JP2012168011A - 渦流計測用センサ及び渦流計測方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】渦流計測用センサは、励磁コイル51が計測部位であるフィレット部Fと交差しない方向に向けた軸心を中心として巻回されており、励磁部51aは、励磁コイル51の一部において、励磁部51aの水平方向面がアームAに対向し、下側面がジャーナル部Jに対向するように、励磁コイル51をフィレット部Fに対向して配置した際に、励磁部51aの外形形状がフィレット部Fの形状と略同一となるように形成されている。
【選択図】図8
Description
しかし、この破壊検査による手法ではサンプルとして使用した鋼材が廃棄されるため、材料コストの上昇に繋がっていた。また、検査に要する時間が長くなる上に、インラインでの全数検査が不可能であるため、単発的に発生する不良を発見できずに次工程に搬出してしまう可能性があった。
渦流式検査は、交流電流を流した励磁コイルを前記鋼材の近くに接近させて交流磁場を発生させ、該交流磁場によって鋼材に渦電流を生じさせ、該渦電流により誘起された誘導磁場を検出コイルにより検出するものである。つまり、該渦流式検査により、鋼材を廃棄することなく、短時間で、かつ全数検査によって鋼材の焼入れ深さ及び硬度を定量的に測定することが可能となるのである。
前記渦流式検査は、上記の鋼材の焼入れ深さ及び硬度を測定するための焼入れ深さ/硬度測定試験(以下、焼入れ深さ測定試験とする)のほか、検査対象物の表面に生じた割れ等の傷を検出するための探傷試験や、検査対象物に含まれる異物を検出するための異材判別試験等にも用いられている。
しかし、貫通コイルの測定部分である内周の径は一定であるため、測定部位の貫通コイルに対する充填率(貫通コイルの内周横断面積に対する鋼材の測定部位における横断面積の割合)は、鋼材の測定部位における外径によって変化する。充填率が低くなると渦流式検査の検査精度は指数関数的に低下するため、前記従来技術によれば、鋼材の外径が測定部位ごとに変化することにより、検査精度に差が発生するという問題があった。
また、検査対象物である鋼材は貫通コイルに挿通する必要があるため、外径がほぼ一定である軸物部品に限られていた。つまり、例えばクランクシャフトのように外径が大きく変化するような部品を検査対象物とすることは難しかったのである。
前記焼入れ深さ測定試験については、他の探傷試験や異材判別試験と比較して、ノイズ成分に対する検出する信号成分の比率が小さいため、より高い検出精度が求められる。プローブ型コイルでは検出精度を確保するためにコイル径を大きくするなどして、強い磁界を発生させる必要がある。しかし、図11に示す如く鋼材における凹部(例えばクランクシャフトにおけるアームと、ピン部又はジャーナル部と、の間に形成されたフィレット部など)の焼入れ深さを測定する場合には、鋼材との干渉を避けるために、プローブ型コイルと測定部位との距離であるリフトオフが大きくなる。リフトオフが大きくなると測定精度が低下するため、前記のような測定部位においてプローブ型コイルを用いることは難しかったのである。
電位差法とは、計測対象の焼入れ深さと電気抵抗率とに相関があることを利用したものであり、鋼材における任意の二点に探針を接触させて二点間の電位差から鋼材の焼入れ深さを算出する技術である。
しかし、本技術によれば、探針を鋼材に接触させる構成であるため、鋼材の表面性状や探針の摩耗による影響が大きくなる。また、鋼材は温度変化によって抵抗率が変化するため、温度変化を伴う環境下での計測が困難となるという問題があった。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
まず、第一実施形態に係る渦流計測用センサの計測対象の一例であるクランクシャフトCSについて、図4を用いて説明する。なお、本実施形態に係る渦流計測用センサの計測対象はクランクシャフトCSに限定されるものではなく、後述するような他の鋼材を計測対象とすることも可能である。
励磁コイル51には前記の如く、計測対象部品であるクランクシャフトCSのフィレット部Fと対向して配置された状態で、所定の交流励磁信号(前記交流励磁信号V1参照)が印加される。検出コイル61は、交流励磁信号が印加された励磁部により計測対象部品に生じた渦電流による検出信号(前記検出信号V2参照)を検出するのである。また、演算部41は、後述する検出コイル61と電機的に接続されており、検出信号を渦流計測値として算出するのである。
検出コイル61は、励磁部51aの水平方向側面に配設された複数の検出コイル61aと、励磁部51aの下側面に配設された複数の検出コイル61bと、を備える。
本実施形態においては、検出コイル61には薄膜プレーナコイルが用いられるが、パンケーキコイル等、他のコイルを用いることも可能である。
それぞれの検出コイル61の両端(両端子)は、演算部41が具備する図示しない計測装置に接続されている。つまり、検出コイル61は交流励磁信号が印加された計測対象部品から渦電流による検出信号を検出するのである。
次に、本発明の第二実施形態に係る渦流計測用センサについて、図9(a)及び(b)を用いて説明する。なお、本実施形態で説明する渦流計測用センサについて、既出の実施形態と共通する部分に関しては詳細な説明を省略するものとする。
51 励磁コイル
51a 励磁部
61 検出コイル
Claims (4)
- 計測対象部品の計測部位に対して所定の交流励磁信号を印加するための励磁部と、印加された前記交流励磁信号によって前記計測部位に発生する検出信号を検出するための検出部と、前記検出信号を渦流計測値として算出するための演算部と、を具備する、渦流計測用センサであって、
前記励磁部は、前記計測部位と交差しない方向に向けた軸心を中心として巻回されたコイルの一部において、その外形形状が計測部位の形状と略同一となるように形成され、
前記検出部が前記計測部位に対向する姿勢で前記励磁部を前記計測部位に近接配置した状態で、前記コイルに交流励磁信号として交流電圧を加え、前記計測部位に磁界を発生させるとともに、該磁界により渦電流を生じさせ、該渦電流により発生した誘起電圧を検出信号として前記検出部で検出し、
前記演算部が前記検出信号を渦流計測値として算出し、該渦流計測値に基づいて計測対象部品における焼入れ深さの測定を行う、
ことを特徴とする、渦流計測用センサ。 - 前記励磁部は、前記計測部位に対向しない部分が磁性体であるケースで被覆される、
ことを特徴とする、請求項1に記載の渦流計測用センサ。 - 計測対象部品の計測部位に対して所定の交流励磁信号を印加するための励磁部と、印加された前記交流励磁信号によって前記計測部位に発生する検出信号を検出するための検出部と、前記検出信号を渦流計測値として算出するための演算部と、を具備し、前記励磁部は、前記計測部位と交差しない方向に向けた軸心を中心として巻回されたコイルの一部において、その外形形状が計測部位の形状と略同一となるように形成された渦流計測用センサを用いた渦流計測方法であって、
前記検出部が前記計測部位に対向する姿勢で前記励磁部を前記計測部位に近接配置した状態で、前記コイルに交流励磁信号として交流電圧を加え、前記計測部位に磁界を発生させるとともに、該磁界により渦電流を生じさせ、該渦電流により発生した誘起電圧を検出信号として前記検出部で検出し、前記演算部が前記検出信号を渦流計測値として算出し、該渦流計測値に基づいて計測対象部品における焼入れ深さの測定を行う、
ことを特徴とする、渦流計測方法。 - 前記励磁部は、前記計測部位に対向しない部分が磁性体であるケースで被覆される、
ことを特徴とする、請求項3に記載の渦流計測方法。
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