JP2011252877A - 渦電流式検査装置および渦電流式検査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】渦電流式検査装置1は、渦電流の変化に応じた検出値を出力するセンサ10と、所定の周波数に設定された励磁電流をセンサ10に供給する供給手段31と、工作物2に対してセンサ10を相対移動させる移動手段15と、複数の検出値に基づいてセンサ10の感度を取得する感度取得手段32とを備える。
【選択図】図2
Description
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、センサの感度を正確に取得することにより、被検体の物理特性を高精度に検出することが可能な渦電流式検査装置および渦電流式検査方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明の特徴は、励磁電流により被検体の内部に渦電流を誘導し、渦電流の変化に応じた検出値を出力するセンサと、所定の周波数に設定された前記励磁電流を前記センサに供給する供給手段と、前記被検体と前記センサの距離が変動するように、前記被検体に対して前記センサを相対移動させる移動手段と、前記距離の異なる複数の検出位置において前記センサにより出力された複数の前記検出値に基づいて、前記センサの感度を取得する感度取得手段と、を備えることである。
上記の課題を解決するため、請求項9に係る発明の特徴は、励磁電流により被検体の内部に渦電流を誘導し、渦電流の変化に応じた検出値を出力するセンサと、所定の周波数に設定された前記励磁電流を前記センサに供給する供給工程と、前記被検体と前記センサの距離が変動するように、前記被検体に対して前記センサを相対移動させる移動工程と、前記距離の異なる複数の検出位置において前記センサにより出力された複数の前記検出値に基づいて、前記センサの感度を取得する感度取得工程と、を備えることである。
また、本発明の渦電流式検査装置としての他の特徴部分について、本発明の渦電流式検査方法に同様に適用可能である。そして、この場合における効果についても、上記渦電流式検査装置としての効果と同様の効果を奏する。
(加工変質層検出装置1の構成)
本発明の加工変質層検出装置1について、図1,2を参照して説明する。加工変質層検出装置1は、図1,2に示すように、磁気センサ10(本発明の「センサ」に相当する)と、回転支持部20と、制御装置30を主体として構成される。工作物2は、磁性材料からなり、筒状または柱状、板状、自由曲面状などの形状を含む被加工部材である。この工作物2は、加工変質層検出装置1による検査対象の被検体であり、工作物2の検査表面における加工変質層の有無および変質状態を検査される。本実施形態において、工作物2は、周面を検査表面とする円筒状部材であるものとして説明する。また、工作機械3は、円筒状または円柱状の工作物2の外周面を研削加工する研削盤としている。なお、本発明の加工変質層検出装置および加工変質層検出方法は、工作機械3として、研削盤の他に、旋盤およびマシニングセンタなどの切削加工機を適用することもできる。
加工変質層検出装置1による検査について、図3〜図5を参照して説明する。加工変質層検出装置1は、まず供給工程として、供給部31により第一周波数および第二周波数に設定された励磁電流を磁気センサ10に供給する。これにより、磁気センサ10は、被検体に対して磁場を印加可能な状態となる。次に、移動工程として、磁気センサ10に励磁電流が供給された状態で、センサ送り機構15によりセンサ本体11を工作物2に等速で接近させる。そして、工作物2とセンサヘッド12の距離であるクリアランスが徐々に小さくなり、センサヘッド12の先端部が工作物2の周面に接触する。
V=E{Z1/(Z2+Z1)−Z4/(Z3+Z4)}
V:検出値
E:交流電源の実効値
Z1〜Z4:インピーダンス
M=K√(L0・L2)
M:相互誘導係数(相互インダクタンス)
K:結合係数
L0:センサ側コイルのインダクタンス
L2:工作物側疑似コイルのインダクタンス
本実施形態における磁気センサ10の感度の取得について、図6〜図10を参照して説明する。先ず、加工変質層検出装置1は、感度取得工程として、加工変質層を検出した後に工作物2からセンサ本体11を離反させる移動工程において、クリアランスの異なる複数の検出位置で出力された複数の検出値を取得する。各検出位置では、第一周波数および第二周波数に設定された励磁電流によりそれぞれに対応した各検出値が出力される。
上述した加工変質層検出装置1によれば、加工変質層検出装置1の感度取得部32は、距離の異なる複数の検出位置において磁気センサ10により出力された複数の検出値に基づいて、磁気センサ10の感度を取得する構成としている。また、加工変質層を検出する検査において、磁気センサ10は、センサ送り機構15により被検体である工作物2に対して接近および離反する。そのため、加工変質層検出装置1は、磁気センサ10が移動の際に出力した検出値を利用することができるため、感度を取得するために工作物2をマスターワークなどに交換する必要がない。よって、加工変質層検出装置1は、従来と比較して簡易な構成により磁気センサ10の感度を取得できる。また、磁気センサ10を工作物2に対して接近または離反する度に磁気センサ10の感度を取得することができるため、磁気センサ10の劣化などに対応し、感度の変動に合わせてゲイン調整を適宜行うことができる。
本実施形態において、制御装置30の感度取得部32は、第一周波数を基準周波数とし、基準周波数(第一周波数)に応じた検出値に対する他の周波数(第二周波数)に応じた検出値の変化の割合αを算出した。より具体的には、基準周波数に応じた検出値Vs1,Vs2の変化量ΔVsと、他の周波数に応じた検出値Ve1,Ve2の変化量ΔVeと、に基づいて変化の割合α=ΔVe/ΔVsを算出するものとした。これに対して、第一周波数および第二周波数のうち第二周波数を基準周波数とするものとしてもよい。
第二実施形態の構成について、図10〜図13を参照して説明する。ここで、第一実施形態の加工変質層検出装置1は、異なる複数の周波数に設定された励磁電流を磁気センサ10に供給し、磁気センサ10の感度を取得するものとした。これに対して、第二実施形態の加工変質層検出装置101は、単数の周波数に設定された励磁電流を磁気センサ10に供給し、磁気センサ10の感度を取得する。なお、その他の構成については、第一実施形態と同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。
本発明の加工変質層検出装置101について、図11を参照して説明する。加工変質層検出装置101は、図11に示すように、磁気センサ10(本発明の「センサ」に相当する)と、回転支持部20と、制御装置130を主体として構成される。本実施形態において、磁気センサ10のセンサ本体11は、制御装置130の供給部131より第三周波数を設定された励磁電流を供給される。そして、センサ本体11は、センサヘッド12が工作物2に磁場を印加するように上記励磁電流をセンサヘッド12に供給する。センサヘッド12は、供給された励磁電流により工作物2に磁場を印加して、工作物2の内部に渦電流を誘導する。これにより、センサヘッド12は、励磁電流に設定された第三周波数に応じたそれぞれの浸透深さにおいて、工作物2の変質状態に伴って変化する誘導起電力を信号として検出している。
加工変質層検出装置101による検査について説明する。加工変質層検出装置101は、まず供給工程として、供給部131により第三周波数に設定された励磁電流を磁気センサ10に供給する。これにより、磁気センサ10は、被検体に対して磁場を印加可能な状態となる。次に、移動工程として、磁気センサ10に励磁電流が供給された状態で、センサ送り機構15によりセンサ本体11を工作物2に等速で接近させる。そして、工作物2とセンサヘッド12の距離であるクリアランスが徐々に小さくなり、センサヘッド12の先端部が工作物2の周面に接触する。
本実施形態における磁気センサ10の感度の取得について、図10,12,13を参照して説明する。先ず、加工変質層検出装置101は、感度取得工程として、加工変質層を検出した後に工作物2からセンサ本体11を離反させる移動工程において、クリアランスの異なる複数の検出位置で出力された複数の検出値を取得する。各検出位置では、第三周波数に設定された励磁電流によりそれぞれに対応した各検出値が出力される。
このような構成においても第一実施形態と同様の効果を奏する。また、制御装置130の感度取得部132は、複数の検出位置Xa,Xbにおける距離(クリアランス)および検出値に基づいて磁気センサ10の感度を取得する。そして、磁気センサ10は、供給部131により単数からなる第三周波数に設定された励磁電流を供給され、複数の検出位置において、設定された周波数に応じた検出値をそれぞれ出力する構成としている。磁気センサ10が供給された励磁電流の第三周波数に応じて出力した複数の検出値について、工作物2に近接側の検出位置における検出値に対する離反側の検出位置における検出値の変化の挙動は、磁気センサ10の感度によって異なる。つまり、感度取得部32は、複数の検出位置における距離と、その検出位置において出力された検出値とに基づいて、磁気センサ10の感度をより正確に取得することができる。
本実施形態において、制御装置130の感度取得部132は、異なる複数の検出位置における距離(クリアランス)に対する検出値の変化の割合βを算出した。より具体的には、所定のクリアランスXa,Xbと、このクリアランスXa,Xbにおける検出値の変化量ΔVと、に基づいて変化の割合β=ΔV/(Xb−Xa)を算出している。
第一、第二実施形態において、磁気センサ10の感度を取得する感度取得工程では、加工変質層を検出した後に工作物2からセンサ本体11を離反させる移動工程で出力された複数の検出値に基づいて、磁気センサ10の感度を取得するものとした。これに対して、感度取得工程は、加工変質層を検出する前に工作物2へセンサ本体11を接近させる移動工程で出力された複数の検出値に基づいて、磁気センサ10の感度を取得するものとしてもよい。このような構成においても同様の効果を奏する。また、上記の接近および離反させる両移動工程において、出力された複数の検出値を対象としてもよい。これにより、加工変質層を検出する一回の検査による感度の変動量を算出できるとともに、センサヘッド12の摩耗量などを判定することができる。
10:磁気センサ(センサ)、 11:センサ本体、 12:センサヘッド
13:測定装置、 14:タッチセンサ、 14a:ばね
15:センサ送り機構(移動手段)
20:回転支持部、 21:駆動輪、 21a:エンコーダ、 22:調整車
30,130:制御装置、 31,131:供給部(供給手段)
32,132:感度取得部(感度取得手段)、 33:補正部(補正手段)
34:摩耗量判定部(摩耗量判定手段)
T:閾値
Claims (9)
- 励磁電流により検出体の内部に渦電流を誘導し、渦電流の変化に応じた検出値を出力するセンサと、
所定の周波数に設定された前記励磁電流を前記センサに供給する供給手段と、
前記被検体と前記センサの距離が変動するように、前記被検体に対して前記センサを相対移動させる移動手段と、
前記距離の異なる複数の検出位置において前記センサにより出力された複数の前記検出値に基づいて、前記センサの感度を取得する感度取得手段と、
を備えることを特徴とする渦電流式検査装置。 - 請求項1において、
前記供給手段は、異なる複数の周波数に設定された前記励磁電流を前記センサに供給し、
前記センサは、複数の前記検出位置において、設定された各周波数に応じた各前記検出値をそれぞれ出力し、
前記感度取得手段は、複数の前記検出位置における各前記検出値に基づいて前記センサの感度を取得することを特徴とする渦電流式検査装置。 - 請求項2において、
前記感度取得手段は、各周波数のうち基準とする基準周波数に応じた各前記検出値に対する他の周波数に応じた各前記検出値の変化の割合に基づいて前記センサの感度を取得することを特徴とする渦電流式検査装置。 - 請求項1において、
前記供給手段は、単数の周波数に設定された前記励磁電流を前記センサに供給し、
前記センサは、複数の前記検出位置において、設定された周波数に応じた前記検出値をそれぞれ出力し、
前記感度取得手段は、複数の前記検出位置における前記距離および前記検出値に基づいて前記センサの感度を取得することを特徴とする渦電流式検査装置。 - 請求項4において、
前記感度取得手段は、複数の前記検出位置における前記距離に対する前記検出値の変化の割合に基づいて前記センサの感度を取得することを特徴とする渦電流式検査装置。 - 請求項1〜5の何れか一項において、
前記感度取得手段により取得した前記センサの感度と予め設定された基準感度とに基づいて、前記センサの感度を補正する補正手段をさらに備えることを特徴とする渦電流式検査装置。 - 請求項1〜6の何れか一項において、
前記感度取得手段により取得した前記センサの感度に基づいて、前記工作物と接触する前記センサの先端部の摩耗量を判定する摩耗量判定手段をさらに備えることを特徴とする渦電流式検査装置。 - 請求項1〜7の何れか一項において、
前記センサは、前記被検体である工作物の加工変質層、傷および焼き入れに応じた検出値を出力することを特徴とする渦電流式検査装置。 - 励磁電流により被検体の内部に渦電流を誘導し、渦電流の変化に応じた検出値を出力するセンサと、
所定の周波数に設定された前記励磁電流を前記センサに供給する供給工程と、
前記被検体と前記センサの距離が変動するように、前記被検体に対して前記センサを相対移動させる移動工程と、
前記距離の異なる複数の検出位置において前記センサにより出力された複数の前記検出値に基づいて、前記センサの感度を取得する感度取得工程と、
を備えることを特徴とする渦電流式検査方法。
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