JP2731039B2 - 探傷装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼材および鋼製部品等
の探傷装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼材および鋼製部品の表面傷の探
傷には、磁粉探傷法、渦流探傷法、漏洩磁束法による探
傷装置が利用されている。

【０００３】磁粉探傷法による探傷装置は、被検査材を
磁化してその表面に磁粉を散布し、被検査材の傷部分に
発生する漏洩磁束によってこの傷部分に吸着される磁粉
の模様を目視またはカメラで撮像して被検査材の傷の有
無を検査する。

【０００４】また、渦流探傷法、漏洩磁束法による探傷
装置は、電気的信号処理により被検査材の傷の有無を検
査する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記磁
粉探傷法による探傷装置は、被検査材の表面に吸着した
磁粉の模様から傷の有無を検査するものであるため、傷
の状態を一目して把握することができるが、その反面、
被検査材が大型であるほど大量の磁粉を必要とするし、
また磁粉の散布装置も必要であるため装置が大掛かりな
ものとなるという問題をもっていた。

【０００６】一方、渦流探傷法および漏洩磁束法による
探傷装置は、磁粉を必要としないため、装置は比較的簡
素であるが、この渦流探傷法および漏洩磁束法は、電気
的信号処理によって被検査材の傷の有無を検査するもの
であるため、磁粉探傷法のように被検査材の傷の状態を
一目して把握することができないという問題をもってい
る。

【０００７】本発明の目的は、簡素な装置で、被検査材
の傷の状態を一目して把握することができる探傷装置を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の探傷装置は、被
検査材を磁化するための磁化装置と、外部磁界に応じて
磁区模様が変化する磁性膜とその磁区模様を撮像する撮
像素子とを備え前記磁性膜を前記被検査材に近接対向さ
せて配置される磁区模様撮像機と、前記被検査材の被探
傷領域を前記磁区模様撮像機で走査する手段と、前記磁
区模様撮像機に光ファイバおよび電気ケーブルを介して
接続された制御装置と、前記磁区模様撮像機で撮像した
磁区模様を表示するモニタディスプレイとからなり、前
記制御装置には、光源ランプおよびこのランプからの光
を集光して前記光ファイバに入射させるレンズ系と、前
記磁区模様撮像機の撮像素子を制御するとともにこの撮
像素子からの画像データを前記モニタディスプレイに出
力する撮像制御部とが設けられ、前記磁区模様撮像機
は、前記磁性膜と、この磁性膜の外面に設けられた反射
膜と、前記撮像素子を内蔵し前記電気ケーブルに接続さ
れたカメラヘッドと、前記光ファイバからの出射光を直
線偏光とするための偏光子と、その直線偏光を前記磁性
膜にその内面側から入射させる手段と、前記磁性膜を透
過して前記反射膜で反射され再び前記磁性膜を透過して
出射した光の光束をレンズ系により拡大するとともに前
記磁性膜を透過して出射した光を検光子により前記磁性
膜の磁区模様に対応する像光として前記撮像素子に入射
させる光学系とからなっていることを特徴とするもので
ある。

【０００９】

【作用】すなわち、本発明は、被検査材の表面傷を、上
記磁性膜の磁区模様の変化を観察することによって検査
するもので、被検査材を磁化させ、この被検査材に上記
磁性膜を近接対向させると、被検査材の磁性膜を対向さ
せた領域に傷がなければ磁性膜の磁区模様は変化しない
が、被検査材の磁性膜対向領域に傷があると、被検査材
の傷部分に発生する漏洩磁束によって磁性膜の磁区模様
が変化し、この磁性膜の磁区模様が検査材の傷の形状に
対応した模様となる。

【００１０】そして本発明では、上記磁性膜の磁区模様
をレンズ系により拡大して撮像素子で撮像し、この撮像
した磁区模様をモニタディスプレイに表示しているた
め、このディスプレイに表示される磁区模様を観察する
ことにより、この磁区模様から被検査材の傷の有無およ
び傷の状態を知ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１２】この実施例の探傷装置は、図１に示した磁
区模様撮像機１０を用いて被検査材１を探傷するもので
ある。

【００１３】まず、磁区模様撮像機１０の構成を説明す
る。この磁区模様撮像機１０のボディは、第１ミラー室
１１と、この第１ミラー室１１の一側に連結筒１３を介
して連結された第２ミラー室１２と、第１ミラー室１１
の前端に交換可能に連結された対物筒１５と、第１ミラ
ー室１１の後端に交換可能に連結されたレンズ鏡筒１６
と、このレンズ鏡筒１６の後端に着脱可能に連結された
カメラヘッド取付筒１７とで構成されており、カメラヘ
ッド取付筒１７の後端には、撮像素子１９を内蔵したカ
メラヘッド１８が取付けられている。

【００１４】そして、上記対物筒１５の先端の開口部に
は磁性膜支持枠２０が着脱可能に装着されており、この
磁性膜支持枠２０には、迷路状の模様をなす磁区をも
ち、その磁区模様が外部磁界に応じて変化する透光性の
磁性膜２１が取付けられている。この磁性膜２１はガー
ネット膜である。

【００１５】図３は上記磁性膜２１の一部分を拡大して
示している。この磁性膜２１は、Ｇd Ｇa ガーネットか
らなるベース膜２１ａの上に、ＬＰＥ法により（Ｇd Ｂ
i ）₃ （Ｆe Ａl Ｇa ）₅ Ｏ₁₂、または（Ｇd Ｂi ）₃
（Ｆe Ａl ）₅ Ｏ₁₂等の磁性ガーネット膜２１ｂを育成
したものである。この磁性ガーネット膜２１ｂは、その
膜面に対して垂直な方向に強い磁気異方性をもってお
り、上向きの磁場をもつ磁区（以下、上向き磁区とい
う）Ａと、下向きの磁場をもつ磁区（以下、下向き磁区
という）Ｂとが、交互にかつガーネット膜全体にわたっ
て分布している。

【００１６】図３に示した矢印は、上記磁区Ａ，Ｂの磁
場の向きを示しており、磁性ガーネット膜２１ｂの磁区
模様は、外部磁界が作用していない初期状態では、迷路
状の上向き磁区Ａと下向き磁区Ｂとがガーネット膜全体
に均等に分布しているパターンとなっており、磁性ガー
ネット膜２１ｂにその磁区Ａ，Ｂがもっている磁場より
強い磁場をもつ外部磁界が作用すると、その磁区模様が
外部磁界に応じて変化する。

【００１７】なお、この磁性膜２１は、約１６mm×１６
mmの正方形膜であり、ベース膜２１ａの厚さは約４５０
μm 、磁性ガーネット膜２１ｂの厚さは５〜６μm であ
る。また、各磁区Ａ，Ｂの幅Ｗａ，Ｗｂはそれぞれ１０
〜３０μm である。

【００１８】この磁性膜２１は、その一方の面、例えば
ベース膜２１ａ側の面を外側に向けた状態で図１に示す
ように上記磁性膜支持枠１１の開口端に固定されてい
る。

【００１９】また、この磁性膜２１の外面には、この磁
性膜２１にその内面側（第１ミラー室１１側）から入射
して磁性ガーネット膜２１ｂおよびベース膜２１ａを透
過した光を反射させるＡl 膜等の反射膜２２が設けられ
ている。この反射膜２２は、その反斜面を磁性膜２１の
外面に密着させて磁性膜支持枠２０の先端面に接着され
ている。

【００２０】一方、上記第２ミラー室１２の後端には光
ファイバ２３がコネクタ２４によって接続されており、
この第２ミラー室１２の光ファイバ接続部には、光ファ
イバ２３からの出射光を直線偏光とするための偏光子
（偏光板）２５が設けられている。

【００２１】さらに、第２ミラー室１２の内部には、光
ファイバ２３から出射し上記偏光子２５により直線偏光
とされて第２ミラー室１２に入射した光を第１ミラー室
１１に向けて反射する全反射ミラー２６が、第１ミラー
室１１に対し約４５゜の角度で斜めに設けられており、
第１ミラー室１１の内部には、上記全反射ミラー２６で
反射された光（直線偏光）を上記磁性膜２１に向けて反
射させるとともに、この磁性膜２１を透過してその外面
の反射膜２２で反射され再び磁性膜２１を透過して第１
ミラー室１１側に出射する反射光は透過させるハーフミ
ラー２７が、磁性膜２１面に対し約４５゜の角度で斜め
に設けられている。

【００２２】また、第１ミラー室１１とカメラヘッド１
８との間のレンズ鏡筒１６およびカメラヘッド取付筒１
７の内部には、上記磁性膜２１の磁区模様をカメラヘッ
ド１８内の撮像素子１９に撮像させるための光学系が設
けられている。

【００２３】この光学系は、レンズ鏡筒１６内の前端側
と後端側とに設けられた対物レンズ２８および拡大レン
ズ２９と、カメラヘッド取付筒１７内に設けられた検光
子（偏光板）３０とで構成されている。

【００２４】上記検光子３０は、カメラヘッド取付筒１
７内に周方向に回動可能に設けた回転筒３１に取付けら
れている。この回転筒３１は、カメラヘッド取付筒１７
の外周に設けた調整リング３２の回転によって回転され
るもので、検光子３０は、上記調整リング３２を手動回
転することにより回動されて、その透過軸の向きを調整
されるようになっている。

【００２５】また、上記カメラヘッド１８に内臓された
撮像素子１９は、超小型テレビカメラの撮像部に用いら
れているフルカラーＣＣＤ撮像素子であり、この撮像素
子１９の撮像面の大きさは１／２インチ（６．４１mm×
４．８mm）であり、１画素のサイズが１２．８μm ×
９．９μm の分解能をもっている。

【００２６】すなわち、上記磁区模様撮像機１０は、光
ファイバ２３を介して導入した光を偏光子２５により直
線偏光として迷路状の磁区Ａ，Ｂをもつ磁性膜２１に入
射させ、この磁性膜２１の外面の反射膜２２で反射され
た光を検光子３０を通して撮像素子１９に入射させるも
ので、上記偏光子２５を透過した直線偏光は、全反射ミ
ラー２６およびハーフミラー２７で反射されて磁性膜２
１に入射する。

【００２７】また、この磁性膜２１に入射した光は、磁
性膜２１を透過してその外面の反射膜２２で反射され、
再び磁性膜２１を透過して戻ってくる。この反射光は、
ハーフミラー２７を透過して対物レンズ２８に入射し、
この対物レンズ２８を通った後、拡大レンズ２９を通っ
て光束を拡大され、さらに検光子３０を通って撮像素子
１９に入射する。

【００２８】上記反射光は、磁性膜２１を透過する過程
でファラデー効果（磁場の向きによって偏向面が回転す
る現象）により旋光された光であり、磁性膜２１の上向
き磁区Ａを透過した反射光と、下向き磁区Ｂを透過した
反射光とは、偏光方向が互いに異なる光である。

【００２９】したがって、上記反射光を検光子３０に通
すと、この光は、磁性膜２１の上向き磁区Ａに対応する
部分の透過率と、下向き磁区Ｂに対応する部分の透過率
とが異なる像光となり、この像光、すなわち磁性膜２１
の磁区模様が撮像素子１９で撮像される。

【００３０】なお、撮像素子１９で撮像される磁区模様
の色は、磁性膜２１の色（磁性膜の組成）によって異な
るが、例えば磁性膜２１の色が極く薄い黄色を帯びた色
のもの場合で、上向き磁区（反射膜２２側がＮ極の磁
区）Ａに対応する模様の色が青緑色、下向き磁区（反射
膜２２側がＳ極の磁区）Ｂに対応する模様の色が黄橙色
である。また、撮像素子１９で撮像される磁区模様のコ
ントラストは、上記検光子３０を回動させてその透過軸
の向きを調整することにより調整できる。

【００３１】また、上記レンズ鏡筒１６内に設けた対物
レンズ２８および拡大レンズ２９の焦点距離と、この両
レンズ２８，２９間の距離は、前記磁性膜２１と対物レ
ンズ２８との間の距離および拡大レンズ２９と撮像素子
１９との間の距離に応じて、磁性膜２１の磁区模様を撮
像素子１９の撮像面にピントの合った像として結像させ
るように設定されている。

【００３２】次に、上記磁区模様撮像機１０を用いて被
検査材１を探傷する探傷装置の構成を説明すると、この
探傷装置は、図２に示すように、被検査材１を磁化する
ための磁化装置４０と、磁区模様撮像機１０を制御する
制御装置５０と、撮像した磁区模様を表示するモニタデ
ィスプレイ６０とで構成されており、磁区模様撮像機１
０は、その第２ミラー室１２に接続された光ファイバ２
３と、カメラヘッド１８に接続された電気ケーブル３３
とを介して制御装置５０に接続されている。

【００３３】上記磁化装置４０は、例えば極間式のもの
で、この極間式磁化装置４０は、門形鉄心４１と、この
門形鉄心４１の両側のポスト部にそれぞれ巻回された磁
化コイル４２とからなっている。また、被検査材１が例
えば棒状材である場合、上記門形鉄心４１は、その両側
のポスト部の端部にそれぞれ被検査材１の側面に対向す
る磁極部を形成した形状とされており、被検査材１は、
上記門形鉄心４１の対向する磁極部間を通されて磁化さ
れる。

【００３４】また、上記制御装置５０には、図２に示す
ように、ハロゲンランプ等からなる高輝度の光源ランプ
５１およびこのランプ５１からの光を集光して光ファイ
バ２３に入射させる集光レンズ系５２と、撮像制御部５
３とが設けられている。

【００３５】上記撮像制御部５３は、磁区模様撮像機１
０の撮像素子１９を制御するとともにこの撮像素子１９
からの画像データ（磁区模様データ）をモニタディスプ
レイ６０に出力するもので、撮像素子１９に走査駆動信
号を送るとともに、この撮像素子１９からの画像データ
を１走査ライン分ずつ取込んで、この画像データを順次
モニタディスプレイ６０に出力する。なお、５４は光源
ランプ５１および撮像制御部５３の電源部である。

【００３６】また、この制御装置５０には、付加装置と
して撮像画像の記録装置５５が接続されており、またモ
ニタディスプレイ６０にはその表示画像（磁区模様）の
ハードコピーをプリントアウトするプリンタ６１が接続
されている。なお、上記モニタディスプレイ６０は、定
置型のものでも、小型液晶テレビジョン受像機のような
可般型のものでもよい。

【００３７】上記モニタディスプレイ６０およびプリン
タ６１は、フルカラー画像を表示またはプリントするも
のであり、磁区模様撮像機１０で撮像された磁区模様
は、カラー画像として表示およびプリントされる。

【００３８】図４はモニタディスプレイ６０に表示され
る磁区模様を示している。この磁区模様は、磁性膜２１
に外部磁界が作用していない初期状態での模様であり、
図では、磁性膜２１の上向き磁区Ａに対応する青緑色の
磁区模様Ａ′を黒で示し、磁性膜２１の下向き磁区Ｂに
対応する黄橙色の磁区模様Ｂ′を白で示している。

【００３９】なお、上記磁性膜２１の各磁区Ａ，Ｂの幅
Ｗａ，Ｗｂは、１０〜３０μm と、肉眼では識別できな
い極く小さい幅であるが、撮像素子１９で撮像される磁
区模様は、磁性膜２１の中央部の磁区模様を拡大レンズ
２９によって拡大した拡大模様であり、またモニタディ
スプレイ６０に表示される磁区模様は、撮像素子１９の
撮像面とモニタディスプレイ６０の画面との面積比に応
じた比率でさらに拡大された模様であるため、モニタデ
ィスプレイ６０に表示される磁区模様は、肉眼で容易に
識別することができる。

【００４０】また、上記記録装置５５は、磁区模様撮像
機１０で撮像した磁性膜１０の磁区模様の画像データを
そのまま記録するもので、この記録装置５５に記録され
た画像データは、必要に応じて画像処理による傷パター
ンの抽出等に利用される。

【００４１】上記探傷装置による被検査材１の探傷は、
次のようにして行なう。

【００４２】まず、被検査材１の一端側を図２に示すよ
うに磁化装置４０に搬入し、この被検査材１の磁化装置
４０による磁化領域（門形鉄心４１の磁極部間の領域）
の一部に、上記磁区模様撮像機１０の先端の磁性膜２１
を近接対向させる。なお、この磁区模様撮像機１０は、
その磁性膜２１の外面の反射膜２２が被検査材１面に摺
接するか、あるいは極く微小な間隔で被検査材１面に対
向する位置にセットして、図示しないホルダに保持させ
ておく。

【００４３】この後は、被検査材１を長さ方向に搬送し
ながら、磁化装置４０の磁化コイル４２に直流電流を供
給してこの磁化装置４０により被検査材１をその一端側
から順次磁化して行くとともに、この被検査材１面を上
記磁区模様撮像機１０で走査して、被検査材１の被探傷
領域をその一端側から他端側に向かって順次探傷して行
く。

【００４４】なお、例えば被検査材１が図２に示すよう
な丸鋼棒または丸鋼管であり、その全周面を探傷する場
合は、図２に矢印で示したように、被検査材１を長さ方
向に搬送しながらこの被検査材１をその周方向にも回転
させればよく、このようにすれば、被検査材１の長さ方
向搬送および周方向回転にともなって磁区模様撮像機１
０が被検査材１の周面をスパイラル状に走査するから、
被検査材１の全周面を探傷することができる。

【００４５】この被検査材１の探傷は、モニタディスプ
レイ６０に表示される磁区模様を目視観察することで行
なえばよく、上記磁区模様撮像機１０の磁性膜２１の磁
区模様は外部磁界によって変化し、したがってモニタデ
ィスプレイ６０に表示される磁区模様も変化するから、
この磁区模様の変化およびその状態から、被検査材１の
表面傷の有無と傷形状を知ることができる。

【００４６】すなわち、被検査材１の磁性膜２１が対向
している部分に表面傷がなければ、磁性膜２１の磁区模
様は、迷路状の上向き磁区Ａと下向き磁区Ｂとが磁性膜
全体に均等に分布している初期状態の模様のままであ
り、したがってモニタディスプレイ６０に表示される磁
区模様は、図４に示したように、青緑色の磁区模様Ａ′
と、黄橙色の磁区模様Ｂ′とが均等に分布している模様
である。

【００４７】しかし、被検査材１に表面傷があると、図
５に示すように、被検査材１の表面傷２の両側にＮ極と
Ｓ極ができてこの傷部分に漏洩磁束Ｍが発生するため、
この漏洩磁束Ｍが発生している傷部分を磁区模様撮像機
１０が走査するときに、被検査材１に近接対向している
磁性膜２１に上記漏洩磁束Ｍが外部磁界として作用し、
磁性膜２１の磁区模様が変化する。

【００４８】この磁性膜２１の磁区模様の変化は、磁区
Ａ，Ｂの極性の反転によるもので、被検査材１の傷２の
両側に形成されたＮ極とＳ極とのうち、被検査材１のＮ
極に対向する側では、磁性膜２１の磁区Ａ，Ｂのうち、
被検査材１に対向する側がＮ極となっている上向き磁区
Ａの極性が反転してこの磁区Ａが逆極性の下向き磁区Ｂ
となり、被検査材１のＳ極に対向する側では、被検査材
１に対向する側がＳ極となっている下向き磁区Ｂの極性
が反転してこの磁区Ｂが逆極性の上向き磁区Ａとなる。

【００４９】したがって、磁性膜２１の上記漏洩磁束Ｍ
が作用した領域の磁区模様は、被検査材１の表面傷２に
対向する位置をはさんで、その一側に上向き磁区Ａが一
面に広がり、他側に下向き磁区Ｂが一面に広がった模様
となり、この磁区模様が拡大されて撮像素子１９で撮像
されるとともに、この撮像された磁区模様がさらに拡大
されてモニタディスプレイ６０に表示される。

【００５０】図６および図７は、被検査材１の表面傷２
のある部分を磁区模様撮像機１０が走査したときにおけ
る、磁性膜２１の位置とモニタディスプレイ６０に表示
される磁区模様との関係を示しており、図７（ａ）は磁
性膜１２が図６のａ部分にきたときの表示模様、図７
（ｂ）は磁性膜１２が図６のｂ部分にきたときの表示模
様、図７（ｃ）は磁性膜１２が図６のｃ部分にきたとき
の表示模様である。

【００５１】この図のように、被検査材１の周方向回転
にともなって被検査材１の外周をその回転方向と逆方向
に磁区模様撮像機１０が走査し、その磁性膜２１が図６
のａ部分にくると、磁性膜２１の磁区模様のうち、被検
査材１の表面傷２がある部分に近い側の磁区模様が傷部
分の漏洩磁束により変化し、モニタディスプレイ６０に
表示される磁区模様が、図７（ａ）のように変化する。

【００５２】この表示模様は、被検査材１の表面傷２の
両側に形成されるＮ極とＳ極とが図６のように形成され
た場合で、図７（ａ）において下側つまり傷部分に近い
側に、黄橙色模様Ｂ′が広がった模様であり、磁性膜２
１の傷部分から遠い側は、傷部分の漏洩磁束の影響を受
けないため、図７（ａ）において上側の磁区模様は、青
緑色の磁区模様Ａ′と黄橙色の磁区模様Ｂ′とが迷路状
に分布している初期状態の模様のままである。なお、上
記黄橙色模様Ｂ′は、磁性膜２１が傷部分に近付くのに
連れて上側に広がって行く。

【００５３】また、上記磁性膜２１が図６のｂ部分、つ
まり表面傷２の上にくると、磁性膜２１の磁区模様が傷
部分を境として、一側に上向き磁区Ａが一面に広がり、
他側に下向き磁区Ｂが一面に広がった模様となり、モニ
タディスプレイ６０に表示される磁区模様が、図７
（ｂ）のように変化する。

【００５４】この表示模様は、図７（ａ）において上側
つまり傷部分の一側に黄橙色模様Ｂ′が一面に広がり、
下側つまり傷部分の他側に青緑色模様Ａ′が一面に広が
った模様であり、青緑色模様Ａ′が広がった領域と、黄
橙色模様Ｂ′が広がった領域との境界の形状は、被検査
材１の表面傷２の形状に対応する形状である。

【００５５】さらに、磁性膜２１が表面傷２の上を通り
過ぎて図６のｃ部分にくると、磁性膜２１の磁区模様の
うち、傷部分から遠く離れて上記漏洩磁束の影響を受け
なくなった側の模様が、上向き磁区Ａと下向き磁区Ｂと
が迷路状に分布する模様に戻り、モニタディスプレイ６
０に表示される磁区模様が、図７（ｃ）のように変化す
る。

【００５６】この表示模様は、図７（ｃ）において上側
つまり傷部分に近い側に、青緑色の磁区模様Ａ′が一面
に広がり、下側つまり傷部分から遠い側は、青緑色の磁
区模様Ａ′と黄橙色の磁区模様Ｂ′とが交互に分布する
迷路状模様に戻った模様であり、磁性膜２１が傷部分か
ら離れて行くのに連れて、迷路状模様が広がって行く。

【００５７】なお、磁性膜２１の磁区模様は、外部磁界
の影響を受けたときに変化し、外部磁界の影響が無くな
った後に迷路状模様に戻るが、この迷路状模様は、磁性
膜２１が外部磁界の影響を受ける度に前の迷路状模様と
は異なるパターンになる。

【００５８】すなわち、上記探傷方法は、被検査材１の
表面傷２を、磁性膜２１の磁区模様の変化を観察するこ
とによって検査するもので、被検査材１を磁化させ、こ
の被検査材１に上記磁性膜２１を近接対向させると、被
検査材１の磁性膜２１を対向させた領域に傷がなければ
磁性膜２１の磁区模様は変化しないが、被検査材１の磁
性膜対向領域に表面傷２があると、被検査材１の傷部分
に発生する漏洩磁束Ｍによって磁性膜２１の磁区模様が
変化し、この磁性膜２１の磁区模様が被検査材１の傷２
の形状に対応した模様となる。

【００５９】そして、上記探傷方法では、磁性膜２１の
磁区模様をレンズ系（対物レンズ２８および拡大レンズ
２９）により拡大して撮像素子１９で撮像し、この撮像
した磁区模様をモニタディスプレイ６０に表示している
ため、このディスプレイ６０に表示される磁区模様を観
察することにより、この磁区模様から被検査材１の傷の
有無および傷の状態を知ることができる。

【００６０】なお、上記被検査材１の傷の状態は、モニ
タディスプレイ６０に表示させた磁区模様を、適宜プリ
ンタ６１によってプリントアウトすることにより、ハー
ドコピーとして保存することができる。

【００６１】したがって、この探傷装置によれば、被検
査材１の傷２の状態を一目して把握することができる
し、また、従来の磁粉探傷法による探傷装置のように磁
粉およびその散布装置を必要としないため、図２に示し
たような簡素な装置で被検査材１の探傷を行なうことが
できる。

【００６２】なお、撮像素子１９で撮像される磁区模様
の拡大率は、レンズ鏡筒１６を、倍率の異なる拡大レン
ズ２９とそれに対応する焦点距離の対物レンズ２８を備
えたものと交換するとともに、対物筒１５を、交換した
レンズ鏡筒１６に合わせて、磁性膜２１の磁区模様を撮
像素子１９の撮像面にピントの合った像として結像させ
る筒長のものと交換することにより、任意に選ぶことが
できる。

【００６３】この場合、上記拡大レンズ２９の倍率を大
きくすると、撮像素子１９の視野が狭くなって磁性膜２
１の被撮像面積が小さくなるため、拡大レンズ２９の倍
率は、探傷しようとする傷の大きさに応じて選択するの
が望ましい。

【００６４】なお、被検査材１を磁化したときにその傷
部分に発生する漏洩磁束の強さは、傷２の方向によって
異なり、磁化方向に対して直交する方向つまり被検査材
１の長さ方向に沿う傷部分に発生する漏洩磁束は十分強
いのに対して、磁化方向に沿う方向つまり被検査材１の
周方向に沿う傷部分に発生する漏洩磁束は弱い。

【００６５】このため、上記実施例のように被検査材１
を極間式の磁化装置４０で両側から磁化した場合は、被
検査材１の周方向に沿う傷の検査精度が悪いが、被検査
材１を、極間式磁化装置４０で両側から磁化して探傷
し、さらにこの被検査材１をその両端に通電電極を接触
させて軸通電法等により長さ方向に磁化して再度探傷す
れば、いずれの方向の傷も精度よく探傷することができ
る。

【００６６】また、上記探傷方法は、被検査材１の周面
の探傷だけでなく、被検査材１の端面の探傷にも利用で
きるし、またボルトや板状鋼等、種々の鋼材および鋼製
部品の探傷にも利用できる。

【００６７】図８は、上記被検査材１の端面の探傷法を
示しており、この端面の探傷は、被検査材１の端部を図
２に示した極間式磁化装置４０で両側から磁化し、この
被検査材１の端面に図１に示した磁区模様撮像機１０の
磁性膜２１を近接対向させて、被検査材１を周方向に回
転させて、被検査材１の端面を磁区模様撮像機１０で走
査する方法で行なう。

【００６８】なお、この場合、被検査材１を周方向に回
転させながら、磁区模様撮像機１０を被検査材１の径方
向に移動させてやれば、被検査材１の端面全体を磁区模
様撮像機１０で走査することができる。

【００６９】図９は、図８に鎖線で示した部分を磁区模
様撮像機１０が走査したときに、モニタディスプレイ６
０に表示される磁区模様を示しており、この表示模様
は、被検査材１の端面の傷３に対応する部分の一側に青
緑色の磁区模様Ａ′が一面に広がり、上記傷３に対応す
る部分の他側に黄橙色模様Ｂ′が一面に広がった模様と
なる。なお、上記傷３の端部より外方の領域に対応する
部分は、青緑色の磁区模様Ａ′と黄橙色の磁区模様Ｂ′
とが迷路状に分布している模様である。

【００７０】また、図１０は、ボルト４の周面の探傷法
を示しており、この被検査ボルト４の探傷は、図２に示
した丸鋼棒または丸鋼管等の探傷と同様にして行なう。

【００７１】図１１は、被検査ボルト４の図１０に鎖線
で示した部分を磁区模様撮像機１０が走査したときに、
モニタディスプレイ６０に表示される磁区模様を示して
おり、この表示模様は、ボルト周面の傷５がある部分の
一側に黄橙色模様Ｂ′が一面に広がり、傷部分の他側に
青緑色模様Ａ′が一面に広がった模様であり、青緑色模
様Ａ′が広がった領域と、黄橙色模様Ｂ′が広がった領
域との境界の形状は、上記傷５の形状に対応する形状で
ある。

【００７２】なお、このボルト４の探傷においては、磁
性膜２１が近接しているボルト山部４ａの傷部分に発生
する漏洩磁束は磁性膜２１に強く作用するが、磁性膜２
１との距離が大きいボルト谷部４ｂの傷部分に発生する
漏洩磁束の磁性膜２１に対する影響は小さいため、磁性
膜２１の磁区模様は、図１１のように、ボルト山部４ａ
の傷部分に対応する部分が細い線状模様となり、ボルト
谷部４ｂの傷部分に対応する部分の幅が広くなって、こ
ぼ広幅部分に青緑色の磁区模様Ａ′と黄橙色の磁区模様
Ｂ′との迷路状に分布している模様となる。

【００７３】さらに、上記実施例では、被検査材１（ま
たは被検査ボルト４）の直流電流によって磁化している
が、この被検査材の磁化は、交流電流によって磁化して
もよく、その場合の磁化方法としては、被検査材に交流
電流を通電する磁化方法、門形鉄心に磁化コイルを巻回
した磁化装置の磁化コイルに交流電流を流して交流磁束
を発生させ、この交流磁束を被検査材に流す磁化方法等
を採用すればよい。

【００７４】図１２は、被検査材１を交流磁化によって
探傷した場合の、磁性膜２１が図６のｂ部分（表面傷２
の上に部分）にきたときに、モニタディスプレイ６０に
表示される磁区模様を示しており、このときは、磁性膜
２１の磁区Ａ，Ｂの極性が交流電流の周波数に応じて反
転し、モニタディスプレイ６０に表示される磁区模様
が、被検査材１の傷部分に対応する部分が青緑色の磁区
模様Ａ′と黄橙色の磁区模様Ｂ′とが迷路状に分布する
帯状模様となり、その両側にそれぞれ黄橙色の磁区模様
Ｂ′が一面に広がった模様となる。

【００７５】なお、この交流磁化による探傷では、モニ
タディスプレイ６０に表示される青緑色の磁区模様Ａ′
と黄橙色の磁区模様Ｂ′の色の濃度が交流電流の周波数
に応じた周期で変化するが、上記交流電流の周波数が商
用電源の周波数程度以上であれば、色濃度の変化は肉眼
では識別できないから、表示模様に“ちらつき”を生じ
ることはない。ただし、プリンタ６１でプリントアウト
されるハードコピーの色は、そのプリントタイミングに
よって僅かながら変化する。

【００７６】また、被検査材を交流磁化によって探傷す
る場合も、被検査材を磁化したときにその傷部分に発生
する漏洩磁束の強さは、表面傷の方向によって異なる
が、例えば板状の被検査材の探傷において、交流磁化の
ための磁化装置として図１３に示すような十字型鉄心４
１ａをもつ磁化装置（磁化コイルは図示せず）を使用
し、被検査材６の探傷面を互いに直交する２方向から磁
化すれば、この被検査材６の表面傷７がどのような方向
の傷であっても、一度の探傷で精度よく検査することが
できる。

【００７７】なお、上記実施例では、撮像素子１９によ
って撮像される磁性膜２１の磁区模様の色をそのままモ
ニタディスプレイ６０に表示させているが、モニタディ
スプレイ６０に表示させる磁区模様の色は、モニタディ
スプレイ６０の色度調整によって色コントラストを強調
した色にすることが可能である。これは、プリンタ６１
によってプリントアウトするハードコピーについても同
様である。

【００７８】ただし、上記撮像素子１９およびモニタデ
ィスプレイ６０とプリンタ６１は、例えば白黒のモノク
ローム画像を撮像および表示またはプリントするもので
もよい。

【００７９】また、上記実施例では磁性膜２１として磁
性ガーネット膜を用いているが、この磁性膜２１として
は、例えばＦd Ｆe またはＧa Ｃo 等の希土類−遷移金
属合金膜を用いてもよい。

【００８０】また、上記実施例では、先端に磁性膜２１
を設けた軸写型の磁区模様撮像機１０を用いているが、
この磁区模様撮像機は、その側面に磁性膜２１を設けた
側写型のものとしてもよい。

【００８１】図１４は上記側写型の磁区模様撮像機１０
ａを示している。この磁区模様撮像機１０ａは、図１に
示した磁区模様撮像機１０における対物筒１５を、第２
ミラー室１２の第１ミラー室１１とは反対側の側面に設
け、この対物筒１５の先端に磁性膜支持枠２０を介して
磁性膜２１および反射膜２２を設けるとともに、第２ミ
ラー室１２の内部に、光ファイバ２３から第２ミラー室
１２に入射した光を上記磁性膜２１に向けて反射させる
とともに、この磁性膜２１を透過してその外面の反射膜
２２で反射され再び磁性膜２１を透過して第２ミラー室
１２側に出射する反射光は透過させるハーフミラー２７
を設け、第１ミラー室１１の内部に、上記ハーフミラー
２７を透過した光をレンズ鏡筒１６およびカメラヘッド
１８に向けて反射させる全反射ミラー２６を設けたもの
で、その他の構成は図１に示した磁区模様撮像機１０と
同じである。

【００８２】この側写型の磁区模様撮像機１０ａは、そ
の磁性膜２１面に対して垂直な方向の高さが小さいか
ら、被検査材１の探傷面の側方の撮像機配置スペースが
小さくても、このスペース内に上記磁区模様撮像機１０
ａを配置して探傷を行なうことができる。

【００８３】

【発明の効果】本発明の探傷装置は、被検査材を磁化装
置により磁化するとともに、この被検査材に磁区模様撮
像機の磁性膜の外面側を近接対向させて、前記被検査材
の被探傷領域を前記磁区模様撮像機で走査することによ
り、前記磁性膜の磁区模様をレンズ系により拡大して撮
像素子により撮像し、この撮像素子で撮像した前記磁区
模様をモニタディスプレイに表示するものであるから、
前記被検査材の傷部分に発生する漏洩磁束による前記磁
性膜の磁区模様の変化を前記ディスプレイ上で観察し
て、この磁区模様の変化から前記被検査材の傷を検査す
ることができ、したがって、磁粉およびその散布装置を
必要としない簡素な装置で、被検査材の傷の状態を一目
して把握することができる。しかも、本発明の探傷装置
においては、磁区模様撮像機とその制御装置とを光ファ
イバおよび電気ケーブルを介して接続し、前記制御装置
に光源ランプおよびこのランプからの光を集光して前記
光ファイバに入射させるレンズ系を設けて、磁区模様撮
像機の磁性膜の磁区模様の撮像に必要な光を制御装置か
ら光ファイバを介して供給するようにしているため、磁
区模様撮像機に光源を組込む必要がなく、したがって、
磁区模様撮像機を小型化および軽量化して、その取扱い
を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において使用する磁区模様撮像機の断面
図。

【図２】探傷装置の斜視図。

【図３】磁性膜の拡大斜視図。

【図４】磁性膜に外部磁界が作用していない状態におけ
るモニタディスプレイに表示される磁区模様図。

【図５】被検査材の傷部分に発生する漏洩磁束を示す
図。

【図６】被検査材に対する磁性膜の対向位置の変化を示
す図。

【図７】図６のａ．ｂ，ｃの位置に磁性膜がきたときの
モニタディスプレイに表示される磁区模様図。

【図８】被検査材の端面の探傷方法を示す図。

【図９】端面の探傷時にモニタディスプレイに表示され
る磁区模様図。

【図１０】ボルトの探傷方法を示す図。

【図１１】ボルトの探傷時にモニタディスプレイに表示
される磁区模様図。

【図１２】交流磁化による探傷時にモニタディスプレイ
に表示される磁区模様図。

【図１３】交流磁化に用いる磁化装置の一例を示す斜視
図。

【図１４】本発明において使用する他の磁区模様撮像機
の一部切開側面図。

【符号の説明】

１，４，６…被検査材、２，３，７…表面傷、１０，１
０ａ…磁区模様撮像機、１９…撮像素子、２１…磁性
膜、Ａ，Ｂ…磁区、２２…反射膜、２３…光ファイバ、
２５…偏光子、２６…全反射ミラー、２７…ハーフミラ
ー、２８…対物レンズ、２９…拡大レンズ、３０…検光
子、３３…電気ケーブル、５０…制御装置、６０…モニ
タディスプレイ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−65550（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−76650（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−190444（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−174405（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−32853（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−32852（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−67963（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査材を磁化するための磁化装置と、
   外部磁界に応じて磁区模様が変化する磁性膜とその磁区
   模様を撮像する撮像素子とを備え前記磁性膜を前記被検
   査材に近接対向させて配置される磁区模様撮像機と、前
   記被検査材の被探傷領域を前記磁区模様撮像機で走査す
   る手段と、前記磁区模様撮像機に光ファイバおよび電気
   ケーブルを介して接続された制御装置と、前記磁区模様
   撮像機で撮像した磁区模様を表示するモニタディスプレ
   イとからなり、 前記制御装置には、光源ランプおよびこのランプからの
   光を集光して前記光ファイバに入射させるレンズ系と、
   前記磁区模様撮像機の撮像素子を制御するとともにこの
   撮像素子からの画像データを前記モニタディスプレイに
   出力する撮像制御部とが設けられ、 前記磁区模様撮像機は、前記磁性膜と、この磁性膜の外
   面に設けられた反射膜と、前記撮像素子を内蔵し前記電
   気ケーブルに接続されたカメラヘッドと、前記光ファイ
   バからの出射光を直線偏光とするための偏光子と、その
   直線偏光を前記磁性膜にその内面側から入射させる手段
   と、前記磁性膜を透過して前記反射膜で反射され再び前
   記磁性膜を透過して出射した光の光束をレンズ系により
   拡大するとともに前記磁性膜を透過して出射した光を検
   光子により前記磁性膜の磁区模様に対応する像光として
   前記撮像素子に入射させる光学系とからなっていること
   を特徴とする探傷装置。