WO2011135872A1 - 渦流計測用センサ - Google Patents

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WO2011135872A1
WO2011135872A1 PCT/JP2011/051067 JP2011051067W WO2011135872A1 WO 2011135872 A1 WO2011135872 A1 WO 2011135872A1 JP 2011051067 W JP2011051067 W JP 2011051067W WO 2011135872 A1 WO2011135872 A1 WO 2011135872A1
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eddy current
detection
probe
coil
excitation
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PCT/JP2011/051067
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貴也 山本
Original Assignee
トヨタ自動車株式会社
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Priority to JP2012512683A priority patent/JP5365742B2/ja
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
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    • G01N27/80—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating mechanical hardness, e.g. by investigating saturation or remanence of ferromagnetic material
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    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/90—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents

Definitions

  • the present invention relates to a sensor for eddy current measurement, and more particularly to a technique for improving the accuracy of eddy current measurement.
  • mechanical parts such as automobile and motorcycle engine parts and undercarriage parts are made of steel (hereinafter referred to as steel) that has been subjected to induction hardening of metal (conductor) and induction-hardened. Yes.
  • induction hardening of the steel material the effective hardened layer depth and the total hardened layer depth are standardized with respect to the hardened layer depth (hereinafter referred to as a hardened depth) of surface hardening and its hardness. For this reason, in order to guarantee the quality of steel materials, it is necessary to measure and evaluate the quenching depth and hardness.
  • the quenching depth and hardness of the steel material are obtained by partially cutting the steel material sampled as a sample and measuring the cross-sectional strength with various hardness meters such as a Vickers hardness meter. Was evaluated.
  • this destructive inspection method discards the steel material used as a sample, leading to an increase in material costs.
  • the time required for the inspection becomes long, and in-line inspection is impossible, there is a possibility that a defect that occurs on a single occasion cannot be found and carried out to the next process.
  • the eddy current inspection includes a quenching depth / hardness measurement test (hereinafter referred to as a quenching depth measurement test) for measuring the quenching depth and hardness of the steel material, and cracks generated on the surface of the inspection object. It is also used for a flaw detection test for detecting a flaw such as a foreign material, a foreign material discrimination test for detecting a foreign substance contained in an inspection object, and the like.
  • a quenching depth / hardness measurement test for measuring the quenching depth and hardness of the steel material, and cracks generated on the surface of the inspection object. It is also used for a flaw detection test for detecting a flaw such as a foreign material, a foreign material discrimination test for detecting a foreign substance contained in an inspection object, and the like.
  • the steel material has a difference in conductivity between the base material and martensite generated in the hardened layer. Therefore, when a steel material is measured using an eddy current sensor, the voltage (amplitude) detected by the detection coil changes as the quenching depth changes. Further, the voltage detected by the detection coil monotonously decreases as the hardened layer depth increases. In the quenching depth measurement test, the quenching depth of steel can be calculated using these phenomena.
  • the penetration depth is used to inspect the quenching depth of the shaft portion of the shaft object component.
  • a through coil is a magnetic field compared to a probe type coil (hereinafter simply referred to as a “probe type coil”) in which a probe is composed of a coil whose axial direction is perpendicular to the steel material and a quenching depth measurement test is performed. Since it is strong and there is no need to precisely control the distance to the steel material, it is suitable for a quenching depth measurement test. However, since the steel material that is the object to be inspected needs to be inserted through the penetration coil, it has been limited to shaft object parts having a substantially constant outer diameter.
  • CVJ outer race used in a constant velocity joint (CVJ)
  • CVJ constant velocity joint
  • Patent Document 2 the quenching depth of the steel material is measured using a probe-type coil.
  • Patent Document 3 describes a technique for changing the arrangement interval of coils in a magnetic sensor having a plurality of coils.
  • Patent Document 4 describes a metal detection object characteristic specifying device including four detection coils and an excitation coil.
  • the said patent document 5 describes the magnetic measurement apparatus which improved that the detection coil was fixed.
  • the said patent document 6 describes the sensor apparatus which concerns on the magnetic body provided with the three detection coils.
  • Non-Patent Document 1 describes a technique related to establishment of induction hardening depth in-line total number measurement technology using eddy current measurement and mass production introduction.
  • the quenching depth measurement test requires a higher detection accuracy because the ratio of the signal component to be detected relative to the noise component is small compared to other flaw detection tests and different material discrimination tests. That is, in the case of eddy current measurement as a measurement target part, such as the CVJ outer race, in which the steel material having a three-dimensionally hardened inner peripheral surface is measured, the probe positioning is highly stable and reproducible. Therefore, it has been difficult to put the eddy current inspection into practical use.
  • the present invention is highly stable and reproducible with respect to probe positioning even when eddy current measurement is performed on a steel material having a complicated shape on the inner peripheral surface and three-dimensionally quenched as a measurement target component.
  • the present invention provides a sensor for measuring eddy currents that can perform eddy current type inspection while ensuring the performance.
  • an excitation unit for applying a predetermined AC excitation signal to the measurement target component, and a detection signal generated in the measurement target component by the applied AC excitation signal.
  • a sensor for eddy current measurement comprising a probe configured in a regular polygon shape, wherein the excitation unit includes an excitation coil disposed along each side of the regular polygon-shaped probe.
  • the detection unit includes a detection coil disposed at each apex of the regular polygonal probe, and an AC excitation signal is supplied to at least one of the excitation coils in a state where the probe is disposed close to the measurement target component.
  • a magnetic field is generated at a part of the measurement target component facing the detection coil, and an eddy current is generated by the magnetic field, and the eddy current is generated.
  • Detected in at least one of the detecting coil s the electromotive voltage as a detection signal, and performs eddy current measurement in the measurement target component based on the detection signal.
  • the detection unit further includes a balance coil that is disposed in the center of the regular polygonal probe and that cancels the detection coil and the generated electromotive force.
  • the detection coil is configured to extend outward from each vertex of the regular polygonal probe.
  • the detection coil is configured to extend outward from each apex of the probe by being arranged via an elastic member at each apex of the regular polygonal probe. .
  • the said detection part is further equipped with the detection coil for smooth parts arrange
  • the said measurement object component In the state of being arranged in proximity to each other, an AC voltage is applied as an AC excitation signal to at least one of the excitation coils to generate a magnetic field in a part facing the detection coil for the smoothing part in the measurement target component. An eddy current is generated, an induced voltage generated by the eddy current is detected as a detection signal by the detection coil for the smoothing section, and eddy current measurement is performed on the measurement target component based on the detection signal.
  • the present invention ensures high stability and reproducibility with respect to probe positioning even when eddy current measurement is performed on a steel material that has a three-dimensionally hardened inner peripheral surface as a measurement target component. Eddy current inspection can be performed.
  • (A) is a front view which shows the sensor for eddy current measurement which concerns on 1st embodiment
  • (b) is a top view which shows the sensor for eddy current measurement similarly.
  • (A) is the figure which showed the magnetic field distribution which arises in the 1st Example of the sensor for eddy current measurement which concerns on 1st embodiment
  • (b) is the figure which showed the magnetic field distribution similarly produced in the 2nd Example.
  • FIG. 7A is a cutaway sectional view showing a CVJ outer race that is a measurement target component for eddy current measurement
  • FIG. 6B is a sectional view taken along line AA in FIG.
  • A) is the end view which showed the measurement state by the sensor for eddy current measurement which concerns on 1st embodiment
  • (b) is the top view which showed the measurement state by the sensor for eddy current measurement similarly.
  • A) is a front view which shows the sensor for eddy current measurement which concerns on 2nd embodiment
  • (b) is a top view which shows the sensor for eddy current measurement similarly.
  • (A) to (c) are end views sequentially showing measurement states by the eddy current measurement sensor according to the second embodiment.
  • (A) is the expanded sectional view which showed the measurement state by the sensor for eddy current measurement which concerns on 2nd embodiment
  • (b) is the figure which showed the measurement result by the sensor for eddy current measurement similarly.
  • (A) is sectional drawing which showed the measurement state in the 1st Example by the sensor for eddy current measurement concerning 3rd embodiment
  • (b) is sectional drawing which similarly showed the measurement state in 2nd Example.
  • the eddy current measurement sensor has an excitation coil as an excitation unit and a detection coil as a detection unit, each of which is constituted by a plurality of coils, and by devising the arrangement and connection method of these coils. It is intended to expand the application range of eddy current measurement.
  • the eddy current measurement by the eddy current sensor is mainly used for the inspection of the quenching quality (quenching depth and quenching hardness) of the quenched part by induction hardening or the like. This will be described as an example.
  • the quenching quality of the quenched part that is the measurement target part is inspected.
  • the eddy current measurement sensor according to the present invention is not limited to the quenching depth measurement test, but can be used for a flaw detection test, a different material discrimination test, and the like.
  • FIG. 1 shows the relationship between the layer state, hardness, and permeability in the depth (distance from the surface) direction of a hardened member that is a hardened steel material (such as S45C).
  • a hardened layer 1 that is a portion subjected to quenching and a mother layer 2 that is a portion of the base material are , Formed through the boundary layer 3.
  • the cured layer 1 and the mother layer 2 have different hardnesses, and the hardness of the cured layer 1 is larger than that of the mother layer 2.
  • the hardness gradually decreases from the hardened layer 1 side to the mother layer 2 side.
  • a specific example of the hardness is Vickers hardness (Hv).
  • the change in permeability with respect to the distance from the surface of the quenched member is substantially inversely proportional to the change in hardness with respect to the distance from the surface of the quenched member.
  • the magnetic permeability of the hardened layer 1 is smaller than that of the mother layer 2 and the boundary layer 3 gradually increases from the hardened layer 1 side to the mother layer 2 side.
  • the relationship between the hardness and the permeability with respect to the distance from the surface in such a quenched member is used.
  • an eddy current measurement having an excitation coil 7 as an excitation part and a detection coil 8 as a detection part with respect to a measurement part 6a of a workpiece (magnetic body) 6 as a measurement target component.
  • Sensor 9 is set at a predetermined position.
  • a current is supplied to the exciting coil 7
  • a magnetic field is generated around the exciting coil 7.
  • an eddy current is generated in the vicinity of the surface of the measurement site 6a of the workpiece 6 that is a magnetic body by electromagnetic induction (see arrow C1 in FIG. 2).
  • the magnetic flux penetrates the detection coil 8, and an induced voltage is generated in the detection coil 8.
  • the induced voltage is measured by the detection coil 8.
  • Both ends (both terminals) of the exciting coil 7 are connected to the AC power source 10.
  • the AC power supply 10 applies a predetermined AC excitation signal (excitation AC voltage signal) V ⁇ b> 1 to the excitation coil 7.
  • Both ends (both terminals) of the detection coil 8 are connected to the measuring device 11.
  • the measuring device 11 includes the magnitude of the detection signal (voltage signal for the induced voltage) V2 obtained from the detection coil 8 when the AC excitation signal V1 from the AC power supply 10 is applied to the excitation coil 7, and the detection signal V2.
  • a phase difference (phase delay) ⁇ (see FIG. 3) with respect to the AC excitation signal V1 is detected.
  • the AC excitation signal V1 (waveform) is given to the measurement device 11 as the amplified phase detection.
  • the detection signal V2 detected by the detection coil 8 reflects the permeability of the measurement site 6a (workpiece 6). That is, when the permeability of the measurement site 6a increases, the magnetic flux accompanying the generation of the eddy current as described above increases and the detection signal V2 increases. Conversely, when the permeability of the measurement site 6a is reduced, the magnetic flux accompanying the generation of eddy current is reduced and the detection signal V2 is reduced.
  • the amplitude value Y which is the magnitude of the detection signal V2, and the position of the detection signal V2 relative to the AC excitation signal V1.
  • the amplitude value Y of the detection signal V2 may be correlated with the hardened surface hardness (hardness of the hardened portion). That is, as can be seen from a comparison between the hardness change curve 4 and the permeability change curve 5 in FIG. 1, there is a relationship that the permeability is high when the quenching surface hardness is low.
  • the magnetic permeability is high, the magnetic flux generated when the AC excitation signal V1 is applied to the excitation coil 7 increases, and the eddy current induced on the surface of the measurement site 6a also increases.
  • the amplitude value Y of the detection signal V2 detected by the detection coil 8 also increases.
  • the quenching surface hardness can be understood from the relationship between the hardness change curve 4 and the permeability change curve 5 shown in FIG.
  • the value X resulting from the phase difference ⁇ of the detection signal V2 with respect to the AC excitation signal V1 may have a correlation with the quenching depth (depth of the quench hardened layer). That is, when the quenching depth becomes deep, that is, the hardened layer 1 hardened in the quenching member increases, the low permeability range increases in the depth direction, and the AC excitation signal V1 is increased. The phase delay of the detection signal V2 will increase. Thereby, the depth of the quenching depth can be determined from the magnitude of the value caused by the phase difference ⁇ .
  • the eddy current measurement sensor having the excitation coil and the detection coil is used as described above.
  • the configuration of the eddy current measuring sensor will be described as an embodiment of the present invention.
  • the sensor for eddy current measurement according to the present embodiment has a probe 100 having an equilateral triangular shape provided with an excitation unit and a detection unit as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b).
  • the excitation unit applies a predetermined AC excitation signal (see the AC excitation signal V1) to the workpiece that is the measurement target component.
  • the detection unit detects a detection signal (see the detection signal V2) due to eddy current from the workpiece to which the AC excitation signal is applied.
  • the upper surface in FIG. 4 (a) is the upper surface
  • the lower surface is the lower surface
  • the right surface is the right surface
  • the left surface is the left surface
  • the surface will be described as the front surface and the surface on the depth side of the paper as the rear surface.
  • the probe 100 is disposed at the tip of a rod (not shown) extending in the tip direction (workpiece direction) of the eddy current measuring sensor.
  • the rod is configured to be slidable in the axial direction inside the eddy current measuring sensor. That is, the probe 100 is configured such that the relative distance to the workpiece is variable (see FIG. 7A). Further, the orientation of the probe 100 toward the workpiece can be changed by rotating the eddy current measuring sensor about the axis in the direction orthogonal to the surface of the workpiece facing the probe 100 (FIG. 7 ( b)).
  • the probe 100 is preferably configured in a regular triangle shape as shown in FIG. 6 (b) and FIG. 7 (b)).
  • the shape of the probe 100 is not limited to an equilateral triangle, and may be another regular polygon (for example, a square). Specifically, an appropriate shape can be adopted according to the shape of the workpiece that is the measurement target component.
  • the excitation unit includes a first excitation coil 32a, a second excitation coil 32b, and a third excitation coil 32c, which are solenoid coils, arranged on each side of the probe 100.
  • the probe 100 is configured, and along each side of the case 21 formed into a regular triangle shape (substantially hexagonal shape) with corners cut off, that is, its longitudinal direction is
  • a cylindrical first core 31a, a second core 31b, and a third core 31c made of a magnetic material having a high permeability such as ferrite or permalloy are arranged so as to be parallel to the direction of each side of the case 21.
  • the exciting coils 32a to 32c are wound around the cores 31a to 31c in the circumferential direction. Further, both ends (both terminals) of the exciting coils 32a to 32c are connected to an AC power source (not shown). That is, the excitation coils 32a to 32c are excitation coils for applying a predetermined AC excitation signal to the workpiece, and the cores 31a to 31c strengthen the magnetic field generated by the excitation coils 32a to 32c.
  • the detection unit includes a first detection coil 41a, a second detection coil 41b, and a third detection coil 41c, which are pancake coils, arranged at each vertex of the probe 100.
  • the first detection coil case 22a, the third detection coil case 22b, and the third detection coil case 22c are provided at the corners cut off in the case 21, respectively.
  • the detection coils 41a to 41c are disposed in the detection coil cases 22a to 22c, respectively. Further, both ends (both terminals) of each of the detection coils 41a to 41c are connected to a measuring device (not shown). That is, the detection coils 41a to 41c detect detection signals due to eddy currents from the workpiece to which the AC excitation signal is applied.
  • pancake coils are used as the detection coils 41a to 41c in order to detect and evaluate the vertical magnetic field and horizontal magnetic field generated in the workpiece equally with the same sensitivity.
  • a configuration using a thin film planar coil is also possible.
  • a vertical solenoid coil can be used instead of the pancake coil.
  • a horizontal solenoid coil can be used instead of the pancake coil.
  • a Hall element or the like can be employed as the detection coil.
  • the detection unit further includes a balance coil 51 disposed at the center of the probe 100.
  • the balance coil 51 is disposed in the case 21 at a position where the distances from the respective detection coils 41a to 41c are substantially equal. Both ends (both terminals) of the balance coil 51 are connected to the measuring device, and are connected so that the detection coils 41a to 41c and the generated electromotive force cancel each other. Accordingly, the influence of disturbance such as temperature in the probe 100 can be reduced by the differential between the detection coils 41a to 41c and the balance coil 51.
  • the balance coil 51 may not be provided. However, from the viewpoint of reducing the influence of disturbance as described above, it is preferable that the detection unit includes the balance coil 51. .
  • an AC voltage is applied as an AC excitation signal to at least one of the excitation coils 32a to 32c in a state where the probe 100 is disposed close to the workpiece. . Then, a magnetic field is generated in a portion of the workpiece facing any of the detection coils 41a to 41c, and an eddy current is generated by each magnetic field. Furthermore, by detecting the induced voltage generated by the eddy current as a detection signal by at least one of the detection coils 41a to 41c, eddy current measurement in the workpiece is performed based on the detection signal.
  • the eddy current measuring method according to the present embodiment generates a strong magnetic field by converging a magnetic field on a part of a plurality of detection coils facing one of the workpieces, thereby generating an eddy current. It is something to be made.
  • a voltage is applied to the first excitation coil 32a and the second excitation coil 32b by an AC power source. Specifically, the magnetic field generated in the first excitation coil 32a is generated toward the detection coil 41a, and at the same time, the magnetic field generated in the second excitation coil 32b is generated toward the detection coil 41a. The timing for applying the voltage to the exciting coils 32a and 32b is adjusted.
  • the arrow in FIG. A magnetic field is generated in the direction of a11.
  • the arrow a12 in FIG. Magnetic field is generated in the direction. That is, the magnetic fields generated in the two excitation coils 32a and 32b are simultaneously generated toward the detection coil 41a.
  • electromagnetic induction is caused by the magnetic field generated as described above, and eddy current is generated in the workpiece that is a magnetic body by electromagnetic induction. Further, with the generation of eddy current on the surface of the workpiece, the magnetic flux is passed through the detection coil 41a, and an induced voltage is generated in the detection coil 41a. Then, the induced voltage is measured by the detection coil 41a.
  • the magnetic field generated in each of the exciting coils 32a and 32b is converged on the part of the workpiece facing the detection coil 41a, thereby generating a strong magnetic field and generating an eddy current. is there.
  • the excitation coil to which the alternating current is applied is switched in order (for example, clockwise in plan view), that is, the detection coil for measuring the induced voltage (the detection coil for converging the magnetic field generated inside the excitation coil) is also sequentially turned in the same manner.
  • the eddy current measurement is performed by switching.
  • the eddy current measurement method according to the second example of the eddy current measurement sensor according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the eddy current measurement method according to the present embodiment generates a eddy current by generating a magnetic field in a portion facing all the detection coils 41a to 41c.
  • a voltage is applied to the exciting coils 32a to 32c by an AC power source.
  • the magnetic field generated in the first excitation coil 32a is generated in the clockwise direction in plan view with the central portion of the probe 100 as the center, and simultaneously with the second excitation coil 32b and the third excitation coil.
  • the timing of applying a voltage to each of the exciting coils 32a to 32c is adjusted so that the magnetic field generated in the coil 32c is also generated in the clockwise direction in plan view.
  • electromagnetic induction is caused by the magnetic field generated as described above, and eddy current is generated in the workpiece that is a magnetic body by electromagnetic induction. Further, in accordance with the generation of eddy currents on the surface of the workpiece, magnetic flux is passed through the detection coils 41a to 41c, and an induced voltage is generated in the detection coils 41a to 41c. Then, the induced voltage is measured by the detection coils 41a to 41c.
  • the magnetic field generated in each of the exciting coils 32a to 32c is simultaneously generated in the same manner in the portion of the workpiece facing the detection coils 41a to 41c to generate an eddy current, thereby measuring the eddy current. Do it. As a result, it is possible to simultaneously measure eddy currents in each of the detection coils 41a to 41c disposed at the three apexes of the probe 100.
  • the eddy current measurement sensor adjusts the voltage applied to each of the excitation coils 32a to 32c, thereby adjusting the direction and generation state of the magnetic field generated in each of the excitation coils 32a to 32c. Can be changed. As a result, it is possible to change the pattern of eddy currents generated in the portions facing the detection coils 41a to 41c according to the measurement situation as described above.
  • CVJ outer race W which is one of the measurement target components of the eddy current measurement sensor according to the present embodiment, will be described with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b).
  • the CVJ outer race W is one of members constituting a so-called ball joint type constant velocity joint (CVJ).
  • the CVJ outer race W mainly includes a cup portion Wc and a joint portion Wj.
  • the cup portion Wc has a substantially cup-like shape opened on one side (upward in FIG. 6A), and accommodates a CVJ inner race and a plurality of balls (not shown) therein.
  • Six ball grooves Wb, Wb... Extending from the opening side toward the back side (bottom side of the cup portion Wc) are formed on the inner peripheral surface Wi of the cup portion Wc.
  • the ball grooves Wb, Wb,... are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the inner peripheral surface Wi in the cup portion Wc. In the ball grooves Wb, Wb,. Each fits.
  • the joint part Wj is a substantially cylindrical part protruding from the bottom part of the cup part Wc in the direction opposite to the opening direction of the cup part Wc, and a male part for fixing to a driving force transmission shaft or the like (not shown) at the tip part. A threaded portion is formed.
  • the CVJ outer race W is required to have high dimensional accuracy and wear resistance in order to efficiently transmit the driving force over a long period of use. Therefore, quenching is performed to improve the wear resistance of the inner peripheral surface Wi and the surfaces of the ball grooves Wb, Wb.
  • the hardened portion (quenched hardened layer) WQ is shaded.
  • the probe 100 of the eddy current measurement sensor is opened in the cup portion Wc of the CVJ outer race W. Place it facing the side. Then, by extending the rod in the distal direction, the probe 100 is inserted into the cup portion Wc as shown by an arrow A in FIG. Furthermore, as shown in FIGS. 7A and 7B, the three detection coil cases 22a to 22c are brought into contact with the three ball grooves Wb, Wb, and Wb that are positioned every other position. Positioning is performed. That is, the probe 100 is disposed close to the CVJ outer race W, and the detection coil cases 22a to 22c are brought into contact with the ball grooves Wb, Wb, and Wb.
  • an AC voltage is applied as an AC excitation signal to at least one of the excitation coils 32a to 32c.
  • a magnetic field is generated in a portion of the workpiece facing any of the detection coils 41a to 41c, and an eddy current is generated by each magnetic field.
  • the induced voltage generated by the eddy current is detected as a detection signal by at least one of the detection coils 41a to 41c, and eddy current measurement in the CVJ outer race W is performed based on the detection signal.
  • the rod is shortened in the proximal direction and extracted from the cup portion Wc, and the probe 100 is rotated 180 degrees around an axis perpendicular to the CVJ outer race W (opening surface of the cup portion Wc). Further, the probe 100 is inserted into the cup portion Wc, and as shown by the two-dot chain line in FIG. 7B, with respect to the other three ball grooves Wb ′, Wb ′, and Wb ′ positioned alternately. Thus, the three detection coil cases 22a to 22c are brought into contact with each other for positioning. In this state, eddy current measurement is performed in the same manner as described above.
  • the detection coil cases 22a to 22c are formed of three ball grooves Wb, Wb... Of the CVJ outer race W. Can be positioned at three points. That is, it becomes possible to improve the positioning accuracy and reproducibility of the probe 100 with respect to the workpiece in eddy current measurement.
  • the sensor for eddy current measurement according to the present embodiment even a steel material whose inner peripheral surface has a complicated shape and is three-dimensionally quenched can be an inspection target for eddy current measurement.
  • the component to be inspected is a CVJ outer race W as in the present embodiment, it is possible to perform eddy current inspection while ensuring high stability and reproducibility with respect to positioning of the probe 100.
  • the CVJ outer race W which is a component to be inspected in the present embodiment has six ball grooves Wb, Wb...
  • the equilateral triangular probe 100 is mounted after the first eddy current measurement. By rotating 180 degrees and performing the second eddy current measurement, it becomes possible to perform the eddy current measurement for all the ball grooves Wb, Wb. That is, since the eddy current measurement can be performed for all the ball grooves Wb, Wb... Only by inserting the probe 100 twice into the cup portion Wc, the measurement time can be shortened. .
  • the shape of the probe 100 may be another regular polygon shape according to the shape of the workpiece.
  • the probe 100 can be formed in a square shape.
  • the eddy current measurement sensor includes a probe 200 including an excitation unit and a detection unit, as in the first embodiment. That is, excitation coils 32a to 32c, which are solenoid coils, are provided on each side of the probe 200 as an excitation unit.
  • the detection unit includes detection coils 41 a to 41 c that are pancake coils arranged at each vertex of the probe 200 and a balance coil 51 arranged at the center of the probe 200.
  • the detection coils 41 a to 41 c are configured to be able to extend outward from each vertex of the probe 200.
  • the first detection coil case 22a and the third detection coil case 22b are formed on each corner portion (portion that becomes each vertex of the probe 200) cut off in the case 21.
  • a third detection coil case 22c are arranged via a first spring 23a, a second spring 23b, and a third spring 23c, which are elastic members, respectively.
  • the detection coils 41a to 41c are disposed in the detection coil cases 22a to 22c, respectively.
  • the detection coils 41a to 41c are arranged at the apexes of the probe 200 via springs 23a to 23c, which are elastic members.
  • the detection coils 41a to 41c extend outwardly by other configurations. It is also possible.
  • an actuator such as an electric cylinder may be provided at each apex of the probe 200, and the detection coils 41a to 41c may be provided respectively.
  • the detection coils 41a to 41c be arranged using an elastic member such as a spring as in the present embodiment.
  • an AC voltage is applied as an AC excitation signal to at least one of the excitation coils 32a to 32c, and eddy current measurement in the CVJ outer race W is started.
  • the probe 200 is moved toward the back side (bottom side) of the cup portion Wc by extending the rod in the distal direction while continuing eddy current measurement.
  • the compression amount of the springs 23a to 23c gradually changes according to the shape of the cup portion Wc (the shape of the ball grooves Wb, Wb, and Wb).
  • the detection coil cases 22a to 22c are pressed radially inward by the inner peripheral surfaces of the ball grooves Wb, Wb, and Wb.
  • the amount of compression of the lever springs 23a to 23c increases.
  • the detection coil cases 22a to 22c are more strongly biased to the outside by the elastic force of the springs 23a to 23c, and thus continue to contact the ball grooves Wb, Wb, and Wb. It is.
  • the probe 200 is stopped at each measurement point, and the eddy current measurement value is acquired. Then, by using calibration curve data created in advance based on past measurement results, the quenching depth (the thickness of the quenching portion WQ from the surface) is obtained from the eddy current measurement values thus obtained. Is possible. That is, the three-dimensional quenching shape in the CVJ outer race W as shown in FIGS. 9A to 9C can be obtained by connecting the quenching depths at the respective measurement points with lines.
  • the probe 200 is rotated by 180 degrees about the axis orthogonal to the CVJ outer race W, and the vortex flows in the other three ball grooves Wb ′, Wb ′, and Wb ′. Measurement is performed.
  • the eddy current measurement sensor is configured such that the detection coils 41a to 41c can extend outward from the vertices of the probe 200, so that the measurement target component whose inner diameter continuously changes. Even so, eddy current measurement can be performed. Specifically, the eddy current inspection can be continuously performed even on a measurement target component whose shape of the ball grooves Wb, Wb... Changes like the CVJ outer race W. That is, it becomes possible to visualize the three-dimensional quenching shape in the CVJ outer race W in a non-destructive manner.
  • a burn cracking test of the CVJ outer race W can be performed. Specifically, while performing eddy current measurement, the probe 200 is moved toward the back side (bottom side) inside the cup portion Wc as described above, as indicated by an arrow a in FIG. That is, the detection coil cases 22a to 22c are slid along the ball grooves Wb, Wb, and Wb while applying an AC voltage as an AC excitation signal to at least one of the excitation coils 32a to 32c. At that time, when the crack (defect) shown in FIG. 10A is crossed, the measurement signal changes greatly as shown in FIG. 10B, and the defect signal can be detected. In other words, the eddy current measuring sensor according to the present embodiment can find a burning crack generated in the CVJ outer race W.
  • the eddy current measurement sensor according to the present embodiment includes a probe 300 including an excitation unit and a detection unit as in the first embodiment.
  • excitation coils 32a to 32c which are solenoid coils, are provided on each side of the probe 300 as excitation units.
  • the detection unit includes detection coils 41 a to 41 c that are pancake coils arranged at each vertex of the probe 300 and a balance coil 51 arranged at the center of the probe 300.
  • the detection unit in the present embodiment further includes a smoothing unit detection coil 43 that is a pancake coil on one side of the probe 300.
  • the smoothing portion detection coil 43 is disposed at a substantially central portion of the side where the second excitation coil 32b is disposed and outside the second excitation coil 32b. It is. Both ends (both terminals) of the smoothing part detection coil 43 are connected to a measuring device (not shown), and detects a detection signal due to an eddy current from a workpiece to which an AC excitation signal is applied.
  • the smoothing portion detection coil 43 may be arranged on each side of the probe 300. Further, the smoothing portion detection coil 43 may be configured to use other detection members such as a thin film planar coil, a vertical solenoid coil, a horizontal solenoid coil, and a Hall element instead of the pancake coil.
  • the journal portion of the crankshaft C is used as an eddy current measurement target, and a quenched portion (quenched hardened layer) CQ is formed across the central portion Cc of the journal portion and the R portions Cr and Cr at both ends.
  • the sensor for eddy current measurement according to the present embodiment can be applied to eddy current measurement of a pin portion of the crankshaft C, a camshaft, or the like.
  • an AC voltage is applied as an AC excitation signal to the second excitation coil 32b to generate a magnetic field in the central portion Cc of the journal portion facing the smoothing portion detection coil 43, and an eddy current is generated by the magnetic field.
  • the second excitation coil 32b has a structure shown in FIG. A magnetic field is generated in the direction of the arrow a31.
  • eddy current measurement is performed in the central portion Cc in the quenching portion CQ in the journal portion based on the detection signal. .
  • the first detection coil 41a and the second detection coil 41b in the probe 300 of the eddy current measurement sensor are opposed to the R portions Cr and Cr at both ends of the journal portion, respectively. And place them close together.
  • an AC voltage is applied as an AC excitation signal to the first excitation coil 32a and the third excitation coil 32c, and a magnetic field is applied to the R portions Cr and Cr at both ends of the journal portion facing the first detection coil 41a and the second detection coil 41b.
  • the eddy current is generated by the magnetic field.
  • the first excitation coil 32a is in accordance with the right-handed screw law.
  • a magnetic field is generated in the directions of arrows a41 and a42 in FIG. 11B inside the third exciting coil 32c.
  • the R portions Cr at both ends of the quenching portion CQ in the journal portion based on the detection signal.
  • the voltage applied to the exciting coils 32a to 32c is adjusted according to the shape of the journal portion of the crankshaft C, that is, according to the portion where eddy current measurement is performed.
  • the direction and generation state of the magnetic field generated in each of the exciting coils 32a to 32c can be changed. That is, as described above, it is possible to change the pattern of eddy current generated in the quenching portion CQ in the journal portion according to the measurement state.
  • eddy current measurement can be performed by generating an appropriate eddy current for each of the central portion Cc and the R portions Cr and Cr at both ends of the quenching portion CQ in the journal portion.
  • the quenching depth / hardness at the journal portion and the pin portion of the crankshaft C can be detected only in a specific portion of the quenching portion CQ.
  • the sensor for eddy current measurement according to the present invention has high stability with respect to positioning of the probe even when eddy current measurement is performed on a steel material having a complicated shape on the inner peripheral surface and three-dimensionally quenched as a measurement target component. Since reproducibility can be ensured and eddy current inspection can be performed, it is industrially useful.

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Abstract

本発明に係る渦流計測用センサは、ワークに対して所定の交流励磁信号を印加するための励磁部、及び、印加された交流励磁信号によって計測対象部品に発生する検出信号を検出するための検出部、を備え、正三角形状に構成されたプローブ１００を具備するともに、励磁部はプローブ１００の各辺に配置された励磁コイル３２ａ・３２ｂ・３２ｃを備え、検出部はプローブ１００の各頂点に配置された検出コイル４１ａ・４１ｂ・４１ｃを備える。

Description

渦流計測用センサ
　本発明は、渦流計測用センサに関し、より詳細には、渦流計測の精度を向上させる技術に関する。
　例えば自動車やオートバイのエンジン部品や足回り部品等の機械部品には、金属（導電体）を高周波誘導加熱して焼入れを行う、高周波焼入れを施した鋼材（以下、鋼材とする）が使用されている。前記鋼材の高周波焼入れにおいては、表面焼入れの硬化層深さ（以下、焼入れ深さとする）及びその硬度について、有効硬化層深さ及び全硬化層深さが規格されている。このため、鋼材の品質を保証するために、焼入れ深さ及び硬度を測定して評価する必要がある。
　従来、前記鋼材の焼入れ深さ及び硬度は、サンプルとして抜き取られた鋼材を部分的に切断し、その断面強度をビッカース硬度計等の各種硬度計にて測定し、その結果から焼入れ深さ及び硬度を評価していた。
　しかし、この破壊検査による手法ではサンプルとして使用した鋼材が廃棄されるため、材料コストの上昇に繋がっていた。また、検査に要する時間が長くなる上に、インラインでの全数検査が不可能であるため、単発的に発生する不良を発見できずに次工程に搬出してしまう可能性があった。
　そこで、非破壊検査である渦流式検査（渦流計測）を用いて、鋼材の焼入れ深さ及び硬度を測定する技術が知られている（例えば、特許文献１から特許文献６、及び、非特許文献１を参照）。
　渦流式検査は、交流電流を流した励磁コイルを前記鋼材の近くに接近させて交流磁場を発生させ、該交流磁場によって鋼材に渦電流を生じさせ、該渦電流により誘起された誘導磁場を検出コイルにより検出するものである。つまり、該渦流式検査により、鋼材を廃棄することなく、短時間で、かつ全数検査によって鋼材の焼入れ深さ及び硬度を定量的に測定することが可能となるのである。
　前記渦流式検査は、上記の鋼材の焼入れ深さ及び硬度を測定するための焼入れ深さ／硬度測定試験（以下、焼入れ深さ測定試験とする）のほか、検査対象物の表面に生じた割れ等の傷を検出するための探傷試験や、検査対象物に含まれる異物を検出するための異材判別試験等にも用いられている。
　前記鋼材は、母材と硬化層に生じるマルテンサイトとの間での導電率に差が生じる。従って、渦電流センサを用いて鋼材を測定すれば、焼入れ深さの変化に伴って検出コイルが検出する電圧（振幅）が変化する。また、検出コイルが検出する電圧は硬化層深さの増加とともに単調に減少するのである。焼入れ深さ測定試験においては、これらの現象を利用して鋼材の焼入れ深さを算定することができるのである。
　例えば、前記特許文献１に記載の技術によれば、貫通コイルを用いて軸物部品の軸部の焼入れ深さを検査する構成としている。貫通コイルは、軸線方向を鋼材に対して垂直に向けたコイルでプローブを構成して焼入れ深さ測定試験を行うプローブ型のコイル（以下、単に「プローブ型コイル」とする）に比較して磁界が強く、鋼材との距離を精密に制御する必要もないため、焼入れ深さ測定試験に適しているのである。
　しかし、検査対象物である鋼材は貫通コイルに挿通する必要があるため、外径がほぼ一定である軸物部品に限られていた。つまり、例えば等速ジョイント（ＣＶＪ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ｖｅｌｏｃｉｔｙ　Ｊｏｉｎｔ）に用いられるアウターレース（以下、ＣＶＪアウターレースとする）のように、その内周面が複雑な形状で三次元的に焼入れが入っている鋼材については、貫通コイルに挿通することができないために渦流式検査の対象とすることができなかった。
　また、前記特許文献２の他の実施例に記載の技術によれば、プローブ型コイルを用いて鋼材の焼入れ深さを測定する構成としている。
　また、前記特許文献３には、複数のコイルを有する磁気センサにおいて、コイルの配置間隔を変える技術が記載されている。
　また、前記特許文献４には、４つの検出コイルと励磁コイルとを備えた金属被検出体特性特定装置が記載されている。
　また、前記特許文献５には、検出コイルが固定されていることを改善した磁気測定装置が記載されている。
　また、前記特許文献６には、３つの検出コイルを備えた磁性体に係るセンサ装置が記載されている。
　また、前記非特許文献１には、渦流計測を用いた高周波焼入れ深さインライン全数計測技術の確立と量産導入に関する技術が記載されている。
　前記焼入れ深さ測定試験については、他の探傷試験や異材判別試験と比較して、ノイズ成分に対する検出する信号成分の比率が小さいため、より高い検出精度が求められる。即ち、前記ＣＶＪアウターレースのように、その内周面に複雑な形状で三次元的に焼入れが入っている鋼材を計測対象部品として渦流計測する場合については、プローブの位置決めに関して高い安定性及び再現性が求められるため、渦流式検査を実用化させることが困難であった。
特開２００９－２３６６７９号公報 特開２００７－４０８６５号公報 特開２００６－１０４４０号公報 特開２００８－１８５４３６号公報 特開２００９－２６８１号公報 特開２００３－１８５７５８号公報
　そこで本発明は上記現状に鑑み、内周面に複雑な形状で三次元的に焼入れが入っている鋼材を計測対象部品として渦流計測する場合であっても、プローブの位置決めに関して高い安定性及び再現性を確保して渦流式検査を行うことができる、渦流計測用センサを提供するものである。
　本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
　即ち、請求項１においては、計測対象部品に対して所定の交流励磁信号を印加するための励磁部、及び、印加された前記交流励磁信号によって計測対象部品に発生する検出信号を検出するための検出部、を備え、正多角形状に構成されたプローブを具備する、渦流計測用センサであって、前記励磁部は、正多角形状の前記プローブの各辺に沿って配置された励磁コイルを備え、前記検出部は、正多角形状の前記プローブの各頂点に配置された検出コイルを備え、前記プローブを前記計測対象部品に近接配置した状態で、前記励磁コイルのうち少なくとも１個に交流励磁信号として交流電圧を加え、計測対象部品における前記検出コイルに対向する部分に磁界を発生させるとともに、該磁界により渦電流を生じさせ、該渦電流により発生した誘起電圧を検出信号として前記検出コイルのうち少なくとも１個で検出し、該検出信号に基づいて計測対象部品における渦流計測を行うものである。
　請求項２においては、前記検出部は、正多角形状の前記プローブの中心部に配置され、前記検出コイルと発生する起電力を互いに打ち消しあうバランスコイルをさらに備えるものである。
　請求項３においては、前記検出コイルは、正多角形状の前記プローブの各頂点から外側に延出可能に構成されるものである。
　請求項４においては、前記検出コイルは、正多角形状の前記プローブの各頂点に弾性部材を介して配置されることにより、前記プローブの各頂点から外側に延出可能に構成されるものである。
　請求項５においては、前記検出部は、正多角形状の前記プローブにおける少なくとも１つの辺において、前記励磁コイルよりも外側に配置された平滑部用検出コイルをさらに備え、前記プローブを前記計測対象部品に近接配置した状態で、前記励磁コイルのうち少なくとも１個に交流励磁信号として交流電圧を加え、計測対象部品における前記平滑部用検出コイルに対向する部分に磁界を発生させるとともに、それぞれの磁界により渦電流を生じさせ、該渦電流により発生した誘起電圧を検出信号として前記平滑部用検出コイルで検出し、該検出信号に基づいて計測対象部品における渦流計測を行うものである。
　本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
　本発明により、内周面に複雑な形状で三次元的に焼入れが入っている鋼材を計測対象部品として渦流計測する場合であっても、プローブの位置決めに関して高い安定性及び再現性を確保して渦流式検査を行うことができる。
焼入部材の深さ方向の層状態、硬さ及び透磁率の関係を示す図。 本実施形態に係る渦流計測を行うための装置構成を示す模式図。 渦流計測における交流励磁信号と検出信号との関係を示す図。 （ａ）は第一実施形態に係る渦流計測用センサを示す正面図、（ｂ）は同じく渦流計測用センサを示す平面図。 （ａ）は第一実施形態に係る渦流計測用センサの第一実施例で生じる磁界分布を示した図、（ｂ）は同じく第二実施例で生じる磁界分布を示した図。 （ａ）は渦流計測の計測対象部品であるＣＶＪアウターレースを示した切欠断面図、（ｂ）は図６（ａ）におけるＡ－Ａ線断面図。 （ａ）は第一実施形態に係る渦流計測用センサによる計測状態を示した端面図、（ｂ）は同じく渦流計測用センサによる計測状態を示した平面図。 （ａ）は第二実施形態に係る渦流計測用センサを示す正面図、（ｂ）は同じく渦流計測用センサを示す平面図。 （ａ）から（ｃ）はそれぞれ第二実施形態に係る渦流計測用センサによる計測状態を順に示した端面図。 （ａ）は第二実施形態に係る渦流計測用センサによる計測状態を示した拡大断面図、（ｂ）は同じく渦流計測用センサによる計測結果を示した図。 （ａ）は第三実施形態に係る渦流計測用センサによる第一実施例での計測状態を示した断面図、（ｂ）は同じく第二実施例での計測状態を示した断面図。
　次に、発明の実施の形態を説明する。
　なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
　本発明は渦流計測用センサが有する、励磁部である励磁コイル、及び、検出部である検出コイルを、それぞれ複数のコイルによって構成するとともに、それらのコイルの配置や連結方法等を工夫することにより、渦流計測の適用範囲の拡大を図ろうとするものである。以下、本発明の実施形態の一例を説明する。なお、本発明の実施の形態では、渦流計測用センサによる渦流計測が高周波焼入等による焼入部品の焼入品質（焼入深さ・焼入硬さ）の検査に用いられる場合を主な例として説明する。つまり、渦流計測用センサを用いた渦流計測が行われることにより、計測対象部品である焼入部品の焼入品質が検査される。
　なお、本発明に係る渦流計測用センサは、焼入れ深さ測定試験に限らず、探傷試験や異材判別試験等に用いることが可能である。
　図１に、焼入が施された鋼材（Ｓ４５Ｃ等）である焼入部材の深さ（表面からの距離）方向の層状態、硬さ及び透磁率の関係を示す。図１に示すように、焼入部材においては、その概略的な組織構成として、表面側から、焼入が施された部分である硬化層１と、母材の部分である母層２とが、境界層３を介して形成される。硬さ変化曲線４を参照すると、硬化層１と母層２とは異なる硬さとなり、硬化層１の硬さが母層２のそれよりも大きくなる。境界層３においては、硬さは硬化層１側から母層２側にかけて漸減する。硬さの具体例としては、ビッカース硬さ（Ｈｖ）で、硬化層１ではＨｖ＝６００～７００、母層２ではＨｖ＝３００程度の硬さを示す。
　一方、透磁率変化曲線５を参照すると、焼入部材の表面からの距離に対する透磁率の変化は、焼入部材の表面からの距離に対する硬さの変化に対して略逆比例の関係となる。つまり、透磁率については、硬化層１の透磁率が母層２のそれよりも小さくなるとともに、境界層３においては硬化層１側から母層２側にかけて漸増する。本実施形態に係る渦流計測においては、このような焼入部材における、表面からの距離に対する硬さと透磁率との関係が利用される。
　本実施形態に係る渦流計測を行うための装置構成の概略（計測原理）について、図２を用いて説明する。図２に示すように、渦流計測においては、計測対象部品であるワーク（磁性体）６の計測部位６ａに対して、励磁部である励磁コイル７及び検出部である検出コイル８を有する渦流計測用センサ９が所定の位置にセットされる。このような構成において、励磁コイル７に電流が供給されると、励磁コイル７の周囲に磁界が発生する。すると、電磁誘導によって磁性体であるワーク６の計測部位６ａの表面近傍に渦電流が発生する（図２中の矢印Ｃ１参照）。計測部位６ａの表面における渦電流の発生にともない、検出コイル８を磁束が貫通し、検出コイル８に誘起電圧が発生する。そして、検出コイル８によって誘起電圧が計測されるのである。
　励磁コイル７は、その両端（両端子）が、交流電源１０に接続される。交流電源１０は、励磁コイル７に対して所定の交流励磁信号（励磁用交流電圧信号）Ｖ１を印加する。検出コイル８は、その両端（両端子）が、計測装置１１に接続される。計測装置１１は、励磁コイル７に交流電源１０からの交流励磁信号Ｖ１が印加されたときの検出コイル８から得られる検出信号（前記誘起電圧についての電圧信号）Ｖ２の大きさと、検出信号Ｖ２の交流励磁信号Ｖ１に対する位相差（位相遅れ）Φ（図３参照）とを検出する。ここで、計測装置１１には、位相差Φを検出するため、増幅された位相検波として、交流励磁信号Ｖ１（波形）が与えられる。
　検出コイル８によって検出される検出信号Ｖ２は、計測部位６ａ（ワーク６）の透磁率を反映する。つまり、計測部位６ａの透磁率が高くなると、前述のような渦電流の発生にともなう磁束が増して検出信号Ｖ２が大きくなる。逆に、計測部位６ａの透磁率が低くなると、渦電流の発生にともなう磁束が減って検出信号Ｖ２が小さくなる。この渦電流に基づく検出信号Ｖ２を定量化（数値化）するため、図３に示すように、検出信号Ｖ２の大きさの値である振幅値Ｙと、検出信号Ｖ２の交流励磁信号Ｖ１に対する位相差Φに起因する値である値Ｘ（＝ＹｃｏｓΦ）とが着目され、次のような知見が得られている。
　まず、検出信号Ｖ２の振幅値Ｙは、焼入表面硬さ（焼入された部分の硬さ）との間に相関を有するということがある。すなわち、図１における硬さ変化曲線４と透磁率変化曲線５との比較からわかるように、焼入表面硬さが低いときには透磁率は高いという関係がある。透磁率が高いと、交流励磁信号Ｖ１が励磁コイル７に印加されたときに生じる磁束は増し、計測部位６ａの表面に誘導される渦電流も増大する。これにともない、検出コイル８によって検出される検出信号Ｖ２の振幅値Ｙも増大する。したがって、逆に、検出コイル８によって検出される検出信号Ｖ２の振幅値Ｙから、渦電流が発生している計測部位６ａを貫く磁束、つまり透磁率が導かれる。これにより、図１に示す硬さ変化曲線４と透磁率変化曲線５との関係から焼入表面硬さがわかる。
　次に、検出信号Ｖ２の交流励磁信号Ｖ１に対する位相差Φに起因する値Ｘは、焼入深さ（焼入硬化層の深さ）との間に相関を有するということがある。すなわち、焼入深さが深くなること、つまり焼入部材において焼入された硬化層１が増大することは、透磁率の低い範囲が深さ方向に増すこととなり、交流励磁信号Ｖ１に対して検出信号Ｖ２の位相遅れが増すこととなる。これにより、位相差Φに起因する値の大小から、焼入深さの深浅がわかる。
　以上のような計測原理によって焼入部品の焼入品質の検査を行うための渦流計測においては、前述したように励磁コイル及び検出コイルを有する渦流計測用センサが用いられる。以下、渦流計測用センサの構成を、本発明の実施形態として説明する。
　［第一実施形態］
　まず、本発明の第一実施形態に係る渦流計測用センサについて、図４から図７を用いて説明する。
　本実施形態に係る渦流計測用センサはその先端に、図４（ａ）及び（ｂ）に示す如く励磁部及び検出部を備えて正三角形状に構成されたプローブ１００を有する。励磁部は前記の如く、計測対象部品であるワークに対して所定の交流励磁信号（前記交流励磁信号Ｖ１参照）を印加する。検出部は、前記交流励磁信号が印加されたワークから渦電流による検出信号（前記検出信号Ｖ２参照）を検出するのである。
　なお、本明細書ではプローブ１００について、図４（ａ）における上側の面を上面、下側の面を下面とし、同じく右側の面を右側面、左側の面を左側面とし、紙面手前側の面を前面、紙面奥行側の面を後面として説明する。
　前記プローブ１００は、渦流計測用センサの先端方向（ワークの方向）に延出する図示しないロッドの先端に配設されている。そして、該ロッドは渦流計測用センサの内部において軸心方向に摺動可能に構成されている。即ち、プローブ１００はワークに対する相対距離を可変に構成されているのである（図７（ａ）参照）。また、ワークのプローブ１００と対向する面に対して直交する方向の軸を中心として渦流計測用センサを回転させることで、プローブ１００のワークに向かう姿勢を変化させることも可能である（図７（ｂ）参照）。
　本実施形態においては後述するように、ワークが６個のボール溝を有するＣＶＪアウターレースであるため、プローブ１００は図４（ｂ）に示す如く正三角形状に構成することが好適である（図６（ｂ）及び図７（ｂ）参照）。なお、プローブ１００の形状は正三角形に限定されず、他の正多角形（例えば正方形等）の形状とすることも可能である。詳細には、計測対象部品であるワークの形状に応じて適切な形状を採用することができる。
　前記励磁部は、前記プローブ１００の各辺に配置された、ソレノイドコイルである第一励磁コイル３２ａ、第二励磁コイル３２ｂ、及び、第三励磁コイル３２ｃを備える。
　具体的には図４（ｂ）に示す如く、プローブ１００を構成し、角が切り落とされた正三角形状（略六角形状）に形成されたケース２１の各辺に沿って、即ちその長手方向がケース２１の各辺の方向と平行になるように、フェライトやパーマロイなどの透磁率の高い磁性体からなる円柱状の第一コア３１ａ、第二コア３１ｂ、及び、第三コア３１ｃが配設される。そして、それぞれのコア３１ａ～３１ｃの周囲に周方向に励磁コイル３２ａ～３２ｃが巻きつけられるのである。また、それぞれ励磁コイル３２ａ～３２ｃの両端（両端子）は、図示しない交流電源に接続されている。つまり、励磁コイル３２ａ～３２ｃはワークに対して所定の交流励磁信号を印加するための励磁コイルであり、コア３１ａ～３１ｃは励磁コイル３２ａ～３２ｃで発生する磁界を強めるのである。
　前記検出部は、前記プローブ１００の各頂点に配置された、パンケーキコイルである第一検出コイル４１ａ、第二検出コイル４１ｂ、及び、第三検出コイル４１ｃを備える。
　具体的には図４（ｂ）に示す如く、ケース２１において切り落とされたそれぞれの角の部分に、第一検出コイルケース２２ａ、第三検出コイルケース２２ｂ、及び、第三検出コイルケース２２ｃ、が配設される。そして、それぞれの検出コイルケース２２ａ～２２ｃに検出コイル４１ａ～４１ｃが配設されるのである。また、それぞれの検出コイル４１ａ～４１ｃは、その両端（両端子）が、図示しない計測装置に接続されている。つまり、検出コイル４１ａ～４１ｃは交流励磁信号が印加されたワークから渦電流による検出信号を検出するのである。
　なお、本実施形態においてはワークに生じる垂直方向磁界と水平方向磁界とを同じ感度で均等に検出・評価するために、検出コイル４１ａ～４１ｃとしてパンケーキコイルを用いるが、パンケーキコイルに代えて薄膜プレーナコイルを用いる構成にすることも可能である。また、ワークに生じる垂直方向磁界を主に検出・評価する場合は、パンケーキコイルに代えて垂直ソレノイドコイルを用いることも可能である。一方、ワークに生じる水平方向磁界を主に検出・評価する場合は、パンケーキコイルに代えて水平ソレノイドコイルを用いることも可能である。その他、ホール素子等を検出コイルとして採用することもできる。
　本実施形態において検出部は、前記プローブ１００の中心部に配置されたバランスコイル５１をさらに備える。
　具体的には図４（ｂ）に示す如く、ケース２１においてそれぞれの検出コイル４１ａ～４１ｃから距離が略均等となる位置にバランスコイル５１が配設されるのである。バランスコイル５１はその両端（両端子）が前記計測装置に接続されており、検出コイル４１ａ～４１ｃと発生する起電力が互いに打ち消しあうように結線されている。これにより、検出コイル４１ａ～４１ｃとバランスコイル５１との差動によって、プローブ１００における温度などの外乱の影響を低減させることが可能となる。なお、本実施形態においてバランスコイル５１を配設しない構成とすることも可能であるが、前記の如く外乱の影響を低減するという観点においては、検出部がバランスコイル５１を備える構成の方が望ましい。
　上記の如く構成された渦流計測用センサを用いて渦流計測を行う場合は、プローブ１００をワークに近接配置した状態で、励磁コイル３２ａ～３２ｃのうち少なくとも１個に交流励磁信号として交流電圧を加える。そして、ワークにおける検出コイル４１ａ～４１ｃの何れかに対向する部分に磁界を発生させるとともに、それぞれの磁界により渦電流を生じさせるのである。さらに、該渦電流により発生した誘起電圧を検出信号として検出コイル４１ａ～４１ｃのうち少なくとも１個で検出することで、該検出信号に基づいてワークにおける渦流計測を行うのである。
　本実施形態に係る渦流計測用センサの第一実施例による渦流計測の方法について、図５（ａ）を用いて説明する。本実施例に係る渦流計測方法は図５（ａ）に示す如く、ワークにおける、複数の検出コイルのうち、１個に対向する部分に磁界を収束させて強い磁界を生じさせて渦電流を生じさせるものである。
　本実施例に係る渦流計測方法においては、まず、交流電源により第一励磁コイル３２ａ及び第二励磁コイル３２ｂに電圧を印加する。詳細には、第一励磁コイル３２ａの内部に生じる磁界が検出コイル４１ａに向かって発生するのと同時に、第二励磁コイル３２ｂの内部に生じる磁界も検出コイル４１ａに向かって発生するように、それぞれの励磁コイル３２ａ・３２ｂに電圧を印加するタイミングを調節するのである。
　即ち、第一励磁コイル３２ａに対して図５（ａ）に示す矢印α１１の如く電流が流れた瞬間には、右ネジの法則に従って第一励磁コイル３２ａの内部において図５（ａ）中の矢印ａ１１の方向に磁界が発生する。また、同時に第二励磁コイル３２ｂに対して図５（ａ）に示す矢印α１２の如く電流が流れた瞬間には、同様に第二励磁コイル３２ｂの内部において図５（ａ）中の矢印ａ１２の方向に磁界が発生する。つまり、２つの励磁コイル３２ａ・３２ｂにおいてそれぞれの内部に生じる磁界が同時に検出コイル４１ａに向かって発生するのである。
　そして、前記の如く発生した磁界により電磁誘導を起こし、電磁誘導によって磁性体であるワークに渦電流を発生させるのである。さらに、ワークの表面における渦電流の発生にともない、検出コイル４１ａに磁束を貫通させ、検出コイル４１ａに誘起電圧を発生させる。そして、検出コイル４１ａによって誘起電圧を計測するのである。
　本実施例は上記のように、励磁コイル３２ａ・３２ｂのそれぞれの内部に生じる磁界を、ワークにおける検出コイル４１ａに対向する部分に収束させることにより、強い磁界を生じさせて渦電流を生じさせるのである。さらに、交流電流を印加する励磁コイルを順に（例えば、平面視で時計周りに）切替えて、即ち誘起電圧を計測する検出コイル（励磁コイルの内部に生じる磁界を収束させる検出コイル）も同様に順に切替えて渦流計測を行うのである。例えば、[励磁コイル３２ａ・３２ｂに交流電流を印加し、検出コイル４１ａにて誘起電圧を計測する]→[励磁コイル３２ｂ・３２ｃに交流電流を印加し、検出コイル４１ｂにて誘起電圧を計測する]→[励磁コイル３２ｃ・３２ａに交流電流を印加し、検出コイル４１ｃにて誘起電圧を計測する]といったように、励磁コイル３２ａ・３２ｂ・３２ｃおよび検出コイル４１ａ・４１ｂ・４１ｃを順に切替えて計測を行うのである。
　これにより、プローブ１００における３個の頂点に配設された検出コイル４１ａ～４１ｃで同様に渦流計測を行うことが可能となるのである。
　本実施形態に係る渦流計測用センサの第二実施例による渦流計測の方法について、図５（ｂ）を用いて説明する。本実施例に係る渦流計測方法は図５（ｂ）に示す如く、全ての検出コイル４１ａ～４１ｃに対向する部分に磁界を発生させて渦電流を生じさせるものである。
　本実施例に係る渦流計測方法においては、まず、交流電源により励磁コイル３２ａ～３２ｃに電圧を印加する。詳細には、第一励磁コイル３２ａの内部に生じる磁界が、プローブ１００の中央部を中心として、平面視で時計回りの方向に向かって発生するのと同時に、第二励磁コイル３２ｂ及び第三励磁コイル３２ｃの内部に生じる磁界も平面視で時計回りの方向に向かって発生するように、それぞれの励磁コイル３２ａ～３２ｃに電圧を印加するタイミングを調節するのである。
　即ち、第一励磁コイル３２ａに対して図５（ｂ）に示す矢印α２１の如く電流が流れた瞬間には、右ネジの法則に従って第一励磁コイル３２ａの内部において図５（ｂ）中の矢印ａ２１の方向に磁界が発生する。また、同時に第二励磁コイル３２ｂ・第三励磁コイル３２ｃに対して図５（ｃ）に示す矢印α２２・α２３の如く電流が流れた瞬間には、同様に第二励磁コイル３２ｂ・第三励磁コイル３２ｃの内部において図５（ｂ）中の矢印ａ２２・ａ２３の方向に磁界が発生する。つまり、３つの励磁コイル３２ａ～３２ｃにおいてそれぞれの内部に生じる磁界が平面視で時計回りの方向に向かって同時に発生する。そして、プローブ１００の中心部分に、図５（ｂ）中の矢印ａ２０の如く回転磁界が発生するのである。
　そして、前記の如く発生した磁界により電磁誘導を起こし、電磁誘導によって磁性体であるワークに渦電流を発生させるのである。さらに、ワークの表面における渦電流の発生にともない、検出コイル４１ａ～４１ｃに磁束を貫通させ、検出コイル４１ａ～４１ｃに誘起電圧を発生させる。そして、検出コイル４１ａ～４１ｃによって誘起電圧を計測するのである。
　本実施例は上記のように、励磁コイル３２ａ～３２ｃのそれぞれの内部に生じる磁界を、ワークの検出コイル４１ａ～４１ｃに対向する部分に同時に同様に発生させて渦電流を生じさせ、渦流計測を行うのである。これにより、プローブ１００における３個の頂点に配設された検出コイル４１ａ～４１ｃのそれぞれで同時に渦流計測を行うことが可能となるのである。
　上記の如く、本実施形態に係る渦流計測用センサは、励磁コイル３２ａ～３２ｃのそれぞれに印加する電圧を調節することにより、それぞれの励磁コイル３２ａ～３２ｃの内部に生じる磁界の向きや発生状態を変更することができる。これにより、上記の如く計測状況に応じて検出コイル４１ａ～４１ｃに対向する部分に発生する渦電流のパターンを変更することが可能となるのである。
　本実施形態に係る渦流計測用センサの計測対象部品の一つである、ＣＶＪアウターレースＷについて、図６（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。
　図６（ａ）及び（ｂ）に示す如く、ＣＶＪアウターレースＷはいわゆるボールジョイント型の等速ジョイント（ＣＶＪ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ｖｅｌｏｃｉｔｙ　Ｊｏｉｎｔ）を構成する部材の一つである。
　ＣＶＪアウターレースＷは、主としてカップ部Ｗｃとジョイント部Ｗｊとを備える。
　カップ部Ｗｃは一方（図６（ａ）においては上方）に開口した略カップ状の形状を有し、その内部に図示せぬＣＶＪインナーレースおよび複数のボールを収容する。カップ部Ｗｃの内周面Ｗｉには開口側から奥側（カップ部Ｗｃの底部側）に向かって延びた６個のボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・が成形されている。ボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・は、カップ部Ｗｃにおける内周面Ｗｉの周方向に沿って等間隔に配置されており、ボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・には、図示せぬ複数のボールがそれぞれ嵌合する。
　ジョイント部Ｗｊはカップ部Ｗｃの底部からカップ部Ｗｃの開口方向と逆の方向に突出した略円柱状の部分であり、その先端部には図示せぬ駆動力伝達軸等に固定するための雄ネジ部が形成されている。
　ＣＶＪアウターレースＷは長期間の使用にわたって駆動力を効率良く伝達するために、高い寸法精度と耐摩耗性が要求される。このため、内周面Ｗｉやボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・等の表面の耐摩耗性を向上させるための焼入れがなされている。本実施形態では、焼入れ部分（焼入硬化層）ＷＱに網掛けをして示す。
　本実施形態に係る渦流計測用センサでＣＶＪアウターレースＷを渦流計測する場合について、図７（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。本実施形態では、形状が複雑であるために特に渦流計測の難度が高いボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・の部分の計測を行う場合について説明する。
　本実施形態に係る渦流計測用センサでＣＶＪアウターレースＷのボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・を渦流計測する際は、まず、渦流計測用センサのプローブ１００をＣＶＪアウターレースＷのカップ部Ｗｃの開口側と対向させて配置する。そして、前記ロッドを先端方向に延出させることにより、図７中の矢印Ａに示す如く、プローブ１００をカップ部Ｗｃの内部に挿入する。さらに、図７（ａ）及び（ｂ）に示す如く、一つおきに位置する３個のボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・Ｗｂに対して、それぞれ３個の検出コイルケース２２ａ～２２ｃを当接させて位置決めを行うのである。即ち、プローブ１００をＣＶＪアウターレースＷに近接配置し、ボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・Ｗｂに対して検出コイルケース２２ａ～２２ｃを当接させるのである。
　この状態で、前記第一実施例又は第二実施例の如く、励磁コイル３２ａ～３２ｃのうち少なくとも１個に交流励磁信号として交流電圧を加える。そして、ワークにおける検出コイル４１ａ～４１ｃの何れかに対向する部分に磁界を発生させるとともに、それぞれの磁界により渦電流を生じさせるのである。さらに、該渦電流により発生した誘起電圧を検出信号として検出コイル４１ａ～４１ｃのうち少なくとも１個で検出することで、該検出信号に基づいてＣＶＪアウターレースＷにおける渦流計測を行うのである。
　その後、前記ロッドを基端方向に短縮させてカップ部Ｗｃ内から抜き出し、プローブ１００をＣＶＪアウターレースＷ（カップ部Ｗｃの開口面）に対して直交する方向の軸を中心として１８０度回転させる。さらに、プローブ１００をカップ部Ｗｃの内部に挿入し、図７（ｂ）の二点鎖線に示す如く、一つおきに位置する他の３個のボール溝Ｗｂ´・Ｗｂ´・Ｗｂ´に対して、それぞれ３個の検出コイルケース２２ａ～２２ｃを当接させて位置決めを行うのである。この状態で、前記と同様に渦流計測を行うのである。
　本実施形態に係る渦流計測用センサは上記の如く、プローブ１００を正三角形状の構成しているため、検出コイルケース２２ａ～２２ｃをＣＶＪアウターレースＷのボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・の３個に当接させて、３点で位置決めを行うことができる。即ち、渦流計測におけるプローブ１００のワークに対する位置決め精度や再現性を向上させることが可能となるのである。
　即ち、本実施形態に係る渦流計測用センサによればその内周面が複雑な形状で三次元的に焼入れが入っている鋼材であっても渦流計測の検査対象とすることができる。例えば、本実施形態の如く検査対象部品がＣＶＪアウターレースＷであっても、プローブ１００の位置決めに関して高い安定性及び再現性を確保して渦流式検査を行うことができるのである。
　また、本実施形態における検査対象部品であるＣＶＪアウターレースＷは、６個のボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・が成形されているため、１回目の渦流計測の後、正三角形状のプローブ１００を１８０度回転させて２回目の渦流計測を行うことにより、全てのボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・について渦流計測を行うことが可能となる。即ち、カップ部Ｗｃに対してプローブ１００を２回挿入するだけで、全てのボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・について渦流計測を行うことができるため、計測時間を短縮することが可能となるのである。
　なお、前記の如く、プローブ１００の形状はワークの形状等に応じて、他の正多角形の形状とすることも可能である。例えばＣＶＪアウターレースＷに８個のボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・が成形されている場合は、プローブ１００を正方形状とすることもできるのである。
　［第二実施形態］
　次に、本発明の第二実施形態に係る渦流計測用センサについて、図８から図１０を用いて説明する。なお、本実施形態以降で説明する渦流計測用センサについて、既出の実施形態と共通する部分に関しては同符号を付し、詳細な説明を省略するものとする。
　図８（ａ）に示す如く、本実施形態に係る渦流計測用センサは、前記第一実施形態と同様に励磁部及び検出部を備えたプローブ２００を有する。即ち、励磁部として、プローブ２００の各辺に配置された、ソレノイドコイルである励磁コイル３２ａ～３２ｃを備える。また、検出部として、プローブ２００の各頂点に配置された、パンケーキコイルである検出コイル４１ａ～４１ｃ、及び、プローブ２００の中心部に配置されたバランスコイル５１を備える。
　本実施形態においては、検出コイル４１ａ～４１ｃは、プローブ２００の各頂点から外側に延出可能に構成される。
　具体的には、図８（ｂ）に示す如く、ケース２１において切り落とされたそれぞれの角の部分（プローブ２００の各頂点となる部分）に、第一検出コイルケース２２ａ、第三検出コイルケース２２ｂ、及び、第三検出コイルケース２２ｃ、が、それぞれ弾性部材である第一ばね２３ａ、第二ばね２３ｂ、及び、第三ばね２３ｃを介して配設される。そして、それぞれの検出コイルケース２２ａ～２２ｃに検出コイル４１ａ～４１ｃが配設されるのである。
　本実施形態において検出コイル４１ａ～４１ｃは、プローブ２００の各頂点に弾性部材であるばね２３ａ～２３ｃを介して配設されるが、検出コイル４１ａ～４１ｃが他の構成により外側に延出する構成とすることも可能である。例えば、電動シリンダ等のアクチュエータをプローブ２００の各頂点に配設し、それぞれに検出コイル４１ａ～４１ｃを配設する構成にすることも可能である。但し、製造コストの低廉化や簡易性の観点からは、本実施形態の如くばね等の弾性部材を用いて検出コイル４１ａ～４１ｃを配設する構成とすることが望ましい。
　本実施形態に係る渦流計測用センサでＣＶＪアウターレースＷを渦流計測する場合について、図９（ａ）から（ｃ）を用いて説明する。
　本実施形態に係る渦流計測用センサでＣＶＪアウターレースＷのボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・を渦流計測する際は、前記第一実施形態の如く、プローブ２００をカップ部Ｗｃの内部に挿入する。そして、図９（ａ）に示す如く、３個のボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・Ｗｂに対してそれぞれ３個の検出コイルケース２２ａ～２２ｃを当接させて位置決めを行う。この際、ばね２３ａ～２３ｃはやや圧縮される。即ち、検出コイルケース２２ａ～２２ｃはばね２３ａ～２３ｃの弾性力によって外側に付勢されており、その付勢力によってボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・Ｗｂに当接するのである。
　この状態で、前記第一実施形態の如く、励磁コイル３２ａ～３２ｃのうち少なくとも１個に交流励磁信号として交流電圧を加え、ＣＶＪアウターレースＷにおける渦流計測を開始するのである。
　その後、渦流計測を継続しつつ、前記ロッドを先端方向に延出することで、プローブ２００をカップ部Ｗｃの奥側（底部側）に向かって移動させる。この際、ばね２３ａ～２３ｃはカップ部Ｗｃの形状（ボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・Ｗｂの形状）に応じて、徐々に圧縮量が変わっていく。即ち、プローブ２００がカップ部Ｗｃの奥側に向かうに従って内周面Ｗｉの径が小さくなるため、検出コイルケース２２ａ～２２ｃがボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・Ｗｂの内周面により径方向内側へ押圧されてばね２３ａ～２３ｃの圧縮量が増加する。また、プローブ２００がカップ部Ｗｃの奥側に向かうに従って、検出コイルケース２２ａ～２２ｃはばね２３ａ～２３ｃの弾性力によって外側により強く付勢されるため、ボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・Ｗｂに当接し続けるのである。
　そして、図９（ｂ）及び（ｃ）に示す如く、各計測ポイントでプローブ２００を停止させ、渦流計測値を取得するのである。そして、過去の計測結果等を基にして予め作成した検量線データを用いることで、このようにして得られた渦流計測値から焼入れ深さ（表面からの焼入れ部分ＷＱの厚さ）を求めることが可能となる。即ち、それぞれの計測ポイントにおける焼入れ深さを線で結ぶことで、図９（ａ）から（ｃ）に示すようなＣＶＪアウターレースＷにおける３次元的な焼入れ形状を求めることができるのである。
　その後、前記第一実施形態と同様に、プローブ２００をＣＶＪアウターレースＷに対して直交方向の軸を中心として１８０度回転させ、他の３個のボール溝Ｗｂ´・Ｗｂ´・Ｗｂ´について渦流計測を行うのである。
　本実施形態に係る渦流計測用センサは上記の如く、検出コイル４１ａ～４１ｃをプローブ２００の各頂点から外側に延出可能に構成しているため、内径が連続的に変化するような計測対象部品であっても渦流計測を行うことが可能となる。具体的には、ＣＶＪアウターレースＷのように、ボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・の形状が変化する計測対象部品でも、連続的に渦流検査を行うことができるのである。つまり、非破壊でＣＶＪアウターレースＷにおける３次元的な焼入れ形状を可視化することが可能となるのである。
　また、本実施形態に係る渦流計測用センサを用いることにより、ＣＶＪアウターレースＷの焼割れ探傷試験を行うこともできる。
　具体的には、渦流計測を行いながら、図１０（ａ）中の矢印ａに示す如く、プローブ２００を前記の如くカップ部Ｗｃの内部で奥側（底部側）に向かって移動させる。つまり、励磁コイル３２ａ～３２ｃのうち少なくとも１個に交流励磁信号として交流電圧を加えながら、検出コイルケース２２ａ～２２ｃをボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・Ｗｂに沿って摺動させるのである。その際、図１０（ａ）に示す割れ（欠陥）を横切った場合には、図１０（ｂ）に示す如く、計測信号が大きく変化することとなり、欠陥信号を検出することができるのである。即ち、本実施形態に係る渦流計測用センサにより、ＣＶＪアウターレースＷに発生した焼割れを発見することができるのである。
　［第三実施形態］
　次に、本発明の第三実施形態に係る渦流計測用センサについて、図１１を用いて説明する。
　図１１（ａ）及び（ｂ）に示す如く、本実施形態に係る渦流計測用センサは、前記第一実施形態と同様に励磁部及び検出部を備えたプローブ３００を有する。即ち、励磁部として、プローブ３００の各辺に配置された、ソレノイドコイルである励磁コイル３２ａ～３２ｃを備える。また、検出部として、プローブ３００の各頂点に配置された、パンケーキコイルである検出コイル４１ａ～４１ｃ、及び、プローブ３００の中心部に配置されたバランスコイル５１を備える。
　また、本実施形態における検出部は、プローブ３００の一辺に、パンケーキコイルである平滑部用検出コイル４３をさらに備える。具体的には図１１（ａ）に示す如く、第二励磁コイル３２ｂが配設された辺の略中央部で、第二励磁コイル３２ｂよりも外側に、平滑部用検出コイル４３が配置されるのである。平滑部用検出コイル４３は、その両端（両端子）が、図示しない計測装置に接続されており、交流励磁信号が印加されたワークから渦電流による検出信号を検出する。なお、平滑部用検出コイル４３はプローブ３００の各辺に配設される構成とすることも可能である。また、平滑部用検出コイル４３は、パンケーキコイルに代えて、薄膜プレーナコイル、垂直ソレノイドコイル、水平ソレノイドコイル、ホール素子等の他の検出部材を用いる構成にすることもできる。
　本実施形態に係る渦流計測用センサの計測対象部品の一つである、クランクシャフトＣの焼入れ深さを計測する場合について、図１１（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。本実施形態では、渦流計測対象としてクランクシャフトＣにおけるジャーナル部が用いられ、ジャーナル部の中央部Ｃｃ及び両端のＲ部Ｃｒ・Ｃｒにわたって焼入れ部分（焼入硬化層）ＣＱが形成されているものとする。なお、本実施形態に係る渦流計測用センサは、クランクシャフトＣのピン部や、カムシャフト等の渦流計測にも適用することが可能である。
　まず、第一実施例として、クランクシャフトＣにおけるジャーナル部の中央部Ｃｃの焼入れ深さを計測する場合について、図１１（ａ）を用いて説明する。
　本実施例においては図１１（ａ）に示す如く、渦流計測用センサのプローブ３００における、平滑部用検出コイル４３の側を、ジャーナル部の中央部Ｃｃに対向させて近接配置する。
　そして、第二励磁コイル３２ｂに交流励磁信号として交流電圧を加え、平滑部用検出コイル４３に対向するジャーナル部の中央部Ｃｃに磁界を発生させるとともに、該磁界により渦電流を生じさせる。具体的には、第二励磁コイル３２ｂに対して図１１（ａ）に示す矢印α３１の如く電流が流れた瞬間には、右ネジの法則に従って第二励磁コイル３２ｂの内部において図１１（ａ）中の矢印ａ３１の方向に磁界が発生するのである。さらに、該渦電流により発生した誘起電圧を検出信号として平滑部用検出コイル４３で検出することで、該検出信号に基づいてジャーナル部における焼入れ部分ＣＱのうち中央部Ｃｃにおける渦流計測を行うのである。
　次に、第二実施例として、クランクシャフトＣにおけるジャーナル部の両端のＲ部Ｃｒ・Ｃｒの焼入れ深さを計測する場合について、図１１（ｂ）を用いて説明する。
　本実施例においては図１１（ｂ）に示す如く、渦流計測用センサのプローブ３００における、第一検出コイル４１ａ及び第二検出コイル４１ｂを、それぞれジャーナル部の両端のＲ部Ｃｒ・Ｃｒに対向させて近接配置する。
　そして、第一励磁コイル３２ａ及び第三励磁コイル３２ｃに交流励磁信号として交流電圧を加え、第一検出コイル４１ａ及び第二検出コイル４１ｂに対向するジャーナル部の両端のＲ部Ｃｒ・Ｃｒに磁界を発生させるとともに、該磁界により渦電流を生じさせる。具体的には、第一励磁コイル３２ａ及び第三励磁コイル３２ｃに対して図１１（ｂ）に示す矢印α４１・α４２の如く電流が流れた瞬間には、右ネジの法則に従って第一励磁コイル３２ａ及び第三励磁コイル３２ｃの内部において図１１（ｂ）中の矢印ａ４１・ａ４２の方向に磁界が発生するのである。さらに、該渦電流により発生した誘起電圧を検出信号として第一検出コイル４１ａ及び第二検出コイル４１ｂで検出することで、該検出信号に基づいてジャーナル部における焼入れ部分ＣＱのうち両端のＲ部Ｃｒ・Ｃｒにおける渦流計測を行うのである。
　このように、本実施形態においては上記の如く、クランクシャフトＣにおけるジャーナル部の形状に応じて、即ち渦流計測を行う部分に応じて、励磁コイル３２ａ～３２ｃに印加する電圧を調節している。これにより、それぞれの励磁コイル３２ａ～３２ｃの内部に生じる磁界の向きや発生状態を変更することができる。即ち、上記の如く計測状況に応じてジャーナル部における焼入れ部分ＣＱに発生する渦電流のパターンを変更することが可能となるのである。具体的には、ジャーナル部における焼入れ部分ＣＱのうち、中央部Ｃｃと、両端のＲ部Ｃｒ・Ｃｒとのそれぞれについて、適切な渦電流を発生させて渦流計測を行うことができるのである。換言すれば、クランクシャフトＣのジャーナル部やピン部における焼入深さ／硬さを、焼入れ部分ＣＱのうち特定部分のみ検出することができるのである。
　本発明に係る渦流計測用センサは、内周面に複雑な形状で三次元的に焼入れが入っている鋼材を計測対象部品として渦流計測する場合であっても、プローブの位置決めに関して高い安定性及び再現性を確保して渦流式検査を行うことができることから、産業上有用である。

Claims (5)

  1. 　計測対象部品に対して所定の交流励磁信号を印加するための励磁部、及び、印加された前記交流励磁信号によって計測対象部品に発生する検出信号を検出するための検出部、を備え、正多角形状に構成されたプローブを具備する、渦流計測用センサであって、
    　前記励磁部は、正多角形状の前記プローブの各辺に沿って配置された励磁コイルを備え、
    　前記検出部は、正多角形状の前記プローブの各頂点に配置された検出コイルを備え、
    　前記プローブを前記計測対象部品に近接配置した状態で、前記励磁コイルのうち少なくとも１個に交流励磁信号として交流電圧を加え、計測対象部品における前記検出コイルに対向する部分に磁界を発生させるとともに、該磁界により渦電流を生じさせ、該渦電流により発生した誘起電圧を検出信号として前記検出コイルのうち少なくとも１個で検出し、該検出信号に基づいて計測対象部品における渦流計測を行う、
    　ことを特徴とする、渦流計測用センサ。
  2. 　前記検出部は、正多角形状の前記プローブの中心部に配置され、前記検出コイルと発生する起電力を互いに打ち消しあうバランスコイルをさらに備える、
    　ことを特徴とする、請求項１に記載の渦流計測用センサ。
  3. 　前記検出コイルは、正多角形状の前記プローブの各頂点から外側に延出可能に構成される、
    　ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の渦流計測用センサ。
  4. 　前記検出コイルは、正多角形状の前記プローブの各頂点に弾性部材を介して配置されることにより、前記プローブの各頂点から外側に延出可能に構成される、
    　ことを特徴とする、請求項３に記載の渦流計測用センサ。
  5. 　前記検出部は、正多角形状の前記プローブにおける少なくとも１つの辺において、前記励磁コイルよりも外側に配置された平滑部用検出コイルをさらに備え、
    　前記プローブを前記計測対象部品に近接配置した状態で、前記励磁コイルのうち少なくとも１個に交流励磁信号として交流電圧を加え、計測対象部品における前記平滑部用検出コイルに対向する部分に磁界を発生させるとともに、それぞれの磁界により渦電流を生じさせ、該渦電流により発生した誘起電圧を検出信号として前記平滑部用検出コイルで検出し、該検出信号に基づいて計測対象部品における渦流計測を行う、
    　ことを特徴とする、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の渦流計測用センサ。
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