JP2015094597A - 磁気状態検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁性材製品の磁気状態を適切且つ非破壊で検査しうる磁気状態検査方法及び装置を提供する。
【解決手段】磁性材料よりなる被検査物２０の第１の端部２０ａに当接して配置されるコイルボビン３６と、コイルボビン３６に巻回されたコイル３２と、コイル３２に接続された電源３４とを有する磁界発生部３０と、被検査物２０の第２の端部２０ｂに当接して配置され、被検査物２０を通過する磁束の密度を計測する磁気センサ４２を有する磁界検出部４０とを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、磁性材料の磁気状態検査方法及び装置に関する。

磁性材製品を実際に使用したときの磁気状態を適切に評価する観点から、磁性材料の磁気状態を非破壊で検査しうる磁気状態検査方法が望まれている。磁性材料の磁気状態を非破壊で検査するための従来の方法としては、例えば、被検査物に近接配置したコイルに交流電流を流し、被検査物に誘起される渦電流強度から励磁状態にあるコイルのインピーダンスを求め、求めたインピーダンスから被検査物の磁気状態を評価する方法などが提案されている。

特開平０９−１１３４８８号公報

しかしながら、上記従来の磁気状態検査方法は、被検査物に誘起される渦電流強度に基づき磁気状態を評価するものであり、渦電流が誘起されない被検査物の内部の領域の磁気状態を検査することはできなかった。また、被検査物の検査箇所は渦電流の流れるコイル直下の表層部分に限られるため、磁性材製品を実際に使用したときの磁気状態を適切に評価することは困難であった。

本発明の目的は、磁性材料の磁気状態を適切且つ非破壊で検査しうる磁気状態検査方法及び装置を提供することにある。

本発明の一観点によれば、磁性材料よりなる被検査物の第１の端部に当接して配置されるコイルボビンと、前記コイルボビンに巻回されたコイルと、前記コイルに接続された電源とを有する磁界発生部と、前記被検査物の第２の端部に当接して配置され、前記被検査物を通過する磁束の密度を計測する磁気センサを有する磁界検出部とを有する磁気状態検査装置が提供される。

また、本発明の他の観点によれば、磁性材料よりなる被検査物の第１の端部にコイルが巻回されたコイルボビンを当接し、前記被検査物の第２の端部に磁気センサを当接し、前記コイルに電流を流し、発生した磁界により前記被検査物を励磁し、前記被検査物を通過する磁束の密度を前記磁気センサにより計測する磁気検査方法が提供される。

本発明によれば、磁性材料の磁気状態を、その使用態様等に応じて適切且つ非破壊で検査することができる。これにより、磁性材製品の良否判定を適切に行うことができる。

図１は、本発明の第１実施形態による磁気状態検査装置の構造を示す概略図である。 図２は、本発明の第１実施形態による磁気状態検査装置における被検査物の一例を示す概略図である。 図３は、本発明の第１実施形態による磁気状態検査方法の一例を示す概略図である。 図４は、本発明の第２実施形態による磁気状態検査装置の構造を示す概略図である。 図５は、本発明の第２実施形態による磁気状態検査装置の構造を示す断面図である。 図６は、コイル中心からの距離と磁束密度との関係を示すグラフである。 図７は、コイルへの通電時間とコイルの温度との関係を示すグラフである。 図８は、コイルの温度と磁束密度との関係を示すグラフである。 図９は、コイル径、コイル電流の周波数及びコイル電流の電流値とＳ／Ｎ比との関係を示すグラフである。 図１０は、本発明の第２実施形態による磁気状態検査装置のプローブ保持部の拡大図である。 図１１は、プローブクリアランスと磁束密度との関係を示すグラフである。 図１２は、被検査物の表面と磁気センサの表面とがなす角度と磁束密度との関係を示すグラフである。 図１３は、被検査物の密度と磁束密度との関係を示すグラフである。 図１４は、被検査物の非磁性部の寸法と磁束密度との関係を示すグラフである。 図１５は、被検査物の製造過程における磁気状態検査工程の例を示すフローチャートである。 図１６は、被検査物の焼鈍前後における磁束密度の変化を示すグラフである。 図１７は、正常な磁気状態を有する被検査物と正常範囲から外れた磁気状態を有する被検査物における磁束密度を示すグラフである。 図１８は、本発明の第３実施形態による磁気状態検査装置における被検査物の一例を示す概略図である。 図１９は、本発明の第３実施形態による磁気状態検査装置の構造を示す概略図である。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による磁気状態検査方法及び装置について図１乃至図３を用いて説明する。

図１は、本実施形態による磁気状態検査装置の構造を示す概略図である。図２は、本実施形態による磁気状態検査装置における被検査物の一例を示す概略図である。図３は、本実施形態による磁気状態検査方法の一例を示す概略図である。

はじめに、本実施形態による磁気状態検査装置の構造について図１及び図２を用いて説明する。

本実施形態による磁気状態検査装置１０は、図１に示すように、磁性材料よりなる被検査物２０の第１の端部２０ａに隣接して配置された磁界発生部３０と、被検査物２０の第２の端部２０ｂに隣接して配置された磁界検出部４０とを有している。

被検査物２０は、特に限定されるものではないが、例えば、磁性材料の粉末をプレスなどで成形することにより形成した磁性材製品である。被検査物２０は、必ずしも磁性材製品の完成品である必要はない。例えば、磁性材料の粉末をプレス成形した後に焼鈍を行い完成品とする場合、プレス成形後、焼鈍前の製品であってもよいし、焼鈍後の製品であってもよい。

被検査物２０は、必ずしも一の磁性材料により形成されている必要はない。例えば、飽和磁束密度を下げて磁気飽和を防止する等の観点から、例えば図２に示すように、磁束の通過する方向に沿って、磁性材料からなる磁性部２２の間に、一又は複数の非磁性材料からなる非磁性部２４を設けたものであってもよい。また、異なる磁性材料により形成された複数の磁性部を設けるようにしてもよい。

被検査物２０の外形形状は、特に限定されるものではないが、ここでは円柱形状であるものとする。この被検査物２０を磁性材製品として実際に使用するときには、円柱の軸に沿った方向に磁束が通過するものとする。なお、本明細書において、被検査物２０の第１の端部２０ａとは、磁束が出入りする磁界発生部３０側の端部であり、被検査物２０の第２の端部２０ｂとは、磁束が出入りする磁界検出部４０側の端部であるものとする。図１の例では、被検査物２０の左側の端部が第１の端部２０ａに相当し、右側の端部が第２の端部２０ｂに相当する。

磁界発生部３０は、被検査物２０の第１の端部２０ａに隣接して配置されたコイル３２と、コイル３２に交流電流を印加するためのバイポーラ電源３４とを有している。

コイル３２は、コイル３２により発生された磁束が被検査物２０内を通過するように、その巻回軸の延長線上に被検査物２０の第１の端部２０ａが位置するように、配置される。このときに被検査物２０内を通過する磁束の向きは、被検査物２０を磁性材製品として実際に使用するときに通過する磁束の向きと同じであることが望ましい。被検査物２０が上述のような円柱形状の場合、コイル３２の巻回軸と被検査物２０の円柱軸とが一直線上に並ぶように配置することが望ましい。

コイル３２は、空芯コイルであることが望ましい。コイル３２により発生する磁界を強くするためにフェライトなどの芯を用いることもあるが、フェライトは同じ型番の製品を使用しても透磁率が必ずしも一定ではなく、検査装置のリピート製品を作製するのが困難だからである。ただし、リピート製品が不要な場合や、芯の透磁率のばらつきを許容範囲内に抑えられる場合など、測定結果への芯の透磁率の影響が無視できるような場合は、必ずしもコイル３２を空芯コイルとする必要はない。

コイル３２に流す電流は、交流電流であることが望ましい。バイポーラ電源３４の代わりに直流電流源を用いコイル３２に直流電流を流してもよいが、直流電流を用いると被検査物２０が検査の際に磁化されやすくなるからである。

磁界検出部４０は、被検査物２０の第２の端部２０ｂに隣接して配置された磁界検出器を有している。磁界検出器４０は、必ずしも限定されるものではないが、ここでは、プローブ４２による磁界の検出結果から磁束密度を算出するガウスメータ４４を用いるものとする。磁界検出部４０に用いる磁界検出器は、第２の端部２０ｂの大きさに対して十分に小さい領域の磁界を検出しうる検出器であることが望ましい。かかる観点から、小型化が容易なホール素子をプローブ４２の磁気センサに用いたガウスメータ４４が好適である。

次に、本実施形態による磁気状態検査方法について図１及び図３を用いて説明する。

まず、図１に示すように、コイル３２の巻回軸の延長線上に被検査物２０の第１の端部２０ａが位置するように、コイル３２に隣接して被検査物２０を配置する。

次いで、バイポーラ電源３４によりコイル３２に交流電流を流し、交流磁界を発生させる。被検査物２０の透磁率は周辺環境（空気）よりも大きいため、コイル３２により発生された磁束は被検査物２０内を通過する。すなわち、コイル３２により発生された磁束は、被検査物２０の第１の端部２０ａから入射して第２の端部２０ｂから出射し、或いは、被検査物２０の第２の端部２０ｂから入射して第２の端部２０ａから出射する。

この状態で、被検査物２０の第２の端部２０ｂの任意の場所にプローブ４２を配置し、その場所の磁束密度をガウスメータ４４により測定する。これにより、被検査物２０の第２の端部２０ｂの任意の場所を通過する磁束の密度を測定することができる。

このようにして測定した磁束密度は、被検査物２０を実際に使用する際に印加される磁界と同じ方向の磁界を印加したときの磁気状態を反映したものであり、被検査物２０を実際に使用するときに所望の磁気特性を得られるかどうかの指標として用いることができる。

また、第２の端部２０ｂの複数の領域について磁束密度の測定を行えば、被検査物２０内に生じた局所的な欠陥（例えば、密度が低い部分など）を検出することができる。例えば、図３に示すように被検査物２０の一部分に欠陥２６が生じていた場合、この欠陥２６部分を通過する磁束の密度は、欠陥のない他の領域を通過する磁束の密度とは異なることになる。このようにして磁束密度の面内分布を測定することにより、被検査物２０内の局所的な欠陥の有無を検知することができる。

また、このような欠陥が被検査物２０の製造過程で生じているもの（例えば、プレス成形の際の印加圧力不均一など）であれば、測定結果をその後の製品の処理にフィードバックすることもできる。

このように、本実施形態によれば、磁性材製品を実際に使用する際に印加される磁界と同じ方向の磁界を印加したときの磁気状態を、磁性材製品の最終形態のまま、非破壊で検査することができる。これにより、磁性材製品の良否判定を適切に行うことができる。

［第２実施形態］
本発明の第１実施形態による磁気状態検査方法及び装置について図４乃至図１７を用いて説明する。図１乃至図３に示す第１実施形態による磁気状態検査方法及び装置と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡潔にする。

図４及び図５は、本実施形態による磁気状態検査装置の構造を示す概略図である。図５は、本実施形態による磁気状態検査装置の構造を示す断面図である。図６は、検査位置のコイル中心からの距離と磁束密度との関係を示すグラフである。図７は、コイルへの通電時間とコイルの温度との関係を示すグラフである。図８は、コイルの温度と磁束密度との関係を示すグラフである。図９は、コイル径、コイル電流の周波数及びコイル電流の電流値とＳ／Ｎ比との関係を示すグラフである。図１０は、本実施形態による磁気状態検査装置のプローブ保持治具部分の拡大図である。図１１は、プローブクリアランスと磁束密度との関係を示すグラフである。図１２は、被検査物の表面と磁気センサの表面とがなす角度と磁束密度との関係を示すグラフである。図１３は、被検査物の密度と磁束密度との関係を示すグラフである。図１４は、被検査物の非磁性部の寸法と磁束密度との関係を示すグラフである。図１５は、被検査物の製造過程における磁気状態検査工程の例を示すフローチャートである。図１６は、被検査物の焼鈍前後における磁束密度の変化を示すグラフである。図１７は、正常な磁気状態を有する被検査物と正常範囲から外れた磁気状態を有する被検査物における磁束密度を示すグラフである。

本実施形態では、第１実施形態による磁気状態検査方法及び装置を実現するための具体的な装置構成の一例を示す。ただし、第１実施形態による磁気状態検査方法及び装置を実現するための装置構成は、本実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。

はじめに、本実施形態による磁気状態検査装置の構造について図４乃至図１２を用いて説明する。なお、図４は磁気状態検査装置の側面図であり、図５はコイル及び被検査物の軸に沿った水平断面図（図４のＡ−Ａ′線断面に相当）である。

支持台５０上には、被検査物２０を保持するための被検査物保持治具（例えば、ヤゲン台（Ｖブロック））２８と、コイル３２を巻回したコイルボビン３６を保持するためのコイル保持治具３８と、ガウスメータ４４のプローブ４２を保持するためのプローブ保持治具４６とが設置されている。

被検査物２０は、被検査物保持治具２８により、円柱の軸とコイル３２の巻回軸とが一直線上に位置するように位置合わせされた状態で保持されている。被検査物２０は、特に限定されるものではないが、ここでは、第１実施形態の場合と同様の円柱形状の被検査物２０を想定する。なお、本実施形態において示す測定例は、直径２８ｍｍ、長さ５８ｍｍ程度の円柱形状の被検査物２０を用いて測定を行ったものである。

コイルボビン３６は、コイル３２を巻回するための筒状体である。コイルボビン３６は、例えば図５に示すように、筒状体の少なくとも被検査物２０側の端部が塞がれていることが望ましい。筒状体の端部を塞ぐことにより、この塞いだ端部によって被検査物２０を支えることができる。これにより、計測時にコイルボビン３６とプローブ保持治具４６とにより被検査物２０を挟み込むことが可能となり、被検査物２０に対する磁界発生部３０（コイル３２）及び磁界検出部４０（プローブ４２）の位置関係を安定させ、計測精度を向上することができる。

コイルボビン３６の構成材料は、特に限定されるものではないが、吸水率が低く、耐熱性が高く、非導電性の非磁性材料が望ましい。吸水率が低いことが望ましいのは、吸水率が高いと水分の吸収によってコイル内径が変化する虞があるからである。耐熱性が高いことが望ましいのは、コイル３２に電流を流したときの発熱に耐える必要があるからである。非導電性を有することが望ましいのは、導電性があると渦電流が発生して損失となる虞があるからである。非磁性材料が望ましいのは、磁性材料を用いるとリピート品を作製した際のばらつきが大きくなる虞があるからである。

このような性質を有するコイルボビン３６に好適な構成材料としては、例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン：polyetheretherketone）樹脂、ＰＰ（ポリプロピレン：polypropylene）、ＰＣ（ポリカーボネート：polycarbonate）等が挙げられる。

コイル保持治具３８の構成材料は、コイルボビン３６の構成材料と同様の材料を適用することができる。

被検査物保持治具２８の構成材料は、コイルボビン３６の構成材料と同様の材料を適用することができる。

コイルボビン３６の径は、測定に必要となるコイル３２の径に応じて適宜選択される。ここで、コイル３２の径は、被検査物２０の第１の端部２０ａの径（第１の端部２０ａが円形でない場合は第１の端部２０ａの最大の幅）の２倍以上であることが望ましい。

図６は、コイル中心からの距離と磁束密度との関係を測定した結果を示すグラフである。図６に示すように、コイル中心からコイル半径の１／２程度までの領域では磁束密度がほぼ一定であるのに対し、コイル中心からの距離がコイル半径の１／２を超えると、距離が増加するほどに磁束密度は減少していく。したがって、被検査物２０に均一な磁界を印加してより正確な計測を行うためには、コイル３２の径を被検査物２０の第１の端部２０ａの径の２倍以上にすることが望ましい。

直径が２８ｍｍの円柱体よりなる上述の被検査物２０を検査する場合、コイル３２の内径は、５６ｍｍ以上に設定することが望ましい。なお、本実施形態において示す測定例は、コイルの内径をφ５６．６４ｍｍとして測定を行ったものである。

コイル３２の線材及び巻数は、被検査物２０を実際に使用するときに印加される磁界強度等を考慮し、所望の磁界強度が得られる巻数を適宜選択する。なお、本実施形態において示す測定例は、φ１ｍｍのポリアミドイミド銅線を４層構造で２００ターン巻回したコイル３２を用いて測定を行ったものである。

バイポーラ電源３４からコイル３２に流す交流電流は、被検査物２０を実際に使用するときに印加される磁界強度、コイル３２の線材、電流を流すことによる温度上昇に伴う計測ばらつきへの影響等に応じて適宜設定することが望ましい。

例えば、線材の被覆が耐えうる上限電流密度が５Ａ／ｍｍ^２であるとすると、φ１ｍｍの線材の断面積は０．７８５ｍｍ^２であり、上限の電流値はおよそ４Ａとなる。

図７は、φ１ｍｍの線材に４Ａを流したときのコイルの温度の時間変化を示すグラフである。図７に示すように、コイルの温度は、時間の経過とともに増加し、およそ９０分で６０℃程度まで上昇し、飽和する。

図８は、コイルの温度とコイルにより発生される磁束の密度との関係を示すグラフである。図８に示すように、φ１ｍｍの線材に４Ａを流したときの最高温度である６０℃においても、磁束密度のばらつき範囲は磁界検出器の計測ばらつき範囲（図中、点線間の領域）内に収まっている。

したがって、この線材の場合、少なくとも線材に許容される電流値の範囲内において、温度上昇に伴う磁束密度の計測値への影響は、無視できるものと考えられる。

図９は、磁束密度計測の際のＳ／Ｎ比と、コイル径、コイル電流の周波数及びコイル電流値との関係を示すグラフである。図９に示すように、コイル径及びコイル電流値は、大きいほどＳ／Ｎ比が良好な傾向がある。また、コイル電流の周波数は、被検査物２０の形状などにも影響すると考えられるため必ずしも限定されるものではないが、上述のサイズの被検査物２０を用いた場合には、およそ５００Ｈｚに最適値が見いだされた。

なお、この結果を受けて、本実施形態において示す以後の測定例では、バイポーラ電源３４からコイル３２に、５００Ｈｚ、４Ａの電流を印加することにより測定を行っている。

ガウスメータ４４のプローブ４２は、図１０に示すように、プローブ保持治具４６に設けられたプローブ保持溝４８に設置されている。プローブ保持治具４６には、複数のプローブ４２を設置するようにしてもよい。複数のプローブ４２を設置することにより、被検査物２０の第２の端部２０ｂの複数の部分を同時に計測することができる。なお、図１０には、プローブ保持治具４６にプローブ４２を３個設置した例を示している。

プローブ保持治具４６の構成材料は、コイルボビン３６の構成材料と同様の材料を適用することができる。

プローブ保持治具４６は、支持台５０に設けられた可動機構により、被検査物２０の軸方向に移動できるようになっている。図には、プローブ保持治具４６の可動機構として、ボールねじリード５２を用いた可動機構を示している。ボールねじリード５２の端部に設けられたハンドル５４を回すことにより、ボールねじが回転し、ガイド５６に沿ってプローブ保持治具４６を移動することができる。

プローブ保持治具４６に可動機構を設けているのは、検査の際、被検査物２０を固定し、且つ、被検査物２０をコイルボビン３６及びプローブ４２に密着させるためである。被検査物２０を被検査物保持治具２８上に設置した後、プローブ保持治具４６を被検査物２０側に移動させることにより、被検査物２０をコイルボビン３６とプローブ４２によって挟み込むことができる。可動機構を設けることには、被検査物２０の交換を容易にするメリットもある。

コイルボビン３６を被検査物２０に密着させるのは、前述のように、被検査物２０に対する磁界発生部３０の位置関係を安定させるためである。

プローブ４２を被検査物２０に密着させるのも、コイルボビン３６の場合と同様、被検査物２０に対する磁界検出部４０（プローブ４２）の位置関係を安定させるためである。また、プローブ４２を被検査物２０に密着させることには、さらに、被検査物２０の第２の端部２０ｂの表面とプローブ４２（ホール素子）の表面とのなす角度をほぼゼロにできるメリットがある。

図１１は、被検査物２０の第２の端部２０ｂとプローブ４２との間隔（プローブクリアランス）と、プローブ４２により検出された磁束密度との関係を示すグラフである。図１１に示すように、プローブクリアランスが増加するほどに検出できる磁束密度の値は減少する。これは、原理的に磁界は距離に反比例して弱くなるからである。磁束密度の計測値の減少を磁界検出器の計測ばらつき範囲（図中、点線間の領域）内に抑えるためには、プローブクリアランスを０．０２ｍｍ程度以下に抑えることが求められる。

図１２は、被検査物２０の第２の端部２０ｂの表面とプローブ４２の表面とのなす角度と、プローブ４２により検出された磁束密度との関係を示すグラフである。図１２に示すように、第２の端部２０ｂの表面とプローブ４２の表面とのなす角度が増加するほどに検出できる磁束密度の値は減少する。これは、ホール素子を用いたプローブ４２の場合、素子を貫く磁束の角度が拡大すると計測値に影響が出るためである。磁束密度の計測値の減少を磁界検出器の計測ばらつき範囲（図中、点線間の領域）内に抑えるためには、第２の端部２０ｂの表面とプローブ４２の表面とのなす角度を０．１度程度以下に抑えることが求められる。

このように、プローブ４２を用いて精度の高い検査を行うためには、第２の端部２０ｂとプローブ４２との間隔及び第２の端部２０ｂの表面とプローブ４２の表面とのなす角度を詳細に設定することが求められる。

この点、被検査物２０の第２の端部２０ｂの表面とプローブ４２の表面とを密着させれば、第２の端部２０ｂとプローブ４２との間隔及び第２の端部２０ｂの表面とプローブ４２の表面とのなす角度をほぼゼロにすることができ、計測精度を大幅に向上することができる。

なお、第２の端部２０ｂとプローブ４２とを確実に密着させる観点から、プローブ４２の表面はプローブ保持治具４６の表面から突出していることが望ましい。例えば、プローブ保持溝４８の深さをプローブ４２の厚さよりも例えば０．１ｍｍ程度浅くしておき、プローブ４２の表面がプローブ保持治具４６の表面から突出するようにする。

バイポーラ電源３４及びガウスメータ４４には、例えば図４に示すように制御装置６０を接続し、バイポーラ電源３４及びガウスメータ４４を制御装置６０により制御するようにしてもよい。これにより、例えば、制御装置６０により、バイポーラ電源３４によるコイル３２への電流印加と及びプローブ４２による磁束密度の計測とを同期することができる。制御装置６０には、ガウスメータ４４による測定結果に基づき被検査物の良否判定を行う評価部（図示せず）を設けるようにしてもよい。

次に、本実施形態による磁気状態検査方法について図４乃至図１７を用いて説明する。

まず、被検査物保持治具２８上に被検査物２０を載置し、被検査物保持治具２８の位置及び高さを調整することにより、コイル３２の巻回軸と被検査物２０の軸とが一直線上に並ぶように位置合わせする。

次いで、プローブ保持治具４６のプローブ保持溝４８にガウスメータ４４のプローブ４２をセットする。

次いで、ハンドル５４を回してプローブ４２がセットされたプローブ保持治具４６を移動し、被検査物２０の第１の端部２０ａをコイルボビン３６に、被検査物２０の第２の端部２０ｂをプローブ４２に、それぞれ密着させる。

次いで、バイポーラ電源３４の電源を入れ、コイル３２に交流電流を流す。コイル３２に流す電流は、例えば、周波数５００Ｈｚ、電流値４Ａとする。

次いで、ガウスメータ４４により、被検査物２０の第２の端部２０ｂの任意の場所の磁束密度のピーク値（ＲＭＳ）を計測する。

次いで、被検査物２０における磁束密度の計測値を、正常品の計測値と比較し、被検査物２０の善し悪しを判断する。

図１３は、磁性粉末の密度と磁束密度との関係を示すグラフである。図１３に示すように、計測される磁束密度の値は、磁性粉末の密度が増加するほどに大きくなる。

したがって、被検査物２０における磁束密度の計測値が正常品における磁束密度の計測値よりも小さいときは、被検査物２０の密度が低いことが判る。また、被検査物２０の第２の端部２０ｂの複数箇所を計測した場合において、場所によって磁束密度の計測値が異なるときは、被検査物２０の密度が不均一であることが判る。特定の場所の磁束密度の計測値が異なるときは、被検査物２０内に局所的に密度が低い部分（欠陥２６）が存在していることが判る（図３参照）。

図１４は、図２に示すような非磁性部２４を有する被検査物２０において、非磁性部２４の寸法（厚さ）と磁束密度との関係を示すグラフである。図１４に示すように、計測される磁束密度の値は、非磁性部２４の寸法が大きくなるほどに小さくなる。

したがって、被検査物２０における磁束密度の計測値が正常品における磁束密度の計測値よりも小さいときは、非磁性部２４の寸法が既定値よりも大きくなっていることが判る。逆に、被検査物２０における磁束密度の計測値が正常品における磁束密度の計測値よりも大きいときは、非磁性部２４の寸法が既定値よりも小さくなっていることが判る。

磁性材料よりなる被検査物２０の中には、例えば図１５に示すように、磁性材料の粉末をプレス成形し（ステップＳ２１）、この仮成形品を焼鈍することにより（ステップＳ２３）、最終の製品形態を完成するものがある。このような製品の場合、被検査物２０の検査は、プレス成形工程（ステップＳ２１）の後、焼鈍工程（ステップＳ２３）の前に行ってもよいし（ステップＳ２２の検査工程）、焼鈍工程（ステップＳ２３）の後に行ってもよい（ステップＳ２４の検査工程）。

ステップＳ２２の検査工程では、プレス成形工程（ステップＳ２１）において被検査物２０が所望の密度で成形されているのか、或いは、被検査物２０の全体に渡って均一な密度で成形されているのか、を判断することができる。また、ステップＳ２４の検査工程では、最終製品が所望の磁気的性能を有しているかを判断することができる。

また、ステップＳ２２の検査工程及びステップＳ２４の検査工程の双方を行えば、被検査物２０の不良品が発生したときに、どの工程に起因して不良となったかを推測することも可能である。例えば、ステップＳ２２の検査結果は正常範囲であったがステップＳ２４の検査結果が正常範囲から外れていたときは、焼鈍工程（ステップＳ２３）において何らかのトラブルが生じたことを推測することができる。プレス成形した磁性粉末の磁束密度は焼鈍前後において変化（焼鈍によって増加）するため（図１６参照）、検査結果が正常範囲よりも低いときは、十分に焼鈍が行われていないことを推測することができる。

不良品の発生原因がどの工程であるかを特定できれば、その後の製品を製造する際に製造条件を調整するなどのフィードバックを行うことができ、更なる不良品が生じることを防止することが可能となる。

図１７は、評価結果の一例を示すグラフである。最終製品の磁束密度の計測値は、密度ばらつき、非磁性寸法ばらつき、焼鈍状態等の総てを含むものとなる。評価結果は必ずしも図１７に示す結果とは一致しないが、例えば、密度異常品の磁束密度は正常品の磁束密度よりも低くなり、焼鈍異常品の磁束密度は密度異常品の磁束密度よりも低くなり、密度異常及び焼鈍異常を含む製品の磁束密度は、焼鈍異常品の磁束密度よりも低くなる。

制御装置６０等の評価部に、正常品の磁束密度の範囲を予め記憶しておき、計測した被検査物の磁束密度がその範囲に入っているかどうかを判定することにより、その被検査物が所望の磁気状態を有しているかを評価することができる。

このように、本実施形態によれば、磁性材製品を実際に使用する際に印加される磁界と同じ方向の磁界を印加したときの磁気状態を、磁性材製品の最終形態のまま、非破壊で検査することができる。これにより、磁性材製品の良否判定を適切に行うことができる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による磁気状態検査方法及び装置について図１８及び図１９を用いて説明する。図１乃至図１７に示す第１及び第２実施形態による磁気状態検査方法及び装置と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡潔にする。

図１８は、本実施形態による磁気状態検査装置における被検査物の一例を示す概略図である。図１９は、本実施形態による磁気状態検査装置の構造を示す概略図である。

第１及び第２実施形態では、被検査物２０の外形形状が円柱形状であり、円柱の一方の底面（例えば第１の端部２０ａ）と他方の底面（例えば第２の端部２０ｂ）との間を磁束が真っ直ぐに通過する場合を示したが、被検査物２０は、必ずしもその内部を磁束が直進するものである必要はない。

例えば図１８に示すような一方向に長い平板状の被検査物２０であって、一の表面の一端部に第１の端部２０ａを有し、当該一の表面の他端部に第２の端部２０ｂを有する被検査物２０であってもよい。この場合、被検査物２０内を通過する磁束は、第１の端部２０ａ及び第２の端部２０ｂのうちの一方から被検査物２０内に入り、被検査物２０内をＵ字型の磁路を描くように通過し、第１の端部２０ａ及び第２の端部２０ｂのうちの他方から被検査物２０外へ出る。

このような被検査物２０を検査する場合には、磁気状態検査装置は、例えば図１９に示すような構成とすることができる。

図１９に示す磁気状態検査装置１０では、被検査物保持治具２８上に設置した被検査物２０の一の表面側に磁界発生部３０及び磁界検出部４０を配置し、当該一の表面の第１の端部２０ａにコイルボビン３６を密着させ、当該一の表面の第２の端部２０ｂにプローブ４２を密着させるようにしている。

また、被検査物保持治具２８に可動機構を設けることにより、被検査物２０を、被検査物保持治具２８と、コイルボビン３６及びプローブ４２との間に挟み込むことができる。これにより、被検査物２０を固定し、且つ、被検査物２０の第１の端部２０ａにコイルボビン３６を、被検査物２０の第２の端部２０ｂにプローブ４２を、それぞれ密着させることができる。

本実施形態による磁気状態検査装置を用いた検査方法は、第１又は第２実施形態と同様である。なお、本願発明者らは、本実施形態による磁気状態検査装置を用いて図１８に示すような被検査物２０を検査することによっても、第２実施形態において示したと同様の検査結果が得られることを確認している。

このように、本実施形態によれば、磁性材製品を実際に使用する際に印加される磁界と同じ方向の磁界を印加したときの磁気状態を、磁性材製品の最終形態のまま、非破壊で検査することができる。これにより、磁性材製品の良否判定を適切に行うことができる。

［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。

例えば、上記第１及び第２実施形態では円柱形状の被検査物２０を示し、第３実施形態では平板状の被検査物２０を示したが、被検査物２０は、磁束が出入りする少なくとも２つの端部を有するものであれば、特に限定されるものではない。柱状体の被検査物２０の場合、断面形状は、円に限らず、楕円や多角形であってもよい。また、屈曲或いは湾曲した柱状体であってもよい。また、柱の太さや断面形状は、必ずしも一定である必要はない。

また、上記第２実施形態では、プローブ４２を被検査物２０の第２の端部２０ｂの任意の位置に設置する場合を示したが、被検査物２０の第２の端部２０ｂに対するプローブ４２の相対的な位置を変化するための可動機構を設けるようにしてもよい。このような可動機構としては、例えば、被検査物２０をその軸に沿って回転させる回転機構を被検査物保持治具２８に設けたり、プローブ保持治具４６にプローブ４２の保持位置を移動する機構（例えば回転機構）を設けたりすることが考えられる。このような機構を設けることにより、被検査物２０の第２の端部２０ｂの面内における磁束密度の分布を容易に測定することができる。また、回転機構に変えて或いは更に加えて、プローブ４２をプローブ保持治具４６にマトリクス状に配置するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、コイル３２に隣接して被検査物２０を配置する例を示したが、コイル３２と被検査物２０との配置関係は、これに限定されるものではない。例えば、コイル３２内に被検査物２０を挿入するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、磁気センサとしてホール素子を用いた例を示したが、磁気センサは、必ずしもホール素子である必要はない。被検査物２０の第２の端部２０ｂの任意の場所の磁束密度を測定する観点からは第２の端部２０ｂの面積と比較して十分に小さい磁気センサが望ましいが、例えばＢコイルなど、他の磁気センサを適用してもよい。

また、上記実施形態では、被検査物に、磁性材製品を実際に使用する際に印加される磁界と同じ方向の磁界を印加しているが、被検査物に印加する磁界の方向は、必ずしもこれに限定されるものではない。

また、上記実施形態に記載の被検査物２０のサイズ、磁束密度の検査条件、装置構成等は、本発明を実現するための態様の一例を示したものであり、当業者が有する通常の知識に応じて適宜修正及び変更が可能である。

１０…磁気状態検査装置
２０…被検査物
２２…磁性部
２４…非磁性部
２６…欠陥
２８…被検査物保持治具
３０…磁界発生部
３２…コイル
３４…バイポーラ電源
３６…コイルボビン
３８…コイル保持治具
４０…磁界検出部
４２…プローブ
４４…ガウスメータ
４６…プローブ保持治具
４８…プローブ保持溝
５０…支持台
５２…ボールねじ
５４…ハンドル
５６…ガイド
６０…制御装置

Claims (9)

1. 磁性材料よりなる被検査物の第１の端部に当接して配置されるコイルボビンと、前記コイルボビンに巻回されたコイルと、前記コイルに接続された電源とを有する磁界発生部と、
   前記被検査物の第２の端部に当接して配置され、前記被検査物を通過する磁束の密度を計測する磁気センサを有する磁界検出部と
   を有する磁気状態検査装置。
2. 前記磁気センサによる計測結果に基づき前記被検査物の良否判定を行う評価部を更に有する請求項１記載の磁気状態検査装置。
3. 前記磁界検出部は、複数の前記磁気センサを有する請求項１又は２記載の磁気検査装置。
4. 前記コイルの内径は、前記第１の端部の幅の２倍以上である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気検査装置。
5. 前記第１の端部及び前記第２の端部は前記被検査物の対向する面であり、前記コイルボビンと前記磁気センサとにより前記被検査物が挟持されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気検査装置。
6. 磁性材料よりなる被検査物の第１の端部にコイルが巻回されたコイルボビンを当接し、
   前記被検査物の第２の端部に磁気センサを当接し、
   前記コイルに電流を流し、発生した磁界により前記被検査物を励磁し、
   前記被検査物を通過する磁束の密度を前記磁気センサにより計測する磁気検査方法。
7. 前記第２の端部に複数の前記磁気センサを配置し、前記被検査物を通過する磁束の密度の分布を計測する請求項６記載の磁気検査方法。
8. 前記磁気センサによる計測結果に基づき前記被検査物の良否判定を行う請求項６又は７記載の磁気検査方法。
9. 前記コイルにより前記被検査物に印加する磁界の方向は、前記被検査物の実使用状態における磁界の印加方向と同じである請求項６乃至８のいずれか１項に記載の磁気検査方法。

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