(57)【要約】【課題】  被検査材が偏芯した場合にもこれに無関係に常に疵の有無を正確に判定する。【解決手段】被検査材ＬＭの長手方向へ間隔をおいて配設され、互いに逆位相で励磁される一対の励磁コイル２Ａ，２Ｂと、これら励磁コイル２Ａ，２Ｂの間の中間位置で被検査材ＬＭの周面に対して間隔をおいて周方向の径方向対称位置に複数配設され、検出される磁気の強さに応じた検出信号を発する磁気抵抗センサ３と、径方向対称位置にある磁気抵抗素子の検出信号の和を周方向で算出して和信号を得て、当該和信号より被検査材ＬＭ周面の疵の有無を判定する判定装置とを備える。  【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
丸棒状被検査材の長手方向へ間隔をおいて配設され、互いに逆位相で励磁される一対の励磁コイルと、これら励磁コイルの間の中間位置で前記被検査材の周面に対して間隔をおいて周方向の径方向対称位置に複数配設され、検出される前記周方向の磁気の強さに応じた検出信号を発する磁気検出手段と、径方向対称位置にある前記磁気検出手段の検出信号の和を周方向で算出して和信号を得て、当該和信号より前記被検査材周面の疵の有無を判定する判定手段とを具備する渦流探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は渦流探傷装置に関し、特に、丸棒状被検査材周面の線状疵等を良好に検出できる渦流探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には巻き方向が逆の２個の励磁コイルの間に、巻き方向が同じ複数の検出コイルを円周面上に放射状に配置して、各検出コイルから出力される検出信号より、被検査材の内周面ないし外周面に生じた線状疵の有無を判定する渦流探傷装置が示されている。
【特許文献１】特開２００３−１４９２１０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来の渦流探傷装置において、励磁コイルの中心と検出コイルが配置された円周面の中心は同軸に位置させてあり、当該中心軸に対して被検査材の内周面ないし外周面が常に同心に位置すれば問題ないが、搬送装置で連続的に長手方向へ搬送される管体や棒体等の被検査材は搬送時の振れによって往々にして偏芯し、これによって検出コイルの出力が変動して線状疵等の有無判定の精度が損なわれるという問題があった。
【０００４】
そこで本発明はこのような課題を解決するもので、丸棒状の被検査材が偏芯した場合にもこれに無関係に常に疵の有無を正確に判定できる渦流探傷装置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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明では、丸棒状被検査材（ＬＭ）の長手方向へ間隔をおいて配設され、互いに逆位相で励磁される一対の励磁コイル（２Ａ，２Ｂ）と、これら励磁コイル（２Ａ，２Ｂ）の間の中間位置で被検査材（ＬＭ）の周面に対して間隔をおいて周方向の径方向対称位置に複数配設され、検出される上記周方向の磁気の強さに応じた検出信号（３ａ，３ｂ，３ｃ，…，３ｇ，…）を発する磁気検出手段（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…，３Ｇ，…）と、径方向対称位置にある磁気検出手段の検出信号の和を周方向で算出して和信号を得て、当該和信号より被検査材（ＬＭ）周面の疵の有無を判定する判定手段（４）とを具備している。
【０００６】
本発明において、径方向対称位置にある磁気検出手段の検出信号の和を周方向へ逐次算出して和信号を得ると、この和信号は被検査材偏芯の影響を受けない。そこで、和信号が閾値を越えたか否かで疵の有無を判定すれば、被検査材の偏芯に拘わらず疵の有無を確実に判定することができる。
【０００７】
なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明の渦流探傷装置によれば、丸棒状被検査材が偏芯した場合にもこれに無関係に常に疵の有無を正確に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１には渦流探傷装置の検出部Ｍの斜視図を示し、図２にはその側面図を示す。各図において、検出部Ｍは円筒状のコイルボビン１を備えており、その筒軸方向の両端部外周にはそれぞれ、逆位相で交流励磁される励磁コイル２Ａ，２Ｂが巻回されている。コイルボビン１の中間部外周には周方向へ等間隔で複数（例えば１０度の角度間隔で３６個）の磁気検出手段たる磁気抵抗センサ３が設けられている。磁気抵抗センサ３としては、スピンバルブ巨大磁界抵抗効果素子（ＳＶ−ＧＭＲ素子）などのＧＭＲ素子やトンネル磁気抵抗素子（ＴＭＲ素子）等を使用することができる。各磁気抵抗センサ３はフルブリッジ回路を形成する４個の磁気抵抗素子を内蔵しており、フルブリッジ回路とすることによって、磁気抵抗センサ３の、磁束が零の場合の検出信号のオフセットを零にすることができる。なお、各磁気抵抗素子の感磁方向は、コイルボビン１を貫通して移動する被検査材ＬＭに対して平行かつ周方向と一致するように設定されている。
【００１０】
磁気抵抗センサ３は判定装置に接続されている。なお、以下は周方向の各位置に設けた磁気抵抗センサとその検出信号をアルファベットで識別する。図３において、判定装置４は各磁気抵抗センサ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…，３Ｇ，…に対応させて設けた複数の増幅器４１および検波器４２と、ＡＤ変換回路４３、メモリ回路４４、対向和演算回路４５、判定回路４６および出力回路４７で構成されている。なお、対向和演算回路４５および判定回路４６はコンピュータのソフトウェアで実現することができる。各磁気抵抗センサ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…，３Ｇ，…の検出信号３ａ，３ｂ，３ｃ，…，３ｇ，…は増幅器４１で増幅された後、検波器４２で同期検波され、ＡＤ変換回路４３で周期的に順次選択されてメモリ回路４４に記憶される。対向和演算回路４５は径方向対称位置にある磁気抵抗センサ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…，３Ｇ，…の検出信号３ａ，３ｂ，３ｃ，…，３ｇ，…の和を逐次周方向へ算出して和信号として記憶する。判定回路４６は和信号が所定の閾値Ｔｈを越えたときに被検査材ＬＭの表面に疵が存在すると判定し、その判定結果は出力回路４７を経て出力される。
【００１１】
このような構成の渦流探傷装置において、コイルボビン１内に丸棒状の被検査材ＬＭを通すと、図４に示すように、各励磁コイル２Ａ，２Ｂによって被検査材ＬＭの表面には周方向へ渦電流Ｉ１，Ｉ２が流れる。その向きは、励磁コイル２Ａ，２Ｂの励磁が互いに逆方向であることにより、逆方向となっている。被検査材ＬＭの表面に疵が無い場合には、磁気抵抗センサ３を配設した両励磁コイル２Ａ，２Ｂの中間位置では、渦電流Ｉ１，Ｉ２は互いに相殺しあって実質的に流れないから、いずれの磁気抵抗センサ３の検出信号も零となる。
【００１２】
図５に示すように、被検査材ＬＭの表面に線状疵ＷＬが生じた場合には、励磁コイル２Ａ，２Ｂで誘起された各渦電流Ｉ１，Ｉ２は線状疵ＷＬを迂回するように乱され、渦電流Ｉ１，Ｉ２の一部Ｉ３，Ｉ４が線状疵ＷＬに沿って被検査材ＬＭの長手方向へ流れるようになる。このため、これら渦電流Ｉ３，Ｉ４によって線状疵ＷＬに近い位置の磁気抵抗センサ３にその高感度方向（ないしその逆方向）の磁束が生じて、フルブリッジ回路が非平衡状態となり、磁気抵抗センサ３より検出信号が生じる。この場合、線状疵ＷＬに対して周方向の両側に位置する磁気抵抗センサ３からは十分な大きさの検出信号が生じ、一方、線状疵ＷＬの直上や線状疵ＷＬから離れた位置にある磁気抵抗センサ３の検出信号は零か充分小さくなる。そして、線状疵ＷＬに沿った渦電流Ｉ３，Ｉ４は、線状疵ＷＬを境に周方向の前後で互いに逆方向になっているから、この部分に位置する磁気抵抗センサ３の検出信号は互いに逆極性となる。線状疵ＷＬがある場合の検出信号の一例を図６（１）に示し、その変動周期は１８０度以内である。そこでこの場合に、径方向対称位置にある磁気抵抗センサ３の検出信号の和を逐次周方向へ算出すると、和信号は１８０度内で図６（２）に示すように上記検出信号と同様の変化を示す。
【００１３】
コイルボビン１内を通過する、表面に疵を生じていない丸棒状被検査材ＬＭが偏芯すると、磁気抵抗センサ３の検出信号は図７（１）に示すように３６０度の周期で略正弦波状に変化する。この理由は、被検査材の軸心とコイルボビン１の中心が一致している場合には被検査材ＬＭ表面を流れる渦電流によって生じる磁束は径方向へ向かうもののみとなり、磁気抵抗センサ３の感磁方向は既述のように周方向に設定されているから検出信号は零になる。これに対して、被検査材ＬＭが偏芯してその軸心とコイルボビン１の中心がずれると、被検査材ＬＭの径方向とコイルボビン１の径方向が互いに角度を成すようになり、この結果、周方向への磁束成分が現れてこれが磁気抵抗センサ３で検出されて、検出信号が略正弦波状に変化するのである。このため、検出信号が所定の閾値を越えたか否かで疵の有無を判定すると誤ることになる。ここで、径方向対称位置にある磁気抵抗センサの検出信号の和を逐次周方向へ算出して和信号を得ると、この和信号は図７（２）に示すように１８０度内でその値が零になり、被検査材の偏芯の影響を受けない。そこで、和信号が閾値を越えたか否かで疵の有無を判定すれば、被検査材の偏芯に拘わらず線状疵の有無を確実に判定することができる。
【００１４】
図８（１）は、φ１８の丸棒状被検査材の長手方向３７０ｍｍの範囲で三箇所にそれぞれ０．３ｍｍ深さ（図のＡ位置）、０．５ｍｍ深さ（図のＢ位置）、０．７ｍｍ深さ（図のＣ位置）で５０ｍｍ長の線状疵を人工的に形成して、被検査材を偏芯状態で搬送し、上記手順で和信号を得てその最大電圧値と最小電圧値を示したものである。閾値Ｔｈを適当な大きさに設定すると、疵のある部分では和信号の最大電圧値が閾値Ｔｈを越え、疵の無い部分では和信号の最大電圧値は閾値Ｔｈを越えないので、疵の有無を確実に判定することができる。これに対して、和信号を得る前の磁気抵抗センサ３の検出信号の最大電圧値は図８（２）に示すように疵を生じていない位置でも閾値Ｔｈを越えており、これでは疵の有無を判定することはできない。なお、上記渦流探傷装置は線状疵に限らずヘゲ疵の検出も可能である。また、磁気検出手段としては、磁気抵抗センサに代えて磁気検出コイルを設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】渦流探傷装置の検出部の斜視図である。
【図２】渦流探傷装置の検出部の側面図である。
【図３】判定装置の回路構成を示すブロック図である。
【図４】線状疵が無い場合の渦流探傷装置の検出部の概念的断面図である。
【図５】線状疵が有る場合の渦流探傷装置の検出部の概念的断面図である。
【図６】線状疵が有る場合の、検出信号および和信号の周方向での変化を示す図である。
【図７】被検査材が偏芯している場合の、検出信号と和信号の被検査材周方向位置での変化を示す図である。
【図８】線状疵が有る場合の、検出信号および和信号の被検査材長手方向位置での変化を示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
1…コイルボビン、２Ａ，２Ｂ…励磁コイル、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…，３Ｇ，…磁気抵抗センサ（磁気検出手段）、３ａ，３ｂ，３ｃ，…，３ｇ，…検出信号、４…判定装置（判定手段）、ＬＭ…被検査材。
【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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【図８】
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