JP6634629B2 - 渦流探傷装置 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、管、丸棒鋼、線材、丸ビレットの外面など、検査対象面が曲面である長尺の被検査材の検査対象面全体を精度良く探傷可能な渦流探傷装置に関する。
従来、例えば、特許文献１に記載のように、渦流探傷プローブ（特許文献１では「旋回プローブ１３」を円盤（特許文献１では「回転体１６」）の回転中心からずらした位置に取り付けて、長尺の被検査材の検査対象面に対向配置し、円盤を回転させると共に、円盤に対して被検査材を長手方向に相対的に移動させることで、被検査材の検査対象面に生じているきずを検出する渦流探傷装置が知られている。
上記のように、渦流探傷プローブを回転させる方式の渦流探傷装置では、渦流探傷プローブは平面上で回転するため、検査対象面が曲面である場合、渦流探傷プローブの回転位置に応じて、検査対象面からのリフトオフが変化する。リフトオフが相対的に大きい箇所では渦流探傷プローブの出力信号（きず検出信号）の強度が相対的に低下するため、きずの検出能も相対的に低下する。このリフトオフが相対的に大きい箇所でのきず検出能の低下を補完するために、探傷感度（きず検出信号の増幅率）を大きくすると、渦流探傷プローブの回転位置に関わらず探傷感度が大きくなる。このため、リフトオフが相対的に小さい箇所でのきず検出信号の強度が大きくなり過ぎて、きずの過検出が生じるために有効ではない。検査対象面の曲率が大きいほど上記リフトオフの変化による影響は顕著であり、検査対象面の曲率が所定値以上に大きい場合には、検査対象面において探傷可能な範囲が限定される（リフトオフが相対的に小さい箇所しか探傷できない）という問題がある。
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、検査対象面が曲面である長尺の被検査材の検査対象面全体を精度良く探傷可能な渦流探傷装置を提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討した結果、以下の（１）〜（３）を満足する渦流探傷装置とすることで、リフトオフの変化による影響を低減できると共に、被検査材の検査対象面全体を探傷可能であることに想到した。
（１）従来のように渦流探傷プローブを回転させるのではなく、被検査材の長手方向に直交する短手方向に沿って複数の渦流探傷プローブを配置する。
（２）複数の渦流探傷プローブによる探傷範囲（被検査材の短手方向に沿って配置された各渦流探傷プローブの探傷範囲を合成して得られる探傷範囲）が被検査材の検査対象面の短手方向全体に亘るように、なお且つ、複数の渦流探傷プローブの被検査材の検査対象面からのリフトオフが互いに同等となるように、複数の渦流探傷プローブを位置決めする。
（３）渦流探傷を実行する際、複数の渦流探傷プローブが被検査材の長手方向に沿って相対的に移動する。
（１）従来のように渦流探傷プローブを回転させるのではなく、被検査材の長手方向に直交する短手方向に沿って複数の渦流探傷プローブを配置する。
（２）複数の渦流探傷プローブによる探傷範囲（被検査材の短手方向に沿って配置された各渦流探傷プローブの探傷範囲を合成して得られる探傷範囲）が被検査材の検査対象面の短手方向全体に亘るように、なお且つ、複数の渦流探傷プローブの被検査材の検査対象面からのリフトオフが互いに同等となるように、複数の渦流探傷プローブを位置決めする。
（３）渦流探傷を実行する際、複数の渦流探傷プローブが被検査材の長手方向に沿って相対的に移動する。
ただし、複数の渦流探傷プローブが被検査材の長手方向に沿ってのみ相対的に移動するのであれば、被検査材の長手方向に沿って直線状に延びるきずについては、その長手方向両端部しか検出できない可能性が生じる。すなわち、きずの中央部では、渦流探傷プローブによって被検査材に誘起された渦電流の経路が時間的に変化しないために、きず検出信号が得られない可能性がある。
そのため、本発明者らは更に鋭意検討した結果、以下の（４）を更に満足する渦流探傷装置とすることで、被検査材の長手方向に沿って直線状に延びるきずであっても、きずの両端部のみならず全体からきず検出信号が得られ易くなり、きず検出精度が高まることを見出した。
（４）渦流探傷を実行する際、複数の渦流探傷プローブが被検査材の短手方向に沿って揺動する。
そのため、本発明者らは更に鋭意検討した結果、以下の（４）を更に満足する渦流探傷装置とすることで、被検査材の長手方向に沿って直線状に延びるきずであっても、きずの両端部のみならず全体からきず検出信号が得られ易くなり、きず検出精度が高まることを見出した。
（４）渦流探傷を実行する際、複数の渦流探傷プローブが被検査材の短手方向に沿って揺動する。
本発明は、本発明者らの上記の知見に基づき完成したものである。
すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、第１の手段として、検査対象面が曲面である長尺の被検査材を探傷する渦流探傷装置であって、前記被検査材の検査対象面に対向し、前記被検査材の長手方向から見て、前記被検査材の長手方向に直交する短手方向に沿って配置された複数の渦流探傷プローブと、前記複数の渦流探傷プローブを前記被検査材の検査対象面に対して位置決めする位置決め手段と、前記複数の渦流探傷プローブを前記被検査材の短手方向に沿って揺動させる揺動手段とを備え、前記複数の渦流探傷プローブは、前記検査対象面に対向する面が平坦面であり、前記位置決め手段は、前記複数の渦流探傷プローブの前記被検査材の長手方向周りの回動位置を調整して位置決めすることが可能であり、前記複数の渦流探傷プローブは、前記被検査材の長手方向から見て、探傷範囲が前記被検査材の検査対象面の短手方向全体に亘ると共に、前記被検査材の検査対象面からのリフトオフが互いに同等となるように、前記位置決め手段によって位置決めされており、渦流探傷を実行する際、前記複数の渦流探傷プローブは、前記被検査材の長手方向に沿って相対的に移動すると共に、前記揺動手段によって前記被検査材の短手方向に沿って揺動することを特徴とする渦流探傷装置を提供する。
また、前記課題を解決するため、本発明は、第２の手段として、検査対象面が曲面である長尺の被検査材を探傷する渦流探傷装置であって、前記被検査材の検査対象面に対向し、前記被検査材の長手方向から見て、前記被検査材の長手方向に直交する短手方向に沿って配置された複数の渦流探傷プローブと、前記複数の渦流探傷プローブを前記被検査材の検査対象面に対して位置決めする位置決め手段と、前記複数の渦流探傷プローブを前記被検査材の短手方向に沿って揺動させる揺動手段とを備え、前記複数の渦流探傷プローブは、それぞれ渦流探傷センサを具備し、前記複数の渦流探傷プローブは、前記被検査材の長手方向から見て、探傷範囲が前記被検査材の検査対象面の短手方向全体に亘ると共に、前記被検査材の検査対象面からのリフトオフが互いに同等となるように、前記位置決め手段によって位置決めされており、渦流探傷を実行する際、前記複数の渦流探傷プローブは、前記被検査材の長手方向に沿って相対的に移動すると共に、前記揺動手段によって、前記被検査材の短手方向に沿った前記渦流探傷センサの有効探傷範囲と同程度の揺動幅で揺動することを特徴とする渦流探傷装置を提供する。
すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、第１の手段として、検査対象面が曲面である長尺の被検査材を探傷する渦流探傷装置であって、前記被検査材の検査対象面に対向し、前記被検査材の長手方向から見て、前記被検査材の長手方向に直交する短手方向に沿って配置された複数の渦流探傷プローブと、前記複数の渦流探傷プローブを前記被検査材の検査対象面に対して位置決めする位置決め手段と、前記複数の渦流探傷プローブを前記被検査材の短手方向に沿って揺動させる揺動手段とを備え、前記複数の渦流探傷プローブは、前記検査対象面に対向する面が平坦面であり、前記位置決め手段は、前記複数の渦流探傷プローブの前記被検査材の長手方向周りの回動位置を調整して位置決めすることが可能であり、前記複数の渦流探傷プローブは、前記被検査材の長手方向から見て、探傷範囲が前記被検査材の検査対象面の短手方向全体に亘ると共に、前記被検査材の検査対象面からのリフトオフが互いに同等となるように、前記位置決め手段によって位置決めされており、渦流探傷を実行する際、前記複数の渦流探傷プローブは、前記被検査材の長手方向に沿って相対的に移動すると共に、前記揺動手段によって前記被検査材の短手方向に沿って揺動することを特徴とする渦流探傷装置を提供する。
また、前記課題を解決するため、本発明は、第２の手段として、検査対象面が曲面である長尺の被検査材を探傷する渦流探傷装置であって、前記被検査材の検査対象面に対向し、前記被検査材の長手方向から見て、前記被検査材の長手方向に直交する短手方向に沿って配置された複数の渦流探傷プローブと、前記複数の渦流探傷プローブを前記被検査材の検査対象面に対して位置決めする位置決め手段と、前記複数の渦流探傷プローブを前記被検査材の短手方向に沿って揺動させる揺動手段とを備え、前記複数の渦流探傷プローブは、それぞれ渦流探傷センサを具備し、前記複数の渦流探傷プローブは、前記被検査材の長手方向から見て、探傷範囲が前記被検査材の検査対象面の短手方向全体に亘ると共に、前記被検査材の検査対象面からのリフトオフが互いに同等となるように、前記位置決め手段によって位置決めされており、渦流探傷を実行する際、前記複数の渦流探傷プローブは、前記被検査材の長手方向に沿って相対的に移動すると共に、前記揺動手段によって、前記被検査材の短手方向に沿った前記渦流探傷センサの有効探傷範囲と同程度の揺動幅で揺動することを特徴とする渦流探傷装置を提供する。
本発明の第１及び第２の手段に係る渦流探傷装置によれば、複数の渦流探傷プローブが、被検査材の長手方向から見て、探傷範囲が被検査材の検査対象面の短手方向全体に亘ると共に、被検査材の検査対象面からのリフトオフが互いに同等となるように、位置決め手段によって位置決めされている。そして、渦流探傷を実行する際、複数の渦流探傷プローブは、被検査材の長手方向に沿って相対的に移動する。このため、リフトオフの変化による影響を低減できると共に、被検査材の検査対象面全体を探傷可能である。
また、本発明の第１及び第２の手段に係る渦流探傷装置によれば、渦流探傷を実行する際、複数の渦流探傷プローブが、揺動手段によって被検査材の短手方向に沿って揺動する。このため、被検査材の長手方向に沿って直線状に延びるきずであっても、きずの両端部のみならず全体を検出し易くなり、きず検出精度が高まる。
以上のように、本発明の第１及び第２の手段に係る渦流探傷装置によれば、検査対象面が曲面である長尺の被検査材の検査対象面全体を精度良く探傷可能である。
また、本発明の第１及び第２の手段に係る渦流探傷装置によれば、渦流探傷を実行する際、複数の渦流探傷プローブが、揺動手段によって被検査材の短手方向に沿って揺動する。このため、被検査材の長手方向に沿って直線状に延びるきずであっても、きずの両端部のみならず全体を検出し易くなり、きず検出精度が高まる。
以上のように、本発明の第１及び第２の手段に係る渦流探傷装置によれば、検査対象面が曲面である長尺の被検査材の検査対象面全体を精度良く探傷可能である。
さらに、前記課題を解決するため、本発明は、第３の手段として、検査対象面が曲面である長尺の被検査材を探傷する渦流探傷装置であって、前記被検査材の検査対象面に対向し、前記被検査材の長手方向から見て、前記被検査材の長手方向に直交する短手方向に沿って配置された複数の渦流探傷プローブと、前記複数の渦流探傷プローブを前記被検査材の検査対象面に対して位置決めする位置決め手段と、前記複数の渦流探傷プローブを前記被検査材の短手方向に沿って揺動させる揺動手段とを備え、前記複数の渦流探傷プローブは、それぞれ複数の渦流探傷センサを具備し、前記複数の各渦流探傷センサは、前記被検査材の短手方向に沿って並設され、前記被検査材の検査対象面に対して互いに逆位相の交流磁界を作用させて前記被検査材の検査対象面に渦電流を誘起する一対の励磁コイルと、前記一対の励磁コイルの間に設けられ、前記一対の励磁コイルによって誘起された渦電流によって生じる磁界を検出する検出コイルとを有し、前記複数の渦流探傷プローブは、前記被検査材の長手方向から見て、探傷範囲が前記被検査材の検査対象面の短手方向全体に亘ると共に、前記被検査材の検査対象面からのリフトオフが互いに同等となるように、前記位置決め手段によって位置決めされており、渦流探傷を実行する際、前記複数の渦流探傷プローブは、前記被検査材の長手方向に沿って相対的に移動すると共に、前記揺動手段によって前記被検査材の短手方向に沿って揺動することを特徴とする渦流探傷装置を提供する。
本発明の第３の手段に係る渦流探傷装置によれば、各渦流探傷センサが具備する一対の励磁コイルのうち、一方の励磁コイルから被検査材の検査対象面に対して作用する交流磁界と、他方の励磁コイルから被検査材の検査対象面に対して作用する交流磁界とが逆位相である。このため、各励磁コイルからの交流磁界によって被検査材の検査対象面に誘起される各渦電流、及び、各渦電流によって生じる各磁界も逆位相となる。したがって、被検査材の検査対象面にきずが存在しない場合、一対の励磁コイルの間に設けられた検出コイルで検出される各磁界の強度は略同等になると共に逆位相であるため、原理上は検出コイルに起電力が発生しない（検出コイルの検出信号の強度がゼロである）。一方、被検査材の検査対象面にきずが存在する場合には、検出コイルで検出される各磁界は逆位相であるものの、その強度がきずの存在する位置や大きさによって互いに異なるものとなる。このため、検出される各磁界の強度差に応じて検出コイルに起電力が発生し、検出コイルからきず検出信号が出力される。
本発明の第３の手段に係る渦流探傷装置によれば、励磁コイルが単一の構成に比べて、リフトオフの変化による影響を受け難いという利点を有する。励磁コイルが単一の場合、リフトオフの変化に伴い、被検査材の検査対象面に作用する交流磁界によって誘起される渦電流の強度が変化し、渦電流によって生じ検出コイルで検出される磁界の強度が変化するため、検出コイルの出力信号がリフトオフの変化に伴って変化する。しかしながら、本発明の第３の手段に係る渦流探傷装置によれば、一対の励磁コイルの双方がリフトオフの変化の影響を受けるものの、各励磁コイルによって生じ検出コイルで検出される各磁界が逆位相であり相殺されるため、リフトオフの変化に伴う検出コイルの出力信号の変化を抑制可能である。
本発明の第３の手段に係る渦流探傷装置によれば、励磁コイルが単一の構成に比べて、リフトオフの変化による影響を受け難いという利点を有する。励磁コイルが単一の場合、リフトオフの変化に伴い、被検査材の検査対象面に作用する交流磁界によって誘起される渦電流の強度が変化し、渦電流によって生じ検出コイルで検出される磁界の強度が変化するため、検出コイルの出力信号がリフトオフの変化に伴って変化する。しかしながら、本発明の第３の手段に係る渦流探傷装置によれば、一対の励磁コイルの双方がリフトオフの変化の影響を受けるものの、各励磁コイルによって生じ検出コイルで検出される各磁界が逆位相であり相殺されるため、リフトオフの変化に伴う検出コイルの出力信号の変化を抑制可能である。
本発明の第３の手段に係る渦流探傷装置における渦流探傷センサ（一対の励磁コイルと、一対の励磁コイルの間に設けられた検出コイルとを有する渦流探傷センサ）によれば、検出コイルの直下近傍にきずが存在すると、きずが存在しない場合と同様に、検出コイルで検出される各磁界の強度が略同等になり、逆位相であるため、検出コイルに起電力が発生しないおそれがある。換言すれば、検出コイルの直下近傍領域が探傷不能な不感帯になる可能性がある。
この不感帯を抑制するには、被検査材の長手方向に沿って少なくとも一対の渦流探傷センサを並設し、被検査材の長手方向から見て、一方の渦流探傷センサの不感帯（検出コイルの直下近傍領域）が他方の渦流探傷センサの有効探傷範囲（検出コイルの直下近傍を除く領域）と重なるように、各渦流探傷センサの位置を被検査材の短手方向に沿ってずらして配置すればよい。
この不感帯を抑制するには、被検査材の長手方向に沿って少なくとも一対の渦流探傷センサを並設し、被検査材の長手方向から見て、一方の渦流探傷センサの不感帯（検出コイルの直下近傍領域）が他方の渦流探傷センサの有効探傷範囲（検出コイルの直下近傍を除く領域）と重なるように、各渦流探傷センサの位置を被検査材の短手方向に沿ってずらして配置すればよい。
具体的には、本発明の第３の手段に係る渦流探傷装置において、前記複数の各渦電流探傷プローブは、前記被検査材の長手方向に沿って並設された少なくとも一対の前記渦流探傷センサを具備し、前記一対の渦流探傷センサのうち、一方の渦流探傷センサにおける前記被検査材の短手方向に沿ったきず検出信号の強度分布のピークの中間に、他方の渦流探傷センサにおける前記被検査材の短手方向に沿ったきず検出信号の強度分布のピークが位置するように、前記一対の渦流探傷センサが前記被検査材の短手方向に沿ってずれて配置されていることが好ましい。
上記の好ましい構成によれば、一方の渦流探傷センサにおける被検査材の短手方向に沿ったきず検出信号の強度分布のピークの中間（この中間点近傍領域が、一方の渦流探傷センサの不感帯になると考えられる）に、他方の渦流探傷センサにおける被検査材の短手方向に沿ったきず検出信号の強度分布のピーク（このピーク点近傍領域は、他方の渦流探傷センサの有効探傷範囲になると考えられる）が位置するように、一対の渦流探傷センサが被検査材の短手方向に沿ってずれて配置される。このため、被検査材の長手方向から見て、一方の渦流探傷センサの不感帯が他方の渦流探傷センサの有効探傷範囲に重なることになる。これにより、一対の渦流探傷センサ全体で評価すれば、不感帯が抑制されることになる。
なお、上記の好ましい構成における「被検査材の短手方向に沿ったきず検出信号の強度分布」とは、被検査材に所定の人工きず（たとえば、一対の励磁コイル及び検出コイルよりも小さい幅で被検査材の長手方向に延びる人工きず）を設け、この人工きずに対して渦流探傷センサを被検査材の短手方向に沿って相対的に移動させた場合に得られる検出コイルの出力信号（きず検出信号）の強度分布を意味する。この強度分布は、渦流探傷センサが有する一対の励磁コイルの直下に人工きずが位置したときにピークになる（したがって、２つのピークを有する）と考えられる。
なお、上記の好ましい構成における「被検査材の短手方向に沿ったきず検出信号の強度分布」とは、被検査材に所定の人工きず（たとえば、一対の励磁コイル及び検出コイルよりも小さい幅で被検査材の長手方向に延びる人工きず）を設け、この人工きずに対して渦流探傷センサを被検査材の短手方向に沿って相対的に移動させた場合に得られる検出コイルの出力信号（きず検出信号）の強度分布を意味する。この強度分布は、渦流探傷センサが有する一対の励磁コイルの直下に人工きずが位置したときにピークになる（したがって、２つのピークを有する）と考えられる。
本発明によれば、検査対象面が曲面である長尺の被検査材の検査対象面全体を精度良く探傷可能である。
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態に係る渦流探傷装置について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る渦流探傷装置の概略構成を模式的に示す図である。図１（ａ）は被検査材の長手方向から見た正面図であり、図１（ｂ）は被検査材の長手方向に直交する短手方向から見た側面図である。なお、図１（ａ）では、便宜上、渦流探傷装置が備える位置決め手段の図示を省略している。また、図１（ａ）では、便宜上、渦流探傷装置が備える複数の渦流探傷プローブのうち、３つの渦流探傷プローブを残りの３つの渦流探傷プローブよりも上方に図示しているが、実際には被検査材の検査対象面からのリフトオフが互いに同等であるため、残りの３つの渦流探傷プローブもほぼ同じ高さに位置する。
図２は、本実施形態に係る渦流探傷装置が備える位置決め手段及び揺動手段の概略構成を模式的に示す図である。図２（ａ）は被検査材の長手方向から見た正面図であり、図２（ｂ）は裏面図である。
図１又は図２に示すように、本実施形態に係る渦流探傷装置１００は、検査対象面Ｓ１が曲面である長尺の被検査材Ｓ（例えば、丸棒鋼など）を探傷する装置であり、複数の渦流探傷プローブ１（本実施形態では、６つの渦流探傷プローブ１ａ〜１ｆ）と、位置決め手段２と、揺動手段３とを備えている。また、本実施形態に係る渦流探傷装置１００は、各渦流探傷プローブ１に電気的に接続された探傷器４と、探傷器４及びＰＬＣ（Programmable Logic Controller、図示せず）に電気的に接続された制御装置５とを備えている。
図１は、本発明の一実施形態に係る渦流探傷装置の概略構成を模式的に示す図である。図１（ａ）は被検査材の長手方向から見た正面図であり、図１（ｂ）は被検査材の長手方向に直交する短手方向から見た側面図である。なお、図１（ａ）では、便宜上、渦流探傷装置が備える位置決め手段の図示を省略している。また、図１（ａ）では、便宜上、渦流探傷装置が備える複数の渦流探傷プローブのうち、３つの渦流探傷プローブを残りの３つの渦流探傷プローブよりも上方に図示しているが、実際には被検査材の検査対象面からのリフトオフが互いに同等であるため、残りの３つの渦流探傷プローブもほぼ同じ高さに位置する。
図２は、本実施形態に係る渦流探傷装置が備える位置決め手段及び揺動手段の概略構成を模式的に示す図である。図２（ａ）は被検査材の長手方向から見た正面図であり、図２（ｂ）は裏面図である。
図１又は図２に示すように、本実施形態に係る渦流探傷装置１００は、検査対象面Ｓ１が曲面である長尺の被検査材Ｓ（例えば、丸棒鋼など）を探傷する装置であり、複数の渦流探傷プローブ１（本実施形態では、６つの渦流探傷プローブ１ａ〜１ｆ）と、位置決め手段２と、揺動手段３とを備えている。また、本実施形態に係る渦流探傷装置１００は、各渦流探傷プローブ１に電気的に接続された探傷器４と、探傷器４及びＰＬＣ（Programmable Logic Controller、図示せず）に電気的に接続された制御装置５とを備えている。
複数の渦流探傷プローブ１は、被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１に対向し、被検査材Ｓの長手方向（図１に示すＸ方向）から見て、被検査材Ｓの長手方向に直交する短手方向（図１に示すＹ方向）に沿って配置されている。具体的には、複数の渦流探傷プローブ１は、被検査材Ｓの長手方向から見て、被検査材Ｓの短手方向に沿って隣接する渦流探傷プローブ１（例えば渦流探傷プローブ１ａと渦流探傷プローブ１ｂ）の探傷範囲が一部重なり合って、複数の渦流探傷プローブ１全体の探傷範囲（各渦流探傷プローブ１の探傷範囲を合成して得られる探傷範囲）が被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１の短手方向全体に亘るように配置されている。また、複数の渦流探傷プローブ１は、被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１からのリフトオフＬが互いに同等（本実施形態では２〜２．２ｍｍ）となるように配置されている。より具体的に説明すれば、制御装置５には、被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１の形状毎に、上記の条件（複数の渦流探傷プローブ１全体の探傷範囲が被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１の短手方向全体に亘り、被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１からのリフトオフＬが互いに同等となる条件）を満足する各渦流探傷プローブ１の位置が予め記憶されている。そして、渦流探傷を実行する前に、制御装置５は、上位のコンピュータから被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１に関する情報を受信し、予め記憶した各渦流探傷プローブ１の位置の中から、受信した情報に適合する各渦流探傷プローブ１の位置を選択し、各渦流探傷プローブ１がこの選択した位置となるように、ＰＬＣを介して位置決め手段２に制御信号を送信して位置決めさせる。なお、図１（ｂ）に示すように、各渦流探傷プローブ１は、被検査材Ｓの長手方向にずれた位置に配置されている。
本実施形態の位置決め手段２は、複数の渦流探傷プローブ１を被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１に対して位置決めする手段であり、筐体２１と、エアシリンダー２２と、支持部材２３と、基台２４とを具備する。
筐体２１は、渦流探傷プローブ１毎に設けられ、各渦流探傷プローブ１と揺動手段３の機構部とを収容している。ただし、各渦流探傷プローブ１の端部（被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１に対向する側の端部）は、筐体２１の外部に露出している。
エアシリンダ２２は、筐体２１毎に取り付けられ、進退動することによって各筐体２１ひいては各渦流探傷プローブ１を上下方向（図１に示すＺ方向）に沿って移動させる。
支持部材２３は、エアシリンダ２２毎に取り付けられ、各エアシリンダ２２を被検査材Ｓの長手方向（Ｘ方向）周りに回動可能（図２に示すθ方向に回動可能）に軸支すると共に、被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に移動可能に基台２４に取り付けられている。各エアシリンダ２２は、回転モータ（図示せず）を駆動源として回動可能とされており、各支持部材２３は、一軸ステージ２４１によって被検査材Ｓの短手方向に沿って移動可能とされている。
基台２４には、全ての支持部材２３（本実施形態では６つの支持部材２３）が取り付けられており、基台２４は、上下方向（Ｚ方向）に移動可能に構成されている。
筐体２１は、渦流探傷プローブ１毎に設けられ、各渦流探傷プローブ１と揺動手段３の機構部とを収容している。ただし、各渦流探傷プローブ１の端部（被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１に対向する側の端部）は、筐体２１の外部に露出している。
エアシリンダ２２は、筐体２１毎に取り付けられ、進退動することによって各筐体２１ひいては各渦流探傷プローブ１を上下方向（図１に示すＺ方向）に沿って移動させる。
支持部材２３は、エアシリンダ２２毎に取り付けられ、各エアシリンダ２２を被検査材Ｓの長手方向（Ｘ方向）周りに回動可能（図２に示すθ方向に回動可能）に軸支すると共に、被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に移動可能に基台２４に取り付けられている。各エアシリンダ２２は、回転モータ（図示せず）を駆動源として回動可能とされており、各支持部材２３は、一軸ステージ２４１によって被検査材Ｓの短手方向に沿って移動可能とされている。
基台２４には、全ての支持部材２３（本実施形態では６つの支持部材２３）が取り付けられており、基台２４は、上下方向（Ｚ方向）に移動可能に構成されている。
前述のように、位置決め手段２は、制御装置５から送信された制御信号（被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１に適合する各渦流探傷プローブ１の位置となるように位置決め手段２を制御する信号）に基づき、各渦流探傷プローブ１を位置決めする。
具体的には、制御装置５から送信された制御信号に基づき、基台２４は上下方向に移動する。これにより、基台２４に連結された各渦流探傷プローブ１の上下方向（Ｚ方向）位置が一律に粗調整される。次に、制御装置５から送信された制御信号に基づき、各支持部材２３に取り付けられた一軸ステージ２４１が駆動し、各支持部材２３ひいては各支持部材２３に連結された各渦流探傷プローブ１のＹ方向位置が個別に調整される。図１（ｂ）に示すように、各渦流探傷プローブ１と共に各筐体２１も被検査材Ｓの長手方向にずれた位置に配置されているため、図１（ａ）に示すように、被検査材Ｓの長手方向から見た場合には各筐体２１が干渉するように見えるものの、実際には干渉せずに各渦流探傷プローブのＹ方向位置を調整可能である。そして、制御装置５から送信された制御信号に基づき、回転モータ（図示せず）が駆動し、各エアシリンダ２２のθ方向位置が個別に調整される。最後に、各筐体２１の下部に取り付けられた車輪（図示せず）が被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１に当接するまで各エアシリンダ２２が伸長することで、各渦流探傷プローブ１の上下方向（Ｚ方向）位置が個別に微調整される。
以上に説明した位置決め手段２の動作により、複数の渦流探傷プローブ１全体の探傷範囲が被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１の短手方向全体に亘ると共に、被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１からのリフトオフＬが互いに同等となるように、複数の渦流探傷プローブ１が位置決めされる。
具体的には、制御装置５から送信された制御信号に基づき、基台２４は上下方向に移動する。これにより、基台２４に連結された各渦流探傷プローブ１の上下方向（Ｚ方向）位置が一律に粗調整される。次に、制御装置５から送信された制御信号に基づき、各支持部材２３に取り付けられた一軸ステージ２４１が駆動し、各支持部材２３ひいては各支持部材２３に連結された各渦流探傷プローブ１のＹ方向位置が個別に調整される。図１（ｂ）に示すように、各渦流探傷プローブ１と共に各筐体２１も被検査材Ｓの長手方向にずれた位置に配置されているため、図１（ａ）に示すように、被検査材Ｓの長手方向から見た場合には各筐体２１が干渉するように見えるものの、実際には干渉せずに各渦流探傷プローブのＹ方向位置を調整可能である。そして、制御装置５から送信された制御信号に基づき、回転モータ（図示せず）が駆動し、各エアシリンダ２２のθ方向位置が個別に調整される。最後に、各筐体２１の下部に取り付けられた車輪（図示せず）が被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１に当接するまで各エアシリンダ２２が伸長することで、各渦流探傷プローブ１の上下方向（Ｚ方向）位置が個別に微調整される。
以上に説明した位置決め手段２の動作により、複数の渦流探傷プローブ１全体の探傷範囲が被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１の短手方向全体に亘ると共に、被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１からのリフトオフＬが互いに同等となるように、複数の渦流探傷プローブ１が位置決めされる。
本実施形態の揺動手段３は、複数の渦流探傷プローブ１を被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向に沿って揺動させる手段であり、渦流探傷プローブ１毎に設けられている。本実施形態の揺動手段３は、回転モータ３１と、回転モータ３１の回転軸に取り付けられた駆動歯車３２と、駆動歯車３２に噛み合う従動歯車３３と、従動歯車３３の回転軸に取り付けられたカム３４と、カム３４の外縁に接触すると共に渦流探傷プローブ１を支持する支持部材３５と、支持部材３５と筐体２１の内壁との間に介在してＹ方向に沿って伸縮可能な弾性部材３６と、支持部材３５のＹ方向への移動を案内する案内部材３７とを具備する。回転モータ３１の回転軸、駆動歯車３２、従動歯車３３、カム３４、支持部材３５、弾性部材３６及び案内部材３７が、前述した筐体２１に収容される揺動手段３の機構部に相当する。
後述のように、渦流探傷を実行する際、複数の渦流探傷プローブ１は、揺動手段３によって被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿って揺動する。具体的には、各揺動手段３は、制御装置５からＰＬＣを介して送信された制御信号（揺動手段３を制御する信号）に基づき、各渦流探傷プローブ１を揺動させる。
より具体的には、制御装置５から送信された制御信号に基づき、揺動手段３が具備する回転モータ３１が回転し、この回転力が、駆動歯車３２及び従動歯車３３を介してカム３４に伝達し、カム３４が図２（ｂ）の矢符に示す方向に回転する。これにより、カム３４の外縁に接触する支持部材３５がＹ方向に沿って揺動し、支持部材３５に支持された渦流探傷プローブ１もＹ方向に沿って揺動する。本実施形態のカム３４の外縁は楕円形であるため、図２（ｂ）の上図に示すように、カム３４の回転中心３４１から最も離れた外縁（楕円の長径に位置する箇所）が支持部材３５に接触するときに、支持部材３５ひいては渦流探傷プローブ１は、最も回転モータ３１の回転中心から離れた位置になり、図２（ｂ）の下図に示すように、カム３４の回転中心３４１に最も近い外縁（楕円の短径に位置する箇所）が支持部材３５に接触するときに、支持部材３５ひいては渦流探傷プローブ１は、最も回転モータ３１の回転中心に近い位置となる。このため、回転モータ３１の回転に伴いカム３４が１回転する毎に、渦流探傷プローブ１はＹ方向に沿って２往復揺動することになる。
なお、図２（ｂ）の下図に示す状態（カム３４が１回転する間に弾性部材３６の長さが最も長くなる状態）においても、弾性部材３６は自然長よりも縮んだ状態とされている。このため、弾性部材３６によって支持部材３５はカム３４の外縁に向けて付勢されており、カム３４の外縁と支持部材３５とは安定した状態で接触可能である。
より具体的には、制御装置５から送信された制御信号に基づき、揺動手段３が具備する回転モータ３１が回転し、この回転力が、駆動歯車３２及び従動歯車３３を介してカム３４に伝達し、カム３４が図２（ｂ）の矢符に示す方向に回転する。これにより、カム３４の外縁に接触する支持部材３５がＹ方向に沿って揺動し、支持部材３５に支持された渦流探傷プローブ１もＹ方向に沿って揺動する。本実施形態のカム３４の外縁は楕円形であるため、図２（ｂ）の上図に示すように、カム３４の回転中心３４１から最も離れた外縁（楕円の長径に位置する箇所）が支持部材３５に接触するときに、支持部材３５ひいては渦流探傷プローブ１は、最も回転モータ３１の回転中心から離れた位置になり、図２（ｂ）の下図に示すように、カム３４の回転中心３４１に最も近い外縁（楕円の短径に位置する箇所）が支持部材３５に接触するときに、支持部材３５ひいては渦流探傷プローブ１は、最も回転モータ３１の回転中心に近い位置となる。このため、回転モータ３１の回転に伴いカム３４が１回転する毎に、渦流探傷プローブ１はＹ方向に沿って２往復揺動することになる。
なお、図２（ｂ）の下図に示す状態（カム３４が１回転する間に弾性部材３６の長さが最も長くなる状態）においても、弾性部材３６は自然長よりも縮んだ状態とされている。このため、弾性部材３６によって支持部材３５はカム３４の外縁に向けて付勢されており、カム３４の外縁と支持部材３５とは安定した状態で接触可能である。
本実施形態の探傷器４は、後述のように、渦流探傷プローブ１が具備する渦流探傷センサ１１（具体的には、渦流探傷センサ１１が有する一対の励磁コイル）に交流電流を通電すると共に、過流探傷センサ１１（具体的には、渦流探傷センサ１１が有する検出コイル）から出力された検出信号に同期検波等の各種信号処理を施す機能を果たす。探傷器４のより具体的な構成については、公知の渦流探傷用の探傷器と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
本実施形態の制御装置５は、前述のように、位置決め手段２や揺動手段３を制御する機能を果たす他、探傷器４を制御したり、探傷器４から出力された検出信号に基づき、きずの有無を判定する機能を果たす。具体的には、制御装置５は、例えば、汎用のパーソナルコンピュータに上記の機能を果たすための所定のプログラムがインストールされた構成とされる。
以上の構成を有する渦流探傷装置１００で渦流探傷を実行する際、複数の渦流探傷プローブ１は、被検査材Ｓの長手方向に沿って相対的に移動すると共に、揺動手段３によって被検査材Ｓの短手方向に沿って揺動する。
被検査材Ｓの長手方向に沿った複数の渦流探傷プローブ１の相対的な移動について、本実施形態では、複数の渦流探傷プローブ１が静止する一方、被検査材Ｓが所定の搬送手段によって長手方向に沿って移動する（例えば、搬送手段としての被検査材Ｓの下部を支持する搬送ロールが回転することによって、被検査材Ｓが長手方向に沿って搬送される）構成とされているが、本発明はこれに限るものではなく、被検査材Ｓが静止して、複数の渦流探傷プローブ１が被検査材Ｓの長手方向に沿って移動する構成（例えば、基台２４をＸ方向に移動可能とし、基台２４をＸ方向に移動させることで渦流探傷プローブ１を被検査材Ｓの長手方向に沿って移動させる構成）を採用することも可能である。
本実施形態に係る渦流探傷装置１００によれば、複数の渦流探傷プローブ１が、被検査材Ｓの長手方向から見て、探傷範囲が被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１の短手方向全体に亘ると共に、被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１からのリフトオフが互いに同等となるように、位置決め手段２によって位置決めされている。そして、渦流探傷を実行する際、複数の渦流探傷プローブ１は、被検査材Ｓの長手方向に沿って相対的に移動する。このため、リフトオフの変化による影響を低減できると共に、被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１全体を探傷可能である。
被検査材Ｓの長手方向に沿った複数の渦流探傷プローブ１の相対的な移動について、本実施形態では、複数の渦流探傷プローブ１が静止する一方、被検査材Ｓが所定の搬送手段によって長手方向に沿って移動する（例えば、搬送手段としての被検査材Ｓの下部を支持する搬送ロールが回転することによって、被検査材Ｓが長手方向に沿って搬送される）構成とされているが、本発明はこれに限るものではなく、被検査材Ｓが静止して、複数の渦流探傷プローブ１が被検査材Ｓの長手方向に沿って移動する構成（例えば、基台２４をＸ方向に移動可能とし、基台２４をＸ方向に移動させることで渦流探傷プローブ１を被検査材Ｓの長手方向に沿って移動させる構成）を採用することも可能である。
本実施形態に係る渦流探傷装置１００によれば、複数の渦流探傷プローブ１が、被検査材Ｓの長手方向から見て、探傷範囲が被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１の短手方向全体に亘ると共に、被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１からのリフトオフが互いに同等となるように、位置決め手段２によって位置決めされている。そして、渦流探傷を実行する際、複数の渦流探傷プローブ１は、被検査材Ｓの長手方向に沿って相対的に移動する。このため、リフトオフの変化による影響を低減できると共に、被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１全体を探傷可能である。
図３は、本実施形態に係る渦流探傷装置１００が備える揺動手段３によって渦流探傷プローブ１を揺動させる効果を模式的に説明する図である。図３（ａ）は揺動手段３によって渦流探傷プローブ１を揺動させない状態と、このときに得られるきず検出信号の例を模式的に示し、図３（ｂ）は揺動手段３によって揺動させる状態と、このときに得られるきず検出信号の例を模式的に示す。
なお、図３では、便宜上、１つの渦流探傷プローブ１のみを図示しているが、実際には、前述のように、渦流探傷プローブ１毎に揺動手段３が設けられているため、複数の渦流探傷プローブ１が被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿って揺動することになる。この際、各渦流探傷プローブ１の揺動が同期する（揺動の位相が同一になる）ように、各揺動手段３が具備する各回転モータ３１の回転速度及び回転位相は同一とされている。また、後述のように、１つの渦流探傷プローブ１は複数の渦流探傷センサ１１を具備するため、図３に示すようなきず検出信号は、各渦流探傷センサ１１毎に出力される。
なお、図３では、便宜上、１つの渦流探傷プローブ１のみを図示しているが、実際には、前述のように、渦流探傷プローブ１毎に揺動手段３が設けられているため、複数の渦流探傷プローブ１が被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿って揺動することになる。この際、各渦流探傷プローブ１の揺動が同期する（揺動の位相が同一になる）ように、各揺動手段３が具備する各回転モータ３１の回転速度及び回転位相は同一とされている。また、後述のように、１つの渦流探傷プローブ１は複数の渦流探傷センサ１１を具備するため、図３に示すようなきず検出信号は、各渦流探傷センサ１１毎に出力される。
図３（ａ）に示すように、渦流探傷プローブ１が被検査材Ｓの長手方向に沿ってのみ相対的に移動するのであれば、被検査材Ｓの長手方向に沿って直線状に延びるきずＦについては、その長手方向両端部しか検出できない可能性が生じる。すなわち、きずＦの中央部では、渦流探傷プローブ１によって被検査材Ｓに誘起された渦電流の経路が時間的に変化しないために、きず検出信号が得られない可能性がある。
これに対し、図３（ｂ）に示すように、本実施形態に係る渦流探傷装置１００によれば、渦流探傷を実行する際、渦流探傷プローブ１が、揺動手段３によって被検査材Ｓの短手方向に沿って揺動するため、被検査材Ｓの長手方向に沿って直線状に延びるきずＦであっても、きずの両端部のみならず全体からきず検出信号が得られ易くなり、きず検出精度が高まる。
なお、複数の渦流探傷プローブ１の被検査材Ｓの長手方向に沿った相対的な移動速度（本実施形態では、被検査材Ｓの搬送速度）が１ｍ／ｓｅｃ程度で、検出対象とするきずＦの長さが１００ｍｍ以上である場合、揺動手段３による渦流探傷プローブ１の揺動周波数は、５Ｈｚ程度に設定することが好ましい。揺動周波数が５Ｈｚ、すなわち揺動周期が０．２ｓｅｃであれば、その間に被検査材Ｓは長手方向に２００ｍｍだけ移動するため、渦電流探傷プローブ１は、１００ｍｍ以上の長さのきずＦを少なくとも１回は被検査材Ｓの短手方向に横断することになるからである。このように、渦流探傷プローブ１の揺動周波数は、きずＦを少なくとも１回は被検査材Ｓの短手方向に横断できるように、検出対象とするきずＦの長さと、渦流探傷プローブ１の被検査材Ｓの長手方向に沿った相対的な移動速度とに基づき決定することが好ましい。
また、渦流探傷プローブ１の揺動幅Ｗは、後述するように、１つの渦流探傷センサ１１の有効探傷範囲（被検査材Ｓの短手方向についての有効探傷範囲）と同程度にすることが好ましい。例えば、１つの渦流探傷センサ１１の有効探傷範囲が１．５ｍｍ程度である場合、渦流探傷プローブ１の揺動幅Ｗは±０．７５ｍｍ程度に設定することが好ましい。
これに対し、図３（ｂ）に示すように、本実施形態に係る渦流探傷装置１００によれば、渦流探傷を実行する際、渦流探傷プローブ１が、揺動手段３によって被検査材Ｓの短手方向に沿って揺動するため、被検査材Ｓの長手方向に沿って直線状に延びるきずＦであっても、きずの両端部のみならず全体からきず検出信号が得られ易くなり、きず検出精度が高まる。
なお、複数の渦流探傷プローブ１の被検査材Ｓの長手方向に沿った相対的な移動速度（本実施形態では、被検査材Ｓの搬送速度）が１ｍ／ｓｅｃ程度で、検出対象とするきずＦの長さが１００ｍｍ以上である場合、揺動手段３による渦流探傷プローブ１の揺動周波数は、５Ｈｚ程度に設定することが好ましい。揺動周波数が５Ｈｚ、すなわち揺動周期が０．２ｓｅｃであれば、その間に被検査材Ｓは長手方向に２００ｍｍだけ移動するため、渦電流探傷プローブ１は、１００ｍｍ以上の長さのきずＦを少なくとも１回は被検査材Ｓの短手方向に横断することになるからである。このように、渦流探傷プローブ１の揺動周波数は、きずＦを少なくとも１回は被検査材Ｓの短手方向に横断できるように、検出対象とするきずＦの長さと、渦流探傷プローブ１の被検査材Ｓの長手方向に沿った相対的な移動速度とに基づき決定することが好ましい。
また、渦流探傷プローブ１の揺動幅Ｗは、後述するように、１つの渦流探傷センサ１１の有効探傷範囲（被検査材Ｓの短手方向についての有効探傷範囲）と同程度にすることが好ましい。例えば、１つの渦流探傷センサ１１の有効探傷範囲が１．５ｍｍ程度である場合、渦流探傷プローブ１の揺動幅Ｗは±０．７５ｍｍ程度に設定することが好ましい。
以下、本実施形態の渦流探傷プローブ１の具体的な構成について説明する。
図４は、本実施形態に係る渦流探傷装置１００が備える渦流探傷プローブ１が具備する渦流探傷センサ１１の概略構成及びきずの検出原理を模式的に説明する図である。図４（ａ）はきずが存在しない状態（又は、検出コイル１１３の直下近傍にきずＦが存在する状態）における渦流探傷センサ１１の概略構成及び磁界を示す正面図（被検査材の長手方向から見た正面図）であり、図４（ｂ）はきずＦが存在（検出コイル１１３の直下近傍を除く領域に存在）する状態における渦流探傷センサ１１の概略構成及び磁界を示す正面図（被検査材の長手方向から見た正面図）である。
本実施形態の複数の渦流探傷プローブ１は、それぞれ複数（本実施形態では８つ。図２（ｂ）及び後述の図６参照）の渦流探傷センサ１１を具備する。
そして、図４に示すように、各渦流探傷センサ１１は、一対の励磁コイル１１１、１１２と、検出コイル１１３とを有する。各コイル１１１〜１１３には、フェライト等の磁性材料が磁心として挿入されている。また、各コイル１１１〜１１３は、それぞれ探傷器４（図１参照）に電気的に接続されている。さらに、各コイル１１１〜１１３は、絶縁性材料（例えば、樹脂）でモールドされて、一体化されている。
図４は、本実施形態に係る渦流探傷装置１００が備える渦流探傷プローブ１が具備する渦流探傷センサ１１の概略構成及びきずの検出原理を模式的に説明する図である。図４（ａ）はきずが存在しない状態（又は、検出コイル１１３の直下近傍にきずＦが存在する状態）における渦流探傷センサ１１の概略構成及び磁界を示す正面図（被検査材の長手方向から見た正面図）であり、図４（ｂ）はきずＦが存在（検出コイル１１３の直下近傍を除く領域に存在）する状態における渦流探傷センサ１１の概略構成及び磁界を示す正面図（被検査材の長手方向から見た正面図）である。
本実施形態の複数の渦流探傷プローブ１は、それぞれ複数（本実施形態では８つ。図２（ｂ）及び後述の図６参照）の渦流探傷センサ１１を具備する。
そして、図４に示すように、各渦流探傷センサ１１は、一対の励磁コイル１１１、１１２と、検出コイル１１３とを有する。各コイル１１１〜１１３には、フェライト等の磁性材料が磁心として挿入されている。また、各コイル１１１〜１１３は、それぞれ探傷器４（図１参照）に電気的に接続されている。さらに、各コイル１１１〜１１３は、絶縁性材料（例えば、樹脂）でモールドされて、一体化されている。
一対の励磁コイル１１１、１１２は、被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿って並設され、互いに逆向きに巻回されている。そして、一対の励磁コイル１１１、１１２は、探傷器４から交流電流が通電されることにより、被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１に対して互いに逆位相の交流磁界Ｍ１、Ｍ２を作用させて被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１に渦電流を誘起する。
検出コイル１１３は、一対の励磁コイル１１１、１１２の間に設けられている。具体的には、本実施形態の検出コイル１１３は、一対の励磁コイル１１１、１１２の中間点（Ｙ方向の中間点）に設けられている。検出コイル１１３は、一対の励磁コイル１１１、１１２によって誘起された渦電流によって生じる磁界Ｍ３、Ｍ４を検出する。
検出コイル１１３は、一対の励磁コイル１１１、１１２の間に設けられている。具体的には、本実施形態の検出コイル１１３は、一対の励磁コイル１１１、１１２の中間点（Ｙ方向の中間点）に設けられている。検出コイル１１３は、一対の励磁コイル１１１、１１２によって誘起された渦電流によって生じる磁界Ｍ３、Ｍ４を検出する。
上記のように、各渦流探傷センサ１１が具備する一対の励磁コイル１１１、１１２のうち、一方の励磁コイル１１１から被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１に対して作用する交流磁界Ｍ１と、他方の励磁コイル１１２から被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１に対して作用する交流磁界Ｍ２とが逆位相である。このため、各励磁コイル１１１、１１２からの交流磁界Ｍ１、Ｍ２によって被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１に誘起される各渦電流、及び、各渦電流によって生じる各磁界Ｍ３、Ｍ４も逆位相となる。したがって、図４（ａ）に示すように、被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１にきずＦが存在しない場合（図４（ａ）に破線で示すきずＦが存在しない場合）、検出コイル１１３で検出される各磁界Ｍ３、Ｍ４の強度は略同等になると共に逆位相であるため、原理上は検出コイル１１３に起電力が発生しない（検出コイル１１３の検出信号の強度がゼロである）。一方、図４（ｂ）に示すように、被検査材Ｓの検査対象面Ｓ１にきずＦが存在する場合には、検出コイル１１３で検出される各磁界Ｍ３、Ｍ４は逆位相であるものの、その強度がきずの存在する位置や大きさによって異なるものとなる（図４（ｂ）に示す例では、磁界Ｍ３の強度＞磁界Ｍ４の強度となる）。このため、その強度差に応じて検出コイル１１３に起電力が発生し、検出コイル１１３からきず検出信号が出力される。
ここで、本実施形態の渦流探傷センサ１１によれば、検出コイル１１３の直下近傍にきずＦが存在すると（図４（ａ）に破線で示すきずＦが存在する場合）、きずＦが存在しない場合と同様に、検出コイル１１３で検出される各磁界Ｍ３、Ｍ４の強度が略同等になり、逆位相であるため、検出コイル１１３に起電力が発生しないおそれがある。換言すれば、検出コイル１１３の直下近傍領域が探傷不能な不感帯になる可能性がある。
上記の不感帯を抑制するには、被検査材Ｓの長手方向（Ｘ方向）に沿って少なくとも一対の渦流探傷センサ１１を並設し、被検査材Ｓの長手方向から見て、一方の渦流探傷センサ１１の不感帯（検出コイル１１３の直下近傍領域）が他方の渦流探傷センサ１１の有効探傷範囲（検出コイルの直下近傍を除く領域）と重なるように、各渦流探傷センサ１１の位置を被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿ってずらして配置すればよい。
図５は、各渦流探傷プローブ１が具備する一対の渦流探傷センサ１１の配置状態と、きず検出信号の強度分布を模式的に示す図である。図５（ａ）は一対の渦流探傷センサ１１の配置状態を、図５（ｂ）はきず検出信号の強度分布を示す。なお、図５（ｂ）では説明の便宜上、実際に得られるきず検出信号（正負の値をとる）の絶対値をピークの値からの減衰量で図示している。
本実施形態では、図５（ａ）に示すように、被検査材Ｓの長手方向（Ｘ方向）に沿って並設された一対の渦流探傷センサ１１（ｃｈ１、ｃｈ２）のうち、一方の渦流探傷センサ１１（ｃｈ１）における被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿ったきず検出信号の強度分布のピークＰ１１、Ｐ１２の中間に、他方の渦流探傷センサ１１（ｃｈ２）における被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿ったきず検出信号の強度分布のピークＰ２１が位置するように、一対の渦流探傷センサ１１（ｃｈ１、ｃｈ２）が被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿ってずれて配置されている。具体的には、一方の渦流探傷センサ１１（ｃｈ１）における被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿ったきず検出信号の強度分布の正のピークＰ１１と負のピークＰ１２の中間に、他方の渦流探傷センサ１１（ｃｈ２）における被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿ったきず検出信号の強度分布の正のピークＰ２１が位置するように、一対の渦流探傷センサ１１（ｃｈ１、ｃｈ２）が被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿ってずれて配置されている。一対の渦流探傷センサ１１における各コイル１１１〜１１３の配置位置や寸法が同等であれば、一方の渦流探傷センサ１１（ｃｈ１）のピークＰ１１、Ｐ１２の中間に他方の渦流探傷センサ１１（ｃｈ２）のピークＰ２１が位置する場合には、他方の渦流探傷センサ１１（ｃｈ２）のピークＰ２１、Ｐ２２の中間に一方の渦流探傷センサ１１（ｃｈ１）のピークＰ１２も位置することになる。
なお、「被検査材Ｓの短手方向に沿ったきず検出信号の強度分布」とは、被検査材Ｓに所定の人工きず（たとえば、一対の励磁コイル１１１、１１２及び検出コイル１１３よりも小さい幅で被検査材Ｓの長手方向に延びる人工きず）を設け、この人工きずに対して渦流探傷センサ１１を被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿って相対的に移動させた場合に得られる検出コイル１１３の出力信号（きず検出信号）の強度分布を意味する。この強度分布は、図５（ｂ）に示すように、渦流探傷センサ１１が有する一対の励磁コイル１１１、１１２の直下に人工きずが位置したときにピークになる（したがって、２つのピークＰ１１、Ｐ１２（又は、Ｐ２１、Ｐ２２）を有する）と考えられる。
本実施形態では、図５（ａ）に示すように、被検査材Ｓの長手方向（Ｘ方向）に沿って並設された一対の渦流探傷センサ１１（ｃｈ１、ｃｈ２）のうち、一方の渦流探傷センサ１１（ｃｈ１）における被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿ったきず検出信号の強度分布のピークＰ１１、Ｐ１２の中間に、他方の渦流探傷センサ１１（ｃｈ２）における被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿ったきず検出信号の強度分布のピークＰ２１が位置するように、一対の渦流探傷センサ１１（ｃｈ１、ｃｈ２）が被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿ってずれて配置されている。具体的には、一方の渦流探傷センサ１１（ｃｈ１）における被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿ったきず検出信号の強度分布の正のピークＰ１１と負のピークＰ１２の中間に、他方の渦流探傷センサ１１（ｃｈ２）における被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿ったきず検出信号の強度分布の正のピークＰ２１が位置するように、一対の渦流探傷センサ１１（ｃｈ１、ｃｈ２）が被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿ってずれて配置されている。一対の渦流探傷センサ１１における各コイル１１１〜１１３の配置位置や寸法が同等であれば、一方の渦流探傷センサ１１（ｃｈ１）のピークＰ１１、Ｐ１２の中間に他方の渦流探傷センサ１１（ｃｈ２）のピークＰ２１が位置する場合には、他方の渦流探傷センサ１１（ｃｈ２）のピークＰ２１、Ｐ２２の中間に一方の渦流探傷センサ１１（ｃｈ１）のピークＰ１２も位置することになる。
なお、「被検査材Ｓの短手方向に沿ったきず検出信号の強度分布」とは、被検査材Ｓに所定の人工きず（たとえば、一対の励磁コイル１１１、１１２及び検出コイル１１３よりも小さい幅で被検査材Ｓの長手方向に延びる人工きず）を設け、この人工きずに対して渦流探傷センサ１１を被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿って相対的に移動させた場合に得られる検出コイル１１３の出力信号（きず検出信号）の強度分布を意味する。この強度分布は、図５（ｂ）に示すように、渦流探傷センサ１１が有する一対の励磁コイル１１１、１１２の直下に人工きずが位置したときにピークになる（したがって、２つのピークＰ１１、Ｐ１２（又は、Ｐ２１、Ｐ２２）を有する）と考えられる。
上記のように、本実施形態の渦流探傷センサ１１は、一方の渦流探傷センサ１１（ｃｈ１）における被検査材Ｓの短手方向に沿ったきず検出信号の強度分布のピークＰ１１、Ｐ１２の中間（この中間点近傍領域が、一方の渦流探傷センサ１１の不感帯（例えば、きず検出信号の強度がピークＰ１１、Ｐ１２よりも２．５ｄＢ以上低下する領域。図５（ｂ）に示す例では約１．５ｍｍ）になると考えられる）に、他方の渦流探傷センサ１１（ｃｈ２）における被検査材Ｓの短手方向に沿ったきず検出信号の強度分布のピークＰ２１（このピーク点近傍領域は、他方の渦流探傷センサ１１の有効探傷範囲（例えば、きず検出信号の強度がピークＰ２１に対して２．５ｄＢ未満しか低下しない領域。図５（ｂ）に示す例では約１．５ｍｍ）になると考えられる）が位置するように、一対の渦流探傷センサ１１（ｃｈ１、ｃｈ２）が被検査材Ｓの短手方向に沿ってずれて配置される。図５に示す例では、具体的には、一方の渦流探傷センサ１１（ｃｈ１）の検出コイル１１３と、他方の渦流探傷センサ１１（ｃｈ２）の検出コイル１１３とが約１．５ｍｍずれて配置されている。このため、被検査材Ｓの長手方向（Ｘ方向）から見て、一方の渦流探傷センサ１１（ｃｈ１）の不感帯（約１．５ｍｍ）が他方の渦流探傷センサ１１（ｃｈ２）の有効探傷範囲（約１．５ｍｍ）に重なることになる。これにより、一対の渦流探傷センサ１１全体で評価すれば、不感帯が抑制されることになる。
なお、前述したように、渦流探傷プローブ１の揺動幅Ｗは、１つの渦流探傷センサ１１の有効探傷範囲（被検査材Ｓの短手方向についての有効探傷範囲）と同程度にすることが好ましい。これにより、きずＦが１つの渦流探傷センサ１１の有効探傷範囲を通過する可能性が高まるため、より一層、不感帯を抑制することが可能である。
図６は、本実施形態の各渦流探傷プローブ１が具備する８つの渦流探傷センサ１１の配置状態を模式的に示す裏面図である。
図６に示すように、本実施形態では、図５を参照して前述した一対の渦流探傷センサ１１が４組（Ａ組〜Ｄ組）配置されている。Ａ組〜Ｄ組のそれぞれを構成する一対の渦流探傷センサ１１の位置関係は前述の通りであり、一方の渦流探傷センサ１１の検出コイルと他方の渦流探傷センサ１１の検出コイルとが、被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿って約１．５ｍｍずれて配置されている。これにより、Ａ組〜Ｄ組のそれぞれを構成する一対の渦流探傷センサ１１全体として不感帯が抑制されている。
また、Ａ組を構成する一対の渦流探傷センサ１１とＢ組を構成する一対の渦流探傷センサ１１との間、Ｂ組を構成する一対の渦流探傷センサ１１とＣ組を構成する一対の渦流探傷センサ１１との間、及び、Ｃ組を構成する一対の渦流探傷センサ１１とＤ組を構成する一対の渦流探傷センサ１１との間も不感帯が抑制されるように位置決めされている。具体的には、Ａ組とＢ組とをそれぞれ構成する一対の渦流探傷センサ１１のうち、被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）について近い渦流探傷センサ１１同士のずれ量が約４．２ｍｍに設定されている。すなわち、Ａ組を構成する一対の渦流探傷センサ１１のうち図の上側に配置された渦流探傷センサ１１の検出コイルと、Ｂ組を構成する一対の渦流探傷センサ１１のうち図の下側に配置された渦流探傷センサ１１の検出コイルとが、被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿って約４．２ｍｍずれて配置されている。その他の組の間についても同様である。
各組を構成する一対の渦流探傷センサ１１のずれ量（約１．５ｍｍ）は、検出信号の強度分布の正のピークから負のピークに至るまでの時間（距離）に応じて設定されることになる。一方、各組間の渦流探傷センサ１１のずれ量（約４．２ｍｍ）は、検出信号の強度分布が正のピークから２．５ｄＢ低下した状態から正のピークに至るまでの時間（距離）と負のピークから負のピークの２．５ｄＢ低下した状態に至るまでの時間（距離）との和に応じて設定されることになる。一般に、検出信号の強度分布の正のピークから負のピークに至るまでの時間よりも、正のピークから２．５ｄＢ低下した状態から正のピークに至るまでの時間と負のピークから負のピークの２．５ｄＢ低下した状態に至るまでの時間との和の方が大きいため、各組間の渦流探傷センサ１１のずれ量（約４．２ｍｍ）を、各組を構成する一対の渦流探傷センサ１１のずれ量（約１．５ｍｍ）より大きく設定しても、各組間の不感帯を抑制可能である。
本実施形態の各渦流探傷プローブ１は、全体として、被検査材Ｓの短手方向について約２４ｍｍの有効探傷範囲を有することになる。
図６に示すように、本実施形態では、図５を参照して前述した一対の渦流探傷センサ１１が４組（Ａ組〜Ｄ組）配置されている。Ａ組〜Ｄ組のそれぞれを構成する一対の渦流探傷センサ１１の位置関係は前述の通りであり、一方の渦流探傷センサ１１の検出コイルと他方の渦流探傷センサ１１の検出コイルとが、被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿って約１．５ｍｍずれて配置されている。これにより、Ａ組〜Ｄ組のそれぞれを構成する一対の渦流探傷センサ１１全体として不感帯が抑制されている。
また、Ａ組を構成する一対の渦流探傷センサ１１とＢ組を構成する一対の渦流探傷センサ１１との間、Ｂ組を構成する一対の渦流探傷センサ１１とＣ組を構成する一対の渦流探傷センサ１１との間、及び、Ｃ組を構成する一対の渦流探傷センサ１１とＤ組を構成する一対の渦流探傷センサ１１との間も不感帯が抑制されるように位置決めされている。具体的には、Ａ組とＢ組とをそれぞれ構成する一対の渦流探傷センサ１１のうち、被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）について近い渦流探傷センサ１１同士のずれ量が約４．２ｍｍに設定されている。すなわち、Ａ組を構成する一対の渦流探傷センサ１１のうち図の上側に配置された渦流探傷センサ１１の検出コイルと、Ｂ組を構成する一対の渦流探傷センサ１１のうち図の下側に配置された渦流探傷センサ１１の検出コイルとが、被検査材Ｓの短手方向（Ｙ方向）に沿って約４．２ｍｍずれて配置されている。その他の組の間についても同様である。
各組を構成する一対の渦流探傷センサ１１のずれ量（約１．５ｍｍ）は、検出信号の強度分布の正のピークから負のピークに至るまでの時間（距離）に応じて設定されることになる。一方、各組間の渦流探傷センサ１１のずれ量（約４．２ｍｍ）は、検出信号の強度分布が正のピークから２．５ｄＢ低下した状態から正のピークに至るまでの時間（距離）と負のピークから負のピークの２．５ｄＢ低下した状態に至るまでの時間（距離）との和に応じて設定されることになる。一般に、検出信号の強度分布の正のピークから負のピークに至るまでの時間よりも、正のピークから２．５ｄＢ低下した状態から正のピークに至るまでの時間と負のピークから負のピークの２．５ｄＢ低下した状態に至るまでの時間との和の方が大きいため、各組間の渦流探傷センサ１１のずれ量（約４．２ｍｍ）を、各組を構成する一対の渦流探傷センサ１１のずれ量（約１．５ｍｍ）より大きく設定しても、各組間の不感帯を抑制可能である。
本実施形態の各渦流探傷プローブ１は、全体として、被検査材Ｓの短手方向について約２４ｍｍの有効探傷範囲を有することになる。
１・・・渦流探傷プローブ
２・・・位置決め手段
３・・・揺動手段
４・・・探傷器
５・・・制御装置
１００・・・渦流探傷装置
Ｓ・・・被検査材
Ｘ・・・長手方向
Ｙ・・・短手方向
２・・・位置決め手段
３・・・揺動手段
４・・・探傷器
５・・・制御装置
１００・・・渦流探傷装置
Ｓ・・・被検査材
Ｘ・・・長手方向
Ｙ・・・短手方向
Claims (4)
- 検査対象面が曲面である長尺の被検査材を探傷する渦流探傷装置であって、
前記被検査材の検査対象面に対向し、前記被検査材の長手方向から見て、前記被検査材の長手方向に直交する短手方向に沿って配置された複数の渦流探傷プローブと、
前記複数の渦流探傷プローブを前記被検査材の検査対象面に対して位置決めする位置決め手段と、
前記複数の渦流探傷プローブを前記被検査材の短手方向に沿って揺動させる揺動手段とを備え、
前記複数の渦流探傷プローブは、前記検査対象面に対向する面が平坦面であり、
前記位置決め手段は、前記複数の渦流探傷プローブの前記被検査材の長手方向周りの回動位置を調整して位置決めすることが可能であり、
前記複数の渦流探傷プローブは、前記被検査材の長手方向から見て、探傷範囲が前記被検査材の検査対象面の短手方向全体に亘ると共に、前記被検査材の検査対象面からのリフトオフが互いに同等となるように、前記位置決め手段によって位置決めされており、
渦流探傷を実行する際、前記複数の渦流探傷プローブは、前記被検査材の長手方向に沿って相対的に移動すると共に、前記揺動手段によって前記被検査材の短手方向に沿って揺動することを特徴とする渦流探傷装置。 - 検査対象面が曲面である長尺の被検査材を探傷する渦流探傷装置であって、
前記被検査材の検査対象面に対向し、前記被検査材の長手方向から見て、前記被検査材の長手方向に直交する短手方向に沿って配置された複数の渦流探傷プローブと、
前記複数の渦流探傷プローブを前記被検査材の検査対象面に対して位置決めする位置決め手段と、
前記複数の渦流探傷プローブを前記被検査材の短手方向に沿って揺動させる揺動手段とを備え、
前記複数の渦流探傷プローブは、それぞれ渦流探傷センサを具備し、
前記複数の渦流探傷プローブは、前記被検査材の長手方向から見て、探傷範囲が前記被検査材の検査対象面の短手方向全体に亘ると共に、前記被検査材の検査対象面からのリフトオフが互いに同等となるように、前記位置決め手段によって位置決めされており、
渦流探傷を実行する際、前記複数の渦流探傷プローブは、前記被検査材の長手方向に沿って相対的に移動すると共に、前記揺動手段によって、前記被検査材の短手方向に沿った前記渦流探傷センサの有効探傷範囲と同程度の揺動幅で揺動することを特徴とする渦流探傷装置。 - 検査対象面が曲面である長尺の被検査材を探傷する渦流探傷装置であって、
前記被検査材の検査対象面に対向し、前記被検査材の長手方向から見て、前記被検査材の長手方向に直交する短手方向に沿って配置された複数の渦流探傷プローブと、
前記複数の渦流探傷プローブを前記被検査材の検査対象面に対して位置決めする位置決め手段と、
前記複数の渦流探傷プローブを前記被検査材の短手方向に沿って揺動させる揺動手段とを備え、
前記複数の渦流探傷プローブは、それぞれ複数の渦流探傷センサを具備し、
前記複数の各渦流探傷センサは、
前記被検査材の短手方向に沿って並設され、前記被検査材の検査対象面に対して互いに逆位相の交流磁界を作用させて前記被検査材の検査対象面に渦電流を誘起する一対の励磁コイルと、
前記一対の励磁コイルの間に設けられ、前記一対の励磁コイルによって誘起された渦電流によって生じる磁界を検出する検出コイルとを有し、
前記複数の渦流探傷プローブは、前記被検査材の長手方向から見て、探傷範囲が前記被検査材の検査対象面の短手方向全体に亘ると共に、前記被検査材の検査対象面からのリフトオフが互いに同等となるように、前記位置決め手段によって位置決めされており、
渦流探傷を実行する際、前記複数の渦流探傷プローブは、前記被検査材の長手方向に沿って相対的に移動すると共に、前記揺動手段によって前記被検査材の短手方向に沿って揺動することを特徴とする渦流探傷装置。 - 前記複数の各渦電流探傷プローブは、前記被検査材の長手方向に沿って並設された少なくとも一対の前記渦流探傷センサを具備し、
前記一対の渦流探傷センサのうち、一方の渦流探傷センサにおける前記被検査材の短手方向に沿ったきず検出信号の強度分布のピークの中間に、他方の渦流探傷センサにおける前記被検査材の短手方向に沿ったきず検出信号の強度分布のピークが位置するように、前記一対の渦流探傷センサが前記被検査材の短手方向に沿ってずれて配置されていることを特徴とする請求項３に記載の渦流探傷装置。
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