(57)【要約】【課題】  鉄道用レールの継目のように他部材と重なっている部位の検査を容易になし得る渦流探傷プローブ、渦流探傷装置および渦流探傷方法を提供することを目的としている。【解決手段】  本発明の渦流探傷プローブ１は、レール３１，３２の継目板３３との隙間Ｖに差し込まれて探傷する探傷部２と、該探傷部２を前記隙間Ｖに差し込んで走査させるリード部３とを備え、前記探傷部２が、プリントコイルＣからなる探傷コイルＳを有してなるものであり、その渦流探傷プローブ１の探傷部２をレール３１，３２の継目板３３との隙間Ｖに差し込んで所定方向に走査しながら探傷をなすものである。【選択図】  図１
2005221273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査材の他部材と重なっている部位を渦流探傷する渦流探傷プローブであって、
前記プローブが、前記被検査材と他部材との隙間に差し込まれて探傷する探傷部と、該探傷部を前記隙間に差し込んで走査させるリード部とを備え、
前記探傷部が、プリントコイルからなる探傷コイルを有してなることを特徴とする渦流探傷プローブ。
【請求項２】
前記プローブをガイドするガイド部材を有してなることを特徴とする請求項１記載の渦流探傷プローブ。
【請求項３】
前記探傷部が、走査方向に千鳥配列とされた複数の探傷コイルを有してなることを特徴とする請求項１記載の渦流探傷プローブ。
【請求項４】
前記探傷部の探傷コイルと、前記リード部のリード線とが単一のプリント基板上に印刷形成されてなることを特徴とする請求項１記載の渦流探傷プローブ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の渦流探傷プローブを備えてなることを特徴とする渦流探傷装置。
【請求項６】
請求項５記載の渦流探傷装置による渦流探傷方法であって、
渦流探傷プローブを被検査材と他部材との隙間に差し込んで所定方向に走査しながら探傷をなすことを特徴とする渦流探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渦流探傷プローブ、渦流探傷装置および渦流探傷方法に関する。さらに詳しくは、他部材と重なっている材料の検査を容易になし得る渦流探傷プローブ、渦流探傷装置および渦流探傷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、鉄道用レールの検査、特にレール同士の継目部分の検査は、継目板を解体して目視によりなされるのが通常である。ところが、この検査方法は、継目板の取り外しおよび取り付けに手間が掛かる、微細な亀裂を発見し難い、といった問題点がある。
【０００３】
このような目視検査の問題点を克服するために、超音波探傷、浸透探傷、渦流探傷による検査方法が提案され、かつ実施されている（また、電位差法によるものとして下記特許文献１参照）。
【０００４】
これらの検査方法の内、浸透探傷は、目視による場合と比較して検査精度は向上するものの、検査部位の洗浄、浸透液の塗布および浸透液塗布後の表面処理等の準備作業に時間を要し、列車運行の合間をぬって行われるレール検査として決して好ましいものとはいえない。また、目視検査と同様に、継目板を解体する必要があり、その点についても手間を要するものになるといった問題がある。
【０００５】
この点、超音波探傷によれば継目板を解体することなく検査することも可能である。ところが、超音波探傷は、その優れた耐摩耗性、耐衝撃性および耐亀裂伝播性により現在広く使用されているマンガンクロッシングレールを検査する場合には、超音波が通り難く、また検査部位の形状が複雑なこともあって、充分な精度で探傷することができないといった問題がある。
【０００６】
そこで、渦流探傷によりレールの継目部分を検査することが考えられる。渦流探傷によれば、通常のレールにおけると同様の精度でマンガンクロッシングレールを検査することが可能だからである。ところが、渦流探傷においては、探傷プローブを直接的に被検査部位に対向させる必要があり、従来の一般的な探傷プローブを用いた場合、検査のために継目板を解体する必要が生じる。というのは、レールと継目板との隙間は１ｍｍ〜２ｍｍ程度であり、従来より探傷プローブに用いられているパンケーキ型の探傷コイルではその隙間から挿入できないからである。したがって、目視検査や浸透探傷による場合と同様に手間が掛かることになり、この点において改善の余地が残されているものといえる。
【特許文献１】特開平４−３４４４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、鉄道用レールの継目のように他部材と重なっている部位の検査を容易になし得る渦流探傷プローブ、渦流探傷装置および渦流探傷方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の渦流探傷プローブは、被検査材の他部材と重なっている部位を渦流探傷する渦流探傷プローブであって、前記プローブが、前記被検査材と他部材との隙間に差し込まれて探傷する探傷部と、該探傷部を前記隙間に差し込んで走査させるリード部とを備え、前記探傷部が、プリントコイルからなる探傷コイルを有してなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の渦流探傷プローブにおいては、前記プローブをガイドするガイド部材を有してなるのが好ましい。
【００１０】
また、本発明の渦流探傷プローブにおいては、前記探傷部が、走査方向に千鳥配列とされた複数の探傷コイルを有してなるのが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明の渦流探傷プローブにおいては、前記探傷部の探傷コイルと、前記リード部のリード線とが単一のプリント基板上に印刷形成されてなるのが好ましい。
【００１２】
本発明の渦流探傷装置は、前記のいずれかの渦流探傷プローブを備えてなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の渦流探傷方法は、前記渦流探傷装置による渦流探傷方法であって、渦流探傷プローブを被検査材と他部材との隙間に差し込んで所定方向に走査しながら探傷をなすことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、レールの継目板に覆われた個所などの被検査材の他部材に覆われた部位を前記他部材を取り外すことなく渦流探傷がなし得るという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００１６】
実施形態１
図１に、本発明の実施形態１に係る渦流探傷プローブの概略構成を示す。この渦流探傷プローブ（以下、単にプローブという）１は、例えば鉄道用レールの継目のように、他部材（継目板）と重なっている部位を検査する場合に用いられるものであり、探傷部２と、この探傷部２を被検査部位と他部材との隙間Ｖ（図５参照）に差し込んで前後方向に走査させるためのリード部３とを主要構成要素として備えてなる。
【００１７】
リード部３は、例えば厚さ約０．１ｍｍのステンレス鋼薄板や合成樹脂フィルムを短冊状に形成してなるものとされ、その全長は、被検査部位と他部材との重なり部分を全域に亘って検査するのに充分な長さとされる。例えば、継目板の全長が６０ｃｍであるならば、その両側から探傷するものとして、６０ｃｍの１／２に適当な持ち代を加えた長さ、例えば約４０ｃｍ程度とされる。このリード部３の一方の表面(レールと対向する面、つまり探傷側面)にプリント基板２２が配設されている。
【００１８】
また、リード部３の幅は、被検査部位と他部材との隙間Ｖに差し込むのに適切な幅とされる。
【００１９】
探傷部２は、リード部３の幅広とされた先端部３ａに設けられた基板２２上に形成された探傷コイルＳを備えてなるものとされて、亀裂の発生しやすいレール頭部と胴体部分との境界（図５参照）を探傷し得る位置に設定される。
【００２０】
探傷コイルＳは、所定の巻線構造のプリントコイル（特開平９−３３４８８号公報参照）を積層してなるものとされて、先端部３ａの探傷側面に配設される。すなわち、先端部３ａの表面には漏れ磁束防止用のフェライトシート２１が貼設され、このフェライトシート２１の上に探傷コイルＳが配設される。より具体的には、フェライトシート２１の上にプリント基板２２先端部が貼設され、さらにその上にプリントコイルが積層される。この場合、探傷精度の向上を図る点から、図１に示すように、２個の探傷コイルＳ１，Ｓ２を走査方向において探傷領域を一部重ならせて千鳥配列とするのが好ましい。なお、探傷コイルＳ１，Ｓ２により探傷される幅は、約１０〜２０ｍｍとされる。
【００２１】
また、プリント基板２２には、探傷部２の探傷コイルＳとケーブル(電源供給および探傷信号送信用ケーブル)２３のコネクタ２４とを接続するための導線(リード線)(明瞭には図示されていない)が印刷形成されてなるものとされる。このようにすることにより、探傷コイルＳとリード線とのはんだによる接続部を省略でき、リード部３の厚み増加を抑制できる。
【００２２】
ここで、探傷部２が設けられる部分において、プローブ１は、厚みが後述する隙間Ｖよりも薄くなるように設定される。例えば、探傷コイルＳを含むプリント基板２２の厚みが０．３ｍｍとされ、フェライトシート２１の厚みが０．５ｍｍとされ、リード部３の板厚が前記の如く約０．１ｍｍとされれば、１ｍｍの隙間にも挿入できることになる。
【００２３】
図２に、探傷コイルＳの詳細を示す。なお、図２は探傷コイルＳを構成している各プリントコイルを同一平面上に投影してなるものとされる。
【００２４】
探傷コイルＳは、被検査材に渦電流を起こさせる励磁コイル１２と、それによる傷信号の検出を行う検出コイル１１とからなる相互誘導自己比較形コイルを構成するように、４枚のプリントコイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を積層してなるものとされる。なお、図示は省略されているが、各プリントコイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の間には例えばポリイミド樹脂からなる絶縁体薄膜が介装される。
【００２５】
励磁コイル１２は、第３層および第４層（レールに面する上層から順次、第１層、第２層、・・・、という）のプリントコイルＣ３，Ｃ４からなる。コイルＣ３，Ｃ４は、発生する磁界が相互に強められるよう巻線がなされて直列接続されている。この接続は、図示しないスルーホールを介して、図中に破線で示すように、各巻線の内側端で互いに結線することによりなされている。
【００２６】
検出コイル１１は、第１層および第２層のプリントコイルＣ１，Ｃ２からなる。コイルＣ１，Ｃ２もコイルＣ３，Ｃ４と同様に、探傷部２の走査方向に対して直交する向きに並べて設定される。また、コイルＣ１，Ｃ２の各上側部分を構成しているコイルＣＵは、検出される電流が相互に強めらるよう巻線がなされて直列接続され、コイルＣ１，Ｃ２の各下側部分を構成しているコイルＣＬは、検出される電流が相互に強めらかつコイルＣＵで検出される電流とは逆向きとなるよう巻線がなされて直列接続されている。これらの接続は、図示しないスルーホールを介して、図中に破線で示すように、各巻線の内側端で互いに結線することによりなされている。
【００２７】
なお、コイルＣ１，Ｃ２を励磁コイルとし、コイルＣ３，Ｃ４を検出コイルとすることもできる。また、前述した相互誘導自己比較形の探傷部２においては、探傷部２の走査方向と励磁コイル１２を構成する前記一対のコイルＣ３，Ｃ４が並べられる方向による傷検出感度の指向性が存在する。したがって、前記指向性を解消するために、励磁コイル１２を２組、つまり計４個のプリントコイルＣから構成するものとし、各対のコイルＣが並ぶ向きが互いに直交するように前記４個のコイルＣを配置するようにしてもよい（特願２００２−２３６１９１号参照）。
【００２８】
図３に示すように、この実施形態１のプローブ１は、特にマンガンクロッシングレールＫの継目Ｊを検査するのに用いるものとされる。すなわち、マンガンクロッシングレールＫは、その優れた耐摩耗性、耐衝撃性、耐亀裂伝播性により鉄道の分岐部として広く使用されているが、これを例えば超音波探傷により検査しようとした場合、前述したように超音波が通り難く、充分な精度で検査することが困難だからである。
【００２９】
図４および図５に、継目Ｊの詳細を示す。図４は、継目Ｊの外観を示し、図５は、継目Ｊの横断面を示す。
【００３０】
図４に示すように、継目Ｊは、レール３１，３２の両側面に継目板３３を重ね、ボルト留めして、レール３１，３２を縦接ぎするように構成されている。ここで、図５に示すように、レール３１，３２と、継目板３３との隙間Ｖは、１ｍｍ〜２ｍｍである。
【００３１】
しかして、前述したプローブ１によりレール３１，３２の継目Ｊを検査する手順は以下の通りである。
【００３２】
手順１：図６に示すように、探傷部２を先にしてプローブ１を、レール３１，３２と継目板３３との隙間Ｖに横方向から差し込んで、励磁コイル１２で励磁しつつ検出コイル１１で検出しながら前後方向に走査する。
【００３３】
手順２：検出信号を探傷部２の差し込み深さと併せてケーブル２３を介して渦流探傷装置に送給する。
【００３４】
手順３：検出信号に基づいて渦流探傷装置により傷の有無を常法にて検査する。例えば、ベクトル波形やタイムチャート波形の変化から傷を検出する。なお、傷の位置は探傷部２の差し込み深さにより計測される。
【００３５】
このように、この実施形態１の探傷プローブ１は、プリントコイルＣからなる探傷コイルＳを備える探傷部２を薄板状のリード部３の先端部３ａに設けるようにして構成されている。したがって、プローブ１の厚みをレール３１，３２と継目板３３との隙間Ｖよりも薄くすることが可能となり、これにより、プローブ１をレール３１，３２と継目板３３との隙間Ｖに挿入して、継目板３３を取り外すことなくレール３１，３２の継目板３３と重なっている部分を検査することが可能となる。
【００３６】
このため、例えば超音波探傷による場合には充分な精度で検査がなし得ないマンガンクロッシングレールの継目を解体することなく充分な精度で迅速に検査することができる。
【００３７】
実施形態２
図７に、実施形態２の探傷プローブ１Ａを示す。同図に示すように、実施形態２は実施形態１を改変してなるものである。すなわち、実施形態２の探傷プローブ１Ａは、実施形態１と同一構成の探傷部２およびリード部３を隙間Ｖにスムーズに差し込むことができるよう補助するガイド部材４が設けられてなるものとされる。
【００３８】
図８に、ガイド部材４の断面を示す。ガイド部材４は、全体の厚みＬ１が隙間Ｖよりも小さく、かつリード部３の一側と係合して、リード部３をスライド自在に挟持するガイド溝４ａが全長に亘って設けられた長板状部材とされる。
【００３９】
この構成により、隙間Ｖにおいてプローブ１Ａが差し込まれるスペースが確保されるため、スムーズな探傷部２の走査が可能となる。したがって、検査作業が容易となり、検査時間が短縮されるとともに、検査精度も向上する。
【００４０】
実施形態３
図９に、実施形態３の探傷プローブ１Ｂの要部を示す。同図に示すように、この実施形態３は実施形態１を改変してなるものであり、探傷部２Ａが、４個の探傷コイルＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４から構成されてなるものとされる。つまり、実施形態１が２チャンネル構成とされているのに対し、実施形態３では２チャンネル構成とされて組が走査方向に２組設けられた構成とされている。
【００４１】
ここで、個々の探傷コイルＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４は、実施形態１の探傷コイルＳと同様とされる。
【００４２】
このように、実施形態３では２チャンネル構成とされた探傷コイルＳ．Ｓの組が走査方向に２組設けられた構成とされているので、探傷密度が向上して検査精度が向上する。
【実施例１】
【００４３】
図１０に、傷の存在するレールの継目を上記手順１〜３により実際に検査した結果を示す。図１１に、傷の存在しないレールを同様に検査した結果を示す。
【００４４】
傷が存在する場合には、図１０（ａ）に示すように、探傷部２の出力信号（電圧）のベクトルが大きく変化するため、そのベクトル波形が離散的なものとなっている。また、図１０（ｂ）に示すように、レール長手方向の各位置において探傷部２の出力信号も大きく変動している。
【００４５】
一方、傷が存在しない場合には、図１１（ａ）に示すように、探傷部２の出力信号（電圧）のベクトルはほとんど変化しないため、そのベクトル波形も一点（原点）付近に集中している。また、図１１（ｂ）に示すように、レール長手方向の各位置において探傷部２の出力信号もほとんど変動していない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、レールの継目などの他部材と重なっている部位を渦流探傷する場合に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態１に係る探傷プローブの概略図である。
【図２】同プローブの探傷部のプリントコイルの配置を示す投影図である。
【図３】同プローブを用いた検査の対象となるマンガンクロッシングレールの概略図である。
【図４】同レールの継目の詳細を示す外観図である。
【図５】同レールの継目の詳細を示す横方向断面図である。
【図６】同プローブを用いた検査手順の概念図である。
【図７】本発明の実施形態２に係る探傷プローブの概略図である。
【図８】同プローブのガイド部材の横方向断面図である。
【図９】本発明の実施形態３に係る探傷プローブの要部詳細を示す図である。
【図１０】実施形態の手順により、傷の存在するレールを検査した結果を示すグラフ図であり、同（ａ）は探傷部の出力信号のベクトル波形を示し、同（ｂ）は探傷部の出力信号の時系列的変動を示す。
【図１１】実施形態の手順により、傷の存在しないレールを検査した結果を示すグラフ図であり、同（ａ）は探傷部の出力信号のベクトル波形を示し、同（ｂ）は探傷部の出力信号の時系列的変動を示す。
【符号の説明】
【００４８】
１        探傷プローブ
２        探傷部
３        リード部
４        ガイド部材
１１        検出コイル
１２        励磁コイル
２２        プリント基板
３１，３２        レール
３３        継目板
Ｃ        プリントコイル
Ｓ        探傷コイル
【図１】
2005221273.tif 000003
【図２】
2005221273.tif 000004
【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】
2005221273.tif 000009
【図８】
2005221273.tif 000010
【図９】
2005221273.tif 000011
【図１０】
2005221273.tif 000012
【図１１】
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