JP4046392B2

JP4046392B2 - 磁粉探傷用磁化装置

Info

Publication number: JP4046392B2
Application number: JP33191697A
Authority: JP
Inventors: 照政三吉
Original assignee: 日本電磁測器株式会社
Priority date: 1997-12-02
Filing date: 1997-12-02
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2017-12-02
Also published as: JPH11160283A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄製の部品の割れ傷などを検出する磁粉探傷試験装置に用いて好適な磁粉探傷用磁化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、鉄製の部品の割れ傷などを検出する非破壊検査方法には、Ｘ線による検査方法、超音波を利用する検査方法、薬品を利用する検査方法、磁粉探傷試験法などが知れらている。
【０００３】
これらの非破壊検査方法のうちで、磁粉探傷試験法は、生産ラインの途中に磁粉探傷試験装置を設置できるので生産性がよいこと、安全性が高いことなどの理由により、非常に多く採用されている。
【０００４】
この磁粉探傷試験では、被検査物を磁化し、磁化した被検査物に例えば蛍光磁粉を分散した液を散布する。その後、割れ傷に付着した蛍光磁粉をライトの照射により発光させると、割れ傷が稲妻状に光って見えるので、目視検査が容易にできる。
【０００５】
磁粉探傷試験は被検査面への磁化の磁力線方向が検査する割れ傷の方向に関係があり、検出すべき傷の割れている方向と直角に交わる磁力線を与えて磁化をする必要がある。しかし、割れ傷の方向が不明な場合は、再度磁化方向を変えて磁化するか、従来から多方向磁化を行っている。
【０００６】
多方向磁化は商用三相電源の交流電流の位相ずれによる回転磁界を利用したものや、単相半波の位相差による交番磁界方式のものがあり、被検査物の形状によってはＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の磁化をする。
磁化の方法は被検査物に直接電流を流す方法や、コイルを被検査物に巻いて磁化する方法等が用いられている。
【０００７】
従来の多方向磁化は商用三相電源の周波数をそのまま磁化電流としたものが一般的に用いられていた。
従来からの商用三相電源の交流電流を使った方法では、磁化しようとする被検査面に対しＸ軸とＹ軸に、図４に示すような商用三相電源の２相の磁化電流を流した場合、それぞれの周波数が同じであることから、磁力線の合成ベクトルは、図５のように角度ごとに合成ベクトルの大きさが異なってくる。
【０００８】
つまり、このような商用三相電源の周波数を利用した方法は位相差が１２０度の同期した磁化電流である。従って多方向の磁力線のベクトルが０〜３６０度に渡って均一でないため検出感度に偏った方向性を生じた。この場合、被検査物に磁粉を分散した液を作用させたとき傷検出度の方向性の違いが発生し、多方向の傷検出度を均一にすることが困難であった。
【０００９】
すなわち、図５において、例えばＯＨ方向に直角方向の割れを有する傷に対しては、合成ベクトル７の磁力が強いのでこの傷の検出に効果的である。しかし、例えばＯＢ方向に直角方向の割れを有する傷は、合成ベクトル８の磁力が弱いのでこの傷の検出は困難となる。Ｘ軸とＹ軸の磁化電流の位相が９０度のずれであれば、磁力線の合成ベクトルを円にすることができるが、商用三相電源を直接利用する場合はこの欠点を解決することができなかった。
【００１０】
これと同様に、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸に商用三相電源の磁化電流を流した場合も、それぞれの磁化電流の位相は互いに１２０度づつずれているので、ＸＹ平面における合成ベクトルは円とはならず、またＹＺ平面における合成ベクトルおよびＸＺ平面の合成ベクトルも円とはならない。この場合も、当然これに磁粉を分散した液を作用させたとき傷検出度の方向性の違いが発生するという欠点があった。
【００１１】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、磁力線の合成ベクトルがあらゆる方向に向いて移動し、かつ合成ベクトルの大きさを全ての方向の積分値（または平均値）としてほぼ同じにすることができる磁粉探傷用磁化装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明磁粉探傷用磁化装置は、商用電源を整流回路を介して第１及び第２のインバータに供給し、この第１及び第２のインバータの出力を夫々出力トランスを介して被検査物を磁化するＸ軸及びＹ軸の励磁コイルに供給するようにした磁粉探傷用磁化装置であって、この第１及び第２のインバータの発生する周波数を夫々制御できるようにし、このＸ軸及びＹ軸の励磁コイルに夫々任意の周期で所定周波数範囲の周波数が時間の経過にともなって変化する交流電流を流すようにしたものである。
【００１４】
本発明の磁粉探傷用磁化装置によれば、複数個のコイルそれぞれに互いに異なる周波数の交流電流を通電して被検査物を磁化し、または、複数個のコイルそれぞれに互いに独立して周波数変調した交流電流を通電して被検査物を磁化することにより、合成ベクトルがあらゆる方向に向いて移動し、かつベクトルの大きさも一定の時間内における全ての方向の積分値（または平均値）としてほぼ同じにすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、磁粉探傷用磁化装置の例について図１および図２を参照しながら説明する。
【００１６】
図１および図２は複数の磁場を同一被検査物に作用させた場合、互いの磁化電流の周波数を違えて磁化することで上記の欠点を解消したものである。
【００１７】
図１は、磁粉探傷用磁化装置の構成例を示したものである。
この図１においては、商用三相電源１（例えば、２００Ｖ、５０Ｈｚ）からの電流を整流回路２ａに供給し、この整流回路２ａにより交流電流から直流電流を得る如くする。また、整流回路２ａより発生した直流電流を、インバータ３ａに入力し、このインバータ３ａにより所定周波数の交流電流に変換する。このインバータ３ａは、電解効果トランジスタ（ＦＥＴ）により構成する。
【００１８】
上述のインバータ３ａは、マイクロコンピュータ５ａから出力された制御信号により、発生する交流電流の周波数が制御されている。この場合、本例においては、この発生する周波数を３００Ｈｚとした。
また、インバータ３ａからの交流電流を、出力トランス４ａに供給し、この出力トランス４ａによりその電圧を所定電圧に昇圧し、Ｘ軸出力としてＸ軸の励磁コイルに供給する如くする。
【００１９】
一方、図１に示すように、商用三相電源１からの電流を整流回路２ｂに供給し、この整流回路２ｂにより交流電流から直流電流を得る如くする。
また、整流回路２ｂより発生した直流電流をインバータ３ｂに入力し、このインバータ３ｂにより所定周波数の交流電流に変換する。
【００２０】
上述のインバータ３ｂは、マイクロコンピュータ５ｂから出力された制御信号により、発生する交流電流の周波数が制御されている。この場合、本例においては、この発生する周波数を１００Ｈｚとした。
また、インバータ３ｂからの交流電流を出力トランス４ｂに供給し、この出力トランス４ｂにより、その電圧を所定電圧に昇圧し、Ｙ軸出力としてＹ軸の励磁コイルに供給する。
【００２１】
この図１の構成においては、Ｘ軸出力とＹ軸出力として、各々互いに周波数の異なる交流電流を発生させることができる。すなわち、Ｘ軸とＹ軸において、互いに異なる一定の周波数を有する交流電流を発生させることができる。
【００２２】
本例は、磁化しようとする被検査面に対し、図１で示したＸ軸出力とＹ軸出力に異なった一定の周波数の磁化電流を流すようにする。
【００２３】
本例においては、Ｘ軸出力に３００Ｈｚ、Ｙ軸出力に１００Ｈｚとする交流電流を発生させた。この場合、図２に示すように、磁化しようとする被検査面に対しＸ軸とＹ軸に異なった周波数の磁化電流を流した場合、磁場の合成ベクトルは、それぞれの電流が非同期であるため０〜３６０度時点では合成ベクトルは円にはならないが、３６０度以上は合成ベクトルが積分化し、傷検出度も均一化させることができる。
【００２４】
すなわち、従来のように、Ｘ軸とＹ軸に同じ周波数、例えば５０Ｈｚ（または６０Ｈｚ）の交流電流を供給した場合、互いの交流電流の位相が９０度ずれた状態で流せば、一方の電流の位相が０〜３６０度変化する間に、Ｘ軸とＹ軸の磁力線の合成ベクトルは一回転し、その合成ベクトルの大きさも等しいので合成ベクトルの軌跡は円となる。
【００２５】
これに対して、本例のように、Ｘ軸に３００Ｈｚの交流電流を、またＹ軸に１００Ｈｚの交流電流を供給した場合、Ｘ軸の３００Ｈｚの交流電流の位相が０〜３６０度変化しても、合成ベクトルは一回転することもなく、また合成ベクトルの大きさは同じ大きさにはならない。
【００２６】
しかし、この一見ランダムに見える合成ベクトルであっても、位相が多数回回転した後は合成ベクトルはあらゆる方向に向いて移動し、かつベクトルの大きさもその時間内における全ての方向の積分値（または平均値）としてほぼ同じ大きさになる。このことは、結果としてＸ軸、Ｙ軸に同じ周波数の電流を互いに位相を９０度ずらせて供給したことと同じことになる。
【００２７】
この方法はＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の磁化でも各面に対して同じ現象であり、多面体の多方向磁化に適していることになる。このことは、ＪＩＳにおけるＡ型テストピースを用いて試験し、十分な効果が得られることから確認できた。
【００２８】
次に、本発明に係る磁粉探傷用磁化装置の実施の形態について図１および図３を参照しながら説明する。
【００２９】
上述の例においては、Ｘ軸、Ｙ軸にそれぞれ周波数が異なる電流を供給した。しかし、それぞれの電流の周波数が一定であり、かつ一方の周波数が他方の周波数に比較して大きい（または小さい）という特徴を持っている。
【００３０】
この場合、周波数が大きくなったり小さくなったりすると割れ傷を検出する深さ、すなわち被検査物の表面に傷があるか、少し深いところに傷があるかを検出するのに周波数の大きさが影響を与えることになる。したがって、上述した例においては、Ｘ軸方向とＹ軸方向で割れ傷の検出の深さが異なってくるのである。
【００３１】
すなわち、磁力線の合成ベクトルはあらゆる方向を向き、その際の合成ベクトルの大きさはほぼ同じなる。つまり合成ベクトルの軌跡は円になるのであるが、合成ベクトルの向きにより割れ傷の検出深さが異なって来るという欠点を有している。この欠点を解決したのが以下に述べる例である。
【００３２】
すなわち、複数個のコイルそれぞれに、互いに独立して周波数変調した交流電流を通電して被検査物を磁化することにより、多方向の傷を検出するものである。
【００３３】
この例も、図１に示すごとき構成で具現化することができる。
この図１の本例においては、マイクロコンピュータ５ａおよび５ｂからインバータ３ａおよび３ｂに供給する制御信号を制御し、インバータ３ａおよび３ｂから出力する交流電流を例えば、１５０Ｈｚを中心にして、任意周期で所定範囲の周波数に変調する如くする。すなわち、所定周期で例えば１００Ｈｚ〜２００Ｈｚを繰り返す周波数の交流電流をインバータ３ａおよび３ｂが発生する如くする。
この場合は、Ｘ軸とＹ軸において互いに独立して周波数変調することができる。
【００３４】
またさらに、この周波数変調は、時間の経過にともなって連続的に周波数が変化するもので、その変化の仕方も規則的にすることもできるとともに、または不規則的、すなわちランダムにすることもできる。
【００３５】
本例においては、周波数変調した電流は、周波数が時間的に変化し、かつその時間的変化に規則性がない、すなわちランダムな特性を有する周波数の電流を与えた。すなわち、１５０Ｈｚを中心にして、プラスマイナス５０Ｈｚの周波数の範囲で連続的に周波数を変化させた。この変調はＸ軸出力とＹ軸出力とを互いに独立して行った。
【００３６】
本例の場合も上述した例と同様に、例えばＸ軸にランダムに周波数変調した周波数の交流電流を、またＹ軸にＸ軸の周波数変調とは独立した周波数変調した周波数の交流電流を供給した場合、Ｘ軸の電流の位相が０〜３６０度変化しても、合成ベクトルは一回転することもなく、また合成ベクトルの大きさは同じ大きさにはならない。
【００３７】
しかし、この一見ランダムに見える合成ベクトルであっても、位相が多数回回転した後は合成ベクトルはあらゆる方向に向いて移動し、かつベクトルの大きさもその時間内における全ての方向の積分値（または平均値）としてほぼ同じ大きさになる。また、Ｘ軸、Ｙ軸ともに交流電流の周波数変調がランダムであるので、割れ傷の検出深さも傷の方向により違いが出ることもなく均一とすることができる。
【００３８】
この方法はＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の磁化でも各面に対して同じ現象であり、多面体の多方向磁化に適していることになる。このことは、ＪＩＳにおけるＡ型テストピースを用いて試験し、十分な効果が得られることがわかった。
【００３９】
以上のことから、上述した２つ例によれば、一見ランダムに見える合成ベクトルであっても、位相が多数回回転した後は合成ベクトルはあらゆる方向に向いて移動し、かつベクトルの大きさもその時間内における全ての方向の積分値（または平均値）としてほぼ同じ大きさになる。
【００４０】
この方法はＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の磁化でも各面に対して同じ現象であり、多面体の多方向磁化に適していることになる。
【００４１】
また、従来の商用三相電源の交流電流を使用した方式では多方向の軸数は基本的に三相電源を利用した３軸であるのに対し、本発明では３軸ばかりでなく４軸以上の磁化軸を得ることができる。
【００４２】
また、従来の商用三相電源の周波数での磁化は傷の検出度が一定であるのに対し、本発明では傷に適応した周波数を選び磁化することで検出精度を上げることができる。
【００４３】
すなわち、一般的には周波数を高くすることにより微細な傷を発見することができる。本発明では、周波数を高くしたり低くすることが自由にできるので、微細な傷に対しては高い周波数を、また、比較的大きな傷の発見を目的とするときは低い周波数を選択することによって傷の大きさに適応した周波数を選ぶことができる。
【００４４】
また、従来においては、近接したところで複数の磁粉探傷用装置を用いた場合、それぞれの装置から発生する磁力線が他の装置の磁力線に影響することにより、それぞれの磁力線が互いに干渉するといったことがあっが、このような場合において、磁粉探傷用装置からの磁力線が互いに影響するような場合であっても、積分値としての合成ベクトルの方向と、合成ベクトルの大きさにはほとんど影響を及ぼさない。したがって、近接したところで複数の磁粉探傷用装置を同時に作動させることができ、磁粉探傷の能率の向上を図ることができる。
【００４５】
なお、本発明は、正弦波に限るわけではなく三角波、矩形波、またはパルス波でも同じ効果を得ることができることはもちろんである。
また、本発明は上述の例に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、一見ランダムに見える合成ベクトルであっても、位相が多数回回転した後は合成ベクトルはあらゆる方向に向いて移動し、かつベクトルの大きさもその時間内における全ての方向の積分値（または平均値）としてほぼ同じ大きさにすることができる。
【００４７】
また、本発明によれば、Ｘ軸およびＹ軸の平面方向ばかりでなく、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３次元方向の磁化でも各面に対して同じ現象であり、多面体の多方向磁化に適している。
【００４８】
また、本発明によれば、傷の大きさに適応した周波数を選び磁化することで検出精度を上げることができる。
【００４９】
また、本発明によれば、複数の磁粉探傷用装置からの磁力線が互いに影響するような場合であっても、積分値としての合成ベクトルの方向と、合成ベクトルの大きさにはほとんど影響を及ぼさないので、近接したところで複数の磁粉探傷用装置を同時に作動させることができ、磁粉探傷の能率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁粉探傷用磁化装置の構成を示す図である。
【図２】磁粉探傷用磁化装置に用いるＸ軸およびＹ軸に供給する磁化電流の例を示す図である。
【図３】本発明に係る磁粉探傷用磁化装置に用いるＸ軸およびＹ軸に供給する磁化電流の他の例を示す図である。
【図４】従来の磁粉探傷用磁化装置に用いるＸ軸およびＹ軸に供給する磁化電流の例を示す図である。
【図５】図４の従来例において発生する磁力線の合成ベクトルの軌跡を示す図である。
【符号の説明】
１…三相電源、２ａ，２ｂ…整流回路、３ａ，３ｂ…インバータ、４ａ，４ｂ…出力トランス、５ａ，５ｂ…マイクロコンピュータ、６…合成ベクトルの軌跡、７，８…合成ベクトル

Claims

商用電源を整流回路を介して第１及び第２のインバータに供給し、前記第１及び第２のインバータの出力を夫々出力トランスを介して被検査物を磁化するＸ軸及びＹ軸の励磁コイルに供給するようにした磁粉探傷用磁化装置であって、
前記第１及び第２のインバータの発生する周波数を夫々制御できるようにし、前記Ｘ軸及びＹ軸の励磁コイルに夫々任意の周期で所定周波数範囲の周波数が時間の経過にともなって変化する交流電流を流すようにしたことを特徴とする磁粉探傷用磁化装置。