JP5018431B2 - 渦流測定用貫通コイルおよび渦流測定方法 - Google Patents
渦流測定用貫通コイルおよび渦流測定方法 Download PDFInfo
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図7(a)は従来構成に係る貫通コイルの全体構成を示した平面図、図7(b)は従来構成に係る貫通コイルの全体構成を示した側面断面図、図8は従来構成に係る貫通コイルによる渦流測定方法を示す模式図、図9は従来構成に係る励磁コイルにより発生する磁束の流れを示す模式図である。
本体部32は、リング状の部材であり、軸Cを軸心とする貫通孔35を形成しつつ、励磁コイル33と検出コイル34を内蔵している。
本説明では、例えば、ワーク36について、図8および図9中のワーク36内に二点鎖線で示す焼入パターン37とワーク36の外形線によって囲まれる範囲に焼入処理が施されている場合を例に挙げて、以下の説明をする。
そして、この原理を利用して、貫通コイル31によってワーク36の渦流検出値を測定し、またワーク36の検量線(渦流検出値と硬度の相関)を予め求めておくことにより、測定した渦流検出値と予め求めておいた検量線からワーク36の硬度を求め、硬度から焼入深さを推算して、焼入品質の管理に活用している。
このとき、励磁コイル33によってワーク36の内部に渦流を発生させて、それと同時に、検出コイル34によって、発生した渦流を検出するようにしている。
そして、検出コイル34による渦流検出値を図示しないPC等に取り込んで演算処理を施して、ワーク36の焼入パターン37周辺の硬度を求めるとともに、求めた硬度から焼入深さを推算するようにしている。
例えば、ワーク36のように拡径部36aが形成されている部材は、拡径部36a直前の部位までしか貫通コイル31内部に挿通することができず、拡径部36aの始端に形成されているコーナー部36bも、精度良く渦流測定を行うことができない。
そこで、貫通コイルを用いて、ワークのコーナー部の渦流測定を精度良く行うことができる技術の開発が望まれている状況であった。
図1(a)は本発明の第一実施例に係る貫通コイルの全体構成を示した平面図、図1(b)は本発明の第一実施例に係る貫通コイルの全体構成を示した側面断面図、図2は本発明の第一実施例に係る励磁コイルおよび検出コイルの構成を示した模式図、図3は本発明の第二実施例に係る励磁コイルおよび検出コイルの構成を示した模式図、図4は本発明の一実施例に係る貫通コイルによる渦流測定方法を示す模式図、図5は本発明の一実施例に係る励磁コイルにより発生する磁束の流れを示す模式図、図6は(a)従来の渦流測定方法による焼入深さの測定結果を示す図、(b)本発明に係る渦流測定方法による焼入深さの測定結果を示す図である。
図1(a)・(b)に示す如く、本発明に係る貫通コイル1は、本体部2、励磁コイル3および検出コイル4等により構成している。
図2に示す如く、本実施例に係る貫通コイル1と従来構成に係る貫通コイル31を比較すると、本実施例に係る励磁コイル3の検出端1a側端部の巻線直径が、従来構成に係る励磁コイル33の巻線直径に比して縮小されている。また、励磁コイル3の非検出端1b側端部の巻線直径が、励磁コイル33の巻線直径に比して拡大されている。
これにより、検出端1a側において、励磁コイル3によって発生させる磁束の流れと、検出コイル4による渦流の測定範囲を軸Aに近づけることができる。
これにより、非検出端1b側において、励磁コイル3によって発生させる磁束の流れと、検出コイル4による渦流の測定範囲を軸Aから遠ざけることができる。
さらに、非検出端1b側では貫通コイル1による渦流測定の感度を鈍らせて外乱による影響を極力排除するようにしている。これにより、貫通コイル1の検出端1a側では、貫通孔5の外側において、さらに精度良く渦流測定を行うことが可能となる。
これにより、貫通孔5の外側においても精度良く渦流測定を行うことが可能となり、ワーク6の貫通コイル1の外側に位置し貫通コイル1に挿通できない部位を、精度良く渦流計測することができるのである。
これにより、励磁コイル3により発生させる磁束の流れを、貫通孔5の外側であって測定対象物の貫通コイル1に挿通できない部位(つまり、測定対象物のうち、貫通コイル1に挿通できないため貫通孔5の外側に位置している部位)に集中させることができるのである。
図3に示す如く、本発明の第二実施例に係る貫通コイル11は、本体部12、励磁コイル13および検出コイル14等により構成している。
本体部12は、リング状の部材であり、軸Bを軸心とする貫通孔15を形成しつつ、励磁コイル13と検出コイル14を内蔵している。また、貫通コイル11は極性を有しており、貫通孔15に測定対象物が挿通される入口側の端部を検出端11aとし、貫通孔15に挿通される測定対象物が突出する出口側の端部を非検出端11bとしている。
図3に示す如く、本実施例に係る貫通コイル11と従来構成に係る貫通コイル31を比較すると、本実施例に係る励磁コイル13の検出端11a側端部の巻線直径が、従来構成に係る励磁コイル33の巻線直径に比して縮小されている。また、励磁コイル13の非検出端11b側端部の巻線直径が、励磁コイル33の巻線直径に比して拡大されている。
これにより、検出端11a側において、励磁コイル13によって発生させる磁束の流れと、検出コイル14による渦流の測定範囲を軸Bに近づけることができる。
これにより、本発明の第一実施例に係る励磁コイル3および検出コイル4と同様に、非検出端11b側において、励磁コイル13によって発生させる磁束の流れと、検出コイル14による渦流の測定範囲を軸Bから遠ざけることができる。
さらに、本発明の第一実施例に係る励磁コイル3および検出コイル4と同様に、非検出端11b側では貫通コイル11による渦流測定の感度を鈍らせて外乱による影響を極力排除するようにしている。これにより、貫通コイル11の検出端11a側では、貫通孔15の外側において、さらに精度良く渦流測定を行うことが可能となる。
また本説明では、例えば、ワーク6について、図4および図6中のワーク6内に二点鎖線で示す焼入パターン7とワーク6の外形線によって囲まれる範囲に焼入処理が施されている場合を例に挙げて、以下の説明をする。
このとき、励磁コイル3によってワーク6の内部に渦流を発生させて、それと同時に、検出コイル4によって、発生した渦流を検出するようにしている。
そして、検出コイル4による渦流検出値を図示しないPC等に取り込んで演算処理を施して、ワーク6の表面硬度および焼入深さを求めるようにしている。
このように、測定時の操作方法は従来の貫通コイル31による渦流測定方法と同様である。
図6(a)は、コーナー部の焼入深さが既知である複数の試料を用いて、従来の貫通コイル31による渦流測定方法によって、各試料の渦流検出値を測定し、既知の焼入深さに対する渦流検出値をグラフ上にプロットしたものである。そして、プロットした各データから検量線X1を求めている。つまり、図6(a)には従来の貫通コイル31を用いて渦流測定を行った場合のコーナー部36bの焼入深さの測定結果を示している。
1a 検出端
1b 非検出端
2 本体部
3 励磁コイル
4 検出コイル
5 貫通孔
6 ワーク
Claims (4)
- 測定対象物たるワークを挿通する貫通孔が形成されるリング状の本体部と、
該本体部に内蔵され巻線の軸心を前記貫通孔の軸心と同一とする励磁コイルと、
前記本体部に内蔵され巻線の軸心を前記貫通孔の軸心と同一とする検出コイルと、
を備えた渦流測定用の貫通コイルによる渦流測定方法であって、
前記励磁コイルにより発生させる磁束の流れを、
前記貫通コイルの一端側では前記貫通孔の軸心に近づけつつ、
前記貫通コイルの他端側では一端側よりも前記貫通孔の軸心から遠ざけて、かつ、
前記検出コイルを、
前記貫通コイルの前記一端側では前記貫通孔の軸心に近づけつつ、
前記貫通コイルの前記他端側では一端側よりも前記貫通孔の軸心から遠ざけて、
前記一端側の前記貫通コイルよりも外側に位置する、
前記ワークの前記貫通孔に挿通されない部位の渦流測定をする、
ことを特徴とする渦流測定方法。 - 前記貫通コイルの一端側は、
前記貫通孔の前記ワークを挿通する入口側に設定する、
ことを特徴とする請求項1記載の渦流測定方法。 - 測定対象物たるワークを挿通する貫通孔が形成されるリング状の本体部と、
該本体部に内蔵され巻線の軸心を前記貫通孔の軸心と同一とする励磁コイルと、
前記本体部に内蔵され巻線の軸心を前記貫通孔の軸心と同一とする検出コイルと、
を備える渦流測定用貫通コイルであって、
前記励磁コイルの巻線の直径を、
前記渦流測定用貫通コイルの一端側から他端側に向かって漸次拡大し、かつ、
前記検出コイルの巻線の直径を、
前記渦流測定用貫通コイルの前記一端側から前記他端側に向かって漸次拡大する、
ことを特徴とする渦流測定用貫通コイル。 - 前記渦流測定用貫通コイルの一端側は、
前記貫通孔の前記ワークを挿通する入口側に設定する、
ことを特徴とする請求項3記載の渦流測定用貫通コイル。
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