JPS59214757A - 探傷装置 - 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】 本発明は金属材の表面疵探傷装置に関する。

金属材の表面疵探傷方法としては、種々の非破壊検査法
が実用化されており、存在が予想される欠陥に応じて一
棹あるいは複数種類の方法が適用されている。１＋１１
えば予想される欠陥の方向がある程度定まっている割れ
状欠陥の検出には主として漏洩磁束を検出する磁気探傷
法が適用され、その方向が無方向のピット状欠陥の検出
には渦流探傷法が適用されている。）前者の磁気探傷法
は、一般にｑ）鉄鋼拐料等の強磁性体の表面欠陥の検出
に優れている２、Ｑ）割れが開口していない地きずのよ
うな欠陥でも検出できる。■欠陥の位置、表面上の長さ
の検出が可能である。等の長所を有している反面、内部
欠陥の検出が国益であるという短所も併せもっている。

また後者の渦流探傷法は、■探傷結果が直接的に電気的
出力として得られる。■非接触であるので試験速度が速
い。０表面欠陥の検出に適している。■欠陥、材質変化
、寸法変化等に対しても追従でき適用範囲が広い。■信
号と欠陥体積とが略比例関係になる。等の長所を有して
いるが、反面■材料形状が単純なものでないと適用しに
くい。■表面下の深い位置にある欠陥の検出ができない
。■試験対象以外の材料的因子の影響が雌性の因子とな
る場合が多い、Ｎ等の’Ａ＞ｒＪＩｒも併せもっている
。

まだ、上記磁気探傷法では、欠陥と直角な方向に磁化し
た場合には有効であるが、欠陥と同方向に磁化した場合
には、欠陥部には磁極が生じないので、このような場合
には欠陥の探傷が不可能であった。しかし現在では下記
に示すように、□ｉ数の磁場を利用する方法で欠陥の方
向に１ｙ１係なく探１易出来るようになってきた。

例えば、第１図に示すように、棒鋼１のｌｌｌ＋方向欠
陥をａ、周方向の欠陥をｂとすれば、％ｌＩｌ＋ｊＡを
用いて棒ｔｉｌｌ１に輔辿電法による円周方向（融化ケ
、又電源Ｂを用いて棒鋼１に軸方向磁化をコイル法で行
わせしめ、これ冬夫々の磁化で欠陥ａ＋ｌ）を探傷する
方法、まだ第２図に示すように、管材１′が貫通する磁
化コイルＥ、Ｅｌと、管制御′を直住方向より磁化する
一対の磁化マグネツｌ−Ｆを夫々タンデム配置せしめ、
これら磁化コイルＥ、Ｅｌ及び磁化マグネツ）Ｆで軸方
向欠陥ａと周方向欠陥すを連続的に探傷する方法等であ
る。

しかしながら金属材の表面に発生する疵は割れ状の欠陥
以外に穴状のピット疵と呼ばれるものもあり、通常磁気
探１昂ではピット疵を検出しか（ｔい事は良く知られて
いる。即ち、現在実用化されている探傷方法では、−１
重１’ｔ４の探１易方法で全ての）ｌ−１ｐ類の疵を検
出することは至！Ｉ邪であった。

今、丸棒＆ｊ’ｌを例にとってみると、割れ状の欠陥は
磁気探傷法の一つである磁粉探傷法での検出能が良好で
あり、またビット状の疵は渦流採湯法での検出能が良好
であるだめ１．ｉｆｉ！常は検査目的に応じて最良の探
傷方法を抹択し、使用しているのが現状である。このだ
め、疵の性状によっては、どちらか−棟ね１のみの探傷
では検出能が低下するため数ａ！項の探傷を併用しなけ
ればならないという問題点があった。

本願出願者らは、上記問題点を解消すべく特願昭５７−
１０２６００号にて、−回の探傷で欠陥の性状に影響さ
れることがなく、かつ良好なる検出能を有する金属材料
の表面疵探傷方法及びその装置を折子した。

これは、被検査材の表面に、これに沿う方向と被検査材
表［Ｙτｉに対する垂直方向との二方向から同時に磁場
を与えることにより、被検査材表面付近に経時的にその
方向が変化する合成磁場を形成せしめ、表ａｄ疵からの
漏洩磁場と、表面にｈ６起される渦電流の表面疵による
乱れに起因する磁場とによる合成磁場を測定し、この測
定値によって欠陥の情報をイ」る金属材料の表面疵探傷
方法及び装置であり、第３図に示すように、被検査材１
１表曲に沿う磁〃、“１を発生させる第１の磁場発生器
１２と、被検を材１１表面に直交する方向の（１任揚を
発生させる第２の磁場発生器１３とから成る父流イｌＢ
、揚発生装置１４を用いて被検査材１１表面に？１）う
第Ｊのｆ’Ｂ、Ｊ局（イ）と、該磁場に直交するような
１ノ（ξ（・；３査−１’４’ｌ１表面に垂直な第２の
磁」Ａ％（ロ）とを同１奇にネｊσ恢有材１」に与えて
被検査材１１表面付近に合成磁場を形成せしめるが、こ
の場合、例えば第４図に示すように周波数を０１時間を
ｔとして第１の砒」易（イ）をｓｉｎωｔで、また第２
の磁場（ロ）をＣｏｓωｔで変化させて夫々与え、経時
的にその方向が変化する合成磁場、つまり回転磁場を形
成する。そうすると、表面疵が存在する場合には、合成
磁場の経時変化に伴い、被探傷１ｎ１にイ芋在する表面
疵からの漏洩磁場と、被探傷面に誘起される渦電流の表
面疵による乱れに起因する磁場との合成磁場が現われ、
この合成磁場の垂直方向成分を被検査月１１の被探傷面
に近接配置した磁；１）Ａ検出器により被検査月１１の
表面疵を探傷するものである。、合成磁場（は経時的に
その方向を変じるので、欠陥の向き、形状の如何に拘ら
ず、漏洩磁場と渦流乱れによる磁場の乱れが現れ、所要
の１ｇ号処理を行うことにより各独欠陥が捉えられる。

。 このような装置においては、被検査材１１の被探傷面に
直交する方向の磁束を発生させる第２の磁場発生器１３
と、合成磁場の垂直方向成分を検出する磁場検出器とを
、１磁場を形成せしめられた被検査材１１被探イ’ｔう
面と対向する位置に設ける必要がある。

第５図はこの探傷装置の一例を示し、被検査材１１表面
付近に発生ずる合成磁場の検出を行わせる磁場検出器１
５を、第２のｌ１ｊｔ場発生？、ｒｊ１３の被検査材１
１表面と対向する位置に取付＆−）だものであるが、第
２の磁場発生器１３（ｄコイルを巻回してＶＪｊＭ、’
が増加しているために、被検査材１１の隈探１脇１■の
走査においては磁、（々）検出器１５の；、”ａ（ｉｅ
ｌ＜１能が悪化し、破倹査４号１１表１ｉｉｉの全域に
亘る市１止かつ精密な探傷が行えないという不都合があ
つブヒ。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされプこものであり、被
検査材の被探傷面に垂直な方向に（−果を発生させる嵌
嚇発生器を１．ｒｉ検査イオの幅方向に延設せしめて中
空構造とし、該中る２部に、垂直方向１、ε（束を検出
する（１晟」易検出器を１１う□１１方向への往復、１
．４動「り能に設けることにより、高速かつ精密な探イ
１）を可能とした探イυ装Ｕイの提供を目的とする。

以下本発明を、その実が６例を示す図面に基いで詳述す
る。第６図は本発明装置の栓式図である。

本発明装置の原理は第３図及び第４図に示した特願昭５
７１０２６００号と同様であり、ＯＪｒ而四面形状の被
検査材１１′の被探傷面に沿う方向の１）磁束を発生さ
せる第１の磁場発生器１２と、被探傷＋１ｒｉに岳直方
向の磁場を発生させる第２の磁場発生器１３とからなる
交流歿１易発住装置１４を用いて、被検査材１１′の被
Ｊ’；ｉ：Ｉ’ｊｙ而に沿う第１の磁場（イ）と、該磁
場（イ）に直焚するような被探傷面に垂直な第２の磁場
（ロ）どを同時に被１（す有材１１′に与えて被探傷面
伺近に、経時的にその方向が変化する合成磁場を形成せ
しめ、このｉ’ｌｌテ変化に伴い、被検査材１１被探傷
而上に存在する表面疵からの廂洩凪場と、被探傷面上に
誘起をれる渦電流の表ｔｆｆｉｉ糺による乱れ例起因す
る磁場との合成磁場が現れるので、これを第２の磁場発
生器１３内を被検査材１１′の幅方向に移動可能となっ
たｆ１序場検出器１５により検出し、この検出値を探傷
対象とする欠陥の捗９１に対応させて信号処理すること
により被検査材の被探傷面における表面疵を捉えるもの
である。

第７図は本発明装置［イの一実施例を示す止面図、第８
図はその部分拡大図である。長手方向に搬送される断面
四角形状の被検査材１１′の搬送域の両側方には被検査
材１１′の被探傷面（上面）に沿う方向の磁束を発生さ
せる第１の磁場発生器１２の（１，゛、’＜トＹ１１．
２ａ、＋１２ａが配されている。第１の愚１ハ妃伺」汁
１２は、この（１多小瘍１２ａ、１２ａと、４女（（片
有材１１′の下方にその幅方向に延設された継鉄１２ｂ
とからなり、各ｆｉ１４＆１２ａ、１２ａｔ、Ｊ、（ｌ
ｊｊ画支持板２１、、２１夫々により継鉄ｌ２Ｔ）Ｊ−
をＩｉ’７動可能に支持されている。各支持板２１，２
］の下ゾ；Ｐには移動台２２．２２が夫々Ｊ１７付けら
れており、各移動台２２．２２下面にナツト部材２：３
、２３を夫々取付け、各ナツト部月２３．２３を、被検
査材１１′の幅方向に渡されて両端部に逆ネジを有する
ネジ＋ｔ）ｂ２４の両端部のネジに夫々螺合させており
、ネジ１ｆ）ｔ＋２４の正逆回転により各１ｉＧ、ｌ’
４Ｌｊｉ２ａ＋］２ａは継鉄１２ｂ上を被検査材１１′
の１胃方向に摺動して被検査材１１′に接近離隔する。

被検査材１１′の被探傷面の上方にケ」１、破」”ａ’
？ｆ５・ｋ１ｆｔ１に垂直方向の磁束を発生さぜる５（
３２の（ｌｉ、ｌ楊発生器１３が設けられている。この
圃場発生器１３は被検査材１１′の幅方向に延びる中全
の長円形状をしたコイルボビン１３ａにコイル１３ｂを
巻き付けた空心コイルを用いており、その両端部上面を
コの字状をした取伺部材３１．３１の下面に取付けてい
て、取付部材３１、３１上面を追従機構支持板３２の下
面に取付けている。追従機（７４支持板３２の上方には
シリンダ支持板３３が設けられており、その上面にシリ
ンダ３４が取イ」けられている。シリンダ３４は、その
ピストンロッド３４ａを下方としており、ｄ亥ピストン
ロッド３４ａ（ｒＪニジリンダ支持板３３をＪｑＪ、ｐ
ｉｊ、て、ピストンロッド３４ａ先端に、前述した追従
機構支持板３２の上面中央をユニバーサルジヨイント３
５を介して取（１けており、ピストンロッド３４ａに対
して追従機構支持板３２が傾動自在となっている。追従
（幾イアす支持板３２の被検査材搬送方向上下θ１わ側
部下面には、被検歪材１１′上面を転接してその曲り等
に追Ｒ−するローラ（図示せず）が被検を材１１′の幅
方向に渡されている。

追従機構支持板３２の被検査材幅方向の一方の側部下面
にはＬ字状の取付具３７にてモータ３６が取付けられて
おり、その出力［１ｆｔｂ３６ａを内側方に延設してい
る。該出力ｌ１１１Ｉ３６ａ先端にはカップリング３８
にて線杆３９が同軸に取付けられており、線杆３９の両
端部を前述の数句部材３１．３１にベアリングにて回転
自在に支持していて、モータ３６の正逆回転により線杆
３９が正逆回転する。

線杆３９は、検出器ホルダ用のケース４１の上１＋！１
１部を挿通し、該上側部に螺着しており、線杆３９の正
逆転によりケース４１が線杆３９」二を被検イ［材１１
′の幅方向に移動するようになっている。

第９図は第８図のＩＸ−ＩＸ線におけるＨＪｉ而図面あ
る。ケース４１の下側部は、前述の第２の１１蛙榛）発
生器１３のコイルボビン１３ａの中空部内にｆＸ″ＬＩ
％、Ｉ。

しており、その上、下流側面にはコイルボビン１３ａの
上面を転接するガイドローラ４２．４２が１１ｖ付けら
れていて、ケース４１の移動に（−１−ってガイドロー
ラ４２．４２はコイルボビン１３ａ上を転接すると共に
、線杆３９の回転に伴うケース４１のねじれを抑制して
いる。ケース４１の下端面は開口しておシ該下端開口よ
シ、その下側端部に磁場検出器１５を取付けた検出器ホ
ルダ４４の上端部がケース４１内に摺動自在に挿入され
ている。そしてケース４１内には検出器ホルダ４４を下
方に付勢する押ばね４３が介装されている。（磁場検出
器１５はその検出面を下方（被検査材１１側）に向けて
検出器ホルダ４４の下端部に内嵌されておシ、検出器ホ
ルダ４４下端部はシュー４５にて覆われていて、検出器
１５の探ｗＪ面は被検査材１１′の被探傷面にシュー４
５を介して接触するようになっている。

螺杆３９のモータ３Ｇ取付ＵＩＵ’；／周部とは反対イ
１ノ１ｊψｉＡｉ部は、他方の取付部材３１にベアリン
グにて回転自在に支持されており、カップリング３８を
介してポテンショメータ又は回転エンコーダを用いた位
ＩＩ公１灸出）蓉４６にフ吏結さゎ、でいる。位置検出
器４６は、Ｌ字型の取（＝Ｊ具３７にて追従機構支持板
３２に取付けられており、線杆３９の正逆転回転により
移動する磁場検出器１５の被検査材１１′の幅方向位置
を検出する。

なお、４７は磁場検出器１５と信号処理装置等との信号
送受のためのリード線である。

第１０図は本発明装置における信号処理装置のイア＆成
の一例を示すブロック図である。第１の鼓そ用発生器１
２には、第１の発振器５］の出力がパワーアンプ５３を
介して与えられており、また第２の磁場発生器１３には
、第２の発振器５２の出力がパワーアンプ５４を介して
与えられている。第１の磁場発生器１２は第１の発振器
５１のＪ号ｓｉｎｔｏｊにて被検査材１１′の被検高面
に沿った１葭場を形成し、同様に第２の磁場発生器１３
は第２の発振器５２の出力Ｅｓ１ｎ（（１１ｔ＋９’）
にて被（灸査月１１′の被４朶傷面に垂直な磁場を形成
する。この」μ合、各１ｊ頓」〃。

の位相をψだけずらせているので、画ｂｉ１」４Ａの合
成線ｊ局の方向は、３６０屓に亘って経時的に回転変化
することになる。

ここで、被検査材１１′の被検νう而に欠陥がイＩ在す
ると、この欠陥による漏洩磁場と、被探傷面に斡起され
る渦電流の乱れに起因する＋ａ場との合成磁場が生じる
。磁場検出器１５はこの合成磁場の垂直方向成分を検出
し、この検出値を増幅器５５にて増幅した後に、第１の
同期検波器５６及び第２の同期検波器５７に出力してい
る。各同期検波器５６．５７には前述した第１．第２の
発振ｆ！ｙ５１１５２の出力が夫々入力されており、各
同期検波器５６．５７にて１１銭揚重火出２０５の検出
信号を、夫々用１．第２の発１Ｊｒ：ｉ＜？５１、５２
’７）発振出方に同期して検波し、各駒（砿１１・Ａ場
に対応した信号に弁別し、夫々の信号を１１１シ位１？
、ｊ’Ｉ’ｌＪｆｏｕｒ回路５８に出力する。

疵位置判断回路５８にはｌｉ；ｊＪ拐検出器１５の被検
査材１１′幅方向位ｆＥは検出する位置検出層４６の出
力が入力されており、この検出結果に基き、被検査材１
１′の被探傷面における病位置を特定し、マーキング信
号として出方する。

叙上のダＩＩ＜’４ｉ’ｆ成された本発明装ｆ６：ｅの
動作ｔ」、次のとおりである。寸ず（；、没送される被
検査材１１′の１１・吊方向寸法に対応させて第１の４
ａ：’踊発生；ｉ口２の熱極１２ａ、１２ａ間距＋１７
１＃をネジ軸２４の回転操作により変更する。一方ンリ
ンダ３４のピストンロッド３４ａを退入させて第２のｆ
健場発生器１３、磁場検出器１５等を被検査材１１′の
搬送域上方の退避位置とし、ｉ／ヒ谷始発振器５１５２
を動作させて第１．第２の磁場発生器１２．ｌ’３を夫
々励罎しておく。

ｊν「かる状態にて被検査材１１．’′？ｆ：ｉ殿送し
、霞ＩＱτ在伺１１′が本発明製置の探傷域に達したこ
とを、ｆ’ｙＵえは光７１ｆ’ｆｉｉ”ｃ−用いグζ検
出器にて１（・ユ出すると、シリンダ３４のピストンロ
ッド３４ａを）亀山させて、１ｉ３ｉＪ遍検出器１５を
収納したｔθミ出出水ホルダ４４下線部におけるシュー
４５を被検査材１１′の彼七’＃Ｈ面に当接させると共
に、モータ３６を１へ３動して川；杆３９を回転させる
。これにより検出器ホルダ“４４を取付けだり°−ス４
１は、中空のコイルボビン１３ａの中空部を、岐１ｒミ
査材１１′の幅方向に移動し、（６ミ出漸ボルダ４４の
下端に取付けられ／こ７ユー４５は被検奔イＡ’１１’
の被探傷面上をｔｔｊｉｌ接移動して、（猷場検出滞１
５により被検査イ１’１１’の被検１・７５（ｆ＋ｉ’
ｌ’１厖に発生する合成磁場を検出して被検奔イ１の表
［１１１疵の探謂を行う。

磁場検出器１５等を取付けたケース４１が所定に移ｌ（
のすると、モータ３６は逆転してケース４１を、移動し
て来た方向とは反対方向に移動させるようになっており
、従ってケース４１は所定幅にて往榎移ｊＱｂ［、、娘
送被検査月１１′の被探傷面上をジグザグに移動する。

この移動幅は被検査材１１’の幅寸法に対応させて設定
される。

ケース４１の両側面にはガイドローラ４２，４．２が夫
々数句げられ−Ｃ赴り、コイルボビン１３ａ上面を転接
するので、ケース４１の移動は円１／１才になされ、ま
た蝋杆３９の回転によるケース４１の共回りをもこのガ
イドローラ４２．４２にて抑制している。

さらに磁場発生器１３の上、下流側方には、図示しない
ローラが追従機１１゛ｑ支持板３２に数句けられていて
、岐倹査；Ｉｔ’ｌｌ’の被探傷面上を転接するように
なっており、また追従イタｑ構支持板３２はユニバーザ
ルジヨイント３５にて傾動自在になっているので、検出
器ホルダ４４は被検査材１１′の曲り等に追従でき、さ
らに検出器ボルダ４４も押ばね４３にて下方に旬勢され
ているので被探傷ｌ′７ｉ１における凹凸等に対して検
出器ホルダ４４は追従し、破損する虞れがない。

なお、上述の実施例においては被検査材の上面全探傷す
る構成としたが、これに限らず被検４を月の下面、左、
右各イ（１す而を夫々探１ユ６する構成とし゛〔もよく
、さらには、全ての而を］朶俣さぜるべく４７’Ｊ成し
てもよく、この場合にｄ被検査材の一凹の１１・ｊｉｊ
送によりイ１シ検査（４の全ての面のＪｋｉミＩ；６が
ｉｉ］能となる１、本発ＩＪＪ装置においては、第１．
第２の１１．”ン鳴発生ｒ；ｉｖ１２＋１３の周波数の
位相をずらせているので合成磁場の方向は３６０度に亘
って回転する／ζめ欠陥の抽ｊ、ｉｉ、角度に関係なく
漏む、磁男の生成する磁Ｊ：＋ｉの乱れが得られるので
、欠陥のｆｔｔｔ’、Ｅｉ’ｊに１３（１係なく探傷が
行える。

−まグζ、（厳、１．易険出器１５はｉ↓２の１蒔楊発
生器１３内を往復移動し、被検ｉ￥：拐１１′の搬送と
相俟って被Ｊ采１易而をジグザグに移動することに〕【
す、（）Ｌン１１．・□キ（Ｒ−面を高速にて走査でき
、蜂だ（粱傷’７１７匹の向上が図れることにより徐鶏
領域が広がり、さらに（は高速移動により信号検出Ｉ盛
度が高まる。

以上詳述したように本発明は、長手方向に搬送される被
検査材の幅方向両側に設けられ、被検を材の被探傷面に
沿う方向の磁場を発生させる第１の磁場発生器と、被探
傷面に対向して被検査材の幅方向に延設され、被探傷面
に対して垂直方向の磁場を発生させる中空の第２の磁場
発生器と、該磁場発生器の中空８１３に設けられ、前記
各磁場の、被探傷１１１１における表面疵からのｉ層成
磁場と、渦電流の表面疵による乱れに起因する磁場との
合成磁場を検出し、被検査材の幅方向への往復移動によ
り被探傷面を走をする磁場検出器とを備えたものである
ので、（１住場検出器による被検１易１ｍの走査は円滑
になされて、優、速かつ精密な探傷が可能となり、また
−回のＩＦ潟により欠陥の性状に影９１！！されること
がなく；＋、９＜ｉ効率の探ｆ↓ず、が可１１ヒとなる
等本発明は優れた効果を奏する。

Ｚ図面のｒｒｔｌ単／ｃ１況明 第１図及び第２図は（改粉探傷法の説明図、第３図及び
第４図は本発明装置の原理説明図、８Ｐ、５図は従来装
置の模式図、第６図は本発明装ｆべの模式図、第７図は
本発明装置の実ＪＡ例を示す正面図、第８図はその要部
拡大図、第９図はそのｌＸ−１による断面図、第１０図
は本発明装置における処理装置のブロック図である。

１１．１１’・・被検有材１２・・第１の（：？、Ｃ場
発生ａ１３・・第２の磁」易発生器１５・・・１１．（
揚検出Ｈ：÷２４・・・送りネジ３４・・・シリンダ３
６・・・モータ３９・・・螺杵４１・・・ケース４２・
・・ガイドローラ４４・・・探傷器ホルダ４６・・・位
置検出器５１．５２・発振器５６．５７・・・同１ｔＪ
ｉ検波器５８・・・紙位置判断１川路 特許出願人住友金属工業株式会社 代理人弁理士ｍＪ！ｌ！ｆ琴失 策１図 家２図 ’＄３［ｎ 帆７図 ｖ５ｇダ 第９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、長手方向に搬送される被検査材の幅方向側＄１１１
   に設けられ、被検査材の被探傷面に沿う方向に磁場を発
   生させる第１の磁場発生器と、被探傷面に対向して被検
   査材の幅方向に延設され、被探傷面に対して垂直方向に
   磁場を発生させる中墾の第２の磁場発生器と、第２の磁
   場発生器の中空部に設けられ、前記各磁場の、被探傷面
   における表面疵からの漏洩磁場と、渦電流の表面疵によ
   る乱れに起因する磁場との合成磁場を検出し、被険査材
   の幅方向への往復移Ｉｌυノにより被探傷面を走査する
   磁場検出器と を備えたことを特徴とする探傷装置。