載の検査装置。
【請求項７】
前記接続構造が、互いに垂直に配向される旋回軸線（８３５、８３６、８３７、８３８）を有する少なくとも２つの旋回継手を有する請求項５または６に記載の検査装置。
【請求項８】
前記接続構造が、前記コイルホルダを前記ベース要素に接続する少なくとも１つの可撓性接続要素を有する請求項６に記載の検査装置。
【請求項９】
前記ベース要素（１４０）が、前記接続ワイヤ（１３０）を介して前記コイルホルダ（１２５）に接続される請求項６に記載の検査装置。
【請求項１０】
前記ガイド装置が、前記検査すべき物体を介して案内するための少なくとも１つのガイドスリーブ（３２０）を有し、前記ガイドスリーブの有効な内部断面が、前記検査試料に対して本質的に遊びなしに摺動するように構成され、前記物体の表面と前記ガイドスリーブの内面との間の空隙が最大５０μｍである請求項５〜８のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１１】
前記フィードスルーコイル（３１２）が前記ガイドスリーブを囲む請求項１０に記載の検査装置。
【請求項１２】
前記ガイドスリーブ（３２０）が０．２５ｍｍ未満の壁厚を有する請求項１０又は１１に記載の検査装置。
【請求項１３】
前記壁厚が０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲にある請求項１２に記載の検査装置。
【請求項１４】
前記ガイドスリーブ（３２０）が、本質的に非磁性材料からなる請求項１０、１１または１２に記載の検査装置。
【請求項１５】
前記ガイドスリーブ（３２０）が、本質的に非磁性鋼材、セラミック、ガラス、プラスチックまたは複合材料からなる請求項１０、１１または１２に記載の検査装置。
【請求項１６】
前記ガイド装置がローラ構造を有し、前記ローラ構造が、前記フィードスルーコイル構造（７１０）を介して移動される前記物体で転動させるための少なくとも１つのガイドローラ（７６０）を有する請求項５〜１５のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１７】
前記ローラ構造が、前記フィードスルー方向の前記フィードスルーコイル構造（７１０）の前方の少なくとも１つのガイドローラ（７６０）と、前記フィードスルー方向の前記フィードスルーコイル構造の後方の少なくとも１つのガイドローラ（７６０）とを有し、その結果、前記フィードスルーコイル構造が前記ローラ構造のガイドローラの間に配置される請求項１６に記載の検査装置。
【請求項１８】
ガイドローラ（７６０）が、その外周にガイド構造を有する請求項１６、１７または１８に記載の検査装置。
【請求項１９】
ガイドローラ（７６０）が、その外周に本質的にＶ字状に構成される凹状のガイド構造を有し、前記ガイドローラが、少なくともその外周の領域において本質的に非磁性材料からなる請求項１６、１７または１８に記載の検査装置。
【請求項２０】
前記磁化装置が磁化手段を有し、永久磁石（４４０、６４０、７４０）が、前記フィードスルー方向における前記フィードスルーコイル構造のフィードスルーコイル（４１２）の前方にあり、そして前記フィードスルー方向における前記フィードスルーコイル構造のフィードスルーコイル（７１２）の後方にある請求項５に記載の検査装置。
【請求項２１】
前記フィードスルーコイル構造が、内管（３２０、７２０）と、前記内管を囲む外管（３２２、７２２）とを有する管構造を有し、前記内管が本質的に非磁性材料からなり、前記外管が本質的に導磁性材料からなる請求項５〜２０のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項２２】
前記フィードスルーコイル（３１２）が、外管を有しない領域で前記内管（３２０）を囲み、前記外管（３２２）の部分が前記フィードスルーコイルの両側に配置される請求項５〜２０のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項２３】
前記磁化装置が、前記フィードスルーコイル構造（７１０）の外側の磁力線を閉じるための導磁装置（７４０）を備える請求項５〜２２のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項２４】
前記フィードスルー方向の前記フィードスルーコイル構造（７１０）の後方に配置される消磁装置（８６０）が設けられる請求項６〜１８のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項２５】
前記消磁装置（８６０）が前記フィードスルーコイル構造に対して固定することができるかまたは固定され、その結果、前記消磁装置（８６０）が、前記検査試料に沿う前記フィードスルーコイル構造と共に移動する請求項２４に記載の検査装置。
【請求項２６】
前記フィードスルーコイル構造を取り付けるための前記取り付け装置（８２５）が、消磁装置を保持するための固定構造を有する請求項５〜２５のいずれか１項に記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細長い物体を検査するための検査方法であって、細長い物体が、少なくとも１つのフィードスルーコイルを有するフィードスルーコイル構造を介してフィードスルー方向に移動される検査方法と、細長い物体をフィードスルー方向に送るための少なくとも１つのフィードスルーコイルを有するフィードスルーコイル構造によるフィードスルー法を用いて、細長い物体を検査するための検査装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、金属ワイヤ、棒、ロッドまたは管等の細長い物体は、高品質の最終製品のための出発材料として役立つことができ、多くの場合、非常に高品質の要求に従う。材料の欠陥、例えば、表面の近くの亀裂、空洞または他の材料不均一性を検査することは、これらの製品の品質管理の重要な部分をなす。これに関連して、一般に、高分解能で材料の表面をできるだけ中断せずに検査することが目標であり、この検査は、可能な場合、同期的な製造ロケーションでおよび製造工程の速度で行われるべきである。現在、このような検査は、多くの場合、磁気法、特に、フィードスルー法における渦電流技術を用いて行われる。フィードスルー法を用いた検査時に、検査すべき物体（検査試料）が、比較的速いフィードスルー速度で、対応するセンサシステムを備えた検査セクションを介して移動され、その過程で物体が検査される。
【０００３】
フィードスルー法用の１つの種類の検査装置は検査ヘッドを有し、この検査ヘッドは、通過している物体を中心に回転しかつ検査プローブを有し、これらの検査プローブは、検査ヘッドに取り付けられ、回転速度とフィードスルー速度とが適切に適合する場合、高い空間分解能による物体の中断なしの検査を可能にする。他の種類のフィードスルー法では、検査試料を囲みかつ検査すべき物体を案内するフィードスルーコイルが使用される。
【０００４】
渦電流法を用いた材料の非破壊検査中に、検査すべき材料において、適切な方向、大きさおよび周波数を有する交流電流（渦電流）を発生させるために、エキサイタコイルが使用され、渦電流で生じる不規則性が、センサ、例えばコイル構造を使用して検出されて評価される。渦電流検査では、導電性材料の大部分の不純物または欠陥が、検査材料自体の導電率および／または透磁率とは異なる導電率および／または異なる透磁率を有するという効果が利用される。評価すべき測定信号は、特に、検査試料の材料の導電率および透磁率から、ならびに渦電流センサと材料の表面との間の距離から決定され、この場合、材料の表面からのセンサの距離が長くなるときに、欠陥信号の絶対強度、さらには、有用な信号と干渉信号との比率（信号対雑音比）が減少する。
【０００５】
測定信号についてセンサと材料の表面との間の距離の強い影響を補償するために、距離補償用の種々のシステムが、回転ヘッドを有する検査装置に対して提案されてきた（例えば特許文献１等）。検査すべきアイテムから離間して配置された検査コイルの距離の影響は、フィードスルーコイルを使用する方法におけるフィードスルーコイルのいわゆる充填係数に対応する。充填係数と呼ばれるものは、一般に、検査材料の断面積と有効なコイル断面積との比率であると理解される。概して、欠陥信号の振幅が減少すると、それだけ、充填係数が低くなることが認識される。このため、フィードスルーコイルの断面をできるだけ検査試料で充填する試みがなされ、その結果、フィードスルーコイルの内部領域が、検査すべき表面に比較的近接して延びる。しかし、特に、フィードスルーコイルの比較的高い充填係数による検査において、測定精度に悪影響を与える比較的高い干渉レベルが頻繁に認識される。この影響が、特に、例えばワイヤまたは細い棒等の比較的細い検査材料で生じる可能性があることが確認されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第４００３３３０Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許発明第４４４３４６４Ｃ２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、フィードスルーコイルを使用して、細長い物体を検査するための検査方法であって、この検査方法により、特に、ワイヤまたは細い棒等の比較的細い検査試料でも、高い欠陥信号レベル、それと同時に、低い干渉レベルによる検査が可能になる検査方法を提供することである。別の目的は、本方法を実施するのに適切な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】
【０００８】
前述の目的を達成するために、本発明は、請求項１に記載の特徴を有する検査方法と、請求項５に記載の特徴を有する検査装置とを提供するものである。有利な発展形態が従属請求項に記載されている。全ての請求項の用語は参照により明細書の内容に援用される。
【０００９】
上記種類の本発明の検査方法は、フィードスルーコイル構造が、物体のフィードスルー方向に対して横方向に移動可能であるように固定され、フィードスルーコイル構造が、物体のフィードスルー方向に対して横方向に生じる物体の横方向移動に従うことができるように、通過している物体に案内されるという事実によって規定される。結果として、通過している物体の横方向移動が生じるときでも、フィードスルーコイルが常に物体を中心として対称に配置されたままであることが可能になる。したがって、フィードスルーコイルのまたはフィードスルーコイル構造の連続的な自動センタリングが、通過している物体で行われ、その結果、検査中、フィードスルーコイルの対面する内面からの半径方向距離は、通過している物体の外周の任意のロケーションで変化しない。結果として、干渉レベルまたは信号対雑音比は、フィードスルーコイルの充填係数に関係なく、非常に低く保持することができるが、その理由は、距離の変化による干渉の影響が、通過している物体におけるフィードスルーコイル構造の構造的に行われる自動センタリングによってほぼ排除されるからである。
【００１０】
本方法を実施するのに、および細長い物体をフィードスルー方向に送るための少なくとも１つのフィードスルーコイルを有するフィードスルーコイル構造によるフィードスルー法を用いて、細長い物体を検査するのに適切な検査装置は、フィードスルーコイル構造を検査位置に固定するための固定装置であって、フィードスルー方向に対する横方向へのフィードスルーコイル構造の移動を可能にする固定装置と、フィードスルーコイル構造を通過する物体のロケーションに基づいて、フィードスルーコイル構造の検査位置のロケーションを調整するためのガイド装置とを有する。これに関連して、フィードスルーコイル構造のフィードスルーコイルの検査位置は、有利には、フィードスルーコイルが、通過している物体の断面に対してセンタリングされるような検査位置である。円形断面を有する検査試料の場合、例えば、円形断面を有するフィードスルーコイルを使用することが可能であり、そのフィードスルーコイルのコイル中心軸線は、通過している物体の横方向移動に関係なく、常に、通過している物体の長手方向中心軸線と本質的に同軸である。
【００１１】
フィードスルーコイルは、他の非円形断面、例えば、長方形断面、三角形断面、楕円形断面または長円形断面あるいは卵形断面に対して使用することもできる。ここで、フィードスルーコイルの断面は、相応して適合された断面の形状を有するべきである。
【００１２】
多くの方法の変形例では、フィードスルーコイル構造は、通過している物体に直接案内される。これに関連して、通過している物体とガイド装置の１つ以上のガイド要素との間で、連続的な接触を行うことができ、これらのガイド要素は、フィードスルーコイル構造に割り当てられ、それと共に移動することができる。接触は例えば摺動接触または転がり接触であり得る。摺動および転動の組み合わせも可能である。
【００１３】
多くの実施形態では、フィードスルーコイル構造は、検査すべき物体を介して案内するための少なくとも１つのガイドスリーブを有し、この場合、ガイドスリーブの有効な内部断面は、検査試料に対して本質的に遊びなしに摺動するように構成される。フィードスルーコイルは、ガイドスリーブを囲むことができ、ガイドスリーブの軸方向端部の間に、例えば、端部間のほぼ中央に配置することができる。ガイドスリーブの中心軸線をフィードスルーコイルのコイル軸と同軸に配置することができるので、通過している物体がガイドスリーブ内でセンタリングされるときに、通過している物体もフィードスルーコイルに対してセンタリングされる。
【００１４】
その代わりにまたはそれに加えて、フィードスルーコイル構造が、それを介して移動される物体で転動させるための少なくとも１つのガイドローラを有する少なくとも１つのローラ構造に接続されることも可能である。これにより、物体との特に穏やかな案内接触が可能になる。ローラ構造は、好ましくは、フィードスルー方向におけるフィードスルーコイル構造の前方の少なくとも１つのガイドローラと、フィードスルー方向におけるフィードスルーコイル構造の後方の少なくとも１つのガイドローラとを有し、その結果、フィードスルーコイル構造がローラ構造のガイドローラの間に配置される。これにより、検査すべき物体の最小負荷による確実なセンタリングが可能になる。ガイドローラはその外周に凹状のガイド輪郭を有することができるので、ガイドローラ自体が、通過している物体にセンタリングすることができ、これにより、通過している検査試料に対するフィードスルーコイルのセンタリングも常時保証される。凹状のガイド輪郭が本質的にＶ字状である場合、異なる直径を有する検査試料に対して、同じガイドローラを使用することができ、この場合、全ての例において、センタリングが特定の直径範囲にわたって行われる。
【００１５】
通過している物体におけるフィードスルーコイル構造の接触なしの案内も可能であり、例えば、特に接触に対して感度の高い表面を有する物体を検査すべき場合に行うことが可能である。方法の一変形例では、通過している物体の現在位置は、位置信号を発生させるための位置センサを使用して、フィードスルー方向のフィードスルーコイル構造の前方で、すなわち、フィードスルーコイル構造の入力側で検出され、物体のフィードスルー方向に対して横方向にフィードスルーコイル構造を変位させるための変位駆動部またはセンタリング駆動部が位置信号に基づいて制御され、その結果、変位駆動部を使用して、フィードスルーコイルが動的に、すなわち、物体の可能な横方向移動を検出するためのリアルタイム状態の近くでこのような検査位置に変位され、この検査位置において、通過している物体が本質的にフィードスルーコイル構造の中央に延びる。例えば、光学的または磁気的位置センサを使用して、物体の軸方向位置を検出することができる。
【００１６】
フィードスルーコイル構造を固定するための固定装置は、フィードスルーコイル構造を検査位置に固定するように意図され、それと同時に、物体のフィードスルー方向に対して横方向へのフィードスルーコイル構造の運動の制限を可能にする。このことは異なる方法で可能である。多くの実施形態では、固定装置は、フィードスルーコイル構造を取り付けるためのコイルホルダと、検査装置の機械ベースに永久的に接続される構成要素に取り付けるためのベース要素とを有し、この場合、コイルホルダは、移動可能な接続装置を介してベース要素に接続されるので、コイルホルダは、ベース要素に関連して、フィードスルー方向に対して横方向に延びる少なくとも２つの空間方向に移動することができる。結果として、フィードスルーコイル構造は、検査すべき物体の可能な横方向移動に従うことができるが、本質的にフィードスルー方向に固定されたままである。
【００１７】
一変形例では、接続装置は、互いに垂直に配向される旋回軸線を有する少なくとも２つの旋回継手を備え、その結果、ベース要素に対するコイルホルダの相対移動が、互いに垂直に延びる少なくとも２つの空間方向で可能である。
【００１８】
いくつかの実施形態では、互いに垂直にそれぞれ配向される旋回軸線を有する二対の旋回継手が設けられる。フィードスルーコイル構造が、機械ベースに比べて、旋回運動のための３つ以上の運動自由度を有する場合、フィードスルーコイルは、通過している物体に沿うことができ、フィードスルーコイルおよび通過している物体は横方向移動の状態にあるが、物体を有するフィードスルーコイル構造の配向も可能であり、この結果、傾斜による測定誤差が最小になり、傾斜トルクのまたは他の不均一な負荷の発生をもたらすフィードスルーコイル構造の状態が緩和される。
【００１９】
さらに、接続装置が、コイルホルダをベース要素に接続する少なくとも１つの可撓性接続要素を有することが可能である。一実施形態では、ベース要素は接続ワイヤを介してコイルホルダに接続され、したがって、このコイルホルダは、ベース要素に対して移動することができるが、フィードスルー方向において検査試料に沿うことができない。
【００２０】
別の代替例として、ベース要素に対してコイルホルダの軸受を浮かすことが可能であり、この軸受は、例えば、互いに垂直に配向される２つ以上のリニアガイドを有することができる。
【００２１】
さらに、コイルホルダをベース要素に接続する弾性的に回復するスプリング構造を使用することが可能である。スプリング構造は、１つ以上のスプリングを有することができ、コイルホルダが、理想的なフィードスルーに対応する基準位置に保持されるように、およびスプリング構造の弾性によるこの基準位置に対するいくらかの偏差が可能であるように具体化することができる。接続装置は、スプリング構造によって形成されることができるか、または他の構成要素、例えば接続ワイヤに加えて、このような構造を含むことができる。
【００２２】
強磁性の検査材料、例えば鋼管、鋼ワイヤまたは鋼棒は、多くの場合、透磁率の変化を示し、これらの変化は、探索される欠陥のものとはならず、明らかに検査を中断させるか、さらには検査を不可能にすることがあるが、その理由は、透磁率の変化が、大きな干渉信号を発生させることがあるからである。これらの干渉信号は、フィードスルーコイルのロケーションにおける検査材料の磁気飽和によって低減することができる。この目的のために、多くの実施形態において、フィードスルーコイル構造と共に移動することができるか、またはフィードスルーコイル構造に対して固定位置に配置される磁化装置は、フィードスルーコイル構造を通過する物体を磁化するために設けられる。磁化装置は、好ましくは、フィードスルー方向におけるフィードスルーコイル構造のフィードスルーコイルの前方に、およびフィードスルー方向におけるフィードスルーコイル構造のフィードスルーコイルの後方に磁化手段を有し、上記磁化手段は特に永久磁石の形態であり、その寸法は、検査すべき物体の断面に適合させる必要がある。磁化手段は、検査試料の材料に磁束線を発生させるように構成することができ、これらの磁束線は、フィードスルーコイルの領域において、通過している物体の長手方向に対して本質的に平行に延びる。永久磁石の代わりに、直流を供給し、かつ材料の長手方向軸線に対して本質的に平行な直流磁界を発生させるコイルを使用することもできる。これにより、時間の経過と共に変化することができる磁界強度による磁化が可能になる。
【００２３】
検査すべき物体の材料が検査のために磁化されている場合、検査試料の材料は、一般に、検査装置の検査セクションを通過した後、少なくとも部分的に磁化されたままである。このことは一般に望ましくないので、多くの実施形態において、フィードスルー方向のフィードスルーコイル構造の後方に配置される消磁装置が設けられる。上記消磁装置は、フィードスルーコイル構造とは空間的および構造的に別個に設けられ得るが、好ましい実施形態では、上記消磁装置は、検査試料に沿うフィードスルーコイルと共に移動する。このことは、例えば、フィードスルーコイル構造を固定するための固定装置が、消磁装置を保持するための固定構造も有するという事実によって実現することができる。例えば、必要な場合に、消磁装置を、固定装置に容易に取り付けることができるか、または消磁が不要である場合に固定装置から取り外すことができるように、固定構造を構成することができる。
【００２４】
これらの特徴および別の特徴は、請求項と明細書および図面との両方において認識することができ、この場合、個々の特徴は、本発明の実施形態のサブコンビネーションの形でそれら自体または複数でそれぞれ実現され、他の分野で実現することができ、保護を請求することができる有利な実施形態を表すことができる。本発明の例示的な実施形態を図面に示し、以下により詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】フィードスルーコイル構造用のコイルホルダが、可撓性接続ワイヤを介して、検査装置の機械ベースに取り付けられるベース要素に移動可能に接続される検査装置の第１の実施形態の本質的な構成要素の概略側面図を示している。
【図２】図１の実施形態の斜視平面図を示している。
【図３】フィードスルーコイル構造の第１の実施形態の縦断面図を示している。
【図４】フィードスルーコイル構造の第２の実施形態の縦断面図を示している。
【図５】フィードスルーコイル構造の第３の実施形態の縦断面図を示している。
【図６】フィードスルーコイル構造の第４の実施形態の縦断面図を示している。
【図７Ａ】ガイドスルー物体で転動させるためのガイドローラが流入側および流出側に取り付けられるフィードスルーコイル構造、ならびに選択的に取り付け可能なスプリングブラケットの斜視図を示している。
【図７Ｂ】検査試料で転動するガイドローラの軸方向図を示している。
【図８】複数の旋回軸受を有する固定装置であって、その固定装置に、検査すべき強磁性材料を磁化するための一体化された磁化装置を有するフィードスルーコイル構造が配置される固定装置、およびフィードスルーコイル構造と共に移動することができかつフィードスルーコイル構造の後方に配置される消磁装置の斜視図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１の部分断面側面図は、フィードスルーコイルによって、細長い物体（検査試料）をフィードスルー法で渦電流検査するための検査装置の一実施形態の本質的な構成要素を示している。図示されている検査装置の構成要素は、細長い物体用の製造機、例えばワイヤ引張機の出口のすぐ後方に配置することができる。典型的な例では、円形断面と約０．３ｍｍ〜約２ｍｍおよび約０．３ｍｍ〜約３ｍｍの直径とを有する金属ワイヤである検査試料１９０は、長手方向中心軸線１９１を有し、図面で右側から左側に延びる本質的に水平な移動方向（矢印）において、この長手方向軸線に対して平行に移動する。例えば、引張直後に欠陥について検査される新たに引っ張られたワイヤのための巻取装置を、検査装置の下流側、すなわち出口側に配置することができる。
【００２７】
検査装置は、概略的に示した少なくとも１つのフィードスルーコイル１１２を有するフィードスルーコイル構造１１０を有し、このフィードスルーコイル構造を介して、検査すべき物体が、検査のために、移動方向に一致するフィードスルー方向１９５に移動され、この場合、検査中にフィードスルーコイルが検査試料を囲む。囲んでいるフィードスルーコイル１１２は渦電流測定装置の送信コイルとしておよび受信コイルとして、それ自体公知の方法で接続される。フィードスルーコイルは、例えば、２つの測定コイルを備えることができ、これらの測定コイルは、本出願人による特許文献２によれば、互いに対向して接続され、互いに軸方向距離に配置され、そして電気的に接続することができる。
【００２８】
フィードスルーコイル構造は、固定装置１２０を使用して、機械ベースに取り付けられた検査装置の構成要素１２１に取り付けられる。構成要素は、例えば、検査装置の制御ユニットの部分であることが可能であり、この部分は、フィードスルーコイル構造を通電するためのおよび信号を検出して評価を行うための電気構成要素を含む。フィードスルーコイル構造は、可撓性接続ケーブル１１１およびプラグイン接点を介して制御ユニットに着脱可能に接続することができる。
【００２９】
フィードスルーコイル構造は、典型的な例において、本質的に円筒状のハウジング１１３を有し、このハウジングには、フィードスルーコイル構造のフィードスルーコイル１１２および別の構成要素が永久的に一体化される。図３〜図５のいくつかの変形例について以下により詳細に説明する。固定装置１２０は、制限的に広げることができる円筒状貫通開口部１２６を有するコイルホルダ１２５を備え、円筒状貫通開口部１２６にフィードスルーコイル構造を軸方向に挿入し、次に、クランプねじを締め付けることによって、そのフィードスルーコイル構造をコイルホルダに固定することができる。コイルホルダは、接続ワイヤ１３０の形態の単一の可撓性接続要素を介して固定装置のベース要素１４０に接続され、このベース要素１４０は、ねじを使用して構成要素１２１の上面に取り付けることができるベースプレート１４１を備える。
【００３０】
検査すべき物体のフィードスルー方向１９５がｚ方向として規定され、フィードスルー方向に対して垂直に配向されるｘ方向およびｙ方向がフィードスルー方向に対する横方向として規定される場合、ベース要素１４０とコイルホルダ１２５との間の可撓性接続部によって、コイルホルダ、およびそれに保持されたフィードスルーコイル構造が、ベース要素に対して全ての横断方向に、特に、水平方向（ｘ方向）および垂直方向（ｙ方向）の両方に移動することができ、一方、接続ワイヤが引っ張られるときに、フィードスルー方向（ｚ方向）に対して平行な移動がほぼ防止されることが明らかである。
【００３１】
フィードスルーコイル構造は、検査すべき物体を介して案内するためのガイドスリーブを有し、この場合、ガイドスリーブを介して案内される検査対象物に対して本質的に遊びなしに、ガイドスリーブが摺動することができるように、ガイドスリーブの内部断面が寸法決めされる。図３〜図６を参照して、詳細について以下にさらに説明する。ガイドスリーブが備えられるガイド装置により、ワイヤの長手方向軸線１９１が、フィードスルーコイルの中心に、すなわちコイル中心軸線と同軸に常に配置される。検査装置の動作中に、検査対象物１９０が、適切なフィードスルー速度でフィードスルーコイル構造を介して案内され、その過程で、検査試料を案内するための入力側および出力側に設けられた要素の形態に応じて、ならびに検査試料の機械的特性および弾性特性に応じて、フィードスルー方向１９５に対して垂直なやや大きな横方向移動を行うことができる。従来のフィードスルーコイル構造では、これらの横方向移動により、測定の長い中断が生じることがあるが、その理由は、フィードスルーコイル構造の測定信号が、検査試料の材料の表面とフィードスルーコイルの内面との間の距離に非常に依存するからである。図示した実施形態において、これらの欠陥は、可撓性サスペンションのおかげでフィードスルーコイルが検査試料の横方向移動に従うことができ、その結果、フィードスルーコイルのロケーションが、フィードスルーコイルまたはフィードスルーコイル構造を通過する物体のロケーションに基づいて自動的に調整されるという事実によって低減または回避される。検査試料は、空間内における検査試料の絶対位置に関係なく、フィードスルーコイル構造を介して常に中央に延びるので、距離に依存する欠陥による寄与が大幅に抑制され、その結果、距離に依存する干渉レベルが非常に低い状態で測定を行うことができる。
【００３２】
次に、例えば、製造箇所の近くで、約０．３ｍｍ〜２ｍｍおよび約０．３ｍｍ〜３ｍｍのワイヤ断面についてワイヤを検査する際に使用することができるような軽量かつコンパクトなフィードスルーコイル構造の複数の例示的な実施形態について、図３〜図６を参照して説明する。図３のフィードスルーコイル構造のフィードスルーコイルは、互いに軸方向距離に配置される２つの測定コイル３１２によって形成され、これらの測定コイルを、多心接続ケーブル３１１を介して検査装置の電子制御装置に接続して、異なるコイル対を形成することができる。測定コイルは薄壁管３２０のほぼ中央に設置され、この薄壁管は、非磁性材料、例えば、オーステナイト鋼、ガラス、セラミック、プラスチック、適切な超硬合金または複合材料からなる。
【００３３】
薄壁管３２０は複数の機能を有する。その薄壁管３２０は、一方、フィードスルーコイル構造のガイドスリーブとして機能し、この目的のために、ガイドスリーブを介して案内される金属ワイヤの外径よりもほんの僅かに大きな内径を有する。好ましくは、全ての面に対して本質的に遊びがないように、検査試料がスリーブを介して摺動することが可能であるような適合性が選択されるべきである。検査試料の表面と管の内面との間の可能な空隙は、例えば、最大３０μｍ〜５０μｍまたは最大６０μｍまたは最大８０μｍまでの範囲にあることが可能であり、検査試料の表面特性に従って選択することが可能である。ガイドスリーブの材料は、フィードスルーコイル構造の長い動作寿命に関連して、さらには、摩耗基準に従って選択されるべきであり、可能ならば、貫通案内すべき検査試料の材料に対して耐摩耗性であるべきである。別の機能は、管３２０の非磁性材料により、貫通案内される強磁性物体が、フィードスルーコイル構造の磁石部または磁化部にくっ付き続けないかまたは「磁気的に付着しない」ことが保証されることである。したがって、管は検査試料と検査装置との間に磁気絶縁体を形成する。
【００３４】
磁気分離にもかかわらず、高い充填係数による測定を可能にするために、管の壁厚は非常に薄くする必要がある。上記厚さは、例えば、０．２５ｍｍ未満であり、特に、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲にあり得る。
【００３５】
管３２０の壁厚に応じて、非常に高い、例えば７０％よりも高い充填係数を検査中に実現することができる。特に、充填係数は約７５％〜約９５％の範囲にあることができる。例えば、約７０％〜約８０％の充填係数を比較的容易に実現することができる。
【００３６】
測定コイルに対面する支持管の端面と測定コイルとの間に、非常に小さな空隙が残存するように、導磁性材料、例えば、適切な鋼材からなる比較的強固な支持管３２２を測定コイルの両側のガイドスリーブ３２０に嵌合させることができる。これらの要素を互いに固定するために、および高感度の測定コイルと、それらに通じる接続ケーブルと、測定コイルに対面する支持管３２２の端部とを保護するために、これらの要素が樹脂被覆３２４によって囲まれ、結果として、機械的に安定し、それと同時に損傷から保護される。互いに固定される要素からなるこの構造ユニットは、フィードスルーコイル構造の基本ユニットを形成し、既に完全な機能能力を有している。
【００３７】
機能をさらに向上させるために、置換することができるガイドノズル３２５がガイドスリーブ３２０の両端に設けられ、これらのガイドノズル３２５の、内部が研磨されたノズル開口部３２６がガイドスリーブの中心軸線と同軸に配置される。ガイドノズルは、鋼管３２２のそれぞれの端部に嵌合されるアルミニウムホルダ３２８に置換可能に保持される。検査試料の送入を容易にするために、ガイドノズルがそれらのそれぞれの外側面で円錐状に広げられる。ノズル要素は、例えば、ダイヤモンド材料またはプラスチックからなることができる。
【００３８】
構造全体が注型樹脂混合物によって囲まれ、この注型樹脂混合物は、硬化後に、フィードスルーコイル構造の気密および液密の本質的に円筒状のハウジング３１３を形成し、このハウジング３１３から、置換可能なガイドノズルが挿入されるノズルホルダのみが両側に突出し、接続ケーブル３１１が半径方向に突出する。取り付けが容易で非常にコンパクトかつ軽量なフィードスルーコイル構造は、外部からの機械的影響、熱的影響および化学的影響に対して優れた保護を行い、したがって、製造箇所の近くで、例えば、ワイヤ引張装置の引き抜きダイから出た直後に、非常に長期間にわたって機能をほとんど悪化させることなく使用することができる。
【００３９】
図３は、通過している検査試料を磁化するための磁化装置を有しない実施形態を示しているが、図４〜図６は、このような磁化装置を有する種々の実施形態を示している。これらの変形例は、特に、検査材料の透磁率が変化することにより、検査材料が異なるものである可能性があるか、さらには、透磁率の変化によって生じる干渉信号から探索されている欠陥から発生する欠陥信号を区別することが不可能であることについて、強磁性検査材料をチェックすべきである場合に、利点を提供することができる。磁化手段は、この場合、検査材料を磁気的に均一化するのに、およびフィードスルーコイルの領域の透磁率の変化を低減するのに役立ち、この結果、信号対雑音比を改善することができる。図４〜図６の実施形態において、図３によるより簡単な実施形態に同一のまたは対応する形態で存在するそれらの構成要素には、図３の参照番号に１００を足したまたは１００の倍数を足した対応する参照番号が付されている。
【００４０】
磁化装置は２つの永久磁石４４０を備え、これらの永久磁石は、測定コイル４１２に対して対称に配置され、測定コイルの領域において、ガイドチューブの長手方向に本質的に平行に延びる磁束線を有する磁界を発生させるために、同じ向きの磁極を有する。管に嵌合される永久磁石が互いに誘引しなければならないという事実により、取り付け中に、永久磁石の正確な向きを容易に決定することができる。永久磁石４４０と測定コイルとの間の軸方向距離は管状スペーサ要素４４５を使用して調整され、永久磁石が端部から嵌合される前に、これらの管状スペーサ要素４４５が支持管４２２に嵌合される。スペーサと永久磁石とが嵌合された後、既述したように、アセンブリ全体を注型樹脂で鋳造して、ハウジング４１３を形成する前に、ガイドノズル用のホルダが端部に嵌合される。この場合、導磁性の支持管４２２は磁束導体としても機能する。
【００４１】
同一に寸法決めされた永久磁石が測定コイルのロケーションにあるときに、比較的強い磁化磁界が存在する場合、永久磁石を移動させて、測定コイルにさらに近接させることができる。これに関連して、図５は、管状スペーサの代わりに、細いシムリング５４５のみが挿入され、その結果、永久磁石と測定コイルとの間の軸方向距離が、図４による実施形態よりも短い例示的な実施形態を示している。
【００４２】
例えば、図４および図５の実施形態の比較的小さな永久磁石の代わりに、比較的大きな永久磁石を使用することができるという事実によって、測定コイルのロケーションにおける磁界強度のさらなる変化が可能である。これに関連して、図６は、実施例によれば、比較的大きな体積の磁性材料を有する２つの永久磁石６４０を示している。これらの永久磁石６４０は、スペーサ６４５を介在させた状態で測定コイルに近接するように移動される。
【００４３】
ここで、図７Ａおよび図７Ｂは、特に、直径約２〜３ｍｍを起点とするやや太いワイヤを検査するように、さらには、相応して寸法決めされた棒または管を検査するように構成される実施形態を示している。例えば、１５ｍｍ〜２０ｍｍまでの範囲の直径をカバーすることが可能である。一般に、フィードスルーコイル構造の構成要素が全体的に大きくなり重くなると、それだけ、検査すべき物体の直径も大きくなる。他方、検査すべき物体は、一般に、検査装置のロケーションの前方および後方に案内され、ガイド間における材料の断面積が十分である場合、それらのガイドは、十分な負荷に耐えることができ、さらに、比較的重いフィードスルーコイル構造を支持することができる。フィードスルーコイル構造７１０は、図７Ｂの軸方向図に示されている内管７２０を備え、非磁性材料からなり、そして先の実施形態のガイドスリーブとは対照的に、検査試料の外径よりもかなり大きくすることができる内径を有し、その結果、検査中における検査試料と管の内面との接触が回避される。導磁性材料からなる支持管７２２は、上記実施形態と同様の方法で管に嵌合される。フィードスルーコイル７１２の測定コイルが内管７２０の中央に嵌合される。磁化装置の２つの磁化磁石７４０は、測定コイルから離間して測定コイルの両側の外管７２２に嵌合され、ねじによってそれらの外管の軸方向位置に固定される。
【００４４】
フィードスルーコイル構造は、図３〜図６の実施形態と同様に、内管７２０と、それを囲む少なくとも１つの外管７２２とを有する管構造を有し、この場合、内管７２０は本質的に非磁性材料からなり、外管７２２は本質的に導磁性材料からなり、したがって、磁化手段の部分として機能することができる。フィードスルーコイルは、外管を有しない領域で内管を囲み、外管の部分はフィードスルーコイルの２つの側部に配置される。図３〜図６の実施形態の内管は、ガイドスリーブとして機能し、検査された物体で摺動するが、図７の変形例では、通常、物体との接触が行われず、案内がローラ構造によって保証される。
【００４５】
フィードスルー方向に対して垂直に配向されかつ動作中にほぼ水平である回転軸線を中心として回転可能であるように、それぞれのローラキャリアに取り付けられるガイドローラ７６０を支持するローラキャリア７６２は、フィードスルーコイル構造の両方の軸方向端部に固定される。ローラキャリアは、測定コイルの領域に配置される構造全体の重心に対してほぼ回転対称的に、構造の、またはそれを介して案内される検査試料の長手方向軸線の両側に配置され、その結果、重量についてバランスされる分配が得られる。少なくともガイドローラ７６０の外周領域が、青銅またはある他の非磁性材料、好ましくは耐摩耗性の材料（例えばプラスチック、Ｖｕｌｋｏｌｌａｎ（登録商標）等）からなるガイドローラ７６０は、それらの外周において、凹状の、本質的にＶ字状のガイド輪郭を有し、このガイド輪郭は、構造全体が検査試料から吊り下げられるときに、ガイドローラ自体が、それらを介して案内される検査試料に対して横方向にセンタリングすることを保証する。図７Ｂは、ガイドローラ７６０が、フィードスルー方向に（紙面に対して垂直に）案内される検査試料７９０の中央に設置されるこの状態を示している。ここで、ガイドローラが寸法決めされて配置され、次に、検査試料の中心軸線が、内管と接触することなくフィードスルーコイル構造の内管７２０の中心に延びる。ローラ構造が、測定コイルの領域の磁界分布に対して悪影響を与えることを防止するために、ローラ構造の全ての構成要素は、可能な場合、非磁性材料から製造すべきである。
【００４６】
この実施形態では、磁化装置が、フィードスルーコイル構造の外側の磁力線を閉じるための導磁装置７４６を備えるという事実によって、検査試料の特に効果的な磁化を実現することができる。この装置は、図７Ａの典型的な例において、導磁性材料からなる（破線で単に概略的に示されている）磁界棒７４６として構成される。この磁界棒はフィードスルーコイル構造に永久的に確実に接続することができるが、図示した実施形態では、その磁界棒は、必要な場合に取り外すことができ、かつ工具を使用することなくフィードスルーコイル構造に取り付けおよびそこから取り外すことができる磁界棒として構成される。
【００４７】
図８は、図７に示されているフィードスルーコイル構造７１０が動作準備状態で取り付けられた状態にあることを示している。この状態において、フィードスルーコイル構造は固定装置８２０に挿入され、この固定装置は、検査装置の動作中に、フィードスルーコイル構造における検査試料のセンタリングを維持しつつ、フィードスルーコイル構造が、通過している検査試料の可能な横方向移動に従うことを可能にする。固定装置は、上部が開かれたコイルホルダ８２５を備え、このコイルホルダは、船形であり、その側壁が上部に突出していることによりＬ字状の凹部を有し、このＬ字状の凹部から、外側に突出するピンを使用して、フィードスルーコイル構造を吊り下げることができる。さらに、固定装置は、本質的に角のあるベース要素８４０を有し、このベース要素により、固定装置が、機械に固定された検査装置の部分に取り付けられることが可能になる。典型的な例では、固定装置を引き抜きダイ装置の引き抜きダイホルダにしっかりと直接ねじ止めすることができるねじを固定するための貫通穿孔が、ベース要素の垂直な前面に設けられる。角の水平部を使用して、機械に固定された他の構成要素の上面に、ベース要素を取り付けることもできる。
【００４８】
ベース要素８４０およびコイルホルダ８２５は、本質的に移動することができる接続装置８３０によって接続される。上記接続装置８３０は旋回アーム８３２を備え、この旋回アームは、互いに垂直に配向される２つの旋回軸線を有する継手構造８３４を介してベース要素８４０に接続される。第１の水平旋回軸線８３５は垂直方向への旋回アームの旋回運動を可能にし、一方、第２の垂直旋回軸線８３６は追加の横方向旋回を可能にする。コイルホルダに対面する旋回アームの端部には第２の継手構造が配置され、この第２の継手構造も、互いに垂直に配向される２つの旋回軸線を有する。上部が開かれた本質的にＵ字状の固定棒８３９は旋回継手を介して旋回アームに接続され、その結果、この継手の旋回軸線８３７は旋回レバー８３２の長手方向軸線に対して垂直に延びる。コイルホルダ８２５は固定棒のアームの間に旋回可能に取り付けられ、この場合、関連する旋回軸線８３８は旋回軸線８３７に対して垂直に延びる。２つの継手構造は、フィードスルー軸線の本質的に水平な配向を維持しつつ、ベース要素に接続されるコイルホルダが、垂直方向および横方向の両方向に、すなわち、フィードスルー方向に対して全ての横断方向に移動されることを可能にする。一方、これにより、構造の取り付けおよび検査試料の送入が容易になる。さらに、これにより、フィードスルーコイル構造における検査試料のセンタリングを維持しつつ、検査構造が、通過している検査試料の可能な横方向移動に従うことが可能になる。その上、固定装置は、例えば、検査試料が破断するか、または長い検査試料の端部がフィードスルーコイル構造を通過している場合に、フィードスルー領域の近くでフィードスルーコイル構造も保持する。したがって、固定装置は落下防止手段として機能する。
【００４９】
図８の実施形態の特定の１つの特徴は、大きな永久磁石または電磁石の形態の消磁装置８６０が、フィードスルー方向のフィードスルーコイル構造７１０の背部においてコイルホルダ８２５に配置されるということにある。さらに、消磁装置を上方からコイルホルダに確動ロックして取り付けるために使用することができる外側に突出するピンが、消磁装置に設けられる。フィードスルーコイル構造の出口側ガイドローラ７６０は、消磁装置の入口側ガイドローラを同時に形成し、消磁装置の出口側には別のガイドローラ８６１が配置されて、消磁装置による、検査された検査試料および依然として磁化している検査試料の中央案内が保証される。
【符号の説明】
【００５０】
１１０  フィードスルーコイル構造
１１１  可撓性接続ケーブル
１１２  フィードスルーコイル
１１３  本質的に円筒状のハウジング
１２０  固定装置
１２１  検査装置の構成要素
１２５  コイルホルダ
１２６  円筒状貫通開口部
１３０  接続ワイヤ
１４０  ベース要素
１４１  ベースプレート
１９０  検査試料
１９１  ワイヤの長手方向中心軸線
１９５  フィードスルー方向
３１１  多心接続ケーブル
３１２  測定コイル
３１３  本質的に円筒状のハウジング
３２０  薄壁管（ガイドスリーブ）
３２２  支持管
３２４  樹脂被覆
３２５  ガイドノズル
３２６  ガイドノズル３２５のノズル開口部
３２８  アルミニウムホルダ
４１２  測定コイル
４１３  ハウジング
４２２  支持管
４４０  永久磁石
４４５  管状スペーサ要素
５４５  狭いシムリング
６４０  永久磁石
６４５  スペーサ
７１０  フィードスルーコイル構造
７１２  フィードスルーコイル
７２０  内管
７２２  支持管（外管）
７４０  磁化磁石
７４６  導磁装置（磁界棒）
７６０  ガイドローラ
７６２  ローラキャリア
７９０  検査試料
８２０  固定装置
８２５  コイルホルダ
８３０  接続装置
８３２  旋回アーム
８３４  継手構造
８３５  第１の水平旋回軸線
８３６  第２の垂直旋回軸線
８３７  旋回継手の旋回軸線
８３８  関連する旋回軸線
８３９  本質的にＵ字状の固定棒
８４０  ベース要素
８６０  消磁装置
８６１  別のガイドローラ
【図１】
0005806117.tif 000002
【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７Ａ】
0005806117.tif 000008
【図７Ｂ】
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【図８】
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