JPH10325829A - 渦流探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被探傷物表面と探傷コイルとの間のギャップ
が定常的に大きく変動し、あるいは頻繁な小変動を生じ
ても、これらに無関係に常に正確かつ安定な探傷信号を
得る。 【解決手段】 距離検出コイル３と探傷コイル４はプロ
ーブＰ内に収納され、ロボットアーム５１で一体に移動
させられる。ロボット制御部１１は位置データ記憶部１
２に記憶された位置データに基づき、プローブＰを前進
移動させる。前進移動行程で、位置データ修正部１７
は、リフトオフ信号の低周波成分より算出される偏差に
基づいて位置データを修正する。ロボット制御部１１は
修正された位置データに基づいてプローブＰを後退移動
させる。後退移動行程で、探傷信号補正部１９は、距離
検出コイル３より得られるリフトオフ信号の高周波成分
に応じて探傷信号を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は渦流探傷装置に関
し、特に、被探傷物表面とのギャップが変動しても、こ
れに無関係に常に適正な探傷出力を得ることが可能な渦
流探傷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】渦流探傷において、探傷コイルと被探傷
物表面とのギャップが変動すると、これに伴って探傷信
号のレベルが変動するため、傷検出の確実性が低下す
る。そこで、例えば特公昭６３−１４９０４号公報で
は、探傷信号中に含まれるリフトオフ信号を抽出してフ
ィードバックすることにより上記ギャップを常に一定に
制御するものが示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の探
傷装置では、リアルタイムでギャップのフィードバック
制御を行っているため、被探傷物が偏心して回転してい
る場合のように、ギャップが短周期で頻繁に変動する
と、探傷コイルの位置をこれに追従させて常にギャップ
を一定に保つことは困難で、探傷信号の変動が避けられ
ないという問題があった。

【０００４】また、セット時の位置ずれ等により被探傷
物の表面と探傷コイルとの間に定常的に比較的大きいギ
ャップ偏差を生じることがあり、これによる探傷信号の
変動をも効果的に防止する必要がある。

【０００５】そこで、本発明はこのような課題を解決す
るもので、被探傷物表面と探傷コイルとの間のギャップ
が定常的に大きく変動し、あるいは頻繁に小変動して
も、これらに無関係に常に正確かつ安定な探傷信号を得
ることができる渦流探傷装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本第１発明では、距離検出コイル（３）と探傷コイ
ル（４）を保持して一体に移動させる移動手段（５１，
５２，５３）と、被探傷物（Ｍ）の表面形状に沿って予
め記憶された位置データに基づき、距離検出コイル
（３）と探傷コイル（４）を移動手段（５１，５２，５
３）により前進移動させる前進移動制御手段（１１）
と、前進移動行程で、距離検出コイル（３）より得られ
るリフトオフ信号の低周波成分に応じて位置データを修
正する手段（１７）と、修正された位置データに基づい
て距離検出コイル（３）と探傷コイル（４）を移動手段
（５１，５２，５３）により後退移動させる後退移動制
御手段（１１）と、後退移動行程で、距離検出コイル
（３）より得られるリフトオフ信号の高周波成分に応じ
て探傷コイル（４）の出力信号を補正する手段（１９）
とを具備している。なお、位置データの修正は、前進移
動行程でその都度行っても良いし、前進移動行程の終り
に一括して行っても良い。

【０００７】本第１発明において、前進移動行程で得ら
れるリフトオフ信号の低周波成分は、被探傷物のセット
誤差等により生じる、探傷コイルと被探傷物表面との間
の定常的なギャップ量を含むものとなっている。したが
って、上記低周波成分より得られるギャップ量と目標ギ
ャップとの偏差を算出し、この偏差に基づいて位置デー
タを修正することにより、後退移動行程では、セット誤
差等に起因する定常的なギャップ偏差はオープンループ
制御で速やかに解消される。一方、後退移動行程におけ
るリフトオフ信号の高周波成分は、被探傷物の偏心回転
等により生じる、探傷コイルと被探傷物表面との間の頻
繁なギャップ変動に対応したものとなっている。そこ
で、リフトオフ信号の高周波成分に応じて探傷コイルの
出力信号（探傷信号）を補正することにより、上記ギャ
ップ変動に起因する探傷信号の変動が防止される。この
ように、被探傷物に対する探傷コイルの位置制御を、定
常的なギャップ偏差に対してのみこれを解消するように
オープンループ制御で行い、一方、短周期の頻繁なギャ
ップ変動に対しては、これに起因する探傷信号の変動を
位置制御によることなく信号補正により安定化させてい
る。したがって、被探傷物表面と探傷コイルとの間のギ
ャップが定常的に大きく変動し、あるいは頻繁に小変動
を生じても、これらに無関係に常に正確かつ安定な探傷
信号を得ることができる。

【０００８】本第２発明では、距離検出コイル（３）と
探傷コイル（４）を保持して一体に移動させる移動手段
（５１，５２，５３）と、被探傷物（Ｍ）の表面形状に
沿って予め記憶された位置データのうちスタート位置デ
ータに基いて、距離検出コイル（３）と探傷コイル
（４）を移動手段（５１，５２，５３）によりスタート
位置に置く初期移動制御手段（１１）と、スタート位置
において、距離検出コイル（３）より得られるリフトオ
フ信号の低周波成分に応じて位置データを修正する手段
（１７）と、修正された位置データに基づいて距離検出
コイル（３）と探傷コイル（４）を移動手段（５１，５
２，５３）によりスタート位置から移動させる移動制御
手段（１１）と、この移動行程で、距離検出コイル
（３）より得られるリフトオフ信号の高周波成分に応じ
て探傷コイル（４）の出力信号を補正する手段（１９）
とを具備している。

【０００９】本第２発明において、寸法誤差やセット誤
差等による被探傷物の位置ズレは単純な平行移動であ
り、被探傷物が丸棒や単純な形状であれば、距離検出コ
イルをスタート位置に置いた時のリフトオフ信号の低周
波成分より得られるギャップ偏差の値はその後の探傷コ
イル等の移動行程において常に一定である。したがっ
て、スタート位置で位置データを修正しておけば、その
後の移動行程でその都度位置データを修正する必要はな
い。したがって、移動行程ではリフトオフ信号の高周波
成分に応じて探傷コイルの出力信号を補正するのみで良
く、前進移動行程のみで探傷動作を終了させることがで
きるから、探傷に要する時間を短くできる。

【００１０】本第３発明では、出力信号を補正する手段
（１９）は、リフトオフ信号の高周波成分の値をアドレ
スとして、当該アドレスに記憶された補正係数を記憶手
段（１９２）から読み出し、探傷コイル（４）の出力信
号に上記補正係数を乗じて当該出力信号を補正するもの
である。本第３発明においては、探傷信号の補正を簡易
かつ迅速に行うことができる。

【００１１】なお、上記各手段のカッコ内の符号は、後
述する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１２】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）図１には渦流探傷装置の全体構成を示
す。図において、被探傷物は異径のシャフト体Ｍであ
り、両端下面がローラ２１，２２により支持されて、一
定周期で回転している。シャフト体Ｍの頂面に近接して
距離検出コイル３と探傷コイル４が位置しており、これ
らコイル３，４はロボットアーム５１の先端に設けたプ
ローブＰ内に保持されている。ロボットアーム５１のプ
ローブＰはアーム先端の中心回りに図中矢印で示すθ軸
方向へ回動可能であり、また、ロボットアーム５１は上
下方向、すなわち、シャフト体Ｍの頂面に対して接近な
いし離間する方向（Ｚ軸）へ移動可能である。また、ロ
ボットアーム５１の支持架台５２はベース５３に対して
Ｘ軸方向へ移動可能であり、これにより、プローブＰは
シャフト体Ｍの頂面に沿ってその長手方向へ前進あるい
は後退移動できる。

【００１３】制御装置１内にはロボット制御部１１が設
けられ、このロボット制御部１１は位置データ記憶部１
２内に記憶された位置データに基づいて、θ軸、Ｚ軸、
Ｘ軸の各モータ（図示略）を駆動して、上記プローブＰ
をシャフト体Ｍの頂面に近接させた状態で長手方向へ前
後に移動させる。距離検出コイル駆動部１３が設けら
れ、内蔵する発振器によりプローブＰ内の距離検出コイ
ル３を励磁するとともに、距離検出コイル３からのリフ
トオフ信号を整流増幅して出力する。また、探傷コイル
駆動部１４が設けられ、内蔵する発振器によりプローブ
Ｐ内の探傷コイル４を励磁するとともに、探傷コイル４
からの出力信号を公知の方法で検波増幅して探傷信号を
出力する。

【００１４】ここで、プローブＰ、すなわち距離検出コ
イル３と、シャフト体Ｍ頂面との間のギャップを、図２
を参照して説明する。シャフト体Ｍは製造時の曲がり等
によって往々にしてローラ２１，２２上で偏心して回転
する。このため、シャフト体Ｍ頂面は距離検出コイル３
に対して、図２の一点鎖線で示すギャップＬを中心にし
てΔＬの範囲でギャップが周期的に変動する。また、位
置データ記憶部１１内に記憶された位置データに基づい
て距離検出コイル３を移動させても、ローラ２１，２２
上へのシャフト体Ｍのセット誤差等があると、シャフト
体Ｍ頂面に対する目標ギャップＬｏに対して、ギャップ
誤差Ｅを生じる。したがって、図１の距離検出コイル駆
動部１３から出力されるリフトオフ信号には、図３に示
すように、ギャップ誤差Ｅに基づく低周波の定常的な誤
差成分と、ギャップ変動ΔＬに基づく高周波の誤差成分
とが含まれている。

【００１５】そこで、図１の制御装置１内に設けた低周
波成分抽出部１５では、フィルタリング等によりリフト
オフ信号中の低周波成分を抽出し、図３のギャップＬを
得る。そして、続く偏差算出部１６で、目標ギャップＬ
ｏとの偏差Ｅを算出し、その後、位置データ修正部１７
にて偏差Ｅに基づき位置データ記憶部１２内に記憶され
た位置データを修正する。これは、プローブＰを図１の
ロボット制御部１１でシャフト体Ｍの長手方向（Ｘ軸）
へ前進作動させつつ行われる。これにより、続くプロー
ブＰの後退移動時には、プローブＰとシャフト体Ｍ頂面
との間の定常的なギャップ偏差Ｅは解消され、探傷コイ
ル駆動部１４から出力される探傷信号がギャップ偏差Ｅ
により変動することが避けられる。なお、ロボット制御
部１１、位置データ記憶部１２、偏差算出部１６、およ
び位置データ修正部１７はコンピュータにより容易に実
現することができる。

【００１６】さて、プローブＰの後退移動時には、図１
の高周波信号抽出部１８においてフィルタリング等によ
り、リフトオフ信号中の高周波成分を抽出する。このリ
フトオフ信号の高周波成分のレベル値は、例えば図４に
示すように、ギャップ変動ΔＬがギャップＬに対して−
０．４ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲にある時に、０．２〜
２．２の範囲で変化する。なお、ギャップ変動ΔＬに対
して探傷信号のレベル値は図４に示すように１０〜０．
８の間で変化する。図５にはこれらの間の関係をグラフ
化して示す。そこで、本発明では、図１に示すように、
制御装置１内に探傷信号補正部１９を設けて、探傷信号
を補正している。

【００１７】図６には探傷信号補正部１９の構成の一例
を示す。図において、リフトオフ信号の高周波成分はＡ
／Ｄ変換器１９１に入力してデジタルデータに変換さ
れ、このデジタルデータは続くＲＯＭ１９２に対してデ
ータ読み出しのためのアドレスとなる。ＲＯＭ１９２に
は予め、リフトオフ信号の高周波成分のレベル値に対し
て図４に示すような補正係数が記憶させてある。したが
って、例えば上記高周波成分のレベル値が０．２である
場合にはＲＯＭ１９２から補正係数０．４が読み出さ
れ、この補正係数はＤ／Ａ変換器１９３でアナログデー
タに変換されて乗算器１９４に入力し、ここで探傷信号
に乗算される。補正係数が乗算されて補正された探傷信
号は、図４、図５に示すように、ギャップ変動ΔＬに無
関係にほぼ一定のレベル値を示す。

【００１８】このように、本実施形態によれば、プロー
ブＰ、すなわち探傷コイル４とシャフト体Ｍ表面との間
の、低周波の定常的なギャップ偏差Ｅをオープンループ
制御で解消するとともに、その後に残る高周波のギャッ
プ変動ΔＬに対しては探傷信号を電気的に補正すること
により探傷信号の変動を防止している。したがって、シ
ャフト体Ｍの位置ずれや偏心に無関係に常に確実かつ正
確に表面傷を検出することができる。

【００１９】（その他の実施形態）上記第１実施形態で
は、前進移動行程においてその都度位置データを修正す
るようにしたが、前進移動行程の最後に一括して位置デ
ータを修正するようにもできる。また、ギャップ偏差Ｅ
が所定値を越えた時にのみ位置データの修正を行うよう
にしても良い。

【００２０】また、シャフト体Ｍが一定径の丸棒や単純
な形状であれば、寸法誤差やセット誤差等による平行な
位置ズレはシャフト体Ｍの各部において常に一定であ
る。したがって、この場合は、前進移動開始時のスター
ト位置でのみリフトオフ信号中の低周波成分を抽出し
て、これに基づいてギャップ偏差Ｅを算出し、これを解
消するようにプローブＰを移動させておく。これによ
り、その後の前進移動行程中では、リフトオフ信号中の
高周波成分を抽出して探傷信号を電気的に補正しつつ探
傷動作を行うことができる。このようにすれば、前進移
動行程のみで探傷動作は完了するから、探傷に要する時
間を短くすることができる。

【００２１】上記リフトオフ信号および探傷信号をＡ／
Ｄ変換して、低周波成分抽出部１５、高周波成分抽出部
１８、および探傷信号補正部１９をコンピュータで実現
しても良い。この場合、リフトオフ信号の低周波成分
は、当該信号の高周波変動の中央値として算出される。
また、探傷信号の補正は、図４の高周波成分と補正係数
の対応を記憶させたマップを参照して行われる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明の渦流探傷装置に
よれば、被探傷物表面と探傷コイルとの間のギャップが
偏心回転等により頻繁に変動し、あるいは寸法誤差やセ
ット時の誤差等により定常的に大きく変動しても、これ
らに無関係に常に正確かつ安定な探傷信号を得ることが
できる

【図面の簡単な説明】

【図１】渦流探傷装置の全体ブロック構成図である。

【図２】プローブとシャフト体頂面との間のギャップ変
動を説明する図である。

【図３】ギャップ変動の経時変化を示す図である。

【図４】ギャップ変動に対する各種信号のレベルを示す
図である。

【図５】ギャップ変動に対する各種信号のレベルを示す
グラフである。

【図６】探傷信号補正部のブロック構成図である。

【符号の説明】

１…制御装置、１１…ロボット制御部（前進移動制御手
段、後退移動制御手段、初期移動制御手段、移動制御手
段）、１７…位置データ修正部（位置データを修正する
手段）、１９…探傷信号補正部（出力信号を補正する手
段）、１９２…ＲＯＭ（記憶手段）、３…距離検出コイ
ル、４…探傷コイル、５１…ロボットアーム（移動手
段）、５２…支持架台（移動手段）、５３…ベース（移
動手段）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 距離検出コイルと探傷コイルを保持して
   一体に移動させる移動手段と、被探傷物の表面形状に沿
   って予め記憶された位置データに基づき、前記距離検出
   コイルと前記探傷コイルを前記移動手段により前進移動
   させる前進移動制御手段と、前進移動行程で、前記距離
   検出コイルより得られるリフトオフ信号の低周波成分に
   応じて前記位置データを修正する手段と、修正された前
   記位置データに基づいて前記距離検出コイルと前記探傷
   コイルを前記移動手段により後退移動させる後退移動制
   御手段と、後退移動行程で、前記距離検出コイルより得
   られるリフトオフ信号の高周波成分に応じて前記探傷コ
   イルの出力信号を補正する手段とを具備する渦流探傷装
   置。
2. 【請求項２】 距離検出コイルと探傷コイルを保持して
   一体に移動させる移動手段と、被探傷物の表面形状に沿
   って予め記憶された位置データのうちスタート位置デー
   タに基いて、前記距離検出コイルと前記探傷コイルを前
   記移動手段によりスタート位置に置く初期移動制御手段
   と、スタート位置において、前記距離検出コイルより得
   られるリフトオフ信号の低周波成分に応じて前記位置デ
   ータを修正する手段と、修正された前記位置データに基
   づいて前記距離検出コイルと前記探傷コイルを前記移動
   手段により前記スタート位置から移動させる移動制御手
   段と、この移動行程で、前記距離検出コイルより得られ
   るリフトオフ信号の高周波成分に応じて前記探傷コイル
   の出力信号を補正する手段とを具備する渦流探傷装置。
3. 【請求項３】 前記出力信号を補正する手段は、前記リ
   フトオフ信号の高周波成分の値をアドレスとして、当該
   アドレスに記憶された補正係数を記憶手段から読み出
   し、探傷コイルの出力信号に前記補正係数を乗じて当該
   出力信号を補正するものである請求項１または２に記載
   の渦流探傷装置。