JP2015203622A - 携帯型極間式磁粉探傷器およびその操作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被検査物としての締付ボルト８を補助ヨーク６と継鉄棒７との間に配置するといった簡単な操作で、迅速に締付ボルト８の疲労割れを判定することができる携帯型極間式磁粉探傷器およびその操作方法を提供する。
【解決手段】携帯型極間式磁粉探傷器１では、締付ボルト８を補助ヨーク６と継鉄棒７との間に挟持する。スイッチＳｗを投入して、摺動式電源変圧器５により第１磁極部２、補助ヨーク６、締付ボルト８、継鉄棒７および第２磁極部４にわたる磁気回路Ｍを形成する。これにより、蛍光磁粉を締付ボルト８の外表面に吸着集合させ、紫外線照射のバックライト１０で照らす。極微細な疲労割れ検査では、２０〜４０Ｖの印加電圧が適正であり、摺動式電源変圧器５の操作により、ねじ部全体に疑似模様が生じる電圧よりも少し低い電圧を設定すればよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁極間に電圧を印加し、磁気力により蛍光磁粉を締付ボルトの外表面に吸着集合させて疲労割れを検出する携帯型極間式磁粉探傷器およびその操作方法に関する。

磁粉探傷法は非破壊検査法の一種であり、磁性体から成る被検査物（角ビレットや丸ビレットを含む）の表面あるいは表面下の比較的浅い部分にピンホールなどの微細な欠陥部が存在する場合、被検査物に電流または磁束を流して磁化することにより、欠陥部に磁束の偏流が生じ、空中への漏洩が起こる現象を利用したものである（例えば、特許文献１、２、３参照）。

一般的に、締付ボルトの疲労割れを検出するために行う磁粉探傷試験は、コイル法と残留法を組み合わせて用いられる。疲労割れは、ボルト頭部首下の段付部、若しくはねじの谷部に発生する疑似模様を極力抑え、谷部または段付部に発生した疲労割れだけに磁粉を吸着させて検出する。この検出方法は、高価な定置式の磁化装置が必要であり、この検査態勢を備えている施設は少ない。

過去にも、保守検査において、超音波探傷で割れが検出されたボルトの磁粉探傷を極間式探傷器で行ったが、容易には割れが検出できなかった。磁化が強すぎて全てのねじ谷部に磁粉が吸着され、疲労割れを明確に判別することができなかった。通電しながら磁粉を適用してそのまま水と界面活性剤を混入させたバケツの中に浸漬してゆっくりボルトを揺すって、健全部に吸着した磁粉を落としながら観察して初めて疲労割れが判別できる状態であった。

また、自動車工場のクレーン走行ガーダの取付ボルトのサンプリング調査で、磁粉探傷を行った際、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、締付ボルト５０に生じたノッチＰが鋭くて発生した指示模様が疲労割れか否かを判別し難いこともあり、被検査物を切断した断面を観察することで割れのないことを確認した事例もあった。

特開平５−２１５７２４号公報 特開平８−９４５８２号公報 実公昭６３−１７７７４５号公報

特許文献１−３のいずれも構造が複雑で高価で持ち運びに不便であるため、簡易な構成で、持ち運びが便利な携帯型極間式磁粉探傷器およびその操作方法の登場が望まれていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、コイル法に必要な高価な定置式磁化装置を必要とせず、反磁界を生ぜず、しかも、簡単な操作で迅速に被検査物の疲労割れを判定することができる携帯型極間式磁粉探傷器およびその操作方法を提供することにある。

（請求項１について）
磁性基板は、一定の距離だけ離間して配置された第１磁極部と第２磁極部とを有する。摺動式電源変圧器は、第１磁極部と第２磁極部との間に電圧を印加する。補助ヨークは、第１磁極部に設けられ、継鉄棒は第２磁極部に設けられ、補助ヨークに対して接離方向に摺動調整可能に取り付けられている。
蛍光磁粉液を散布した締付ボルトの磁粉探傷時に、締付ボルトを補助ヨークと継鉄棒との間に挟持する。摺動式電源変圧器により第１磁極部、補助ヨーク、締付ボルト、継鉄棒および第２磁極部にわたる磁気回路を形成し、蛍光磁粉を締付ボルトの外表面に吸着集合させる。

請求項１では、被検査物としての締付ボルトを補助ヨークと継鉄棒との間に配置するといった簡単な操作で、迅速に被検査物の疲労割れを判定することができる。しかも、コイル法に必要な高価な定置式磁化装置を必要とせず、反磁界を生じない。
ＳＣＭ４３５（Ｍ２０）の極微細な疲労割れ検査では、２０〜４０Ｖの印加電圧が適正であり、磁気的に硬い材料でも適用余裕があり、材質が不明でも、適正な印加電圧については、摺動式電源変圧器の操作により、ねじ部全体に疑似模様が生じる電圧よりも少し低い電圧を設定すればよい。

適正な印加電圧を設定することにより、被検査物の疲労割れだけに磁粉を吸着集合させて欠陥指示模様を形成し、他の部分では疑似模様の発生を抑え、締付ボルトの難易度の高い磁粉探傷試験を簡単かつ確実に行うことができる。

（請求項２について）
磁性基板は、一定の距離だけ離間して配置された第１磁極部と第２磁極部とを有する。摺動式電源変圧器は、第１磁極部と第２磁極部との間に電圧を印加する。補助ヨークは、第１磁極部に設けられ、継鉄棒は第２磁極部に設けられ、補助ヨークに対して接離方向に摺動調整可能に取り付けられている。
散布工程では、所定の検査液で調整された蛍光磁粉液を締付ボルトに散布する。散布工程に引き続く挟持工程では、蛍光磁粉液が散布された締付ボルトを補助ヨークと継鉄棒との間に挟持する。吸着集合工程では、スイッチの投入により、摺動式電源変圧器に通電し、第１磁極部、補助ヨーク、締付ボルト、継鉄棒および第２磁極部にわたる磁気回路を形成し、蛍光磁粉を締付ボルトの外表面に吸着集合させる。照明工程では、紫外線照射のバックライトで照らす。

請求項２における携帯型極間式磁粉探傷器の操作方法は、散布工程、挟持工程、吸着集合工程および照明工程から成る。この操作方法では、被検査物の疲労割れだけに磁粉を吸着集合させて欠陥指示模様を形成し、他の部分では疑似模様の発生を抑え、締付ボルトの難易度の高い磁粉探傷試験を簡単かつ確実に行うことができる。

（請求項３について）
磁性基板は、一定の距離だけ離間して配置された第１磁極部と第２磁極部とを有する。摺動式電源変圧器は、第１磁極部と第２磁極部との間に電圧を印加する。支持部は、第１磁極部に設けられ、開口部が内外に貫通する支持穴部を有する。第１挟持部は、支持穴部内に回転可能に支持されて小型モータにより駆動されるように設けられている。第２挟持部は、第２磁極部に設けられ、第１挟持部に対して接離方向に摺動調整可能に取り付けられている。圧縮スプリングは、第２挟持部に支持穴部に対応するように形成された横穴部に配されている。摺動盤は、横穴部の開口端で圧縮スプリングにより外方へ付勢されている。

蛍光磁粉液を散布した締付ボルトの磁粉探傷時に、頭部を第１挟持部に当接させ、螺子部の末端を摺動盤に当接させるようにして締付ボルトを第１挟持部と第２挟持部との間で挟持する。摺動式電源変圧器の摺動操作により、締付ボルトを第１挟持部を介して軸周りに回転させながら、摺動式電源変圧器により第１磁極部、締付ボルトおよび第２磁極部にわたる磁気回路を形成する。これにより、蛍光磁粉を締付ボルトの外表面に吸着集合させながら、小型モータに通電し、締付ボルトを第１挟持部を介して軸周りに回転させる。

請求項３では、被検査物としての締付ボルトを第１挟持部と第２挟持部との間に配置するといった簡単な操作で、迅速に被検査物の疲労割れを判定することができる。しかも、小型モータにより締付ボルトが回転するので、締付ボルトの外表面に余分に吸着集合した磁粉を遠心力により振り落とし、疲労割れの正確な判別に貢献することができる。

（請求項４について）
摺動式電源変圧器は、小型モータの高速回転、準高速回転、中速回転および低速回転に対応する高圧レンジ、準高圧レンジ、中圧レンジおよび低圧レンジの４レンジを有する。４レンジの高圧、準高圧、中圧および低圧は、それぞれ大まかな疲労割れ、中程度の疲労割れ、微細な疲労割れおよび極微細な疲労割れの各検出に対応させている。

請求項４では、疲労割れの程度に応じて摺動式電源変圧器を所望の電圧レンジに設定して、締付ボルトの磁粉探傷操作を迅速に行うことができる便宜が得られる。

（請求項５について）
摺動式電源変圧器は、小型モータの高速回転、準高速回転、中速回転および低速回転に対応する高圧レンジ、準高圧レンジ、中圧レンジおよび低圧レンジの４レンジを有し、それぞれ大まかな疲労割れ、中程度の疲労割れ、微細な疲労割れおよび極微細な疲労割れの各検出に対応し、極微細な疲労割れの検出に必要な低圧レンジに、２０Ｖ−４０Ｖの電圧範囲を含む。

請求項５では、極微細な疲労割れの検出する際、印加電圧を２０Ｖ−４０Ｖの電圧範囲に設定するだけで、極微細な疲労割れを迅速かつ正確に検出することができる。

（ａ）は携帯型極間式磁粉探傷器の模式図、（ｂ）は携帯型極間式磁粉探傷器の平面図である（実施例１）。 （ａ）−（ｅ）は、極微細な疲労割れが印加電圧の低下により判明することを示す一連の検査図である（実施例１）。 携帯型極間式磁粉探傷器の模式図である（実施例２）。 （ａ）は磁粉探傷時の締付ボルトを示す正面図、（ｂ）、（ｃ）は締付ボルトの切断面を示す正面図である（従来技術）。

本発明に係る携帯型極間式磁粉探傷器およびその操作方法では、コイル法に必要な高価な定置式磁化装置を必要とせず、反磁界を生ぜず、しかも、簡単な操作で迅速に被検査物の疲労割れを判定する構成を特徴とする。

〔実施例１の構成〕
本発明の実施例１について、図１および図２を参照ながら説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に示す携帯型極間式磁粉探傷器１において、磁性基板２は、一定の距離だけ離間して配置された第１磁極部３と第２磁極部４とを有する。摺動式電源変圧器５はスライドトランス、あるいはボルトスライダーとも称されるもので、第１磁極部３と第２磁極部４との間に電圧を印加する。交流一次電源（ＩＮ）は１００Ｖであり、二次側の出力（ＯＵＴ）は０−１３０Ｖのレンジまでの変圧操作が可能である。

補助ヨーク６は、第１磁極部３に設けられている。継鉄棒７は第２磁極部４に設けられ、図１（ａ）に矢印Ｈで示すように、補助ヨーク６に対して接離方向に摺動調整可能に取り付けられている。具体的には、第２磁極部４には、図１（ｂ）に示す基板４ａ上に設けられた長溝４ｂ内に継鉄棒７をスライド可能に嵌合している。

被検査物としての締付ボルト８および疲労割れの探傷条件は、表１に示すように、調整された蛍光磁粉液を散布工程で締付ボルト８に散布して磁粉探傷を行う。斯かる磁粉探傷時、締付ボルト８を挟持工程で補助ヨーク６と継鉄棒７との間に挟持する。スイッチＳｗを投入して、摺動式電源変圧器５への通電により第１磁極部３、補助ヨーク６、締付ボルト８、継鉄棒７および第２磁極部４にわたる磁気回路Ｍを形成する。磁気回路Ｍの形成と時を同じくする吸着集合工程で蛍光磁粉を締付ボルト８の外表面に吸着集合させる。吸着集合工程に続く照明工程で紫外線照射のバックライト１０で照らす。

実施例１では、被検査物としての締付ボルト８を補助ヨーク６と継鉄棒７との間に配置するといった簡単な操作で、迅速に締付ボルト８の疲労割れを判定することができる。しかも、コイル法に必要な高価な定置式磁化装置を必要とせず、反磁界を生じない。
ＳＣＭ４３５（Ｍ２０）の極微細な疲労割れ検査では、２０〜４０Ｖの印加電圧が適正であり、磁気的に硬い材料でも適用余裕があり、材質が不明でも、適正な印加電圧については、摺動式電源変圧器５の操作により、ねじ部全体に疑似模様が生じる電圧よりも少し低い電圧を設定すればよい。

この状況を図２に示す。印加電圧が１００−８０Ｖでは、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、殆ど判別できない極微細な疲労割れも、図２（ｃ）に示すように、６０Ｖから目視可能となり、図２（ｄ）、（ｅ）に記号Ｓで示すように、４０−２０Ｖではコントラストが鮮明になり一瞬にして検出することができた。

適正な印加電圧を設定することにより、被検査物の疲労割れだけに磁粉を吸着集合させて欠陥指示模様を形成し、他の部分では疑似模様の発生を抑え、難易度の高い締付ボルト８の磁粉探傷試験を簡単かつ確実に行うことができる。
なお、検査液濃度は、溶接部の探傷では、０．５〜０．７ｇ／リットル程度であり、ねじ谷部の疲労割れなど微細な割れを検出するには、０．１ｇ／リットル以下の薄い濃度で、締付ボルト８への通電時間を長めにすることで、より良好な検査結果が得られる。

〔実施例２の構成〕
図３は本発明の実施例２を示す。実施例２が実施例１と異なるところは、小型モータ１１を用いて被検査物としての締付ボルト８を軸周りに回転させることである。
支持部は、補助ヨーク６として第１磁極部３に設けられ、開口部１２ａが内外に貫通する支持穴部１２を有する。第１挟持部１３は、支持穴部１２内に回転可能に支持されて小型モータ１１により駆動される。すなわち、小型モータ１１は回転軸１１ａを第１挟持部１３に連結固定している。

第２挟持部は継鉄棒７として、第２磁極部４に設けられ、第１挟持部１３に対して接離方向に摺動調整可能に取り付けられている。継鉄棒７には、支持穴部１２に対応するように形成された横穴部７ａを有する。横穴部７ａには、圧縮コイルスプリング１４が長手方向に沿って配されている。横穴部７ａの開口端７ｂには、開口端７ｂに対応する摺動盤１５が配置されている。摺動盤１５は、圧縮コイルスプリング１４の先端部に取り付けられ、圧縮コイルスプリング１４の弾性力により開口端７ｂの外方へ付勢されている。摺動盤１５の外面側には、後述する螺子部８ｂの末端が当接により円滑摺動するように、小球ボール１５ａを滑動可能に埋設している。

ここで、摺動式電源変圧器５は、駆動回路５ａを介して小型モータ１１に接続されており、表２に一覧表として示すように、小型モータ１１の高速回転、準高速回転、中速回転および低速回転に対応する高圧レンジＮ１、準高圧レンジＮ２、中圧レンジＮ３および低圧レンジＮ４の４レンジを有する。４レンジの高圧レンジＮ１、準高圧レンジＮ２、中圧レンジＮ３および低圧レンジＮ４にそれぞれ大まかな疲労割れ、中程度の疲労割れ、微細な疲労割れおよび極微細な疲労割れの各検出に対応させている。

蛍光磁粉液を締付ボルト８に散布し磁粉探傷を行う磁粉探傷時、被検査物としての締付ボルト８を第１挟持部１３と継鉄棒７との間で挟持する。すなわち、締付ボルト８の頭部８ａを第１挟持部１３に当接させ、螺子部８ｂの末端を摺動盤１５に当接させるように配置する。

ついで、摺動式電源変圧器５の摺動操作により、締付ボルト８を第１挟持部１３を介して軸周りに回転させながら、摺動式電源変圧器５により第１磁極部３、締付ボルト８および第２磁極部４にわたる磁気回路Ｍを形成する。これにより、蛍光磁粉を締付ボルト８の外表面に吸着集合させながら、小型モータ１１に通電し、締付ボルト８を第１挟持部１３を介して軸周りに回転させる。

実施例２では、被検査物としての締付ボルト８を第１挟持部１３と継鉄棒７との間に配置するといった簡単な操作で、迅速に締付ボルト８の疲労割れを判定することができる。しかも、小型モータ１１により締付ボルト８が回転するので、締付ボルト８の外表面に余分に吸着集合した磁粉を遠心力により振り落とし、疲労割れの正確な判別に貢献することができる。
また、表２に示すように、疲労割れの程度に応じて摺動式電源変圧器５を所望の電圧レンジ（Ｎ１−Ｎ４）に設定して、締付ボルト８の磁粉探傷操作を迅速に行うことができる便宜が得られる。

本発明の携帯型極間式磁粉探傷器およびその操作方法では、被検査物としての締付ボルトを補助ヨークと継鉄棒との間に配置するといった簡単な操作で、迅速に被検査物の疲労割れを判定することができる。適正な印加電圧を設定することにより、被検査物の疲労割れだけに磁粉を吸着集合させて欠陥指示模様を形成する。難易度の高い締付ボルトの磁粉探傷試験を簡単かつ確実に可能とする合理的な技法に着目して需要が増大し、関連部品などの流通を介して機械業界への適用が可能となる。

１ 携帯型極間式磁粉探傷器
２ 磁性基板
３ 第１磁極部
４ 第２磁極部
５ 摺動式電源変圧器
６ 補助ヨーク（支持部）
７ 継鉄棒（第２挟持部）
７ａ 横穴部
８ 締付ボルト（被検査物） ８ａ 頭部
８ｂ 螺子部
１０ バックライト
１１ 小型モータ
１２ 支持穴部
１２ａ 開口部
１３ 第１挟持部
１４ 圧縮コイルスプリング（圧縮スプリング）
１５ 摺動盤
Ｍ 磁気回路
Ｎ１ 高圧レンジ
Ｎ２ 準高圧レンジ
Ｎ３ 中圧レンジ
Ｎ４ 低圧レンジ
Ｓｗ スイッチ

Claims (5)

1. 一定の距離だけ離間して配置された第１磁極部と第２磁極部とを有する磁性基板と、
   前記第１磁極部と前記第２磁極部との間に電圧を印加する摺動式電源変圧器と、
   前記第１磁極部に設けられた補助ヨークと、
   前記第２磁極部に設けられ、前記補助ヨークに対して接離方向に摺動調整可能に取り付けられた継鉄棒とを備え、
   蛍光磁粉液を散布した締付ボルトの磁粉探傷時に、前記締付ボルトを前記補助ヨークと前記継鉄棒との間に挟持し、
   前記摺動式電源変圧器により前記第１磁極部、前記補助ヨーク、前記締付ボルト、前記継鉄棒および前記第２磁極部にわたる磁気回路を形成し、蛍光磁粉を前記締付ボルトの外表面に吸着集合させることを特徴とする携帯型極間式磁粉探傷器。
2. 一定の距離だけ離間して配置された第１磁極部と第２磁極部とを有する磁性基板と、
   前記第１磁極部と前記第２磁極部との間に電圧を印加する摺動式電源変圧器と、
   前記第１磁極部に設けられた補助ヨークと、
   前記第２磁極部に設けられ、前記補助ヨークに対して接離方向に摺動調整可能に取り付けられた継鉄棒とを備え、
   所定の検査液で調整された蛍光磁粉液を前記締付ボルトに散布する散布工程と、
   前記蛍光磁粉液が散布された前記締付ボルトを前記補助ヨークと前記継鉄棒との間に挟持する挟持工程と、
   スイッチの投入により、前記摺動式電源変圧器に通電し、前記第１磁極部、前記補助ヨーク、前記締付ボルト、前記継鉄棒および前記第２磁極部にわたる磁気回路を形成し、蛍光磁粉を前記締付ボルトの外表面に吸着集合させる吸着集合工程と、
   紫外線照射のバックライトで照らす照明工程とを具備する携帯型極間式磁粉探傷器の操作方法。
3. 一定の距離だけ離間して配置された第１磁極部と第２磁極部とを有する磁性基板と、
   前記第１磁極部と前記第２磁極部との間に電圧を印加する摺動式電源変圧器と、
   前記第１磁極部に設けられ、開口部が内外に貫通する支持穴部を有する支持部と、
   前記支持穴部に回転可能に支持されて小型モータにより駆動されるように設けられた第１挟持部と、
   前記第２磁極部に設けられ、前記第１挟持部に対して接離方向に摺動調整可能に取り付けられた第２挟持部と、
   前記第２挟持部に前記支持穴部に対応するように形成された横穴部に配された圧縮スプリングと、
   前記横穴部の開口端で前記圧縮スプリングにより外方へ付勢されるように取り付けられた摺動盤とを備え、
   蛍光磁粉液を散布した締付ボルトの磁粉探傷時に、頭部を前記第１挟持部に当接させ、螺子部の末端を前記摺動盤に当接させるようにして前記締付ボルトを前記第１挟持部と前記第２挟持部との間で挟持し、
   前記摺動式電源変圧器の摺動操作により、前記締付ボルトを前記第１挟持部を介して軸周りに回転させながら、前記摺動式電源変圧器により前記第１磁極部、前記締付ボルトおよび前記第２磁極部にわたる磁気回路を形成し、蛍光磁粉を前記締付ボルトの外表面に吸着集合させながら、前記小型モータに通電し、前記締付ボルトを前記第１挟持部を介して軸周りに回転させることを特徴とする携帯型極間式磁粉探傷器。
4. 前記摺動式電源変圧器は、前記小型モータの高速回転、準高速回転、中速回転および低速回転に対応する高圧レンジ、準高圧レンジ、中圧レンジおよび低圧レンジの４レンジを有し、それぞれ大まかな疲労割れ、中程度の疲労割れ、微細な疲労割れおよび極微細な疲労割れの各検出に対応させたことを特徴とする請求項３に記載の携帯型極間式磁粉探傷器。
5. 前記摺動式電源変圧器は、前記小型モータの高速回転、準高速回転、中速回転および低速回転に対応する高圧レンジ、準高圧レンジ、中圧レンジおよび低圧レンジの４レンジを有し、それぞれ大まかな疲労割れ、中程度の疲労割れ、微細な疲労割れおよび極微細な疲労割れの各検出に対応し、前記極微細な疲労割れの検出に必要な前記低圧レンジに、２０Ｖ−４０Ｖの電圧範囲を含むことを特徴とする請求項３に記載の携帯型極間式磁粉探傷器。

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