JP6908213B1 - 漏洩磁気検査装置および欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

ヨークの開口部が広い場合にも、強力な磁力を発生させる付加的な手段を設置することなく、ヨークの開口部に対応する検査部分の磁束を均一化することができる漏洩磁気検査装置およびそれを用いた欠陥検査方法を提供する。漏洩磁気検査装置１は、検査対象物１０と対向する部分に、磁極が形成される一対の脚部４ａを有し、一対の脚部４ａの間に開口部８を有するヨーク４と、直流磁界を発生しヨーク４を磁化する磁気発生手段５とを有する励磁器２と、ヨーク４の開口部８に配置された磁気検出器３とを有する。ヨーク４の開口部８の間隔Ｌが４０〜６００ｍｍの範囲内であり、漏洩磁気検査装置１は、ヨーク４の一対の脚部４ａから、それぞれ開口部８の中央方向に向けて互いに対向するように突出して設けられた、軟磁性体からなるガイド板６をさらに有する。

Description

本発明は、磁束が検査対象物の内部を通過するときに、漏れ磁束を検出して欠陥等を検出する漏洩磁気検査装置、および欠陥検査方法に関する。

飲料缶用のブリキ鋼板、自動車用鋼板等の軟磁性の薄鋼板（ストリップ）を製造するラインおいて、オンラインでかつ非破壊で鋼板の表面や内部に存在する欠陥を検査する装置として、漏洩磁束の変化を利用した漏洩磁気検査装置が知られている（例えば、特許文献１）。この装置は、鋼板内に軟磁性でない材質が混入して欠陥として存在する場合に、磁気飽和状態において磁束が鋼板内を通過するときに、欠陥が磁束の流れへの障害となって鋼板面から磁束が漏れるため、この漏れ磁束を検出し、欠陥と判定するものである。検査対象物とされる鋼板は、飲料缶用で０．２ｍｍ程度、自動車鋼板用では０．８ｍｍ程度の薄鋼板（ストリップ）である。

このような漏洩磁気検査装置は、検査対象鋼板（ストリップ）の検査部分の磁束を飽和させる励磁器（磁化器）と、その磁化した飽和部分から漏洩してくる磁力線を検出する磁気検出器からなる。検査対象鋼板内は、直流磁界を用いて概ね１．７Ｔ（テスラ）相当の飽和磁束密度にされる。欠陥検出するための磁気検出器としては、コイル式素子やホール素子等が用いられる（例えば、特許文献２）。

励磁器は検査対象鋼板に飽和直流磁界（磁束）を発生させる装置であり、上記特許文献１では、励磁器として、門型をなす鉄心（励磁ヨーク）と、鉄心に巻回されたコイルとを有するものが用いられ、鉄心の開口部に磁気発生器を擁した構造を有する。このような励磁器は、コイルに直流電流を流すことにより、電磁石として機能する。また、励磁器として永久磁石を用いたものも知られている（例えば特許文献３）。

このような漏洩磁気検査装置による欠陥検査を、検査対象鋼板（ストリップ）の幅方向に磁化させながら行う場合（Ｃ方向磁化と呼ぶことがある。）には、幅方向に配置する励磁器の数を減らして設備費を低廉化するために、励磁ヨークの開口部を広くすることが好ましい。その場合、検査対象鋼板に強力な磁束を通過させて鋼板内に磁束飽和に近い（１．７Ｔ相当）磁束を入れようとしても、検査部分の中央（ヨークの開口部中央）の磁束密度がヨーク先端部の磁束密度よりも低くなる傾向となる。このため、検査部分の中央の磁束密度を１．７Ｔ程度の状態にするためには、励磁ヨーク先端近傍の磁束密度をより高くする必要がある。

これに対し、検査対象鋼板の反対側から励磁して鋼板内に極力均一に磁束が流れるようにする技術が提案されている（非特許文献１）。

また、励磁ヨークの先端近傍の浮遊磁場を抑制し、励磁ヨークの先端近傍の磁束を低下させるために、強磁性板を励磁ヨークの開口部中央に設置する装置（特許文献４）や、主励磁ヨークの他に、副励磁ヨークを配置する装置（特許文献５）が提案されている。

特開昭５６−６１６４５号公報 特開２００２−１９５９８４号公報 特開２００２−１５６３６３号公報 特開平８−１５２２７号公報 特開平７−２２２４０号公報

松岡良明、外２名、「漏洩磁束法による非金属介在物検出装置の開発（計測・制御特集）」、製鉄研究、新日本製鉄、１９９０年１０月、第３３９号 ｐ．５７〜６２

非特許文献１の技術では、主となる励磁ヨークと同程度の磁化力を有する浮遊磁場抑制装置を検査対象鋼板の反対側にも設置する必要があり、設備費が高くなるとともに、広い設置スペースが必要となる。

特許文献５の技術は、検査対象鋼板の片面のみに励磁装置を配置すればよいものの、一つの検査部分に対して、複数の励磁装置が必要となり、やはり設備費が高くなってしまう。

特許文献４の技術は、強磁性体の板材を励磁ヨークの開口部に設置すればよいため、装置構成を簡易にすることができるものの、強磁性体の板材を検査対象鋼板や励磁ヨークからある程度離れた状態で保持する必要があるところ、どのように空間上に保持するかが記載されておらず、実現性が不明である。また、励磁ヨークの開口部の中央部付近の磁束密度の低下が生じることが避けられないため、強力な励磁器が必要となって、全体として設備費が高くなってしまう。

したがって、本発明は、ヨークの開口部が広い場合にも、強力な磁力を発生させる付加的な手段を設置することなく、ヨークの開口部に対応する検査部分の磁束を均一化することができる漏洩磁気検査装置およびそれを用いた欠陥検査方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、以下の（１）〜（６）を提供する。
（１）検査対象物と対向する部分に、磁極が形成される一対の脚部を有し、前記一対の脚部の間に開口部を有するヨークと、直流磁界を発生し前記ヨークを磁化する磁気発生手段とを有する励磁器と、前記ヨークの前記開口部に配置された磁気検出器と、を有する漏洩磁気検査装置であって、前記ヨークの前記開口部の間隔Ｌが４０〜６００ｍｍの範囲内であり、前記ヨークの前記一対の脚部から、それぞれ前記開口部の中央方向に向けて互いに対向するように突出して設けられた、軟磁性体からなるガイド板をさらに有することを特徴とする漏洩磁気検査装置。
（２）前記ガイド板は、前記励磁器による前記検査対象物の磁化方向と平行に設けられることを特徴とする上記（１）に記載の漏洩磁気検査装置。
（３）前記ガイド板の突出量Ｗと前記開口部の間隔Ｌとが、以下の関係式を満たすことを特徴とする上記（１）または（２）に記載の漏洩磁気検査装置。

０．１≦Ｗ／Ｌ≦０．４
（４）前記ガイド板が前記ヨークの前記脚部から突出する位置の、前記脚部の先端からの距離をＨとした場合に、距離Ｈと前記開口部の間隔Ｌとが、以下の関係式を満たすことを特徴とする上記（１）から（３）のいずれかに記載の漏洩磁気検査装置。

０．０５≦Ｈ／Ｌ≦０．４
（５）前記磁気発生手段は、前記ヨークに巻回され、直流電流が供給されることにより前記ヨークとともに電磁石を構成するコイル、または前記ヨークに介装された永久磁石であることを特徴とする上記（１）から（４）のいずれかに記載の漏洩磁気検査装置。
（６）上記（１）から（５）のいずれかに記載の漏洩磁気検査装置を用いて、前記検査対象物であるストリップをその進行方向と直交する方向に磁化させて前記ストリップの欠陥を検査することを特徴とする欠陥検査方法。
（７）前記漏洩磁気検査装置を前記ストリップの幅方向に複数配置することを特徴とする（６）に記載の欠陥検査方法。

本発明によれば、ヨークの一対の脚部に、開口部の中央方向に向けて互いに対向するように突出して軟磁性体からなるガイド板を設置したので、脚部の磁束の一部がガイド板側を通って、開口部の中央側に導かれる。このため、開口部中央付近の磁束密度を増加させることができ、磁気検出器が設けられるヨークの開口部が広い場合にも、強力な磁力を発生させるための付加的な手段を設置することなく、ヨークの開口部に位置する検査対象物の検査部分の磁束密度を均一化することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る漏洩磁気検査装置の概略構成を示す断面図である。 図２は、本発明の第２の実施の形態に係る漏洩磁気検査装置の概略構成を示す断面図である。 図３は、漏洩磁気検査装置の配置例を示す平面図である。 図４は、従来の漏洩磁気検査装置において開口部の間隔を１２０ｍｍにした場合の検査対象物であるストリップの検査部分の磁束密度分布を示す図である。 図５は、本発明に従ってガイド板を設けたときの磁束の流れを示す図である。 図６は、ガイド板を設けた実施例に係る漏洩磁気検査装置における磁束（磁力線）分布を示す図である。 図７は、ガイド板を設けた実施例に係る漏洩磁気検査装置の磁束密度分布を示す図である。 図８は、ガイド板の板厚を１ｍｍおよび２ｍｍにした場合、ならびにガイド板を設けない場合の漏洩磁気検査装置のストリップの検査部分における磁束密度分布を示す図である。 図９（ａ）は、図２に示す構成の漏洩磁気検査装置の実施例を示す図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す漏洩磁気検査装置の磁気発生手段を示す図である。 図１０は、鋼帯に付与される磁束密度分布を示す図である。 図１１は、ヨークの開口部の奥行方向中央部における磁束密度分布を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る漏洩磁気検査装置の概略構成を示す断面図である。
［全体構成］
第１の実施形態に係る漏洩磁気検査装置１は、図１に示すように、検査対象物である搬送されるストリップ（薄鋼板）１０の欠陥を検出するものであり、励磁器２と、磁気検出器３と、ガイド板６とを有している。

励磁器２は、検査対象物であるストリップ１０と対向するように設けられたヨーク４と、磁気発生手段としてのコイル５とを有する。ガイド板６は、軟磁性体からなり、ヨーク４の一対の脚部から突出して設けられている。ヨーク４は、ストリップ１０と対向する部分に開口部８を有する。磁気検出器３は、開口部８に設けられている。ここで、励磁器２とストリップ１０とが対向する、とは、ヨーク４の脚部４ａの先端部の方向が、検査対象物であるストリップ１０に向けられて、概ね垂直に配置されていることをいう。
［検査対象物］
検査対象物であるストリップ１０としては、ブリキ鋼板、ＴＦＳ（ティンフリースチール）、亜鉛メッキ鋼板、亜鉛メッキ鋼板の原板等の軟磁性材を挙げることができ、その厚さは、０．１〜３．２ｍｍの範囲が好ましい。より好ましくは０．１〜２．０ｍｍである。例えば、飲料缶用で０．２ｍｍ程度、自動車鋼板用では０．８ｍｍ程度である。
［磁気検出器］
磁気検出器３は、磁気飽和状態となっているストリップ１０から漏洩する磁束（磁力線）を検出するものであり、コイル式素子やホール素子などを複数配置したものを用いることができる。
［励磁器］
励磁器２は、ヨーク４に磁気発生手段としてのコイル５が巻回されて構成されている。ヨーク４は、検査対象物であるストリップ１０と対向する部分に、磁極が形成される一対の脚部４ａと、一対の脚部４ａの基端部を繋ぐ直線状をなす中央部４ｂとを有し、門型（断面がＵ字（コ字）状）をなしている。一対の脚部４ａはその先端部の間に開口部８を有し、磁極が形成される脚部４ａの先端がストリップ１０に近接して設けられている。このとき、脚部４ａは検査対象であるストリップ１０に対して垂直になるように配置されるのが好ましい。また、２つの脚部４ａの先端部とストリップ１０との距離は同一になるように配置するのが好ましい。

コイル５は、直流電流が供給されることにより直流磁界を発生し、ヨーク４を磁化する。すなわち、コイル５は、直流電流が供給されることにより、ヨーク４とともに電磁石を構成する。コイル５の巻き数×電流を大きくすることにより強力な電磁石となり、ヨーク４を介してストリップ１０の検査部分に磁束を供給し、検査部分の磁束密度を１．７Ｔ以上の飽和磁束密度とする。コイル５の巻き数は片側の脚部４ａについて４００〜１，０００程度であり、電流は２〜９Ａ程度とするのが好ましい。ヨーク４が磁化された際には、一対の脚部４ａの先端に磁極が形成され、一方の脚部４ａの先端がＮ極となり他方の脚部４ａの先端部がＳ極となる。

ヨーク４の材質は軟磁性体であればよい。実用上は経済性を考慮して、ＳＳ４００等の鋼材を用いるのが好適である。ヨーク４は、必要な磁束が通過するのに抵抗とならない厚さ（図１に示す断面におけるヨーク４の脚部４ａおよび中央部４ｂの厚み）にする必要があり、本実施形態では１０〜２０ｍｍが好適である。必要以上に厚くすると重量が増加する。ヨーク４の脚部４ａの長さは、コイル５の巻き数によって適宜選択することができ、１５０〜２５０ｍｍ程度とする。

なお、励磁器の奥行方向の長さ（図１の紙面垂直方向の長さ）は、検査対象物の大きさに応じて任意に設定できる。例えば、ストリップ１０の幅方向に磁化するＣ方向磁化では、励磁器の奥行方向の長さは、４０〜１００ｍｍ程度であればよい。励磁器の奥行長さが４０ｍｍ未満の場合には、検査対象物を均一な磁気飽和状態にすることができず、検出精度が低下するからである。また、励磁器の奥行長さが１００ｍｍを超える場合には、欠陥検出に必要以上の励磁エネルギーが必要となってしまうからである。

本実施形態では、励磁器２により、検査対象物であるストリップ１０の進行方向と直交するクロス方向（Ｃ方向、板幅方向）に励磁することが好ましい。ストリップ１０の流れ方向（進行方向）に発生する長い欠陥に対して、クロス方向に励磁することにより欠陥からの漏洩磁束が大きくなるため、クロス方向に励磁することが有効となる。このとき、励磁する方向とストリップ１０の進行方向とがなす角度が８０°〜９０°の範囲であることが好ましい。

クロス方向励磁の場合、クロス方向である板幅方向に配置する励磁器２の数を減らして設備費を低廉化するために、励磁ヨーク４の開口部８を広くすることが好ましく、そのような観点から、本実施形態では、開口部８の間隔Ｌを４０〜６００ｍｍとする。開口部８の間隔Ｌが４０ｍｍ未満では、板幅方向に配置する励磁器２の数を減らして設備費を低廉化する効果が不十分である。開口部８の間隔Ｌが大きいほど、一台の漏洩磁気検査装置によって板幅の広い範囲をカバーできる点で望ましいが、開口部８の間隔Ｌが大きいほど、ストリップ１０に供給される磁束が弱くなるため、間隔Ｌが６００ｍｍ超えでは欠陥の検出感度が低下してしまう。十分な磁束を確保する観点からは、開口部８の間隔Ｌは３００ｍｍ以下が好適である。さらに、開口部８の間隔Ｌが大きいと、一台の漏洩磁気検査装置の重量が大きくなってしまい、それを保持する付帯的な装置も大型化してしまうことがあるため、開口部の間隔Ｌを２００ｍｍ以下に抑えることがより好ましい。間隔Ｌのより好ましい範囲は、１００〜１５０ｍｍである。板幅が広いストリップを検査する場合、漏洩磁気検査装置１を板幅方向に複数台設置して、板幅全体をカバーするのが好ましい。
［ガイド板］
ガイド板６は、ヨーク４の一対の脚部４ａから、それぞれ開口部８の中央方向に向けて互いに対向するように突出して設けられている。ここで、ガイド板が互いに対向するように突出する、とは、一方のヨークの脚部に設置されたガイド板が、他方の脚部の方向に向けて突出すると共に、前記他方のヨークの脚部に設置されたガイド板も、前記一方の脚部の方向に向けて突出していることをいう。ガイド板６は、ヨーク４の脚部４ａの磁束を開口部８の中央側に導く機能を有する。これにより、開口部８の端部の磁束密度を低下させ、中央部の磁束密度を上昇させることができ、ストリップ１０の検査部分の磁束密度を均一な状態にすることができる。

ガイド板６の材質は軟磁性体であればよい。実用上は経済性を考慮して、ＳＳ４００等の鋼材を用いるのが好適である。ガイド板６は、励磁器２によるストリップ１０の磁化方向と平行に設けられることが好ましい。また、２つのガイド板６は概ね同一の平面内に配置される関係にあるのが好ましい。なお、ガイド板６のヨーク４側の端部は、脚部４ａに密着するように結合されるものとする。結合方法としては、溶接、ロウ付け、圧接などの方法の他に、ねじ固定、カシメ、圧入などの方法を用いてもよい。また、ヨーク４の脚部４ａと一体の部材として、機械加工により削り出してもよく、積層造形によって成形してもよい。

ガイド板６は、その突出量Ｗと開口部の間隔Ｌとが、０．１≦Ｗ／Ｌ≦０．４の関係式を満たすものであることが好ましい。これは、Ｗ／Ｌが０．１より小さいと磁束を開口部８の中央側に導く効果が弱くなり、０．４より大きいと開口部８の端部の近傍における磁束密度が必要以上に低下するおそれがあるからである。より好ましくは、０．１５〜０．３０である。開口部８における磁束密度をより均一化できるからである。

また、ガイド板６がヨーク４の脚部４ａから突出する位置の、脚部４ａの先端からの距離をＨとした場合に、距離Ｈと開口部８の間隔Ｌとが、０．０５≦Ｈ／Ｌ≦０．４の関係式を満たすことが好ましい。これは、Ｈ／Ｌが０．０５より小さいと磁気検出器３とガイド板６の先端部とが近接することで、機器の振動などにより磁気検出器３にガイド板６が接近して磁束密度の均一性が低下するおそれがあり、０．４より大きいとガイド板６とストリップ（薄鋼板）１０との距離が大きくなって、磁束を開口部８の中央側に導く効果が弱くなる場合があるからである。より好ましくは、０．１≦Ｈ／Ｌ≦０．３である。

なお、ガイド板６は、開口部８の中央からみて対称に配置されるのが好ましい。

ガイド板６の形状は典型的には長方形であるが、これに限定されず、台形や扇型等の他の形状であってもよい。ガイド板６の板厚は１〜３ｍｍ程度が望ましい。ガイド板６の板厚が１ｍｍ未満では剛性が低下したり、強度が不足するためである。板厚が厚すぎると検査装置の重量が増加してしまうという問題が生じる。実用的には板厚２ｍｍ程度が望ましい。さらに、ガイド板６の板厚は一様でなくてもよく、例えば、ヨーク４側の板厚を厚くして、内側に突き出すほど薄くなるものを用いてもよい。
［磁束密度等］
漏洩磁気方式においては、ストリップ１０の検査部分に、励磁器２からの直流磁界を用いて強力な磁束を通過させることにより、検査部分を概ね１．７Ｔ以上の磁束密度にし、磁束飽和状態または磁束飽和に近い状態とする。脚部４ａの先端（Ｎ極、Ｓ極）とストリップ１０のギャップは、概ね０．５〜７ｍｍの範囲で設定する。
＜第２の実施形態＞
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る漏洩磁気検査装置の概略構成を示す断面図である。
［全体構成］
第２の実施形態に係る漏洩磁気検査装置１´は、図２に示すように、検査対象物である搬送されるストリップ（薄鋼板）１０の欠陥を検出するものであり、励磁器２´と、磁気検出器３と、ガイド板６とを有している。

励磁器２´は、検査対象物であるストリップ１０と対向するように設けられたヨーク４と、磁気発生手段としての永久磁石１１とを有する。

本実施形態では、励磁器２´は、磁気発生手段として永久磁石を設けている点が第１の実施形態と異なっているものの、他の構成は第１の実施形態の励磁器２とほぼ同様である。また、磁気検出器３およびガイド板６も第１の実施形態と同様に構成されている。
［励磁器］
励磁器２´は、永久磁石１１がヨーク４の中央部４ｂに介装された構成を有している。永久磁石１１としては、検査対象物であるストリップ１０の検査部分を磁束飽和させることができる磁力をもった磁石を選定する。このような磁石としては、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、フェライト磁石、アルニコ磁石など、任意の永久磁石を用いることができる。特に、磁力が強いネオジム磁石が適している。永久磁石１１は、１個でもよいが、ネオジム磁石は大きなサイズを作製できないことがあり、その場合は同等の磁束が得られる大きさに磁石の厚み増し（複数の磁石を磁束方向に重ねて配置すること）などの対策を施し、最適に分割配置すればよい。図２に示すように、一対の脚部４ａ寄りに２つに分割して配置してもよい。その際、永久磁石１１は左右対称に配置することが望ましい。このように永久磁石１１を２つに分けて設けることにより、磁束密度をより均一にすることができる。永久磁石１１の強さは、その厚さ（図２における中央部４ｂの横方向の長さであり、永久磁石について「厚さ」とは磁束が流れる方向の長さを指すものとする。）で調整することができる。

本実施形態の場合、ヨーク４の中央部４ｂの途中に永久磁石１１が介装されている点で連続体として構成されている第１の実施形態のヨーク４と異なっているが、ヨークの機能は第１の実施形態と同じである。本実施形態では、永久磁石１１とヨーク４が一体となって励磁器２´を構成し、励磁器２´全体が門型（断面がＵ字（コ字）状）をなしている。

ヨーク４は、必要な磁束が通過するのに抵抗とならない厚さ（ヨークについての「厚さ」とは、図２に示す断面におけるヨーク４の脚部４ａおよび中央部４ｂの部材の磁束が流れる方向と垂直な方向の厚みをいう。）にする必要があり、本実施形態では１０〜２０ｍｍが好適である。必要以上に厚くすると、重量が増加してしまう。

第１の実施形態のような電磁石タイプの励磁器２では、磁気発生手段であるコイル５として大きなものが必要であり、また、コイル５を巻くためにヨーク４の脚部４ａを長くする必要があるが、本実施形態の励磁器２´は磁気発生手段として永久磁石１１を用いるためコイルが不要である。このため、本実施形態の漏洩磁気検査装置１´は、第１の実施形態の漏洩磁気検査装置１と比べて、コイルが存在しない分軽量であり、ヨーク４の脚部４ａの長さは短くてよいため、小型化が可能である。例えば、脚部４ａの長さは５０〜１００ｍｍ程度とすることができる。

なお、本実施形態のように磁気発生手段として永久磁石を用いた場合は、検査対象物への磁束をオフにしようとする場合には、副永久磁石を有する副励磁器を設けてもよい。副励磁器として、アルニコ磁石のような反転しやすい副永久磁石と、それに接続されたヨークと、副永久磁石に巻回された電磁石コイルとを有するものを用い、副励磁器のヨークを永久磁石１１を挟むように励磁器２´に接続する。副永久磁石の磁極は、検査時には励磁器２´のヨーク４の脚部４ａに磁束が供給される向きである。この状態から電磁石コイルに直流電流を流して副永久磁石の磁極を反転させると、副励磁器に励磁器の磁束を吸い取るようにすることができ、励磁器２´からストリップ１０に供給される磁束をオフにすることができる。
＜欠陥検査方法＞
第１の実施形態および第２の実施形態の欠陥検査方法は、上記の漏洩磁気検査装置１、１´を用いて、検査対象物であるストリップ１０をその進行方向と直交する方向に磁化させてストリップ１０の欠陥を検査するものである。
＜漏洩磁気検査装置による検査方法および作用・効果＞
第１の実施形態および第２の実施形態の漏洩磁気検査装置１、１´においては、検査対象物である搬送されているストリップ１０を励磁器２、２´を用いて励磁（磁化）し、欠陥検査を行う。具体的には、磁気発生手段（コイル５、永久磁石１１）により直流磁界を発生させ、ヨーク４を磁化し、ヨーク４から検査対象物である搬送されているストリップ１０の検査部分（ヨーク４の開口部に位置するストリップ１０の部分）に強力な磁束を通過させる。これにより、ストリップ１０の検査部分を概ね１．７Ｔ以上の磁束密度にし、磁束飽和状態または磁束飽和に近い状態とし、磁気検出器３により検査部分からの漏洩磁束を検出し、欠陥の検査を行う。

欠陥検査の際には、ストリップ１０をその進行方向と直交するクロス方向（Ｃ方向、板幅方向）に磁化させる手法を採用する。ストリップ１０の流れ方向（進行方向）に発生する長い欠陥に対する検出感度が向上するからである。

クロス方向励磁の場合、クロス方向である板幅方向に配置する励磁器２、２´の数を減らして設備費を低廉化するために、ヨーク４の開口部８を広くすることが好ましく、そのような観点から、上述したように、開口部８の間隔Ｌを４０〜６００ｍｍと広くする。好ましくは１００〜１５０ｍｍである。

クロス方向励磁の場合、図３に示すように、間隔Ｌを広くした開口部８をストリップ１０の板幅方向に一致させた複数の漏洩磁気検査装置１（１´）を板幅方向に並べて配置する。このとき、図示するように、板幅方向（Ｃ方向）の全体を検査できるように、２列千鳥状に配列することが好ましい。

このように開口部８の間隔Ｌを広くした場合、従来の漏洩磁気検査装置では、検査部分の中央（ヨークの開口部中央）の磁束が不足して検査部分の磁束が不均一となる傾向となる。例えば、開口部８の間隔Ｌが１２０ｍｍのときの開口部の磁束密度分布は図４に示すようになる。図４からは、開口部８の中央における磁束密度に比べて、開口部端部の近傍での磁束密度が高いことが分かる。すなわち、開口部８の中央のストリップ１０内の磁束密度を約１．７Ｔとする場合、ヨーク先端近傍のストリップ１０の磁束密度は２．０Ｔと非常に高い値にする必要が生じる場合がある。このため、第１の実施形態のように磁気発生手段としてコイル５を用いる場合は大型のコイルが必要となり、第２の実施形態のように永久磁石１１を用いる場合にも、より強力な磁石が必要となる。

そこで、本実施形態では、ヨーク４の一対の脚部４ａからそれぞれ開口部８の中央方向に向けて互いに対向するように突出するようにガイド板６を設ける。これにより、図５に示すように、ヨーク４の脚部４ａを流れる磁束の一部がガイド板６を通って、開口部８の中央側に導かれる。このため、ヨークの脚部の先端近傍の磁束密度が減少し、開口部中央付近の磁束密度が増加する。これにより、開口部８が広い場合にも、従来技術のような強力な磁力を発生させる付加的な手段を設置することなく、励磁器２、２´に対向して存在するストリップ１０の検査部分の磁束密度を概ね１．７Ｔ以上で均一化することができる。

したがって、従来のように、ヨークの脚部先端の磁束密度を極めて高い値（図４に示す例では２．０Ｔ）にする必要がなく、磁気発生手段の小型化、低磁力化を図ることができる。特に、磁気発生手段として永久磁石を用いた場合は、永久磁石による小型化効果と、ガイド板を用いたことによる小型化効果との相乗効果により、漏洩磁気検査装置を従来に比べて小型化することができる。
＜他の適用＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらはあくまで例示に過ぎず、制限的なものではなく、本発明の要旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

例えば、検査対象物はストリップに限らず、薄い軟磁性体であれば適用可能である。また、励磁器の構成についても図１、図２に示す構成に限らない。

ここでは、ヨーク脚部の間の開口部の間隔が１２０ｍｍで、磁気発生手段として永久磁石を用い、ヨーク脚部の先端から２０ｍｍのところに、厚さ２ｍｍ、長さ３０ｍｍのガイド板を設けた、図２に示す構造の漏洩磁気検査装置を用いた。ガイド板は永久磁石から２５ｍｍ以上離しておいた。ヨーク脚部の先端と検査対象物であるストリップとのギャップは３ｍｍとした。

このときの磁束（磁力線）分布を図６に示し、磁束密度分布を図７に示す。これらの図はカラーの図面をモノクロで示したものであるが、これらの図から、ヨーク脚部からガイド板へ磁束が流れ、ガイド板の取り付け部分で磁束が飽和していることが確認される。他のヨーク部分では磁束の飽和は見られない。このことから、ガイド板が磁束を開口部の中央へ導いていることがわかる。

次に、以上のように構成されたガイド板の板厚が２ｍｍの漏洩磁気検査装置と、ガイド板の板厚を１ｍｍに変えそれ以外は同様に構成された漏洩磁気検査装置と、ガイド板を設けず、それ以外は同様に構成された漏洩磁気検査装置について、ストリップの検査部分における磁束密度を測定した。図８にその際の磁束密度分布を示す。図８に示すように、ガイド板なしの場合は、開口部中央に対応する検査部分の中央の磁束密度が低下する傾向があり、１．７Ｔ未満であったが、ガイド板を設けることにより、検査部分の中央の磁束密度が上昇し、１．７Ｔを超え、磁束密度の均一性が高くなることが確認された。また、ガイド部材の板厚１ｍｍの場合よりも２ｍｍの場合のほうが、中央の磁束密度を上昇させる効果が高く、約１０ｍＴの上昇が見られた。また、ガイド板の板厚２ｍｍの場合は、ヨーク近傍部分の磁束密度の低下が顕著にみられる。以上から、ガイド板の板厚２ｍｍの場合に、ストリップの検査部分における磁束密度の均一性が極めて高いことが確認された。

このように、ガイド板を設けることにより、例えば、検査対象物の反対側に他の励磁器を設ける等の強力な磁力を発生させる付加的な手段を設置することなく、ヨークの開口部に対応する検査部分の磁束密度を均一化できることが確認された。

なお、開口部の間隔が１２０ｍｍよりも広くなった場合も、開口部の間隔に応じてガイド板を設計することにより対応可能である。

図２に示す構成の漏洩磁気検査装置１´を用いた第２の実施例について説明する。本実施例は、図９（ａ）に示すように、ヨーク４の脚部４ａの間の開口部の間隔Ｌが１００ｍｍで、磁気発生手段として永久磁石１１を使用したものである。ヨーク４の脚部４ａの先端部から２０ｍｍ上方側に、厚さ２ｍｍのガイド板６を、それぞれのヨーク４の脚部４ａに接合させて設けた。ガイド板６は、互いに対向するように、同一の平面内に配置した。ガイド板６の突出量は２０ｍｍとした。

ヨーク４の脚部４ａは、厚み１０ｍｍ、高さ６５ｍｍ、奥行き４０ｍｍの軟磁性鋼板を使用しヨーク４の中央部４ｂも同じ材質で、厚み１０ｍｍ、奥行き４０ｍｍのものを使用した。

磁気発生手段として用いた永久磁石１１は、ネオジム磁石であり、ヨーク４の中央部４ｂに、ヨーク４の脚部４ａ寄りに２つに分割して、左右対称に配置した。また、図９（ｂ）に示すように、ヨーク４に介装された永久磁石１１の厚さ（磁化方向の長さ）は片側で１２ｍｍであり、ヨーク４の中央部４ｂに左右対称となるように介装した。

上記漏洩磁気検査装置１´は、検査対象である鋼帯の搬送方向に対して、ヨーク４の脚部４ａの間の開口方向が直交するＣ方向磁化とするように配置した。検査対象の鋼帯は、板厚２．０ｍｍの低炭素鋼である。ヨーク４の脚部４ａの先端と検査対象物であるストリップとの距離（ギャップ）は２ｍｍとした。このとき、ヨーク４の脚部４ａの間の開口部に設置する磁気検出器（図９（ａ）では図示せず）は、開口部の中央部に合わせて幅８０ｍｍの範囲に配置した。磁気検出器は、ホール素子である。

図１０に鋼帯に付与される磁束密度分布を示す（ガイド板は図示していない）。ヨークの開口部では、広い範囲で１．７Ｔを均一に付与することができる。特に、磁気検出器を配置した幅８０ｍｍの範囲で均一な磁束密度を確保できていることが分かる。図１１は、ヨークの開口部の奥行方向中央部における磁束密度を示したものである。磁束密度が均一に付与されており、磁気検出器により漏洩磁束を検出するのに十分な磁束が確保されていることが分かる。

１、１´ 漏洩磁気検査装置
２、２´ 励磁器
３ 磁気検出器
４ ヨーク
４ａ 脚部
４ｂ 中央部
５ コイル
６ ガイド板
１０ ストリップ（検査対象物）
１１ 永久磁石

Claims (7)

1. 検査対象物と対向する部分に、磁極が形成される一対の脚部を有し、前記一対の脚部の間に開口部を有するヨークと、直流磁界を発生し前記ヨークを磁化する磁気発生手段とを有する励磁器と、
   前記ヨークの前記開口部に配置された磁気検出器と、
   を有する漏洩磁気検査装置であって、
   前記ヨークの前記開口部の間隔Ｌが４０〜６００ｍｍの範囲内であり、
   前記ヨークの前記一対の脚部から、それぞれ前記開口部の中央方向に向けて互いに対向するように突出して設けられた、軟磁性体からなるガイド板をさらに有することを特徴とする漏洩磁気検査装置。
2. 前記ガイド板は、前記励磁器による前記検査対象物の磁化方向と平行に設けられることを特徴とする請求項１に記載の漏洩磁気検査装置。
3. 前記ガイド板の突出量Ｗと前記開口部の間隔Ｌとが、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の漏洩磁気検査装置。
   ０．１≦Ｗ／Ｌ≦０．４
4. 前記ガイド板が前記ヨークの前記脚部から突出する位置の、前記脚部の先端からの距離をＨとした場合に、距離Ｈと前記開口部の間隔Ｌとが、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の漏洩磁気検査装置。
   ０．０５≦Ｈ／Ｌ≦０．４
5. 前記磁気発生手段は、前記ヨークに巻回され直流電流が供給されることにより前記ヨークとともに電磁石を構成するコイル、または前記ヨークに介装された永久磁石であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の漏洩磁気検査装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の漏洩磁気検査装置を用いて、前記検査対象物であるストリップをその進行方向と直交する方向に磁化させて前記ストリップの欠陥を検査することを特徴とする欠陥検査方法。
7. 前記漏洩磁気検査装置を前記ストリップの幅方向に複数配置することを特徴とする請求項６に記載の欠陥検査方法。

Images