JP3255834B2

JP3255834B2 - 導電体の疵検出装置

Info

Publication number: JP3255834B2
Application number: JP28763795A
Authority: JP
Inventors: 崎敬介藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-11-06
Filing date: 1995-11-06
Publication date: 2002-02-12
Anticipated expiration: 2015-11-06
Also published as: JPH09127063A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、導電体の表面疵
を検出する装置に関し、例えば棒鋼等の表面疵の検出に
利用しうる導電体の疵検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば鉄鋼製品について表面疵を検出す
る場合、一般に渦流探傷方法や漏洩磁束探傷方法を用い
て検査が実施される。渦流探傷方法においては、励磁コ
イルで発生した磁界の中に検査対象物を通し、検査対象
物に渦電流を流す。そして、検査対象物の表面疵の有無
に応じて渦電流が変化するので、その変化によって生じ
る磁束を検知コイル等によって検出する。漏洩磁束探傷
方法においては、磁性体である検査対象物を磁化し、検
査対象物の疵によってその外側に漏れる漏洩磁束をセン
サを用いて検出する。

【０００３】渦流探傷法は、検出分解能が良い反面、被
検材の表面状態の磁気的不均一に誘発される疑似不要雑
音信号で検出が妨げられる事が多く、このため一般にコ
イルを差動巻にして両コイルの信号の差によって表面疵
の検査を行っている。

【０００４】図１７に、最も一般的に使用される自己励
磁方式の貫通型コイルで被検材を検査する様子を示す。
貫通型の励磁コイル３の及び疵検知を行うコイル４ａ，
４ｂは各々巻線方向が逆で差動巻となっており、被検材
１にワレ疵２があり被検材１が貫通コイル３を矢印２０
方向に通過する場合、２１に示す疵信号が得られる。貫
通型コイル３によるワレ疵２の検知信号は、ワレ疵２が
被検材１の長手方向にどんなに長くても、その先端（フ
ロント）又は後端（ティル）がコイル４ａ，４ｂを横切
るときのみ、疵有りレベルに振れるだけである。これは
コイル４ａ，４ｂの信号の差を検知信号としているため
ワレ疵２のフロントでの信号ａとテイルでの信号ｂの２
ケ所でしか信号が発生しない事による。また、検知信号
は、ワレ疵２のフロント及びテイル部の疵形状によって
も大きな影響を受け、疵が長手方向で急俊に変化すれば
検知信号も高くなるが緩やかであれば検知信号が低く検
出精度が低下する等問題があり、貫通型コイル３による
ワレ疵２の検出は、疵深さの大きい疵のみにとどまって
いた。

【０００５】この様な貫通型コイルの欠点を解消するた
めに回転プロ−ブ型が考えられている。これは、図１８
に示す様に、励磁コイルと検知コイルを収納したプロ−
ブ５を矢印１９に示すように被検材１の周方向に回転さ
せて、被検材１のワレ疵２に対して直角に通過させて、
図１８に２２として示す様に、プロ−ブ５がワレ疵を横
切る毎に疵信号を検知し、ワレ疵に対する検出精度の向
上を図るものである。しかし、プロ−ブ５をワレ疵２に
対して何回も横断させるためには、プロ−ブ５を被検材
１の回りで高速回転させねばならず、回転機構が複雑且
つプロ−ブ５の被検材１に対する追従（一定短距離を維
持）が難しく、またワレ疵２が短い場合見逃す危険性も
高い等問題も多い。

【０００６】この様な問題点を解消するための従来技術
としては、例えば、特開昭６２−６１６２号公報，特開
昭６２−６１６３号公報，特開昭６２−１２３３５２号
公報，特開昭６２−１４５１６２号公報，特開昭６２−
１７２２５８号公報，及び特開昭６２−１７２２５９号
公報が公知である。

【０００７】特開昭６２−６１６２号公報では、励磁コ
イル及び検出コイルでなる検出ユニットを円周方向に多
数設置し、励磁コイルにより検査対象物の円周方向又は
断面方向の磁界を発生するとともに、多数の検出ユニッ
トをスイッチで順次に切換えることによって円周方向の
全体を検査可能にしている。

【０００８】また特開昭６２−６１６３号公報および特
開昭６２−１２３３５２号公報では、励磁コイル及び検
出コイルでなる検出ユニットを円周方向に多数設置し、
励磁コイルにより検査対象物の円周方向又は断面方向の
磁界を発生するとともに、三相交流を用いて励磁コイル
を励磁し、スイッチを用いることなく、励磁位置を円周
方向に順次回転させるようにしている。

【０００９】また特開昭６２−１４５１６２号公報で
は、円周方向に多数設置された検出ユニットを互いに機
械的に分離し、検出ユニット毎に検査対象物とのギャッ
プを一定に維持するようにしている。

【００１０】特開昭６２−１７２２５８号公報および特
開昭６２−１７２２５９号公報では、検査対象物の円周
方向に順次に回転する磁界を発生するとともに、該円周
方向に多数のセンサを配設し、発生した磁界の回転に同
期して、多数のセンサの出力を順次にサンプリングする
技術を開示している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】これらの技術は、それ
ぞれに利点はあるにしても、以下の共通の欠点を内在し
ている。例えば、特開昭６２−６１６２号では、図１９
に示すような励磁コイルと検出コイルを用いるため、ま
た、特開昭６２−６１６３号及び特開昭６２−１２３３
５２号では図２０に示す励磁コイルを使用するため、更
に特開昭６２−１４５１６２号では図２１に示す励磁コ
イルを使用するために、励磁コイルからの磁束は被検査
材の半径方向に生ずる。これに対して、従来の図１７に
示す貫通型の励磁方式では、被検査材の長手（軸）方向
に磁束を発生させる。

【００１２】ところで、自動探傷におけるＳ／Ｎ（きず
信号Ｓとベ−スノイズＮとの比率であり、きずの検出し
やすさを表す）は３倍以上必要と一般にいわれている
が、この信号のＳ／Ｎは、検出器と検査対象物のギャッ
プ変動により、検出器と検査対象物のギャップは小さい
程Ｓ／Ｎは良くなるが、実際の検査工程は、例えば、検
査対象物である棒鋼を高速で搬送しながら検査を行うた
め、通材性との兼ね合いで極端にはギャップを狭くする
ことはできない。

【００１３】また、搬送によって検査対象物は振動する
ので、検出器と被検査材とのギャップは常時変動する。
この際、励磁コイルからの磁束が被検査材の半径方向に
生ずるとギャップ変動により磁束密度が著しく変化する
ため、ベ−スノイズの変動が大きいばかりか、きず信号
の感度変化が極端に起こり、Ｓ／Ｎが著しく悪化する欠
点がある。

【００１４】しかし、図１７に示すように、励磁コイル
からの磁束を被検査材の軸方向に発生させた場合、ギャ
ップ変動による、被検査材の半径方向の磁束密度の変化
は比較的小さくなる利点がある。従って本発明は、前述
のプロ−ブ回転方式に代わって、被検査材の軸方向の磁
束を周方向に回転させながら発生させる事で、検査対象
物の疵を検出する方法を実現することを第１の課題と
し、被検出材に印加する磁界を十分に強くし検出器の疵
検出々力を大きくすることによってＳ／Ｎ比を改善し、
疵検出の信頼性をより高めることを第２の課題とし、励
磁コイルの発熱を防止することを第３の課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の導電体の疵検出
装置は、所定の軸方向(z)に搬送される検査対象物(1)の
外周を囲む形の磁性体薄板を該軸方向に積層した積層体
であって、検査対象物に向って突出し検査対象物を周回
する方向に分布する複数の歯(STA1〜24)を有するコア(4
0)と、隣り合う歯間のスロット(SLA1〜24)に挿入されコ
アに胴巻きした複数個の電気コイル(CA1〜24)とを含
む、第１の励磁手段(4)；前記検査対象物(1)の外周を囲
む形の磁性体薄板を前記軸方向(z)に積層した積層体で
あって、検査対象物に向って突出し検査対象物を周回す
る方向に分布する複数の歯(STB1〜24)を有するコア(50)
と、隣り合う歯間のスロット(SLB1〜24)に挿入されコア
に胴巻きした複数個の電気コイル(CB1〜24)とを含み、
前記軸方向で第１の励磁手段(4)と離れた位置にある、
第２の励磁手段(5)；前記第１の励磁手段(4)と第２の励
磁手段(5)との間の、前記検査対象物の表面と対向する
位置に設置された磁束検出手段(6,7)；および前記第１
の励磁手段(4)と第２の励磁手段(5)とが発生する磁界
が、前記磁束検出手段(6,7)；の位置にて、前記検査対
象物の搬送方向(z)に向いていて、かつ、前記検査対象
物(1)を周回する方向に回転するように、磁界を発生さ
せる、励磁制御手段(2A,2B)；を備える。なお上記括弧
内に示した記号は、後述する実施例中の対応する要素の
符号を参考までに示したものであるが、本発明の各構成
要素は実施例中の具体的な要素のみに限定されるもので
はない。

【００１６】これによれば、磁束検出手段(6,7)が設置
される第１組の励磁手段(4)と第２組の励磁手段(5)との
間の空間における磁界は、前記軸方向(z)の成分(Bz)が
支配的になる。つまり、第１組の励磁手段(4)の１つの
磁極から第２組の励磁手段(5)の１つの磁極へ（又はそ
の反対に）向かう磁路が形成される。この磁路は、検査
対象物(1)の表面に隣接しているので、それを通る磁束
によって、検査対象物(1)上に渦電流が流れる。渦電流
の流れる方向は各励磁手段(4,5)によって生成された磁
束(Bz)の向きによって定まるが、検査対象物(1)の表面
に疵がある場合には、疵を迂回するように渦電流が流れ
る。磁束検出手段(6,7)は、検査対象物(1)上の渦電流に
よって生じる磁束を検出する。従って、検査対象物上の
疵の有無によって渦電流が変化すると、それが磁束検出
手段(6,7)で検出され、疵の有無が検出される。第１組
の励磁手段(4)及び第２組の励磁手段(5)が発生する磁界
は、検査対象物(1)を周回(1が管体又は丸棒の場合は円
周方向に回転)するので、周回方向の各々の位置の疵が
検出される。

【００１７】しかして本発明では、電気コイル(CA1〜2
4,CB1〜24)がコア(40,50)に胴巻きされていているの
で、コア(40,50)から軸方向(z)のコイル突出長は短く
(コイル積層厚のみ)、該方向(z)を中心とする回転方向
にコイルエンドを延ばす必要がないので、回転方向で隣
り合う電気コイルのコイルエンドの重なりや交叉はな
く、したがって、コア(40,50)の軸方向(z)の幅に対して
電気コイル全幅が小さい(コイルエンドｚ方向突出長が
短い)ので、第１組の励磁手段(4)及び第２組の励磁手段
(5)のコア(40)および(50)の軸方向(z)の間隔(コア間隔)
を短く設定できる。コア間隔が短いと、電気コイル通電
レベルが同じであっても、軸方向(z)の前記磁界成分(B
z)が強いので、小さい疵の検出精度が高くなる。すなわ
ち疵検出分解能が向上する。

【００１８】

【発明の実施の形態】胴巻きにすることにより、第１組
および第２組の励磁手段(4)，(5)がコンパクトになり、
前記歯(STA1〜24,STB1〜24)の磁束密度が高くなり、歯
の頂面と平行に旋回する渦電流が強く、歯の温度上昇が
大きくなる。そこで本発明の好ましい実施例では、歯の
頂面から歯が延びる方向、すなわち該渦電流を遮断する
方向に、に延びる歯端スリットを歯に刻んだ。これによ
り歯の温度上昇が低減する。

【００１９】胴巻きにすることにより、電気コイルのコ
イルエンド(検査対象物1の横断平面に沿う方向に延びる
部分)がコアに近く、コアの端面(検査対象物1の横断平
面に平行)の直下を前記方向(z)を中心とする回転方向の
渦電流成分が強くなり、これによりスロット底(SBA1〜2
4,SBB1〜24)およびコア外周部の、特にエッジ部の温度
上昇が大きくなる。そこで本発明の好ましい実施例で
は、スロットの底面から、前記検査対象物から離れる方
向に延びる底面スリット(BSA1〜24,BSB1〜24)と、歯の
頂面に対向する背面から前記検査対象物に近付く方向に
延びる背面スリット(OSA1〜24,OSB1〜24)とを、コア(4
0,50)に刻んだ。これにより、コア(40,50)のスロット底
および背面(特に端面とのエッジ部)の温度上昇が低減す
る。

【００２０】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００２１】

【実施例】本発明の一実施例の構成を図１に示し、図１
のII−II線断面を図２に示し、図２のIII−III線断面を
図３に示し、図１のIV−IV線断面を図４に示す。まず図
１を参照する。検査対象物である棒鋼１は、熱間圧延ラ
インで製造されるものであり、その軸方向（長手方向）
に高速で搬送されながら連続的に圧延される。この例で
は、仕上圧延工程の出側において、棒鋼１の通路を囲む
ように疵検出装置が配置されている。なお、疵検出装置
の位置において、棒鋼１の温度はキュ−リ点以上である
ため、棒鋼１は非磁性体である。疵検出装置の主要部
は、３相交流電源２Ａ，２Ｂ，信号発生器３，第１励磁
ユニット４，第２励磁ユニット５，検出ユニット６及び
検出回路７で構成されている。

【００２２】図２を参照すると、第１励磁ユニット４
は、棒鋼１を囲むように配置された環状の電磁石コア４
０とそれに胴巻き（図２，図３）された多数の励磁コイ
ルＣＡ１〜２４で構成されている。励磁コイルＣＡ１〜
２４は、実際には図４に示すように円周方向に等間隔で
配置された２４個のコイルでなっている。またこれらの
コイルは点線で示すように結線されるので、これらは４
個ずつ６組の励磁コイルグル−プ４１，４２，４３，４
４，４５及び４６に区分される。即ち、図６に示すよう
に、励磁コイルグル−プ４１，４２，４３，４４，４５
及び４６には、３相交流電源２Ａによってそれぞれ３相
交流の＋Ｕ相，−Ｖ相，＋Ｗ相，−Ｕ相，＋Ｖ相及び−
Ｗ相の電圧が印加される。

【００２３】同様に、第２励磁ユニット５は、棒鋼１を
囲むように配置された環状の電磁石コア５０とそれに巻
回された多数の励磁コイルＣＢ１〜２４で構成されてい
る。励磁コイルＣＢ１〜２４は、実際には図５に示すよ
うに円周方向に等間隔で配置された２４個のコイルでな
っている。またこれらのコイルは点線で示すように結線
されるので、これらは４個ずつ６組の励磁コイルグル−
プ５１，５２，５３，５４，５５及び５６に区分され
る。即ち、図６に示すように、励磁コイルグル−プ５
１，５２，５３，５４，５５及び５６には、３相交流電
源２Ｂによってそれぞれ３相交流の−Ｕ相，＋Ｖ相，−
Ｗ相，＋Ｕ相，−Ｖ相及び＋Ｗ相の電圧が印加される。

【００２４】次に図２および図３を参照して本実施例で
使用した励磁ユニット４のスロット構成について説明す
る。励磁ユニット４は、棒鋼１を囲むリング状電磁石で
ある。そのコア４０は、多数の薄電磁鋼板を軸方向ｚに
積層した積層体である。コア４０のリング内側には、放
射状に複数のスロット（コイル溝）ＳＬＡ１〜２４があ
り、スロット間の凸部がスロット歯ＳＴＡ１〜２４であ
りこれらはリング中心（棒鋼１）に向って突出してい
る。各スロットＳＬＡ１〜２４には、４角筒状の電気コ
イルＣＡ１〜２４の一辺が挿入されている。電気コイル
ＣＡ１〜２４は歯間部でリング状コア４０の幹部（歯の
ない部分）を周回している。すなわちコア４０に対して
「胴巻き」されている。したがって、電気コイルのコイ
ルエンド（図１においてｙ方向に延びる辺、図３におい
てはｘ方向に延びる辺）はコアの中心（棒鋼１の中心）
に向かう半径方向に延び、周方向の引き廻し（延び）を
有しない。その結果、隣り合う電気コイルのコイルエン
ドの重なりや交叉はない。励磁ユニット５の構造も、上
述の励磁ユニット４の構造と同一である。

【００２５】したがって、軸方向ｚの、コア４０，５０
に対する各電気コイルのコイルエンドの突出長は、実質
上コイル積層厚であり、最短であり、コア４０，５０間
の軸方向ｚの距離を短くして、励磁ユニット４及び励磁
ユニット５を配置することができる。すなわち、コイル
エンドがじゃまにならないので、励磁ユニット４，５間
距離（ｚ方向）を短くすることができる。これにより、
棒鋼１の外周面に沿うｚ方向の磁界成分Ｂｚが強くな
り、小さい疵の検出精度が向上する。すなわち疵検出の
分解能が向上する。

【００２６】上述のように、コア４０（５０）に対して
電気コイルＣＡ１〜２４（ＣＢ１〜２４）が「胴巻き」
されているので、コア４０（５０）の歯ＳＴＡ１〜２４
（ＳＴＢ１〜２４）の磁束密度が高く、、更には、コイ
ルエンドがコア４０（５０）の端面（ｚ軸に直交する
面）に近いのでコイルエンドの電流が発生する磁界によ
る該端面直下の周方向の渦電流成分が強くなり、これに
よりスロット底ＳＢＡ１〜２４（ＳＢＢ１〜２４）およ
びコア外周部の、特にエッジ部の温度上昇が大きくな
る。

【００２７】そこでこの実施例では、図２および図３に
示すように、歯ＳＴＡ１〜２４（ＳＴＢ１〜２４）の頂
面から歯が延びる方向、すなわち該渦電流を遮断する方
向に、歯端スリットＴＳＡ１〜２４（ＴＳＢ１〜２４）
を刻んでいる。これにより歯ＳＴＡ１〜２４（ＳＴＢ１
〜２４）の温度上昇が低減する。この実施例では更に、
スロットの底面ＳＢＡ１〜２４（ＳＢＢ１〜２４）か
ら、半径方向に底面スリットＢＳＡ１〜２４（ＢＳＢ１
〜２４）と、歯の頂面に対向する背面から前記検査対象
物に近付く方向に延びる背面スリットＯＳＡ１〜２４
（ＯＳＢ１〜２４）とを、コア４０（５０）に刻んでい
る。これにより、コア４０（５０）のスロット底および
背面(外周面：特に端面とのエッジ部)の温度上昇が低減
する。なお、交流磁界がコア４０（５０）に加わり、磁
束がコア表面、特にエッジ部に集中する傾向があってエ
ッジ部の温度上昇が大きいので、上述の各スリットは、
いずれもエッジ部のみとしている（図３）。

【００２８】図１に示すように、第１励磁ユニット４に
供給する電力は、３相交流電源２Ａが生成し、第２励磁
ユニット５に供給する電力は、３相交流電源２Ｂが生成
する。３相交流電源２Ａ及び２Ｂは、信号発生器３が出
力する３相交流信号に同期して、それぞれ３相（Ｕ，
Ｖ，Ｗ）の交流電力を生成する。従って、３相交流電源
２Ａが出力する３相の交流電力と３相交流電源２Ｂが出
力する３相の交流電力との位相は互いに同期する。

【００２９】そして、図６に示すように、棒鋼１の軸方
向に対して、第１励磁ユニット４と第２励磁ユニット５
の互いに対向する位置にある励磁コイルグル−プに供給
される電力は互いに極性が逆になっている。つまり、例
えば励磁コイルグル−プ４１の通電によって発生する磁
極がＳ極の時には、励磁コイルグル−プ５１の通電によ
って発生する磁極はＮ極になる。また、励磁コイルグル
−プ４１の通電によって発生する磁極がＮ極の時には、
励磁コイルグル−プ５１の通電によって発生する磁極は
Ｓ極になる。このため、第１励磁ユニット４と第２励磁
ユニット５の互いに対向する方向、つまり棒鋼１の軸方
向に向かう磁界が発生する。

【００３０】検出ユニット６は、棒鋼１を囲むように環
状に構成されており、第１励磁ユニット４と第２励磁ユ
ニット５の中間の位置に配置されている。第１励磁ユニ
ット４と第２励磁ユニット５の励磁によって形成され
る、検出ユニット６の位置における棒鋼１の周囲の磁束
密度分布を、コンピュ−タシミュレ−ションによって計
算し求めた。その結果を図１０に示す。なお、図１０の
上側に示した実部と下側に示した虚部とは、互いに電源
波形の位相が９０度ずれた状態を示している。

【００３１】更に、検出ユニット６の位置における棒鋼
１の周囲の磁束密度分布を各軸方向の成分に分解した結
果を、円周方向各位置での磁束密度として図１１に示
す。図１１において、Ｂｚ，Ｂｔ，及びＢｒが、それぞ
れＺ軸方向（棒鋼の長手方向），棒鋼の径方向，および
円周方向の磁束密度を示している。つまり、検出ユニッ
ト６の位置における磁束密度については、Ｚ軸方向の成
分が支配的であることが、図１１から理解できる。

【００３２】また、検出ユニット６の位置におけるＺ軸
方向の磁束密度分布の時間推移を図１２に示す。ここ
で、Ｔは信号発生器３が出力する信号の１周期（１／60
秒）である。

【００３３】図１２を参照すると、磁束密度の分布が、
時間とともに円周方向に移動することが理解できる。即
ち、検出ユニット６の位置に形成される磁界は、棒鋼１
の周囲を円周方向に回転する回転磁界になる。ある時点
においては、図１に示すように、第１励磁ユニット４上
に１つのＳ極と１つのＮ極とが形成され、第２励磁ユニ
ット５上に１つのＮ極と１つのＳ極とが形成され、第１
励磁ユニットのＳ極と第２励磁ユニットのＮ極との間、
ならびに第１励磁ユニットのＮ極と第２励磁ユニットの
Ｓ極との間の検出ユニット６の位置において、大きな磁
束密度が得られる。

【００３４】次に、図１３を参照して説明する。上述の
ように、第１励磁ユニット４と第２励磁ユニット５を励
磁すると、Ｚ軸方向の磁界Ｈが棒鋼１の表面近傍に生じ
る。この磁界Ｈによって、導電体である棒鋼１の表面に
は、円周方向に向かって渦電流ｉが流れる。

【００３５】但し、棒鋼１の表面に疵１ａが存在する場
合、渦電流は疵１ａを迂回するように流れるので、疵１
ａの近傍では、渦電流にＺ軸方向の成分ｉ" が生じる。
この渦電流ｉ" によって、円周方向の磁界Ｈ２が生じ
る。疵１ａが存在しない時には、円周方向の磁界Ｈ２は
ほとんど生じない。従って、円周方向の磁界Ｈ２を監視
すれば、疵１ａの有無を検出できる。

【００３６】検出ユニット６は、円周方向の磁界Ｈ２を
検出するために設置されている。検出ユニット６の構成
を図１４に示す。図１４は、検出ユニット６の外観を円
周方向を縦方向に展開して示している。また、図１４の
VII−VII線断面を図７に示す。図１４を参照すると、検
出ユニット６はＺ軸方向に互いに近接した状態で並べた
２列の検出部６Ａ，６Ｂで構成されている。検出部６Ａ
は、円周方向に等間隔で並べた３０個のコイル板６Ａ
ａ，６Ａｂ，６Ａｃ，６Ａｄ，・・・・を備えている。
検出部６Ｂも同様である。これらのコイル板は、円周方
向に互いに隣接する２つずつが、それぞれ対になってい
る。

【００３７】図８に、１対のコイル板６Ａａ，６Ａｂの
構成を示す。コイル板６Ａａ及び６Ａｂは、各々、樹脂
基板６１上にプリントされた箔状の導体によって形成さ
れる渦巻状のコイル６２を有している。コイル６２の外
側の一端には、リ−ド線６３ａ又は６３ｂが接続されて
いる。コイル板６Ａａのコイル６２の内側の一端と、コ
イル板６Ａｂのコイル６２の内側の一端とは、導線６４
によって互いに接続されている。他のコイル板６Ａｃ，
６Ａｄ，６Ａｅ，６Ａｆ，・・・についても同様であ
る。

【００３８】磁界Ｈ２によって生じる磁束が、コイル６
２と鎖交し、コイル６２に電圧が誘起する。対のコイル
板（例えば６Ａａ，６Ａｂ）と対向する位置の棒鋼表面
に疵１ａが存在しない時には、２つのコイル６２に誘起
する電圧はほぼ等しくなるが、対のコイル板の一方と対
向する位置の棒鋼表面に疵１ａが存在し、他方の位置に
は疵が存在しない場合、２つのコイル６２に誘起する電
圧に差が生じる。従って、疵１ａがある時には、リ−ド
線６３ａ，６３ｂ間に現われる電位差が大きくなるの
で、その電位差を監視することにより、疵１ａを検出で
きる。

【００３９】図９に、検出回路７のうち、一対のコイル
板６Ａａ，６Ａｂに接続された部分の構成を示す。ま
た、図１５に、図９に示す回路の各部の信号例を示す。
図９を参照すると、差動増幅器７１は、コイル板６Ａａ
のコイルが誘起する電圧ＳＡと、コイル板６Ａｂのコイ
ルが誘起する電圧ＳＢとの差分を増幅し、信号ＳＣとし
て出力する。

【００４０】信号ＳＣは、シュミットトリガ７３に入力
されるとともに、反転増幅器７２を介してシュミットト
リガ７４に入力される。信号ＳＣの振幅が所定以上にな
ると、シュミットトリガ７３及び／又は７４の出力が高
レベルＨになる。オアゲ−ト７５は、シュミットトリガ
７３，７４が出力する信号に基づいて、疵検出信号ＳＤ
を生成する。他のコイル板（６Ａｃ，６Ａｄ，６Ａｅ，
６Ａｆ，・・・）の対についても、それぞれ図９に示す
ものと同一構成の検出回路が接続されている。前述のよ
うに、第１励磁ユニット４と第２励磁ユニット５の励磁
によって生じる磁界Ｈは、回転磁界であり、磁束密度の
大きい部分が棒鋼１の円周方向に一定の速度で回転す
る。そして、棒鋼１上の磁束密度の大きい部分に渦電流
が流れ、この渦電流を利用して疵の有無が検出される。
従って、磁界Ｈの回転に伴なって、疵検出の対象になる
位置も円周方向に移動する。棒鋼１上の疵１ａは、それ
と対向する位置に存在する対のコイル板（例えば６Ａ
ａ，６Ａｂ）によって検出される。

【００４１】この実施例では、Ｚ軸方向に並べた２列の
検出部６Ａ，６Ｂについて、コイル板の対が千鳥状にな
るように結線してある。即ち、図１４に示すように、１
列目の検出部６Ａについては、コイル板６Ａａ・６Ａ
ｂ，６Ａｃ・６Ａｄ，６Ａｅ・６Ａｆ，・・・がそれぞ
れ対をなしているが、２列目の検出部６Ｂについては、
コイル板６Ｂｂ・６Ｂｃ，６Ｂｄ・６Ｂｅ，６Ｂｆ・６
Ｂｇ，・・・がそれぞれ対をなしており、１列目の検出
部６Ａの互いに隣接するコイル板対とコイル板対との間
に、２列目の検出部６Ｂのコイル板対が位置している。

【００４２】例えば、円周方向のコイル板６Ａａ，６Ａ
ｂの近傍の位置では、それらによって疵が検出される
が、コイル板６Ａｂ，６Ａｃの近傍では、コイル板対６
Ａａ・６Ａｂ，又はコイル板対６Ａｃ・６Ａｄによって
疵を検出することは難しい。しかし、コイル板６Ａｂ，
６Ａｃの近傍では、２列目の検出部６Ｂのコイル板対６
Ｂｂ・６Ｂｃによって疵を検出することができる。従っ
て、円周方向のどの位置においても疵検出ができ、疵検
出が不可能な領域（不感帯）は生じない。

【００４３】図１６に、図１の三相交流電源２Ａの構成
を示す。なお三相交流電源２Ｂの構成も図１６と同一で
ある。図１６を参照して説明する。３相電源２１から供
給される交流電力は、サイリスタブリッジ２２によって
整流され、インダクタ２５及びコンデンサ２６によって
平滑される。従って、コンデンサ２６の端子間には直流
電圧が現われる。

【００４４】コンデンサ２６の端子間に現われる電圧
は、サイリスタブリッジ２２がトリガされる位相に応じ
て変化する。位相角算出器２４に印加される電圧指令値
Ｖdcは、コンデンサ２６の端子間に現われる直流電圧の
調整に利用される。位相角算出器２４は、電圧指令値Ｖ
dcに対応するトリガ位相角αを算出する。ゲ−トドライ
バ２３は、位相角算出器２４が出力するトリガ位相角α
でサイリスタブリッジ２２の各々のサイリスタをトリガ
するように、それぞれのゲ−ト端子に印加するトリガ信
号を生成する。即ち、各々のサイリスタがスイッチング
する交流波形のゼロクロス点をそれぞれ検出し、ゼロク
ロス点を検出してから位相角αに相当する時間が経過し
た時に、トリガ信号を生成する。

【００４５】トランジスタブリッジ２７は、コンデンサ
２６の端子間に現われる直流電圧をスイッチングし、三
相交流電圧Ｕ，Ｖ，Ｗを生成する。トランジスタブリッ
ジ２７のスイッチングを制御する信号は、比較器２９に
よって生成され、ゲ−トドライバ２８を介して各トラン
ジスタのベ−ス端子に印加される。比較器２９の入力端
子には、信号発生器３の出力と三角波発生器３０の出力
が接続されている。信号発生器３は、周波数が６０Ｈｚ
の正弦波の三相交流電圧Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を出力する。
Ｕ１とＶ１およびＶ１とＷ１は、それぞれ１２０度の位
相差を有している。また三角波発生器３０は、繰り返し
周波数が３ＫＨｚの三角波信号を出力する。比較器２９
は、６個のアナログ比較器を内蔵しており、三相交流電
圧Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の正の半波及び負の半波の電圧を、
それぞれ独立したアナログ比較器で三角波発生器３０が
出力する三角波の電圧と比較し、それらの比較結果を６
つの二値信号として出力する。

【００４６】これらの二値信号が、ゲ−トドライバ２８
を介して、トランジスタブリッジ２７に印加され、トラ
ンジスタブリッジ２７の出力に三相交流電圧Ｕ，Ｖ，Ｗ
が現われる。

【００４７】この実施例の疵検出装置における疵検出信
号（ＳＣ）は、非常に大きなＳ／Ｎ比を有していること
が実験により確かめられた。また、検出ユニット６と棒
鋼１とのギャップの変動量が１ｍｍ程度の場合であって
も、深さが０．５ｍｍの疵に対して２．５程度のＳ／Ｎ
比が得られることが分かった。

【００４８】なお上記実施例においては、検査対象物を
棒鋼として説明したが、導電体であれば、他の材質のも
のでも検査可能である。また実施例においては、励磁ユ
ニット４，５を付勢する電源として三相交流電源を用い
たが、三相を越える多相交流電源を用いてもよい。

【００４９】また上記実施例においては、検出ユニット
６を円周方向に配設した多数のコイル板で構成したが、
従来より公知の様々な構成の磁界検出器を用いても、疵
を検出することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図であり、
検出ユニット４，５は縦断面を示す。

【図２】図１のII−II線拡大断面図である。

【図３】図２のIII−III線拡大断面図である。

【図４】図１のIV−IV線断面図である。

【図５】図１のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】大略で図１に示す励磁ユニット４，５の拡大
斜視図であり、それらのユニットの電気コイルの通電電
圧相区分を示す。

【図７】図１に示す検出ユニット６の拡大横断面図で
ある。

【図８】図７に示す一対のコイル板６Ａａ，６Ａｂを
拡大して示す斜視図である。

【図９】図８に示すコイル板６Ａａ，６Ａｂに接続さ
れた検出回路を示す電気回路図である。

【図１０】図１に示す検出ユニット６の位置における
磁束密度分布を示すベクトル図である。

【図１１】図１０の磁束密度の各軸方向成分の円周方
向分布を示すグラフである。

【図１２】図１１に示すｚ方向磁界成分Ｂｚの時間推
移を示すグラフである。

【図１３】図１に示す棒鋼１上の磁界と渦電流との関
係を示す斜視図である。

【図１４】図１に示す検出ユニット６の外観の周方向
を縦に展開して示す展開図である。

【図１５】図９に示す検出回路の各部の電気信号を示
すタイムチャ−トである。

【図１６】図１に示す３相交流電源２Ａの構成を示す
ブロック図である。

【図１７】従来の１つの疵検出装置の検出端の外観を
示す斜視図である。

【図１８】従来のもう１つの疵検出装置の検出端の走
査方向を示す斜視図である。

【図１９】従来の疵検出装置の検出端の外観斜視図お
よび平面図を示す。

【図２０】従来の疵検出装置の電気コイル結線の断面
図，通電電流のタイムチャ−ト、および、電流方向と磁
界方向を表わす断面図を示す。

【図２１】従来の疵検出装置の励磁ユニットの一部分
の横断面図、および、電気コイル結線の電気回路図を示
す。

【符号の説明】

１：棒鋼１ａ：疵２Ａ，２Ｂ，２Ｃ：３相交流電源３：信号発生器４：第１励磁ユニット５：第２励磁ユ
ニット６：検出ユニット６Ａ，６Ｂ：検
出部６Ａａ，６Ａｂ，６Ａｃ，６Ａｄ，・・・：コイル板６Ｂａ，６Ｂｂ，６Ｂｃ，６Ｂｄ，・・・：コイル板７：検出回路２１：三相交流
電源２２：サイリスタブリッジ２３，２８：ゲ
−トドライバ２４：位相角算出器２５：インダク
タ２６：コンデンサ２７：トランジ
スタブリッジ２９：比較器３０：三角波発
生器４０，５０：コア４１〜４６，５１〜５６：励磁コイルグル−プ６１：樹脂基板６２：コイル６３ａ，６３ｂ：リ−ド線６４：導線ＢＳＡ１〜２４，ＢＳＢ１〜２４：底面スリットＣＡ１〜２４，ＣＢ１〜２４：励磁コイルＯＳＡ１〜２４，ＯＳＢ１〜２４：背面スリットＳＢＡ１〜２４，ＳＢＢ１〜２４：スロット底ＳＬＡ１〜２４，ＳＬＢ１〜２４：スロットＳＴＡ１〜２４，ＳＴＢ１〜２４：スロット歯ＴＳＡ１〜２４，ＴＳＢ１〜２４：歯端スリット

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 27/72 - 27/90

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の軸方向に搬送される検査対象物の
外周を囲む形の磁性体薄板を該軸方向に積層した積層体
であって、検査対象物に向って突出し検査対象物を周回
する方向に分布する複数の歯を有するコアと、隣り合う
歯間のスロットに挿入されコアに胴巻きした複数個の電
気コイルとを含む、第１の励磁手段；前記検査対象物の
外周を囲む形の磁性体薄板を該軸方向に積層した積層体
であって、検査対象物に向って突出し検査対象物を周回
する方向に分布する複数の歯を有するコアと、隣り合う
歯間のスロットに挿入されコアに胴巻きした複数個の電
気コイルとを含み、前記軸方向で第１の励磁手段と離れ
た位置にある、第２の励磁手段；前記第１の励磁手段と
第２の励磁手段との間の、前記検査対象物の表面と対向
する位置に設置された磁束検出手段；および前記第１の
励磁手段と第２の励磁手段とが発生する磁界が、前記磁
束検出手段の位置にて、前記検査対象物の搬送方向に向
いていて、かつ、前記検査対象物を周回する方向に回転
するように、磁界を発生させる、励磁制御手段；を備え
る導電体の疵検出装置。
【請求項２】前記歯の頂面から歯が延びる方向に延び
る歯端スリットを有する、請求項１記載の導電体の疵検
出装置。
【請求項３】前記スロットの底面から、前記検査対象
物から離れる方向に延びる底面スリットを有する、請求
項１又は請求項２記載の導電体の疵検出装置。
【請求項４】前記コアの、前記歯の頂面に対向する背
面から前記検査対象物に近付く方向に延びる背面スリッ
トを有する請求項１，請求項２又は請求項３記載の導電
体の疵検出装置。
【請求項５】前記磁束検出手段は、各々前記検査対象
物の円周方向の一部分と対向する複数の検出手段を、前
記検査対象物を囲む形で環状に配設してなり、更に前記
複数の検出手段のうち互いに隣接する２つの検出手段が
出力する信号の差分を検出する差分検知手段を含む、請
求項１，請求項２，請求項３又は請求項４記載の導電体
の疵検出装置。
【請求項６】前記励磁制御手段は、３相以上の多相交
流電源を含む、請求項１，請求項２，請求項３，請求項
４又は請求項５記載の導電体の疵検出装置。