JP2018009867A - 漏洩磁束探傷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物の内側の表面を容易に検査することが可能な漏洩磁束探傷装置を提供する。【解決手段】漏洩磁束探傷装置１は、探触子４と、対象物である筒体２の外側から内側まで延在し、探触子４を筒体２の内側で保持する保持部であるガイドレール６と、筒体２の内側の表面３に対して、表面３に沿う方向に探触子４を相対的に移動させる移動機構５と、を備える。漏洩磁束探傷装置１では、探触子４が対象物の内側で保持部によって保持され、きずに起因して表面から漏洩する磁束が検出される。【選択図】図１

Description

本発明は、漏洩磁束探傷装置に関する。

従来、強磁性体である対象物の表面または表層のきずを探傷する非破壊試験として、磁粉探傷試験が知られている（例えば特許文献１参照）。磁粉探傷試験では、対象物を磁化すると共に、対象物の表面に磁粉を付着させて、きずからの漏洩磁束に引き寄せられた磁粉による指示模様を確認する。例えば、作業者がブラックライトを用いて紫外線を放射させ、蛍光磁粉を発光させて、きずに起因する指示模様を目視により確認する。

特開２０１３−２２１７４３号公報

しかしながら、対象物の内側の表面を検査する場合において、作業者が対象物の内側に入れない場合には、従来の磁粉探傷試験を適用することは困難であった。また、外側から対象物の内側の表面を覗いて、指示模様を視認することは容易ではなかった。

本発明は、対象物の内側の表面を容易に検査することが可能な漏洩磁束探傷装置を提供することを目的とする。

本発明の漏洩磁束探傷装置は、漏洩磁束探触子と、対象物の外側から内側まで延在し、漏洩磁束探触子を対象物の内側で保持する保持部と、対象物の内側の表面に対して、漏洩磁束探触子を表面に沿う方向に相対的に移動させる移動機構と、を備える。

この漏洩磁束探傷装置では、漏洩磁束探触子が対象物の内側で保持部によって保持され、きずに起因して表面から漏洩する磁束を漏洩磁束探触子によって検出するので、作業者が対象物の内部に入ることなく、対象物の内側の表面を容易に検査することができる。また、この漏洩磁束探傷装置では、漏洩磁束探触子を対象物の内側の表面に沿う方向に相対的に移動させることができるので、対象物の表面を所定の範囲にわたって検査することが可能である。

また、保持部は、表面に沿う方向のうちの一方向に延在する案内部材を含み、移動機構は、案内部材に沿って移動する移動部を含む構成でよい。この漏洩磁束探傷装置では、移動部が案内部材に沿って移動するので、漏洩磁束探触子の移動方向を一方向に沿って拘束することができる。これにより、漏洩磁束探触子が存在する範囲が限定されるので、きずを検出した位置を確実に把握することができる。

また、対象物は筒体であり、案内部材は、筒体の軸線に沿って延在し、移動機構は、移動部から筒体の径方向に延在し探触子を支持する支持部を備える構成でもよい。この漏洩磁束探傷装置では、筒体の軸線に沿って案内部材が配置されているので、移動部を筒体の軸線に沿って移動させることができる。また、筒体の径方向に延在する支持部によって、探触子を筒体の内側の表面に接近させて支持することが可能となる。このため、筒体の内側の表面の検査を好適に行うことができる。

本発明によれば、対象物の内側の表面を容易に検査することが可能な漏洩磁束探傷装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る漏洩磁束探傷装置を示す図であり、筒体の内側の表面を探傷する場合について示す図である。 図２（Ａ）は漏洩磁束探傷法による検査の対象物の断面図であり、図２（Ｂ）は漏洩磁束探傷法による検査の原理を示す図である。 図１中の探触子を示す平面図である。 図１に示す漏洩磁束探傷装置のブロック構成図である。 図１に示す漏洩磁束探傷装置を用いた検査方法の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１に示される漏洩磁束探傷装置１は、漏洩磁束探傷法（Magnetic Flux Leakage：ＭＦＬ）を適用して、対象物である例えば筒体２の内側の表面（内面）３を検査するものである。筒体２は、例えばジェットエンジンの回転軸（円筒体）である。筒体２は、円筒体でもよく、角筒体でもよい。また、対象物は、筒体に限定されず、箱形のものでもよく、断面がＵ字状を成すものでもよく、断面がＣ字状を成すものでもよい。また、対象物は、軸線方向Ｘの長さが、径方向Ｒの長さより短いリング状のものでもよい。また、対象物は、軸線方向Ｘにおいて、径方向Ｒの長さが異なるものでもよい。

漏洩磁束探傷法とは、図２（Ａ）に示されるように、強磁性体からなる対象物Ｏの表面または表層に存在し得るきずＣｒを、磁気センサＴを用いて探索する検査法である。図２（Ｂ）に示されるように、漏洩磁束探傷法では、種々の方法により対象物Ｏを磁化することにより、対象物Ｏに所定方向の磁束Ｆを発生させる。磁束Ｆを遮るきずＣｒがある場合には、磁束ＦはきずＣｒを迂回するように表面（探傷面Ｅ）から外部に漏洩し、漏洩磁束Ｆａが発生する。

漏洩磁束探傷法では、対象物Ｏの探傷面Ｅ上で磁気センサＴを走査方向Ｄに走査させることにより、漏洩磁束Ｆａが検出される。磁気センサＴからの信号を用いる漏洩磁束探傷法は、従来採用されてきた磁粉探傷法に比して、探傷の自動化と結果のデジタル化とが容易であるという利点を有する。

漏洩磁束探傷装置１は、図１に示されるように、表面３を探傷する探触子（漏洩磁束探触子）４と、探触子４を移動させる移動機構５と、移動機構５における移動を案内するガイドレール（案内部材、保持部）６とを備える。

図３に示されるように、探触子４は、計装アンプ基板１１と、計装アンプ基板１１に接続されたフレキシブル基板１０とを含む。計装アンプ基板１１は、探触子４から出力される信号を増幅させる。フレキシブル基板１０は、計装アンプ基板１１に対して差し込まれ、コネクタ接続されている。探触子４において、フレキシブル基板１０のみを交換することが可能になっている。フレキシブル基板１０には、たとえば複数の磁気センサ１２が搭載されている。

移動機構５は、ガイドレール６に沿って移動する移動体（移動部）７と、移動体７に対して探触子４を支持するアーム（支持部）８と、を備える。

移動体７には、ガイドレール６を挿通させる貫通孔が設けられている。移動体７の貫通孔の断面形状は、ガイドレール６の断面形状に対応している。移動体７の貫通孔にガイドレール６が挿通されることで、移動体７がガイドレール６に保持されている。なお、貫通孔に代えて溝が形成されていてもよい。また、移動体７には、例えば、駆動源である電動モータ、電動モータによって回転駆動される複数の車輪が設けられている。移動体７では、電動モータによって車輪が回転駆動され、ガイドレール６に対して動力が伝達されて、移動体７がガイドレール６に沿って移動する。

アーム８は、例えば、移動体７から、移動体７の移動方向と交差する方向に延在する棒状の部材である。アーム８は、筒体２の径方向Ｒに延在し、筒体２の軸線Ｌ２側から筒体２の内側の表面３の近傍まで延在している。アーム８の一端側は移動体７に固定され、アーム８の他端側には探触子４が取り付けられている。アーム８は、ガイドレール６が延在する方向に対して直交する方向に延在している構成でもよく、ガイドレール６に対して傾斜するように延在している構成でもよい。

また、アーム８は、移動体７の移動方向と交差する方向において、伸縮可能な伸縮部を含む構成でもよい。伸縮部としては、たとえば蛇腹部、エアシリンダ、バネ部などを備える構成でもよい。この構成では、アーム８を伸縮させることで、筒体２の内径に応じて、探触子４を筒体２の内側の表面３に接近、離間させることができる。

アーム８は、例えば、長手方向において複数の円筒体を備えるものでもよい。また、アーム８は円柱体などの棒状の部材でもよく、枠体などその他の構造を含むものでもよい。

ガイドレール６は、所定の長さを有し、例えば、筒体２の軸線Ｌ２方向の長さより長い。ガイドレール６の長手方向に直交する断面は、例えばＩ字状となっている。ガイドレール６は、Ｉ字状の断面形状を有するものに限定されず、Ｈ字状の断面形状を有するものでもよく、円筒体など、その他の形状のものでもよい。

ガイドレール６の両端部には、例えば一対の軸受９によって回転可能に支持されている。軸受９としては、例えばスリーブを使用することができる。ガイドレール６の両端部は円柱状を成し、軸受９の開口に挿通されて、回転可能に支持されている。

移動機構５は、探触子４を筒体２の周方向に回転移動させる周方向移動機構を含む。周方向移動機構は、駆動源と、駆動源から出力された回転駆動力をガイドレール６に伝達する動力伝達機構とを備える。駆動源としては、例えば電動モータを使用することができる。動力伝達機構は、例えば、電動モータの出力軸に設けられた歯車、ガイドレール６に取り付けられた歯車を含む。

周方向移動機構では、駆動源から出力された動力が動力伝達機構を介して、ガイドレール６に伝達される。これにより、ガイドレール６がこの軸回り（軸線Ｌ２回り）に回転し、移動体７、アーム８及び探触子４が一体として、ガイドレール６の軸回りに回転する。このため、探触子４は筒体２の周方向に移動する。

また、漏洩磁束探傷装置１は、図４に示されるように、探触子４から出力された信号を入力して所定の処理を行い、探傷試験の結果を出力するパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣという）２０を備える。探触子４には複数のリード線１４が設けられており、これらのリード線１４はたとえばＡＤ変換器１５に接続されている。ＡＤ変換器１５とＰＣ２０とは、ＵＳＢケーブル等のケーブル１６によって接続されている。

また、ＰＣ２０には、探触子４の位置情報を取得するためのエンコーダ１３Ａ，１３Ｂが接続されている。エンコーダ１３Ａは、移動体７に連結されたワイヤを巻き取るリールの回転角を検出する。エンコーダ１３Ａで取得された回転角に関する情報は、ＰＣ２０に出力される。ＰＣ２０は、リールの回転角に基づいて、筒体２の軸線方向Ｘにおける移動体７の位置を算出して、探触子４の位置情報を取得する。

また、エンコーダ１３Ｂは、ガイドレール６の回転角を検出する。エンコーダ１３Ｂで取得された回転角に関する情報は、ＰＣ２０に出力される。ＰＣ２０は、ガイドレール６の軸回りの回転角に基づいて、筒体２の周方向における探触子４の位置を算出する。

また、ＰＣ２０は、探触子から出力される、磁束を示す信号を入力し、探傷面（筒体２の内側の表面３）Ｅまたは表層におけるきずＣｒの有無を判定するための探傷試験結果を出力する。ＰＣ２０は、たとえば磁気センサ１３におけるインピーダンスの変化に基づいて、きずＣｒの有無を判定する。また、ＰＣ２０は、きずＣｒの有無だけでなく、きずＣｒの幅や長さを推定することもできる。また、ＰＣ２０は記憶部を含み、この記憶部に探傷試験結果を保存することができる。

たとえば、ＡＤ変換器１５、ＰＣ２０及びエンコーダ１３Ａ，１３Ｂは、筒体２の外部に配置されている。また、リード線１４は、アーム８及びガイドレール６に沿うように配置されていてもよく、その他の位置を通るように配置されていてもよい。

次に、図５を参照して、漏洩磁束探傷装置１を用いた筒体２の検査方法の手順について説明する。

まず、漏洩磁束探傷装置１に対して筒体２を配置する工程を行う（ステップＳ１）。たとえば支持台を用いて筒体２を支持し、筒体２の軸線Ｌ２が延在する方向が水平方向に沿うように配置する。そして、筒体２の軸線Ｌ２に沿ってガイドレール６を配置する。

次に、筒体２を磁化する工程を行うと共に、筒体２の内側の表面３を探傷する工程を行う（ステップＳ２〜Ｓ５）。たとえば、筒体２を磁化する工程として、筒体２の周方向に筒体２を磁化する（ステップＳ２）。これにより、周方向に沿う磁束Ｆ_２が形成される。このとき、周方向に交差する方向に延びるきずＣｒ_２が存在する場合には、漏洩磁束Ｆａが発生する。

続いて、周方向に磁化された探傷面Ｅに対して、探触子４を周方向に沿って走査する工程を行う（ステップＳ３）。これにより、きずＣｒ_２に起因する漏洩磁束Ｆａが、探触子４によって検出される。ＰＣ２０は、きずＣｒ_２が検出された位置を算出して記録する。また、ＰＣ２０はきずＣｒ_２の長さ、深さを算出してもよい。これらのステップＳ２、Ｓ３を、筒体２の軸線方向Ｘの全長にわたって行う。たとえば、軸線方向Ｘにおいて複数の区間を設定して、１区間における探傷を行った後に、移動体７を軸線方向Ｘに移動させて、隣接する他の区間について探傷する。

次に、筒体２を磁化する工程として、筒体２の軸線方向Ｘに筒体２を磁化する（ステップＳ４）。これにより、軸線方向Ｘに沿う磁束Ｆ_１が形成される。このとき、軸線方向Ｘに交差する方向に延びるきずＣｒ_１が存在する場合には、漏洩磁束Ｆａが発生する。

続いて、軸線方向Ｘに磁化された探傷面Ｅに対して、探触子４を軸線方向Ｘに沿って走査する工程を行う（ステップＳ５）。これにより、きずＣｒ_１に起因する漏洩磁束Ｆａが、探触子４によって検出される。ＰＣ２０は、きずＣｒ_１が検出された位置を算出して記録する。これらのステップＳ４、Ｓ５を、筒体２の周方向の全周にわたって行う。たとえば、探触子４を軸線方向Ｘにおける全長について探傷した後に、移動体７を回転させて、周方向において異なる回転位置において、探触子４を軸線方向Ｘに走査して探傷する。このような磁化する工程及び探傷する工程を終了した後に、筒体２に対して脱磁処理を行う。なお、軸線方向Ｘに磁化して探傷を行った後に、周方向に磁化して探傷を行ってもよい。また、その他の方向に磁化して探傷を行ってもよい。また、探触子４の走査方向についても適宜変更してもよい。

このような漏洩磁束探傷装置１によれば、移動体７がガイドレール６に沿って移動して、筒体２の内部に進入し、移動体７に支持された探触子４が、筒体２の内側の表面３に接するように配置される。これにより、きずＣｒに起因して発生した漏洩磁束Ｆａを探触子４によって検出することができる。このため、作業者が筒体２の内部に入る必要がなく、筒体２の内側の表面３を容易に検査することができる。また、漏洩磁束探傷装置１では、探触子４を表面３に沿って、軸線方向Ｘ及び周方向に走査することができるので、表面３の全範囲を容易に検査することができる。

また、漏洩磁束探傷装置１では、ガイドレール６に沿って移動体７を移動させることができるので、探触子４をガイドレール６が延在する方向に移動させて走査することができる。これにより、探触子４の走査方向を一方向に拘束することができ、探触子４の位置の算出が容易である。

また、漏洩磁束探傷装置１では、ガイドレール６を軸回りに回転させることで、探触子４を筒体２の周方向に沿って走査することができる。探触子４の回転位置によらず、精度良く探傷を行うことができる。たとえば、作業者が上方を向いて検査することは容易ではないが、探触子４を回転移動させることで、上方の探傷面Ｅについても容易に検査を行うことができる。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。

上記実施形態では、対象物の内側の表面３に対して、探触子４を移動させて検査しているが、探触子４を動かさずに対象物を移動させて、検査を行ってもよい。また、軸線方向Ｘについて検査する場合に探触子４を移動させ、周方向について検査する場合に対象物を軸線Ｌ２回りに回転させてもよい。また、軸線方向Ｘに探触子４を移動させる場合に、ガイドレール６を軸線方向Ｘに移動させることで、表面３に対して探触子４を相対的に移動させてもよい。また、軸受９が設けられておらず、ガイドレール６が回転不能であって、固定されたガイドレール６に対して、移動体７及び探触子４が回転する構成でもよい。

また、対象物は、軸線方向Ｘにおいて異なる内径を有する筒体でもよく、内側の表面は、軸線Ｌ２に対して傾斜する傾斜面を含んでもよく、軸線Ｌ２に対して直交する面を含んでもよい。また、内側の表面３は、平面でもよく、曲面でもよい。また、内側の表面は、溶接線の表面などでもよい。

また、ガイドレール６は、対象物を貫通するように配置されていてもよく、対象物の外側から内側の途中まで配置されている構成でもよい。ガイドレール６は、たとえば水平方向に延在するものでもよく、上下方向に延在するものでもよく、水平方向に対して傾斜して配置されるものでもよい。また、ガイドレール６は、直線的に配置されているものに限定されず、湾曲する部分を含むものでもよく、屈曲されている部分を含むものでもよい。保持部は、表面３に沿う方向のうち一方向に延在する案内部材を含む。表面３に沿う方向のうち一方向とは、表面３に平行な方向（軸線方向Ｘ、周方向）を含む。

また、対象物は、シャフトに限定されず、たとえば、航空機の部品、船舶の部品、タービンの部品でもよい。また、対象物は、複数の部品が組み立てられて構成されたものでもよい。また、対象物は、部品に限定されず、たとえば建物、橋梁、トンネル、配管、支柱、ダクト、タンク、圧力容器などの構造物でもよい。

また、移動体７を駆動するための動力源は、電動モータに限定されず、油圧シリンダなど、その他の動力源を用いてもよい。また、たとえばラックアンドピニオンを用いて、移動体７をガイドレール６に沿って移動させてもよい。また、移動体７をガイドレール６に沿って摺動させてもよい。

また、探触子４は、フレキシブル基板１０を備えるものに限定されず、フレキシブル基板１０以外の基板を備えるものでもよい。また、探触子４は、磁気センサ１２が搭載された基板を交換可能なものに限定されない。漏洩磁束探傷装置１において、探触子４を交換することで、磁気センサ１２を交換してもよい。また、漏洩磁束探傷装置１では、磁気センサ１２が基板に搭載され、探触子４は小型化（薄型化）されている。

１ 漏洩磁束探傷装置
２ 筒体（対象物）
３ 内側の表面（対象物の内面）
４ 探触子（漏洩磁束探触子）
５ 移動機構
６ ガイドレール（保持部、案内部材）
７ 移動体（移動部）
８ アーム（支持部）

Claims (3)

1. 漏洩磁束探触子と、
   対象物の外側から内側まで延在し、前記漏洩磁束探触子を前記対象物の内側で保持する保持部と、
   前記対象物の内側の表面に対して、前記漏洩磁束探触子を前記表面に沿う方向に相対的に移動させる移動機構と、を備える漏洩磁束探傷装置。
2. 前記保持部は、前記表面に沿う方向のうちの一方向に延在する案内部材を含み、
   前記移動機構は、前記案内部材に沿って移動する移動部を含む請求項１に記載の漏洩磁束探傷装置。
3. 前記対象物は筒体であり、
   前記案内部材は、前記筒体の軸線に沿って延在し、
   前記移動機構は、前記移動部から前記筒体の径方向に延在し前記探触子を支持する支持部を備える請求項２に記載の漏洩磁束探傷装置。

Images