JPH0429410Y2

JPH0429410Y2 -

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Publication number: JPH0429410Y2
Application number: JP1985078976U
Authority: JP
Priority date: 1985-05-27
Filing date: 1985-05-27
Publication date: 1992-07-16
Also published as: JPS61195470U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野本考案は、円形断面形状を有する棒鋼、鋼管等
の鉄鋼材やアルミ、銅及びこの合金の棒、管等の
非鉄金属材の外周囲に存在する欠陥を電磁誘導
（渦流）探傷又は漏洩磁束探傷等にて検出する回
転探傷装置に関するものである。

従来の技術従来、円形断面を有する被検査材表面の欠陥を
検出するためには被検査材を軸方向に搬送走行さ
せると共に、被検査材外周に沿ってセンサを高速
で回転させることにより、被検査材外周にスパイ
ラル（螺旋）状の走査軌跡で探傷している。この
とき被検査材とセンサとのリフトオフ（距離）変
化量は少なければ少ない程再現性良く安定した欠
陥検出能力が得られること、また、リフトオフの
絶対値は小さい程高感度に微少欠陥が検知できる
ことが知られている。しかしながら、被検査材は
曲りや偏径差を有しているのみならず、搬送走行
中に機械的振動も加つて被検査材とセンサとのリ
フトオフの変化は免れない。従つて、従来の探傷
装置にあつては被検査材の通過中心位置をできる
だけ規制すると共に機械的振動を抑制するため
に、回転するセンサに対し被検査材走行方向の直
前と直後に入口ガイドスリーブ、出口ガイドスリ
ーブを設けると共に当該スリーブの穴径値を被検
査材外径に非常に接近近似した値として被検査材
の振動振幅量を大幅に制限して回転センサを非接
触としてリフトオフ変化量の減少化を図ったり、
回転するセンサの受感部に接触シユーや機械的な
らいロールを使用してリフトオフの値を一定に保
つように努めていた。

このような従来の回転探傷装置の一例について
添付図面の第６図及び第７図を参照して説明す
る。第６図は、従来の回転探傷装置の回転プロー
ブ探傷機構の概略横断面図であり、第７図は第６
図の回転プローブ探傷機構の正面の回転円盤部の
概略図である。この従来の回転プローブ探傷機構
１００は、ベース板１０１に固定され、軸受１０
２及び１０３に支持された回転円盤１０４を備え
ている。この回転円盤１０４は、回転駆動用プー
リ１０５に外部からＶベルトやタイミングベルト
（図示していない）を介して回転力を与えること
により回転させられる。また、回転円盤１０４に
は、信号伝達用スリツプリング１０６が設けられ
ており、外部固定枠１０８には信号伝達用ブラシ
１０７が設けられており、これら信号伝達用スリ
ツプリング１０６と信号伝達用ブラシ１０７との
回転接触を介して電力及び電気信号の授受を行え
るようになっている。回転円盤１０４には、漏洩
磁束を被検材欠陥部に発生させるための励磁器１
０９と、欠陥検出のためのセンサ（例えば、プロ
ーブコイル又はホール素子等の磁気感応素子）１
１０とが備えられている。励磁器１０９は、励磁
コイル１０９Ａと、励磁磁極１０９Ｂとで構成さ
れている。励磁器１０９への電力供給及びセンサ
１１０との信号の授受は、前述したように信号伝
達用スリツプリング１０６と信号伝達用ブラシ１
０７とを介して行なわれる。

これらの回転円盤１０４と、励磁器１０９と、
センサ１１０との関係は、第７図の正面図によく
示されているので、第７図を参照して以下説明す
る。被検査材１０は、第７図の紙面と垂直な方向
に直進走行せしめられ、回転円盤１０４は、時計
方向又は反時計方向に回転させられる。この回転
円盤１０４には、被検査材１０を取り囲むように
励磁器１０９が対向して２つ配設され、各励磁磁
極１０９Ｂは、被検査材１０の外周面に対向して
近接配置される。これら励磁磁極１０９Ｂは、Ｃ
字型を呈する環状又はＵ字状体で、磁気回路形成
用素材、例えば、直流漏洩磁束探傷にあつては磁
性継鉄、交流漏洩磁束探傷にあつては電磁鋼板の
積層体、電磁誘導（渦流）探傷にあつては電磁鋼
板の積層体又はフエライトコア等印加する励磁磁
束の周波数に応じて適当な材料で形成されてい
る。また、励磁磁極１０９Ｂには、励磁コイル１
０９Ａがそれぞれ複数個巻回配設され、各励磁器
１０９に巻回された複数個の励磁コイル１０９Ａ
は、励磁磁極１０９Ｂの開口端部から外部に漏洩
する磁束が強め合うように直列又は並列に接続さ
れている。励磁磁極１０９Ｂの開口端部は、前述
の如く、被検査材１０の円周面に対向配設され、
そのときの相互間隙間は数mmとして被検査材１０
が第７図の紙面に垂直方向に搬送されたとき、こ
の被検査材の曲り、真円度等によつて励磁磁極に
機械的損傷が与えられないようにしている。

励磁器１０９は、サイズ調整機構１１１に結合
されており、サイズ調整機構１１１には、サイズ
調整ツマミ１１１Ａが設けられている。励磁器１
０９は、サイズ調整ツマミ１１１Ａを回転調整す
ることにより、矢印Ａ方向に移動可能となつてい
る。このサイズ調整機構１１１は、被検査材１０
の外径寸法が変更されるとき、すなわち、種々な
外径を有する種々の被検査材に本機構を使用でき
るようにするものである。サイズ調整機構１１１
には、センサ支持桿１１２が機械的に結合され、
このセンサ支持桿１１２の先端には、枢軸１１３
が設けられており、この枢軸１１３を中心として
回動しうるように可動アーム１１４が設けられて
いる。この可動アーム１１４の一端に、励磁器１
０９の開口端部から被検査材１０の求心方向に位
置するように、センサ１１０が結合固定されてい
る。可動アーム１１４の他端には、バランスウエ
イト１１５が取り付けられている。この場合、回
転円盤１０４が、例えば、時計方向に回転したと
き、センサ１１０とバランスウエイト１１５とが
適宜釣り合うように、それらバランスウエイト１
１５の重さは調節されている。そして、センサ１
１０と被検査材１０の周面とは、接触シユー等を
用いて機械的なならい接触とされている。

考案が解決しようとする問題点前述したような従来の回転プローブ探傷機構で
は、センサと被検査材周面とが機械的接触ならい
によつているので、被検査材１０の表面の凸凹や
搬送走行中の被検査材の上下又は左右方向等の不
規則や不意の機械的振動によつてセンサ１１０が
一時的に跳躍してその振動によつて疑似欠陥信号
が生じたり、センサ１１０が被検査材から離反し
ている間に探傷機能が低下してしまつてりする問
題があつた。また、センサが被検査材表面に常時
接触しているため、磨耗を生じ、センサの寿命を
長く保つことが難しく、接触シユーの交換の必要
がある等の問題もあつた。その上、この産業分野
においては、探傷精度と処理能力との向上につい
ての要求が増大してきており、そのため、探傷精
度を向上させるにはリフトオフの変化をより一層
抑えねばなくなつてきており、また、処理能力を
向上させるにはセンサの回転数をより高めて探傷
走査周速度を高くしなければなくなつてきてい
る。ところが、前述したような従来機構の如く、
接触シユーやならいロールによるものでは、被検
査材に常時接触しているために被検査材表面に傷
を付けたり、摩擦による発熱や接触ならいちに伴
う機械的振動による疑似欠陥信号の発生等の問題
があるため、センサの回転数を上げて探傷周速
（探傷相対速度）の増大を図るには限界がある。

従つて、本考案の目的は、前述したような従来
技術の問題点を解決し、高速度にても精度良く寿
命を縮めることなく探傷を行えるような回転探傷
装置を提供することである。

問題点を解決するための手段本考案によれば、円形断面を有する被検査材の
中心軸を中心にして回転する回転盤と、該回転盤
に取り付けられたセンサとを備えており、前記回
転盤を回転させることにより前記センサを前記被
検査材のまわりに回転させて前記被検査材の表面
の欠陥を検出する回転探傷装置において、前記セ
ンサの受感部を前記被検査材の表面に対面させる
ようにして前記センサを保持し且つ前記被検査材
の対面表面に高圧流体を噴出しうる開口を有した
センサホルダと、該センサホルダの浮動を許すよ
うにして前記回転盤に対してそのセンサホルダを
取り付けるための取付け部材と、前記センサホル
ダの前記開口へ高圧流体を供給するために高圧流
体供給手段と、前記高圧流体の噴出力の反作用力
及び回転遠心力に抗する抑制力を前記センサホル
ダに与えて前記センサの受感部が前記被検査材の
表面に近接保持されるようにする抑制力付与手段
とを備えており、前記取付け部材は、前記回転盤
に一端を取り付けた支持桿と、該支持桿の他端に
枢動しうるように中間部を取り付けた可動アーム
とを備えており、前記センサホルダは前記可動ア
ームの一端に取り付けられており、前記高圧流体
供給手段は、前記回転盤までの流体通路と、該流
体通路と前記センサホルダの前記開口との間を流
体接続する可撓配管とを含んでおり、前記抑制力
付与手段は、前記可動アームの他端に取り付けら
れるバランスウエイトと、前記可動アームの前記
他端に関連付けられた衝撃吸収用シヨツクアブソ
ーバとを含む。

次に、添付図面の第１図から第５図に基づいて
本考案の実施例について本考案をより詳細に説明
する。

第１図は、本考案による一実施例としての回転
探傷装置を示す第６図と同様の概略横断面図であ
り、第２図は第１図の回転探傷装置の正面の回転
円盤部を示す第７図と同様の概略図である。第１
図及び第２図において、前述した第６図及び第７
図の従来の装置と同様の部分については、同じ参
照番号を付して示し、それら部分については繰り
返し説明しないことにし、本考案による改良部分
についてのみ以下詳述する。

この本考案の実施例の回転探傷装置２００で
は、回転円盤１０４の左側に設けられた回転ドラ
ム２０１に、エア通路２０２及び２０３が形成さ
れている。更に、外部固定枠１０８の左側には、
エア通路形成体２０４が設けられ、このエア通路
形成体２０４には、エア通路２０２及び２０３の
それぞれと連通するエア通路２０５及び２０６が
形成されている。エア通路形成体２０４と回転ド
ラム２０１との間には、エア密閉を行なうための
エアシール２０７、２０８及び２０９が設けられ
ている。エア通路２０２及び２０３とエア通路２
０５及び２０６とは、外部固定枠から回転円盤１
０４に至るまでのエア供給路を構成する。

第３図は、回転ドラム２０１の詳細構造を示す
斜視図であり、この第３図によく示されるよう
に、回転ドラム２０１には、エア通路２０５と常
時対向する位置に環状溝２１０が形成され、エア
通路２０６と常時対向する位置に環状溝２１１が
形成されている。環状溝２１０の深さは、環状溝
２１１の深さより深くされている。エア通路２０
２は、環状溝２１０の側壁に一端を開口２０２Ａ
し、回転ドラム２０１の右端に他端を開口２０２
Ｂするようにして、回転ドラム２０１の周壁部を
通して形成されており、エア通路２０３は、環状
溝２１１の側壁に一端を開口２０３Ａし、回転ド
ラム２０１の右端に他端を開口２０３Ｂするよう
にして、回転ドラム２０１の周壁部を通して形成
されている。

エア通路２０２の開口２０２Ｂは、第２図によ
く示されるような可撓性を有するエアホース２１
０の一端２１０Ａに連通させられ、エア通路２０
３の開口２０３Ｂは、第２図によく示されるよう
な可撓性を有するエアホース２１１の一端２１１
Ａに連通させられる。

エアホース２１０及びエアホース２１１の各々
の他端２１０Ｂ及び２１１Ｂは、センサ２１２を
保持したセンサホルダ２１３のエア通路（図示し
ていない）の一端にそれぞれ接続されている。セ
ンサホルダ２１３のエア通路は、被検査材１０の
表面に対向した位置に開口しており、高圧流体を
そこから噴出しうるようになつている。これらセ
ンサホルダ２１３は、枢軸１１３を中心にして可
働する可動アーム１１４の一端に取り付けられて
いて、センサ２１２の受感部を被検査材１０の表
面に対面させるように保持する。

可動アーム１１４の他端には、そこに設けられ
たバランスウエイト１１５の近傍にて、シヨツク
アブソーバ２１４のピストンロツド２１４Ａが結
合されており、これらシヨツクアブソーバ２１４
は、支持桿１１２に固定されている。

エア通路２０５及び２０６には、外部から圧縮
空気が供給され、供給された圧縮空気は、エア通
路２０２及び２０３、エアホース２１０及び２１
１及びセンサホルダ２１３のエア通路を通してセ
ンサホルダ２１３の被検査材１０の表面に対向す
る開口（図示していない）から噴出する。このエ
ア噴出によつて、被検査材１０の表面とセンサ２
１２の受感部との間隙が保たれる。一方、バラン
スウエイト１１５の調整により噴出空気による前
述の間隙をできるだけ小さく保つようにすると共
に、可動アーム１１４、バランスウエイト１１５
等の伝達関数を平坦化するためシヨツクアブソー
バ２１４の動作により機械的過度振動を吸収させ
るようにしている。この実施例では、シヨツクア
ブソーバ２１４は、高粘度油とオリフイス（逃げ
溝）とによる復動動作のシリンダ式オイルダンパ
としたのであるが、センサ周辺の可動部の質量が
小さく且つ機械的共振が使用領域外にあるように
設計するならば、防震ゴムを代りに使用してもよ
い。

本考案のこの実施例の回転探傷装置２００は、
前述したような構造であるが、この装置２００に
て探傷を行なうには、従来と同様に、被検査材、
例えば、鋼管や棒鋼等の有限長さを有する被検査
材１０を、ローラコンベア等により一定速度で回
転円盤１０４の中心開口部１０４Ａ（第２図参照）
内を通して搬送していく。この時、回転探傷装置
２００の前述したような複数個（前述の実施例で
は２個）のセンサ２１２の回転作用により被検査
材１０の外表面が螺旋状軌跡にて走査され、自動
的に探傷が行なわれるものである。

次に、本考案による非接触式センサの被検査材
表面に対する追従性の良さを評価するため、セン
サホルダ内に距離センサを埋め込んで、センサホ
ルダを回転して距離センサの出力の時間的変化を
記録してみたところ、第５図に例示されるような
結果が得られた。第５図においてΔ₀は、センサ
ホルダの対向面と被検査材表面との最小間隙を示
しており、この例では、0.7mmであり、Δ₁は、そ
の間隙の最大変化巾であり、この例では、0.25mm
であった。

一方、これと対比するため、従来の機械的なら
い接触による場合のセンサ対向面と被検査材表面
との間隙の時間的変化を調べてみた結果を、第４
図に例示している。第４図において、Δ₂は、セ
ンサ対向面と被検査材表面との間の間隙、すなわ
ちリフトオフの最大変化量を示しており、この例
では、0.5mmであった。尚、第４図及び第５図の
測定結果は、いずれも、センサの周速度1.8m／
秒、2.0m／秒にて得られたものであり、第５図
の測定結果は、エアー圧3.0Kg／cm²にて得られた
ものである。

考案の結果本考案の回転探傷装置によれば次のような効果
が得られる。

(1) 第４図と第５図の測定結果を対比すれば明ら
かなように、本考案の装置によれば、リフトオ
フの変化量を従来の約２分の１とすることがで
きるので、リフトオフ変化に伴う探傷感度変化
を抑制できるだけでなく、リフトオフ変化に伴
うＳ／Ｎの変化を最小限として検出精度を高く
維持することができる。一般に、リフトオフ変
化による感度の電子回路的補償は従来技術で常
套手段とされているが、後者のリフトオフ変化
に伴うＳ／Ｎの変化についての電子回路的補償
は困難であり、本考案によつてリフトオフ変化
量の絶対値を低減できる効果は大きい。

(2) 本考案では、空気圧又は液圧等流体圧を使用
して探傷センサを浮上させるので、センサ部が
被検査材に機械的に接触することがないので、
摩耗を生ずることがなく長寿命とすることがで
き、また、被検査材を傷つけてしまうおそれも
全くなくなる。

(3) 本考案では、流体の物理的粘性によって機械
的制動作用が機能するので、第５図の測定結果
にもあらわれているように、探傷の周速／探傷
の速度が2.0m／秒と高速であるにもかゝわら
ず振動、すなわちΔ₁値が少く、円滑な安定し
た再現性のある探傷が行なえる。

(4) 本考案では高圧流体の冷却作用によつてセン
サの被検査材対向面を冷却することができる。
すなわち、高圧流体が加圧された圧縮空気の場
合には、探傷センサの流体開口から圧縮空気が
噴出したときその体積が急激に膨張して増加す
ると共に圧力も低下する。このとき、ボイル・
シヤルルの法則に従つて該気体の温度が低下す
る相乗作用とあいまつて冷却効果が得られる。
このような冷却作用によつて強磁性材の被検査
材外表面が高温、例えば300℃あるいは800℃等
を呈していても自動探傷が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による一実施例としての回転探
傷装置を示す概略横断面図、第２図は第１図の回
転探傷装置の正面の回転円盤部を示す概略図、第
３図は第１図の回転探傷装置の回転ドラムの詳細
構造を示す斜視図、第４図は従来の装置のセンサ
のリフトオフの変化量の記録例を示す図、第５図
は本考案の装置のセンサのリフトオフの変化量の
記録例を示す図、第６図は従来の回転探傷装置の
回転プローブ探傷機構の概略横断面図、第７図は
第６図の回転プローブ探傷機構の正面の回転円盤
部の概略図である。１０１……ベース板，１０２，１０３……軸
受，１０４……回転円盤，１０５……回転駆動用
プーリ，１０６……信号伝達用スリップリング，
１０７……信号伝達用ブラシ，１０８……外部固
定枠，１０９……励磁器，１０９Ａ……励磁コイ
ル，１０９Ｂ……励磁磁極，１１１……サイズ調
整機構，１１１Ａ……サイズ調整ツマミ，１１２
……センサ支持桿，１１３……枢軸，１１４……
可動アーム，１１５……バランスウエイト，２０
０……回転探傷装置，２０１……回転ドラム，２
０２，２０３……エア通路，２０４……エア通路
形成体，２０５，２０６……エア通路，２１０，
２１１……エアホース，２１２……センサ，２１
３……センサホルダ，２１４……シヨツクアブソ
ーバ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

円形断面を有する被検査材の中心軸を中心にし
て回転する回転盤と、該回転盤に取り付けられた
センサとを備えており、前記回転盤を回転させる
ことにより、前記センサを前記被検査材のまわり
に回転させて前記被検査材の表面の欠陥を検出す
る回転探傷装置において、前記センサの受感部を
前記被検査材の表面に対面させるようにして前記
センサを保持し且つ前記被検査材の対面表面に高
圧流体を噴出しうる開口を有したセンサホルダ
と、該センサホルダの浮動を許すようにして前記
回転盤に対してそのセンサホルダを取り付けるた
めの取付け部材と、前記センサホルダの前記開口
へ高圧流体を供給するための高圧流体供給手段
と、前記高圧流体の噴出力の反作用力及び回転遠
心力に抗する抑制力を前記センサホルダに与えて
前記センサの受感部が前記被検査材の表面に近接
保持されるようにする抑制力付与手段とを備えて
おり、前記取付け部材は、前記回転盤に一端を取
り付けた支持桿と、該支持桿の他端に枢動しうる
ように中間部を取り付けた可動アームとを備えて
おり、前記センサホルダは、前記可動アームの一
端に取り付けられており、前記高圧流体供給手段
は、前記回転盤までの流体通路と、該流体通路と
前記センサホルダの前記開口との間を流体接続す
る可撓配管とを含んでおり、前記抑制力付与手段
は、前記可動アームの他端に取り付けられるバラ
ンスウエイトと、前記可動アームの前記他端に関
連付けられた衝撃吸収用シヨツクアブソーバとを
含むことを特徴とする回転探傷装置。