(57)【要約】【課題】初期セットアップの手間が不要で、且つ高精度、高速に被検査物の探傷を行うことが可能な探傷装置を提供する。【解決手段】複数個のセンサ部によって円筒状の通路を形成し、その通路において前記センサ部に対して被検査物を移動させる。各センサ部は、いずれも同径の円形コイルである比較コイル、励磁コイル及び検出コイルが同一軸上に配置された構成とし、いずれのセンサ部も前記同一軸が前記通路の中心軸に平行な面内にあり、且つ、全てのセンサ部の前記同一軸が互いに平行となるように構成する。この傾きを適宜変化させることにより、被検査物の表面に存在する傷の向きに対する感度を調節することができる。二個のセンサ部を組として差動信号を生成することにより、傷信号のみを取り出すことが可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物が円筒状の通路の一断面円上に設けられたセンサ部の近傍を通過する際に該センサ部より出力される信号に基づき被検査物の傷を検知するための渦流探傷装置であって、
いずれも同径の円形コイルである、比較コイル、励磁コイル及び検出コイルが同一軸上に配置されて成るセンサ部が、前記断面円上に所定間隔で複数個配置されるとともに、いずれのセンサ部も前記同一軸が前記通路の中心軸に平行な面内にあり、且つ、全てのセンサ部の前記同一軸が互いに平行となるように構成されており、
所定の二個のセンサ部が互いに差動接続されてなる
ことを特徴とする探傷装置。
【請求項２】
前記複数のセンサ部が、励磁コイル及び検出コイルが同一軸上に配置されて成る検出センサ部と、励磁コイル及び比較コイルが同一軸上に配置されて成る比較センサ部と、から構成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】
前記被検査物が内部を通過するための通過筒を更に備えており、
該通過筒の一部の周囲に前記センサ部が配置されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は渦電流を利用して被検査物の表面に存在する傷を探知する装置に関し、特に、表層が導電性物質から成る被検査物を探傷装置のセンサ部に対して移動させることにより傷の存在を探知する探傷装置に関する。
なお、本発明においていう傷とは、被検査物の表層部分に存在する傷や異常箇所のことを指すものとする。
【背景技術】
【０００２】
高精度製品や、有害物質を内部に保持する製品では、ごく微細な傷が故障の原因となったり事故につながったりすることがある。そこで通常、そのような製品に対しては非破壊探傷検査が行われており、傷が発見された製品は取り除かれることにより製品の品質とともに安全性の確保が図られている。
【０００３】
非破壊探傷検査は多様な製品分野において実施されており、より確実に傷を探知することを目的とした種々の技術がこれまでに開発、開示されている。このような技術の一例として、特許文献１には、渦電流信号を利用することにより傷検知を自動的に行う情報抽出方法が記載されている。この情報抽出方法においては、渦電流信号を基にリサージュ図形等を描画して、描画された図形をパターン認識させる探傷技術が用いられている。
【０００４】
非破壊探傷検査が実施される製品の一つに乾電池がある。諸種ある乾電池はいずれも社会的に広く使用されているが、その内部に保持されている電解液は腐食性の高い物質であることが多い。例えばアルカリ・マンガン乾電池には水酸化カリウム電解液が使用されているが、何らかの原因によって液漏れが生じて水酸化カリウム電解液が乾電池を使用する機器に付着してしまうならば、機器に損傷を与えたり、機器が故障してしまう虞がある。従って、乾電池を製造・販売する業者にとって、探傷検査は非常に重要な役割を担っている。
【０００５】
乾電池の表面に存在する傷が原因となって生じる故障を確実に防止するためには、製造された製品の一部のみを対象とする抜き取り検査だけでは不十分であり、全ての製品を対象として逐一探傷検査を行い、無傷であることが確認されたもののみを出荷することが望ましいことは言うまでもない。そして、乾電池は通常は大量生産されるため、全ての製品を検査するためには、製品一個あたりの検査に要する時間はできる限り短時間であることが好ましい。
【０００６】
以上のような課題を解決するために本願発明者は、
被検査物の傷を検知するための探傷装置であって、
高周波電圧が印加されるコイルと、
前記コイルに印加する高周波電圧に関する制御を行う高周波制御部と、
被検査物が前記コイルの内部を通過する際に生じる該コイルの電圧変化に基づき、各被検査物のリサージュ波形を描くための波形生成部と、
所定のリサージュ波形を基準波形として設定する基準波形設定部と、
被検査物のリサージュ波形が前記基準波形から所定の誤差内に描かれる場合には無傷と判定し、誤差外に描かれる場合には有傷と判定する傷判定部と、
を備えることを特徴とする探傷装置を発明した（特願2005-274602）。
また、本願発明者は上記探傷装置において、リサージュ波形のみに基づいて傷判定を行うのではなく、傷判定を被検査物の長さや被検査物がコイルを通過する速度等に基づいて行う構成も開示している。
【０００７】
上記発明の探傷装置によれば、同一の物品を対象とした探傷を、連続して高速に行うことができる。
【０００８】
【特許文献１】特開平8-292174号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記発明の探傷装置では、無傷であることがわかっている被検査物のリサージュ波形を基準波形として設定し、その基準波形に基づき他の被検査物が無傷であるか有傷であるかを判断する。即ち、基準となる無傷の被検査物の選定を適切に行わなければ、探傷の精度が低下してしまうという問題があった。また、被検査物の個体差の許容度を拡げようとすると、探傷精度が低下してしまうという問題もある。更に、被検査物が有限長の場合、被検査物の端末で出力信号が大きく乱れ（端部信号）てしまうため、探傷感度に限界があった。
【００１０】
更に、上記発明の探傷装置に限らず、一般に貫通コイル型の探傷装置では、探傷試験を開始する前に、被検査物をセンサ内に配置した状態で、ブリッジバランスの調整、位相調整、感度調整等のセットアップ作業を行う必要があるが、これは手間を要する作業であった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記のような課題を解決するために成された本発明に係る探傷装置は、
被検査物が円筒状の通路の一断面円上に設けられたセンサ部の近傍を通過する際に該センサ部より出力される信号に基づき被検査物の傷を検知するための渦流探傷装置であって、
いずれも同径の円形コイルである、比較コイル、励磁コイル及び検出コイルが同一軸上に配置されて成るセンサ部が、前記断面円上に所定間隔で複数個配置されるとともに、いずれのセンサ部も前記同一軸が前記通路の中心軸に平行な面内にあり、且つ、全てのセンサ部の前記同一軸が互いに平行となるように構成されており、
所定の二個のセンサ部が互いに差動接続されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る探傷装置により、以下に挙げる優れた効果を得ることができる。
・コイルの周全体を用いて探傷を行う貫通コイルとは異なり、センサ部のコイルの一部分のみで被検査物の探傷を行うため、各センサの分解度を高くすることができ、ひいては探傷装置全体の探傷能力が向上する。
・所定の二個のセンサ部が互いに差動接続されており、両センサ部の差動信号のみが出力されるため、被検査物の個体差や形状に関係なく傷信号のみを取り出すことが可能である。また、被検査物の端部で生じる端部信号に傷の信号が埋もれてしまうことがなく、高精度で探傷を行うことができる。高速で連続的に探傷を行うことももちろん可能である。
・各センサ部が比較コイル、励磁コイル、検出コイルから構成されているため、ブリッジバランス調整、位相調整、感度調整といった初期セットアップは、被検査物をセンサ内に配置することなく自動調整することができる。従来のように被検査物をセンサ内に配置してユーザ手動で初期セットアップを行う必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の探傷装置の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の探傷装置の概略図であり、図２はセンサ部の構成を示す図である。
【００１４】
図１に示すように、本発明の探傷装置は複数個のセンサ部１によって構成される。各センサ部１の構成は、図２に示すように、比較コイル、励磁コイル及び検出コイルが同一軸上に配列されて成る。このセンサ構成においては、検出コイルと比較コイルとの間でコイルバランスを取る。
【００１５】
複数設けられるセンサ部１は、被検査物１０が通過するための円筒状の通路の一断面円上に配置される。この「円筒状の通路」は仮想的な通路でよく、実際に何らかの部材によって通路が形成されている必要は必ずしも無い。
【００１６】
ただし、好適には被検査物が内部を通過するための通過筒を設け、その周囲に複数のセンサ部１を配置することができる。この構成により、被検査物１０が不所望に傾くことを防止することが可能となる。また、通過筒の内部形状は、被検査物１０の外部形状に略合致する形状とするのが好ましい。このことにより被検査物１０が常に一定の向きを保持しつつセンサ部１の近傍を通過するだけでなく、被検査物１０の通過位置が各センサ部から等距離となるように制御することが可能となる。
【００１７】
本発明の探傷装置では、いずれのセンサ部１も各コイルの同一軸が円筒状の通路の中心軸に平行な面内にあり、且つ、全てのセンサ部の前記同一軸が互いに平行となるように配置される。図１（ａ）は、センサ部１の軸が通路の中心軸に平行となるように各センサ部１が配置されている場合の例であり、図１（ｂ）は、センサ部１の軸が通路の中心軸に対して垂直（ねじれ）となるように各センサ部１が配置されている例である。センサ部１は、これらの二例で示した傾きとは異なる傾きで配置されていてももちろん構わない。
【００１８】
センサ部１の傾きが変化すると、センサ部１内のコイルの傾きが変化する。すると励磁コイルより発生する磁束の方向が変化し、被検査物１０の表面に発生する渦電流の向きもまた変化する。従って、傷の形状、即ち傷の方向に応じて傷検出の感度が変化する。図１（ａ）のようにセンサ部１を配置した場合には、通路の中心軸に平行な傷に対する感度が高くなる。図１（ｂ）に示す傾きでセンサ部１を配置した場合には、通路の中心軸と垂直（ねじれ方向）な傷に対する感度が高くなる。
以上の点に基づき、センサ部１の傾きは、被検査物１０の表面を構成する材料の特性や探傷の目的等に応じて適宜調節すればよい。
【００１９】
複数個設けられているセンサ部１は、所定の二個のセンサ部１が組となり、互いに差動接続される。ここにおいて、ある一つのセンサ部１が、異なる二個以上のセンサ部と互いに組を形成しても構わない。組となるセンサ部は一般に、円筒状の通路を挟んで対向しているセンサ部１同士とするのが好ましいが、特に限定されるものではない。
【００２０】
図３は、本発明に係る探傷装置によって探傷を行う場合の制御構成例を示す図である。制御部２は、本発明の探傷装置を制御するための機器である。制御部２は、各種演算を行う中央演算装置（ＣＰＵ）、データやプログラム等を保存するためのハードディスクやメモリ等から成る記憶部、ユーザが各種指示を入力するためのキーボードやマウス、タッチパネルなどから成る入力部などを含む。制御部２には各種波形を含め、種々の情報を表示するための表示部６が接続されていてもよい。制御部２の有する各種の機能は、ＣＰＵにおいてソフトウェアが実行されることにより実現されるとともに、各種専用回路によっても実現される。
【００２１】
制御部２は高周波制御部３を含んでいる。この高周波制御部３は、センサ部の励磁コイルに印加される高周波電圧の調節を行う。
【００２２】
波形生成部４は、各センサ部１について、検出コイルの出力から比較コイルの出力を減算（ブリッジバランスを取る）して出力信号を得、その出力信号と、組となる他のセンサ部１の出力信号との差動を取る（正確にはここで高周波を検波する）ことにより、差動信号を生成する。
【００２３】
波形生成部４における処理の概念図を図４に示す。ここでは、センサ部１ａと、センサ部１ａに対して円筒状の通路を挟んで反対側に設置されているセンサ部１ｂとが差動接続されているものとする。
【００２４】
表層が金属等の導電性物質によって形成される被検査物１０を、複数のセンサ部によって形成される円筒状の通路に通す。被検査物１０がセンサ部１の近傍を通過する際には、被検査物１０の表層に渦電流が生じる。この渦電流の大きさは被検査物１０の表面形状によって変化するため、傷が存在すると各センサ部１の検出コイル及び比較コイルの誘起電圧に変化が生じ、出力信号において傷信号となって現れる。
【００２５】
図４の例では被検査物１０のセンサ部１ａ側の表面に傷が存在しているため、センサ部１ａより出力される出力信号には傷信号が含まれる。ここで傷信号が二箇所に現れるのは、被検査物１０の傷がコイルの近傍を通過する際に、検出コイルと比較コイルとで時間差が生じるためである。また、出力信号には、被検査物１０の両端部によって生じる波形の乱れである端部信号が現れる。一方、被検査物１０のセンサ部１ｂ側には傷が存在していないため、センサ部１ｂより出力される出力信号には端部信号のみが含まれる。
【００２６】
波形生成部４によってセンサ部１ａの出力信号及びセンサ部１ｂの出力信号の差動を取ることにより、端部信号が打ち消され、傷信号のみが含まれた差動信号が生成される。
【００２７】
制御部２に含まれる傷判定部５は、出力された差動信号に傷信号が含まれているか否かを判定する。この傷判定は、例えば、予め設定されている所定の閾値以上の信号が含まれている場合にはその被検査物１０を有傷と判定する構成とすればよい。傷判定部５によって行われる傷判定は、センサ部の各組の差動信号毎に行ってもよいし、各組の差動信号の差動を更に取ってゆくことにより探傷装置全体で一つの出力信号を得、その出力信号に基づいて行ってもよい。
【００２８】
以上のように傷判定部５によって判定された無傷又は有傷の判定結果は、図３に示すように傷判定部５より出力され、図示せぬ自動振り分け装置等によって無傷の被検査物と有傷の被検査物とが分別される。
【００２９】
なお、被検査物１０が各センサ部から等しい距離を通過せず、各センサ部１の出力値にばらつきが生じることがある。この場合には、最終的な出力値の差分が０となるように各センサの出力信号に対して適宜処理を行えばよい。
【００３０】
以上説明したように、本発明に係る探傷装置によれば、非常に高い精度で以て被検査物の探傷を高速且つ連続的に行うことが可能となる。
なお、上記実施形態において挙げた構成は一例に過ぎず、本発明の精神内において様々な変更及び改良が可能であることは言うまでもない。
【００３１】
例えば、図５に示すように、センサ部１の構成を、励磁コイル及び検出コイルが同一軸上に配置されて成る検出センサ部と、励磁コイル及び比較コイルが同一軸上に配置されて成る比較用センサ部とから成る構成としてもよい。この構成では検出センサ部と比較センサ部との間でコイルバランスを取る。
【００３２】
図５では４個のセンサ部のみに関して説明を行っているが、本センサ構成では、組となる検出センサ部と比較センサ部において、検出センサ部の検出コイルの出力から比較センサの比較コイルの出力を減算することにより出力信号を得、異なる組の出力信号の差動を取ることによって差動信号を得る。この差動信号に基づき、傷判定を行うことができる。
【００３３】
また、被検査物１０が円筒形の場合には、円筒内部の傷を探知するためにセンサ部を内挿型として形成し、センサ部の外径部分において探傷を行うようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る探傷装置の概略図。
【図２】センサ部のコイル構成例。
【図３】本発明に係る探傷装置の、制御部を含めた構成例。
【図４】波形生成部における、差動信号を生成する処理の概念図。
【図５】センサ部のコイル構成の他の例。
【符号の説明】
【００３５】
１…センサ部
２…制御部
３…高周波制御部
４…波形生成部
５…傷判定部
６…表示部
１０…被検査物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007121050.tif 000006
【図５】
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