(57)【要約】【課題】渦電流を利用して被検体表面の探傷検査を行うための技術であって、特に、検査面に凹部又は凸部が存在する被検体（例えば、スプラインが形成された軸材など。）の探傷に適するものを提案する。【解決手段】円柱状体の軸方向両端と軸方向略中央とに鍔４１ａ・４１ｂ・４１ａを形成して成る磁芯４１と、前記磁芯４１の軸方向一端の鍔４１ａから軸方向略中央の鍔４１ｂまでの間に巻装された第一コイル４２と、前記磁芯４１の軸方向略中央の鍔４１ｂから軸方向他端の鍔４１ａまでの間に巻装された第二コイル４３とを、渦流探傷用プローブ１１に備える。前記磁芯４１は、被検体Ｗの検査面に存在する凹部又は凸部の延びる方向が軸方向となるように配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸形状を有する被検体の表面欠陥の探傷を行う自己比較方式の渦流探傷用プローブであって、
円柱状体の軸方向両端と軸方向略中央とに鍔を形成して成る磁芯と、
前記磁芯の軸方向一端の鍔から軸方向略中央の鍔までの間に巻装された第一コイルと、前記磁芯の軸方向略中央の鍔から軸方向他端の鍔までの間に巻装された第二コイルとを、
備えることを特徴とする渦流探傷用プローブ。
【請求項２】
前記渦流探傷用プローブは、前記磁芯の軸方向が、前記被検体の検査面に存在する凹部又は凸部の延びる方向と平行になるように配置されることを特徴とする、
請求項１に記載の渦流探傷用プローブ。
【請求項３】
円柱状体の磁芯に第一コイルと第二コイルとを巻装して成る自己比較方式の渦流探傷用プローブを備えた渦流探傷装置を用いて、検査面に凹凸形状を有する軸状の被検体について行う渦流探傷方法であって、
前記磁芯の軸方向と前記被検体の検査面に存在する凹部又は凸部の延びる方向とが略平行となるように前記渦流探傷用プローブを配置し、
前記被検体を軸を中心として略一定速度で回転させた状態で前記第一コイル及び第二コイルに交流電流を流し、前記第一コイル及び第二コイルの検出信号の差動を出力することを特徴とする、渦流探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渦電流を利用した導電体の探傷技術に関し、特に、表面に凹凸形状を有する被検体を検査するための探傷技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、導電体である被検体の表面欠陥の探傷法として、渦電流を利用したものがある。いわゆる渦流探傷試験では、交流電流を流した励磁コイルを被検体の検査面に近接させて、前記被検体に渦電流を発生させ、同じく被検体近傍に配置した検出コイルのインピーダンス変化を測定することで渦電流の状況を知り、被検体の表面欠陥の有無や材質などを評価することが行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、鉄桁の部材端部溶接部のように狭小な場所の亀裂を検出するために、自己比較方式の渦流探傷用プローブであって、検査面に略平行に延びる磁芯と、この磁芯の一端から略中央まで巻装された第一コイルと、この磁芯の略中央から他端まで巻装された第二コイルとを備えたものが、提案されている。この渦流探傷用プローブは、磁芯と検査面とが略平行となるような姿勢を保ちながら、検査面と略平行に走査され、第一コイル及び第二コイルを含んで構成されたブリッジ回路の出力によってコイルインピーダンスの変化の有無を調べて、走査範囲での亀裂等の欠陥の有無が検査される。
【０００４】
上記のような渦流探傷試験において、被検体が検査面に凹凸形状を有するもの（例えば、スプラインを設けた軸材など。）である場合、軸中心に回転する被検体に検出コイルを近づけて該検出コイルのインピーダンス変化を検出信号として得ると、この検出信号には、検査面の傷以外に、検出コイルと検査面との間隔変動によるノイズ（リフトオフノイズ）が混入している。
【０００５】
従来、このように検査面に凹凸形状を有する被検体について渦流探傷を行う場合、傷信号とリフトオフノイズの位相差に注目して、検出信号を増幅し同期検波することによりリフトオフノイズを抑制して傷信号を抽出するようにしている。
例えば特許文献２では、励磁コイルにコンデンサを接続して共振回路を構成し、励磁コイルとコンデンサとを共振させた状態で被検体の探傷を行うと、検出コイルの出力中に含まれる傷信号とリフトオフノイズとの位相差が十分に大きくなる現象を利用し、検出信号から傷信号のみを抽出して、表面に凹凸形状を有する被検体について渦流探傷を行う技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−３４９８７５号公報
【特許文献２】特開平１１−２５８２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明では、渦電流を利用して被検体の探傷検査を行うための技術であって、特に、検査面に凹部又は凸部が存在する被検体（例えば、スプラインが形成された軸材など。）の探傷に適するものを提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、凹凸形状を有する被検体の表面欠陥の探傷を行う自己比較方式の渦流探傷用プローブであって、円柱状体の軸方向両端と軸方向略中央とに鍔を形成して成る磁芯と、前記磁芯の軸方向一端の鍔から軸方向略中央の鍔までの間に巻装された第一コイルと、前記磁芯の軸方向略中央の鍔から軸方向他端の鍔までの間に巻装された第二コイルとを、備えるものである。
【０００９】
請求項２においては、前記渦流探傷用プローブは、前記磁芯の軸方向が、前記被検体の検査面に存在する凹部又は凸部の延びる方向と平行になるように配置されるものである。
【００１０】
請求項３においては、円柱状体の磁芯に第一コイルと第二コイルとを巻装して成る自己比較方式の渦流探傷用プローブを備えた渦流探傷装置を用いて、検査面に凹凸形状を有する軸状の被検体について行う渦流探傷方法であって、前記磁芯の軸方向と前記被検体の検査面に存在する凹部又は凸部の延びる方向とが略平行となるように前記渦流探傷用プローブを配置し、前記被検体を軸を中心として略一定速度で回転させた状態で前記第一コイル及び第二コイルに交流電流を流し、前記第一コイル及び第二コイルの検出信号の差動を出力するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１２】
本発明によれば、被検体の検査面に存在する凹部又は凸部により第一コイル及び第二コイルに表れる磁気特性がキャンセルされ、検査面の形状に影響されることなく探傷を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る渦流探傷装置の構成を示す図、図２は渦流探傷装置のプローブの構成を示す図、図３は渦流探傷装置のプローブの別形態の構成を示す図、図４は渦流探傷装置の本体の構成を示すブロック図、図５は渦流探傷装置のプローブの姿勢を説明する図である。図６はスプライン部分の探傷結果の一例を示す図、図７は周回溝部分の探傷結果の一例を示す図、図８は接合部分の探傷結果の一例を示す図である。
【実施例１】
【００１４】
本発明の実施例１に係る渦流探傷用プローブを備えた渦流探傷装置１０の構成について説明する。
図１に示すように、前記渦流探傷装置１０は、渦流探傷用プローブ１１と、該プローブ１１にケーブル１３で接続された本体１２とで構成される。
【００１５】
図２に示すように、前記プローブ１１は、前記ケーブル１３が接続されたケース４５と、前記ケース４５に接合されたセンサヘッド４０とで構成される。
【００１６】
前記プローブ１１のセンサヘッド４０には、円柱状体の軸方向両端と軸方向略中央とに鍔４１ａ・４１ｂ・４１ａを形成して成る磁芯４１と、前記磁芯４１の軸方向一端の鍔４１ａから軸方向略中央の鍔４１ｂまでの間に巻装された第一コイル４２と、前記磁芯４１の軸方向略中央の鍔４１ｂから軸方向他端の鍔４１ａまでの間に巻装された第二コイル４３とが、キャップ４４に内装されて備えられる。
前記磁芯４１は、被検体Ｗの検査面に存在する凹部又は凸部の延びる方向が軸方向となるように配置される。
【００１７】
前記キャップ４４は、樹脂製の一端閉塞円筒状体であり、その閉塞された先端面が検出面４４ａとされる。この検出面４４ａに対して、前記磁芯４１の軸が略平行となるように配置される。
但し、前記キャップ４４は円筒状に限定されるものではなく、例えば、図５に示すプローブ１１（１１Ｃ）のように、先端が窄まった形状のキャップ４４'とすることもできる。この場合、検査面が角部などの狭い場所に存在しても、プローブ１１のセンサヘッド４０を適当なリフトオフ量（１ｍｍ程度）となるまで被検体Ｗの検査面に近接させることが可能となる。
【００１８】
前記磁芯４１は、円柱状体であって、その軸方向両端に鍔４１ａ・４１ａが形成され、前記鍔４１ａ・４１ａの間であって磁芯４１の軸方向略中央部に鍔４１ｂが形成される。つまり、磁芯４１は、糸巻きボビンを軸方向に二つ一体的に連結したような形状を有する。前記磁芯４１は、フェライト等の従来から磁芯として採用される材料で、中実に構成される。
【００１９】
前記磁芯４１において、それぞれの鍔４１ａ・４１ｂ・４１ａ間に、第一コイル４２と、第二コイル４３とが巻装される。前記第一コイル４２及び第二コイル４３は何れも自己誘導型コイルであり、これらのコイルは同一の磁芯４１に巻装されて、相互位置変動により発生するノイズの低減や、コンパクト化が図られている。
【００２０】
第一コイル４２と第二コイル４３とは直列に接続されており、前記第一コイル４２の巻始め部分と、前記第二コイル４３の巻始め部分とは、Ｐ点において電気的に接続され、プローブ１１は自己比較方式とされる。
【００２１】
上記構成のプローブ１１では、磁芯４１に形成された鍔４１ａ・４１ｂ・４１ａにて、第一コイル４２及び第二コイル４３の位置が保持される。また、前記鍔４１ａ・４１ｂ・４１ａにて、前記第一コイル４２及び第二コイル４３に電流が流れたときに磁芯４１の周りに生じる磁場が分断されてコイル相互の影響が低減されることとなる。
【００２２】
前記本体１２は、一般的な渦流探傷装置に具備されるものと同様の構成のものであって、探傷波形などを表示する表示部２１と、各種設定を行うための入力部２２と、ケーブルに接続するためのコネクタ２３とが備えられる。
また、図４に示すように、前記本体１２には、発振回路３１、励磁回路３２、ブリッジ回路３３、位相検波回路３４、ＤＣ変換回路３５、増幅回路３６、位相回路３７等を含む回路ブロックが内蔵される。
【００２３】
前記発振回路３１は、所定の周波数信号を励磁回路３２及び位相検波回路３４に出力する回路である。
前記励磁回路３２は、発振回路３１から入力された周波数信号を第一コイル４２及び第二コイル４３に印加して励磁する回路である。
前記ブリッジ回路３３は、第一コイル４２及び第二コイル４３を含んで構成され、プローブ１１が検査面を走行中に亀裂等の欠陥によりブリッジ回路３３のバランスが崩れたときに、そのコイルインピーダンスの変化に応じた電圧を出力する回路である。
前記位相検波回路３４は、発振回路３１から入力された信号を同期検波する回路である。
ＤＣ変換回路３５は、位相検波回路３４を経た信号をＤＣ電圧に変換して残留している電圧を増幅回路３６に出力する回路である。
前記増幅回路３６は、ＤＣ変換回路３５から入力された電圧を増幅して判定可能な信号として位相回路３７に出力する回路である。
位相回路３７は、これらの信号の中から欠陥に係る信号をノイズ信号と位相差を付けて判別し易くして出力する回路である。この位相回路３７からの出力は表示部２１にＸＹ座標系で表示される。
【００２４】
なお、図３に示すように、第一コイル４２と第二コイル４３とを差動をとるように接続した構成とすることもでき、この場合、前記本体１２はブリッジ回路３３を省略して第一コイル４２と第二コイル４３との差動を出力することができる。
【００２５】
続いて、円柱状体の磁芯４１に第一コイル４２と第二コイル４３とを巻装して成る自己比較方式の渦流探傷用プローブ１１を備えた渦流探傷装置１０を用いて、検査面に凹凸形状を有する軸状の被検体Ｗについて行う渦流探傷の手順を説明する。
【００２６】
本実施例において、被検体Ｗは図５に示すヨークシャフト（自動車部品）である。前記ヨークシャフトは、軸状部材であって、軸方向に延びる凹凸形状となるスプラインＳ１が規則的に形成されたスプライン軸部Ａと、周回溝Ｓ２が形成された軸部Ｂと、軸とフランジとを曲線的に接合した接合部Ｓ３が形成された基部Ｃとが、設けられる。被検体Ｗは、該被検体Ｗの軸心を中心として回転させる治具に保持され、前記治具にて被検体Ｗを略一定速度（１００ｒｐｍ程度の速度）で回転させながら、探傷が行われる。
【００２７】
原則として、前記渦流探傷装置１０のプローブ１１は、プローブ１１に具備される磁芯４１の軸方向と、被検体Ｗの検査面に存在する凹部又は凸部が延びる方向とが略平行となる姿勢で配置される。さらに、被検体Ｗの検査面とプローブ１１の検出面４４ａとの距離（リフトオフ量）は、１ｍｍ程度とすることが望ましい。
【００２８】
前記スプライン軸部Ａの探傷を行う場合、図５に示すようにプローブ１１（１１Ａ）は、磁芯４１の軸方向とスプラインＳ１の延びる方向とが略平行となる姿勢で配置される。つまり、プローブ１１（１１Ａ）に具備される磁芯４１の軸方向と被検体Ｗの軸方向とは略平行となる。なお、この場合、プローブ１１を被検体Ｗの軸方向に移動させながら探傷が行われる。
【００２９】
また、前記周回溝Ｓ２が形成された軸部Ｂの探傷を行う場合、プローブ１１（１１Ｂ）は、磁芯４１の軸方向と周回溝Ｓ２の延びる方向とが略平行となる姿勢で配置される。つまり、プローブ１１（１１Ｂ）に具備される磁芯４１の軸方向と被検体Ｗの軸方向とは略直交する。
【００３０】
また、前記接合部Ｓ３が形成された基部Ｃの探傷を行う場合、プローブ１１（１１Ｃ）は、磁芯４１の軸方向と接合部Ｓ３の延びる方向とが略平行となる姿勢で配置される。つまり、プローブ１１（１１Ｃ）に具備される磁芯４１の軸方向と被検体Ｗの軸方向とは略直交する。この場合、先端が窄まった形状のキャップ４４を備えたプローブ１１を採用すると、接合部Ｓ３の角部にプローブ１１のセンサヘッド４０を入りこませてリフトオフ量を小さくできるので、好ましい。
【００３１】
上記のようにプローブ１１を配置し、前記被検体Ｗを軸を中心として略一定速度で回転させた状態で、本体１２の発振回路３１及び励磁回路３２にて、前記第一コイル４２及び第二コイル４３に交流電流が流される。この交流電流にて第一コイル４２及び第二コイル４３が励磁されると、被検体Ｗの検査面に渦電流が発生し、この渦電流が前記第一コイル４２及び第二コイル４３にて検出され、前記第一コイル４２及び第二コイル４３の検出信号の差動が本体１２にて出力される。
【００３２】
被検体Ｗの検査面に傷が存在しない場合、第一コイル４２と第二コイル４３との検出信号の差異は、略一定の傾向を示すが、被検体Ｗの検査面に傷が存在する場合、第一コイル４２と第二コイル４３とのうち傷の上を通過したコイルの検出信号のみが変化する。つまり、検査面に存在する凹部又は凸部により第一コイル４２及び第二コイル４３に表れる磁気特性がキャンセルされて、傷による磁気特性のみが表れるのである。つまり、検査面の形状に影響されることなく探傷を行うことができるので、渦流探傷装置１０は、特に、検査面に凹部又は凸部が存在する被検体Ｗ（例えば、スプラインが形成された軸材など。）の探傷に適するのである。
【００３３】
例えば、図６では、渦流探傷装置１０で前記スプライン軸部Ａの探傷を行ったときの出力信号の経時変化が示されている。また、図７では、渦流探傷装置１０で前記周回溝Ｓ２が形成された軸部Ｂの探傷を行ったときの出力信号の経時変化が示されている。また、図８では、渦流探傷装置１０で前記接合部Ｓ３が形成された基部Ｃの探傷を行ったときの出力信号の経時変化が示されている。
これら図６〜図８に示される渦流探傷装置１０の出力信号波形のうち、振幅が大きく変化する部分では、被検体Ｗの検査面に試験的に付けられた傷が検出されている。
【００３４】
上記の通り、被検体Ｗに表面欠陥（傷）が存在する場合に、渦流探傷装置１０の出力信号波形の振幅が際立って大きくなる部位が生じることから、渦流探傷装置１０の出力信号の値に対する閾値を設定して、被検体Ｗの表面欠陥の有無を判断することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施例に係る渦流探傷装置の構成を示す図。
【図２】渦流探傷装置のプローブの構成を示す図。
【図３】渦流探傷装置のプローブの別形態の構成を示す図。
【図４】渦流探傷装置の本体の構成を示すブロック図。
【図５】渦流探傷装置のプローブの姿勢を説明する図。
【図６】スプライン部分の探傷結果の一例を示す図。
【図７】周回溝部分の探傷結果の一例を示す図。
【図８】接合部分の探傷結果の一例を示す図。
【符号の説明】
【００３６】
Ｗ  被検体
１０  渦流探傷装置
１１  プローブ
１２  本体
１３  ケーブル
４０  センサヘッド
４１  磁芯
４２  第一コイル
４３  第二コイル
４４  キャップ
【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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