JP3327701B2

JP3327701B2 - 導電体の疵検出装置

Info

Publication number: JP3327701B2
Application number: JP24294794A
Authority: JP
Inventors: 崎敬介藤; 田一臣富
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-10-06
Filing date: 1994-10-06
Publication date: 2002-09-24
Anticipated expiration: 2017-09-24
Also published as: JPH08105860A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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、検出力が良い反面、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１５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。
貫通型コイル３の励磁及び疵検知を行うコイル４ａ，４
ｂ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同様であり、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
検出力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１
６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の断面周方向に
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１６に２２として示す様に、プロ−ブ５がワレ
疵横切る毎に疵信号を検知し、ワレ疵に対する検出力の
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１７
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１８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１９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１５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１５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
物の疵に対して得られる信号のＳ／Ｎ比を改善し、疵検
出の信頼性を高めることを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の導電体の疵検出装置は、所定の軸方向に
搬送される検査対象物の外周を囲む形である、第１の励
磁手段（４）；前記検査対象物の外周を囲む形であり、
前記第１の励磁手段とは異なる位置に設置された、第２
の励磁手段（５）；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（６，７）；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、前記検査対象物の円周方向に回転するよ
うに、磁界を発生させる、励磁制御手段（２Ａ，２
Ｂ）；を備える。

【００１６】また、請求項２の導電体の疵検出装置は、
所定の軸方向に搬送される検査対象物（１）の外周を囲
む形でほぼ環状に配列された複数の励磁コイルを含む、
第１組の励磁手段（４）；前記検査対象物の外周を囲む
形でほぼ環状に配列された複数の励磁コイルを含み、前
記軸方向に対して前記第１組の励磁手段とは異なる位置
に設置された、第２組の励磁手段（５）；前記第１組の
励磁手段及び第２組の励磁手段が発生する磁界を、前記
検査対象物の円周方向に回転するとともに、第１組の励
磁手段と第２組の励磁手段の互いに前記軸方向に対向す
る励磁コイル対に、同一時点で互いに異なる磁極を形成
する、励磁制御手段（２Ａ，２Ｂ）；および前記第１組
の励磁手段と第２組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
（６，７）；を備える。

【００１７】また、請求項３においては、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（７１）を含む。

【００１８】また、請求項４においては、前記励磁制御
手段は、３相以上の多相交流電源を含む。

【００１９】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。

【００２０】

【作用】請求項１の発明においては、第１の励磁手段
（４）と第２の励磁手段（５）とがそれぞれ検査対象物
（１）の外周を囲む形で配置されており、第１の励磁手
段（４）と第２の励磁手段（５）とは検査対象物が搬送
される軸方向に対して互いにずれた位置に設置されてい
る。また、前記第１の励磁手段と第２の励磁手段との間
に、前記検査対象物の表面と対向するように、磁束検出
手段（６，７）が設置されている。そして、励磁制御手
段（２Ａ，２Ｂ）は、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
記検査対象物の円周方向に回転するように磁界を制御す
る。

【００２１】また請求項２においては、第１組の励磁手
段（４）と第２組の励磁手段（５）とがそれぞれ検査対
象物（１）の外周を囲む形でほぼ環状に配列された複数
の励磁コイルを含んでおり、第１組の励磁手段（４）と
第２組の励磁手段（５）とは検査対象物が搬送される軸
方向に対して互いにずれた位置に設置されている。そし
て、励磁制御手段（２Ａ，２Ｂ）は、第１組の励磁手段
及び第２組の励磁手段が発生する磁界を、前記検査対象
物の円周方向に回転するとともに、第１組の励磁手段と
第２組の励磁手段の互いに前記軸方向に対向する励磁コ
イル対に、同一時点で互いに異なる磁極を形成する。ま
た、磁束検出手段（６，７）は、第１組の励磁手段と第
２組の励磁手段との間に、前記検査対象物の表面と対向
するように設置される。

【００２２】このように構成すると、磁束検出手段が設
置される第１組の励磁手段と第２組の励磁手段との間の
空間における磁界は、前記軸方向の成分（Ｂｚ）が支配
的になる。つまり、第１組の励磁手段の１つの磁極から
第２組の励磁手段の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
象物上に渦電流が流れる。渦電流の流れる方向は各励磁
手段によって生成された磁束の向きによって定まるが、
検査対象物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で検出され、疵の有無が検出さ
れる。第１組の励磁手段及び第２組の励磁手段が発生す
る磁界は、検査対象物の円周方向に回転するので、円周
方向の各々の位置の疵が検出可能である。

【００２３】本発明では、検査対象物をその搬送方向
（Ｚ）に向かって平行に励磁させた状態で、疵の検出を
実施するが、従来の疵検出装置では、検査対象物をその
円周方向又は断面方向に励磁した状態で疵の検出を実施
している。実験によれば、疵によって得られる信号のＳ
／Ｎ比は、検査対象物が静止している状態、及び搬送に
よって検査対象物が振動している状態（磁束検出手段と
検査対象物とのギャップが変動している状態）のいずれ
においても、本発明の装置の方が従来の装置よりもはる
かに良い結果が得られた。従って、信頼性の高い疵検出
が実現する。

【００２４】請求項３においては、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（７１）を含む。即ち、検査対象物の円周方向に互
いに隣接する位置での磁束分布（渦電流によって生じる
磁束分布）の変化が、検査対象物上の疵として検出され
る。

【００２５】請求項４においては、励磁制御手段は、３
相以上の多相交流電源を含む。即ち、多相交流電源を用
いて励磁磁界を回転させることによって、励磁磁界に生
じる空間高調波を低減することができ、磁界のむらが小
さくなり、より安定した疵検出が実現する。

【００２６】

【実施例】実施例の疵検出装置の構成を図１に示し、図
１のII−II線断面を図２に示し、図１のIII−III線断面
を図３に示す。まず図１を参照して説明する。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。

【００２７】疵検出装置の主要部は、３相交流電源２
Ａ，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。第１励磁ユニット４は、棒鋼１を囲むように
配置された環状の鉄心４０とそれに巻回された多数の励
磁コイル４７で構成されている。励磁コイル４７は、実
際には、図２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４１，４２，４３，４４，４５
及び４６に区分される。即ち、図４に示すように、励磁
コイルグル−プ４１，４２，４３，４４，４５及び４６
は、それぞれ＋Ｕ相，−Ｖ相，＋Ｗ相，−Ｕ相，＋Ｖ相
及び−Ｗ相の電源によって励磁される。

【００２８】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鉄心５０とそれに巻回され
た多数の励磁コイル５７で構成されている。励磁コイル
５７は、実際には、図３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４に示すよ
うに、励磁コイルグル−プ５１，５２，５３，５４，５
５及び５６は、それぞれ−Ｕ相，＋Ｖ相，−Ｗ相，＋Ｕ
相，−Ｖ相及び＋Ｗ相の電源によって励磁される。

【００２９】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。

【００３０】そして、図４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。

【００３１】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８に示す。なお、図８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。

【００３２】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９に示す。
図９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９から理解できる。

【００３３】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１０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。図１０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１１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。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１ａ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。

【００３５】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１２に示す。図１２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１２の
Ｖ−Ｖ線断面を図５に示す。図１２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。

【００３６】１対のコイル板６Ａａ，６Ａｂの構成を図
６に示す。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，６
Ａｄ，６Ａｅ，６Ａｆ，・・・についても同様である。

【００３７】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。

【００３８】検出回路７のうち、一対のコイル板６Ａ
ａ，６Ａｂに接続された部分の構成を図７に示す。ま
た、図７に示す回路の各部の信号例を図１３に示す。図
７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。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７
３，７４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，６
Ａｆ，・・・）の対についても、それぞれ図７に示すも
のと同一構成の検出回路が接続されている。

【００３９】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６Ａａ，６Ａｂ）によって検出される。

【００４０】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１２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。

【００４１】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。

【００４２】図１の三相交流電源２Ａの構成を図１４に
示す。なお三相交流電源２Ｂの構成も図１４と同一であ
る。図１４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。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。

【００４３】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。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。

【００４４】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。

【００４５】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。相数
が増えるに従って、励磁ユニット４，５によって生じる
磁界の空間高調波がより低減されるので、より安定した
疵検出が実現する。

【００４６】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。

【００４７】

【発明の効果】本発明では、検査対象物をその搬送方向
（Ｚ）に向かって平行に励磁させた状態で疵の検出を実
施するので、疵によって得られる信号のＳ／Ｎ比が従来
と比べて大幅に改善され、信頼性の高い疵検出が実現す
る。また、励磁磁界を円周方向に回転するので、円周方
向の各々の位置で疵検出ができ、長手方向の疵も円周方
向の疵も共に検出可能である。

【００４８】また請求項３においては、検査対象物の円
周方向に互いに隣接する位置での磁束分布（渦電流によ
って生じる磁束分布）の変化を、検査対象物上の疵とし
て検出するので、円周方向の小領域毎にそれぞれ疵の有
無を検出することができ、検出性能が向上する。例え
ば、深さが大きく異なる複数の疵が互いに近接した位置
に存在する検査対象物に対して両方の疵が検出可能であ
る。

【００４９】また請求項４においては、多相交流電源を
用いて励磁磁界を回転させることによって、励磁磁界に
生じる空間高調波を低減することができ、磁界のむらが
小さくなり、より安定した疵検出が実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の疵検出装置の構成を示すブロック図
である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】図１のIII−III線断面図である。

【図４】励磁ユニット４，５の励磁位相の分布を示す
斜視図である。

【図５】検出ユニット６を示す図１２のＶ−Ｖ線断面
図である。

【図６】一対のコイル板６Ａａ，６Ａｂを示す斜視図
である。

【図７】検出ユニット６と検出回路７の一部分を示す
ブロック図である。

【図８】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９】図８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１０】図９のＢｚの時間推移を示すグラフであ
る。

【図１１】棒鋼上の磁界と渦電流との関係を示す斜視
図である。

【図１２】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１３】図７の回路の信号例を示すタイムチャ−ト
である。

【図１４】３相交流電源２Ａの構成を示すブロック図
である。

【図１５】従来例の構成を示す模式図である。

【図１６】従来例の構成を示す模式図である。

【図１７】従来例の構成を示す模式図である。

【図１８】従来例の構成を示す模式図である。

【図１９】従来例の構成を示す模式図である。

【符号の説明】

１：棒鋼１ａ：疵２Ａ，２Ｂ：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：鉄心４１〜４６，５１〜５６：励磁コイルグル−プ４７，５７：励磁コイル６１：樹脂基板６２：コイル６３ａ，６３ｂ：リ
−ド線６４：導線

───────────────────────────────────────────────────── 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 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

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
外周を囲む形である、第１の励磁手段；前記検査対象物
の外周を囲む形であり、前記第１の励磁手段とは異なる
位置に設置された、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、前記検査対象物の円周方向に回転
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】所定の軸方向に搬送される検査対象物の
外周を囲む形でほぼ環状に配列された複数の励磁コイル
を含む、第１組の励磁手段；前記検査対象物の外周を囲
む形でほぼ環状に配列された複数の励磁コイルを含み、
前記軸方向に対して前記第１組の励磁手段とは異なる位
置に設置された、第２組の励磁手段；前記第１組の励磁
手段及び第２組の励磁手段が発生する磁界を、前記検査
対象物の円周方向に回転するとともに、第１組の励磁手
段と第２組の励磁手段の互いに前記軸方向に対向する励
磁コイル対に、同一時点で互いに異なる磁極を形成す
る、励磁制御手段；および前記第１組の励磁手段と第２
組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；を備える導電体の疵
検出装置。
【請求項３】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、前
記請求項２記載の導電体の疵検出装置。
【請求項４】前記励磁制御手段は、３相以上の多相交
流電源を含む、前記請求項２記載の導電体の疵検出装
置。