JP2010107229A - バルクハウゼンノイズ検査装置および検査方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 検査対象物への検出ヘッドの接触状態が変化しても、バルクハウゼンノイズを正確に測定できるバルクハウゼンノイズ検査装置および検査方法を提供する。
【解決手段】 検査対象物３０を磁化する励磁コイル２、および磁化された検査対象物３０が発するバルクハウゼンノイズを検出する検出コイル３を有する検出ヘッド１と、励磁コイル２に磁化のための交流磁界を発生させる交流電流を供給する電源１２とを備える。検査対象物３０を励磁する磁束を検出する磁束検出センサ６を設ける。この磁束検出センサ６が検出する磁束の強さに基づき、電源１２の交流電流を制御して検査対象物３０を励磁する磁束を一定に保つ電流制御手段１１を設ける。
【選択図】 図１
【解決手段】 検査対象物３０を磁化する励磁コイル２、および磁化された検査対象物３０が発するバルクハウゼンノイズを検出する検出コイル３を有する検出ヘッド１と、励磁コイル２に磁化のための交流磁界を発生させる交流電流を供給する電源１２とを備える。検査対象物３０を励磁する磁束を検出する磁束検出センサ６を設ける。この磁束検出センサ６が検出する磁束の強さに基づき、電源１２の交流電流を制御して検査対象物３０を励磁する磁束を一定に保つ電流制御手段１１を設ける。
【選択図】 図１
Description
この発明は、バルクハウゼンノイズを利用して非破壊検査を行うバルクハウゼンノイズ検査装置および検査方法に関する。
強磁性体の金属材料が磁化する過程では、金属材料中に混在する非磁性体や内部欠陥などにピンニングされて磁壁の移動が不連続性を有することで、バルクハウゼンノイズが発生する。このバルクハウゼンノイズの大きさは、金属材料の硬度や残留応力などと相関を持つため、バルクハウゼンノイズを測定することで、金属材料からなる検査対象物を破壊することなく金属組織推定に用いることができる情報を得ることが可能となる。
このバルクハウゼンノイズを利用した非破壊検査装置として、測定者が検出ヘッドを検査対象物に押し当てて検査するバルクハウゼンノイズ検査装置が知られている（例えば特許文献１）。検出ヘッドには、検査対象物を磁化する励磁コイルと、磁化された検査対象物が発するバルクハウゼンノイズを検出する検出コイルが含まれる。特許文献１に開示のバルクハウゼンノイズ検査装置では、予め検査対象物の材質ごとにバルクハウゼンノイズの大きさと材料の硬度との関係性を測定しておいて、検出されるバルクハウゼンノイズの大きさから検査対象物の表面における研削焼けによる異常箇所を検出する。
特開平０２−２６２９５８号公報
しかし、例えば上記したバルクハウゼンノイズ検査装置を用いて、インラインで大量生産品の全数検査を行う場合、製品である検査対象物と検出ヘッドの接触状態がその都度変化してしまうと、検出されるバルクハウゼンノイズの大きさに影響を及ぼすので、正確な測定が難しくなるという問題がある。
この発明の目的は、検査対象物への検出ヘッドの接触状態が変化しても、バルクハウゼンノイズを正確に測定できるバルクハウゼンノイズ検査装置および検査方法を提供することである。
この発明のバルクハウゼンノイズ検査装置は、検査対象物を磁化する励磁コイル、および磁化された前記検査対象物が発するバルクハウゼンノイズを検出する検出コイルを有する検出ヘッドと、前記励磁コイルに磁化のための交流磁界を発生させる交流電流を供給する電源とを備えたバルクハウゼンノイズ検査装置において、前記検査対象物を励磁する磁束を検出する磁束検出センサと、この磁束検出センサが検出する磁束の強さに基づき前記電源の交流電流を制御して前記検査対象物を励磁する磁束を一定に保つ電流制御手段とを設けたことを特徴とする。
この構成によると、磁束検出センサが検出する磁束の強さに基づき電源の交流電流を制御して検査対象物を励磁する磁束を一定に保つ電流制御手段を設けたため、検査対象物への検出ヘッドの接触状態に変動があっても、その接触状態に左右されることなく、検査対象物を励磁する磁束を一定に保つことができる。その結果、検査対象物への検出ヘッドの接触状態が変化しても、バルクハウゼンノイズを正確に測定できる。
この構成によると、磁束検出センサが検出する磁束の強さに基づき電源の交流電流を制御して検査対象物を励磁する磁束を一定に保つ電流制御手段を設けたため、検査対象物への検出ヘッドの接触状態に変動があっても、その接触状態に左右されることなく、検査対象物を励磁する磁束を一定に保つことができる。その結果、検査対象物への検出ヘッドの接触状態が変化しても、バルクハウゼンノイズを正確に測定できる。
この発明において、前記磁束検出センサは磁界センサであっても良いし、前記励磁コイルの磁心に励磁コイルとは別に巻いた磁束検出コイルであっても良い。
この発明において、前記電流制御手段は、前記磁束検出コイルの出力である交流信号の振幅から、磁束の大きさを演算する磁束演算回路を有するものとしても良い。
この発明において、前記電流制御手段は、設定された磁束の強さを目標値として、前記電源の交流電流を制御するものとしても良い。
この発明において、前記電流制御手段は、前記励磁コイルが発生させる磁束の大きさおよび周波数を任意に可変設定する機能を有するものとしても良い。
この発明において、バルクハウゼンノイズ検査装置は、転動装置部品の表面情報の検出に用いるものとしても良い。この場合に、検出する前記表面情報は、例えば表面の研削焼けであっても良い。転動装置部品は、転がり軸受や，ボールねじ，等速ジョイント等の転動体を有する装置である転動装置を構成する部品であり、その転動面を構成する軸受軌道輪等の部品を言う。
この発明において、バルクハウゼンノイズ検査装置は、転動装置部品の表面情報の検出に用いるものとしても良い。この場合に、検出する前記表面情報は、例えば表面の研削焼けであっても良い。転動装置部品は、転がり軸受や，ボールねじ，等速ジョイント等の転動体を有する装置である転動装置を構成する部品であり、その転動面を構成する軸受軌道輪等の部品を言う。
この発明のバルクハウゼンノイズ検査方法は、検査対象物を磁化する励磁コイルに、電源から交流電流を供給して交流磁界を発生させ、磁化された検査対象物が発するバルクハウゼンノイズを検出ヘッドで検出するバルクハウゼンノイズ検査方法において、前記検査対象物を励磁する磁束を磁束検出センサにより検出し、この磁束検出センサが検出する磁束の強さに基づき前記電源の交流電流を制御して前記検査対象物を励磁する磁束を一定に保つことを特徴とする。
この検査方法によると、この発明検査装置について前述したと同様に、検査対象物への検出ヘッドの接触状態が変化しても、バルクハウゼンノイズを正確に測定することができる。
この検査方法によると、この発明検査装置について前述したと同様に、検査対象物への検出ヘッドの接触状態が変化しても、バルクハウゼンノイズを正確に測定することができる。
この発明のバルクハウゼンノイズ検査装置は、検査対象物を磁化する励磁コイル、および磁化された前記検査対象物が発するバルクハウゼンノイズを検出する検出コイルを有する検出ヘッドと、前記励磁コイルに磁化のための交流磁界を発生させる交流電流を供給する電源とを備えたバルクハウゼンノイズ検査装置において、前記検査対象物を励磁する磁束を検出する磁束検出センサと、この磁束検出センサが検出する磁束の強さに基づき前記電源の交流電流を制御して前記検査対象物を励磁する磁束を一定に保つ電流制御手段とを設けたため、検査対象物への検出ヘッドの接触状態が変化しても、バルクハウゼンノイズを正確に測定することができる。
この発明のバルクハウゼンノイズ検査方法は、検査対象物を磁化する励磁コイルに、電源から交流電流を供給して交流磁界を発生させ、磁化された検査対象物が発するバルクハウゼンノイズを検出ヘッドで検出するバルクハウゼンノイズ検査方法において、前記検査対象物を励磁する磁束を磁束検出センサにより検出し、この磁束検出センサが検出する磁束の強さに基づき前記電源の交流電流を制御して前記検査対象物を励磁する磁束を一定に保つため、検査対象物への検出ヘッドの接触状態が変化しても、バルクハウゼンノイズを正確に測定することができる。
この発明のバルクハウゼンノイズ検査方法は、検査対象物を磁化する励磁コイルに、電源から交流電流を供給して交流磁界を発生させ、磁化された検査対象物が発するバルクハウゼンノイズを検出ヘッドで検出するバルクハウゼンノイズ検査方法において、前記検査対象物を励磁する磁束を磁束検出センサにより検出し、この磁束検出センサが検出する磁束の強さに基づき前記電源の交流電流を制御して前記検査対象物を励磁する磁束を一定に保つため、検査対象物への検出ヘッドの接触状態が変化しても、バルクハウゼンノイズを正確に測定することができる。
この発明の一実施形態を図１と共に説明する。この実施形態のバルクハウゼンノイズ検査装置は、励磁コイル２と検出コイル３を含む検出ヘッド１と、前記励磁コイル２に磁化のための交流磁界を発生させる交流電流を供給する交流電源１２を含む電流制御部１１と、前記検出コイル３の出力信号を処理してバルクハウゼンノイズを抽出する出力信号処理部２１とを備える。検査時には、前記検出ヘッド１が検査対象物３０の表面に押し当てられる。
検出ヘッド１における励磁コイル２は、検査対象物３０を磁化するためのコイルであって、磁心となる鉄心４に巻かれている。また、検出ヘッド１における検出コイル３は、磁化された前記検査対象物３０が発するバルクハウゼンノイズを検出するためのコイルであって、磁心となる鉄心５に巻かれている。鉄心４は、コ次形に形成されてその両端が検査対象物３０に対向させるものであり、鉄心５は上記鉄心４の両脚部分の間の中央に配置される。前記各鉄心４，５は、フェライトなどの磁性酸化物や積層ケイ素鋼板などからなる。検出ヘッド１を検査対象物３０の表面に押し当てた状態で、前記各鉄心４，５が検査対象物３０の表面に押し当てられる。
前記検出ヘッド１には、前記励磁コイル２や検出コイル３のほか、検査対象物３０を励磁する磁束を検出する磁束検出センサ６が設けられている。ここでは、磁束検出センサ６として磁界センサが用いられる。前記電流制御部１１は、前記磁束検出センサ６が検出する磁束の強さに基づき前記交流電源１２の交流電流を制御して検査対象物３０を励磁する磁束を一定に保つ手段であって、前記交流電源１２のほか、この交流電源１２から前記励磁コイル２に供給する交流電流を制御する制御装置１３が設けられている。この制御装置１３は、予め定めた磁束の強さを目標値とし、前記磁束検出センサ６が検出する磁束の強さをフィードバック信号として前記交流電源１２の交流電流を制御し、検査対象物３０を励磁する磁束を一定に保つ。このフィードバック制御における前記目標値として、検出ヘッド１が検査対象物３０に正常な接触状態にあるときに測定した磁束の強さが用いられる。また、制御装置１３は、前記励磁コイル２が発生させる磁束の大きさおよび周波数を任意に可変設定する機能も持つ。
前記出力信号処理部２１は、検出コイル３の検出信号を増幅する増幅器２２や、その増幅された検出信号からバルクハウゼンノイズを抽出する抽出フィルタ２３などからなる。抽出フィルタ２３では、抽出したバルクハウゼンノイズ信号の振幅の最大値や平均値、包絡線の振幅などから、実際に用いるバルクハウゼンノイズ値を算出する。このバルクハウゼンノイズ値は、交流磁界の数サイクル分のバルクハウゼンノイズの値を測定し、それらの平均値を求めたものであっても良い。
次に、このバルクハウゼンノイズ検査装置の動作、およびバルクハウゼンノイズ検査方法を説明する。検査対象物３０に検出ヘッド１を押し当てると、鉄心４，５および磁束検出センサ６が検査対象物３０に接触し、鉄心４と検査対象物３０とで磁気閉回路が構成される。励磁コイル２は交流電源１２から交流電流を供給されて交流磁界を発生させ、これにより検査対象物３０が磁化する。検出コイル５は、磁化された検査対象物３０が発するバルクハウゼンノイズを検出する。検出コイル５が検出したバルクハウゼンノイズ信号は、出力信号処理部２１において、増幅器２２で増幅され、抽出フィルタ２３によりバルクハウゼンノイズが抽出される。
検査対象物３０への検出ヘッド１の接触状態によって、前記励磁コイル２が検査対象物３０を励磁する磁束の強さは異なる。この磁束の強さを磁束検出センサ６が検出し、その検出値は電流制御部１１にフィードバックする。電流制御部１１の制御装置１３では、予め定めた磁束の強さを目標値として、前記磁束検出センサ６が検出する磁束の強さに基づき、検査対象物３０を励磁する磁束が常に一定に保たれるように交流電源１２の交流電流を制御する。
これにより、前記接触状態に変動があっても、その接触状態に左右されることなく、検査対象物３０を励磁する磁束を一定に保つことができる。その結果、検査対象物３０への検出ヘッド１の接触状態が変化しても、バルクハウゼンノイズを正確に測定できる。
図２は、バルクハウゼンノイズ検査装置の他の実施形態を示す。このバルクハウゼンノイズ検査装置では、図１の実施形態において、検査対象物３０を励磁する磁束を検出する磁束検出センサとして、励磁コイル２の磁心である鉄心４に励磁コイル２とは別に巻いた磁束検出コイル６Ａを用いている。また、電流制御部１１には、前記磁束検出コイル６Ａの出力である交流信号の振幅から、磁束の大きさを演算する磁束演算回路１４を設けている。磁束演算回路１４は、磁束検出コイル６Ａの出力を積分することで磁束の大きさを求めるものであっても良い。制御装置１３は、予め定めた磁束の強さを目標値として、前記磁束演算回路１４で演算された磁束に基づき、交流電源１２の交流電流を制御する。その他の構成は図１の実施形態の場合と同様である。
図３は、前記バルクハウゼンノイズ検査装置を使用して行う被破壊検査の一例を示す。ここでは、軸受の内輪３１の転走面３１ａの研削焼けを検出する。バルクハウゼンノイズ検査装置の検出ヘッド１は、移動可能な支持部材３２に支持され軸受内輪３１の転走面３１ａに垂直姿勢で接触させられており、支持部材３２の移動により転走面３１ａの表面を摺動しながら異常箇所を検出する。軸受内輪１は回転軸３３の外径面に嵌着されており、回転軸３３を回転させることで、軸受内輪３１の転走面３１ａの全周面に前記検出ヘッド１を摺動させて研削焼けを検査することができる。
オンライン上で、このようにバルクハウゼンノイズ検査装置を使用すると、軸受内輪３１の転走面３１ａの研削焼けを正確に全数検査することができ、品質保証能力を高めることができる。
オンライン上で、このようにバルクハウゼンノイズ検査装置を使用すると、軸受内輪３１の転走面３１ａの研削焼けを正確に全数検査することができ、品質保証能力を高めることができる。
図３では、前記バルクハウゼンノイズ検査装置を軸受内輪３１の転走面３１ａにおける研削焼けの検査に用いた例を示したが、検出する表面情報は残留応力や欠陥であっても良い。また、検査対象物は軸受部品である内輪３１に限らず、例えば軸受そのもの表面情報を検出するものとしても良い。また、検査対象物は軸受に限らず他の転動装置や転動装置部品であっても良く、この場合にもその転動装置や転動装置部品の表面情報を接触状態に左右されることなく正しく検出することができる。
１…検出ヘッド
２…励磁コイル
３…検出コイル
４…鉄心（励磁コイルの磁心）
５…鉄心（検出コイルの磁心）
６…磁束検出センサ
６Ａ…磁束検出コイル
１１…電流制御部（電流制御手段）
１２…交流電源
１３…制御装置
１４…磁束演算回路
３０…検査対象物
３１…軸受内輪（転動装置部品）
２…励磁コイル
３…検出コイル
４…鉄心（励磁コイルの磁心）
５…鉄心（検出コイルの磁心）
６…磁束検出センサ
６Ａ…磁束検出コイル
１１…電流制御部（電流制御手段）
１２…交流電源
１３…制御装置
１４…磁束演算回路
３０…検査対象物
３１…軸受内輪（転動装置部品）
Claims (9)
- 検査対象物を磁化する励磁コイル、および磁化された前記検査対象物が発するバルクハウゼンノイズを検出する検出コイルを有する検出ヘッドと、前記励磁コイルに磁化のための交流磁界を発生させる交流電流を供給する電源とを備えたバルクハウゼンノイズ検査装置において、
前記検査対象物を励磁する磁束を検出する磁束検出センサと、この磁束検出センサが検出する磁束の強さに基づき前記電源の交流電流を制御して前記検査対象物を励磁する磁束を一定に保つ電流制御手段とを設けたことを特徴とするバルクハウゼンノイズ検査装置。 - 請求項１において、前記磁束検出センサが磁界センサであるバルクハウゼンノイズ検査装置。
- 請求項１において、前記磁束検出センサが、前記励磁コイルの磁心に励磁コイルとは別に巻いた磁束検出コイルであるバルクハウゼンノイズ検査装置。
- 請求項３において、前記電流制御手段は、前記磁束検出コイルの出力である交流信号の振幅から、磁束の大きさを演算する磁束演算回路を有するバルクハウゼンノイズ検査装置。
- 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記電流制御手段は、設定された磁束の強さを目標値として、前記電源の交流電流を制御するものとしたバルクハウゼンノイズ検査装置。
- 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記電流制御手段は、前記励磁コイルが発生させる磁束の大きさおよび周波数を任意に可変設定する機能を有するバルクハウゼンノイズ検査装置。
- 請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、転動装置部品の表面情報の検出に用いられるバルクハウゼンノイズ検査装置。
- 請求項７において、検出する前記表面情報が表面の研削焼けであるバルクハウゼンノイズ検査装置。
- 検査対象物を磁化する励磁コイルに、電源から交流電流を供給して交流磁界を発生させ、磁化された検査対象物が発するバルクハウゼンノイズを検出ヘッドで検出するバルクハウゼンノイズ検査方法において、
前記検査対象物を励磁する磁束を磁束検出センサにより検出し、この磁束検出センサが検出する磁束の強さに基づき前記電源の交流電流を制御して前記検査対象物を励磁する磁束を一定に保つことを特徴とするバルクハウゼンノイズ検査方法。
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