JP2007132826A - 渦電流探傷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】渦電流探傷装置において、渦電流探傷プローブ及びその保持部材等を、エアーの噴射圧によって被検査体から浮上させて、一定のリフトオフを保持できる渦電流探傷装置を提供すること。
【解決手段】渦電流探傷プローブ３を保持するプローブ保持部材部材２１は、円筒状部材２２の内面を摺動するプローブ保持部材取付け部材２３に固着してある。プローブ保持部材取付け部材２３は、コイル状バネ２６によって被検査体１側へ押圧されている。エアー噴射孔部２１１，２５からエアーを噴射すると、プローブ保持部材２１は、コイル状バネ２６の反発力に抗して被検査体１から浮上する。その際エアー噴射孔部２５から噴射するエアーは、プローブ保持部材２１を浮上させるとともに、プローブ保持部材２１の姿勢を修正する。コイル状バネ２６は、反発力の小さいバネ２６１と反発力の大きいバネ２６２からなり、エアーの噴射圧が変わってもリフトオフを一定に保つ。
【選択図】図１

Description

本願発明は、渦電流探傷プローブと被検査体との距離を、エアーの噴射圧によって一定に保持するエアーフロート型の渦電流探傷装置に関する。

上置型渦電流探傷プローブを備えた渦電流探傷装置は、探傷の際、渦電流探傷プローブと被検査体の距離（リフトオフ）を一定に保った状態で渦電流探傷プローブを走査する必要がある。リフトオフを一定に保持する手段として、車輪、ローラー、鋼球等の回動手段を用い、渦電流探傷プローブを取付けた（収納した）ケースの底部にその回動手段を取付けたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

図４により従来の渦電流探傷プローブを備えた渦電流探傷装置を説明する。
図４（ａ）は、平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＸ方向の側面図である。
ケース１０は、渦電流探傷プローブ１２を収納し、底部に４個の車輪１１を備えている。ケース１０は、車輪１１によって被検査体１の検査面上を移動して探傷する。渦電流探傷プローブ１２は、被検査体１との距離、即ちリフトオフＬを一定に保った状態で被検査体１の検査面上を移動する。

特開２００１−１１６７２６号公報

図４の従来の渦電流探傷装置は、ケース１０の車輪１１の高さによってリフトオフＬを一定に保持しているため、車輪１１やその車輪を支持する軸部分が磨耗したり破損したりすると、リフトオフＬを一定に保持できなくなり、探傷精度が低下する。また図４の渦電流探傷装置は、車輪１１の走行スペースが必要であるから、被検査体１の端部付近のキズは探傷できない場合がある。そして図４の渦電流探傷装置は、被検査体１の検査面に凹凸があったり、検査面が曲面であったりする場合には、リフトオフＬを一定に保持できなくなる場合がある。
本願発明は、従来の渦電流探傷装置の前記問題点に鑑み、車輪等の被検査体の検査面に接触する手段を用いずに、エアーの噴射圧で渦電流探傷プローブを浮上させてリフトオフを一定に保持する手段を備えた渦電流探傷装置を提供することを目的とする。

本願発明は、その目的を達成するため、請求項１に記載の渦電流探傷装置は、保持部材に取付けた渦電流探傷プローブを被検査体の検査面から所定のリフトオフを保って保持する渦電流探傷装置において、被検査体の検査面にエアーを噴射して前記保持部材を浮上させるエアー噴射手段を備えていることを特徴とする。
請求項２に記載の渦電流探傷装置は、請求項１に記載の渦電流探傷装置において、前記保持部材を被検査体の検査面側へ押圧するバネを備えていることを特徴とする。
請求項３に記載の渦電流探傷装置は、請求項２に記載の渦電流探傷装置において、前記バネは、反発力の小さいバネと反発力の大きいバネからなる非線形バネであることを特徴とする。
請求項４に記載の渦電流探傷装置は、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の渦電流探傷装置において、前記エアー噴射手段は、渦電流探傷プローブを中心に浮上用エアー噴射孔部と姿勢修正用エアー噴射孔部を同心状に配置してあることを特徴とする。
請求項５保持部材に取付けた渦電流探傷プローブを被検査体の検査面から所定のリフトオフを保って保持する渦電流探傷装置において、円筒状部材内に渦電流探傷プローブを保持するプローブ保持部材を同心状に配置し、プローブ保持部材は前記円筒状部材の内面を摺動するプローブ保持部材取付け部材に固着してあり、プローブ保持部材には渦電流探傷プローブを中心に同心状に配置したエアー噴射孔部を形成し、プローブ保持部材の外周と前記円筒状部材の内面とによって前記エアー噴射孔部と同心状にエアー噴射孔部を形成してあり、前記プローブ保持部材取付け部材を被検査体の検査面側へ押圧するバネを備え、そのバネは反発力の小さいバネと反発力の大きいバネからなる非線形バネであることを特徴とする。

本願発明の渦電流探傷装置は、渦電流探傷装置から被検査体に向かって噴射するエアーによって渦電流探傷プローブを取付けたプローブ保持部材を浮上させるから、被検査体に接触する部分がない。したがって本願発明の渦電流探傷装置は、従来の渦電流探傷装置のように走行用車輪等の被検査体に接触する部材が磨耗したり、損傷したりすることがなく、その磨耗等によって渦電流探傷プローブのリフトオフが変わることがない。
本願発明の渦電流探傷装置は、従来の渦電流探傷装置のように走行用の車輪等の被検査体に接触する部材を設けないから、被検査体の検査面が凹凸状や曲面の場合にも、走査することができ、かつリフトオフを一定に保持することができる。また本願発明の渦電流探傷装置は、車輪等の走行スペースが必要でないから、被検査体の端部付近のキズも探傷することができる。

本願発明の渦電流探傷装置は、渦電流探傷プローブを中心に浮上用のエアー噴射孔部と姿勢修正用のエアー噴射孔部を同心状に配置してあるから、渦電流探傷プローブは、浮上しても傾くことがない。
本願発明の渦電流探傷装置は、反発力の小さいバネと反発力の大きいバネを組み合わせた非線形のバネを用いて、渦電流探傷プローブを被検査体側へ押圧するように構成してあるから、渦電流探傷プローブのリフトオフは、反発力の小さいバネの反発力の大きさ（最大反発力）によって決まり、そのリフトオフは、反発力の大きいバネの反発力によって一定に保される。したがってリフトオフは、渦電流探傷装置から噴射するエアーの噴射圧が変わっても一定に保持される。

図１〜図３により本願発明の実施例に係る渦電流探傷装置を説明する。なお各図に共通の部分は、同じ符号を使用している。

図１は、本願発明の実施例に係る渦電流探傷装置の構成を示す。
図１（ａ）は、図１（ｂ）のＸ３方向の断面図（バネは断面でない）、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＸ１方向の断面図、図１（ｃ−１），（ｃ−２）は、図１（ａ）のＸ２方向の断面図である。また図１（ｄ），（ｅ）は、図１（ａ）の渦電流探傷プローブとバネの側面図である。

渦電流探傷装置は、渦電流探傷プローブ３を保持するプローブ保持部材２１、円筒状部材２２、プローブ保持部材取付け部材２３、キャップ部材２４、コイル状バネ２６からなる。
プローブ保持部材２１は、断面が円形で円筒状部材２２内に円筒状部材２２と同心状に配置し、円筒状部材２２の内面を摺動する円形（円板状）のプローブ保持部材取付け部材２３に固着してある。円筒状部材２２は、プローブ保持部材取付け部材２３のシリンダーとしての機能を有する。円筒状部材２２は、キャップ部材２４に固着し、キャップ部材２４は、図示しない支持部材に取付けてある。

プローブ保持部材２１は、軸方向の中心部に渦電流探傷プローブ３を保持する凹部２１３を形成してあり、その凹部２１３に渦電流探傷プローブ３を取付けてある。渦電流探傷プローブ３は、被検査１の検査面に対向するように取付けてある。凹部２１３の外側には、その凹部２１３を取り囲むように、即ち渦電流探傷プローブ３を取り囲むように、軸方向に伸びる断面が円形のエアー噴射孔部２１１を複数個（図は８個）形成してある。複数個のエアー噴射孔部２１１は、渦電流探傷プローブ３を中心に同心状に配置してある。そしてプローブ保持部材２１の外周には、円環状（或いは円筒状）のエアー噴射孔部２５を形成してある。したがってプローブ保持部材２１の凹部２１３、複数のエアー噴射孔部２１１及びエアー噴射孔部２５は同心状に配置してある。なお複数のエアー噴射孔部２１１は、個々に独立せずにエアー噴射孔部２５と同様に円環状（或いは円筒状）に形成することもできる。

エアー噴射孔部２５は、同心状に配置した円筒状部材２２の内面とプローブ保持部材２１の外面とによって形成する。またプローブ保持部材２１には、エアー噴射孔部２５から各エアー噴射孔部２１１へエアーを供給する通気孔部２１２を形成し、キャップ部材２４と円筒状部材２２には、エアー供給装置（図示せず）からエアー噴射孔部２５へエアーを供給する通気孔部２４１を形成してある。

渦電流探傷プローブ３は、フェライト等のコア３２の周囲に巻いたコイル３１１，３１２を差動的に接続した自己誘導自己比較型のものを用いている。なお渦電流探傷プローブ３は、自己誘導自己比較型のものに限らず、励磁コイルと検出コイルをコイル面が直交するように配置したタンジェンシャル型等他の型のものであってもよい。またコイル状バネ２６は、その反発力（バネの強さ）がバネに加わる圧力に対して非直線となるもの、いわゆる非線形バネを用いている。コイル状バネ２６は、反発力の小さいバネ２６１と反発力の大きいバネ２６２を組み合わせて非線形特性を持たせてある。バネ２６１は、バネ２６２よりもコイルの巻き密度を粗くする、コイル径を大きくする、或いはコイルの線径が小さい（細い）ものを用いる等することにより、反発力をバネ２６２よりも小さくすることができる。

エアー供給装置（図示せず）から矢印Ｙ１のように通気孔部２４１へエアーを供給すると、エアーは、エアー噴射孔部２５へ供給され、そのエアー噴射孔部２５の開放端から被検査体１に向かって矢印Ｙ２方向へ噴射する。エアーの一部は、通気孔部２１２を介してエアー噴射孔部２１１へ供給され、そのエアー噴射孔部２１１の開放端から被検査体１へ向かって矢印Ｙ３方向へ噴射する。
エアー噴射孔部２１１，２５からエアーが噴出していないとき、プローブ保持部材取付け部材２３は、バネ２６によってプローブ保持部材２１とともに被検査体１側へ押圧され、ケース部材２１の先端は、被検査１に接触している。その状態で通気孔部２４１へエアーを供給すると、エアー噴射孔部２５，２１１からエアーが矢印Ｙ２，Ｙ３方向へ噴射し、コイルバネ２６の反発力に抗してプローブ保持部材２１は被検査体１から浮上する。

プローブ保持部材２１は、エアー噴射孔部２１１から噴射するエアーのみででも浮上するが、ローブ保持部材取付け部材２３は、その外周面が円筒状部材２２の内面と接触しているのみであるから、プローブ保持部材２１は、被検査体１から浮上すると傾くことがある。そこで本実施例は、プローブ保持部材２１の外周に同心状にエアー噴射孔部２５を設け、そのエアー噴射孔部２５からプローブ保持部材２１の外周に沿って矢印Ｙ２方向へエアーを噴射させることによりその傾斜を修正している（センターリングを行っている）。即ちエアー噴射孔部２１１は、プローブ保持部材２１の浮上用として働き、エアー噴射孔部２５は、プローブ保持部材２１を浮上させるとともにプローブ保持部材２１の姿勢修正（姿勢制御）用として働く。
なおプローブ保持部材取付け部材２３を厚くする或いはキャップ状にして円筒状部材２２の内面と接触する部分を大きくすれば、プローブ保持部材２１の傾斜を小さくすることができる。

次に図２によりコイルバネ２６の作用について説明する。
図２（ａ）は、コイルバネ２６の構成を示し、図２（ｂ）は、エアーの噴射圧Ｈとコイルバネの反発力Ｂ、渦電流探傷プローブのリフトオフＬとの関係を示す。図２（ｂ）の横軸は、噴射圧Ｈを表し、縦軸は、コイルバネの反発力ＢとリフトオフＬを表している。

コイルバネ２６は、反発力の小さいバネ２６１と反発力の大きいバネ２６２からなる。
噴射圧Ｈが０のとき、即ちエアー噴射孔からエアーが噴射していないとき、リフトオフＬは０である（即ち渦電流探傷プローブは、被検査体に接触している）。この状態において、エアー噴射孔からエアーが噴射され始めると、渦電流探傷プローブは、コイルバネ２６の反発力に抗して浮上し始める。噴射圧が０〜Ｈ１の間は、反発力の小さいバネ２６１が主に収縮するが、バネ２６１の反発力は噴射圧よりも小さいため、リフトオフは、徐々に大きくなり、噴射圧がＨ１になるとＬ１に達する。噴射圧がＨ１になると、バネ２６１の反発力は最大のＢ１に達し、バネ２６１は収縮し切った状態になる。そのため、噴射圧がＨ１以上になるとバネ２６２が収縮を始める。バネ２６２の反発力は、噴射圧と同じに設定してあるため、噴射圧がＨ１以上になるとリフトオフは、一定値Ｌ１に保持される。したがって噴射圧を、Ｈ１以上でＨ１から大きい方へ離れた値に設定すると、噴射圧が変動しても、Ｈ１より小さくならない限りリフトオフは、Ｌ１に保持される。即ちリフトオフは、噴射圧の変化の影響を受けない。

図３は、図１の渦電流探傷装置の試験結果を示す。
試験には、直径１ｍｍのフェライトコアに直径０．０７ｍｍの銅線を５０回巻いた２個のコイルからなる自己誘導自己比較型の渦電流探傷プローブ３を、プローブ保持部材に保持した渦電流探傷装置を用い、被検査体１としてアルミニウムの板にレーザー加工により幅０．０２ｍｍ、深さ０．４ｍｍ、長さ１．５ｍｍのキズを形成したものを用いた。また励磁信号の周波数は、５００ｋＨｚに設定し、エアーの噴射圧は、全体で（浮上用、姿勢修正用合わせて）０．２ＭＰａ、リフトオフは、０．６ｍｍに設定した。プローブ保持部材２１は外径８ｍｍ、円筒部材２２は外径１２ｍｍ、キャップ部材２４は外径２２ｍｍに設定した。
図３は、検出信号（キズ信号）の波形（パターン）を示す。
図３において、横軸は検出電圧のＸ成分（励磁信号と同相成分）、縦軸は検出電圧のＹ成分（励磁信号に対し９０度進相成分）を表している。
図３によると、噴射エアーによって渦電流探傷プローブを浮上させても、何らの支障もなくキズを高感度で検出できることが分かる。

本願発明の実施例に係る渦電流探傷装置の構成を示す。 本願発明の実施例に係るバネの特性を説明する図である。 本願発明の実施例に係る渦電流探傷装置の試験結果を示す。 従来の渦電流探傷装置の構成を示す。

符号の説明

１ 被検査体
２１ プローブ保持部材
２１１ エアー噴射孔部
２１２ 通気孔部
２１３ 凹部
２２ 円筒状部材
２３ プローブ保持部材取付け部材
２４ キャップ部材
２４１ 通気孔部
２５ エアー噴射孔部
２６ コイル状バネ
３ 渦電流探傷プローブ
Ｌ リフトオフ

Claims (5)

1. 保持部材に取付けた渦電流探傷プローブを被検査体の検査面から所定のリフトオフを保って保持する渦電流探傷装置において、被検査体の検査面にエアーを噴射して前記保持部材を浮上させるエアー噴射手段を備えていることを特徴とする渦電流探傷装置。
2. 請求項１に記載の渦電流探傷装置において、前記保持部材を被検査体の検査面側へ押圧するバネを備えていることを特徴とする渦電流探傷装置。
3. 請求項２に記載の渦電流探傷装置において、前記バネは、反発力の小さいバネと反発力の大きいバネからなる非線形バネであることを特徴とする渦電流探傷装置。
4. 請求項１、請求項２又は請求項３に記載の渦電流探傷装置において、前記エアー噴射手段は、渦電流探傷プローブを中心に浮上用エアー噴射孔部と姿勢修正用エアー噴射孔部を同心状に配置してあることを特徴とする渦電流探傷装置。
5. 保持部材に取付けた渦電流探傷プローブを被検査体の検査面から所定のリフトオフを保って保持する渦電流探傷装置において、円筒状部材内に渦電流探傷プローブを保持するプローブ保持部材を同心状に配置し、プローブ保持部材は前記円筒状部材の内面を摺動するプローブ保持部材取付け部材に固着してあり、プローブ保持部材には渦電流探傷プローブを中心に同心状に配置したエアー噴射孔部を形成し、プローブ保持部材の外周と前記円筒状部材の内面とによって前記エアー噴射孔部と同心状にエアー噴射孔部を形成してあり、前記プローブ保持部材取付け部材を被検査体の検査面側へ押圧するバネを備え、そのバネは反発力の小さいバネと反発力の大きいバネからなる非線形バネであることを特徴とする渦電流探傷装置。

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