(57)【要約】【課題】探傷センサを保持するセンサ保持装置を退避させる際に過応答、未応答を防止できる探傷装置及びセンサ退避方法を提供する。【解決手段】移動する被検対象物に対向して、前記被検対象物を探傷する探傷センサと、前記探傷センサを保持する保持装置と、前記探傷センサの被検対象物の移動方向上流に配置され、前記探傷センサと前記被検対象物との接触を検知する接触検知センサと、前記探傷センサを退避させる退避装置とを有する探傷装置。前記探傷装置は、前記探傷センサと前記接触検知センサは、前記被検対象物表面に対し気体を噴出し、前記探傷センサと前記接触検知センサが前記被検対象物から所定距離に保持すべくエアフローティング機構を有する保持装置に保持される。【選択図】            図１
2005043172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する被検対象物に対向して、前記被検対象物を探傷する探傷センサと、
前記探傷センサを保持する保持装置と、
前記探傷センサの被検対象物の移動方向上流に配置され、前記探傷センサと前記被検対象物との接触を検知する接触検知センサと、
前記探傷センサを退避させる退避装置とを有する探傷装置。
【請求項２】
前記探傷センサと前記接触検知センサは、前記被検対象物表面に対し気体を噴出し、前記探傷センサと前記接触検知センサが前記被検対象物から所定距離に保持すべくエアフローティング機構を有する保持装置に保持されることを特徴とする請求項１に記載の探傷装置。
【請求項３】
前記接触検知センサの保持装置は、前記探傷センサの保持装置とほぼ同等の形状と質量配分であることを特徴とする請求項１または２に記載の探傷装置。
【請求項４】
前記接触検知センサは、前記被検対象物と前記接触検知センサとの接触を検知し、検知した接触検知信号を前記退避装置に出力し、前記退避装置で前記探傷センサの保持装置を退避させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかの項に記載の探傷装置。
【請求項５】
前記接触の検知は、前記接触検知センサに加えて／または前記接触検知センサに代えて、前記被検対象物までの距離を検出する距離センサを備えて、前記距離センサからの前記被検対象物までの距離信号を前記退避装置に出力し、前記退避装置で前記探傷センサの保持装置を退避させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかの項に記載の探傷装置。
【請求項６】
移動する被検対象物に対向して探傷センサを配置し、
前記探傷センサは前記被検対象物表面に対し気体を噴出する保持装置で、前記被検対象物から所定距離に保持され、
前記探傷センサの被検対象物の移動方向上流に、前記被検対象物との接触を検知するセンサを配置して、
前記接触検知センサは、前記被検対象物との接触を検知し、検知した場合には、前記探傷センサを退避させるようにしたことを特徴とするセンサの退避方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は探傷装置及びセンサ退避方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【従来の技術】
鋼板等の表面・内部欠陥を探傷する磁気探傷装置等において、欠陥を定量的に高い精度で評価するには、被検対象物である鋼板と該被検体を探傷するセンサとの距離を短い距離で一定に保つことが不可欠の要件となる。このため、例えば鋼板を移動しつつその表面に臨ませたセンサを保持するセンサ保持装置を用いて欠陥検出を行う場合、鋼板の移動に伴う振動、特に上下方向の振動に対し、センサ保持装置を追従させる構成が必要となり、鋼板が高速移動される場合等には振動自体も高速となるため、センサ保持装置の追従性能も高い応答性が要求される。
こういった、センサ保持装置の追従機構としては、特許文献１に示されるように、センサを保持するセンサ保持装置から気体を鋼板面に噴出し、その力でセンサ保持装置を鋼板面から一定範囲内の距離に保つエアフローティング型のセンサ保持装置が知られている。
【０００４】
一方、欠陥の高精度評価のために、リフトオフ（鋼板とセンサの距離）を小さくすると、鋼板表面にリフトオフよりも大きな表面欠陥があったり、センサ保持装置の追従が追いつかないレベルで鋼板が振動する場合に、鋼板がセンサ保持装置に接触し、センサ保持装置、及び、センサ保持装置に組み込んだセンサなどの回路を破損させる事等があった。
【０００５】
これまで、こういった接触を防止するため、センサ保持装置よりも鋼板移動方向上流側に、レーザ距離計、渦流距離計などを設けて、鋼板の形状を測定し、鋼板に接触する恐れのある凹凸形状又は凸状キズを検出した場合にセンサ保持装置を退避させる機構を設けるなどの工夫が行われてきた。
【０００６】
以下に先行技術文献情報について記載する。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２９６２７８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来行われてきた方法は、鋼板の凹凸形状を測定し、その凹凸が規定のリフトオフより小さくなる場合にセンサ保持装置を退避させる方式であった。エアフローティング型のセンサ保持装置を用いた場合には、気体を一定量噴出し、その気体がセンサ保持装置と鋼板の間につくる、いわゆる空気ばねの力を用いており、鋼板が上に持ち上がった場合は、リフトオフが小さくなり、センサ保持装置と鋼板の間の空気が大きく圧縮され、空気ばねのばね係数が大きくなりセンサ保持装置を押し上げる力が強く働く。逆に、鋼板が下に下がった場合は、リフトオフが大きくなり、センサ保持装置と鋼板の間の空気は鋼板が上に上がった場合に比べて小さく圧縮され、空気ばねのばね係数は小さくなり、センサ保持装置を押し上げる力が弱く働く。この空気ばねの力が変わることでリフトオフを一定に保つように制御されている。
【０００９】
このように、エアフローティング型のセンサ保持装置の退避機構は、鋼板とセンサ保持装置間の空気の圧縮の程度を利用しているため、鋼板の上下動とリフトオフの関係は、一般的には、以下に説明するように鋼板の上下動の周期などの影響を受ける。
【００１０】
図２は、鋼板の周期の異なる凹凸形状に対するエアフローティング型のセンサ保持装置の倣いを説明する図である。図２（ａ）は、鋼板表面の凹凸形状の変動が緩やかな場合（鋼板の凹凸周波数が小さい場合）である。図２（ａ）において、横軸は時間軸で、図中の▲１▼〜▲５▼は、被検対象物を探傷するセンサ５ａ、５ｂを保持するセンサ保持装置２１部分におけるパスラインＬに対する鋼板４の上下方向位置の時系列的変位、及び前記鋼板４の位置変位に対応するセンサ保持装置２１の上下方向位置を示している。鋼板４の上下方向位置は、パスラインＬに対して時系列的に▲１▼から▲５▼へと変動するが、その変動が緩やかなので、エアによる追従制御が良好に機能し、センサ保持装置２１は鋼板４の上下方向位置の変動に対応して上下に移動し、リフトオフはほぼ一定に保たれるため、センサ保持装置２１は鋼板４に接触しない。
【００１１】
図２（ｂ）は、鋼板表面の凹凸形状の変化が急激に起こる場合（鋼板の表面変動の周期が小さい場合）で、鋼板表面の局部に凸状のキズ２２がある例である。前記図２（ａ）と同様、横軸は時間軸で、図中の▲１▼〜▲３▼は、センサ保持装置２１部分におけるパスラインＬに対する鋼板４の上下方向位置の時系列的変位及び前記鋼板４の位置変位に対応するセンサ保持装置２１の上下方向位置を示している。凸状のキズ２２がセンサ保持装置２１部を通過するとき（▲３▼）に、リフトオフが急に小さくなるため、エアによる追従制御がうまくいかず、センサ保持装置２１が鋼板４に接触する。
【００１２】
そのため、先に述べたような鋼板の凹凸形状を測定し、ある閾値よりもリフトオフが小さくなる場合にセンサ保持装置を退避させる退避方式では、センサ保持装置の退避と、センサ保持装置と鋼板との実際の接触とは必ずしも対応せず、実際には接触しないにもかかわらず退避する過応答が生じて、探傷できない区間が生じたり、接触するにもかかわらず退避できない未応答が生じて、センサが壊れたりする問題が生じる。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、探傷センサを保持するセンサ保持装置を退避させる際に過応答、未応答を防止できる探傷装置及びセンサ退避方法を提供する事を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
【００１５】
（１）移動する被検対象物に対向して、前記被検対象物を探傷する探傷センサと、
前記探傷センサを保持する保持装置と、
前記探傷センサの被検対象物の移動方向上流に配置され、前記探傷センサと前記被検対象物との接触を検知する接触検知センサと、
前記探傷センサを退避させる退避装置とを有する探傷装置。
【００１６】
（２）前記探傷センサと前記接触検知センサは、前記被検対象物表面に対し気体を噴出し、前記探傷センサと前記接触検知センサが前記被検対象物から所定距離に保持すべくエアフローティング機構を有する保持装置に保持されることを特徴とする（１）に記載の探傷装置。
【００１７】
（３）前記接触検知センサの保持装置は、前記探傷センサの保持装置とほぼ同等の形状と質量配分であることを特徴とする（１）または（２）に記載の探傷装置。
【００１８】
（４）前記接触検知センサは、前記被検対象物と前記接触検知センサとの接触を検知し、検知した接触検知信号を前記退避装置に出力し、前記退避装置で前記探傷センサの保持装置を退避させることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の探傷装置。
【００１９】
（５）前記接触の検知は、前記接触検知センサに加えて／または前記接触検知センサに代えて、前記被検対象物までの距離を検出する距離センサを備えて、前記距離センサからの前記被検対象物までの距離信号を前記退避装置に出力し、前記退避装置で前記探傷センサの保持装置を退避させることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の探傷装置。
【００２０】
（６）移動する被検対象物に対向して探傷センサを配置し、
前記探傷センサは前記被検対象物表面に対し気体を噴出する保持装置で、前記被検対象物から所定距離に保持され、
前記探傷センサの被検対象物の移動方向上流に、前記被検対象物との接触を検知するセンサを配置して、
前記接触検知センサは、前記被検対象物との接触を検知し、検知した場合には、前記探傷センサを退避させるようにしたことを特徴とするセンサの退避方法。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る金属体磁気探傷装置の一構成例を示す概要図である。以下の説明では、鋼板の移動方向を長手方向、その方向に垂直で鋼板表面と平行な方向を板幅方向と呼ぶ。
【００２２】
図１において、Ａは被検対象物を探傷するセンサ（探傷センサ）を保持する探傷センサの保持装置、Ｂは前記センサ保持装置Ａとほぼ同等の形状と質量配分を有する接触検知センサの保持装置である。２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは空気供給口、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは空気噴出口、４は鋼板、５ａ、５ｂは磁気センサアレイ、６は信号処理装置、７は表示器、８ａ、８ｂは上下スライド機構、９ａ、９ｂは長手方向倣い機構、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは幅方向倣い機構、１２は加速度センサ、１３は接触判定装置、１４は退避装置である。図１中、ｈはセンサヘッド１と鋼板４とのリフトオフ、ｈ０は擬似センサヘッド１１と鋼板４とのリフトオフである。
【００２３】
探傷センサの保持装置Ａにおいて、磁気センサアレイ５ａ、５ｂはセンサヘッド１に組み込まれている。接触検知センサの保持装置保持装置Ｂの擬似（ダミー）センサヘッド１１には、磁気センサは組み込まれておらず、加速度センサ１２が組み込まれている。
【００２４】
接触検知センサの保持装置Ｂは、探傷センサの保持装置Ａの鋼板移動方向の上流側に設置され、前記探傷センサの保持装置Ａのエアフローティング機構を模したエアフローティング機構を備える。探傷センサの保持装置Ａ、接触検知センサの保持装置Ｂのエアフローティング機構について説明する。
【００２５】
探傷センサの保持装置Ａ、接触検知センサの保持装置Ｂの内部は、空気を通すことが可能な構造になっている。この空気はそれぞれのセンサ保持装置に対して空気供給口２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄから供給され、探傷センサの保持装置Ａ、接触検知センサの保持装置Ｂ内を通り、空気噴出口３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄから鋼板４に向かって噴出し、その反力によって探傷センサの保持装置Ａ、接触検知センサの保持装置Ｂを浮上させる。空気供給口２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄには図示しない外部のエアポンプからチューブを介して空気を供給する。なお、空気噴出口３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは板幅方向に複数個設置されている。
【００２６】
探傷センサの保持装置Ａを支持する機構が上下スライド機構８ａと長手方向ならい機構９ａと、幅方向ならい機構１０ａ、１０ｂである。これらは、リフトオフｈを安定化させる機構である。すなわち、鋼板４の上下変動に対しては、上下スライド機構８ａにより探傷センサの保持装置Ａが追随して上下する。鋼板４が長手方向に波打った場合には、長手方向ならい機構９ａが支点を中心として回転し、その傾斜に倣う。鋼板４が幅方向に波打った場合には、幅方向ならい機構１０ａ、１０ｂが支点を中心として回転し、その傾斜に倣う。
【００２７】
接触検知センサの保持装置Ｂも、同様に、上下スライド機構８ｂ、長手方向ならい機構９ｂ、幅方向ならい機構１０ｃ、１０ｄにより鋼板の変動に対してならい、リフトオフｈ０を安定化させている。
【００２８】
接触検知センサの保持装置Ｂの鋼板の凹凸に関する追従性能を探傷センサの保持装置Ａの鋼板の凹凸に関する追従性能と同じにするために、接触検知センサの保持装置Ｂは、内部に設置した重り（図示されていない）により、探傷センサの保持装置Ａと質量及び質量配分が概ね同じになるように調整されている。この重りは、接触検知センサの保持装置Ｂの外部に設置してもかまわない。
【００２９】
また、鋼板の凹凸に関する追従性能は、図３に示すような追従性能試験装置による試験結果で代用が可能である。図３で３１はセンサ保持装置、３２はセンサ架台、３３は加振台である。この試験装置による試験方法は例えば次のようなものである。加振台３３は、図示しない外部の信号発振器からの信号の電圧に比例した振幅で図中の上下方向に振動する。センサ保持装置３１はエアフローティングによって加振台３３の振動に応じて追従する。このときの加振台３３の振動の振幅ｂに対して、センサ保持装置３１の振動の振幅ａとしたとき、ａ／ｂを用いて評価する。信号発振器からは、例えば周波数を変化させながら正弦波を入力することで、周波数ごとの追従性能を調べることが可能である。
【００３０】
接触検知センサの保持装置Ｂと探傷センサの保持装置Ａの鋼板移動方向の間隔は、退避装置１４による探傷センサの保持装置Ａの退避の応答時間と鋼板移動速度を考慮して、加速度センサ１２で接触検知センサの保持装置Ｂと鋼板４との接触が検知された鋼板の部位が探傷センサの保持装置Ａに到達する前に探傷センサの保持装置Ａが退避可能な適宜間隔に設定される。
【００３１】
鋼板４は矢印の方向にほぼ一定速度で移動する。探傷センサの保持装置Ａには、磁気センサアレイ５ａ、５ｂが板幅方向にアレイ状に複数個並べられている。
磁気センサアレイ５ａ、５ｂの検出信号は信号処理装置６で処理され、その結果が表示器７に表示される。
【００３２】
接触検知センサの保持装置Ｂ内の加速度センサ１２は、接触検知センサの保持装置Ｂの縦方向（鋼板面の鉛直方向、以下同じ）の位置変化の加速度を計測し、その信号を接触判定装置１３に送る。接触判定装置１３は、加速度センサ１２からの加速度信号が、ある規定値（閾値）を超えた時に、接触検知センサの保持装置Ｂと鋼板４とが接触したと判断し、探傷センサの保持装置Ａを退避させる退避指令信号を退避装置１４に送り、退避装置１４により探傷センサの保持装置Ａを退避させ、同時に操業監視盤（図示なし）にある探傷センサの保持装置Ａの退避を表示する表示灯を点滅させる。前記ように探傷センサの保持装置Ａを退避させることで、探傷センサの保持装置Ａの退避の過応答、未応答を防止し、適切な退避を実現できる。退避状態にある探傷センサの保持装置Ａは、監視員が、鋼板４の凹凸形状に異常がないことを確認後手動で元の位置に戻す。探傷センサの保持装置Ａが元の位置に戻ると、表示灯は点滅しなくなる。
【００３３】
鋼板４が移動中、接触検知センサの保持装置Ｂはエアフローティング機構で動作され、それに対応して加速度センサ１２はある大きさの加速度信号を検出する。接触判定装置１３で、接触検知センサの保持装置Ｂと鋼板４とが接触したと判断する加速度信号の設定値（閾値）は、前記エアフローティング機構の正常な動作中に検出される加速度信号の大きさを考慮し、それより大きい適宜の値に設定される。加速度センサ１２は公知の加速度センサを使用できる。
【００３４】
接触検知センサの保持装置Ｂと鋼板４とのリフトオフ（擬似センサヘッド１１と鋼板４とのリフトオフ）ｈ０は、探傷センサの保持装置Ａと鋼板４のリフトオフ（センサヘッド１と鋼板４とのリフトオフ）ｈと同じ間隔に設定することを基本とする。鋼板４移動中、エアフローティング機構が動作することで、探傷センサの保持装置Ａと鋼帯４との間隔、接触検知センサの保持装置Ｂと鋼板４との間隔は、各々若干変動する。この間隔変動を考慮し、接触検知センサの保持装置Ｂと鋼板４とのリフトオフｈ０は、探傷センサの保持装置Ａと鋼板のリフトオフｈより小さい値に設定しても構わない。
【００３５】
磁気センサ、渦流センサ等の場合、検出感度を上げる観点から、リフトオフｈは１ｍｍ程度に設定することがある。より検出感度を上げる場合には、リフトフｈは０．５ｍｍ以下、例えば０．１ｍｍ程度に設定される。
【００３６】
以上の説明では、接触検知センサの保持装置Ｂへの鋼板４の接触を、加速度センサ１２で、縦方向の位置変動の加速度の変化により判断しているが、横方向（鋼板面に平行で長手方向）の加速度の変化により判断してもかまわないし、その両方の加速度の変化を用いて判断してもかまわない。また、加速度センサ１２に代えて、接触スイッチを設けて、鋼板４の接触を感知しても構わないし、鋼板４を一方の電極として、接触検知センサの保持装置Ｂを他方の電極として、その導通電流を測定する方式でも構わない。
【００３７】
また、加速度センサ１２に代えて、接触検知センサの保持装置Ｂ内部または外部に、レーザ距離計、渦流距離計などの距離計１２ａを取り付け、前記距離計１２ａにより、直接接触検知センサの保持装置Ｂと鋼板４の間隔（リフトオフ）を測定し、接触判定装置１３で、測定値とあらかじめ設定した閾値とを比較し、測定値が閾値より小さくなった時に、探傷センサの保持装置Ａを退避させる方式でもかまわない。この場合、接触検知センサの保持装置Ｂと鋼板４とのリフトオフをｈ１とすると、ｈ１は、加速度センサ１２を設置した場合の接触検知センサの保持装置Ｂと鋼板４とのリフトオフｈ０と同じでもよいが、それより大きくてしてもよい。このようにすることで接触する前に接触の可能性を検知することが可能となる。
【００３８】
リフトオフｈ１をリフトオフｈ０より大きくする場合、例えば、リフトオフｈ１を１．０ｍｍ程度に設定し、閾値をｈ１−０．１ｍｍすなわち０．９ｍｍ程度に設定することで、前述の加速度センサ１２を用いて、リフトオフｈを１ｍｍ程度、リフトオフｈ０を０．１ｍｍ程度に設定した場合と略同様に探傷センサの保持装置Ａを退避させることができる。
【００３９】
以上の説明では、探傷センサの保持装置、接触検知センサの保持装置は鋼帯移動方向に固定され、被検体（鋼板）が移動する方式について説明したが、被検体を固定して、センサ保持装置を移動させる場合でも同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被検対象物を探傷するセンサを保持する探傷センサの保持装置とほぼ同等の形状と質量配分を有する接触検知センサの保持装置を、探傷センサの保持装置の被検対象物移動方向の上流に配置し、被検対象物が前記接触検知センサの保持装置に接触するかどうかをシミュレートさせる事で、前記被検対象物を検査するセンサを保持する探傷センサの保持装置の退避を最適化し、過不足のない退避を実現できる。このことにより、被検対象物の探傷の効率を上げる事が可能となる。
【００４１】
本発明は、鋼板製造ライン等に設置されるエアフローティング型のセンサ保持装置を備える探傷装置への適用に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る金属体磁気探傷装置の一構成例を示す概要図である。
【図２】鋼板の周期の異なる凹凸形状に対するエアフローティング型のセンサ保持装置の倣いを説明する図で、（ａ）は鋼板表面の凹凸形状の変動が緩やかな場合、（ｂ）は鋼板表面の凹凸形状の変化が急激に起こる場合を説明する。
【図３】鋼板の凹凸に関する追従性能を試験する追従性能試験装置の一構成例を示す図である。
【符号の説明】
Ａ  探傷センサの保持装置
Ｂ  接触検知センサの保持装置
１  センサヘッド
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ  空気供給口
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ  空気噴出口
４  鋼板
５ａ、５ｂ  磁気センサアレイ
６  信号処理装置
７  表示器
８ａ、８ｂ  上下スライド機構
９ａ、９ｂ  長手方向倣い機構
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ  幅方向倣い機構
１１  擬似（ダミー）センサヘッド
１２  加速度センサ
１２ａ  距離計
１３  接触判定装置
１４  退避装置
２１  センサ保持装置
２２  キズ（凸状キズ）
３１  センサ保持装置
３２  センサ架台
３３  加振台
【図１】
2005043172.tif 000003
【図２】
2005043172.tif 000004
【図３】
2005043172.tif 000005