JPS6057247A - 応力および欠陥検出装置用センサ - 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】 ３発明の名称 発明の技術分野 本発明は一般的には応力および欠陥の識別技術に関し、
詳細には磁界を使って金属片内の応力および欠陥を識別
するシステム用センサに関する。

従来の技術 金属片内の応力および構造上の欠陥および金属片の他の
特性Ｆｉ、金属片内で時間可変の磁界を発生し、この磁
界により金属片内に生じた磁気ノイズを解析することに
より識別できる。特に金属片内の応力および欠陥を識別
するためバルクハウゼン効果として知られている現象を
使う方法がある。

このバルクハウゼン効果り、米国特許第５．４２７．８
７２号の第２カラムに記載されているようにウェブスタ
ーインターナショナルディクショナリ（第５版）で「磁
５ｙ２次第に変化したとき生じる物質中の一連の急激な
変化」と定義されている。磁界強度を変えるとき生じる
磁化の急激変化は金属片に接近又は接触して配置された
検出コイルにより電気ノイズとして検出できる。コイル
から電線に送られる一般にバルクハウゼンノイズと呼げ
れるこのノイズは適当な処理ネットワークを通され、必
要な場合にはスピーカーへ送られる。金属片内のある箇
所で生じるバルクハウゼンノイズのレベルは、その場所
における応力の向き、大きさ、方向および金属の微細構
造に部分的に依存する。従って当業者はバルクハウゼン
効果およびバルクハウゼンノイズを使って金属内応力お
よび欠陥および金属片の微細構造特性を識別する試みを
している。このバルクハウせン効果については前記米国
特許の第１および第２カラムに説明がある。

金属片内の応力および欠陥を識別するためバルク・・ウ
ゼン効果を利用するたいていの装置は、附勢コイルアセ
ンブリと検出コイルアセンブリヲ有する。附勢コイルは
検査すべき金属片に接近して配置され１周期的時間可変
信号により附勢されて金属片内に周期的時間可変磁界を
誘導する。こうして金属片内に誘導された時間可変磁界
は、金属片の磁化の急激変化を生じさせる◎附勢コイル
ノ近くで検出コイルか金属片に接近又は接触して設けら
れ、磁化の急激変化を検出してこれら変化をコイルの導
線に／ｆシルクウゼンノイズとして変換する。このバル
クハウゼンノイズは次に必要かつ表示すべき情報の種類
に応じて種々の初様でノイズを処理することができる回
路（通常センサの外部に設けられる。）に送られる。最
終的にこうして処理されたバルクハウゼンノイズはこｆ
’Ｌ　’＜　５　示する装置へ送られる。前記米国特許
には、附勢コイルアセンブリを附勢しかつバルクハウゼ
ンノイズを処理する装置およびバルクハウゼンノイズの
表示につ−ての記載がある。

公知のバルクハウゼンセンサは、スタティック（静的）
又社ダイナミック（動的）にオＩＩ用される。

スタティック検査とは、一つの検査片を比較的少数回だ
け検査するか比較的少数の検査片の各々を検査すること
で、このような制限はスタティック検査に使用されるほ
とんどのセンサは附勢コイルアセンブリの附勢コアを検
査片との間を物理的に接触しなければならないと旨う事
実によるものである。従って、検査位置を変えるには検
査片からセンサラ離して次の検査箇所へ接触させ附勢コ
アの急激かつ好ましくなり摩耗を阻止しなければならな
い。コアを検査片に接触したまま１つの検査箇所から他
の検査箇所までセンサを移動させると摩耗が生じるから
である。一つの金属片の全表面全検査しなければならな
い場合又は多数の検査片の各々の一箇所以上で検査しな
ければならない場合ダイナミック検査が行なわれる。ダ
イナミック検査に使用されるセンサは、附勢および検出
コイルアセングリと金属片との間を物理的に接触する必
要はない。従って、検査中の金属片とセンサとは常時相
対的に移動できる。

検査片内の応力および欠陥を探すのにバルクハウゼンノ
イズを使用する装置は、正しく機能するタメニ検査片内
で発生するパルクハウゼンノイズレヘルが大幅に変動す
るという現象に基づいているがこの現象はセンサを応力
又は欠陥が々い位置と応力又は欠陥がある位置の間を移
動するとき生じる。従って、検査法自体により生じる金
属片内で発生するバルクハウゼンノイズレベルｆ化は、
バルクハウゼンノイズの正しい解析が訪客されないよう
な点まで最小にする必要がある。従って、センサと金属
片との間で生じる磁気結合および金属片の形状票化と相
反するバルクハウゼンセンサ内の磁気自己結合による発
生バルクハウゼンノイズへの影響は最小にしなければ々
らない。

センサの附勢コイルと検出コイルとの間で磁気自己結合
が生じることであり、低レベルのバルクハウゼンノイズ
しか発生できない硬質鋼から成る金属片を検査しなけれ
ばならないことは多い。ここで使用する硬質鋼とは、ロ
ックウェルＣ硬度が約５０よりも大きい鋼をいう。この
ような鋼の例としては、（ｉ）焼入れ又は焼入れかつ焼
もどしたマルテンサイト鋼Ｑ１）微粒子高強度合金ｆＩ
Ｊおよびｊｉｉ）浸炭鋼が挙げられる。一般的に従来の
バルクハウゼンセンサの附勢コイルアセンブリのコアは
鉄又は鋼からつくられるが、鉄又は鋼内で誘導される磁
界が変わると、鉄又は鋼内では比較的高レベルの磁気ノ
イズが発生する。従って、このような高レベルの磁気ノ
イズが鉄又は鋼の附勢コア内で発生するとこれは、検出
コイルアセンブリで検出されるので、硬質鋼片内で発生
された低レベルバルクハウゼンノイズと干渉することＫ
なる。

それにもかかわらず附勢コイルアセンブリのコア材料と
して（硬質鋼の検査用としても）鋼又は鉄がこれまで使
用されているがこれには一般に２つの理由がある。第１
に附勢コイルアセンブリを附勢するのに使用される周期
信号は、比較的低周波であって、低周波で作動する電磁
装置は一般に鉄又は鋼から製造されたコアを有している
からである。第２に鉄又は鋼の附勢コア内で生じる比較
的高レベルのノイズが試験片内で発生するバルクハウゼ
ンノイズと干渉し合うのは、附勢コアと検出コイルアセ
ンブリが互いに充分に接近し、附勢コアト検出コイルア
センブリとの間でノイズ結合する場合に限られるからで
ある。従来のバルク／′−ウゼン装置を硬質鋼の応力お
よび欠陥検査に用いるとき、これら装置は実験的な場所
および大きな検査片に対してしか用いられなかった・従
って、センサの附勢コアは大きいので磁気結合が生じな
いよう検出コイルアセンブリより充分遠＜ＫＭ間されて
いた。

しかしながら、業務上の用途では小さな横断面を有する
金属片を検査しなければならないことがあるので、その
ような金肪片を検査するのに使用されるセンサは小さく
シ、がっ附勢コアと検出コイルアセンブリとの間隔は、
実験用センサよりも小さくしなければならない。附勢コ
アと検出コイルアセンブリとの間で有害な電磁結合が生
じると、硬質鋼内で生じた低レベルバルクハウゼンノイ
ズと鉄又は鋼製の附勢コア内で生じた高レベルノイズと
の区別ができないようになる。従って、従来のバルクハ
ウゼンセンサよりも低い固有ノイズｆ発生し、固有セン
サノイズと金属片から生じるバルクハウゼン信号とを区
別できるバルクハウゼンセンサが望まれて−た。

センサと金属片とを正しく磁気結合するには。

数種の方法がある。金属片と接触するように々っている
附勢コアを有するバルクハウゼンセンサのことを以下「
接触式センサ」と呼ぶ。従って、接触式センサにより金
属片内に誘導される磁界の大きさすなわち金属片内で発
生するパルクハウゼンノイスレヘルハ金属片と接触して
騒る附勢コイルアセングリのコア面積の大きさによって
変わるので、同じセンサを使っても接触面積の大きさが
変われば指示値が変わり、その結果の解釈が困難となる
。従来の接触式センサは実験的条件下でしか使用されて
ｂないくカで、各センサは、一般的形状の金属片に対し
てしか使用され々ｂようになっていた。このような一般
的形状のものに使用すれば一定の大きさの接触面積が得
られるが、このようなセンサを姿務上の場所で使用しよ
うとすると、センサと金属片が互いに接触する面積の大
きさは。

金属片の形状により変わってしまう。従って、欠陥の存
在を表示するバルクハウゼンノイズの大キさは、金属片
の形状により変わるので、センサから受信される信号の
解析は全く不可能となる。従って、金属片の形状とは無
関係忙金属片とセンサとの間の接触面積が一定になるか
、金属片の形状が変わっても均一に変化する磁界を電気
的に維持するバルクハウゼン型接触式センサが望まれて
いる。

検査中の金属片と接触しないようになっている附勢コア
を有するバルクハウゼンセンサラ、以下「エアーギャッ
プ式センサ」と呼ぶ。このニアギャップ式センサを使用
するには、附勢コイルアセンブリおよび検出コイルアセ
ンブリと金属片との間にエアーギャップが存在していな
ければならなり０バルクハウゼンノイズを情報として検
ｔｊ」するセンサゲ一般化できるか否かは、センサが移
！！＋＃する検査面すべてにわたって均一の間隙のエア
ーギャップを維持できるか否かおよび同−金属片又は金
属片ごとにある検査点から別の検査点ヘセンサを韓動し
ても等しｂ間隙のエアーギャッｆを維持できるか否かに
よって決まる。ダイナミックすなわち金属片を連続して
検査したい場合、検査すべき金属片とセンサとが相対移
動している間はエアーギャップは等しい間隙に維持しな
ければならない。従って、スタティック又はダイナミッ
ク検査中に一定のエアーギャップを維持するバルクハウ
ゼンセンサが望まれている。

最後に、金属片の厚み自体により金属片内で発生するバ
ルクハウゼンノイズレベルがｆｉｂるコトもある。従っ
て、色々な厚みの金属片を検査するには、バルクハウゼ
ンノイズを解析し、このノイズを検査に利用するシステ
ムを等しく較正しなければｈらない。厚みの具なる金属
片ごとにバルクハウゼンノイズの解析を別々にすること
は、全く不都合であるので、検査が変わるたびに附勢コ
イルアセングリに供給する電流の大きさを変えてシステ
ムを標準化することが一般的に行なわれてｈる。

公知のバルクハウゼンセンサで上記の問題を正しく処理
しているものはなかった。フィンランド特許第５１８７
３には、固有低バルクハウゼンノイズレベルのために平
坦な金属片を検査するバルクハウゼンノイズセンサのコ
ア材料としてフェライトを使用することが提案されてい
る。しかしながらこの装置の単一コイルは附勢コイルと
検出コとして用いたものであり、この結果検出コイルは
試料内に誘起されるノイズでなくてコア材料の固有ノイ
ズ全検出するようになる。これは特に低レベルのバルク
ハウゼンノイズしか生じない硬質鋼の場合顕著である。

フィンランドで刊行されたマツクペノーネン氏の［非接
触式センサを使った移動中の鋼板のバルクハウゼンノイ
ズの測定］と題する論文中ＧＣ４を鋼板中で発生するバ
ルクハウゼンノイズをダイナミックに測定する原理が開
示されている。この論文５　、３　（＋５）および（ｂ
）図はセンサを略図にて示す、、第５　、３　（ａ）図
は直流電源で附勢される附勢コイルを有する直流センナ
で、第５．３（ｂ）図は交流電源より附勢はれる附勢コ
イルを示す。いずれのセンサも鋼板の両側に設けられる
同じ組の附勢コイル全便っており、鋼板の振動効果を低
減している。直流センナは、２組の附勢コイルを使用し
、一方の組のコイルは他の組のコイルを附勢する電源と
逆極性の［、＠にて附勢するようになっている。この直
流センサはコイルに対して鋼板を移動させ、鋼板内でパ
ルクハウゼンノイズを発生させる時間可変磁界を発生す
る。

第５．３（ａ）図に示される直流センサを使用すると檀
々の問題があることが判った。まず、この直流センサは
金属片が低速で移動する場合祉比較的軟質の金属片の検
査しか用いられない。低速の場合硬質金属片内では不充
分なバルクハウゼンノイズしか発生しないからである。

低速で移動させなければならなり金属片例としてう一高
速では移動できない異形金属片がある。更に検査中の金
属板の移動速度が変わると、みかけの時間可変磁界の同
波数が変わってしま込、応力又は欠陥のある表しにもか
かわらず、バルクハウゼンノイズが実質的に変わってし
まうことになる。最後に第５．３（ａ）および（ｂ）Ｋ
示される交流および直流センサは、平らで比較的薄い金
Ｆｉ板の検査にしか適しておらず、その利用はか疫り制
限される・従って、この直流センサおよび変流センサは
ダイナミック検査°　に使用できる実用的なバルクハウ
ゼンノイズでは力い。

よってセンサ内の磁気結合を最小にしたセンサが望まれ
ており１更に形状および厚さの鼻なる金属片とセンサと
を正しく結合するセンサが望まれている。

本発明は、極めて色々の微細構造、組成１寸法および形
状を有する金属片中の応力および欠陥をスタティック又
はダイナミックに検出するのに使用できる接触式および
エアーギャップ式センサを提供する。

これらセンサは比較的小さな硬質鋼を非破壊的に検査す
るのに特に有効であり、この比較的小さな硬質鋼は、業
務上の場所で検査しなければならない大部分の金属片と
しては代表釣設ものである。

更に磁気自己結合の問題およびセンサと検査片との間の
正しい磁気結合を維持する問題はｓ最小にされてｂるの
で、測定されたパルクツ１ウゼンノイズレベルと欠陥と
を区別する一組の基ｓを確立すれば、同一組成および微
細構造の金属片であればすべての形状および寸法のもの
に対して使用できる・ 本発明は、金属片内に磁界を発生することによシ金属片
内の応力および欠陥に関する情報を与えるシステムと共
に使用するセンサを提供する。このセンサは７エ２イト
コアのまわシに巻いた導線から成る附勢コイルアセンブ
リを含み、この附勢コイルアセンブリは、フェライトコ
アを金属片に接近させたとき金属片に時間可変磁界を誘
導する同期的時間可変電気信号を受信するようになって
いる。このセンサは、附勢コイルアセンブリに対して配
置された第２電気コイルを含む検出コイルアセンブリを
含み、とのｆｊＩｃ２！気コイルハ７工２イトコアが金
属片に接近されると、金属片に対して配置され、検出コ
イルアセンブリは誘導された磁界によシ金属片内に発生
されたノイズを検出することができる。本発明に係る検
出コイルは、附勢コイルアセンブリとは物理的かつ電気
的に無関係である。

フェライトコアおよび検出コイルアセンブリは、スタテ
ィック検査の場合金属片に対して接触することが好まし
いう又磁界誘導装置は好ましくは７エライトコアから購
成された一対の接点から成る。

これら接点は、フェライトコアと金属片とが均一に接触
されるような形状となるよう配列され％植種の形状の金
属片と附勢コイルアセンブリとの接触面積の大きさが一
定となるよう丸味が付けられている。

スタティックセンサは、附勢コイルアセンブリおよび検
出用コイルアセンブリの少なくとも一つと関連し、金属
片と検出コイルアセンブリとの間で均一な接触が維持で
きるようにする装置を含むことが好ましい。この接触保
証装＃　１１′ｉ’ａ附勢コイルアセンブリが金属片と
接触するとき検出コイルアセンブリを押圧して金属片に
接触させる装置からｌ’１５Ｍされ、弾性非磁性部材と
することが好まし０ ダイナミック式検査装置として使用するようになってい
る本発明に係るエアーギャップ式センサは、フェライト
コアが金属片に対して移動するときフェライトコアと金
属片との間のエアーギャップをほぼ一定の厚さに維持す
る装置を含むことが好ましい。このエアーギャップセン
サ社、フェライトコアを金属片に対１．て再配列して、
金属片内の誘導磁界を再配列することができる装置から
成る。ダイナミックセンサは、フェライトコアを収容す
るハウシングとフェライトコアが取付けられたハクソン
グに対して回転できるよう取付けられたチーグルを含む
ことができ、エアーギャップ維持装置はセンサが金属片
に沿って回転移動して応力および欠陥に関する検査をで
きるようフェライトコアと協働する一対のホイールから
Ｓ成できる。

更にエアーギャップ維持装置は、テフロン、ナイロン又
はオーステナイトステンレス鋼から構成された適当な非
磁性の耐摩耗材料から成るスペース部材にすることがで
き、これは附勢コイルアセンブリと検出コイルアセンブ
リとの間に配置され。

センサを正常に使用する間金属片と接触する。またこの
エアーギャップ維持装置は、金属片と固定物体に取付け
られたセンサとの間でエアークッションを形成してもよ
い。

又本発明は、検査片中に互いに方向が異なる少なくとも
２つの磁界を誘導できるセンサをも提供する。

以下添附図面を参照して好ましい実施例を詳細に説明す
る。

〔好ましい実施例の説明〕

第１図および第２図は、本発明の好ましい一つの実施例
であるスタティック（静的）センサ１゜を示す。スタテ
ィックセンサ１ｏはある検査場所から他の検査場所へ移
動するときその検査場所から外さなければならないので
比咬的少数回しか読み取らなければならないような検査
に特に適している。センサ１ｏは、附勢コイルアセンブ
リ１４と検出コイルアセンブリ１６を収容するハウシン
グ１２を含む。

附勢コイルアセンブリ１４は、導線１８を含み、これは
フェライトペース２ｏのまわシに巻かれている。取付具
２６および２８の内には一対のフェライト脚２２および
２４がそれぞれ配置されでいる。ベース２０および脚２
２および２４は、例えばフィリップス社にょシフィリッ
ブス（ＰＨＩＬＩＰＳ）３Ｃ６又は３Ｃ８なる商標で市
販されているような酸化マンガン基フェライト材料から
構成することが好ましい。シート３０および３２はフェ
ライトベース２０の端部３４および３６とそれぞれ接触
するようになっている。脚２２および２４は、丸味を付
けた接点３８をそれぞれ・ｉｌ成し、これら接点は、検
査中金属片と接触するようになってｂる。脚２２および
２４は取付具２６および２８によυ摩擦によシ保持され
ているが接点をｊｌＲ外して再成形し再び取付具２６お
よび２８内に戻すことができる。導＠１８は、適当な従
来の信号源から周期的に時間変化する信号を受ける。接
点３８および４０を金属片と接触させると、この周期的
電気信号はフェライトペース２０およびフェライト脚２
２および２４内に磁界を誘導するので、この磁界〈よシ
金属片は、脚２２の接点３８と脚２４の接点４０との間
で磁化される。こうして附勢コイルアセンブリ１４によ
って発生されるｉｊＪ変磁界は、バルクハウゼン効果と
して知られる金属片の磁化の急激変化を生じさせる。脚
２２．２４の接点３８．４０ｕ丸みを付けたので、脚２
２と２４との間で種々の形状の金属片と接触できるよう
になっている。

検出コイルアセンブリ１６Ｆｉ答器１２内に配性され、
フェライト検出コア４４のまわりに巻がれた電気コイル
４２を含む。検出コア４４は弾性シリコン部材５０にＩ
Ｍ定され、この部材はケース１２の取付具４６内に摩擦
により保持される。コア４４の接点４８はセンサ１０と
種々の形状をした金属片との間で点接触できるようにな
っている。

コア４４は、コア取外して接点を再成形しで、その後光
へ戻すことができる。部材５ｏはコア４４を通路ベース
５２から離間させて検査中の金属片と接触させるよう押
圧するが、コア４４を取付具４６の中から外へ完全に押
出すことはできない。

附勢コイルアセンブリ１４によって発生される磁界によ
シ金属片中に急激な磁気変化が生じると、このとき接点
４８が金属片と接触していれば検出コイルアセンブリ１
６のコイル４２−中に電り的なバルクハウゼンノイズが
誘導される。こうしてコイル４２内に誘導されたパルク
ツ＼ウゼンノイズ公知の望ましい方法で処理し、ディス
グレイできる。

第６．７および８図は本発明の別の実施例であるセンサ
１００を示す。センサ１００は、センサ１０と同じであ
るが、コア脚２２．２４およびセンサ１００のコア４４
が２つの対向する収束面を構成する断面を有し、丸味を
付けた接点面１１２．１１４および１１６をそれぞれ構
成する点でセンサ１０と異なっている。接点１１２，１
１４および１１６は、第６図および第７図に示すように
金属製歯車の山と谷の検査を容易にしている。

センサ１０を使用するには、接点３８％　４０および４
８を金属片に接触させ、ケース１２の外に設けられたゲ
タン８０を押して検査サイクルを開始する。こうしてＲ
タン８０を押すと、所定の多数の附勢電気信号が附勢コ
イルアセンブリ１４に印加され、附勢コイルアセンブリ
１４は、金属片内に周期的に時間変化する磁界を発生す
る。検出コイルアセンブリ１６は金属片内で生じる磁化
変化を検出し、これら変化を電気信号に変換する。

検査サイクル中に生じるバルクハウゼンノイズレベルは
、従来の平均化回路によシ平均化され、この回路は、公
知の好ましい態様でノイズを処理しこれをディスグレイ
する回路は平均化された信号を送る。

一般的に云って、センサ１００はセンサ１０を使った場
合と同じように使用され、検査サイクルの長さは、バル
クハウゼンノイズの統計的に確かな値が得られるよう選
択すべきである。

検査サイクルが進行中であることを表示するために表示
ライトを設けてもよい。

第９〜１６図は１本発明の別の好ましい実施例であ否セ
ンサ２００を示す。センサ２００は極めて多数の箇所で
検査を行うことが望ましいダイナミック検査に特に有効
である。センサ２００け、磁気アセンブリ２０４を囲む
ハウジングアセンブリ２０２を含む。

ハウジングアセンブリ２０２は、ハウジングフレーム２
０６を含み、各ハウジングフレームのサイドパネル２１
０には％　４つのナツトゲルト組立体２１２によシホイ
ールプレート２０８が取付けられ、ナツト・ボルト組立
体２１２はホイールグレート２０８およびサイド／ＩＰ
ネル２１０内に形成された開口を通して組立てられる。

ホイールプレー）２０８内に形成された開口２１４は、
細長く、サイドパネル２１０に対して各ホイールプレー
ト２０８を垂直方向に再位置決めできる。

各ホイールプレート２０８には、ホイールアセンブリ２
５６が取付けられ、このためハウジングフレーム２０６
に対してホイールグレート２０８を垂直方向に調節する
と、ホイールアセンブリ２５６と接触している金属片と
ベースグレート２４４との間の距離調節ができる。各ホ
イールアセンブリ２５６は、ホイールマウント２２０を
含み、このマウント２２０はネジ切シしたホイールシャ
フト２１６によってホイールプレート２０８にｆｉｉｉ
１定されている。シャフト２１６はホイールマウント２
２０内に形成したネジ切シした開口２２２およびホイー
ルプレート２０８の開口２１８内へ螺合される。ホイー
ルマウント２２０′＃−ｉ、シャフト２１６のヘッド２
２５を受入れる溝２２３を構成する。ホイールマウント
２２０によって構成されるフランジ２２６とホイールプ
レート２０８．！：の間のホイールマウント２２０の外
面のまわりにゴムリング２２５が配置され、このゴムリ
ング２２５は、ホイールアセンブリ２５６を検査中の金
属片上にころがすとき生じる機械的振動のかなシの部分
を緩衝する。ゴムリング２２５は、環状フランジ２２７
を構成し、これらフランジの間にてゴムリング２２５上
にビールベアリング２２４が配置される。このゾールベ
アリング２２４上にはホイールを取付けることができる
が、センサ２００ではベアリング２２４の外４１＋１１
　’）ング２２８のまわＪＮＣゴムタイヤ２３０を設け
ている。このタイヤ２３０は、センサ２００使用時にホ
イールアセンブリ２５６によって発生される機械的撮動
を緩衝するのに役立つ。

磁気アセンブリは、附勢コイルアセンブリ２３２と、検
出コイルアセンブリ２３４から成シ、附勢コイルアセン
ブリ２３２はフェライトから成る附勢コア２３６から成
る。この附勢コア２３６の脚２３８のまわシには４線が
巻かれ、附勢コイル２４０を形成している。附勢コア２
３にの脚２４２はハ？７ングフレーム２０６のベース２
４４［’ＨＣ固定され、附勢コア２３６の脚２４２には
脚２４６が固定され１脚２４６は附勢コア２３６の構造
的支持体となっている。

検出コイルアセンブリ２３４は、フェライト材料から構
成された円筒状検出ボットコア２４８から成シ、このボ
ットコア内に４線が巻かれ、検出コイル２５０を構成し
ている。ベースグレート２４４内に形成された開口内に
は検出コイルアセンブリ２３４が固定されている。

センサ２００は、センサ１０と同じように作動するが、
ホイールアセンブリ２５６によシ金属片内に均一な磁界
を維持する点で異なってｂる。すなわちホイールアセン
ブリ２５６ｔｆ＜ｉ属片と検出コア２４８および附勢コ
ア２３６との間で＃よは一定の厚みのエアギヤラグを維
持する。センサ２００は、ホイールアセンブリ２５６下
の金属片に沿つノイズを連続して発生する。検出コイル
アセングリ２３４はバルクハウゼンノイズヲ省、気的ノ
イズに葡換し、これをケーブル２５８に出力し、ケーブ
ルは又附勢コイルアセンブリ２３２に励磁゛電流を出力
し、バルクハウゼン装置にノイズを送信する。

センサ２００はホイールアセンブリ２５６の幅だけ広が
る金属片を検査するのに使用できる。センサ２００を金
属片に沿って移動するか、センサ２００に対して金属片
を移動するか、又は両者を移動させることによシ連続走
査ができる。セ／す２００の寸法は検査すべき金属片の
寸法に一部関連する。センサ２００の寸法を極めて小さ
くしなければならない場合、２つのホイールアセングリ
２５６を一つのホイールアセングリ又はベースグレート
２４４の底面に固定され、金属片に接触するようになっ
ている非磁性耐摩耗材料のシートと交換できる。又セン
サ１０は、第３図に嵯良に示される部材２２．２４およ
び４４の露出端をエポキシで覆い、金属片と接触するス
ペーシング部材とすればダイナミックセンサに換えるこ
とができる。このような場合、部材２２．２４および４
４の徨われた端部は第８図に示すものと同じ形状となる
。

第１７〜２２図は、本発明の別の好ましｂ実施例である
ダイナミックセンサ３００である。このセンサ３００は
、バルクハウゼンセンサを検査中の金属片に対して再配
列することによシ、センサの附勢用磁界によシ金属片内
に１１季導される磁界を再配列することが不１更か困雌
である場合に特に有効である。センサ３００の附勢コイ
ルアセンブリはハウジングセンサ３００に対して回転で
きるよう取付けられる。

センサ３００は、ハウジングアセンブリ３０２を含み、
このハウジングアセンブリは静止部分３０４と回転自在
部分３０６から成る。ホイールアセンブリ３０８はセン
サ２００のホイール７センブり２５６と同一であシ、ホ
イールアセンブリ２５６とがセンサ２００に固定されて
込るようにセンサ３００に固定されてイル。

回転自在ハウジング３０６は附勢コイルアセンブリ３１
０と、検出コイルアセンブリ３１２とを含み、これらは
センサ２００の検出コイルアセンブリ２３４と附勢コイ
ルアセンブリ２３６とそれぞれ同一のものでよいコイル
アセンブ！ｊ３１０および３１２ｆ′ｉ、コイルアセン
ブリ２３２および２３４がセンサ２００のベース２４４
に固定されているのと同じように回転自在ハウジング３
０６のベースプレート３１４に取付けられ、ｎ３１６は
附勢コイルアセングリ３１０の脚３２０に固定されてい
る。

セフす３００の前部には力゛イドホイールアセンブリ３
２２が取付けられ、必要な場合検査中の金属片に対する
センサ３００の回転を容易にしてｂる。アセンブリ３２
２の７オーク３２４け、静止／’ウシ：／グ３０４に取
付けられたホイールＡ５１　何体３２６に対して垂直脚
のまわ勺で回転できるよう取付けられている。ホイール
３２８は、フォーク３２４の両脚の間に設けられたシャ
フト３３ｏ上で回転できるよう取付けられ、ホイールア
センブリ３２２の振動はホイールアセンブリ２５６と同
様に減衰される。ホイールアセンブリ３２２は、これが
第２ホイールマウントを含んでいる点を除けばホイール
アセンブリ３０８と同じである。

センサ３００はセンサ２００の使用と同じように使用で
きる。しかしながら、金属片内の応力の方向特性を測定
したいか又は金属片内の附勢磁界の配列を他のある理由
から再配列したい場合センサ３００はこのような再配列
を容易にする。ガイドホイールアセンブリ３２２は、セ
ンサ３００と金属片を相互に移動して金属片に対して附
勢磁界を再配列するか父はセンサ３００をある点を中心
にして回転させることによシ完全な円を測定する際、金
属片上のセンサ３００の走行方向を変えるのに使用でき
る。更に回転自在ハウジング３０６は静止ハウジング３
０４に対して回転し、センサ３００に対する金属片の運
動に対する附勢コイルアセンブリ３１０の附勢コア再配
列すなわち附勢磁界を再配列できる。更に回転自在ハウ
ジング３０６の静止ハウジング３０４に対する位置を調
節し、金属片とセンサ３００との間のエアギャップの厚
さを調節できる。

一般的にバルクハウゼン装置の分解能は当業者に知られ
ているように金属片内に誘導される磁界の周波数および
センサと金属片との間の相対速度によシ変わる。一般的
に本システムが欠陥を検出できるためには一つの欠陥が
あるエリアで少なくとも１サイクルの磁界が発生しなけ
ればならない。

本システムの磁化周波数を選択するための一般的基準と
して次の表を示す。

磁化周波数　（Ｈｚ） １　５０　２５ ５　２５０　１２５ １０　５００　２５０ センサ、２００および３００の回転ホイールの機械的振
動によって生じる電気ノイズは、金属片とセンサの相対
速度にも依存する。バルクハウゼン装置は１機械的振動
によって生じるこのような低周波ノイズをフィルタで除
去する必要がある。一般的な基準としてこの装置では、
センナが１ｍ／秒で回転移動するとき４　ｋＨｚ以下の
全周波数を除去しなければならなく、センサが５ｍ／秒
のとき１０　ｋＨｚ以下のおよびセンサが１０ｍ／秒の
とき２０　ｋＨｚ以下の全周波数を除去しなければなら
ない。

第２３図に示すようにホイールの撮動が非磁性材料から
構成された偏向ドラムによシ除去される場合センサ２０
０および３００は移動スチール興シートを検査できる。

このような使用においてシートを高速移動する場合ホイ
ール以外の手段によシェアギヤングを維持すると都合が
よい。センサと検査片とを相対的に高速移動して使用す
る場合、センサと検査片との間にエアークッションを適
宜発生すれば附勢コイルアセンブリおよび検出コイルア
センブリとの間を正しい間隔圧することができる。この
ように使用する場合、センサは静止体く対して強固に取
付けられる土。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明に係るセンサの透角図、
第３図は第１図および４２図に示したセンサの正断面図
％第４図は第１図および第２図に示したセンサの側断面
図、第５図は金属片の凹面を検査するのに使用されてい
る第１図および第２図のセンサの正面図、第６図は、金
属歯車の山の検査に使用されている第１図および第２図
のセンサの正面図、第７図は金属歯車の谷の検査に使用
されている第１図および第２図のセンサの正面図。 第８図は、第６図および第７図に示した丸味の付いたエ
ツジで終端する先細接点の一つを示す側面図、第９図は
、本発明に係るダイナミックセンサの斜視図％第１０図
は、第５図に示したセンサの平面図、第１１図は第９図
に示したセンサの背面図、第１２図は第１０図の刈−刈
線に沿ったセンサの断面図、第１３図は第１０図の■−
■線に沿ったセンサの断面□□□、第１４図は第１０図
の店−窟　線に沿ったセンサの断面図、第１５図は第１
０図のｘｖ−ｘｖ線に分ったセンサの断面図％Ｉ＠１４
図は第１１図の■−罰線に沿つ九センサの断面図、第１
７図は本発明に係る別の実施例の斜視図、第１８図は第
２０図のＭ−ｍ線に沿ったダイナミックセンサの断面図
、第１９図は第１７図のセンサの側面図％第２０図は第
１７図のセンサの背面図、第２１図は第１９図のＸＸＩ
　−ＸＸＩ線に沿ったセンサの断面図、第２２図は第１
７図のセンサの平面図、第２５図は金属シートをダイナ
ミック検査するための装置を示す略図である。 １０・・・センサ％　１２・・・ハウジング、１４・・
・附勢コイルアセンブリ、１６・・・検出コイルアセン
ブリ、２０・・・フェライトベース、３８．４０・・・
接点、４４・・・検出コア 図面のｉｉ占（内容に変更ない Ｆｉｇ　、３．　Ｆｉｇ　、４゜ Ｆｉｇ　、５．　Ｆｉｇ　、６．　Ｆｉｇ　、７゜ＦＩ
Ｇ、ＩＯ ず続補正書（方式） 昭和　年　月　日 特許庁長官　志　賀　学　殿　５９．８．２８３、ｌ南
軍をする１ｉ 事件との関係　出願人 ４、代理人

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）　金属片内に磁界を発生することにより金属片内
   の応力および欠陥に関する情報を出力する装置と共に使
   用するセンサにおいて、 フェライトコアのまわりに巻かれた導線を含む附勢コイ
   ルアセングリを含み、 該、附勢コイルアセンブリは、周期的な時間可変電気信
   号１受け、フェライトコアを金属片に接近すると、この
   コイルアセンブリは金属片の物理的形状とは無関係の大
   きさの時間可変磁界を金属片中に誘導するようになって
   おり、更に第２′Ｗ！気コイルを含む検出コイルアセン
   ブリを含み、該検出コイルアセンブリは前記附勢コイル
   アセンブリ圧関して配置され、前記フェライトコアな金
   属片に接近すると金属片に対して配置され前記誘導磁界
   により前記金属片内Ｖ　益ｌｂ　’Ｋ　ｈ−＋ノイズを
   検出で真るように疫つているセンサ。
2. （２）　前記フェライトコアおよび前記検出コイルアセ
   ７ｆすｉｔ、金属片と接触するようになっており、前記
   誘導手段は前記フェライトコアで構成された一対の接点
   から成り、前記接点はフェライトコアと金属片との間で
   均一な接触が維持できるよう配列かつ成形されている特
   許請求の範囲第１項記載のセンサ。
3. （３）前記接点に丸味が付けられてｂる特許請求の範囲
   第２項記載のセンサ。
4. （４）　前記接点の各々は２つの側面から成る断面を構
   成し、前記２つの側面は接触面を構成し、少なくとも一
   方の前記側面は他の側面に収束している特許請求の範囲
   第２項記載のセンサ。
5. （５）前記附勢コイルアセングリおよび前記検出コイル
   アセンブリのうちの少なくとも一つと関連し、金属片と
   前記附勢コイルアセンブリおよび前記検出コイルアセン
   ブリとの間で均一な接触が維持されるよう保証する手段
   を更に含む特許請求の範囲第２項記載のセンサ。
6. （６）　前記保証手段が前記検出コイルアセンブリを押
   圧して金属片と接触する手段から成る特許請求の範囲第
   ５項記載のセンサ・
7. （７）　前記抑圧手段は弾性の非磁性部材である特許請
   求の範囲第６項記載のセンサ。
8. （８）　金属片内に磁界を発生することＫより、金属片
   内の応力および欠陥に関する情報を出力する。 装置と共に使用するセンサにおいて。 フェライトコアのまわりに巻かれた導線を含む附勢コイ
   ルアセングリを含み、前記フェライトコアは前記フェラ
   イトコアと金属片との間に均一な接触が維持できるよう
   配列かつ成形され。 前記導線は前記附勢コイルアセンブリが金属片忙接触し
   、導線に周期的に時間可変の電気信号が印加されると、
   前記フェライトコアおよび金′属片に周期的に時間可変
   の磁界を誘導するようになっており。 更に第２フエライトコアのまわりに巻かれた第２導線を
   含む検出コイルアセンブリを含み、該検出コイルアセン
   ブリは前記誘導磁界によシ金属片内に発生されるノイズ
   を検出し前記ノイズに関連した電気信号を発生するよう
   前記附勢コイルアセンブリに関して配置され、前記電気
   信号は装置が前記情報の発生を可能とし、前記第２フエ
   ライトコアは検出接点を構成し。 かつセンサ使用中に前記検出用接点を金属片に対して押
   圧するよう前記第２フエライトコアを押圧するよう非磁
   性材料から構成された手段を含み、前記検出用接点は前
   記第２フエライトコアと金属片との間で均一な接触が維
   持できるよう成形されているセンサ。
9. （９）　前記フェライトコアが金属片に対して移動する
   とき前記フェライトコアと金属片との間にほぼ一定の厚
   さのエアーギャップを維持する手段を前記誘導手段が含
   む特許請求の範囲第１項記載のセンサ・ ＣＬＯ金属片に対して前記フェライトコアを再配列して
   帥記金属片内の前記誘導磁界を再配列する手段を更に含
   む特許請求の範囲第９項記載のセンサ。 （Ｉｌｌ　前記フェライトコアと、該フェライトコアが
   取付けられ、前記Ｉ・ウジングに対して回転自在に取付
   けられたテーブルを収容するハウジングを含む特許請求
   の範囲第１０項記載のセンサ。 （ロ）　前記接触維持手段は前記センサが前記金属片に
   沿って回転移動し、前記金属片の応力および欠陥をダイ
   ナミックに検査できるよ、う前記フェライトコアと協働
   する少なくとも一つのホイールである特許請求の範囲第
   ９項記載のセンサ。 ０　金属片内に磁界を発生することによって金属片内の
   応力および欠陥に関する情報を出力する装置と共に使用
   するセンサにおいて、 磁気コアのまわシに巻かれた導線を含む附勢コイルアセ
   ンブリと、 前記磁気コアが金属片に接近されたとき前記導線に印加
   される周期的な時間可変電気信号に対応する均一可変磁
   界を前記磁気コアおよび前記金属片内に誘導する手段と
   。 第２電気コイルを含み、前記附勢コイルアセンブリおよ
   び磁気磁気コアが金属片に接近するときＩＩｉ帥記金属
   片に対して配列され、前記誘導′磁界によって前記金属
   片内に発生されるノイズを検出できる検出コイルアセン
   ブリと、前記附勢コイルアセンブリおよび検出コイルア
   センブリと前記金属片との間にほぼ一定の厚さのエアー
   ギャップを維持する手段とを含むセンサ。 Ｑ４　前記附勢コイルアセンブリは金属片内で異なる方
   向に少なくとも２つの磁界を誘導させる手段と前記附勢
   コイルアセンブリに金属片内に一つの前記磁界を選択的
   に誘導させる手段とを含む特許請求の範囲第１項記載の
   センサ。 １１５　前記接触維持手段が非磁性の耐摩耗材料から成
   るスペース部材であり、該部材は前記附勢コイルアセン
   グリおよび検出コイルアセンブリと金属片との間に配置
   され、センサ使用中は金属片と接触するよう前記センサ
   に固定される特許請求の範囲第９項記載のセンサ。 Ｏｅ　前記スペース部材はテフロンから成る特許請求の
   範囲第１５項記載のセンサ。 ａｎ　前記スペース部材はナイロンから成る特許謂求の
   範囲第１５項記載のセンサ。 叩　前記スペース部材はオーステナイトのステンレス鋼
   から成る特許請求の範囲第１５項記載のセンサ。 住ｌ　前記接触維持手段は金属片と前記附勢コイルアセ
   ンブリおよび検出コイルアセンブリとの間にエアークッ
   ションを発生する特許請求の範囲第９項記載のセンナ。