JPS62145162A - 分割型回転磁界渦流探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、キューり点以上の熱間状態にある鉄鋼製品等
の磁性体もしくはアルミニウム製品等の非磁性体の被検
材の渦流探傷装置に関するものであり、特に被検材のサ
イズ変更、被検材の振動によるギャップ変動による検出
能力の低下を防止し、疵の検出力向上を図る装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

鉄鋼製品及び非鉄金属製品に対する品質要求水準は近年
ますます高度化しており、特に鉄鋼製品における表面疵
の品質レベルは二次加工における熱間鍛造あるいは冷間
鍛造時の製品破壊等の重大な不良につながるため、その
内容は厳しくなっている。このため、従来より鉄鋼製造
工程における造り込み段階での品質管理は勿論、最終製
品段階での非破壊的な検査によって表面疵のチェックが
行われている。又、最近は、省プロセス、省コスト等の
目的から製造中間段階、即ち中間素材における熱間状態
での表面疵検査の要求が強まっている。

従来、熱間状態での表面疵検査は、渦流探傷方法による
のが一般的である。渦流探傷方法は、例えば検査機器ニ
ュース第５７９号（昭和５９年４月５日付）Ｘ、′７開
示されているように渦電流損失発生用の磁界化成用励磁
コイルと、ワレ疵による渦電流変化を誘起電圧又はイン
ピーダンス変化として検知するための検知コイルとから
なるもので、励磁及び検知の仕方により三方式に分けら
れ、励磁と検知を同一のコイルで行うものを自己誘導型
、別々のコイルで行うものを相互誘導型という。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第７図に丸棒、板材、部品等の表面疵検査に一般的に使
用される相互誘導型のプローブ型コイルによる探傷の様
子を示す。プローブ型コイル２２は、励磁コイル４と検
知コイル６とから構成され、被検材１がプローブ型コイ
ル２２を矢印２３方向に通過する場合、励磁コイル４及
び検知コイル６の真下にある被検材１の表面にワレ疵が
あると、ワレ疵によって発生する渦電流変化を検知コイ
ル６で検出する事が出来る。第８図にプローブ型コイル
による探傷装置の構成の一例を示す。励磁コイル４によ
って発生する渦電流を検知コイル６で検出し、平衡回路
２４からの出力信号を増幅器１１により増幅後、発振器
２５の励磁周波数で検波器１３により周期検波して、直
流増幅器２６により増幅後、記録計１６に探傷信号が記
録される。

この様なプローブ型コイルによる探傷方法は、検知コイ
ルが小型であるため、検出力が良い反面、被検材の全周
を検査するにはプローブを被検材の周方向に回転させる
かもしくは被検材を回転させる必要がある。プローブを
被検材の周方向に機械的に回転する方法は回転機構が複
雑となり更に、被検材の径が大きくなるにつれてプロー
ブの回転数も低下するため、長さの短いワレ疵の検出が
難しくなり、又被検材を回転する方法は被検材のＩｎ送
設備に費用がかさみ、処理能力も低い等の問題がある。

この様なプローブ型コイルの欠点を解消するために、第
９図に示す回転磁界渦流探傷方法が考えられている。こ
の方法は、機械的なプローブの回転方式にかわって同じ
効果を電気的に実現するもので、励磁コイル４を被検材
１の周方向に三相誘導電動機の固定子巻線と同様の巻き
方で構成し、更に検知コイル６を励磁コイル４の内側に
複数個配置して、探傷周波数である数十ＫＨｚの高周波
を重畳した数十〜数百Ｈｚの低周波の三相交流を励磁コ
イル４に印加して、被検材１の周方向に磁界を回転させ
、この回転磁界によって被検材１の表面に誘起する渦電
流を被検材１の周方向に配置した検知コイル６を回転磁
界に同期してスイッチングで切換えて検出し、ワレ疵の
検査を行うものである。

本方法は、電気的に磁界を回転するものであるため回転
数を高速化出来、長さの短いワレ疵の検出に適する利点
を有するが、一方、励磁コイルは誘導電動機の固定子巻
線同様一体化構造であるため、被検材のサイズ変更時に
は、励磁コイルと検知コイルとからなる検出部全体を交
換する必要があり、更に、励磁コイルを貫通して移送さ
れる被検材が振動すると、それが励磁イイルと被検材の
間のギャップ変動となり、検出力の悪化を招く問題があ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、この様な問題点を解消するために創案したも
ので、電気的に励磁磁界を回転する回転磁界探傷方法に
おいて、励磁コイルを被検材の周方向に複数個に分割し
、分割した励磁コイルと複数個の検知コイルから構成さ
れるヰ食出部を被検材と一定のギャップを保つ様に機械
的に追従させて表面疵の検査を行う事によって、ギャッ
プ変動に伴う検出力の悪化を防止し、更に被検材のサイ
ズ変更に対しても２組の分割した検出部を前後に千鳥配
置し、未探傷エリアができないよう対応できる構成とし
たものである。

〔作用〕

以下、本発明の分割型回転磁界渦流探傷装置を詳細に説
明する。

第２図に本発明の分割型回転磁界用検出部の断面図を示
す。第２図（イ）に示すように、被検材１の周方向で分
割した励磁用鉄心２の被検材１側内周にｎ個のスロット
３を入れ、このスロット３には、第２図（ロ）に示す様
に三相の各相の巻線が各々２スロツトとびになる様に励
磁コイル４を付設する。励磁用鉄心２に励磁コイルイを
付設した様子は、丁度三相誘導電動機の固定子鉄心に固
定子巻線を付設した状態と同様である。この、励磁コイ
ル４に、探傷周波数である数十ＫＨｚＯ高周波を重畳し
た数十Ｈｚから数百Ｈｚの低周波三相交流を流すと探傷
周波数成分を持つ磁界は、第２図（イ）に示す様にスロ
ットの＃ｌから＃ｎの方向へ、励磁用鉄心２の磁極数と
低周波三相交流の周波数で決まる周期で矢印５の方向に
移動する。

即ち、移動磁界５が発生し、これはあたかもプローブを
被検材１の周方向に走査するのと同様の効果となる。従
゛って、励磁コイル４の内側に複数個の検知コイル６を
配置して、励磁コイル４による移動磁界に同期して検知
コイルを動作させる事によって、プローブを移動させて
被検材ｌの表面疵探傷を行うのと同様の動作をさせる事
が出来る。

第１図に、本発明の探傷装置で検出部を４分割した場合
の実施例を示す。探傷装置は、第１図Ａ。

Ｂ、Ｃ，Ｄで示す各々４式の＜ａ＞で示す検出部、＜１
）＞で示す発信回路及び＜ｃ＞で示す受信回路から構成
される。検出部＜ａ＞は、励磁用鉄心２、励磁コイル４
及び検知コイル６から構成され、励磁コイル４は第２図
に示す様に励磁用鉄心２に付設され、この励磁コイルの
被検材１側には複数個の検知コル６ａ、６ｂ、６ｃ、・
・・・・・が周方向に配置される。被検材ｌは、各々検
出部Ａくａ〉、Ｂ＜ａ＞、（）、＜ａ＞及びＤ＜ａ＞の
４個によって、その全周が同時にカバーされる。発信回
路＜ｂ＞は、低周波交流電源７、高周波交流電源８、波
形合成器９、電力増幅器１０から構成され、低周波交流
電源７では磁界の移動速度を決める数十Ｈｚ〜数百Ｈｚ
の交流を作り、高周波交流電ｉ１ｍＢでは渦流探傷の探
傷周波数となる数ＫＨｚ〜数十ＫＨ２の交流を作る。波
形合成器９ではこれら両方の交流を加算もしくは乗算の
方法で重畳し、且つ、１２０°ずつ移相をずらせて三相
交流を作成する。

この波形合成器で作られた三相交流は、各相銀に電力増
幅器工０で増幅されて、励磁コイル４に印加される。こ
の様にして検出部＜３＞では、励磁コイル４の巻き方に
よって決まる磁極数と、低周波三相交流の周波数によっ
て決まる速度で、探傷周波数である高周波交流が移動す
る。

次に受信回路＜ｃ＞は、増幅器１１、移相器１２、検波
器１３、スイッチング回路１４、差動増幅８１５及び記
録計１６から構成される。検出部＜ａ＞の励磁コイル４
で作られる移動磁界によって被検材１の表面に誘起され
る渦電流は、被検材ｌの周方向に配置した検知コイル６
ａ、６ｂ、６Ｃ１・・・・・・によって検出される。即
ち、検知コイル６ａ、６ｂ、６ｃ、・・・・・・により
検出された信号は各々増幅器１１により増幅され、高周
波交流電源８と移相器１２に基づく周波数によって検波
器１３で検波された後、低周波交流電源７と移相器１２
によるタイミングによってスイッチング回路１４で切換
える事により、磁界の移動速度に同期して、検知コイル
６ａ、６ｂ、６ｃ、・・・・・・の信号が検出される。

検知コイル６ａ、６ｂ、６ｃ、・・・・・・からの信号
の検出は、検知コイル２個の信号が同時のタイミングで
検出され、同時のタイミングで検出された２つの信号は
、差動増幅器１５により信号のレベル差が比較され、表
面疵の有無の判定がなされる。又、記録計１６に出力さ
れる。検知コイル６の寸法は数ミリメートル中である事
がら、同時タイミングで動作させる２個の検知コイル６
は隣り合う２個にしておけば良い。

第３図に、第１図ｘ−ｘ”　の断面図を示す。検知コイ
ル６は、励磁コイル４の長手方向中央に配置する。これ
は、励磁コイル４の長平方向端部の磁界の乱れに影響さ
れない様にするためである。

又、励磁コイル４と被検材１とのギャップ変動による検
出力の変化を小さくする目的で励磁コイル４は長手方向
に１００〜１５０鶴と長く構成し、又検出力を良くする
目的で検知コイル６は数鰭中と小さくしている。複数の
検知コイル６からの信号線は、取出口１７から受信回路
へ接続される。

第４図および第５図（第４図の正面図で（イ）は左側、
（ロ）は右側）に検出部を周方向に４分割した場合の追
従機構の構成例を示す。追従機構は、検出部１８の前後
のＶローラ１９とエアシリンダー２０とで一体構成され
る。被検材１への検出部１８の接材、離村は、エアシリ
ンダー２０の動作により行われる。被検材ｌと検出部１
８とのギャップは、検出部１８の前後のＶローラ１９に
より設定され、この設定されたギャップは、被検材１が
搬送される時に伴う振動があっても、Ｖローラ１９とエ
アシリンダー２０で構成される追従機能により常に一定
に保持され、ギャップ変動による検出力の低下を防止出
来る。さらに第４図は左右２組の分割した検出部の配置
状態を、また同図の左右の正面図を第５図に示すが、第
４図左側の第５図（イ）と、第４図右側の第５図（ロ）
は互に４５°ずらし、未探傷部のエリアができないよう
に重複させている。このことから被検材の１つのサイズ
の全周の検査だけでなく、サイズが大きくなった時にも
探傷可能とすることができる。

第６図に本探傷装置による探傷例を示す。第６図（イ）
において縦軸は、第１図に示す被検材の断面周方向に配
置した検知コイル６ａ、６ｂ、６す・・・・・・を示し
、横軸は被検材の長手方向を示し、斜線部は、励磁コイ
ルによる移動磁界によって被検材表面に誘起する渦電流
を検出する検知コイルを示す。励磁コイルによる磁界は
前述の通り被検材の断面周方向を一定の速度で移動する
ため、この磁界によって被検材の表面を誘起する渦電流
も移動し、従ってこの渦電流を検出する検知コイルも断
面周方向で磁界の移動速度と同期して、第６図（イ）斜
線に示すように動作する事となる。ここで、同図に示す
様にワレ疵２１が被検材の表面に存在すると、ワレ疵２
１の存在する真上にある検知コイル２個が動作する毎に
第６図（ｔ２）に示す疵信号が得られる。この疵信号は
、移動磁界の速度を高速化するにつれて得られる回数が
多くなり、検出力を向上出来る。

〔発明の効果〕

以上の様に、本発明の分割型回転磁界渦流探傷装置によ
れば、第７図に示す従来のプローブ回転方式又は被検材
回転方式の機械的な回転に伴う回転機構の複雑さ、追従
の難かしさ、処理能力の問題等を解決出来るばかりでな
く、第９図に示す回転磁界渦流探傷のサイズ変更及びリ
フトオフ変動の問題も解決出来、熱間状態の磁性体もし
くは、非磁性体の被検材の表面疵検査用として産業上極
めて有効である。更に、本探傷装置は、断面円形状の被
検材ばかりでなく、断面角状の被検材及び板状の被検材
に適用出来るのは、勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の分割型回転磁界渦流探傷装置の実施例
を示す図、第２図（イ）（ロ）は本発明の分割型回転磁
界の原理を示す図、第３図は第１図のｘ−ｘ’検出部の
断面図、第４図は検出部の追従機構を示す側面図、第５
図（イ）（ロ）は第４図の正面図、第６図は探傷例を示
す図、第７図は従来使用しているプローブ型コイルによ
る探傷方法を示す図、第８図はその探傷回路のブロック
図、第９図は回転磁界渦流方式による探傷方法を示す説
明図である。 ■・・・被検材、　２・・・励磁用鉄心、　３・・・ス
ロット、　４・・・励磁コイル、　５・・・移動磁界、
６　（６ａ、６ｂ、６ｃ、・・・・・・）・・・検知コ
イル、７・・・低周波交流電源、　８・・・高周波交流
電源、９・・・波形合成器、　１０・・・電力増幅器、
　１１・・・増幅器、　１２・・・移相器、　１３・・
・検波器、１４・・・スイッチング回路、　　１５・・
・差動増幅器、１６・・・記録計、　　１７・・・取出
口、　　１８・・・検出部、１９・・・Ｖローラ、　　
２０・・・エアシリンダー、２１・・・ワレ疵、　　２
２・・・プローブ型コイル、２３・・・被検材の移動方
向、　２４・・・平衡回路、２５・・・発振器、　　　
２６・・・直流増幅器。 出　願　人　　新日本製鐵株式会社 代理人弁理士　　青　柳　　　　稔 １１図 ａｂｃ ｊｉＴＺ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 励磁コイルと検知コイルを被検材の断面周方向に配置し
   、探傷周波数の高周波交流を重畳した低周波三相交流を
   励磁コイルに印加して、被検材の断面周方向に磁界を回
   転させて、回転磁界中の高周波交流による誘導渦電流を
   検知コイルにより検出して表面疵の検査を行う渦流探傷
   装置において、励磁コイルと検知コイルからなる検出部
   を周方向に複数個に分割して構成した事を特徴とする分
   割回転磁界渦流探傷装置。