JP2003294707A - 欠陥検査装置 - Google Patents

欠陥検査装置

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JP2003294707A
JP2003294707A JP2002101794A JP2002101794A JP2003294707A JP 2003294707 A JP2003294707 A JP 2003294707A JP 2002101794 A JP2002101794 A JP 2002101794A JP 2002101794 A JP2002101794 A JP 2002101794A JP 2003294707 A JP2003294707 A JP 2003294707A
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Satoshi Akamatsu
里志 赤松
Shigehiro Iwata
成弘 岩田
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Denshijiki Industry Co Ltd
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Denshijiki Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検出対象物に含まれる微小欠陥を簡易に、
しかも確実に検査するに好適な欠陥検査装置を提供す
る。 【解決手段】 被検査対象物に一方向から近接させて設
けられて該被検査対象物に対して局部的に微小磁界を印
加する磁界発生手段と、前記被検査対象物を間にして前
記磁界発生手段に対向させて配置されて前記被検査対象
物の表面における漏洩磁束を検出する高感度磁気抵抗素
子と、この高感度磁気抵抗素子による漏洩磁束の検出部
位を前記被検査対象物表面の所定領域に亘って走査する
走査手段とを備える。そして上記所定領域に亘って前記
高感度磁気抵抗素子により検出される漏洩磁束の変化を
示す信号波形から前記被検査対象物における微小欠陥の
有無を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、被検出対象物に含
まれる50μm程度の開口亀裂や空孔等からなる微小欠
陥を検査するに好適な欠陥検査装置に関する。
【0002】
【関連する背景技術】被検査対象物における欠陥の有無
を非破壊検査する手法として、代表的にはX線探傷試験
や超音波探傷試験、磁粉探傷試験、渦流探傷試験、漏洩
磁束探傷試験等が知られている。しかしながら工場にお
いて大量生産される鉄系の焼結部品を全数検査するよう
な場合、上述した各種の探傷試験を採用するには種々の
問題がある。例えば超音波探傷試験においては、水等の
超音波伝播媒体を用いる必要があり、また磁粉探傷試験
においては、その都度、磁粉液を被検査対象物に塗布し
て被検査対象物を磁化する必要があるので、全数検査に
は不向きである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】これに対して漏洩磁束
探傷試験は、基本的には被検査対象物を磁化したとき、
被検査対象物に含まれる欠陥部位にて磁束が乱されるこ
とで発生する漏洩磁束の有無を検出するものであり、鉄
系の焼結部品の全数検査に適していると考えられる。し
かしながら被検査対象物に含まれる欠陥が、例えば10
〜50μm程度の微小な開口亀裂や空孔等からなる場
合、漏洩磁束自体が微小であり、しかも地磁気の影響を
受け易いので、これを確実に検出することは非常に困難
である。
【0004】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、被検出対象物に含まれる微小欠
陥を簡易に、しかも確実に検査するに好適な欠陥検査装
置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る欠陥検査装置は、鉄系の焼結部品等か
らなる被検査対象物に含まれる開口亀裂や空孔等の微小
欠陥を検出するものであって、前記被検査対象物に一方
向から近接させて設けられて該被検査対象物に対して局
部的に微小磁界を印加する磁界発生手段と、前記被検査
対象物を間にして前記磁界発生手段に対向させて配置さ
れて、上記微小磁界が印加された前記被検査対象物の表
面からの漏洩磁束を検出する高感度磁気抵抗素子と、こ
の高感度磁気抵抗素子による漏洩磁束の検出部位を前記
被検査対象物表面の所定領域に亘って走査する走査手段
と、上記所定領域に亘って前記高感度磁気抵抗素子によ
り検出される漏洩磁束の変化を示す信号波形から前記被
検査対象物における微小欠陥の有無を判定する判定手段
とを具備したことを特徴としている。
【0006】ちなみに前記磁界発生手段は、導線に一定
電流を通電し、これによって該導線の廻りに一方向に回
転する磁界を生起するものとして実現される。また前記
走査手段は、前記高感度磁気抵抗素子と前記被検査対象
物とを相対的に移動させてその対向部位を前記所定領域
に亘って変位させるものからなる。そして前記判定手段
においては、漏洩磁束の変化を示す信号波形を、例えば
その標準的な信号波形と比較することで、波形歪みが大
きいものを欠陥有りとして判定するように構成される。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る欠陥検査装置について説明する。図1は
この実施形態に係る欠陥検査装置の要部概略構成図であ
って、1は被検査対象物である。この被検査対象物1
は、例えばドリル歯の素材となる円柱状の超硬材棒や、
円盤状の鉄系焼結部品からなるギヤの歯、モータに組み
込まれるステータコア、更にはアルミパイプ等からな
る。この実施形態に係る欠陥検査装置は、上記被検査対
象物1に含まれる10〜50μm程度の微小欠陥、具体
的にはその表面に生じる開口亀裂やその内部に生じる巣
や空孔を、以下に説明するように該被検査対象物1とは
非接触に磁気的に検出するように構成される。
【0008】即ち、この欠陥検査装置は、上述した被検
査対象物1に一方向から近接させて設けられて該被検査
対象物1に対して局部的に微小磁界を印加する磁界発生
手段2を備える。この磁界発生手段2は、例えば被検査
対象物1に近接して配置される導線2aと、この導線2
aに一定電流Iを通電する定電流源2bとからなる。そ
してその通電電流Iに応じて導線2aの廻りに右回りの
一定の磁界Hを発生させ(アンペールの法則)、この磁
界Hを前記被検査対象物1に対して、その側部から局部
的に印加する役割を担う。ちなみに被検査対象物1に印
加する磁界レベルは、約10mT程度の微小磁界として
設定される。
【0009】具体的には検査対象物1が円盤体からなる
ギヤの歯部である場合、図2に例示するように上記導線
2aは円盤体の外周部側面に近接させて、複数の歯の並
びに沿って円環状に1ターンに亘って設けるようにすれ
ば良い。また検査対象物1がドリル歯の素材となる円柱
状の超硬材棒である場合には、図3に例示するように導
線2aは検査対象物(超硬材棒)1の側部に近接させて
該検査対象物(超硬材棒)1と交差するように設ければ
良い。
【0010】一方、前記被検査対象物1の近傍には、該
被検査対象物1を間にして前記磁界発生手段2(導線2
a)に対向させて磁気センサとしての高感度磁気抵抗素
子3が配置される。この高感度磁気抵抗素子3は、前記
被検査対象物1における上述した微小磁界が印加された
部位の表面からの微小な漏洩磁束を検出するもので、地
磁気の1/1000程度の磁界検出能力を備えた、いわ
ゆるマイクロ磁気センサからなる。そしてこの高感度磁
気抵抗素子(マイクロ磁気センサ)3を介して検出され
る50〜500μT程度の微小磁界は、増幅器等を含む
磁気検出回路4にて所定レベルの磁気検出信号として検
出され、欠陥判定回路5に与えられて後述するように欠
陥の有無が判定される。
【0011】更に上記欠陥検出装置は、前記磁界発生手
段2(導線2a,定電流源2b)と高感度磁気抵抗素子
(マイクロ磁気センサ)3とによる漏洩磁束の検出部位
(検査対象部位)を、前記被検査対象物1の表面におけ
る所定領域に亘って走査する走査手段(走査機構)6を
備える。この走査手段(走査機構)6は、上記磁界発生
手段2と高感度磁気抵抗素子3との対(組)に対して前
記被検査対象物1を相対的に移動させるものであり、例
えば被検査対象物1を支持(載置)して該被検査対象物
1をその軸心を中心として回転させる回転テーブル等か
らなる。
【0012】このような走査手段6により、前記被検査
対象物1に局部的に微小磁界を印加する部位が所定の検
査対象領域に亘って走査される。そして被検査対象物1
を挟んで前記磁界発生手段2に対向配置された前記高感
度磁気抵抗素子(マイクロ磁気センサ)3は、上記微小
磁界が印加された部位の表面に生じる微小な漏洩磁束を
高感度に検出するものとなっている。
【0013】即ち、鉄系等の磁性材料からなる被検査対
象物1に空孔等の微小欠陥が存在すると、その微小欠陥
の存在部位に印加された磁界によって形成される被検査
対象物1内での磁路に乱れが生じて、その磁束の一部が
被検査対象物1の表面に漏れる。或いは逆にプラスチッ
ク等の肘性材料からなる被検査対象物1に鉄粉等の異物
が混入していると、その微小欠陥の存在部位に印加され
た磁界は異物を介する磁路を形成し、被検査対象物1を
透過する磁束に変化が生じる。前記高感度磁気抵抗素子
(マイクロ磁気センサ)3は、このような被検査対象物
1の表面における磁束の変化を、その検査対象領域の全
てに亘って順次検査する役割を担っており、前記磁気検
出回路4はこの磁束の変化を検査信号波形として捉える
ものとなっている。そして前記欠陥判定回路5は、この
ような検査信号波形を解析することで、被検査対象物1
における微小欠陥の有無を判定するものとなっている。
【0014】尚、オフセット調整回路7は、前記磁気検
出回路4に対して所定のオフセットを与えることで地磁
気の影響を相殺し、前記高感度磁気抵抗素子(マイクロ
磁気センサ)3による微小欠陥の検出を容易化する役割
を担う。即ち、被検出対象物1の表面に生じる漏洩磁束
は地磁気レベルの微小なものであり、高感度磁気抵抗素
子(マイクロ磁気センサ)3は地磁気と共に上記漏洩磁
束を検出することになる。オフセット調整回路7は、こ
のような地磁気の成分が被検査対象物1に含まれる欠陥
の有無に拘わらず、その測定環境において均一であるこ
とに立脚し、その地磁気に相当するレベルだけ前記高感
度磁気抵抗素子(マイクロ磁気センサ)3の出力をオフ
セットすることで、その影響を除去するものとなってい
る。
【0015】かくして上述した如く構成された欠陥検査
装置によれば、被検査対象物1に局所的に微小磁界を印
加するだけなので、その磁界印加部分に存在する微小欠
陥に起因して被検査対象物1の表面に生じる漏洩磁束の
レベルが小さくても、そのレベル変化が地磁気等の外乱
に埋もれることがない。特に従来のように磁粉がなす模
様を変化させるようなを大きな磁界を被検査対象物1の
幅広い領域に亘って印加するものとは異なり、微小磁界
を局所的に印加するだけなので、欠陥に起因する磁束の
変化がその印加磁界中に埋もれることもない。従って微
小欠陥に起因する地磁気レベルの微小な漏洩磁束を確実
に検出することが可能となる。
【0016】また高感度磁気抵抗素子(マイクロ磁気セ
ンサ)3により検出される磁束(磁気強度)のレベルを
直接判定するのではなく、被検査対象物1の検査対象領
域を走査したときの磁束の変化を示す信号波形から微小
欠陥の有無を判定するので、その判定精度を十分に高め
ることができる。具体的には被検査対象物1が欠陥を含
むことのない正常なものである場合、被検査対象物1の
検査対象領域を走査したときの磁束の変化を示す信号波
形は略一定の変化パターンを示す。この変化のパターン
は、専ら、被検査対象物1に対する走査手法等に依存す
る。しかしながら被検査対象物1が欠陥を含む場合に
は、その欠陥の存在箇所にて上記信号波形は特異な変化
を呈することになる。従って検出信号波形の中に特異な
変化を示す部分が存在するか否かを判定すれば、これに
よって被検査対象物1が欠陥を含むか否かを精度良く判
定することが可能となる。
【0017】ちなみに上記判定は、例えば被検査対象物
1に応じて定まる標準的な基準信号波形に対して上限幅
と下限幅とをそれぞれ規定し、検出信号波形が上記上限
幅と下限幅とにより規定される信号レベル範囲内に含ま
れるか否かを判定するようにすれば良い。そして検出信
号波形が上記信号レベル範囲から外れたとき、欠陥に起
因する漏洩磁束の変化が生じているとして、その欠陥を
検出するようにすれば良い。
【0018】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。例えば前記検出信号波形の歪みの程度
から欠陥の有無を判定することも可能である。また装置
の構成が多少大掛かりとはなるが、被検査対象物1の全
体を磁気シールドすることで地磁気の影響を除去するこ
とも可能である。また被検査対象物1に対して印加する
微小磁界の向きについては、被検査対象物1に生じると
予想される空孔や亀裂等の微小欠陥の向きに応じて、そ
の微小欠陥を横切るように設定すれば十分である。
【0019】更には被検査対象物1を走査するに際して
は、高感度磁気抵抗素子(マイクロ磁気センサ)3側を
移動させることも勿論可能である。その他、本発明はそ
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが
できる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
検査対象物に微小磁界を局所的に印加し、この微小磁界
の印加により生じる被検査対象物の表面における漏洩磁
束を検出し、その検出信号波形の歪みの程度から微小欠
陥の有無を判定するので、鉄系焼結部品等を全数検査す
る場合であっても、その検査を効率的に、しかも確実に
行うことができる等の実用上多大なる効果が奏せられ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る欠陥検査装置の要部
概略構成図。
【図2】被検査対象物に微小磁界を印加する磁界発生手
段の一例を示す図。
【図3】被検査対象物に微小磁界を印加する磁界発生手
段の別の例を示す図。
【符号の説明】
1 被検査対象物 2 磁界発生手段 2a 導体 2b 定電流源 3 高感度磁気抵抗素子(マイクロ磁気センサ) 4 磁気検出回路 5 欠陥判定回路 6 走査機構 7 オフセット調整回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G053 AA11 AB22 BA02 BA11 BA12 BA13 BB03 BB04 BB11 BC01 BC12 BC14 CA06 DB19

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検査対象物に含まれる微小欠陥を検出
    する欠陥検査装置であって、 前記被検査対象物に一方向から近接させて設けられて該
    被検査対象物に対して局部的に微小磁界を印加する磁界
    発生手段と、 前記被検査対象物を間にして前記磁界発生手段に対向さ
    せて配置されて前記被検査対象物の表面における漏洩磁
    束を検出する高感度磁気抵抗素子と、 この高感度磁気抵抗素子による漏洩磁束の検出部位を前
    記被検査対象物表面の所定領域に亘って走査する走査手
    段と、 上記所定領域に亘って前記高感度磁気抵抗素子により検
    出される漏洩磁束の変化を示す信号波形から前記被検査
    対象物における微小欠陥の有無を判定する判定手段とを
    具備したことを特徴とする欠陥検査装置。
  2. 【請求項2】 前記磁界発生手段は、導線に一定電流を
    通電して該導線の廻りを一方向に回転する磁界を生起す
    るものである請求項1に記載の欠陥検査装置。
  3. 【請求項3】 前記走査手段は、前記高感度磁気抵抗素
    子と前記被検査対象物とを相対的に移動させてその対向
    部位を前記所定領域に亘って変位させるものである請求
    項1に記載の欠陥検査装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008096410A (ja) * 2006-10-12 2008-04-24 International Institute Of Universality 電磁現象を用いた回転機の状態監視技術
JP2015504166A (ja) * 2012-01-09 2015-02-05 アイシス イノベーション リミテッド エンジン構成要素の監視
CN106841380A (zh) * 2017-01-25 2017-06-13 哈尔滨理工大学 用于微型同步隔磁电机的表层探损方法和装置
KR101834372B1 (ko) 2016-11-14 2018-03-05 한호산업(주) 기어부품의 표면결함 측정장치

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