JP4753648B2 - 携帯型磁粉探傷装置 - Google Patents

Description

本発明は、励磁コイルが巻回され、かつ先端部が検査対象物の表面にセットされる一対の磁極ヘッドとして形成されたコアを備えた磁化器により検査対象物を磁化して、紫外線発光による蛍光磁粉模様を基に探傷するためのバッテリ内蔵の携帯型磁粉探傷装置に関するものである。

この種の磁粉式探傷装置として、特許文献１により、励磁コイルを備えた探傷磁化器である磁化器或は紫外線光源を、交流商用電源に代えて、バッテリで駆動する携帯可能な磁粉探傷装置が開示されている。これにより、電源ケーブルを引込むことができない場所においても装置を携帯により移動させて探傷することができる。
特開平１１−２３７３６８号公報

しかしながら、この携帯可能な磁粉探傷装置は、関連装置の紫外線光源、検査後に検査領域の脱磁を必要により行う脱磁装置等は別体にするのを前提にしている。その外、通常検査データを残すために検査領域の撮像装置も必要になる。したがって、関連装置の全部を手持ちで移動させるには、作業効率が悪く、長時間にわたる検査の場合には肉体的負担が大きく、依然改良の余地が残されている。

本発明は、このような点に鑑みて、検査に際して必要な装置全部を容易に携帯可能にして、肉体的な負担を一層軽減して作業効率をさらに向上させ得る携帯型磁粉探傷装置を提供することを目的とする。

本発明は、この目的を達成するために、請求項１により、励磁コイルが巻回され、かつ先端部が検査対象物の表面にセットされる一対の磁極ヘッドとして形成されたコアを備えた磁化器により検査対象物を磁化して、紫外線発光による蛍光磁粉模様を基に探傷するためのバッテリ内蔵の携帯型磁粉探傷装置において、 スイッチング制御回路でスイッチング制御されるスイッチング素子を備えた共通のインバータで構成され、かつそれぞれバッテリを電源として励磁コイルに一定振幅の交流の磁化用励磁電圧を出力する磁化用励磁回路及び励磁電流レベルを漸次減少させる交流の脱磁用励磁電圧を出力する脱磁用励磁回路と、スイッチング制御回路に対して磁化用スイッチング制御信号又は脱磁用スイッチング制御信号を選択的に出力させる励磁モード選択スイッチと、励磁コイルに商用電源電圧が直接印加されるように、商用電源ケーブルのコネクタが装着されるソケットとを備えると共に、磁化用スイッチング制御信号の周波数が、商用電源電圧の直接印加による場合と、磁化用励磁回路による場合と同程度の励磁電流レベルになるように、バッテリ電源電圧と商用電源電圧との比に応じて設定されていることを特徴とする。

磁化コイルの直流抵抗に対応した直流電流を供給するには、請求項２により、励磁モード選択スイッチの磁化モードの選択操作に応答してインバータの出力端に平滑コンデンサが接続されると共に、磁化用スイッチング制御信号で制御されるスイッチング素子の導通角が、平滑コンデンサから出力すべき直流電圧レベルに応じて設定される。

装置全体を容易に携帯可能にするには、請求項３により、携帯可能な磁化器と、この磁化器にそれぞれ支持されて、一対の磁極ヘッド間の探傷領域に紫外線を照射する紫外線光源及び探傷領域を撮像するモニタカメラと、その画像を出力表示する携帯可能なモニタユニットと、腰ベルトに装着されるコントロールボックスとで構成され、このコントロールボックスに、バッテリと、磁化用励磁回路及び脱磁用励磁回路と、モニタユニットに出力表示されている画像データを格納し、かつバッテリを電源とするメモリ回路とが収納されると共に、励磁モード選択スイッチと、オン操作によりモニタユニットから信号ケーブル介して画像データをメモリ回路に取込ませる画像取込み指令スイッチとが設けられる。小型で、かつ取扱いの容易な磁化器としては、請求項４により、磁化器が、Ｕ字形のコアに対応した形状に形成され、両側のコア脚部の先端部が一対の磁極ヘッドとして形成されて磁化器の脚部の底面から突出し、磁化器の基部の底面に一対のキャスタが下設され、脚部間に紫外線光源及びモニタカメラが配置される。

請求項１の発明によれば、バッテリの内蔵により電源ケーブル無しで携帯・探傷が可能になると共に、バッテリ駆動のインバータの共用により、脱磁装置を別途に移動させる必要もなく、任意の周波数の交流磁化が可能になる。励磁コイルに商用電源電圧を直接印加する場合に、バッテリ駆動による交流磁化電圧と同程度の励磁電流レベルにすることができる。請求項２の発明によれば、インバータのスイッチング素子の導通角を制御して平滑することにより、励磁コイルの直流抵抗に適合した直流励磁電圧が出力可能になる。請求項３の発明によれば、バッテリ収納のコントロールボックスを腰ベルトに装着し、紫外線光源及びモニタカメラが一体化された磁化器及びモニタユニットを手で持つことにより、探傷に必要な装置全体を携帯して容易に移動できる。磁化後のモニタ作業も簡単になる。請求項４の発明によれば、磁化器が一層コンパクトに構成され、磁極ヘッドを浮かせた状態で磁化器の位置の微調整がスムーズになる。

図１乃至図４を基に本発明の実施の形態による携帯型磁粉探傷装置を説明する。この携帯型磁粉探傷装置は、図１及び図３に示すように、両側先端部が一対の磁極ヘッド１ａとして形成されて励磁コイルＬ１が巻回されたＵ字形、厳密にはコの字形のコア及び商用電源電圧を直流電圧に変換するコンバータ１１が収納された磁化器１と、この磁化器にそれぞれ着脱自在に支持されて、探傷領域に紫外線を照射するＵＶＬＥＤによる紫外線光源２及びその紫外線照射領域を撮像するモニタカメラ３と、その画像を出力表示する画面４１を備えた指掛けベルト４２付きの容易に携帯可能な大きさのモニタユニット４と、バッテリ５１が収納されて、腰ベルト５９に装着されるコントロールボックス５とで構成されている。

磁化器１は、対応のコの字形のハウジングにコアを収納する形状に形成され、その基部領域の上面に把手１４が突設されて容易に携帯可能な大きさである。その脚部の底面の先端部では、コア脚部の先端部である一対の磁極ヘッド１ａが下方へ突出し、基部の両側には一対のキャスタ１５が下設されている。また、図４に示すように、背面には、励磁コイルＬ１に対する励磁電流入力をオンオフする励磁スイッチＳ１及び励磁用ソケット１８が設けられ、後述の給電ケーブル２９、４４が導入される。

コントロールボックス５は、スイッチング素子であるＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４が並列接続されたスイッチング回路及びスイッチング制御回路５３で構成される磁化用励磁回路及び脱磁用励磁回路用インバータ５２と、モニタユニット４を制御し、かつその出力表示されている画像データを取込んで格納する格納部５４ａを備えたメモリ回路５４を内蔵すると共に、バッテリ５１でインバータ５２を駆動させる電源スイッチＳ２、励磁電圧出力用ソケット５５、バッテリ電圧出力用ソケット５８，５９、これらのソケットからバッテリ電圧を出力させるバッテリ出力スイッチＳ４、画像取込み指令スイッチＳ５並びにインバータ５２の動作を磁化モードから脱磁モードに切換える励磁モード選択スイッチＳ３が設けられている。

スイッチング制御回路５３は、図２Ａに示すように、磁化用励磁回路としてインバータ５２からバッテリ５１による電源電圧よりも僅かに低い略同程度の電圧レベルの正負の矩形波の励磁電圧を出力させて励磁コイルＬ１へ一定振幅の交流の励磁電流を供給するように、ＩＧＢＴ１、ＩＧＢＴ４及びＩＧＢＴ２、ＩＧＢＴ３に対して交互に矩形波パルスで点弧制御する磁化用スイッチング制御信号と、図２Ｂに示すように、脱磁用励磁回路としてインバータ５２から正負のパルス幅が徐々に狭くなる矩形波の励磁電圧を出力させて励磁コイルＬ１へ漸次振幅が小さくなる交流の励磁電流を供給するように、ＩＧＢＴ１、ＩＧＢＴ４及びＩＧＢＴ２、ＩＧＢＴ３に対して交互に徐々に幅が狭くなる矩形波パルスで点弧制御する脱磁用スイッチング制御信号とを選択的に出力する。スイッチング制御信号の周波数は、励磁コイルに商用電源電圧が直接印加された際にバッテリ５１による場合と略同程度の励磁電流レベルになるように、バッテリ電源電圧約２０Ｖと商用電源電圧との比約１／５に応じて、１０Ｈｚに設定されている。商用電源周波数６０Ｈｚに対して１０Ｈｚに固定されていても略同程度の励磁電流レベルになる。

このように構成された携帯型磁粉探傷装置の使用方法及び動作は次の通りである。バッテリ５１で作動させる場合、図３に示すように、ベルト５９にコントロールボックス５を装着すると共に、給電ケーブル１７の一方の端部のコネクタ１７ａを励磁電圧出力用ソケット５５に、また他方の端部のコネクタを磁化器１の励磁用ソケット１８に装着し、給電ケーブル２９、４４の一方の端部のコネクタ２９ａ、４４ａをコントロールボックス５のソケット５８，５９に装着し、信号ケーブル４５の一方の端部のプラグ４５ａをジャック５７に装着する。

これにより、一方の手で磁化器１の把手１４を持ち、他方の手でモニタユニット４を直接又は指掛けベルト４２に指を掛けて持ち、検査場所に移動する。磁粉液を噴射するスプレ容器は、磁化器１もしくはモニタユニット４と一緒に持つか、或はフック付きベルトを取付けて把手１４もしくは指掛けベルト４２に掛けることもできる。探傷に際して、磁化器１を両側の磁極ヘッド１ａ間が検査領域を占めるようにセットする。必要により、磁極ヘッド１ａを浮かせてキャスタ１５により移動させ、セット位置を微調整することもできる。

次いで、電源スイッチＳ２をオンにして励磁モード選択スイッチＳ３で磁化モードを選択し、励磁スイッチＳ１をオンにすると、インバータ５２から励磁コイルＬ１へ矩形波の励磁電圧が印加され、一定振幅の交流の励磁電流が供給される。これにより、双方の磁極ヘッド１ａ間の磁性材にその表面から１０Ｈｚに対応する深さに磁界が発生し、その間に割れ等の傷が存在すると、その形状に応じた磁極が発生する。

検査領域のモニタに際しては、電源スイッチＳ２及び励磁スイッチＳ１をオフにする。検査対象の磁性材表面に磁粉液を散布する。予め散布しておいても良い。場合により、溶液に混入しない乾式の磁粉を散布する。これにより、検査領域表面に、発生磁極に対応して磁粉の分布密度が変化して模様が形成される。次いでバッテリ出力スイッチＳ４をオンにして、紫外線光源２で検査領域に紫外線を照射し、発光した蛍光磁粉模様をモニタカメラ３で撮像する。これにより、モニタユニット４の画面４１で磁粉模様が観察される。必要により、画像取込み指令スイッチＳ５を操作してその画像データを保存する。

同様に、磁化器１を移動させて、さらに広い範囲を検査でき、その都度もしくは最後に全域をモニタする。検査の終了後、必要により、励磁モード選択スイッチＳ３で脱磁モードを選択し、電源スイッチＳ２及び励磁スイッチＳ１をオンにして、磁極ヘッド１ａを接面させた状態で漸減しつつ交番する磁界で脱磁を行うことができる。磁極ヘッド１ａの接面状態でキャスタ１５を転動させて、検査全域を移動走査により脱磁する。

商用電源で給電する場合には、代わりに励磁用ソケット１８に商用電源ケーブルのコネクタ９を装着し、励磁スイッチＳ１をオンにする間商用電源で磁化が行われる。モニタに際しては、励磁スイッチＳ１をオフにした状態で、同様にバッテリ出力スイッチＳ４をオンにして紫外線照射及び蛍光磁粉模様のモニタを行うことができる。脱磁は、商用電源ケーブルを外して、同様にコントロールボックス５から脱磁用励磁電流を供給する。

尚、別の実施形態として、磁化用励磁回路及び脱磁用励磁回路は、それぞれバッテリを電源として、一定振幅の正弦波電圧及び振幅が漸減する正弦波電圧を出力するように構成することもできる。また、共通のインバータで構成する場合、スイッチング素子をＩＧＢＴに代えてトランジスタで構成して、磁化モード及び脱磁モード共に正弦波のインバータ電圧を出力するようにスイッチング制御することも可能である。また、紫外線光源２、モニタカメラ３及びモニタユニット４の全部又は一部は、コントロールボックス５のバッテリ５１の消耗を抑制するために、専用のバッテリを別に内蔵させることも考えられる。これにより、前述の実施形態における給電ケーブル２９、４４を廃止することもできる。

図５は、さらに別の実施形態による携帯型磁粉探傷装置を示すもので、前述のものと同一もしくは同等部分は同一符号で説明する。コントロールボックス５は、ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４が並列接続されたスイッチング回路及びスイッチング制御回路５３で構成される磁化用及び脱磁用共用のインバータ５２、直流電流で深く磁化するために、その出力端に接続された平滑コンデンサＣ１及びメモリ回路５４を内蔵すると共に、電源スイッチＳ２、メモリ回路５４へのバッテリ出力スイッチＳ４、画像取込み指令スイッチＳ５並びにインバータ５２の動作を磁化モードから脱磁モードに切換える励磁モード選択スイッチＳ３が設けられている。

紫外線光源２、モニタカメラ３及びモニタユニット４は、専用のバッテリをそれぞれ直接内蔵している。励磁モード選択スイッチＳ３は、連動の３回路で構成され、所定の周波数の磁化用スイッチング制御信号及び脱磁用スイッチング制御信号間の切換と、平滑コンデンサＣ１による磁化用直流電圧出力及び平滑コンデンサＣ１のバイパスによる脱磁用交流電圧出力間の切換を行う。また、ＩＧＢＴ１、ＩＧＢＴ４及びＩＧＢＴ２、ＩＧＢＴ３に対する磁化用スイッチング制御信号の矩形波パルスの幅は、励磁コイルＬ１にその直流抵抗に応じて商用電源電圧が直接印加した場合と略同程度の励磁電流レベルにする出力電圧を平滑コンデンサＣ１から出力させる導通角で点弧制御するように設定されている。

励磁電圧出力用ソケット５５及び励磁用ソケット１８間に給電ケーブル１７を接続して電源スイッチＳ２をオンにして励磁モード選択スイッチＳ３で磁化モードを選択し、励磁スイッチＳ１をオンにすると、インバータ５２から平滑コンデンサＣ１を介して励磁コイルＬ１へ直流の励磁電流が供給され、双方の磁極ヘッド１ａ間の磁性材に交流よりも深く磁界を発生する。検査領域のモニタに際しては、電源スイッチＳ２及び励磁スイッチＳ１をオフにし、バッテリ出力スイッチＳ４をオンにすると共に、内蔵のバッテリで駆動される紫外線光源２をオンにして検査領域に紫外線を照射し、バッテリ内蔵のモニタカメラ３をオンにして発光した蛍光磁粉模様を撮像する。これにより、バッテリ内蔵のモニタユニット４をオンにして、その画面４１で磁粉模様が観察される。

必要により、画像取込み指令スイッチＳ５を操作して、信号ケーブル４５を介してその画像データを保存する。検査の終了後、必要により、励磁モード選択スイッチＳ３で脱磁モードを選択し、平滑コンデンサＣ１をバイパスさせることにより、脱磁用交流電圧を出力させて漸減する交流磁界で脱磁を行う。商用電源で給電する場合には、代わりに励磁用ソケット１８に商用電源ケーブルのコネクタ９を装着し、励磁スイッチＳ１をオンにすると、その間商用電源で磁化が行われる。

尚、直流電圧で励磁する場合、バッテリ電源電圧と励磁コイルの直流抵抗とが整合する場合、磁化用励磁回路は、インバータを介することなく直接励磁電流を供給するように構成することもできる。また、励磁モード選択スイッチを脱磁モード及び２種類の磁化モードとの３段切換式にして、磁化用励磁回路を、インバータによる交流励磁電圧と、インバータ出力を平滑するか又はバッテリ電源電圧そのものの直流励磁電圧とのいずれかを選択的に出力し得るように構成することもできる。例えば、図５において、励磁モード選択スイッチＳ３を３段切換式にして、３段目で磁化モードを選択し、平滑コンデンサＣ１をバイパスさせた状態で、交流磁化用スイッチング制御信号でスイッチング回路を制御してインバータ５２による交流励磁電圧を出力させる。

さらに、前述のいずれの実施形態においても紫外線光源及びカメラを支持する商用電源用ソケット付きの磁化器と、バッテリ、励磁回路、メモリ回路等が収納されるコントロールボックスとを別体として説明したが、これらを一体にしても携帯可能な程度に構成することは可能である。

本発明の実施の形態による携帯型磁粉探傷装置の回路構成を示す図である。 同装置の動作を説明する波形図である。 同装置を示す斜視図である。 同装置の磁化器の背面図である。 別の実施の形態による携帯型磁粉探傷装置の回路構成を示す図である。

符号の説明

１ 磁化器
１ａ 磁極ヘッド
２ 紫外線光源
３ モニタカメラ
４ モニタユニット
５ コントロールボックス
１５ キャスタ
１８ 励磁電流用ソケット
５１ バッテリ
５２ インバータ
Ｌ１ 励磁コイル
Ｓ１ 励磁スイッチ
Ｓ２ 電源スイッチ
Ｓ３ 励磁モード選択スイッチ
Ｓ５ 画像取込み指令スイッチ

Claims (4)

1. 励磁コイルが巻回され、かつ先端部が検査対象物の表面にセットされる一対の磁極ヘッドとして形成されたコアを備えた磁化器により検査対象物を磁化して、紫外線発光による蛍光磁粉模様を基に探傷するためのバッテリ内蔵の携帯型磁粉探傷装置において、
   スイッチング制御回路でスイッチング制御されるスイッチング素子を備えた共通のインバータで構成され、かつそれぞれバッテリを電源として励磁コイルに一定振幅の交流の磁化用励磁電圧を出力する磁化用励磁回路及び励磁電流レベルを漸次減少させる交流の脱磁用励磁電圧を出力する脱磁用励磁回路と、前記スイッチング制御回路に対して磁化用スイッチング制御信号又は脱磁用スイッチング制御信号を選択的に出力させる励磁モード選択スイッチと、前記励磁コイルに商用電源電圧が直接印加されるように、商用電源ケーブルのコネクタが装着されるソケットとを備えると共に、
   前記磁化用スイッチング制御信号の周波数が、前記商用電源電圧の直接印加による場合と、前記磁化用励磁回路による場合と同程度の励磁電流レベルになるように、前記バッテリ電源電圧と前記商用電源電圧との比に応じて設定されていることを特徴とする携帯型磁粉探傷装置。
2. 励磁モード選択スイッチの磁化モードの選択操作に応答してインバータの出力端に平滑コンデンサが接続されると共に、磁化用スイッチング制御信号で制御されるスイッチング素子の導通角が、前記平滑コンデンサから出力すべき直流電圧レベルに応じて設定されていることを特徴とする請求項１記載の携帯型磁粉探傷装置。
3. 携帯可能な磁化器と、この磁化器にそれぞれ支持されて、一対の磁極ヘッド間の探傷領域に紫外線を照射する紫外線光源及び前記探傷領域を撮像するモニタカメラと、その画像を出力表示する携帯可能なモニタユニットと、腰ベルトに装着されるコントロールボックスとで構成され、
   このコントロールボックスに、バッテリと、磁化用励磁回路及び脱磁用励磁回路と、前記モニタユニットに出力表示されている画像データを格納し、かつ前記バッテリを電源とするメモリ回路とが収納されると共に、励磁モード選択スイッチと、オン操作により前記モニタユニットから信号ケーブル介して前記画像データを前記メモリ回路に取込ませる画像取込み指令スイッチとが設けられたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の携帯型磁粉探傷装置。
4. 磁化器が、Ｕ字形のコアに対応した形状に形成され、両側のコア脚部の先端部が一対の磁極ヘッドとして形成されて前記磁化器の脚部の底面から突出し、前記前記磁化器の基部の底面に一対のキャスタが下設され、前記脚部間に紫外線光源及びモニタカメラが配置されたことを特徴とする請求項３記載の携帯型磁粉探傷装置。

Images