JP2009503497A - 電磁音響変換器 - Google Patents

Abstract

本発明は、延伸材を非破壊超音波テストする電磁音響変換器（ＥＭＡＴ）に関し、強磁性物質からなる板金や帯金の内部欠陥の検出に使用することができる。本発明のＥＭＡＴは、外部筐体(１)、集磁器(１３)に取付けられた基盤(３)、互いに同極が向かい合っている永久磁石（１１）と誘導コイル（１４）からなる磁気システムを備えている。磁気システムは、非磁性物質で製作された内部筐体（５）の内部に備えられている。集磁器に対して変位でき、外部筐体に固定されているドライブ（１５）に運動可能に連結されるように、内部筐体（５）は、外部筐体の内部に配置される。内部筐体は、外部筐体の中で、回転可能、あるいは、並進移動可能に配置することができる。本発明の実施形態のＥＭＡＴは、基板の表面に蓄積した付着物を取除く必要があるとき、被試験体が磁場に捕捉されることなく、被試験体から即座に引き離すことが可能である。

Description

本発明は、延伸材の非破壊超音波テスト分野に関し、強磁性物質からなる板金および帯金の内部欠陥の検出に使用することができる。

特許文献１に開示された既知の電磁音響変換器（ＥＭＡＴ）は、永久磁石からなる磁気システム、集磁器（磁束濃縮器）、誘導コイルを備えており、永久磁石の同極の表面が、互いに対面して、かつ、集磁器に近接しており、また、誘導コイルが、被検体の上面に近接して、集磁器の表面に配置されていることを特徴としている。

このＥＭＡＴの欠点は、たとえば、ＥＭＡＴの作動表面から、磁気システムの磁場によって付着している付着物を取除く必要があるときに、磁気システムを即座に作動停止できないことである。

特許文献２に開示された既知のＥＭＡＴは、極が、内側表面および外側表面上にあって互いにしっかり近接している、少なくとも２つの環状永久磁石、内側と外側のうちの一方の側からそれらの表面に取付けられ、内側の極が同極で対面するように配置されている、少なくとも１つの丸型永久磁石、および、強磁性物質からなり、誘導コイルに対しての高さを固定できるように環状磁石の内側で丸型永久磁石と同一の軸に取付けられた、円筒形の集磁器を備えている。

このＥＭＡＴの欠点は、被検体の表面からＥＭＡＴを引き離す必要があるとき、あるいは、ＥＭＡＴの作動表面から磁気システムの磁場によって付着している付着物を取除く必要があるとき、あるいは、鉄カルボニルの微粒子を糊付けしてなる集磁器の数が多いときに、技術的な理由で、磁気システムの作動を即座に停止できないことである。

これら既知のＥＭＡＴの共通の欠点は、磁気システムの作動を即座に停止するためには、被検体からＥＭＡＴユニットを引き離す必要があることであり、このことによって、ＥＭＡＴの使用が複雑になっていることである。

特許文献３に開示された既知の磁化器では、磁気システムは、２つの永久磁石からなる逆Ｕ字型の磁気回路である。この磁場は、磁石を１８０°回転して打ち消される。

特許文献４に開示された既知の保磁力計では、磁気回路の円筒状の開口部の中で自律的に回転するように平板上の永久磁石が複数取り付けられている。このことにより、これらの磁石の相対的な位置を０°から９０°の間の角度αだけ変化させて、磁束を制御することができる。

製品テストの際、角度α＝０°の時、磁石の極が一致して最大の磁束が設定される。角度α＝９０°の時、磁束がゼロになり、機器は製品から自由に取外すことができる。

超音波テストは延伸材が動いている状態で行われ、特に、延伸材は高温であり、検査が行われる場所は技術的な考慮から安全にアクセスできないので、通常、人が介入することなく、被検体から磁気システムを即座に（自動的に）引き離すことが必要なＥＭＡＴにおいては、これらのマニュアルの回転可能な磁石を備えた機器は使用できないという欠点を持つ。

独国特許第４０１１６８６号明細書 露国特許第２２４３５５０号明細書 露国特許第３３６５３号明細書 露国特許第２２１０７８６号明細書

上記の問題を解決するために、本発明は、自動モードで、被検体からＥＭＡＴを、即座に、信頼性高く、引き離すことができる、移動可能な磁気システムを備えた、電磁音響変換機（ＥＭＡＴ）を提供することを目的としている。

外部筐体、集磁器を備えた基板、互いに同極が対面する永久磁石を備えた磁気システム、および、誘導コイル、を備えた電磁音響変換機によって、上述の問題は解決することができる。本発明では、この磁気システムは、非磁性物質からなる内部筐体に囲まれており、内部筐体は、集磁器に対して変位できるように、また、外部筐体に固定されているドライブに対して運動可能に連結されて、外部筐体に中に備えられる。

本発明の第一の実施形態では、内部筐体は外部筐体に回転可能に取付けられている。

このような場合、磁気システムが、磁性物質からなるホルダーに取付けられた永久磁石から構成されるのに都合が良い。

内部筐体の外側表面は、円筒形をなすようにでき、外部筐体は、内部筐体を挿入する適当なアパーチャーを備えることができる。

この他、ドライブは、ロッドが非磁性物質からなる案内スリーブの中に取付けられたスライドに接続された空気圧シリンダーとして製作され、スライドが内部筐体に固定されたピンによって内部筐体に接続され、かつ、スライドの中に形成された溝と協働することが望ましい。

磁気システムは、集磁器１３側で、内部筐体の外側表面に沿って合致する円筒形の表面を持ち、集磁器に対してクリアランスを持って配置されている。

他の実施形態では、ホルダーは、外部筐体に往復運動するように取付けられている。

集磁器は、互いに接触する２つの部品から構成されるようにでき、その一つの部品は、磁気システムの複数の永久磁石の間で外部筐体に固定され、もう一つ部品は、基板に固定される。

ドライブは、ロッドが内部筐体に接続された、空気圧シリンダーとして製作されることが望ましい。

内部筐体と外部筐体は、強磁性物質からなるスクリーンを備えていることが望ましい。

この他、内部筐体と基板は、基板と被検体の表面との間のエアクッションを形成する圧縮空気を供給するダクトを備えていることが望ましい。

図１−３に、回転可能な磁気システムを備えた、本発明のＥＭＡＴの第一の実施形態を示す。

第一の実施形態の本発明のＥＭＡＴは、外部筐体１、２つの側壁２、および、非磁性物質からなる基板３を備えている。外部筐体１の中に、スルー・アパーチャ４は、内部筐体５に回転可能に取付けられている。内部筐体５の外部表面は円筒形の形状を有している。内部筐体５は、非磁性物質からなり、外部筐体１の側壁２に固定された軸７に接する、ベアリング６に取付けられている（図２）。内部筐体５の中に、凹部８が設けられ、凹部８の横側面に固定されたピン９が配置されている。内部筐体５の中に、磁性物質からなるホルダー１０が配置され、互いに同極が対面する３つの永久磁石からなる磁気システムが備えられている。基板３の上には、セラミックプレート１２と集磁器１３が固定されている。集磁器１３に、誘導コイルが取付けられている。磁気システムは、集磁器１３側で、内部筐体５の外部表面と一致する円筒形の表面を持ち、集磁器１３に対するクリアランスΔを持つ。ドライブは、外部筐体１上に固定され、空気圧シリンダー１５として製作されている。空気圧シリンダー１５のロッド１６は、外部筐体１に対して往復運動するよう案内スリーブ１８に取付けられている、スライド１７に取付けられている。スリーブ１８は、非磁性物質からなる。スライド１７の中に、溝１９は製作され、その中にピン９が配置されている。圧縮空気（図１に矢印で示されている）を供給するために、外部筐体１の中に、ダクト２０が設けられ、基板３の中に、ダクト２１と開口部２２が設けられている。

作動位置で、空気圧シリンダー１５のロッド１６は、スライド１７と共に、上部位置（図１に示されている）に上がり、また、永久磁石１１からなる磁気システムの対称軸は、コイル１４が巻かれている集磁器１３の軸に位置合わせされている。

この位置で、集磁器１３上で磁束は完全に閉じて、被検体２３の調査を開始する。ダクト２０、スペース２１、および、開口部２２を通って、圧縮空気が供給されると、エアクッションが基板３と被検体２３の表面の間に形成されて、基板と被検体とが接触するのを防ぐことができる。

ＥＭＡＴを、磁場でクランプせずに、即座に、被検体（金属板）から引き離す必要があるとき、あるいは、基板３の表面への付着物を取除く必要があるとき、空気圧シリンダー１５の適当な場所に圧縮空気が供給され、ロッド１６がスライド１７と共に案内スリーブ１８に沿ってストロークＳだけ下方に移動する（スライド１８とピン９のこの位置は、図１の一点鎖線で示されている）。ピン９と溝１９の壁の協働によって、スライド１７の中で、ホルダー１０の中に配置された磁気システムと共に、外部筐体１に対して、ほぼ、９０°の角度αだけ、内部筐体５が回転する。磁束は急峻に減少して、ＥＭＡＴを、自動モードで、被検体、から簡単に引き離すことができ、および／あるいは、付着物を、自動モードで、非磁性物質からなる基板３の表面から取外すことができる。

図４，５に示される、本発明のＥＭＡＴの第二の実施形態では、上述したものと異なり、磁気システムが往復運動可能に製作されていることを特徴とする。

第二の実施形態のＥＭＡＴは、二つの側壁２を持つ外部筐体１、および、非磁性物質からなる基板３を備えている。外部筐体１の中で、内部筐体５は往復運動するように配置されて、互いに同極が対面する３つの永久磁石１１、および、磁気システムの軸に沿って外部筐体１に螺子２４で固定された上部集磁器１３を備えた、磁気システムが配置されている。セラミックプレート１２、および、誘導コイル１４が取付けられた、集磁器１３は、基板３に固定されている。ドライブは、外部筐体１に固定され、空気圧シリンダー１５として製作されている。空気圧シリンダー１５のロッド１６は、内部筐体５に固定されている。外部筐体１は、内部壁の前面と後面、および、２つの側壁２の外側に、また、内部筐体５は、その横側に、強磁性体からなるスクリーン２５を備えている。圧縮空気を供給するために、外部筐体１の中に、ダクト２０が設けられ、基板の中に、ダクト２１と開口部２２が設けられている。

第二の実施形態のＥＭＡＴは、上述の第一の実施形態のＥＭＡＴと類似した作動をし、相違するのは、圧縮空気が空気圧シリンダー１５の適当な場所に供給されるとき、ロッド１６が、永久磁石１１からなる磁気システムと共に上方に移動することだけである。磁気システムが、集磁器１３に対して移動すると、磁束は急峻に減少して、ＥＭＡＴを、自動モードで、簡単に被検体から引き離すことができ、および／あるいは、付着物を、自動モードで、非磁性物質からなる基盤３の表面から取外すことができる。

これら双方の本発明のＥＭＡＴの実施形態ともに、磁気システムを作動停止させた際、たとえば、付着物を取除く必要があるとき、このようなＥＭＡＴは、被検体に対する位置を変えない、という効果を持つ。

これら双方の本発明のＥＭＡＴの実施形態では、空気圧シリンダーは、ドライブとして使用され、当該技術分野で通常のスキルを持つ人なら特別な困難なく、別のタイプのドライブ、たとえば、電気的ドライブを適用することができ、このドライブをＥＭＡＴの内部筐体に運動可能に連結した適当な機構を使用することができる。

本発明のＥＭＡＴの第一の実施形態の側面断面図である。 図１のＡ−Ａの断面図である。 図１のＢ−Ｂの断面図である。 本発明のＥＭＡＴの第二の実施形態の側面断面図である。 図４のＣ−Ｃの断面図である。

Claims (11)

1. 外部筐体と、集磁器を備えた基板と、互いに同極が向かい合う永久磁石を備えた磁気システムと、誘導コイルと、を備えた、電磁音響変換器において、
   前記磁気システムが、非磁性物質からなる内部筐体に囲まれ、
   前記内部筐体が、前記外部筐体の中で前記集磁器に対して変位可能に備えられ、前記外部筐体に固定されたドライブに運動可能に連結されている、
   ことを特徴とする、電磁音響変換器。
2. 前記内部筐体が、前記外部筐体に回転可能に取付けられていることを特徴とする、請求項１の変換器。
3. 前記磁気システムが、磁性物質からなるホルダーに取付けられた永久磁石からなることを特徴とする、請求項２の変換器。
4. 前記内部筐体の外面が円筒形をなし、前記内部筐体が挿入される開口部が前記外部筐体に設けられていることを特徴とする、請求項２の変換器。
5. 前記ドライブが、空気圧シリンダーとして製作され、
   前記空気圧シリンダーのロッドが、案内スリーブ内に配置され、非磁性物質からなるスライドと連結され、
   前記スライドが、前記スライドに形成された溝と協働する、前記内部筐体に固定されたピンを介して、前記内部筐体に連結されている、
   ことを特徴とする、請求項４の変換器。
6. 前記磁気システムが、前記集磁器に対してクリアランスを持って、前記内部筐体の外面に沿った、円筒形の面を、前記集磁器側に、持つことを特徴とする、請求項４の変換器。
7. 前記ホルダーが、前記外部筐体内で往復運動するように取付けられていることを特徴とする、請求項１の変換器。
8. 前記集磁器が、互いに接触する２つの部分からなり、該２つの部分の一方が、前記磁気システムの複数の前記永久磁石の間で前記外部筐体に固定され、該２つの部分の他方が、前記基板に固定されていることを特徴とする、請求項７の変換器。
9. 前記ドライブが、空気圧シリンダーとして製作され、前記空気圧シリンダーのロッドが、前記内部筐体と連結されていることを特徴とする、請求項７の変換器。
10. 前記外部筐体と前記内部筐体が強磁性物質からなるスクリーンを備えていることを特徴とする、請求項７の変換器。
11. 圧縮空気を供給して、前記基板と被検体の表面との間にエアクッションを形成するためのダクトを、前記内部筐体、および、前記基板の中に備えることを特徴とする、請求項１の変換器。

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