JPH07294491A - 磁気探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 たとえ振動等に起因して磁気センサ位置が変
動したとしても、欠陥検出時におけるＳ／Ｎを向上させ
て、欠陥検出精度を向上させる。 【構成】 走行する被検体２１の走行路に沿って走行方
向に所定間隔を開けて配設され、かつ被検体に接して被
検体の走行に応じて回転する磁性材料で構成された一対
の磁化ロール２２ａ，２２ｂと、一対の磁化ロールを互
いに異なる磁極に磁化することによって、この一対の磁
化ロールを介して被検体を磁化する磁化器２４と、一対
の磁化ロール相互間の中央でかつ被検体に近接して配置
され、被検体の内部又は表面の磁気的異常に起因して生
じる漏洩磁束を検出する磁気センサ２６とを設けてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼板等の磁性材料で形
成された走行中の被検体に磁界を交差させ、磁気的異常
部に起因する漏洩磁束を磁気センサで検出する磁気探傷
装置に係わり、特に、被検体を磁化する手法を改良した
磁気探傷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気探傷装置は、磁気を利用して、被検
体としての薄鋼帯の内部あるいは表面に存在する疵，介
在物等の磁気的異常部を検出する。磁束を検出する磁気
センサをリニア状に配設した磁気センサ群が内部に組込
まれた磁気探傷装置は、走行中の薄鋼帯の全幅に存在す
る欠陥を連続的に検出できることが報告されている（実
開平３−１１４０５４号公報）。

【０００３】図６（ａ）（ｂ）は上述した走行中の薄鋼
帯の欠陥を連続的に検出する磁気探傷装置をそれぞれ異
なる方向から見た断面模式図である。非磁性材料で形成
された中空ロール１の中心軸に固定軸２の一端が貫通さ
れている。中空ロール１は一対のころがり軸受３ａ，３
ｂでもって建屋の固定アームに固定された固定軸２に支
持されている。この中空ロール１は固定軸２を回転中心
軸として自由に回転する。

【０００４】中空ロール１内に、略Ｕ字断面形状を有し
た磁化鉄心４ｃが、その各磁極４ａ，４ｂが中空ロール
１の内周面に近接する姿勢で、支持部材５を介して固定
軸２に固定されている。また、磁化鉄心４ｃに磁化コイ
ル６が巻装されている。したがって、この磁化鉄心４ｃ
と磁化コイル６とで磁化器４を構成する。磁化鉄心４ｃ
の磁極４ａ，４ｂの間に複数の磁気センサ７ａを軸方向
にリニア状に配列してなる磁気センサ群７がやはり固定
軸２に固定されている。中空ロール１が磁化器４および
磁気センサ群７の外周を微小間隙を有して回転する。

【０００５】このような構成の磁気探傷装置の中空ロー
ル１の外周面が例えば矢印ａ方向に走行状態の薄鋼帯１
０の一方面に所定圧力でもって押し当てられると、中空
ロール１が図中矢印ｂ方向に回転する。

【０００６】このような磁気探傷装置において、磁化コ
イル６に励磁電流が供給されると、磁化器４の各磁極４
ａ，４ｂと走行中の薄鋼帯１０とで閉じた磁路が形成さ
れる。そして、薄鋼帯１０の内部あるいは表面に欠陥が
存在すると、薄鋼帯１０内の磁気抵抗が変化し、漏洩磁
束が生じる。この漏洩磁束が磁気センサ群７を構成する
該当欠陥位置に対向する磁気センサ７ａで検出される。
そして、この磁気センサ７ａから該当欠陥の存在を示す
信号が出力される。

【０００７】検出された信号において、その信号レベル
が薄鋼帯１０内部または表面の欠陥の大きさと対応する
ので、出力信号の信号レベルを測定することによって薄
鋼帯１０の内部または表面に存在する欠陥の幅方向の発
生位置とその規模が把握できる。

【０００８】また、図７に示すように、磁化器４及び磁
気センサ７ａとを薄鋼帯１０を挾んで互いに対抗する位
置に配設された別々の中空ロール１，１ａ内に設けるこ
とも可能である。

【０００９】このような磁気探傷装置おいて、各磁気セ
ンサ７ａは、各磁極４ａ，４ｂの中央位置に配設されて
いる。この中央位置に配設する理由は次の通りである。
図８（ａ）は上述した磁気探傷装置における欠陥が存在
しない状態で、磁化コイル６を直流励磁した場合におけ
る磁場分布図であり、左右対称分布を示す。図９は上記
磁界の分布特性図である。すなわち、磁化コイル６を直
流励磁すると、磁極４ａ，４ｂ近傍に磁界が発生する。
この磁界は、図示するように、各磁極４ａ，４ｂ位置で
最大，最小を示すサイン波形状の垂直方向の磁界分布特
性Ａを有する。したがって、この磁界分布特性Ａが０レ
ベルラインを横切る磁極４ａ，４ｂの磁極間距離Ｗ₀ の
中央位置に、磁気感応方向が垂直方向に設定された垂直
型の磁気センサ７ａが配設すれば前記磁界の影響が除去
可能である。

【００１０】しかし、実際の磁気探傷装置において、薄
鋼帯１０は速度Ｖで一方方向へ移動している。このとき
の磁場分布は図８（ｂ）に示すように左右被対称にな
り、進行方向に偏った分布となる。この原因は、薄鋼帯
１０が走行することによって、薄鋼帯１０内に生じる渦
電流により誘導磁場が発生し、磁化器４が生成する磁場
分布を歪ませるからである。その結果、図９に示すサイ
ン波形状の垂直方向の磁界分布特性は進行方向へ移動
（シフト）した磁界分布特性Ｂとなる。

【００１１】この垂直方向の磁界分布特性Ｂが０ライン
を横切る位置が磁極間の中央位置とはならず、走行方向
側に平行移動する。したがって、磁気センサ７ａをたと
え磁極４ａ，４ｂの中央位置に正確に設定したとして
も、浮遊磁束Φ₀ を検出する。この欠陥が全く存在しな
い場合においても薄鋼帯１０が走行することによって生
じる浮遊磁束Φ₀ の値は、欠陥の存在に起因して生じる
漏洩磁束に重畳するので下記の問題点が生じる。

【００１２】(a) この浮遊磁束Φ₀ が漏洩磁束に比較し
て大きいと、漏洩磁束の測定精度を向上させる目的で磁
気センサ７ａの感度を上昇させると、磁気センサ７ａの
出力が飽和する。

【００１３】(b) 機械的振動等によって、磁気センサ７
ａの位置が進行方向に変動した場合には、浮遊磁束Φ₀
は大きく変化するので、この浮遊磁束Φ₀ の変動分と欠
陥に起因するろ漏洩磁束とを区別できないので、欠陥の
検出精度が低下する。

【００１４】(c) 上記浮遊磁束Φ₀ は薄鋼帯１０の速度
Ｖに応じて変化することが実験的に知られており、薄鋼
帯１０の速度が変動すると浮遊磁束Φ₀ も変動するの
で、結果として、欠陥検出精度が低下する。

【００１５】このように、漏洩磁束を精度よく検出する
ためには、この浮遊磁束Φ₀ をできる限り小さくする必
要がある。この浮遊磁束Φ₀ を小さくする手法の一つと
して、磁極間距離Ｗ₀ を長くすることが考えられる。各
磁極４ａ，４ｂ位置で最大，最小を示すサイン波形状の
垂直方向の磁界分布特Ｂが横長形状となり、この磁界分
布特Ｂが０ラインを横切るときの傾斜角度が小さくな
り、結果的に浮遊磁束Φ₀ が小さくなる。

【００１６】しかし、磁化器４を中空ロール１内に収納
した状態においては、中空ロール１の寸法上の制約等に
より、この磁極間距離Ｗ₀ を長くするのにも一定の制限
があった。特にこの磁気探傷装置を製造ラインに組込ん
でオンラインで欠陥検査を実施する場合は、中空ロール
１の寸法に大きな制約が生じる。

【００１７】このような不都合を解消するためには、図
１０に示すように、製造ラインを構成する支持ロール１
２ａ，１２ｂ相互間に、この支持ロール１２ａ，１２ｂ
にて支持された状態で速度Ｖで走行中の薄鋼帯１０の一
方面に対向するように、磁化器４及び磁気センサ７ａを
配設することが考えられる。この場合は、磁化器４の磁
極間距離Ｗ₀ を理論的には支持ロール１２ａ，１２ｂの
設置間隔まて広げることが可能である。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、製造ラインに
組込まれた支持ロール１２ａ，１２ｂには薄鋼帯１０の
重量が印加され、かつ支持ロール１２ａ，１２ｂ相互間
の距離も長くなる。その結果、薄鋼帯１０が支持ロール
１２ａ，１２ｂ相互間で撓み、振動が生じやすい。その
結果、磁化器４と薄鋼帯１０との間の距離（ギャッブ）
が変動して、薄鋼帯１０に印加される磁界全体が大きく
変動し、磁気センサ７ａで検出される浮遊磁束と欠陥に
起因する漏洩磁束との合成磁束のＳ／Ｎか大幅に低下す
る。

【００１９】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、走行中の被検体に磁化ロールを接触させて
被検体を磁化することによって、被検体を常に一定に磁
化でき、磁極間距離を長く設定することによって、磁気
センサで精度よく欠陥を検出できる磁気探傷装置を提供
することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に本発明の磁気探傷装置においては、走行する被検体の
走行路に沿って走行方向に所定間隔を開けて配設され、
かつ被検体に接して被検体の走行に応じて回転する磁性
材料で構成された一対の磁化ロールと、一対の磁化ロー
ルを互いに異なる磁極に磁化することによって、一対の
磁化ロールを介して被検体を磁化する磁化器と、一対の
磁化ロール相互間の中央でかつ被検体に近接して配置さ
れ、被検体の内部又は表面の磁気的異常に起因して生じ
る漏洩磁束を検出する磁気センサとを備えている。

【００２１】

【作用】このように構成された、磁気探傷装置において
は、被検体の走行方向に互いに離間して磁化ロールが配
設されている。そして、この一対の磁化ロールは走行中
の被検体に接触して回転している。さらに、この一対の
磁化ロールは磁化器によって互いに異なる磁極に磁化さ
れている。その結果、被検体は磁化される。

【００２２】この場合、各磁化ローラは被検体に常時接
触しているので、被検体と磁化ロールとの間に隙間が存
在しないので、たとえ磁化ロール等に振動が印加された
としても、被検体は常に一定に磁化されている。

【００２３】各磁化ロールは互いに異なる磁極を構成す
るので、この各磁極によって生成される磁場によるサイ
ン波形状の垂直方向の磁界分布特性が得られる。この場
合、上述した一対の磁化ロールを採用しているので、た
とえ磁ロール相互間の距離を長く設定したとしても、前
述したように、被検体は一定に磁化されているので、振
動等に起因して、上述した磁界分布特性が変動すること
はない。

【００２４】したがって、前記垂直方向の磁界分布特性
における０ラインを横切る位置の傾斜を、磁極間距離を
長くすることによって、緩やかにすることが可能であ
る。一般に、被検体が走行することに起因して浮遊磁束
Φ₀ が生じるが、上記傾斜を小さくすることによって、
とえ磁気センサの設置位置が正確に磁極間距離の中心位
置に位置していなくとも、また、振動等に起因して、磁
気センサの走行方向位置が変動したとしても、浮遊磁束
Φ₀ の変化量を小さくできる。

【００２５】その結果、磁気センサで検出された磁束の
うちの振動等の本来の欠陥の起因しない浮遊磁束の変動
分を抑制でき、本来の欠陥に起因する漏洩磁束成分を高
いＳ／Ｎで抽出できる。

【００２６】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。図１は実施例の磁気探傷装置の概略構成図である。
被検体そしての薄鋼帯２１の走行方向に沿って一対の磁
化ロール２２ａ，２２ｂが配設されている。各磁化ロー
ル２２ａ，２２ｂの相互間距離（磁極間距離）Ｗは例え
ば４００mmに設定されている。磁化ロール２２ａ，２２
ｂは、薄鋼帯２１を支える支持ロールの機能を有してい
る。また、この一対の磁化ロール２２ａ，２２ｂは厚さ
ｔ＝１０mm，直径１５０mmの鉄製の中空ロールで構成さ
れており、この磁化ロール２２ａ，２２ｂは中心の固定
軸２３ａ，２３ｂに対して図示しない軸受機構で回転自
在に支持されている。固定軸２３ａ，２３ｂは建屋のフ
レームに固定されている。したがって、被検体としての
薄鋼帯２１はこの一対の磁化ロール２２ａ，２２ｂ上を
一定速度Ｖで矢印方向へ移動する。

【００２７】この一対の磁化ロール２２ａ，２２ｂは磁
化器２４によって互いに異なる磁極Ｎ，Ｓに磁化され
る。具体的には、略Ｕ字断面形状を有した磁化鉄心２４
ｃが、その各磁極２４ａ，２４ｂが各磁化ロール２２
ａ，２２ｂに微小間隔ｇを介して対向する姿勢で前記各
固定軸２３ａ，２３ｂが固定されている建屋のフレーム
に固定されている。

【００２８】各磁極２４ａ，２４ｂの各磁化ロール２２
ａ，２２ｂの外周面に対する対向面は、各磁化ローラ２
２ａ，２２ｂの外周面に等間隔（微小間隔ｇ）で対向す
るように円弧状断面に形成されている。そして、磁化鉄
心２４ｃには磁化コイル２５が巻装れている。この磁化
コイル６は図示しない励磁電源によって直流励磁され
る。

【００２９】したがって、各磁化ロール２２ａ，２２ｂ
は各磁極２４ａ，２４ｂと同一磁極に磁化される。その
結果、回転している各磁化ロール２２ａ，２２ｂに接触
している薄鋼帯２１は磁化される。

【００３０】磁化ロール２２ａ，２２ｂ相互間距離で示
される磁極間距離Ｗ（＝４００mm）の中央位置でかつ、
薄鋼帯２１の磁化ロール２２ａ，２２ｂ側に複数の磁気
センサ２６が薄鋼帯２１の幅方向に配列されている。各
磁気センサ２６は薄鋼帯２１に対して例えば３mm等の微
小距離Ｌ（リフトオフ）だけ離れて対向している。

【００３１】各磁気センサ２６はπ型断面形状を有し、
薄鋼帯２１の幅方向に配設された支持枠２７内に収納さ
れている、そして、この支持枠２７が前記磁化器２４，
各固定軸２３ａ，２３ｂと共に建屋のフケームに固定さ
れている。

【００３２】各磁気センサ２６は薄鋼帯２１の表面に対
して垂直方向の磁束を検出する可飽和型の磁気センサで
あり、この磁気センサ２６は、図６，図７に示した従来
の磁気探傷装置で採用した磁気センサ７ａとほぼ同一構
成である。各磁気センサ２６の検出信号は図示しない信
号処理部に導かれる。

【００３３】なお、図２に示すように、磁気センサ２６
を磁化ロール２２ａ，２２ｂの反対側に配設することも
可能である、このように構成された磁気探傷装置におい
て、磁化コイル２５に励磁電源から励磁電流が供給され
ると、磁化鉄心２４ｃの各磁極２４ａ，２４ｂ及び各磁
化ロール２２ａ，２２ｂと走行中の薄鋼帯２１とで閉じ
た磁路が形成される。そして、薄鋼帯２１の内部あるい
は表面に欠陥が存在すると、薄鋼帯２１内の磁気抵抗が
変化し、漏洩磁束が生じる。この漏洩磁束が該当欠陥位
置に対向する磁気センサ２６で検出される。そして、こ
の該当磁気センサ２６から該当欠陥の存在を示す信号が
出力される。

【００３４】検出信号の信号レベルが薄鋼帯２１内部ま
たは表面の欠陥の大きさと対応するので、信号処理部に
おいて、検出信号の信号レベルを測定することによって
薄鋼帯２１の内部または表面に存在する欠陥の幅方向の
発生位置とその規模が把握できる。

【００３５】このように構成された磁気探傷装置におい
ては、薄鋼帯２１を磁化する磁化ロール２２ａ，２２ｂ
は薄鋼帯２１に常時接触している。薄鋼帯２１と磁化ロ
ール２２ａ，２２ｂとの間に隙間が存在しないので、た
とえ磁化ロール２２ａ．２２ｂ等に振動が印加されたと
しても、薄鋼帯２１は常に一定に磁化されている。

【００３６】各磁化ロール２２ａ．２２ｂは互いに異な
る磁極Ｎ，Ｓを構成するので、この各磁極によって生成
される磁場にて図５に示すサイン波形状の垂直方向の磁
界分布特性が得られる。

【００３７】この場合、薄鋼帯２１に同一強度の磁力を
印加し、薄鋼帯２１を停止させた状態における、従来の
中空ロール１内に収納された磁化器４の磁極間距離Ｗ₀
の場合の磁界分布特性Ａと、この従来の磁極間距離Ｗ₀
より大幅に大きい磁極勘距離Ｗに設定された実施例装置
における磁界分布特性Ｃとを比較すると、各特性Ａ，Ｃ
における０ラインを横切る時における傾斜が大きく異な
る。

【００３８】図示するように、磁極間距離が大きい特性
Ｃの傾斜は磁極間距離が小さい特性Ａの傾斜より格段に
小さい。したがって、例えば図５に示すように、薄鋼帯
２１が静止状態において、磁気センサ７ａ，２６の走行
方向側にΔｄだけ変動した場合における、各特性Ａ，Ｃ
における各磁気センサ７ａ，２６で得られる磁束Φ₀ ，
Φは図示するように、大きな差が生じる。

【００３９】このことは、磁極間距離が長い実施例装置
の方が、磁極間距離が短い従来装置に比較して、磁気セ
ンサの位置設定精度の測定精度に与える影響度が小さ
い。また、各磁気センサ７ａ，２６が磁極間距離Ｗ₀ ，
Ｗの中心位置に正確に位置した条件において、薄鋼帯２
１が速度Ｖで走行して、各特性Ａ，Ｃが進行方向にそれ
ぞれ所定量シフトするが、シフトした後における、磁極
間距離Ｗ₀ ，Ｗの中心位置における各特性Ａ，Ｃの各傾
斜を比較すると、特性Ｃの傾斜が特性Ａの傾斜より小さ
くなる。

【００４０】このことは、一定速度Ｖで走行している薄
鋼帯２１に対する探傷を実行している過程で、振動等に
よって、磁気センサ２６が進行方向に振動したとして
も、磁気センサ２６から出力される検出信号に含まれる
欠陥に起因しない浮遊磁束の変動は従来装置に比較して
小さくなる。したがって、欠陥に起因する漏洩磁束の検
出精度を大幅に上昇できる。

【００４１】また、上述した一対の磁化ロール２２ａ，
２２ｂを採用しているので、たとえ磁化ロール２２ａ，
２２ｂ相互間の距離Ｗを従来装置に比較して大幅に長く
設定したとしても、前述したように、薄鋼帯２１は一定
に磁化されているので、振動等に起因して、上述した磁
界分布特性Ｃ自体が変動することはない。

【００４２】したがって、前記垂直方向の磁界分布特性
Ｃにおける０ラインを横切る位置の傾斜は、磁極間距離
Ｗを長くすることによって、緩やかにすることが可能で
あるので、上述したように欠陥検出精度を大幅に向上で
きる。

【００４３】また、この実施例装置における磁化ロール
２２ａ，２２ｂの効果を確認するために、図４に示す実
験装置を作成した。すなわち、この実験装置における磁
化器３１の各磁極３１ａ，３１ｂは直接薄鋼帯２１の表
面に微小間隔ｄ（＝４mm) を開けて対向している。した
がって、この実験装置においては、各磁極３１ａ，３１
ｂは薄鋼帯２１に接触していない。

【００４４】図３は、図１に示す実施例装置における磁
界分布特性Ｃ及び図４に示す実験装置における磁界分布
特性Ｄの実測値を示す図である、この場合、薄鋼帯２１
の速度Ｖは４００ｍ／分であり、薄鋼帯２１の厚さは３
mmである。

【００４５】この実測値によると、磁極間距離Ｗの中心
近傍における実施例装置の磁界強度は図２に示す実験装
置における磁界強度に比較して、約１．４倍の強度を有
するが、傾斜は１／２程度である。磁気センサ２６が磁
極間距離Ｗの中心に位置していれば、この中心位置にお
ける磁界強度（浮遊磁束）は直流成分と見なして、簡単
に除去できるので、振動等に起因する欠陥の検出精度低
下を考えると、実施例装置のように、傾斜が緩やかであ
る方が優れていることは前述した通りである。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気探傷
装置によれば、走行中の被検体に磁化ロールを直接接触
させて被検体を磁化している。したがって、被検体を常
に一定に磁化でき、磁極間距離を長く設定することによ
って、たとえ振動等に起因して磁気センサ位置が変動し
たとしても、測定結果に誘導磁場に起因する外乱要因が
混入する割合を極力抑制でき、磁気センサで精度よく欠
陥を検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係わる磁気探傷装置の概
略構成図

【図２】 本発明の他の実施例に係わる磁気探傷装置の
概略構成図

【図３】 同実施例装置の効果を説明するための実測図

【図４】 同実施例装置の効果を比較するために作成し
た実験装置の模式図

【図５】 同実施例装置と従来装置との比較を示す磁界
分布特性図

【図６】 従来の磁気探傷装置の概略構成図

【図７】 同従来の他の磁気探傷装置の概略構成図

【図８】 停止時と走行時における各磁場分布を示す図

【図９】 磁極位置と磁界分布特性との関係を示す図

【図１０】 従来の他の磁気探傷装置の概略構成図

【符号の説明】

２１…薄鋼帯、２２ａ，２２ｂ…磁化ロール、２４…磁
化器、２５…磁化コイル、２６…磁気センサ、２７…支
持枠

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行する被検体の走行路に沿って走行方
   向に所定間隔を開けて配設され、かつ前記被検体に接し
   て前記被検体の走行に応じて回転する磁性材料で構成さ
   れた一対の磁化ロールと、 この一対の磁化ロールを互いに異なる磁極に磁化するこ
   とによって、この一対の磁化ロールを介して前記被検体
   を磁化する磁化器と、 前記一対の磁化ロール相互間の中央でかつ前記被検体に
   近接して配置され、前記被検体の内部又は表面の磁気的
   異常に起因して生じる漏洩磁束を検出する磁気センサと
   を備えた磁気探傷装置。