JP2010091493A - バルクハウゼンノイズ検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 検査対象物の表面に検出ヘッドを摺動させても検査対象物の表面を傷付けることのないバルクハウゼンノイズ検査装置を提供する。
【解決手段】 バルクハウゼンノイズ検査装置の検出ヘッド１は、検査対象物２０を磁化する励磁コイル２と、磁化された検査対象物２０が発するバルクハウゼンノイズを検出する検出コイル３とを有する。励磁コイル２および検出コイル３の磁心４，５における少なくとも検査対象物２０に接する部分にコーティング６，７を施す。
【選択図】 図１

Description

この発明は、バルクハウゼンノイズを利用して非破壊検査を行うバルクハウゼンノイズ検査装置に関する。

研削焼け、残留応力、硬度、荷重などの非破壊検査を行う検査装置として、バルクハウゼンノイズを利用した種々のバルクハウゼンノイズ検査装置が提案されている（例えば特許文献１〜３）。
特開平０２−２６２９５８号公報 特開２００１−１３３４４１号公報 特開２００６−２６６６８６号公報

これらのバルクハウゼンノイズ検査装置では、バルクハウゼンノイズを感度よく検出するために、検出ヘッドを検査対象物に押し当てて使用する。検出ヘッドには、検査対象物を磁化する励磁コイルと、磁化された検査対象物が発するバルクハウゼンノイズを検出する検出コイルが含まれ、これらのコイルのヨークはフェライトや鋼材などの強磁性体で製作されている。

このようなバルクハウゼンノイズ検査装置を用いて軸受などの鋼材部品の全周面を非破壊検査する場合、検出ヘッドを鋼材部品の周面で摺動させる必要がある。しかし、検出ヘッドを検査対象物である鋼材部品の周面に押し当てると、励磁コイルや検出コイルのヨークが鋼材部品に押し当てられるので、検出ヘッドの摺動により鋼材部品の周面に傷ができる可能性がある。

この発明の目的は、検査対象物の表面に検出ヘッドを摺動させても検査対象物の表面を傷付けることのないバルクハウゼンノイズ検査装置を提供することである。

この発明のバルクハウゼンノイズ検査装置は、検査対象物を磁化する励磁コイルと、磁化された前記検査対象物が発するバルクハウゼンノイズを検出する検出コイルとを有する検出ヘッドを備えたバルクハウゼンノイズ検査装置において、前記励磁コイルおよび検出コイルの磁心における少なくとも前記検査対象物に接する部分にコーティングを施したことを特徴とする。
この構成によると、励磁コイルおよび検出コイルの磁心における少なくとも検査対象物に接する部分にコーティングを施しているので、検査対象物の表面に検出ヘッドを摺動させても検査対象物の表面に傷が付くのを防止できる。

この発明において、前記コーティングの材料は、例えばエポキシ系樹脂であっても良いし、シリコン系弾性材料であっても良い。この構成の場合、コーティングの材料が柔らかいので、検査対象物の表面に傷が付くのをより効果的に防止できる。

この発明において、前記コーティングの材料は磁性を有するものとしても良い。
励磁コイルの磁心に施したコーティングの材料が磁性を有するものであると、検査対象物と励磁コイル磁心の間の磁気抵抗が小さくなるため、検査対象物の磁化に必要な電流が小さくなる。また、検出コイルの磁心に施したコーティングの場合も、その材料が磁性を有するものであると、検査対象物と検出コイル磁心の間の磁気抵抗が小さくなるため、バルクハウゼンノイズの検出感度が高くなる。
この場合に、前記コーティングの材料は、非磁性の基材に磁性粉を混入したものとしても良い。これにより、傷付き防止効果と磁気抵抗低減効果を両立させることができる。

この発明において、バルクハウゼンノイズ検査装置は、転動装置の表面または転動装置部品の表面の情報の検出に用いるものとしても良い。転動装置は、転がり軸受、ボールねじ、等速ジョイント等の転動体を有する装置を言い、転動装置部品はその転動装置の部品である、軸受軌道輪等の転動面等を有する部品を言う。
この場合に、前記転動装置の表面または転動装置部品の表面に前記検出ヘッドを摺接させることで、表面情報を検出するものとしても良い。また、検出する前記表面情報は、例えば表面の研削焼け、または残留応力、または欠陥であっても良い。

この発明のバルクハウゼンノイズ検査装置は、検査対象物を磁化する励磁コイルと、磁化された前記検査対象物が発するバルクハウゼンノイズを検出する検出コイルとを有する検出ヘッドを備えたバルクハウゼンノイズ検査装置において、前記励磁コイルおよび検出コイルの磁心における少なくとも前記検査対象物に接する部分にコーティングを施したため、検査対象物の表面に検出ヘッドを摺動させても検査対象物の表面に傷ができるのを防止できる。

この発明の一実施形態を図１ないし図５と共に説明する。図１は、この実施形態のバルクハウゼンノイズ検査装置の概略図を示す。このバルクハウゼンノイズ検査装置は、励磁コイル２と検出コイル３を含む検出ヘッド１と、検出したバルクハウゼンノイズを信号処理して検査対象物２０の表面情報を得る信号処理部１４とを備える。検査時には、前記検出ヘッド１が検査対象物２０の表面に押し当てられる。

検出ヘッド１における励磁コイル２は、検査対象物２０を磁化するためのコイルであって、磁心となるヨーク４に巻かれている。また、検出ヘッド１における検出コイル２は、磁化された前記検査対象物２０が発するバルクハウゼンノイズを検出するためのコイルであって、磁心となるヨーク５に巻かれている。励磁コイル２のヨーク４は、コ字形に形成されて、その先端面を検査対象物２０に対向させるものであり、検出コイル２のヨーク５は励磁コイル２の両側の脚片の中央に直接状に設けられている。前記各ヨーク４，５は、フェライトなどの磁性酸化物や積層ケイ素鋼板などからなる。検出ヘッド１を検査対象物２０の表面に押し当てた状態で、前記各ヨーク４，５が検査対象物２０の表面に押し当てられる。

前記励磁コイル２には、磁化のための交流磁界を発生させる交流電流が信号処理部１４の電源１５から供給される。前記検出コイル３は信号処理部１４のバルクハウゼンノイズ検出回路１６に接続されている。バルクハウゼンノイズ検出回路１６は、検出コイル３の検出信号からバルクハウゼンノイズを抽出する回路であり、検出信号を増幅する増幅回路や、その増幅された検出信号からバルクハウゼンノイズを抽出するフィルタ回路などからなる。

図２（Ａ），（Ｂ）に正面断面図および側面断面図で示すように、励磁コイル２の巻かれたヨーク４における前記検査対象物２０に接する部分にはコーティング６が施されている。この場合、コーティング６はヨーク４の全面に施しても良い。また、図３（Ａ），（Ｂ）に正面断面図および側面図で示すように、検出コイル３の巻かれたヨーク５における前記検査対象物２０に接する部分にもコーティング７が施されている。この場合も、コーティング７をヨーク５の全面に施しても良い。前記各ヨーク４，５が鋼材などからなる場合、前記各コーティング６，７は防錆コーティングの役割も果たす。

前記各コーティング６，７の材料として、例えばエポキシ系樹脂やシリコン系弾性材料（フッ素系ゴム材料など）など、検査対象物２０の材料とされる金属材料よりも柔らかく、金属材料に傷を付けることのないものが用いられる。

また、各コーティング６，７の材料は磁性を有することが望ましい。コーティング６の材料が磁性を有するものであると、検査対象物２０とヨーク４の間の磁気抵抗が小さくなるため、検査対象物２０の磁化に必要な電流が小さくなる。また、コーティング７の場合も、その材料が磁性を有するものであると、検査対象物２０とヨーク５の間の磁気抵抗が小さくなるため、バルクハウゼンノイズの検出感度が高くなる。各コーティング６，７に磁性を持たせるために、前記したエポキシ系樹脂やシリコン系弾性材料などの非磁性の基材に磁性粉を混入したものを材料として使用しても良い。

図４は、前記バルクハウゼンノイズ検査装置のより具体的な構成例を示す。検出ヘッド１は、筒状のハウジング８内に、励磁コイル２を巻いたヨーク４と、検出コイル３を巻いたヨーク５を設置して構成される。励磁コイル２は巻枠９を介してヨーク４に巻かれ、検出コイル３は巻枠１０を介してヨーク５に巻かれる。励磁コイル２と検出コイル３は、モールド材１１，１２により前記ハウジング８内で一体化されている。

バルクハウゼンノイズ検査装置は、前記検出ヘッド１と装置本体１３とでなる。装置本体１３は、前記信号処理部１４と表示部１８とでなる。信号処理部１４には、前記電源１５、バルクハウゼンノイズ検出回路１６のほかに、同検出回路１６で抽出されたバルクハウゼンノイズを信号処理する信号処理回路１７を有する。電源１５は、上記したように励磁コイル２に交流電流を供給するが、その交流電流の振幅、周波数および波形を変化させることができ、この交流電流に直流バイアス電流を重畳することも可能である。信号処理回路１７は、前段のバルクハウゼンノイズ検出回路１６で抽出されたバルクハウゼンノイズを信号処理する回路であり、バルクハウゼンノイズ信号の実効値、振幅の最大値や平均値、包絡線の振幅などを測定し、これをバルクハウゼンノイズ値とする。バルクハウゼンノイズ値は、交流磁界の数サイクル分のバルクハウゼンノイズの値を測定し、それらの平均値を求めたものであっても良い。この信号処理回路１７では、測定したバルクハウゼンノイズ値が、予め定められたしきい値を超えたときに、検査対象物２０の表面に異常（研削焼けなど）があると判断する。表示部１８は、信号処理部１４で測定したバルクハウゼンノイズ値や、異常の有無などを表示する。

このバルクハウゼンノイズ検査装置によると、励磁コイル２および検出コイル３の磁心であるヨーク４，５の少なくとも検査対象物２０に接する部分にコーティング７，８を施しているので、検査対象物２０の表面に検出ヘッド１を摺動させても検査対象物２０の表面を傷付けることがない。

実施形態のように、前記コーティング７，８の材料として、検査対象物２０の材料とされる金属材料よりも柔らかいエポキシ系樹脂やシリコン系弾性材料を用いると、検出ヘッド１の摺動による検査対象物２０の表面での傷をより確実に防止できる。
また、前記コーティング７，８の材料を、エポキシ系樹脂やシリコン系弾性材料などの非磁性の基材に磁性粉を混入したものとした場合には、傷付き防止効果と磁気抵抗低減効果を両立させることができる。

図５は、前記バルクハウゼンノイズ検査装置を使用して行う非破壊検査の一例を示す。ここでは、転動装置の一種である軸受の品質を検出する装置として使用しており、具体的には軸受の内輪２１の転走面２１ａの研削焼けを検出する。バルクハウゼンノイズ検査装置の検出ヘッド１は、移動可能な支持部材２２に支持され、支持部材２２の移動により軸受内輪２１の転走面２１ａの表面を摺動しながら異常箇所を検出する。軸受内輪２１は回転軸２３の外径面に嵌着されており、回転軸２３を回転させることで、軸受内輪２１の転走面２１ａの全周面に前記検出ヘッド１を摺動させて研削焼けを検査することができる。
オンライン上で、このようにバルクハウゼンノイズ検査装置を使用すると、軸受内輪２１の転走面２１ａの研削焼けなどの異常を全数検査することができ、品質保証能力を高めることができる。

図５では、前記バルクハウゼンノイズ検査装置を軸受内輪２１の転走面２１ａにおける研削焼けの検査に用いた例を示したが、検出する表面情報は残留応力や欠陥であっても良い。また、検査対象物は軸受部品である内輪２１に限らず、例えば軸受そのものの表面情報を検出するものとしても良い。また、検査対象物は軸受に限らず他の転動装置や転動装置部品であっても良く、この場合にもその転動装置や転動装置部品の表面情報を表面に傷を付けることなく検出することができる。

この発明の一実施形態にかかるバルクハウゼンノイズ検査装置の概略構成図である。 （Ａ）は同バルクハウゼンノイズ検査装置における励磁部の正面断面図、（Ｂ）は同側面断面図である。 （Ａ）は同バルクハウゼンノイズ検査装置における検出部の正面断面図、（Ｂ）は同側面図である。 同バルクハウゼンノイズ検査装置の具体的な構成図である。 同バルクハウゼンノイズ検査装置の一使用例を示す説明図である。

符号の説明

１…検出ヘッド
２…励磁コイル
３…検出コイル
４…ヨーク（励磁コイルの磁心）
５…ヨーク（検出コイルの磁心）
６，７…コーティング
２０…検査対象物
２１…軸受内輪（転動装置部品）

Claims (8)

1. 検査対象物を磁化する励磁コイルと、磁化された前記検査対象物が発するバルクハウゼンノイズを検出する検出コイルとを有する検出ヘッドを備えたバルクハウゼンノイズ検査装置において、
   前記励磁コイルおよび検出コイルの磁心における少なくとも前記検査対象物に接する部分にコーティングを施したことを特徴とするバルクハウゼンノイズ検査装置。
2. 請求項１において、前記コーティングの材料がエポキシ系樹脂であるバルクハウゼンノイズ検査装置。
3. 請求項１において、前記コーティングの材料がシリコン系弾性材料であるバルクハウゼンノイズ検査装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記コーティングの材料が磁性を有するバルクハウゼンノイズ検査装置。
5. 請求項４において、前記コーティングの材料は、非磁性の基材に磁性粉を混入したものであるバルクハウゼンノイズ検査装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、転動装置の表面または転動装置部品の表面の情報の検出に用いられるバルクハウゼンノイズ検査装置。
7. 請求項６において、前記転動装置の表面または転動装置部品の表面に前記検出ヘッドを摺接させることで、表面情報を検出するものとしたバルクハウゼンノイズ検査装置。
8. 請求項６または請求項７において、検出する前記表面情報が、表面の研削焼け、または残留応力、または欠陥であるバルクハウゼンノイズ検査装置。

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