KR20180030537A

KR20180030537A - 결함 측정 방법, 결함 측정 장치 및 검사 프로브

Info

Publication number: KR20180030537A
Application number: KR1020187001402A
Authority: KR
Inventors: 도요카즈 타다; 히데히코 스에츠구
Original assignee: 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
Priority date: 2015-07-16
Filing date: 2016-06-15
Publication date: 2018-03-23
Also published as: CN107850570B; US20180202975A1; JP2017026353A; JP6514592B2; EP3324180A1; CN107850570A; SA518390731B1; KR102501065B1; EP3324180A4; SG11201800264QA; EP3324180B1; WO2017010214A1

Abstract

자성체 부재에 있어서의 결함을 정량적으로 측정한다. 자석(2)과, 자석(2) 및 자성체 관(P)이 형성하는 자기 회로 상에 배치되고, 당해 자기 회로를 흐르는 자속 밀도를 검출하는 홀 소자(3)를 구비하는 검사 프로브(100)를 사용해서 홀 소자(3)의 출력을 측정하고, 홀 소자(3)의 출력에 기초하여, 결함의 유무 및 결함의 깊이를 산출한다.

Description

결함 측정 방법, 결함 측정 장치 및 검사 프로브

본 발명은 자성체를 포함하는 부재의 결함을 측정하는 결함 측정 방법 및 결함 측정 장치, 그리고 상기 결함의 측정에 사용되는 검사 프로브에 관한 것이다.

종래, 자성체 부재에 있어서의 두께 감소나 균열 등의 결함의 유무를 조사하기 위한 검사 방법으로서, 특허문헌 1 등에 개시되어 있는 누설 자속법(MFL; Magnetic Flux Leakage) 등이 알려져 있다.

예를 들어, 특허문헌 1에서는, 전자석 및 자기 센서를 구비하는 검사 피그가, 검사 대상의 배관 부분을 자기 포화하도록 자화하고, 당해 배관 부분으로부터의 누설 자속을 자기 센서로 검출함으로써 배관의 결함의 유무의 판정을 행하고 있다.

일본 공개 특허 공보 「일본특허공개 제2004-212161호 공보(2004년 7월 29일 공개)」

그러나, 누설 자속법은, 배관 부분으로부터의 누설 자속에 기초하여 결함의 유무를 판정하고 있지만, 자속의 누설은, 결함의 단부 등의 배관의 형상이 불연속으로 되어 있는 부분에서밖에 발생하지 않는다. 그 때문에, 배관의 전체 둘레에 걸쳐서 두께 감소가 발생하고 있는 경우나, 완만하게 두께 감소가 발생하고 있는 경우에는, 자속의 누설이 발생하지 않아, 결함을 검지할 수 없다는 문제가 있다. 또한, 누설 자속법은, 자속의 누설에 기초하여 결함의 유무를 판정할 수는 있지만, 당해 결함의 깊이 등을 정량적으로 측정할 수는 없다는 문제도 있다.

본 발명은, 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 자성체 부재에 있어서의 결함을 정량적으로 측정하는 것에 있다.

본 발명의 일 형태에 따른 결함 측정 방법은, 자성체 부재의 결함을 검사하기 위한 결함 측정 방법이며, 자석과, 상기 자석 및 상기 자성체 부재가 형성하는 자기 회로 상에 배치되고, 당해 자기 회로를 흐르는 자속 밀도를 검출하는 자기 센서를 구비하는 검사 프로브를 사용하여, 상기 자기 센서의 출력을 측정하는 측정 공정과, 상기 자기 센서의 출력에 기초하여, 상기 자성체 부재의 결함의 유무를 판정하고, 상기 자성체 부재와 상기 자석이 대향하는 방향에 있어서의 상기 자성체 부재의 결함의 깊이를 산출하는 산출 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 일 형태에 따른 결함 측정 장치는, 자석과, 상기 자석 및 자성체 부재가 형성하는 자기 회로 상에 배치되고, 당해 자기 회로를 흐르는 자속 밀도를 검출하는 자기 센서를 구비하는 검사 프로브와, 상기 자기 센서의 출력에 기초하여, 상기 자성체 부재의 결함의 유무를 판정하고, 상기 자성체 부재와 상기 자석이 대향하는 방향에 있어서의 상기 자성체 부재의 결함의 깊이를 산출하는 결함 깊이 산출부를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 일 형태에 따른 검사 프로브는, 자성체 부재의 결함을 검사하기 위한 검사 프로브이며, 자석과, 상기 자석 및 상기 자성체 부재가 형성하는 자기 회로 상에 배치되고, 당해 자기 회로를 흐르는 자속 밀도를 검출하는 자기 센서를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

이상과 같이, 본 발명의 결함 측정 방법, 결함 측정 장치 및 검사 프로브에 의하면, 자성체 부재에 있어서의 결함을 정량적으로 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 두께 감소 측정 장치에서 사용되는 검사 프로브의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 2는 도 1에 도시한 검사 프로브의 두께 감소 측정 시에 있어서의 상태를 도시하는 모식도이다.
도 3은 도 1에 도시한 검사 프로브가 구비하는 홀 소자로부터 출력되는 전압과, 자성체 관의 두께 감소율의 관계를 도시하는 도면이다.
도 4의 (a) 및 (b)는, 외부 자장 H와, 외부 자장 H에 놓인 자성체 관에 작용하는 자속 밀도 B와, B=μH의 관계로부터 구한 자성체 관의 비투자율 μ의 관계를 도시하는 도면이다.
도 5의 (a) 및 (b)는, 복수의 두께 감소를 갖는 시험편의 일례를 나타내는 설명도로, (a)는 전체면 두께 감소의 시험편을, (b)는 국부 두께 감소의 시험편을 도시하는 도면이다.
도 6은 도 5의 (a) 및 (b)에 나타낸 시험편에 있어서의, 홀 소자의 출력 전압과, 자성체 관의 두께 감소율 및 두께 감소 범위의 관계를 도시하는 도면이다.
도 7은 도 5의 (a) 및 (b)에 나타낸 시험편, 그리고 실기에서 사용된 자성체 관에 있어서의, 도 1에 도시한 검사 프로브가 구비하는 홀 소자의 출력 전압과, 두께 감소 깊이의 실측값의 관계를 도시하는 도면이다.
도 8은 도 1에 도시한 검사 프로브에 있어서의, 두께 평가값과 두께 실측값의 관계를 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 두께 감소 측정 장치에 구비되는 처리부의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 두께 감소 측정 장치에 있어서의 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 누설 자속법에 있어서, 홀 소자로부터 출력되는 전압과, 자성체 관의 두께 감소율의 관계를 도시하는 도면이다.

본 발명의 자성체 부재는, 자성체를 포함하는 부재이며, 예를 들어 자성체를 포함하는 케이블, 와이어, 판상 부재, 각종 구조물 등을 들 수 있다. 자성체 부재의 결함으로서는, 두께 감소 형상의 결함(이하, 두께 감소라고 칭한다), 균열 형상의 결함 등을 들 수 있다. 해당 두께 감소란, 기계적인 마모나, 화학적인 부식에 의해 두께가 얇아지는 현상이다.

본 발명의 일 실시 형태에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에서는, 자성체 부재로서 자성체 관을 검사 대상으로 하여, 자기 센서로서 홀 소자를 사용하여, 두께 감소를 검사하는 실시예에 대해서 설명하지만, 본 발명의 적용 대상은 자성체 관에 한정하는 것도, 두께 감소의 검사에 한정하는 것도 아니다.

본 실시 형태에서는, 본 발명의 자성체 부재와 자석이 대향하는 방향에 있어서의 결함의 깊이를, 「두께 감소 깊이」라고 칭하고, 본 발명의 자기 센서의 출력에 기초하여, 결함의 유무를 판정하고, 자성체 부재와 자석이 대향하는 방향에 있어서의 결함의 깊이를 산출하는 결함 깊이 산출부를, 「두께 감소 깊이 산출부」라 칭하고, 본 발명의 결함 측정 장치를, 「두께 감소 측정 장치」라 칭한다.

(1. 검사 프로브(100)의 구성)

도 1은 본 실시 형태에 따른 검사 프로브(100)의 구성을 도시하는 모식도이다.

본 실시 형태에서는, 검사 프로브(100)를 자성체 관의 관 내에 삽입해서 관 내를 이동시킴으로써, 후술하는 자속 저항법(MFR; Magnetic Flux Resistance)을 사용해서 자성체 관의 두께 감소의 검사를 행한다. 검사 대상의 자성체 관으로서는, 예를 들어 탄소강, 페라이트계 스테인리스강, 페라이트상 및 오스테나이트상의 2상을 포함하는 2상 스테인리스강 등의 자성체를 포함하는 관체를 사용할 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 검사 프로브(100)는, 자석(2)과, 홀 소자(3)와, 요크(1)를 구비한다.

요크(1)는, 자성체를 포함하는 중공 원통형의 부재이다. 요크(1)를 구성하는 자성체로서는, 예를 들어 탄소강이나 저합금강 등의 고투자율 금속을 사용할 수 있다. 또한, 요크(1)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 봉상, 판상, 원기둥상 등의 형상을 들 수 있다.

자석(2)은, 요크(1)의 외주면을 따라 설치되어 있고, 검사 프로브(100)가 자성체 관 내에 삽입되었을 때, 한쪽의 자극이 요크(1)와 대향하고, 다른 쪽(반대측)의 자극이 자성체 관과 대향하도록, 자성체 관의 반경 방향으로 자극을 향해서 배치된다. 즉, 자석(2)은 자성체 관과 대향하는 방향으로 분극하고 있다. 또한, 도 1에서는, 자석(2)의 N극이 요크(1)측에 배치되고, S극이 자성체 관측에 배치되는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, S극을 요크(1)측에 배치하고, N극을 자성체 관측에 배치해도 된다.

여기서, 도 1에 화살표로 나타낸 바와 같이, 자석(2)과 요크(1)는, 자기 회로를 형성하고 있다. 홀 소자(3)는, 당해 자기 회로 상에 설치되어 있고, 도 1에서는, 홀 소자(3)가, 자석(2)에 있어서의, 자성체 관의 축 방향 단부에 설치되어 있는 예를 나타내고 있다. 또한, 홀 소자(3)는 자기 저항이 감소하여, 홀 소자(3)를 통과하는 자속 밀도가 커지면, 출력 전압이 감소하도록 배치되어 있다.

(2. 자속 저항법의 개요)

도 2는 자성체 관(P)의 두께 감소 측정 시에 있어서의 검사 프로브(100)를 모식적으로 도시한 도면으로, (a)는 자성체 관(P)에 두께 감소가 발생하지 않은 경우를, (b)는 자성체 관(P)에 두께 감소가 발생하고 있는 경우를 나타내고 있다. 본 실시 형태에 따른 검사 프로브(100)는, 검사 프로브(100)가 자성체 관(P)의 내부에 삽입됨으로써, 검사 프로브(100)의 자석(2) 및 요크(1)와, 자성체 관(P)이 자기 회로를 형성한다. 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 자성체 관(P)에 두께 감소가 발생하지 않은 경우에는, 자성체 관(P)의 두께가 크기 때문에, 자기 회로에 있어서의 자기 저항이 작아져서, 홀 소자(3)를 통과하는 자속 밀도는 커진다. 이에 반해, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 자성체 관(P)에 두께 감소가 발생하고 있는 경우에는, 자성체 관(P)의 두께는, 도 2의 (a)에 나타낸 상태보다 작아져서, 자기 회로에 있어서의 자기 저항이 커진다. 그 때문에, 홀 소자(3)를 통과하는 자속 밀도도, 도 2의 (a)에 나타내는 상태보다 작아진다. 여기서, 홀 소자(3)는, 홀 소자(3)를 통과하는 자속 밀도의 다소에 따라서 출력 전압이 변화한다. 그 때문에, 홀 소자(3)를 통과하는 자속 밀도가 커지면, 홀 소자(3)의 출력 전압이 감소하도록 홀 소자(3)를 배치하고, 홀 소자(3)의 출력 전압을 측정함으로써, 자성체 관(P)의 두께 감소의 유무를 판정하여, 자성체 관(P)의 두께 및 두께 감소 깊이를 산출한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 자성체 관(P)의 두께란, 자성체 관(P)과 자석(2)이 대향하는 방향에 있어서의 자성체 관(P)의 두께이다.

도 3은 홀 소자(3)로부터 출력되는 전압과, 자성체 관(P)의 두께 감소율의 관계를 도시하는 도면으로, 자성체 관(P)에 두께 감소가 발생하지 않으며, 건전한 경우의 홀 소자(3)의 출력 전압을 0V로서 나타내고 있다. 또한, 비교를 위해서, 도 11에 누설 자속법에 있어서 홀 소자(3')로부터 출력되는 전압과, 자성체 관(P)의 두께 감소율의 관계를 나타낸다.

도 3에 도시한 바와 같이, 검사 프로브(100)가 공중에 있는 경우, 즉 자기 회로 내에 검사 대상의 자성체 관(P)이 존재하지 않는 경우에는, 자기 회로에 있어서의 자기 저항은 크기 때문에, 홀 소자(3)를 통과하는 자속 밀도는 작고, 홀 소자(3)의 출력 전압은 큰 값이 된다. 한편, 검사 프로브(100)가, 자성체 관(P)의 내부에 있고, 자성체 관(P)에 두께 감소가 발생하지 않은 경우에는, 상술한 바와 같이 자기 회로에 있어서의 자기 저항이 작아져서, 홀 소자(3)의 출력 전압은 작은 값이 된다. 그리고, 자성체 관(P)에 두께 감소가 발생하고 있는 경우에는, 홀 소자(3)는, 두께 감소율에 따른 전압을 출력한다. 예를 들어, 자성체 관(P)에, 25%, 50%, 75%의 두께 감소율로 두께 감소가 발생하고 있는 경우에는, 홀 소자(3)는, 각각의 두께 감소율에 따른 전압을 출력한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 두께 감소율이란, 건전한 상태에 있어서의 자성체 관(P)의 두께에 대한, 자성체 관(P)과 자석(2)이 대향하는 방향에 있어서의 두께 감소부의 깊이의 비율을 나타내는 값이며, 두께 감소율이 75%라고 한다면, 자성체 관(P)의 두께가 건전한 상태의 1/4이 되어 있는 것을 나타낸다.

이에 반해, 도 11에 도시한 바와 같이, 누설 자속법에서는, 자속의 누설이 발생하는 것이, 자성체 관(P)의 형상이 불연속으로 되어 있는 부분만이며, 그 때문에, 홀 소자(3')의 출력 전압이 변화하는 것도, 자성체 관(P)의 형상이 불연속으로 되는 부분만이다. 또한, 홀 소자(3')의 출력 전압으로부터는, 자성체 관(P)의 두께 및 두께 감소 깊이를 산출할 수는 없다.

도 4는 외부 자장 H와, 외부 자장 H에 놓인 자성체 관(P)에 작용하는 자속 밀도 B와, B=μH의 관계로부터 구한 자성체 관(P)의 비투자율 μ의 관계를 도시하는 도면으로, 도 4의 (a)에서는, 횡축을 외부 자장 H, 종축을 비투자율 μ 및 자속 밀도 B로 하고, 도 4의 (b)에서는, 횡축을 자속 밀도 B, 종축을 비투자율 μ로 하여 각각의 관계를 나타내고 있다.

도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 자속 밀도 B가 작은 영역(도면 중 영역 α)은, 자기 노이즈가 발생하여, 비투자율 μ가 불안정한 영역이다. 또한, 자속 밀도 B가 중 정도인 영역(도면 중 영역 β)은, 자기 노이즈는 억제되기는 하지만, 자속 밀도 B가 증가해도 비투자율 μ의 변화는 작아, 홀 소자(3)를 사용해서 자성체 관(P)의 두께 감소율을 측정하기 위해서는 부적합한 영역이다.

한편, 자속 밀도가 큰 영역(도면 중 영역 γ)에서는, 자속 밀도 B가 증가함에 따라서, 비투자율 μ가 단조 감소하고 있어, 자성체 관(P)의 두께 감소율을 측정하기에 적합한 영역이다. 특히, 자속 밀도 B가, 자성체 관(P)이 완전히는 자기포화에 도달하지 않을 정도로 큰 영역에서는, 자속 밀도 B가 증가함에 따라서, 비투자율 μ가 직선적으로 감소하고 있다. 그 때문에, 자성체 관(P)에 당해 영역의 자속 밀도 B가 작용하도록 검사 프로브(100)를 구성하여, 자성체 관(P)의 두께 감소율의 측정을 행하면, 자성체 관(P)의 두께 감소율과, 홀 소자(3)의 출력 전압 사이에는 직선 관계가 성립된다. 그 때문에, 검사 프로브(100)에 사용하는 자석(2)은, 강한 자장을 발생하는 고성능 자석인 것이 바람직하며, 예를 들어 네오디뮴 자석 등의 희토류 자석을 사용할 수 있다.

여기서, 검사 프로브(100)는, 자성체 관(P)의 내부에 삽입되기 때문에, 자성체 관(P)의 내경이 작아, 검사 프로브(100)에 배치할 수 있는 자석(2)의 크기에 제약이 있어, 단일 자석(2)만으로는 도 4의 (b)에 나타내는 영역 γ의 자속 밀도를 달성할 수 없는 경우가 있다. 그러한 경우에는, 복수의 자석(2)을 할바흐 배열로 배치하는 등의 방법을 사용해서 원하는 자속 밀도 B를 실현하도록 해도 된다.

도 5는 복수의 두께 감소를 갖는 시험편의 일례를 나타내는 설명도로, (a)는 전체면 두께 감소의 시험편을, (b)는 국부 두께 감소의 시험편을 나타내고 있다.

도 5의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같은 12종류의 두께 감소를 갖는 시험편을 제작하고, 각각의 두께 감소에 있어서의 홀 소자(3)의 출력 전압을 측정했다. 즉, 〔두께 감소 범위, 두께 감소율〕이 각각 〔45°, 25%〕, 〔45°, 50%〕, 〔45°, 75%〕, 〔90°, 25%〕, 〔90°, 50%〕, 〔90°, 75%〕, 〔135°, 25%〕, 〔135°, 50%〕, 〔135°, 75%〕, 〔360°, 25%〕, 〔360°, 50%〕, 〔360°, 75%〕의 두께 감소를 갖는 시험편을 제작했다. 여기서, 두께 감소 범위란, 자성체 관(P)의 축방향에 수직한 단면에 있어서의 둘레 방향의 두께 감소가 발생하고 있는 범위를 각도로 나타낸 것이다. 즉, 두께 감소 범위가 360도라고 한다면, 자성체 관(P)의 전체 둘레에 걸쳐서 두께 감소가 발생하고 있는 것을 나타내고 있다.

도 6은 도 5의 (a) 및 (b)에 나타낸 시험편에 있어서의, 홀 소자(3)의 출력 전압과, 자성체 관(P)의 두께 감소율 및 두께 감소 범위의 관계를 도시하는 도면이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 두께 감소 범위가 45°, 90°, 135° 및 360°의 어느 경우에도, 홀 소자(3)의 출력 전압과, 두께 감소율 사이에는 직선 관계가 있지만, 두께 감소 범위에 의해 당해 직선의 기울기는 변화하여, 두께 감소 범위가 넓어짐에 따라서, 기울기는 작게 되어 있다. 이것은 두께 감소 범위가 좁아질수록, 자속이 두께 감소부를 우회해서 건전부로 흐르기 쉬워지기 때문이다. 즉, 두께 감소 범위가 좁은 경우에는, 두께 감소율이 많아져도 자기 저항이 커지지 않기 때문에, 두께 감소율이 변화해도, 홀 소자(3)를 통과하는 자속 밀도가 별로 변화하지 않는다. 그 때문에, 두께 감소 범위가 좁은 경우에는, 두께 감소율의 변화에 대하여 홀 소자(3)의 출력 전압의 변화가 작아, 홀 소자(3)의 출력 전압과, 두께 감소율의 관계를 나타내는 직선의 기울기는 큰 값을 나타낸다.

도 7은 상술한 시험편 및 실기에서 사용된 자성체 관에 있어서의, 홀 소자(3)의 출력 전압과, 두께 감소 깊이의 실측값의 관계를 도시하는 도면이다. 또한, 두께 감소 깊이의 실측값은, 초음파 두께계 또는 수침 회전식 초음파 두께 측정법을 사용하여 측정했다.

여기서, 실기에서 사용된 자성체 관에 있어서는, 시험편과는 달리, 완만한 두께 감소나, 공식(孔食) 형상의 두께 감소와 같은 다양한 형태로 두께 감소가 발생한다. 그러나, 실기에서 사용된 자성체 관에 있어서도, 도 7에 도시한 바와 같이, 홀 소자(3)의 출력 전압과, 두께 감소 깊이의 실측값 사이에는, 상관 계수 R의 제곱값인 결정 계수 R²≒0.72 정도의 상관이 있었다.

그 때문에, 실기에서 사용된 자성체 관을 교정용 자성체 관으로서 사용하여, 홀 소자(3)의 출력 전압과, 자성체 관의 두께 감소 깊이의 실측값의 관계식을 산출했다. 구체적으로는, 최소 제곱법을 사용해서 근사 직선 L(Y=aX)을 산출했다. 그리고, 이와 같이 해서 산출한 근사 직선 L과, 검사 프로브(100)로 측정한 자성체 관에 있어서의 자기 센서의 출력값으로부터, 자성체 관의 두께 감소 깊이를 산출하여, 건전한 상태에 있어서의 자성체 관의 두께와 해당 두께 감소 깊이의 차를 구함으로써, 두께 평가값을 산출하였다.

도 8은 두께 평가값과 두께 실측값의 관계를 도시하는 도면이다. 도면 중에 있어서, 두께 평가값=두께 실측값으로 되는 선을 실선으로 나타내고, 두께 평가값+0.2㎜=두께 실측값으로 되는 선을 파선으로, 두께 평가값-0.2㎜=두께 실측값으로 되는 선을 일점쇄선으로 나타내고 있다. 도 8에 도시한 바와 같이, 두께 평가값과 두께 실측값 사이에는 바람직한 상관이 있고, 두께 평가값과 두께 실측값의 차는, 두께로 환산되어 대략 ±0.2㎜ 정도이다. 또한, 두께 실측값은, 초음파 두께계 또는 수침 회전식 초음파 두께 측정법을 사용하여 측정했다.

이와 같이, 실기에서 사용된 자성체 관을 사용하여, 검사 프로브(100)의 홀 소자(3)의 출력 전압과, 두께 감소 깊이의 실측값의 관계식을 산출하고, 당해 관계식을 사용함으로써 검사 프로브(100)로 측정한 홀 소자(3)의 출력 전압으로부터, 자성체 관의 두께 감소 깊이 및 두께를 구하는 것이 가능하게 된다.

(3. 처리부(20)의 구성)

도 9는 본 실시 형태에 따른 두께 감소 측정 장치(200)에 구비되는 처리부(20)의 구성을 도시하는 블록도이다. 또한, 검사 프로브(100)와 처리부(20)에 의해, 본 실시 형태에 따른 두께 감소 측정 장치(200)가 구성된다.

본 실시 형태에 따른 두께 감소 측정 장치(200)는, 검사 프로브(100)가 구비하는 홀 소자(3)의 출력 전압에 기초하여, 자속 저항법을 사용하여, 처리부(20)가 자성체 관의 두께 감소를 정량적으로 평가한다.

도 9에 도시한 바와 같이, 처리부(20)는, 검출부(21), 기억부(22), 연산부(23)를 구비한다. 또한, 연산부(23)는 검출 위치 특정부(24) 및 두께 감소 깊이 산출부(25)를 구비한다.

검출부(21)는 홀 소자(3)의 출력 전압값을 취득하고, 취득한 전압값과 당해 각 전압값의 검출 시각(검출 타이밍)을 대응지어서 기억부(22)에 기억시킨다.

기억부(22)의 구성은 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 자기 테이프나 카세트 테이프 등의 테이프계, 플로피(등록상표) 디스크/하드 디스크 등의 자기 디스크나 CD-ROM/MO/MD/DVD/CD-R 등의 광 디스크를 포함하는 디스크계, IC 카드(메모리 카드를 포함한다)/광 카드 등의 카드계, 혹은 마스크 ROM/EPROM/EEPROM(등록상표)/플래시 ROM 등의 반도체 메모리계 등의 기록 매체를 사용할 수 있다. 또한, 기억부(22)에는, 미리 교정용 자성체 관을 사용해서 산출하는, 홀 소자(3)의 출력 전압과 자성체 관의 두께 감소 깊이의 관계를 나타내는 관계식이 기억되어 있다.

검출 위치 특정부(24)는 기억부(22)에 기억되어 있는 홀 소자(3)의 출력 전압값 및 그 검출 시각에 기초하여, 자성체 관에 있어서의 홀 소자(3)의 출력 전압에 대응하는 검출 위치를 특정한다.

두께 감소 깊이 산출부(25)는, 기억부(22)에 보존되어 있는 홀 소자(3)의 출력 전압 및 홀 소자(3)의 출력 전압과 자성체 관의 두께 감소 깊이의 관계를 나타내는 관계식에 기초하여, 두께 감소의 유무를 판정하여, 자성체 관의 두께 감소 깊이를 산출한다.

또한, 연산부(23)는 ASIC(Application specific integrated circuit) 등의 집적 회로(하드웨어 로직)이어도 되고, CPU 등의 프로세서를 탑재한 컴퓨터가 소프트웨어를 실행함으로써 실현되는 것이어도 되고, 그들을 조합해서 실현되는 것이어도 된다.

또한, 연산부(23)는, 검출부(21), 기억부(22)와 공통의 하우징에 구비되는 것이어도 되고, 별개로 구비되는 것이어도 된다. 후자의 경우, 연산부(23)는 기억부(22)에 기억된 정보를, 유선 통신, 무선 통신, 혹은 착탈 가능한 기억 매체 등을 통해서 취득하여, 연산 처리를 행한다.

(4. 두께 감소 측정 처리)

도 10은 본 실시 형태에 있어서의 두께 감소 측정 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다.

먼저, 검사 프로브(100)를 검사 대상의 자성체 관에 삽입해서 자성체 관 내를 축 방향을 따라서 이동시키면서 홀 소자(3)에 의한 측정 처리를 행한다(S1).

이어서, 검출 위치 특정부(24)가, 기억부(22)에 기억되어 있는 정보에 기초하여, 홀 소자(3)의 출력 전압값에 대응하는 검출 위치(자성체 관의 축방향 위치)를 특정한다(S2).

이어서, 두께 감소 깊이 산출부(25)가, 기억부(22)에 보존되어 있는 홀 소자(3)의 출력 전압, 및 홀 소자(3)의 출력 전압과 자성체 관의 두께 감소 깊이의 관계를 나타내는 관계식에 기초하여, 두께 감소의 유무를 판정하고, 자성체 관의 두께 감소 깊이를 산출한다(S3). 그리고, 두께 감소 깊이 산출부(25)는, 산출한 두께 감소 깊이와, 검출 위치 특정부(24)가 특정한 검출 위치를 대응지어, 처리를 종료한다.

(5. 변형예)

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 자기 회로를 흐르는 자속을 검출하는 자기 센서로서 홀 소자(3)를 사용했지만, 자기 회로를 흐르는 자속 밀도의 변화를 검출할 수 있는 다양한 자기 센서를 사용할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 홀 소자(3)는, 자석(2)에 있어서의 자성체 관의 길이 방향의 단부에 설치되어 있는 구성으로 했지만, 홀 소자(3)가 설치되는 위치는 이것에 한정되는 것은 아니다. 홀 소자(3)는, 자석(2), 자성체 관 및 필요에 따라 요크(1)로 구성되는 자기 회로를 흐르는 자속 밀도를 검출할 수 있으면 되고, 즉 당해 자기 회로 상이면 어디에 설치되어 있어도 무방하다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 검사 프로브(100)가 홀 소자(3)를 1개 구비하는 구성으로 하였지만, 홀 소자(3)의 수는 이것에 한정되는 것은 아니고, 검사 프로브(100)는, 복수의 홀 소자(3)를 구비하고 있어도 된다. 검사 프로브(100)가 복수의 홀 소자(3)를 구비하고 있는 경우에는, 요크(1)가 원통 혹은 원기둥 형상을 갖고, 요크(1)의 외주를 따라 복수의 자석(2)이 등간격으로 배치된다. 그리고, 복수의 홀 소자(3)는, 복수의 자석(2)의 각각과 요크(1)가 형성하는 자기 회로 상에, 당해 자기 회로를 흐르는 자속 밀도가 작아지면 큰 전압을 출력하도록 각각 배치된다. 검사 프로브(100)를 이러한 구성으로 함으로써, 복수의 홀 소자(3)의 각각으로부터 출력 전압을 얻을 수 있다. 그 때문에, 두께 감소 범위가 좁아, 자속이 당해 두께 감소를 우회하여 건전부를 흘려 버리는 국소적인 두께 감소라도, 두께 감소의 검지 및 두께 감소율의 평가가 가능하게 된다. 이와 같이, 검사 프로브(100)가 복수의 홀 소자(3)를 구비하고 있는 경우에는, 복수의 홀 소자(3)의 출력 전압 중, 최대의 값을 나타내는 것을 사용해서 두께 감소의 깊이 및 두툼함의 평가를 행함으로써, 보다 정확하게 두께 감소의 깊이 및 두툼함의 평가를 행하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 검사 프로브(100)에 있어서의 자석(2)의 분극 방향이, 자성체 관과 대향하는 방향이 되도록, 자석(2)이 배치되어 있는 구성을 나타냈지만, 상술한 바와 같이, 도 4의 (b)에 나타내는 영역 γ의 자속 밀도를 달성할 수 있으면 되고, 검사 프로브(100)에 배치되는 자석(2)의 분극 방향은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 자석(2)은 자성체 관의 축 방향과 분극 방향이 평행해지도록 배치되어 있어도 된다. 그러한 경우에도, 홀 소자(3) 및 요크(1)는, 자석(2)과 자성체 관으로 구성되는 자기 회로 상에 설치되어 있으면 된다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 검사 프로브(100)가, 요크(1)를 구비하고 있는 구성을 나타냈지만, 반드시 요크(1)를 구비하고 있을 필요는 없다. 즉, 검사 프로브(100)는, 도 4의 (b)에 나타내는 영역 γ의 자속 밀도를 자성체 관에 작용할 수 있으면 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 검사 프로브(100)를 검사 대상의 자성체 관에 삽입하여, 자성체 관 내를 축방향을 따라 이동시키면서 홀 소자(3)에 의한 측정 처리를 행하여, 두께 감소의 유무의 판정 및 두께 감소 깊이의 산출을 행하는 구성으로 했지만, 검사 대상의 자성체 관의 어느 한 점에 있어서의 두께 감소의 유무의 판정 및 두께 감소 깊이의 산출을 행하는 경우에는, 검사 프로브(100)를 이동시킬 필요는 없다. 즉, 검사 프로브(100)를 검사 대상의 자성체 관에 삽입하여, 임의의 개소에서 홀 소자(3)의 출력을 측정함으로써, 자성체 관의 임의의 개소에 있어서의 두께 감소의 유무의 판정 및 두께 감소 깊이의 측정을 행해도 된다.

(정리)

상기 방법에 따르면, 자석과, 상기 자석 및 상기 자성체 부재가 형성하는 자기 회로 상에 배치되고, 당해 자기 회로를 흐르는 자속을 검출하는 자기 센서를 구비하는 검사 프로브를 사용하여, 상기 자기 센서의 출력을 측정하고, 상기 자기 센서의 출력에 기초하여 결함의 유무를 판정하고, 결함의 깊이를 산출함으로써, 자성체 부재에 있어서의 결함을 정량적으로 측정할 수 있다.

또한, 상기 측정 공정 전에, 교정용 자성체 부재를 사용하여, 상기 교정용 자성체 부재의 결함의 깊이의 실측값과, 상기 자기 센서의 출력의 대응지음을 행함으로써, 상기 자기 센서의 출력과 검사 대상의 자성체 부재의 결함의 깊이의 관계식을 산출하는 관계식 산출 공정을 포함하여, 상기 산출 공정에 있어서, 상기 관계식에 기초하여 상기 자기 센서의 출력으로부터 상기 자성체 부재의 결함의 깊이를 산출하도록 해도 된다.

상기 구성에 따르면, 교정용 자성체 부재를 사용해서 산출하는, 자기 센서의 출력과 검사 대상의 자성체 부재의 결함의 깊이와의 관계식을 사용해서 상기 자성체 부재의 결함의 깊이를 산출함으로써, 고정밀도로 결함의 깊이를 측정할 수 있다.

상기 구성에 따르면, 자석과, 상기 자석 및 상기 자성체 부재가 형성하는 자기 회로 상에 배치되고, 당해 자기 회로를 흐르는 자속 밀도를 검출하는 자기 센서를 구비하는 검사 프로브를 사용하여, 상기 자기 센서의 출력을 측정하고, 상기 자기 센서의 출력에 기초하여 결함의 유무를 판정하고, 결함의 깊이를 산출함으로써, 자성체 부재에 있어서의 결함을 정량적으로 측정할 수 있다.

또한, 교정용 자성체 부재를 사용하여, 상기 교정용 자성체 부재의 결함의 깊이의 실측값과, 상기 자기 센서의 출력과의 대응지음을 행함으로써 산출하는, 상기 자기 센서의 출력과 검사 대상의 자성체 부재의 결함의 깊이와의 관계식이 기억되어 있는 기억부를 구비하고, 상기 결함 깊이 산출부는, 상기 관계식에 기초하여, 상기 자기 센서의 출력으로부터 상기 자성체 부재의 결함의 깊이를 산출하는 구성으로 해도 된다.

상기 구성에 따르면, 자기 센서가, 자석 및 자성체 부재가 형성하는 자기 회로를 흐르는 자속 밀도를 검출함으로써, 자기 센서의 출력값에 기초하여, 자성체 부재에 있어서의 결함을 정량적으로 측정할 수 있다.

또한, 상기 자석은, 상기 자성체 부재와 대향하는 방향으로 분극하고 있고, 상기 자석에 있어서의 상기 자성체 부재와의 대향면과는 반대측의 면에서 상기 자석에 대향하도록 배치된 요크를 구비하고, 상기 요크는, 상기 자석 및 상기 자성체 부재와 함께 상기 자기 회로를 형성하는 구성으로 해도 된다.

상기 구성에 따르면, 자성체 부재에 있어서의 결함을 정량적으로 측정할 수 있다.

(부기 사항)

본 발명은 상술한 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 청구항에 나타낸 범위에서 다양한 변경이 가능하며, 다른 실시 형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적절히 조합해서 얻어지는 실시 형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

본 발명은 자성체를 포함하는 부재의 결함을 측정하는 결함 측정 방법 및 결함 측정 장치, 그리고 상기 결함의 측정에 사용되는 검사 프로브에 적용할 수 있다.

1 : 요크
2 : 자석
3 : 홀 소자(자기 센서)
20 : 처리부
25 : 두께 감소 깊이 산출부(결함 깊이 산출부)
100 : 검사 프로브
200 : 두께 감소 측정 장치(결함 측정 장치)
P : 자성체 관(자성체 부재)

Claims

자성체 부재의 결함을 검사하기 위한 결함 측정 방법이며,
자석과, 상기 자석 및 상기 자성체 부재가 형성하는 자기 회로 상에 배치되고, 당해 자기 회로를 흐르는 자속 밀도를 검출하는 자기 센서를 구비하는 검사 프로브를 사용하여, 상기 자기 센서의 출력을 측정하는 측정 공정과,
상기 자기 센서의 출력에 기초하여, 상기 자성체 부재의 결함의 유무를 판정하고, 상기 자성체 부재와 상기 자석이 대향하는 방향에 있어서의 상기 자성체 부재의 결함의 깊이를 산출하는 산출 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 측정 방법.
제1항에 있어서, 상기 측정 공정 전에, 교정용 자성체 부재를 사용하여, 상기 교정용 자성체 부재의 결함의 깊이의 실측값과, 상기 자기 센서의 출력과의 대응지음을 행함으로써, 상기 자기 센서의 출력과 검사 대상의 자성체 부재의 결함의 깊이의 관계식을 산출하는 관계식 산출 공정을 포함하고,
상기 산출 공정에 있어서, 상기 관계식에 기초하여 상기 자기 센서의 출력으로부터 상기 자성체 부재의 결함의 깊이를 산출하는 것을 특징으로 하는 결함 측정 방법.
자석과, 상기 자석 및 자성체 부재가 형성하는 자기 회로 상에 배치되고, 당해 자기 회로를 흐르는 자속 밀도를 검출하는 자기 센서를 구비하는 검사 프로브와,
상기 자기 센서의 출력에 기초하여, 상기 자성체 부재의 결함의 유무를 판정하고, 상기 자성체 부재와 상기 자석이 대향하는 방향에 있어서의 상기 자성체 부재의 결함의 깊이를 산출하는 결함 깊이 산출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 결함 측정 장치.
제3항에 있어서, 교정용 자성체 부재를 사용하여, 상기 교정용 자성체 부재의 결함의 깊이의 실측값과, 상기 자기 센서의 출력과의 대응지음을 행함으로써 산출하는, 상기 자기 센서의 출력과 검사 대상의 자성체 부재의 결함의 깊이의 관계식이 기억되어 있는 기억부를 구비하고,
상기 결함 깊이 산출부는, 상기 관계식에 기초하여, 상기 자기 센서의 출력으로부터 상기 자성체 부재의 결함의 깊이를 산출하는 것을 특징으로 하는 결함 측정 장치.
자성체 부재의 결함을 검사하기 위한 검사 프로브이며,
자석과,
상기 자석 및 상기 자성체 부재가 형성하는 자기 회로 상에 배치되고, 당해 자기 회로를 흐르는 자속 밀도를 검출하는 자기 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 검사 프로브.
제5항에 있어서, 상기 자석은, 상기 자성체 부재와 대향하는 방향으로 분극하고 있고,
상기 자석에 있어서의 상기 자성체 부재와의 대향면과는 반대측의 면에서 상기 자석에 대향하도록 배치된 요크를 구비하고,
상기 요크는, 상기 자석 및 상기 자성체 부재와 함께 상기 자기 회로를 형성하는 것을 특징으로 하는 검사 프로브.