JP2006300879A - 物体を測定する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁性体の内部構造を正確に測定する。
【解決手段】 本発明の磁性体の内部構造を測定する装置は、以下のような構成を有する。すなわち、この装置は、被測定物である鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２に静磁場を印加し遮断して、鉄鋼板の複数位置における微分磁束密度の過渡変化を測定する測定部１６と、鉄鋼板から比較的遠い第１の位置から被測定物に比較的近い第２の位置に測定部１６が移動することができるように、測定部１６をガイドするガイド部１７と、を備える。そして、ガイド部１７は、測定部が第１の位置にある状態において、測定部１６が第２の位置にあるときに測定部１６に覆われる溶接部分が外部から視認できる窓１８ａ〜１８ｄを有する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、物体の構造を測定する装置に関し、さらに詳しくは、物体の構造を測定する際に測定誤差を少なくする技術に関する。

従来より、磁性体の溶接部の内部構造を測定する方法として、微分磁束密度の過渡変化を利用するものがあった。この方法においては、まず、溶接部分に静磁場を印加し、その後、静磁場を遮断して、溶接部の各位置における磁束密度の過渡変化を測定する。そして、微分磁束密度の変化の時定数から溶接部の内部構造を特定する（特許文献１参照）。

特許３０９８１９３号公報

しかし、上記の方法を実現する装置においては、被測定物の複数位置における磁束密度を測定するために、センサ部は比較的大きな面積を有していた。このため、磁束密度を測定できる領域の中央に溶接部がくるように被測定物に対してセンサ部を配しようとしても、センサ部を溶接部に近づけると溶接部がセンサ部の陰になってしまい、センサ部を好ましい位置に正確に配することができない場合があった。その結果、正確に溶接部の内部構造を測定できない場合があった。

この発明は従来技術における上述した課題を解決するためになされたものであり、物体の構造を正確に測定することを目的とする。

上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では、物体を測定する装置において以下のような構成を採用した。この測定装置は、被測定物に静磁場を印加し遮断して、被測定物の複数位置における微分磁束密度の過渡変化を測定する測定部と、被測定物から比較的遠い第１の位置から、被測定物に比較的近く測定部が静磁場の印加および遮断を行う第２の位置に、測定部が移動することができるように、測定部をガイドするガイド部と、を備える。

そのような測定装置において、ガイド部は、被測定物の表面の少なくとも一部であって測定部が第２の位置にあるときに測定部に覆われる部分である対象部が、測定部が第１の位置にある状態で外部から観察できる窓部を有する。このような態様とすれば、使用者は、窓部を通じて対象部を目視して位置を確認しつつ、被測定物の好ましい位置に測定部を配することができる。その結果、物体の構造を正確に測定することができる。

なお、この測定装置は、さらに、複数位置における微分磁束密度の過渡変化の時定数を求める時定数決定部と、複数位置に対する時定数の分布から被測定物の内部構造に関する所定の特性値を求める構造特性決定部と、を備えることが好ましい。そのような態様とすれば、微分磁束密度の過渡変化に基づいて、磁性体の内部構造を測定することができる。

また、本発明の測定装置は、以下のような構成とすることもできる。すなわち、被測定物を測定する測定部と、被測定物から比較的遠い第１の位置から、被測定物に比較的近く測定部が被測定物を測定する第２の位置に、測定部が移動することができるように、測定部をガイドするガイド部と、を備える測定装置である。

そのような測定装置において、ガイド部は、被測定物の表面の少なくとも一部であって測定部が第２の位置にあるときに測定部に覆われる部分である対象部が、測定部が第１の位置にある状態で外部から観察できる窓部を有することが好ましい。そして、測定部は、被測定物に接触して被測定物を測定する接触部と、接触部を直接または間接に保持し、ガイド部に沿ってスライドすることができるスライド部と、を有することが好ましい。さらに、接触部は、少なくとも一つの方向を軸として回転可能なように、スライド部に保持されていることが好ましい。

このような態様においては、接触部は、被測定物の形状に合わせて姿勢を変えることができる。よって、このような態様とすれば、被測定物が平板ではない場合にも、正確に被測定須部を測定することができる。

また、接触部は、弾性体を介してスライド部に取り付けられていることが好ましい。このような態様とすれば、簡単な構造によって、任意の姿勢を取ることができるように接触部を設けることができる。

さらに、ガイド部は、さらに、測定部が第２の位置にあるときに測定部の中心が位置する場所を示す指示部を備えることが好ましい。そして、指示部と窓とは、測定部が第１の位置にある状態で、窓から指示部が見えるように構成されることが好ましい。このような態様とすれば、使用者は容易に、測定部を被測定物の好ましい位置に配することができる。その結果、物体の構造を正確に測定することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、たとえば、測定装置、測定装置に用いるガイド、または物体の測定方法等の態様で実現することができる。

本発明の作用・効果をより明確に説明するために、次の順序に従って、本発明の実施例について説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．測定装置の構成：
Ａ−２．測定装置の動作：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．変形例：

Ａ．第１実施例：
Ａ−１．測定装置の構成：
図１は、本発明の実施例である測定装置の構成を示す説明図である。この測定装置は、センサ部１０と、制御部２０と、データ処理部３０と、を備える。センサ部１０は、ユーザが保持して、その先端部を被測定物である鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２に押しあて、溶接部分Ｗｐの内部構造を測定する機器である。制御部２０は、パーソナルコンピュータであるデータ処理部３０に装着される制御基板である。この制御部２０は、センサ部１０を制御し、かつ、センサ部１０から受け取った信号を処理する。データ処理部３０は、ＣＰＵ３１、ディスプレイ３２およびキーボード３３を備えたパーソナルコンピュータである。データ処理部３０は、制御部２０が処理した信号に基づいて鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２の溶接部分Ｗｐの内部構造を推定し、画像をディスプレイ３２に表示する。

図２および図３は、センサ部１０の構成および動作を示す断面図である。センサ部１０は、測定部１６とガイド部１７とを備える。測定部１６は、被測定物である鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２に静磁場を印加し、複数位置における微分磁束密度を測定する。ガイド部１７は、被測定物から比較的遠い第１の位置から被測定物に比較的近い第２の位置に測定部１６が移動することができるように、測定部１６をガイドする。図２は、測定部１６が第１の位置にある状態を表しており、図３は、測定部１６が第２の位置にある状態を表している。

測定部１６は、ほぼ四角柱形状である先端部１６ａと、先端部１６ａよりも太いほぼ四角柱の形状である胴部１６ｂと、先端部１６ａおよび胴部１６ｂの側面を覆うカバー１６ｃとを有する。先端部１６ａには、励磁部１１とアレーセンサ１２と、が設けられている（図２および図３において図示せず）。

励磁部１１は、静磁場の印加および遮断を行うための鉄心入りの励磁コイルである。励磁部１１は、測定部１６の移動方向（図２において矢印Ａ１、Ａ２で示す）に垂直な平面内において、コイルの中心と先端部１６ａの中心Ｃとが一致する位置に設けられている。なお、先端部１６ａの中心軸Ｃは、測定部１６全体の中心軸と等しい。

アレーセンサ１２は、１６個の磁気センサＳＲ０〜ＳＲ１５を一列にならべて実装したものである。このアレーセンサ１２は、先端部１６ａの四角断面の中心Ｃを中心とする所定の領域に、均等な間隔で配されている。また、アレーセンサ１２は、測定部１６の移動方向については、励磁部１１よりも測定部１６の先端側（被測定物の側）の位置に配置されている。そして、アレーセンサ１２は、静磁場印加中および遮断後における被測定物近傍の磁気変化を検知して電圧として出力する。

ガイド部１７は、それぞれがほぼ平板状である４枚の側壁部１７ａ〜１７ｄから構成されている（図１参照）。それぞれの側壁部１７ａ〜１７ｄはそれぞれ四角形の窓１８ａ〜１８ｄを有している。このガイド部１７は、測定部１６に対してスライド可能に設けられている。第１の状態において、ガイド部１７は測定部１６の前端から突出している。図２に示す状態が第１の状態である。

第１の状態から測定部１６に対してスライドされた第２の状態において、ガイド部１７は測定部１６のカバー１６ｃ内に収納される。図３に示す状態が第２の状態である。ガイド部１７が最も後退した状態において、測定部１６の先端部１６ａは、ガイド部１７の４枚の側壁部１７ａ〜１７ｄで囲われた空間１７ｓ内にあり、先端部１６ａの先端は４枚の側壁部１７ａ〜１７ｄよりもわずかに突出する。

図４は、測定部の中心軸Ｃに垂直な平面ｘ−ｘ（図２参照）におけるガイド部１７の断面図である。ガイド部１７の側壁部１７ａ〜１７ｄにおいて各窓１８ａ〜１８ｄの一辺を構成する面であって先端側（被測定物の側）の面には、それぞれ照準マーク１８ｔが設けられている。この照準マーク１８ｔは、それぞれ側壁部１７ａ〜１７ｄで囲われた空間１７ｓの中心位置Ｃｓを指している三角形の模様である。そして、ユーザは、測定部１６が第１の位置にある状態で、各窓１８ａ〜１８ｄのいずれかから各照準マーク１８ｔを見ることができる。

測定部１６とガイド部１７とは、測定部１６の中心Ｃと、側壁部１７ａ〜１７ｄで囲われた空間１７ｓの中心Ｃｓとが一致するように設けられている。ガイド部１７を測定部１６のカバー１６ｃ内に後退させると、相対的に先端部１６ａは空間１７ｓ内に進出する。その際、先端部１６ａは、その中心Ｃが照準マーク１８ｔによって示されている空間１７ｓの中心Ｃｓと一致するようにして進出する。すなわち、照準マーク１８ｔは、測定部１６が第２の位置にあるときに、測定部１６の中心Ｃが位置する場所を示している。

測定部１６の先端部１６ａの周りには、先端部１６ａを囲むような形状のコイルバネ１９が設けられている。このコイルバネ１９は、ガイド部１７の後端と、胴部１６ｂの前端とを押している。このため、外力がかかっていない状態において、ガイド部１７は、図２に示すように、測定部１６の前端から突出している。これが第１の状態である。そして、ガイド部１７を測定部１６に向かって押し込む外力、または、測定部１６をガイド部１７に向かって押し出す外力がかかったときに、図３に示すように、ガイド部１７は測定部１６のカバー１６ｃ内にほぼ収納される。これが、第２の状態である。

Ａ−２．測定装置の動作：
次に、測定装置の動作について説明する。鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２の溶接部分Ｗｐの内部構造を測定する際には、センサ部１０は、カバー１６ｃをユーザに保持され、図１に示すように、突出しているガイド部１７を先にして、鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２の溶接部分Ｗｐに押しつけられる。その際、ユーザは、図２に示すように、ガイド部１７の窓１８ａ〜１８ｄを通じて、鉄鋼板ＩＰ１の表面のうち、測定部１６が押し出されたときに測定部１６の先端が押しつけられる部分を外部から視認することができる。なお、図２において、ユーザの目をＥｙで表し、ユーザの視線を目Ｅｙからインデテーション部Ｗｐ１に向かって伸びる一点鎖線で表す。

溶接部分Ｗｐの表面は、溶接装置による加圧によって他の表面部分に比べ凹んでいる。この部分を「インデテーション部」Ｗｐ１という。そして、インデテーション部Ｗｐ１の内部には、溶接の際に金属がいったん融解して、その後、固化した部分である「ナゲット部」Ｗｐ２が存在する。さらに、ナゲット部Ｗｐ２の周囲には、金属が融解はしなかったものの、鉄鋼板ＩＰ１とＩＰ２の表面同士が圧着している「圧着部」Ｗｐ３が存在する。ナゲット部Ｗｐ２の金属組成は、他の部分の金属組成とは異なっている。また、圧着部Ｗｐ３の外周端は、鉄鋼板ＩＰ１とＩＰ２の空隙部分ＩＰｂの縁ＩＰｂｅである。

鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２の溶接部分Ｗｐの内部構造を測定する際には、インデテーション部Ｗｐ１の中心Ｃｐと、測定部１６の中心Ｃとが一致するように、センサ部１０を鉄鋼板ＩＰ１の表面に押しつけることが好ましい。このため、ユーザは、ガイド部１７の窓１８ａ〜１８ｄを通じて位置を確認しつつ、ガイド部１７の側壁部１７ａ〜１７ｄで囲まれた空間１７ｓの中心Ｃｓにインデテーション部Ｗｐ１の中心Ｃｐが位置するように、センサ部１０を鉄鋼板ＩＰ１の表面に押しつける。その際、ユーザは、照準マーク１８ｔ（図４参照）を参考にして、センサ部１０を鉄鋼板ＩＰ１の表面に押しつける位置を決定することができる。

図５は、第１実施例の測定装置の動作状態を示す説明図である。図５では、簡略化のために、アレーセンサ１２の磁気センサの数を８個としている。測定部１６の先端部１６ａが鉄鋼板ＩＰ１の表面に押しつけられると、制御部２０のセンサ制御部２０ａ（図１参照）はセンサ部１０に駆動信号を送信する。すると、先端部１６ａに設けられた励磁部１１は、鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２に静磁場を印加する。図５において、磁束線をＢで示す。図５の例では測定部１６の中心Ｃと凹部であるインデテーション部Ｗｐ１の中心Ｃｐとはほぼ一致しているため、磁束線Ｂはインデテーション部Ｗｐ１の中心Ｃｐを中心としてほぼ均等に鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２を通過している。

その後、励磁部１１は、センサ制御部２０ａからの信号に基づいて鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２への静磁場の印加を遮断する。すると、鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２周辺の磁束の磁束密度ｉ１は、徐々に減少する。このとき、インデテーション部Ｗｐ１の中心Ｃｐ近傍の各位置の磁束密度ｉ１は、アレーセンサ１２によって測定される。

アレーセンサ１２は、静磁場の遮断後の磁束密度ｉ１を検出して、検出信号ＳＲＳを制御部２０に送信する。制御部２０の信号処理部２０ｂは、検出信号ＳＲＳをデジタルデータに変換して、データ処理部３０のＣＰＵ３１に渡す。

各時刻における磁束密度ｉ１を時間ｔで微分した（ｄｉ１／ｄｔ）は、以下の式（１）で表される形状に近い形状となる。

ここで、Ｉ０は、静磁場の印加を遮断した時刻であるｔ＝０における磁束密度ｉ１である。τ１は、磁気エネルギー減衰特性の時定数に相当する。そして、τ２は、磁束密度の変化によって生じる渦電流の損失の減衰特性の時定数に相当する。

τ１の値は、磁束が通過する部分の金属の組成によって異なる。このため、以下のようにして、ナゲット部Ｗｐ２の端の位置を推定することができる。すなわち、アレーセンサ１２によって測定された各位置における微分磁束密度（ｄｉ１／ｄｔ）の式（１）同士を比較し、隣同士の位置でτ１が大きく異なる位置を特定する。そして、その位置をナゲット部Ｗｐ２の端が存在する位置と推定する。τ１が大きく異なる位置を、溶接部Ｗｐ周辺において２次元的に特定すれば、ナゲット部Ｗｐ２の輪郭を特定することができる。すなわち、ナゲット部Ｗｐ２の形状や寸法を求めることができる。

τ２の値は、磁束の経路の長さ、すなわち、磁路長によって異なる。一方、磁束の経路は、図５の磁束線Ｂｘで示すように、鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２の空隙部分ＩＰｂを避けて分布する。このため、空隙部分ＩＰｂの上側（鉄鋼板ＩＰ１）を通る磁束Ｂｘ２と下側（鉄鋼板ＩＰ２）を通る磁束Ｂｘ１とでは、磁路長が大きく異なる。このことを利用して、以下のように圧着部Ｗｐ３の端の位置を推定することができる。すなわち、アレーセンサ１２によって測定された各位置における微分磁束密度（ｄｉ１／ｄｔ）の式（１）同士を比較し、隣同士の位置でτ２が大きく異なる位置を特定する。そして、その位置を空隙部分ＩＰｂの端、すなわち、圧着部Ｗｐ３の端が存在する位置と推定する。τ２が大きく異なる位置を、溶接部Ｗｐ周辺において２次元的に特定すれば、圧着部Ｗｐ３の輪郭を特定することができる。すなわち、圧着部Ｗｐ３の形状や寸法を求めることができる。

データ処理部３０のＣＰＵ３１は、制御部２０の信号処理部２０ｂからデジタルデータを受け取って、鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２の各位置について、上記時定数τ１、τ２を計算する。そして、時定数τ１、τ２の分布から、溶接部Ｗｐの内部構造、すなわちナゲット部Ｗｐ２および圧着部Ｗｐ３の形状を決定する。その後、決定した溶接部の内部構造をディスプレイ３２に表示する。時定数τ１，τ２を求めるＣＰＵ３１の機能部を、図１において、「時定数決定部３１ａ」として示す。そして、時定数の分布から、溶接部Ｗｐの内部構造を決定し、ナゲット部Ｗｐ２および圧着部Ｗｐ３の形状や寸法を求めるＣＰＵ３１の機能部を、図１において、「構造決定部３１ｂ」として示す。

第１実施例の測定装置によれば、測定部１６の中心位置Ｃ、すなわち、励磁部１１とアレーセンサ１２の中心位置が、インデテーション部Ｗｐ１の中心Ｃｐと一致するように、センサ部１０を鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２の溶接部分Ｗｐに押しつけることができる。このため、励磁部１１によって印加される静磁場の磁束は、溶接部分Ｗｐの中心Ｃｐに対して偏りなく分布する。その結果、各磁気センサＳＲ０〜ＳＲ１５が測定する磁束密度は、溶接部分Ｗｐ近傍の各位置を偏りなく通過している磁束の密度となる。よって、第１実施例の測定装置においては、正確に溶接部分Ｗｐの内部構造を測定することができる。

図６は、比較例のセンサ部１０ｐの動作を示す説明図である。この比較例のセンサ部１０ｐは、ほぼ四角柱形状の測定部１６ｐを有しており、ガイド部１７を有していない。他の構成は第１実施例のセンサ部１０と同様である。

比較例のセンサ部１０ｐを溶接部分Ｗｐに押し当てるために溶接部分Ｗｐに近づけると、ユーザは、センサ部１０ｐのために溶接部分Ｗｐを目視することができなくなる。すなわち、ユーザは、図６に示すように、測定部１６ｐの外周の位置を目視することによってセンサ部１０ｐを押しつける位置を決定しなければならない。このため、インデテーション部Ｗｐ１の中心Ｃｐと測定部１６ｐの中心Ｃとを正確に一致させることができない。

インデテーション部Ｗｐ１の中心Ｃｐと測定部１６ｐの中心Ｃとがずれた状態で、励磁部１１が静磁場を鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２に印加すると、磁束線の分布に偏りが生じる。すなわち、鉄鋼板ＩＰ１の表面のうち、へこんでおり励磁部１１から比較的遠いインデテーション部Ｗｐ１に向かう磁束は少なくなり、励磁部１１から比較的近い図６の右側部分の表面部に向かう磁束が多くなる。つまり、溶接部分Ｗｐに対して右側の部分については、比較的密な間隔で内部構造の情報が得られるが、溶接部分Ｗｐに対して左側の部分については、比較的疎な間隔でしか内部構造の情報が得られない。よって、比較例の測定装置においては、正確に溶接部分Ｗｐの内部構造を測定しにくい。

Ｂ．第２実施例：
第２実施例の測定装置は、センサ部１００の測定部１６の構成が第１実施例とは異なる。他の点は第１実施例と同じである。

図７は、第２実施例のセンサ部１０ｐの構成および動作を示す断面図である。第２実施例の測定部１６は、スライド部１６ｄを有している。このスライド部１６ｄは、ほぼ平板状であってそれぞれ胴部１６ｂに固定されている４枚の側壁部から構成される。そして、被測定物に接触して被測定物に静磁場を印加する先端部１６ａは、スライド部１６ｄの４枚の側壁部に囲まれた空間内において、コイルバネ１９ｂを介して胴部１６ｂに接続されている。

先端部１６ａは、スライド部１６ｄの側壁と向かい合う側面に突起１６ｅを有している。また、スライド部１６ｄは、先端部１６ａの突起１６ｅの位置を制限する規制板１６ｆを、先端部１６ａと向かい合う側の面に有している。突起１６ｅの位置が規制板１６ｆによって制限されることによって、スライド部１６ｄに対する先端部１６ａの相対位置も制限される。外力がかかっていない状態において、先端部１６ａはバネ１９ｂによって先端側に押され、突起１６ｅが先端側の規制板１６ｆに押しつけられている。このとき、先端部１６ａの一部は、スライド部１６ｄから突出している。

第２実施例では、ガイド部１６ｄ、規制板１６ｆ、突起１６ｅ、コイルバネ１９ｂによって、先端部１６ａの位置は所定の範囲内に保たれる。そして、先端部１６ａは、バネ１９ｂに抗して外力を加えられることによって、所定の範囲内で図７の矢印Ａ３の方向に動くことができる。そして、同様にバネ１９ｂに抗して外力を加えられることによって、先端部１６ａは、矢印Ａ４，Ａ５のように回転することができる。先端部１６ａが回転したときの位置を図７において破線で示す。

カバー１６ｃをユーザに保持され、突出しているガイド部１７を先にして、センサ部１００が鉄鋼板ＩＰ３，ＩＰ４の溶接部分Ｗｐに押しつけられると、先端部１６ａ、胴部１６ｂ、カバー１６ｃ、スライド部１６ｄは一体となって矢印Ａ２の方向に沿って鉄鋼板ＩＰ３，ＩＰ４に近づく。その際、ユーザは、第１実施例と同様に、ガイド部１７の窓１８ａ〜１８ｄを介してインデテーション部Ｗｐ４を目視して、インデテーション部Ｗｐ４の中心Ｃｐ（図示せず）と測定部１６の中心Ｃとが一致するように、センサ部１０を鉄鋼板ＩＰ３の表面に押しつける。

溶接部分Ｗｐを含む鉄鋼板ＩＰ３の表面部分がいびつな形状をしている場合には、鉄鋼板ＩＰ３の一部がまず先端部１６ａの先端に一点で接触する。そして、その後も胴部１６ｂ、カバー１６ｃおよびスライド部１６ｄが鉄鋼板ＩＰ３，ＩＰ４に向かって押しつけられると、先端部１６ａは、スライド部１６ｄ内において姿勢を変えて鉄鋼板ＩＰ３に対して二点以上で接触する。図７の例では、先端部１６ａは、時計回りに傾いた姿勢で、鉄鋼板ＩＰ３に対して二点以上で接触する。

図８は、第２実施例の測定装置の動作状態を示す説明図である。図８においても、簡略化のために、アレーセンサ１２の磁気センサの数を８個として表している。測定部１６の先端部１６ａが鉄鋼板ＩＰ３の表面に押しつけられると、先端部１６ａに設けられた励磁部１１は、鉄鋼板ＩＰ３，ＩＰ４に静磁場を印加する。第２実施例では、測定部１６の中心Ｃとインデテーション部Ｗｐ４の中心Ｃｐとはほぼ一致しており、先端部１６ａはいびつな形状をしている鉄鋼板ＩＰ３の表面部分に沿って傾いている。このため、磁束線Ｂはインデテーション部Ｗｐ４の中心を中心としてほぼ均等に鉄鋼板ＩＰ３，ＩＰ４を通過している。

第２実施例の測定装置によれば、励磁部１１によって印加される静磁場の磁束線は、溶接部分Ｗｐに対して偏りなく分布する。よって、第２実施例の測定装置においては、鉄鋼板の表面が曲面であったり、溶接部分がいびつな形状をしている場合にも、各位置について比較的均等に内部構造の情報を得ることができる。その結果、正確に溶接部分Ｗｐの内部構造を測定することができる。

そして、第２実施例の測定装置は、特に、ロボットや自動装置を利用して溶接部分Ｗｐの内部構造を測定する際に特に有効である。すなわち、溶接部Ｗｐの形状に応じてセンサ部１０を押し当てる向きを変えるのではなく、溶接部Ｗｐの形状によらず常に固定された一方向から押し当てる場合に、特に有効である。そのような場合にも、コイルバネ１９ｂを介して固定されている先端部１６ａが溶接部の形状に合わせて姿勢を変え、静磁場が比較的均等に溶接部に印加されるためである。

なお、ロボットを使用して自動的に溶接部分Ｗｐの内部構造を測定する場合に、まず最初に、ロボットがセンサ部１０を鉄鋼板ＩＰ３に押しつける位置を人間が設定する場合がある。第２実施例の測定装置によれば、設定者は、窓１８ａ〜１８ｄをとおしてインデテーション部Ｗｐ４の中心があると思われる位置を確認しつつ、ロボットがセンサ部１０を鉄鋼板ＩＰ３に押しつける位置を設置することができる。よって、第２実施例の測定装置によれば、ロボットがセンサ部１０を鉄鋼板ＩＰ３に押しつけて溶接部の検査を行う場合にも、正確に溶接部分Ｗｐの内部構造を測定することができる。

図９は、比較例のセンサ部１０ｐの動作を示す説明図である。この比較例のセンサ部１０ｐの構成は、第１実施例との比較の際に説明したとおりである。

比較例のセンサ部１０ｐは、バネを介して接続された先端部１６ａを有していない。このため、例えばロボットがセンサ部１０ｐを一定の方向から溶接部分Ｗｐに押し当てると、測定部１６ｐは、いびつな形状をしている鉄鋼板ＩＰ３に対して一点で接触して止まる。

測定部１６ｐが鉄鋼板ＩＰ３に対して一点で接触している状態で、励磁部１１が静磁場を鉄鋼板ＩＰ３，ＩＰ４に印加すると、磁束線Ｂの分布に偏りが生じる。すなわち、鉄鋼板ＩＰ３の表面のうち、測定部１６ｐに向かって突出しており、かつ測定部１６ｐの先端と接触している部分ＩＰｐ近傍に磁束が集中する。つまり、溶接部分Ｗｐに対して左側の部分については、比較的密な間隔で内部構造の情報が得られるが、溶接部分Ｗｐに対して右側の部分については、比較的疎な間隔でしか内部構造の情報が得られない。よって、比較例の測定装置においては、正確に溶接部分Ｗｐの内部構造を測定しにくい。

Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

（１）上記実施例においては、ガイド部１７に設けられた窓１８ａ〜１８ｄは、図１および図２に示すように、側壁部１７ａ〜１７ｄに設けられた四角形の穴であった。しかし、ガイド部に設けられる窓は、このような態様に限られず、他の態様とすることもできる。たとえば、ガイド部に設けられる窓は、ガイド部の側壁部に設けられる透明な部分であってもよい。さらに、ガイド部全体を透明な素材で設けて、ガイド部全体を窓としてもよい。すなわち、ガイド部は、測定部が被測定物から離れた位置にある状態において、被測定物の表面であって測定部が被測定物に近い位置にあるときに測定部に覆われる部分が見えるような、窓を有していればよい。

（２）上記第２実施例では、先端部１６ａは、図７に示すように、スライド部１６ｄ内においてコイルバネ１９ｂを介して胴部１６ｂに接続されていた。しかし、測定部は、他の態様とすることもできる。たとえば、先端部がスポンジや風船等の他の弾性体を介して胴部に接続されているように、測定部を設けてもよい。また、先端部が軸および軸受けを介して胴部に接続され、その軸を中心に回転可能なように、測定部を設けてもよい。なお、そのような態様においては、測定部は、平行ではない２軸で回転可能なように設けられることが好ましい。さらに、測定部は、先端部がボールジョイントを介して胴部に接続されるように設けてもよい。すなわち、被測定物に接触する先端部は、少なくとも一つの方向を軸として回転可能なように、直接または間接に胴部またはスライド部に接続されていればよい。

（３）上記第２実施例では、先端部１６ａは、突起１６ｅを挟んで配される一対の規制板１６ｆによって動きを制限されていた。しかし、先端部１６ａの位置を規制する構造はこのような態様には限られない。すなわち、規制板１６ｆを測定部の先端側にのみ配し、定常状態において、バネ１９ｂが先端部１６ａを先端側に向かって押しつけるような態様としてもよい。そのような態様においては、先端部１６ａは、規制板１６ｆが突起１６ｅを規制することで、先端側に向かう動きを制限される。そして、先端部１６ａは、バネ１９ｂおよび胴部１６ｂによって後端側に向かう動きを制限される。

（４）第１実施例においては、測定部１６の中心が位置する場所を示す照準マーク１８ｔは、窓１８ａ〜１８ｄの一辺を構成する面に設けられた模様であった。しかし、測定部１６が第２の位置にあるときに、測定部１６の中心が位置する場所を示す指示部は、他の態様とすることもできる。

図１０は、測定部１６の中心軸Ｃに垂直な平面における変形例のガイド部１７ｃの断面図である。たとえば、指示部は、図１０に示すように、側壁部１７ａ〜１７ｄに設けられた突起１８ｕ、１８ｖとして設けることができる。突起１８ｕは、側壁部１７ａ〜１７ｄにおいて内側、すなわち側壁部１７ａ〜１７ｄで囲まれた空間１７ｓ側に設けられた突起である。そして、突起１８ｖは、側壁部１７ａ〜１７ｄの外側に設けられた突起である。４個の突起１８ｕは、測定部１６が第２の位置にあるときに測定部１６の中心が位置する場所を示している。突起１８ｖは、それぞれ側壁部１７ａ〜１７ｄを挟んで突起１８ｕの反対側に設けられている。その結果、突起１８ｖも、測定部１６が第２の位置にあるときに測定部１６の中心が位置する場所を示している。

このような態様とすれば、ユーザは、たとえば、側壁部１７ａに設けられた突起１８ｕを視認している状態において、同時に、側壁部１７ｂに設けられた突起１８ｖ、および側壁部１７ｄに設けられた突起１８ｖを視認することができる。すなわち、ユーザは、側壁部１７ａに設けられた突起１８ｕに基づいて前後方向の位置を調整しつつ、同時に、側壁部１７ｂ、１７ｄに設けられた突起１８ｖに基づいて、左右方向の位置調整も行うことができる。よって、ユーザは、容易に溶接部Ｗｐのインデテーション部Ｗｐ１の中心を測定部１６の中心に合わせることができる。

このように、ガイド部は、測定部が第２の位置にあるときに、測定部の中心が位置する場所のを推定する手がかりとなる構成を備えていればよい。

（５）上記実施例では、ガイド部１７は、測定部１６のカバー１６ｃ内に収納された（図３参照）。しかし、ガイド部１７と測定部１６との構成はこのような態様に限られない。すなわち、第１の状態からガイド部１７が測定部１６に対してスライドされた第２の状態において、ガイド部１７が測定部１６の外側に位置するような対応としてもよい。

また、上記実施例では、測定部１６は、ガイド部１７に沿って、被測定物と接触する先端部１６ａの先端の面に対して垂直な方向にスライドした。しかし、ガイド部１７と測定部１６との構成はこのような態様に限られない。たとえば、測定部１６が、被測定物と接触する先端部１６ａの先端の面に対して斜めにスライドするような態様とすることもできる。また、測定部１６が、まず、先端部１６ａの先端の面と平行にスライドし、その後、先端部１６ａの先端の面に対して垂直な方向にスライドするような態様としてもよい。

すなわち、ガイド部は、被測定物から比較的遠い第１の位置から、被測定物に比較的近い第２の位置に、測定部が移動することができるように、測定部をガイドする構成であればよい。

（６）上記実施例では、はセンサ部１０を駆動するセンサ制御部２０ａと、アレーセンサ１２の検出信号ＳＲＳを処理する信号処理部２０ｂは、制御部２０に設けられていた（図１参照）。そして、時定数τ１，τ２を求める機能と、時定数の分布から溶接部Ｗｐの内部構造を決定する機能とは、コンピュータ３０のＣＰＵ３１が果たしていた。しかし、これらの各機能は、ハードウェア回路によって実現してもよいし、ソフトウェアを実行することによってコンピュータのＣＰＵが実現することとしてもよい。

（７）上記実施例では、磁性体の内部構造を測定する測定装置について説明した。しかし、本発明は磁性体の内部構造を測定する測定装置かぎらず、他の測定装置に適用することも可能である。たとえば、磁気を利用する測定装置のほかに、音波を測定することによって物体の構造を測定する装置や、物体の各部の電位を測定する装置に適用することも可能である。

本発明の実施例である測定装置の構成を示す説明図。 センサ部１０の構成および動作を示す断面図。 センサ部１０の構成および動作を示す断面図。 測定部１６の中心軸Ｃに垂直な平面ｘ−ｘにおけるガイド部１７の断面図。 第１実施例の測定装置の動作状態を示す説明図。 比較例のセンサ部１０ｐの動作を示す説明図。 第２実施例のセンサ部１０ｐの構成および動作を示す断面図。 第２実施例の測定装置の動作状態を示す説明図。 比較例のセンサ部１０ｐの動作を示す説明図。 測定部１６の中心軸Ｃに垂直な平面における変形例のガイド部１７ｃの断面図。

符号の説明

１０，１０ｐ，１００…センサ部
１１，１１ｐ…励磁部
１２，１２ｐ…アレーセンサ
１６，１６ｐ…測定部
１６ａ…先端部
１６ｂ…胴部
１６ｃ…カバー
１６ｄ…スライド部
１６ｅ…突起
１６ｆ…規制板
１７…ガイド部
１７ａ〜１７ｄ…側壁部
１８ａ〜１８ｄ…窓
１８ｔ…照準マーク
１８ｕ…測定部の中心の位置を示す突起
１８ｖ…測定部の中心の位置を示す突起
１９…コイルバネ
１９ｂ…コイルバネ
２０…制御部
２０ａ…センサ制御部
２０ｂ…信号処理部
３０…データ処理部
３１…ＣＰＵ
３１ａ…時定数決定部
３１ｂ…構造決定部
３２…ディスプレイ
Ａ１…測定部１６の動作を示す矢印
Ａ２…測定部１６の先端部１６ａの動作を示す矢印
Ａ３…測定部１６の動作を示す矢印
Ａ４，Ａ５…測定部１６の先端部１６ａの動作を示す矢印
Ｂ…磁束線
Ｃ…測定部１６の中心軸
Ｃｐ…インデテーション部Ｗｐ１の中心を通る軸
Ｃｓ…側壁部１７ａ〜１７ｄによって囲まれる空間１７ｓの中心軸
ＩＰ１，ＩＰ２，ＩＰ３，ＩＰ４…鉄鋼板
ＩＰｂ…空隙部分
ＩＰｂｅ…鉄鋼板ＩＰ１とＩＰ２の空隙部分ＩＰｂの縁
ＩＰｐ…鉄鋼板ＩＰ３の表面のうち測定部１６ｐの先端と接触している部分
ＳＲ０〜ＳＲ７…磁気センサ
Ｗｐ…溶接部分
Ｗｐ１，Ｗｐ４…インデテーション部
Ｗｐ２，Ｗｐ５…ナゲット部
Ｗｐ３，Ｗｐ６…圧着部
ｉ１…磁束密度
ｔ…時刻

Claims (5)

1. 物体を測定する測定装置であって、
   被測定物に静磁場を印加し遮断して、前記被測定物の複数位置における微分磁束密度の過渡変化を測定する測定部と、
   前記被測定物から比較的遠い第１の位置から、前記被測定物に比較的近く前記測定部が前記静磁場の印加および遮断を行う第２の位置に、前記測定部が移動することができるように、前記測定部をガイドするガイド部と、を備え、
   前記ガイド部は、前記被測定物の表面の少なくとも一部であって前記測定部が前記第２の位置にあるときに前記測定部に覆われる部分である対象部が、前記測定部が前記第１の位置にある状態で外部から観察できる窓部を有する、測定装置。
2. 請求項１記載の測定装置であって、さらに、
   前記複数位置における前記微分磁束密度の過渡変化の時定数を求める時定数決定部と、
   前記複数位置に対する前記時定数の分布から前記被測定物の内部構造に関する所定の特性値を求める構造特性決定部と、を備える装置。
3. 物体を測定する測定装置であって、
   被測定物を測定する測定部と、
   前記被測定物から比較的遠い第１の位置から、前記被測定物に比較的近く前記測定部が前記被測定物を測定する第２の位置に、前記測定部が移動することができるように、前記測定部をガイドするガイド部と、を備え、
   前記ガイド部は、
   前記被測定物の表面の少なくとも一部であって前記測定部が前記第２の位置にあるときに前記測定部に覆われる部分である対象部が、前記測定部が前記第１の位置にある状態で外部から観察できる窓部を有し、
   前記測定部は、
   前記被測定物に接触して前記被測定物を測定する接触部と、
   前記接触部を直接または間接に保持し、前記ガイド部に沿ってスライドすることができるスライド部と、を有し、
   前記接触部は、少なくとも一つの方向を軸として回転可能なように、前記スライド部に保持されている、測定装置。
4. 請求項３記載の測定装置であって、
   前記接触部は、弾性体を介して前記スライド部に取り付けられている、測定装置。
5. 請求項１または３に記載の測定装置であって、
   前記ガイド部は、さらに、前記測定部が前記第２の位置にあるときに前記測定部の中心が位置する場所を示す指示部を備え、
   前記指示部と、前記窓とは、前記測定部が前記第１の位置にある状態で、前記窓から前記指示部が見えるように構成される、測定装置。

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