JP2006038676A - 渦流探傷装置のマルチコイル式プローブ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 各探傷コイルと検査対象面の間隔のばらつきを可及的に少なくして、検査精度の向上を図ることのできる渦流探傷装置のマルチコイル式プローブを提供する。
【解決手段】 表面側が検査対象面８ａに直接接触するシート部材１１を設け、このシート部材１１の裏面に複数の探傷コイル９を固着する。探傷コイル９を保持する保持部材１０に収容穴１３を形成し、各収容穴１３に対応する探傷コイル９を収容した状態でシート部材１１の裏面を保持部材１０の前面に接着する。このとき各探傷コイル９と収容穴１３の底部の間に空間部ができるようにし、この空間部によって各探傷コイル９の高さのばら付きを吸収する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、コイルによる磁束変化を与えたときに導電部材に生じる渦電流の変化から検査対象面の傷等を検査する渦流探傷装置に関し、特に、検査効率を高めるために複数の探傷コイルを用いる渦流探傷装置のマルチコイル式プローブに関する。

この種のマルチコイル式プローブとして、例えば、特許文献１に記載されるようなものが案出されている。
このマルチコイル式プローブは、フィルム基板に複数の探傷コイルのパターンが印刷配線によって形成された基本構成であり、対を成して機能する探傷コイルのパターンがフィルム基板の表裏の同位置に夫々形成されている。そして、このように表裏にパターンが印刷されたフィルム基板はプローブ本体側の硬質の保持部材に接着等によって固定されている。
特開平９−３３４８８号公報

ところで、この種のマルチコイル式プローブは、複数の探傷コイルによって検査対象面を広範囲にわたって同時に効率良く検査することができるが、その検査を正しく行なう前提として、各探傷コイル間の特性のばらつきを無くすことと、検査時における各探傷コイルと検査対象面の間隔を一定にすることが重要となる。そして、各探傷コイル間の特性のばらつきは、コイル製造技術の向上によって少なくなってきているが、検査時における各探傷コイルと検査対象面の間隔を一定にすることは難しく、しかも、この間隔のばらつきは検査精度に大きく影響する。

上記従来のマルチコイル式プローブの場合、フィルム基板の表裏に印刷配線を設け、そのフィルム基板の裏面側を保持部材の端面に接着したものであるため、各探傷コイルは、硬質の保持部材の端面に対して、裏面側パターン導体、フィルム基板、表面側パターン導体が層状に重なったかたちとなる。このため、検査対象面にあてがわれる各探傷コイルの外表面には、表裏のパターン導体とフィルム基板の厚みのばらつきが重なって現れてしまう。
そして、各探傷コイルと検査対象面の間隔のばらつきは、図７（Ａ），（Ｂ）に示した試験結果のように検査感度の低下として大きく現れ、この試験条件の場合、リフトオフ量（探傷コイルと検査対象面の間隔）が０．２mm広くなると感度低下量は２倍（感度は２分の１）となってしまう。

そこで、この発明は、各探傷コイルと検査対象面の間隔のばらつきを可及的に少なくして、検査精度の向上を図ることのできる渦流探傷装置のマルチコイル式プローブを提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、この発明は、保持部材に支持された複数の探傷コイルの端面が検査対象面に向けられて探傷を行なう渦流探傷装置のマルチコイル式プローブにおいて、検査対象面側にシート部材を設け、このシート部材の裏面に前記複数の探傷コイルを固着すると共に、この各探傷コイルの背部を非拘束にして前記シート部材の裏面を前記保持部材に固着するようにした。

この発明の場合、検査対象面側に配置されるシート部材の裏面に、各探傷コイルが背部側を非拘束としたまま取り付けられるため、シート部材が検査対象面側に均一に押圧されているときには、各探傷コイルと検査対象面の間隔はほぼシート部材の厚みに維持される。

ここで、各探傷コイルの背部を非拘束にする手段としては、例えば、保持部材のシート部材側の前面に、各探傷コイルが収容される複数の収容穴を形成し、この収容穴に収容された各探傷コイルの背部に空間部を設けるようすれば良い。このようにした場合には、各探傷コイルはシート部材を基準に固定され、各探傷コイルの高さのばらつき等は空間部で吸収される。

また、保持部材のシート部材側の前面には、前記各探傷コイルが収容される複数の収容穴を形成し、この収容穴に収容された各探傷コイルの背部に可撓性部材を配置するようにしても良い。この場合、各探傷コイルの高さのばらつき等は背部の可撓性部材によって吸収される。

また、シート部材を可撓性を有する材料によって形成すると共に、保持部材のシート部材側の前面を検査対象面に適合する曲面形状に形成し、その保持部材の前面に前記シート部材を固着するようにしても良い。このようにした場合、シート部材が保持部材の前面に柔軟に追従して変形し、シート部材の裏面に固着された探傷コイルの端面が検査対象面により追従し易くなる。

さらにまた、シート部材と保持部材は、両者ともに可撓性を有する材料によって形成しても良く、このようにした場合には、検査対象面の種々の形状変化にシート部材を容易に追従させることが可能となる。

このようなマルチコイル式プローブの製造にあたっては、検査対象面側にシート部材を設け、このシート部材の裏面に複数の探傷コイルを固着した後、この各探傷コイルの背部を非拘束にして前記シート部材の裏面を保持部材に固着すれば良い。

この発明は、検査対象面側に配置されるシート部材の裏面に、複数の探傷コイルが、背部側を非拘束にしたまま取り付けられるため、すべての探傷コイルの端面と検査対象面の間隔をほぼシート部材の厚みに維持して、検査精度の確実な向上を図ることができる。

次に、この発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態については、同一部分に同一符号を付し、重複する部分については説明を省略するものとする。

まず、図１〜図３に示す第１の実施形態について説明する。
図２は、この発明にかかるマルチコイル式プローブ１を採用する渦流探傷装置の全体構成を示すものであり、この渦流探傷装置は、同図に示すように電源回路と制御部を内蔵する探傷装置本体２にケーブル３を介してプローブ１が接続されている。そして、探傷装置本体２には電源スイッチ等の各種操作スイッチ４が設けられると共に、表示装置である液晶モニター５が設けられている。

マルチコイル式プローブ１は、図１に示すように直方体状のアルミ製のハウジング６の下面側にコイルユニット７が結合され、ハウジング６の端面の上端部近傍から前記ケーブル３が引き出されている。探傷装置本体２とプローブ内部とはこのケーブル３を通して給電と信号の入出が行われる。

コイルユニット７は、交流磁束を発生して検査対象８に生じる渦電流の変化を調べる複数の探傷コイル９と、この探傷コイル９を保持する略方形状の保持部材１０と、この保持部材１０の前面側に接着され、検査時に検査対象８の検査面８ａ（検査対象面）に接するシート部材１１と、前記保持部材１０の背部側に取り付けられ、各探傷コイル９とケーブル３の配線を電気的に接続するコイル基板１２と、を備えている。尚、この明細書において、「探傷」とは、文字通りの傷ばかりでなく亀裂や隙間等の検査対象の不連続部分を探すことを意味する。

この実施形態の各探傷コイル９はドーナツ型の空芯コイルによって構成されており、その空芯コイルは、例えばスピンドル型自動巻線機によって巻かれている。また、保持部材１０は硬質の樹脂材料等によって形成され、そのシート部材１１側の前面(図１中の下面。）には前記探傷コイル９を収容するための複数の収容穴１３が形成されている。この収容穴１３は二列に、かつ各列の穴１３が前後にオフセットするように配置され、その各深さは、探傷コイル９の高さ分よりも深くなるように設定されている。保持部材１０はハウジング６の下面にビス止め等によって固定される。また、シート部材１１は、例えば、厚み０．０５〜０．５mm程度のポリカーボネイト製の矩形状の板材によって形成される。

つづいて、このマルチコイル式プローブ１の製造方法について説明する。
まず、図３（Ａ）に示すように、シート部材１１をその裏面が上を向くようにして載置し、そのシート部材１１上の所定位置に冶具１４を用いて複数の探傷コイル９を正確に配置する。このとき、各探傷コイル９はそのコイルの巻き始めと巻き終わりの端末９ａ，９ｂが上に来るように（シート部材１１と反対側になるように）セットする。また、冶具１４に対する各探傷コイル９の位置決めはコイルの内径孔を基準にして行なう。

この後、エポキシ系等の接着剤１５を各探傷コイル９とシート部材１１の隙間にしみ込ませ、その状態で加熱または常温で放置することによって接着剤１５を硬化させる。尚、ここで用いる接着剤はエポキシ系に限らずＵＶ硬化型接着剤等であっても良い。

次に、図３（Ｂ）に示すように、収容穴１３を下に向けて保持部材１０をシート部材１１に対して位置合わせし、各探傷コイル９が収容穴１３内に位置されるようにして保持部材１０の前面をシート部材１１の裏面に密着させ、両者をエポキシ系の接着剤等によって固定する。尚、この接着剤は、Ｔｇ（ガラス転移点温度）が装置動作時における上限温度よりも高いものを用いる。また、このとき各探傷コイル９の端末９ａ，９ｂは、図３（Ｃ）に示すように保持部材１０に設けられた挿通孔１６から上方側に引き出す。

このようにしてシート部材１１の裏面に保持部材１０を接着固定すると、保持部材１０の収容穴１３の底面と探傷コイル９との間に隙間ができ、その隙間が各探傷コイル９の背部の空間部１７となる。

この後、図３（Ｃ）に示すように保持部材１０の背面にコイル基板１２を取り付け、その基板１２に対して各探傷コイル９の端末９ａ，９ｂとケーブル３側の配線３ａをはんだ固定する。そして、こうして組み立てられたコイルユニット７は最後にハウジング６の下面側にビス止め等によって固定される。

以上のようにして製造されたマルチコイル式プローブ１は、作業者がハウジング６部分を持ちシート部材１１を検査対象８の検査面８ａにあてがって検査面８ａの探傷を行なうこととなるが、各探傷コイル９の端面がシート部材１１の裏面に直接接着されているうえ、各探傷コイル９の背部側にコイル９の高さのばらつきを吸収するための空間部１７が設けられているため、シート部材１１が検査面８ａに均一に当接しさえすれば、各探傷コイル９の端面と検査面８ａとはほぼシート部材１１の厚み分の一定間隔に維持されることとなる。したがって、このマルチコイル式プローブ１によれば、各探傷コイル９と検査面８ａとの間隔のばらつきが極めて少なくなるため、検査精度を大幅に高めることができる。

尚、以上の実施形態では、各探傷コイル９の背部にコイル高さのばら付きを無くすための空間部１７を設けたが、各探傷コイル９の背面と収容穴１３の底面の間に可撓性部材を配置することで各コイルの高さのばら付きを吸収するようにしても良い。

また、上記の第１の実施形態においては、検査対象の検査面がほぼ偏平な場合に好適な実施形態であるが、検査対象が湾曲部等の大きく形状変化する検査面を有する場合には、図４，図５に示す第２の実施形態のように、保持部材１１０の前面とシール部材１１を予め検査面の形状に適合する形状に形成しておいても良い。この実施形態のマルチコイル式プローブ１０１は、検査面に適合するように保持部材１１０の前面を凹状に湾曲させて形成する一方で、シート部材１１を可撓性を有する材料で薄肉に形成しておき、そのシート部材１１の裏面に複数の探傷コイル９を固着した後にシート部材１１の裏面を第１の実施形態と同様に保持部材１１０の前面に接着した構造となっている。ここで採用するシート部材１１は、例えば、ポリカーボネイトによって厚みが０．０５〜０．２mm程度に形成すれば好適である。

この実施形態のマルチコイル式プローブ１０１は、凸状に湾曲した検査面に対してシート部材１１を均一に密着させることができるため、各探傷コイル９の端面と検査面の間隔を容易に一定維持することができる。したがって、このプローブ１０１によれば、検査精度と検査効率とを同時に高めることができる。

また、図６は、この発明の第３の実施形態を示すものである。
この実施形態のマルチコイル式プローブ２０１は、シート部材１１と保持部材２１０を共に可撓性を有する材料によって形成し、シート部材１１を検査面に押し当てたときに、シート部材１１が検査面に沿って柔軟に変形するようにしたものである。具体的な材料としては、例えば、シート部材１１はポリカーボネイト、保持部材２１０はシリコーンゴム等によって形成する。

このマルチコイル式プローブ２０１の場合、検査面の形状に応じてシート部材１１を柔軟に変形させることができるため、形状の異なる検査面に対し、一つのプローブ２０１で精度の高い検査を行なうことができる。

尚、この発明の実施形態は以上で説明したものに限るものでなく、例えば、以上では探傷コイルとしてドーナツ型の空芯コイルを用いた例について説明したが、空芯コイルに限らずコア付きのコイルであっても良く、また、形状タイプもドーナツ型に限らず八の字形やクロスポイント等であっても良い。

この発明の第１の実施形態を示す分解斜視図。 同実施形態示す装置全体の斜視図。 同実施形態の組立工程を示す側面図（Ａ），（Ｂ）と断面図（Ｃ）を併せて記載した図。 この発明の第２の実施形態を示す分解斜視図。 同実施形態を示す組立完了状態の斜視図。 この発明の第３の実施形態を示す斜視図。 検査感度−リフトオフ量の特性図（Ａ）と、その特性図を得るべく行なった試験の試験条件を記載した図。

符号の説明

１，１０１，２０１ マルチコイル式プローブ
８ 検査対象
８ａ 検査面（検査対象面）
９ 探傷コイル
１０，１１０，２１０ 保持部材
１１ シート部材
１３ 収容穴

Claims (6)

1. 保持部材に支持された複数の探傷コイルの端面が検査対象面に向けられて探傷を行なう渦流探傷装置のマルチコイル式プローブにおいて、
   検査対象面側にシート部材を設け、このシート部材の裏面に前記複数の探傷コイルを固着すると共に、この各探傷コイルの背部を非拘束にして前記シート部材の裏面を前記保持部材に固着したことを特徴とする渦流探傷装置のマルチコイル式プローブ。
2. 前記保持部材のシート部材側の前面に、前記各探傷コイルが収容される複数の収容穴を形成し、この収容穴に収容された各探傷コイルの背部に空間部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の渦流探傷装置のマルチコイル式プローブ。
3. 前記保持部材のシート部材側の前面に、前記各探傷コイルが収容される複数の収容穴を形成し、この収容穴に収容された各探傷コイルの背部に可撓性部材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の渦流探傷装置のマルチコイル式プローブ。
4. 前記シート部材を可撓性を有する材料によって形成すると共に、前記保持部材のシート部材側の前面を検査対象面に適合する曲面形状に形成し、その保持部材の前面に前記シート部材を固着したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の渦流探傷装置のマルチコイル式プローブ。
5. 前記シート部材と保持部材を可撓性を有する材料によって形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の渦流探傷装置のマルチコイル式プローブ。
6. 保持部材に支持された複数の探傷コイルの端面が検査対象面に向けられて探傷を行う渦流探傷装置のマルチコイル式プローブの製造方法において、
   検査対象面側にシート部材を設け、このシート部材の裏面に前記複数の探傷コイルを固着した後、この各探傷コイルの背部を非拘束にして前記シート部材の裏面を前記保持部材に固着したことを特徴とするマルチコイル式プローブの製造方法。
   
   

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