JPH0244501A - クラック検出方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はクラック検出方法およびそのための装置に関し
、特に磁性体に生じる微小なクラックを短時間で検出す
るのに好適なクラック検出方法およびそのための装置に
関する。

〔従来の技術〕

従来、磁性体に生じたクラックを検出する方式としては
、第一に、倍率数百倍の光学顕微鏡を用い、磁性体コア
の表面を走査して、肉眼でクラックを検出する方式があ
る。

しかし、この方式では、顕微策像のクラック部分と正常
面とのコンＩ−ラストが低いため、検出精度が悪いとい
う問題があった。

これに対しては、第６図に示す如く、直流磁化器１が発
生する強い直流磁界で、被検出体である磁性体コア１０
０を直流磁化して、磁気記憶装置の磁気ヘッドとして用
いられる磁性体コアの表面を走査しながら、クラック部
１０１に生じる漏れ磁界を、磁性体コア１００に近接さ
せて設けた磁界検出素子６，７で検出するものがある。

なお、８は差勤倹出器を示している。

なお、この方式には、検出素子として各種の素子を用い
たものが知られており、その詳細については、例えば、
「センサ実用便覧」（フジ・テクノシステｌ＼刊（昭和
５３年））第１０節、６１０〜６１６頁に記載されてい
る。

〔発明が解決しようとする課ヱ〕

しかしながら、上記方式にも下記の如き問題がある。す
なわち、上記方式は、被検出体の形状。

大きさおよび面粗さについての配慮がなされておらず、
上記磁性体コアの如く、最大辺長が数十ｌｌｌｌ１１程
度の小さい直方体で、しかも、加工面に、切断面の粗い
面と薄膜素子を形成する鏡面加工面とが共存する場合に
は、検出素子もサブミクロンオーダーのクラックを検出
できる小型で高精度のものでなければならないという問
題、および、この検出素子により、狭い間隔で、磁性体
コア全面を走査しながら検査するため、検査時間が著し
く長くなるという問題等があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、従来の技術における上述の如き問題をＭ
消し、磁性体コアの如く、加工面に、切断面の和い而と
薄膜素子を形成する鏡面加工面とが共存する対象物にも
適用可能な゛クラック検出方法およびそのための装置を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の上記目的は、断面が一様な固体ブロックに生じ
た微小なクラックの検出方法において、周波数可変の振
動を前記固体ブロックの長手方向に印加する手段と、該
印加手段により印加された振動による前記固体ブロック
の振動振幅を検出する手段とを設け、印加する振動の周
波数に対する検出振動振幅の変化から、前記固体ブロッ
クのクラックの有無およびその位置を検出することを特
徴とするクラック検出方法、および、この方法に基づい
て構成される装置によって達成される。

〔作用〕

磁性体コアは、磁歪のために、直流磁化によって、磁歪
が正なら伸び、磁歪が負なら縮むという如く、磁界の印
加方向に圧伸する。この状態で、交流磁界を同方向に印
加すれば、印加した交流磁界の周波数で、磁性体コアは
振動する。

この振動の大きさの周波数依存性は、磁性体コア１００
の形状と材質に依存する。第１図に示す如く、磁性体コ
ア１００の長さをし、クラックｌｏｔの発生位置を、検
出素子（４）からＱの位置とし、材質のヤング率をＥ、
単位体積１景をγとすると、振動の基本周波数ｆ。は、 で表わされ、この周波数の整数倍の周波数、すなわち、
２　ｆｏ、３　ｆｏ、４　ｆｏ、・・・・で強く振動（
共振）することは周知である。

本発明は、この現象を応用したものであり、ここで、磁
性体コア１００にクラック１０１が生じていた場合には
１周波数ｆ。と２ｆ、の間にｆ□、かつ２ｆｏより高い
周波数にｆ、　Ｉの新たな振幅の変動が発生する。また
、クラック　１０１の発生位置を、検出素子（４）から
Ｑの位置としたので、新たに発生する振動変動の周波数
’ｔ　＊　ｆｌ　’は。

ｆｚ　＝　ｆ　ｏ　　（Ｈｚ） ・・・・（２） ｆｌ　’　＝　ｆ　０（Ｉ−Ｉｚ）　　　　　　　・・
・・（３）−Ｑ となる。これらの振動周波数ｆ１ｒ　ｆｚ　’を検出す
ることによって、クラック１０１の、磁性体コア１００
の長手方向の中心からの位Ｅｘを求めることができる。

低い方の周波数ｆ□（ｆ、と２ｆ、のｎｌりから　Ｘを
求めると、 であり、ｆ、　ｌから求めると、 となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第２図は、本発明の第一の実施例を示すクラック検出装
置のブロック構成を示す図である。図において、１．１
′は磁性体コア１００の長手方向に直流磁界を印加する
ための直流磁化器、２は磁性体コア１００に巻かれた、
交流磁界を印加するためのコイル、３はコイル２を駆動
するための周波数可変の交流電流源、また、４は磁性体
コア１００の端面に配置された、磁性体コア１００の振
動を検出するための振動検出素子、５は振動検出素子４
の出力を増幅するための増幅器を示している。

上述の如く構成された本実施例の動作は、概略以下の通
りである。すなわち、直流磁化器１，１′で、直流バイ
アス磁界を、磁性体コア１００に印加した状態で、交流
磁界を印加し、磁性体コア１００を振動させ、この振動
を検出する。そして、このときの交流周波数に対する振
動の変化から、磁性体コア１００のクラック１０１に対
応する周波数ｆＬ。

ｆ工′を検出し、クラックの有無および位置を判定する
。

なお、本実施例では、磁性体コア１００が、２０Ｘ５　
Ｘ　２ｍｍの直方体で、材質はＮｉ−Ｚｎ系フェライト
であった。ここで、前記直流磁化器１，１′としては、
端部で３００〜７０００ｅの磁界強度を有する永久磁石
を用い、コイル２には、巻数約１００のエナメル線で構
成したものを、また、交流電流源３には゛。

十数〜数十ｍＡで数ＫＨｚ〜数百ＫＨｚのものを、振動
検出素子４には、４　Ｘ　Ｉ　Ｘ　Ｏ，５ｍｎ＋のピエ
ゾ素子を用いた。

第３図は１本発明の第二の実施例を示すクラック検出装
置のブロック構成を示す図である。図において、記号１
　、１　’　、１００，１０１．２　、３は、第２図に
示したと同じ構成要素を示している。また、１８は上記
コイル２の起電力を測定するための交流電圧計を示して
いる。

本実施例においては、磁性体コア１００に、直流磁化器
１，１″で直流バイアス磁界を印加した状態で交流磁界
を印加し、磁性体コア１００を振動させる。このとき、
磁性体コア１００が共振する周波数ｆ、（コア形状によ
るＬ　ｆ、＋　ｆｌ　’　（クラック位置による）で、
コイル２の起電力が変化する。そこで、この周波数ｆＬ
、　ｆ、　’を検出し、クラックの有無および位置を判
定するものである。

本実施例においては、磁性体コア１００に、はぼ非接触
で測定が可能であり１機構部を大幅に簡略化できるとい
う効果がある。

第４図は、本発明の第三の実施例を示すクラック検出装
置のブロック構成を示す図である。図において、記号１
００．１０１．２　、３　、４および５は、第２図に示
したと同じ構成要素を示している。また、１１は直流電
流源、１４は電流加算器を示している。

本実施例においては、磁性体コア１００の長手方向に磁
界を印加するためのコイル２を配置し、これに上記直流
電流源１１の出力電流と、周波数可変の交流電流ｇ３の
出力電流とを、電流加算器１４で合成して供給する。

本実施例の動作は、コイル２に供給される電流によって
発生する磁界で、磁性体コア１００を振動させ、この振
動を検出素子４で検出し、このときの交流周波数に対す
る振動の変化から、コアｌＯ０のクラック１０１に対応
する周波数ｆ□、ｆ１′を検出し、クラックの有無およ
び位置を判定するというものである。

本実施例においては、交流磁界と直流磁界の印加を一つ
のコイルで実現できるので、永久磁石が不要となり、被
検出体である磁性体コア１００周辺の機もがを簡素化で
きる効果がある。また、最適バイアス磁界も、直流電流
源１１を制御することによって、容易に実現できる。な
お１本実施例に示した直流磁界印加方式は、先に示した
第二の実施例にも適用可能であることは言うまでもない
。

第５図は、本発明の第四の実施例を示すクラック検出装
置のブロック構成を示す図である。図において、記号１
００，１０１．４および５は、第２図に示したと同じ構
成要素を示している。また、１６は磁性体コア１００の
他端に接続されている加振器、１７は加振器１６を駆動
するための周波数可変の加振駆動器を示している。

本実施例の動作は、加振駆動器１７により加振器１６を
駆動して磁性体コア１００を加振したときの振動を振動
検出素子４で検出し、加振周波数に対する振動の変化か
ら磁性体コア１００のクラックｌｏｔに対応する周波数
ｆｔ、　ｆＬ’を検出し、クラックの有無および位置を
判定するものである。

本実施例においては、磁性体コア＋００を磁化する必要
がないので、構成が簡単になるという効果がある。また
、ｍ化しないので、磁性体コア１００を消磁する必要も
ない。

上記各実施例に示したクラック検出装置によれば、検出
感度として、クラックの深さ１ｍｍ以上で幅０．５μｍ
程度以上のものが検出できる。

以下、本発明に係るクラック検出方法を用いたクラック
検出装置の具体例を示す。

第７図は１本発明の応用例を示す磁性体コアの連続検査
装置の概略構成図である。図において、記号１００．１
〜４は先に各実施例に示したと同じ構成要素を示してお
り、９は後述するネットワークアナライザ、１０は検出
器位置決め機構、１２は全体を制御するコントローラ、
１３はベルトコンベア制御器１５により制御されるベル
トコンベアを示している。

本検査装置においては、被検体である磁性体コアｌＯＯ
は、非磁性体のベルトコンベア１３上に並べられ、順次
一定方向に送られる。また、振動検出素子４は、検出器
値に決め機構１０によって所定位置にセットされるよう
制御される。測定される磁性体コア１００の周辺には、
下部に直流磁界を印加する永久磁石で構成される直流磁
化器１が配置され、その内側にコイル２が配置されてい
る。上記ネットワークアナライザ９からは、その内部に
有するシンセサイザの交流電圧が、信号線Ｂを介して交
流ｆｒｉ流源３に接続され、交流電圧信号が交流電流に
変換される。この電流は信号線Ａを介してコイル２に供
給される。このとき生じる振動は、検出素子４の出力信
号線Ｅを介して、ネットワークアナライザ９に入力され
る。

なお、コントローラ１２は、前述の如く、信号線Ｃを介
してネットワークアナライザ９を、信号線りを介して検
出器位置決めＩ　４１１０を、信号ａＦを介してベルト
コンベア制御器１５を、それぞれ、制御している。

本装置の動作は、下記の通りである。

Ｊｌｌｌ　定時ニは、コントローラ１２の制御により検
出器位置決め機構１０が作動し、検出素子４を磁性体コ
ア１００に接触させる。次に、コントローラ１２の制御
によりネットワークアナライザ９を起動し、交流電流が
コイル２に供給されると同時に、検出素子４の出力がネ
ットワークアナライザ９に入力される。このとき、磁性
体１００には、直流磁化器１の磁界が印加されており、
磁性体コア１００は、印加された交流電流と同じ周波数
で振動する。ネットワークアナライザ９は、周波数に対
する振動の強さを測定した後、コントローラ１２に測定
データを転送する。

二ンＩ〜〇−ラ１２では、転送された測定データから、
磁性体コア１００の形状と材質によって決まる基本振動
モードの周波数ｆ０を検出するとともに、その２倍の周
波数２ｆｏとの間でクラックによる振動のピークを探す
。クラックによる振動の変動が生じていなければ、測定
した磁性体コア１００にはクラックがないと判断し、周
波数ｆ、でピークが検出された場合には、磁性体コア１
００の長手方向の中心位置から式（４）で示される位置
にクラックが有ると判断し、その結果を記憶する。

次に、コントローラ１２は、検出器位置決め機構１０を
制御して検出素子４を破線部まで移動させ、ベルトコン
ベア制御部１５を制御して、次の磁性体コアが測定位置
に移動するようにベルトコンベア１３を制御し、次の磁
性体コアの測定を行う。

測定が終了した磁性体コア１００は、コイル１９を通過
することにより消磁される。なお、２０は消磁用電源を
示している。本検査装置によれば、磁性体コア１００−
個の検査が、数秒で終了するという効果がある。

また、コン１−ローラ１２に、予め、クラックの生じて
いない磁性体コア１００の振動の周波数特性を記憶させ
ておくことにより、磁性体コア１００の横振動モード等
の影響を除くことができる。

第８図は、本発明の他の応用例を示す磁性体コアの連続
検査装置の概略構成図である。図において、記号１００
．２〜４，９〜１５．１９および２０は先に各実施例ま
たは応用例に示したと同じ構成要素を示している。

本装置においては、先に第４図に示した磁界印加方式を
用いており、直流磁界の制御をも、コン１−ローラ１２
により実施している。なお、記号Ａ〜丁は、信号線を示
している。動作については、第７図に示した例と略同様
である。

第９図は１本発明の更に他の応用例を示す磁性体コアの
連続検査装置の概略構成図である。図において、記号１
００．４および１２は先に応用例に示したと同じ構成要
素を示しており、２４は傾斜状に配置されたコアガイド
３１上に配列されている磁性体コア１００のストッパ、
２５は該ストッパ２４の動作制御器、２６は選別ガイド
２７を制御する選別ガイド制御器、２８は不良と判定さ
れた磁性体コア１００を収納する不良品収納箱、２９は
良品と判定された磁性体コア１００を収納する良品収納
箱、３０は検査部を示している。ストッパ制御器２５２
選別ガイド制御器２６．検査部３０は、それぞれ、コン
１−ローラ１２により制御される。

本装置の動作は下記の通りである。すなわち、コアガイ
ド３１上に配列されている磁性体コア１００は、ス１〜
ツバ２４により１個ずつ検査部３０に送られる。検出素
子４は、磁性体コア１００を測定終了時まで支持する機
能を有する。測定は、前述の各実施例、応用例に示した
方式により実施される。

測定が完了すると、コントローラ１２にデータが転送さ
れ、コントローラ１２では、クラックの有無を判定し、
クラックが有る場合には選別ガイドを破線で示される位
置（不良品収納箱側）に動かし、コア１００を不良品収
納箱２８に落下させ、また、クラックが無い場合には選
別ガイドを実線で示される位置（良品収納箱側）に動か
し、コア１００を良品収納箱２９に入れるよう制御する
。

本装置においては、磁性体コア１００がその自重で振動
検出素子４と接触するので、より安定した動作が可能と
なる。

第１０図は、上述の如き磁性体コアの連続検査袋にを組
込んだ、薄膜磁気ヘッド製造ラインの概要を示す図であ
る。図において、記号３２はウェハー基板上に薄膜素子
を形成する素子形成工程、３３はウェハー上に形成され
た複数のヘッド素子を切断する切断工程、２１は本発明
に係るコアクラック検査工程、２２は切断したコアを頭
部加工する形状加工工程、２３は組立て工程を示してい
る。

本製造ラインにおいては、切断したコアのクラック検査
を行った上で、良品のみを加工・組立てするものである
。

本製造ラインによれば、微小なクラックが生じているコ
アを精度良く除去できるので、信頼性の高い磁気ヘッド
の製造が可能となる。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明によれば、断面が一様な固体ブ
ロックに生じた微小なクラックの検出方法において１周
波数可変の振動を前記固体ブロックの長手方向に印加す
る手段と、該印加手段により印加された振動による前記
固体ブロックの振動振幅を検出する手段とを設け、印加
する振動の周波数に対する検出振動振幅の変化から、前
記固体ブロックのクラックの有無およびその位置を検出
するようにしたので、磁性体コアの如く、加工面に、切
断面の粗い面と薄膜素子を形成する鏡面加工面とが共存
する対象物にも適用可能なクラック検出方法およびその
ための装置を実現できるという顕著な効果を奏するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する図、第２図〜第５図は
本発明の実施例を示すクラック検出装置の要部ブロック
構成図、第６図は従来の従来方式を説明する図、第７図
〜第９図は本発明の応用例としてのクラック検出装置の
ブロック（１力成図、第１０図は同薄膜磁気ヘッド製造
ラインの概要を示す図である。 １００：磁性体コア、１０１：クラック、１．１’：直
流磁化器、２：コイル、３：交流電流源、４：振動検出
素子、９：ネジ１−ワークアナライザ、１２：コントロ
ーラ１．１１：直流電流源、１４：電流加算器、１６：
加振器、１７：加振駆動器、１８：交流電圧計。 □　Ｅ 第 図 第 図 第 牛 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、断面が一様な固体ブロックに生じた微小なクラック
   の検出方法において、周波数可変の振動を前記固体ブロ
   ックの長手方向に印加する手段と、該印加手段により印
   加された振動による前記固体ブロックの振動振幅を検出
   する手段とを設け、印加する振動の周波数に対する検出
   振動振幅の変化から、前記固体ブロックのクラックの有
   無およびその位置を検出することを特徴とするクラック
   検出方法。 ２、磁歪を有し、かつ断面が一様な磁性体コアに生じた
   微小なクラックの検出方法において、前記磁性体コアの
   長手方向に直流バイアス磁界を印加するとともに、周波
   数可変の交流磁界を印加して、該交流磁界の周波数に対
   する検出振動振幅の変化から、前記固体ブロックのクラ
   ックの有無およびその位置を検出することを特徴とする
   クラック検出方法。 ３、磁歪を有し、かつ断面が一様な磁性体コアに生じた
   微小なクラックの検出方法において、前記磁性体コアの
   長手方向に直流バイアス磁界を印加するとともに、周波
   数可変の交流磁界を印加して、該交流磁界の周波数に対
   する、前記磁性体コアに巻いたコイルのインピーダンス
   の変化から、前記固体ブロックのクラックの有無および
   その位置を検出することを特徴とするクラック検出方法
   。 ４、磁歪を有し、かつ断面が一様な磁性体コアに生じた
   微小なクラックの検出方法において、前記磁性体コアの
   長手方向に直流バイアス磁界を印加するとともに、周波
   数可変の交流磁界を印加して、該交流磁界の周波数に対
   する、前記磁性体コアに巻いたコイルの起電力の変化か
   ら、前記固体ブロックのクラックの有無およびその位置
   を検出することを特徴とするクラック検出方法。 ５、磁歪を有し、かつ断面が一様な磁性体コアに生じた
   微小なクラックを検出するためのクラック検出装置にお
   いて、前記磁性体コアの長手方向に直流バイアス磁界を
   印加する手段および周波数可変の交流磁界を印加する手
   段、該交流磁界の周波数に対する検出振動振幅の変化を
   検出する手段を設けたことを特徴とするクラック検出装
   置。 ６、前記直流バイアス磁界を印加する手段が永久磁石で
   あることを特徴とする、特許請求の範囲第４項記載のク
   ラック検出装置。 ７、前記交流磁界の印加手段として用いるコイルを、イ
   ンピーダンス変化検出用コイルとして用いることを特徴
   とする、特許請求の範囲第３項に記載のクラック検出方
   法を用いるクラック検出装置。 ８、前記交流磁界の印加手段として用いるコイルを、起
   電力変化検出用コイルとして用いることを特徴とする、
   特許請求の範囲第４項に記載のクラック検出方法を用い
   るクラック検出装置。