(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを焼入れて表層に形成された硬化層の深さを測定する装置であって、
磁束を発生させて前記ワークを磁化する励磁コイルと、前記励磁コイルで発生させた磁束を検出する検出コイルと、前記励磁コイルと前記検出コイルとを一体に保持する保持部材と、を備え、
前記励磁コイルは、両磁極の先端が前記ワークに対向する門形の励磁用コア部に励磁用コイルを巻回し、
前記検出コイルは、前記励磁用コア部の両磁極の間であって前記ワークの表面に沿って配置され磁性板を積層した検出用コア部に検出用コイルを巻回し、
前記保持部材は、前記ワークの断面形状に沿って形成された部分と、前記ワークに対して位置決めする位置決め部とを有する
ことを特徴とする硬化層深さ測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載された硬化層深さ測定装置において、
前記保持部材は、合成樹脂から形成されている
ことを特徴とする硬化層深さ測定装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された硬化層深さ測定装置において、
前記検出用コア部は、前記励磁用コア部の互いに対向配置された門型の磁極先端の中間位置に配置されている
ことを特徴とする硬化層深さ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを焼入れして表層に形成された硬化層の深さを測定する硬化層深さ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属の強度を高めるために鋼材等のワークに対して高周波焼入れを施して硬化させることが知られている。ワークを焼入れすることにより、ワーク表層に硬化層が形成されることになる。
硬化層の深さに応じて機械的特性が変化するため、予め設定した処理条件で焼入れを行い、さらに、製造後の品質検査を行っている。
従来、ワークに対し適正な焼入加工が施されたかを検査する方法として、任意に抽出したワークを切断して検査する方法があったが、この方法の場合、検査に時間を要する上に検査対象のワークは製品として使用できなくなる。
【０００３】
ワークの表層に形成された硬化層の深さを測定する装置として、ワークを磁化する磁化器と、磁化器により発生させた誘導磁場を検出する検出コイルと、検出コイルの出力電圧値とワークと同等材料に関する既知の磁気特性情報とからワークの焼入深さを導出する焼入深さ特定手段と、を備えた従来例がある（特許文献１）。
特許文献１の従来例では、磁化器は、側面視がコ字状のヨークにおいてワークとは対向する部分に励磁用のコイルが巻回された構造であり、ヨークの脚元に検出コイルが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０５７２２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の従来例では、ヨークは、側面視がコ字状、つまり、開口側がワークに対向する一対の脚部及び脚部を連結する基部を有する門形である。基部に設けられた励磁用のコイルに電流が流されると、磁束は、一方の脚部の内部、ワーク内部、他方の脚部の内部、基部の内部の順で流れることになり、この磁束に伴って、ワークの表層では、空間磁束が生じる。
空間磁束を検出コイルで検出することになるが、特許文献１の従来例では、検出コイルはヨークの一方の脚部の脚元に設けられているため、空間磁束だけでなくヨークの内部に生じる磁束までも検出することになり、測定精度が十分ではないという課題がある。
【０００６】
本発明の目的は、測定精度を向上させることができる硬化層深さ測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の硬化層深さ測定装置は、ワークを焼入れて表層に形成された硬化層の深さを測定する装置であって、磁束を発生させて前記ワークを磁化する励磁コイルと、前記励磁コイルで発生させた磁束を検出する検出コイルと、前記励磁コイルと前記検出コイルとを一体に保持する保持部材と、を備え、前記励磁コイルは、両磁極の先端が前記ワークに対向する門形の励磁用コア部に励磁用コイルを巻回し、前記検出コイルは、前記励磁用コア部の両磁極の間であって前記ワークの表面に沿って配置され磁性板を積層した検出用コア部に検出用コイルを巻回し、前記保持部材は、前記ワークの断面形状に沿って形成された部分と、前記ワークに対して位置決めする位置決め部とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の硬化層深さ測定装置は、励磁用コイル部に電流を流すと、門形の励磁用コア部及びワークの内部に磁束が流れるとともに、この磁束に伴って空間磁束がワークの表層に生じる。この空間を流れる漏磁束を検出コイルで検出する。検出コイルで検出される電圧はワーク表層に形成された硬化層の深さに応じて異なるものであり、この検出電圧に基づいて硬化層の深さを測定する。
本発明における電磁鋼板を積層した検出用コア部を有する検出コイルは、励磁コイルとは離れた位置に配置されているため、門形の励磁用コア部に流れる磁束の影響が及ぶことが少なく、従来に比べて、測定精度を高くできる。
【０００９】
しかも、前記励磁コイルと前記検出コイルとを一体に保持する保持部材を備えた構成により、保持部材で、励磁コイルと検出コイルとが位置決めされるので、ワークへの励磁コイル及び検出コイルの設置作業が容易となる。
さらに、前記保持部材は、前記ワークに対して位置決めする位置決め部を有するので、
ワークに形成された部位に位置決め部を係合させながら、保持部材を移動させると、励磁コイルと検出コイルとは相対的な位置を保持しながら、保持部材とともに移動する。そのため、励磁コイルと検出コイルとがワークに対して適正な位置を保ちながら移動するので、より精度の高い測定を行うことができる。
【００１０】
前記保持部材は、合成樹脂から形成されている構成が好ましい。
この構成により、容器内に合成樹脂を流し込み、流し込んだ合成樹脂が硬化しない前に、励磁コイルと検出コイルとを容器内にセットする。合成樹脂が硬化したら、励磁コイルと検出コイルとが一体に保持されることになる。
そのため、溶融された合成樹脂を容器に流し込むだけで、保持部材の形成が容易に行える。しかも、合成樹脂であるため、励磁用コイル部や検出用コイル部が使用中に短絡することや、破断することを防止できる。
【００１２】
前記検出用コア部は、前記励磁用コア部の互いに対向配置された脚部の中間位置に配置されている構成が好ましい。
この構成により、検出用コア部は、励磁用コア部の一対の脚部から等間隔に離れているので、励磁用コア部の内部に生じる磁束の影響を受けにくいものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる硬化層深さ測定装置の全体を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図。
【図２】硬化層深さ測定装置の磁束の流れを説明するための図であり、（Ａ）はワークの表層に硬化層が形成されている場合の図、（Ｂ）はワークの表層に硬化層が形成されていない場合の図。
【図３】硬化層深さ測定装置のシミュレーション結果を示すもので、磁界の強さ分布のコンター図であり、（Ａ）はワークの表層に硬化層が形成されている場合の図、（Ｂ）はワークの表層に硬化層が形成されていない場合の図。
【図４】硬化層深さ測定装置のシミュレーション結果を示す磁束密度ベクトル分布図であり、（Ａ）はワークの表層に硬化層が形成されている場合の図、（Ｂ）はワークの表層に硬化層が形成されていない場合の図。
【図５】電流を一定にした場合の硬化層深さと変化率との関係を示すグラフ。
【図６】周波数を一定にした場合の硬化層深さと変化率との関係を示すグラフ。
【図７】実験で用いる硬化層深さ測定装置の概略図。
【図８】実験装置を示す概略図。
【図９】実験により求められた有効硬化層深さと変化率との関係を示すグラフ。
【図１０】励磁条件が電流が０．５Ａで周波数が２０Ｈｚの場合の硬化層深さと検出電圧との関係を示すグラフ。
【図１１】本実施形態と従来例とを比較するもので、硬化層深さと変化率との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明において焼き入れquenchingとは、金属を所定の高温状態から急冷させる熱処理であり、狭義には、鋼を金属組織がオーステナイト組織になるまで加熱した後、急冷してマルテンサイト組織を得る熱処理を指す。材料を硬くして、耐摩耗性や引張強さ、疲労強度の向上を目的とする。広義には、鋼に限らず金属を所定の高温状態から急冷させる操作を行う処理を指し、オーステイナイト系ステンレス鋼、マルエージング鋼などに適用される溶体化処理や高マンガン鋼に適用される水じん処理などの熱処理操作を含む。
従って、本発明で対象とするワークは、炭素鋼、オーステイナイト系ステンレス鋼、マルエージング鋼、高マンガン鋼などを言う。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本実施形態にかかる硬化層深さ測定装置の概略が示されている。
図１（Ａ）は硬化層深さ測定装置の正面を示し、（Ｂ）は硬化層深さ測定装置の側面を示す。
図１（Ａ）（Ｂ）において、硬化層深さ測定装置は、ワークＷを焼入れして表層に形成された硬化層Ｈの深さを測定する装置であって、磁束を発生させる励磁コイル１と、励磁コイル１で発生させた磁束を検出する検出コイル２と、励磁コイル１と検出コイル２とを一体に保持する保持部材３とを備えて構成されている。
【００１５】
励磁コイル１は、ワークＷを磁化するものであり、正面視で門形の励磁用コア部１１と、励磁用コア部１１に設けられた励磁用コイル部１２とを有する。
励磁用コア部１１は、先端面がワークＷに対向する一対の脚部（磁極コア）１１１と、これらの脚部１１１の基端部同士を連結する基部１１０とを有するものであり、平面コ字状のケイ素鋼板、その他の磁性金属板を複数積層して構成されている。
励磁用コア部１１の正面におけるワークＷの表面に沿った長さはlであり、ワークＷの表面に対する垂直方向の寸法はｍであり、脚部１１１の幅寸法はｎである。
励磁用コイル部１２は、基部１１０に巻回されており、その端部は、図示しない電源装置に接続されている。
【００１６】
検出コイル２は、励磁用コア部１１の脚部１１１の間に配置される検出用コア部２１と、検出用コア部２１に巻回された検出用コイル部２２とを有する。
検出用コア部２１は、平面長方形のケイ素鋼板、その他の磁性金属板を複数枚積層して構成されており、ワークＷの表面に対する垂直方向の寸法がａ、当該垂直方向と直交する寸法がｂ、検出用コイル部２２が巻回される方向の寸法がｃ（ａ＜ｃ、ｂ＜ｃ）の直方体形状である。
検出用コア部２１は、一対の脚部１１１の中間位置において、その長さ方向が基部１１０の長さ方向に沿うようにワークＷに配置されている。
検出コイル２とワークＷの表面との位置は、適宜設定されるものであるが、検出コイル２はワークＷの表面に当接していることが好ましい。
検出用コイル部２２は、検出用コア部２１の長さ方向に沿って巻回されており、その端部は、図示しない演算装置に接続されている。演算装置は、検出用コイル部２２から出力される電圧（信号）に基づいて、ワークＷの硬化層Ｈの深さを演算する。
【００１７】
保持部材３は、その外周面の一部がワークＷの断面形状に沿って形成されており、本実施形態では、断面半円状の筒状に形成されている。
保持部材３のうち半円の弦を構成する面から励磁用コイル部１２の一部が露出している。保持部材３のうち円弧面上の所定の点の接線と同一面となるように検出コイル２が配置されている。
保持部材３は、エポキシ樹脂、その他の合成樹脂から形成されている。
なお、本実施形態では、保持部材３はワークＷに対して位置決めする位置決め部３Ａを有する。位置決め部３Ａの形状は、ワークＷとの形状との関係で適宜設定されるものであるが、例えば、励磁用コイル部１２の軸方向に沿った突起としてもよい。
【００１８】
次に、本実施形態の測定原理を図２に基づいて説明する。図２は、硬化層深さ測定装置の磁束の流れを説明するための図である。なお、図２では、保持部材３の図示は省略されている。
図２（Ａ）には、ワークＷの表層に硬化層Ｈが形成されている場合が示されている。ワークＷの硬化層Ｈは非硬化層に比べて透磁率が低い。硬化層Ｈが表層に形成されたワークＷにおいて、励磁用コイル部１２に通電すると、励磁用コア部１１のコ字状の正面形状に沿って大きな磁束Ｍ１が発生し、この磁束Ｍ１とともに閉ループを構成する磁束Ｍ２１が発生する。磁束Ｍ２１は、透磁率の低い硬化層Ｈにのみ生じることになり、磁束Ｍ１より小さい。
【００１９】
図２（Ｂ）には、ワークＷの表層に硬化層が形成されていない場合が示されている。ワークＷの表層を含めて全体の透磁率が均一である。ワークＷにおいて、励磁用コイル部１２に通電すると、励磁用コア部１１のコ字状の正面形状に沿って大きな磁束Ｍ１が発生するとともに、この磁束Ｍ１とともに閉ループを構成する磁束Ｍ２２が発生する。ワークＷでは、透磁率の低い硬化層がないため、磁束Ｍ２２は磁束Ｍ２１より大きくなる。
硬化層Ｈの有無にかかわらず、磁束Ｍ１に伴って空間磁束（漏磁束）Ｎ１がワークＷの表面に沿って発生する。空間磁束Ｎ１を検出コイル２で検出することになるが、空間磁束Ｎ１は、硬化層Ｈが表層に形成されたワークＷでは、大きく、硬化層Ｈが表層に形成されていないワークＷでは小さい。つまり、硬化層Ｈの深さに従って空間磁束Ｎ１の大きさが変化し、これを検出コイル２で検出することで、硬化層Ｈの深さが測定できることになる。
【００２０】
本実施形態の硬化層深さ測定装置により、ワークＷの硬化層Ｈの深さが測定できることをシミュレーションにより説明する。
シミュレーションの条件
ワークＷ：硬化層Ｈの深さの違う平板のワークＷを想定する。
ワークＷの寸法は、幅２３０ｍｍ、高さ２０ｍｍ。
硬化層深さは、０ｍｍ、１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍの４パターン。
励磁コイル：
励磁用コア部：ケイ素鋼板
（寸法ｌ）３０ｍｍ×（寸法ｍ）１５ｍｍ
脚部の寸法ｎ：５ｍｍ
励磁用コイル部：１６５ターン
【００２１】
検出コイル：
検出用コア部：ケイ素鋼板
寸法ｃ：８ｍｍ
寸法ａ：０．５ｍｍ
検出用コイル部：１００ターン
励磁条件：表１参照
磁気特性：表２参照
各モデルに対する磁気特性分布：表３参照
解析手法：磁場解析ソフト  ＪＭＡＧ−Ｄｅｓｉｇｎｅｒ
２Ｄ周波数応答解析
【００２２】
【表１】
0006675676.tif 000002
【００２３】
【表２】
0006675676.tif 000003
【００２４】
【表３】
0006675676.tif 000004
【００２５】
以上の条件で行ったシミュレーションの結果を図３のコンター図として示す。図３のシミュレーションは、周波数が２０Ｈｚで励磁電流が０．２５Ａの場合である。
図３（Ａ）で示される通り、硬化層Ｈの深さが５ｍｍのワークＷでは、大きな磁場の磁束Ｇ１が励磁用コア部１１の脚部１１１の周囲と検出用コア部２１の両端部周囲とに生じる。磁束Ｇ１を囲うように、磁束Ｇ１より磁場の小さな磁束Ｇ２が生じ、磁束Ｇ２より磁場の小さな磁束Ｇ３が生じる。
これに対して、図３（Ｂ）で示される通り、硬化層のない未焼入れのワークＷでは、励磁用コア部１１の脚部１１１の周囲は、図３（Ａ）と同じであるが、検出用コア部２１の両端部周囲に発生する磁束は、磁束Ｇ１ではなく、磁束Ｇ１より磁場の小さな磁束Ｇ２である。
つまり、検出用コア部２１の両端部周囲に生じる磁界は、焼き入れで硬化層Ｈが形成されたワークＷが焼入れなしで硬化層のないワークＷに比べて大きくなることがわかる。
【００２６】
図４には、硬化層深さ測定装置のシミュレーション結果を示す磁束密度ベクトル分布が示されている。図４のシミュレーションは、周波数が２０Ｈｚで励磁電流が０．２５Ａの場合である。
図４（Ａ）はワークの表層に硬化層が形成されている場合であり、図４（Ｂ）はワークの表層に硬化層が形成されていない場合である。
図４（Ａ）と図４（Ｂ）とを比較すると、双方とも、磁束が検出用コア部２１の両端周辺に集まるが、磁束密度は硬化層Ｈが形成されたワークＷの方が硬化層のないワークＷより高くなることがわかる。これは、空間中に漏れる磁束は、焼入れして硬化層Ｈが形成されたワークＷの方が硬化層のない未焼入れのワークＷより多くなったためと考えられる。
以上のシミュレーション結果から、硬化層深さに対して検出電圧が変化することから、本実施形態の硬化層深さ測定装置において、硬化層深さを測定できる見込みであることがわかる。
【００２７】
図５には電流を一定にした場合の硬化層深さと変化率との関係が示されている。
図５において、変化率とは、硬化層が形成されていない未焼入れのワークを基準とした検出電圧の比率である。
図５に示される通り、周波数が２０Ｈｚの変化率Ｐ１は、硬化層深さが０から３．０ｍｍまで傾きが同じでほぼ直線状に上昇し、その後、傾きが小さくなるものの上昇する。これに対して、周波数が５０Ｈｚの変化率Ｐ２、１００Ｈｚの変化率Ｐ３、１５０Ｈｚの変化率Ｐ４は、変化率Ｐ１に比べて硬化層深さが３．０ｍｍになる前に傾きが小さくなり、３．０ｍｍを超えると、傾きがマイナスになる。
【００２８】
図６には周波数を一定にした場合の硬化層深さと変化率との関係が示されている。
図６において、電流が０．２５Ａの変化率Ｑ１は、硬化層深さが０から３．０ｍｍまで変化率が同じで、ほぼ直線状に上昇し、その後、傾きが小さくなるものの上昇する。これに対して、電流が０．５Ａの変化率Ｑ２、０．７５Ａの変化率Ｑ３は、変化率Ｑ１に比べて、硬化層深さが３．０ｍｍになる前に傾きが小さくなる。
一般的に、検出精度を向上させるには、検出電圧と硬化層深さとには、硬化層深さが大きくなるに従って直線状に検出電圧が大きくなる比例関係があることが好ましい。このように、検出電圧と硬化層深さとの関係に比例関係があると、検出電圧から硬化層深さの分離が可能となる。これに対して、硬化層深さが深くなっても、検出電圧が変わらない場合や、深くなると検出電圧が低下する場合では、検出電圧から硬化層深さを分離することができない。
図５及び図６から、励磁条件の中で、周波数２０Ｈｚ、電流０．２５Ａの時が最も硬化層深さの測定に適していることがわかる。
【００２９】
本実施形態の硬化層深さ測定装置により、ワークＷの硬化層Ｈの深さが測定できることを実験により説明する。
本実験では、硬化層Ｈの深さが相違する複数のワークＷを用意し、これらについて硬化層深さ測定装置で検出電圧を測定した。
図７には実験で使用される硬化層深さ測定装置がワークＷに装着された状態が示されている。
図７において、実験に使用するワークＷは、溝加工ワークであり、その断面形状は略半円状内周面を有する。半円状内周面のうち円中心Ｏを通り弦と直交する直線ＷＬの上に凹状のガイド溝ＷＧを有する。本実験では、円中心Ｏとガイド溝ＷＧとを結ぶ直線Ｌに対してそれぞれ所定角度α（４５°）離れた２つの位置Ｂ，Ｃが測定位置となる。
【００３０】
［ワークＷ］
対象ワーク：溝加工ワーク
材質：炭素鋼
限界硬さ：４４６ＨＶ
ワーク水準：硬化層無（未焼入れ）、硬化層Ｈが浅め、通常、深めの合計４パターン。
有効硬化層深さ仕様：
硬化層Ｈが浅めのワークＷ：
Ｂ点での有効硬化層深さ３．１５ｍｍ
Ｃ点での有効硬化層深さ２．７１ｍｍ
硬化層Ｈが通常のワークＷ：
Ｂ点での有効硬化層深さ３．２５ｍｍ
Ｃ点での有効硬化層深さ３．０４ｍｍ
硬化層Ｈが深めのワークＷ：
Ｂ点での有効硬化層深さ３．７７ｍｍ
Ｃ点での有効硬化層深さ３．７４ｍｍ
ここで、有効硬化層深さとは、表面から限界硬さに対応した深さをいう。
【００３１】
［硬化層深さ測定装置］
励磁用コア部１１：
１枚のケイ素鋼板の形状：寸法l＝３０ｍｍ、寸法ｍ＝１５ｍｍ、脚部幅寸法ｎ＝５ｍｍ、厚みｔ＝０．２ｍｍ
ケイ素鋼板を２５枚重ねて励磁用コア部１１を構成（コア全体の厚みが５ｍｍ）。
励磁用コイル部１２：φ０．４５ｍｍの線を１６５ターン
検出用コア部２１：
１枚のケイ素鋼板の形状：寸法ｃ＝７．５ｍｍ、寸法ｂ＝１．５ｍｍ、厚みｔ＝０．２ｍｍ
ケイ素鋼板を４枚重ねて検出用コア部２１を構成（コア全体の厚み＝寸法ａが０．８ｍｍ）。
検出用コイル部２２：φ０．０７ｍｍの線を１００ターン
保持部材３：
材料：エポキシ樹脂
成型方法：実際のワークＷを型とし、この型の中にエポキシ樹脂を注入する。エポキシ樹脂が硬化する前に、巻線後の励磁コイル１及び検出コイル２を埋め込む。その後、エポキシ樹脂を硬化させる。
【００３２】
［実験装置］
図８には、実験装置の概略が示されている。なお、図８の硬化層深さ測定装置では保持部材３の図示が省略されている。
図８において、硬化層深さ測定装置の励磁コイル１には抵抗器４及びバイポーラ電源５が接続され、バイポーラ電源５には周波数発生装置６が接続されている。硬化層深さ測定装置の検出コイル２には信号増幅器７が接続されている。抵抗器４と信号増幅器７とにはオシロスコープ８が接続されている。
抵抗器４：金属被膜抵抗１／４Ｗ２２Ωを２２本並列接続して作製した１Ω抵抗器
バイポーラ電源５：株式会社高砂製作所製  ４象限バイポーラ電源(BWS40-7.5)
周波数発生装置６：株式会社エヌエフ回路設計ブロック製  ファンクションジェネレータDF1906  
信号増幅器７：株式会社エヌエフ回路設計ブロック製  アイソレーションアンプ5325
オシロスコープ８：Tektronix社製  オスロスコープTDS3054B
【００３３】
［測定方法］
表４で示す励磁条件に従って励磁し、検出コイル２から出力された検出電圧波形の実効値をオシロスコープ８で読む。なお、検出電圧波形が微小のため、信号増幅器７での増幅率を２００倍とした。
【００３４】
【表４】
0006675676.tif 000005
【００３５】
［実験結果］
図９は、実験により求められた有効硬化層深さと変化率との関係を示すグラフである。なお、図９の変化率とは、硬化層が形成されていない未焼入れのワークを基準とした検出電圧の比率である。
図９において、Ｒ１は、励磁電流が０．２５Ａで周波数が２０Ｈｚの場合の変化率であり、Ｒ２は、励磁電流が０．５Ａで周波数が２０Ｈｚの場合の変化率であり、Ｒ３は、励磁電流が０．７５Ａで周波数が２０Ｈｚの場合の変化率であり、Ｒ４は、励磁電流が０．５Ａで周波数が５０Ｈｚの場合の変化率であり、Ｒ５は、励磁電流が０．５Ａで周波数が１００Ｈｚの場合の変化率である。これらの変化率Ｒ１〜Ｒ５から、検出電圧は有効硬化層深さが深くなるほど高くなる傾向にあることがわかる。
【００３６】
有効硬化層深さと検出電圧との相関関係を示すＲ２値は、励磁電流が０．２５Ａで周波数が２０Ｈｚの場合に０．９７３、励磁電流が０．５Ａで周波数が２０Ｈｚの場合に０．９９８３、励磁電流が０．７５Ａで周波数が２０Ｈｚの場合に０．９９０８、励磁電流が０．５Ａで周波数が５０Ｈｚの場合に０．９８７８、励磁電流が０．５Ａで周波数が１００Ｈｚの場合に０．９７２１である。これらのデータから、有効硬化層深さと検出電圧との相関関係を示すＲ２値は、電流が０．５Ａで周波数が２０Ｈｚの場合が最も大きいことがわかった。
図１０は、励磁条件が電流が０．５Ａで周波数が２０Ｈｚの場合の硬化層深さと検出電圧との関係を示すグラフであり、測定ばらつき誤差（ｎ＝５）が示されている。図１０では、線Ｓ１が実験結果を示し、線Ｓ２が近似直線を示す。
本実験の測定では、通常の硬化層Ｈが形成されたワークＷの位置Ｂの測定にて最大ばらつき幅ｄは０．２ｍｍ程度であった。
【００３７】
以上の実験結果から、シミュレーションで確認した適正な励磁条件（電流０．２５Ａ、周波数２０Ｈｚ）では、ノイズ成分が大きいことにより正しい検出電圧が得られなかったが、電流０．５Ａ、周波数２０Ｈｚの励磁条件の場合に、最大ばらつき幅が約０．２ｍｍ程度で有効硬化層深さを測定できることがわかった。
【００３８】
従って、本実施形態では、次の効果を奏することができる。
（１）検出コイル２は、励磁用コア部１１を構成する脚部１１１の間であってワークＷに配置される検出用コア部２１と、検出用コア部２１に巻回された検出用コイル部２２とを有するから、検出コイル２が励磁コイル１とは離れた位置に配置されることになり、励磁用コア部１１に流れる磁束の影響が及ぶことが少ない。そのため、本実施形態では、従来に比べて、測定精度を高くできる。
【００３９】
本実施形態の効果は図１１で示されるグラフからも明らかである。
図１１には本実施形態と、特許文献１で示される従来例との硬化層深さと変化率との関係が示されている。
図１１において、本実施形態の変化率Ｔ１は、前述と同様の実験により求められたものである。なお、本実施形態のシミュレーション結果ＴＳ１は実験結果ＶＥ１と近似した位置となる。
従来例の変化率Ｖ２は、本実施形態の実験と同様の実験により求められたものである。
図１１に示される通り、本実施形態の変化率Ｖ１が従来例の変化率Ｖ２より大きいことがわかる。変化率が大きいことは、検出精度が高いことを意味する。
【００４０】
（２）励磁コイル１と検出コイル２とが保持部材３により一体にされているから、保持部材３により、励磁コイル１と検出コイル２とが位置決めされることになり、ワークＷへの励磁コイル１及び検出コイル２の設置作業が容易となる。しかも、励磁コイル１と検出コイル２とが位置決めされた状態で、測定できることから、測定精度が低下することを防止できる。
【００４１】
（３）保持部材３は、エポキシ樹脂、その他の合成樹脂から形成されているから、溶融された合成樹脂を容器に流し込むだけで、保持部材３の形成が容易に行える。形成された後の保持部材３は、励磁用コイル部１２や検出用コイル部２２が固定されているので、使用中に短絡することや、破断することがない。
【００４２】
（４）保持部材３は、ワークＷに対して位置決めする位置決め部３Ａを有するから、励磁コイル１と検出コイル２とがワークＷに対して適正な位置を保ちながら移動することになり、より精度の高い測定を行うことができる。
【００４３】
（５）検出用コア部２１は、励磁用コア部１１の互いに対向配置された脚部１１１の中間位置に配置されているから、検出用コア部２１が励磁用コア部１１の一対の脚部１１１から等間隔に離れることになる。そのため、励磁用コア部１１の内部に生じる磁束の影響を受けにくいものとなり、測定精度がより向上する。
【００４４】
なお、本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、保持部材３は、ワークＷに対して位置決めする位置決め部３Ａを有する構成としたが、本発明では、位置決め部３Ａは必ずしも設けることを要しない。
【００４５】
本発明では、保持部材３自体を必ずしも設けることを要しない。仮に、保持部材３を設ける場合であっても、前記実施形態の構成に限定されない。例えば、さらに、保持部材３の形状は前記実施形態の形状に限定されるものではなく、直方体状、円筒状、三角柱状等であってもよい。保持部材３の構造は、ベースに励磁コイル１及び検出コイル２を固定するものとしてもよい。
【００４６】
前記実施形態では、硬化層深さ測定装置を組み立てるにあたり、ワークＷにエポキシ樹脂等の合成樹脂を投入し、その後、励磁コイル１及び検出コイル２を埋めたが、本発明では、励磁コイル１及び検出コイル２をワークＷにセットした後に合成樹脂を投入することとしてもよく、ワークＷに代えて別途用意した容器に合成樹脂を投入するものでもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１…励磁コイル、１１…励磁用コア部、１１０…基部、１１１…脚部（磁極コア）、１２…励磁用コイル部、２…検出コイル、２１…検出用コア部、２２…検出用コイル部、３…保持部材、３Ａ…位置決め部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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