JP5038306B2 - Electroacoustic transducer - Google Patents
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Description
本発明は、延伸材の非破壊超音波テスト分野に関し、強磁性物質からなる板金および帯金の内部欠陥の検出に使用することができる。 The present invention relates to the field of non-destructive ultrasonic testing of stretched materials, and can be used to detect internal defects in sheet metals and strips made of a ferromagnetic material.
特許文献1に開示された既知の電磁音響変換器(EMAT)は、永久磁石からなる磁気システム、集磁器(磁束濃縮器)、誘導コイルを備えており、永久磁石の同極の表面が、互いに対面して、かつ、集磁器に近接しており、また、誘導コイルが、被検体の上面に近接して、集磁器の表面に配置されていることを特徴としている。
A known electroacoustic transducer (EMAT) disclosed in
このEMATの欠点は、たとえば、EMATの作動表面から、磁気システムの磁場によって付着している付着物を取除く必要があるときに、磁気システムを即座に作動停止できないことである。 The disadvantage of this EMAT is that, for example, when it is necessary to remove deposits attached by the magnetic field of the magnetic system from the working surface of the EMAT, the magnetic system cannot be shut down immediately.
特許文献2に開示された既知のEMATは、極が、内側表面および外側表面上にあって互いにしっかり近接している、少なくとも2つの環状永久磁石、内側と外側のうちの一方の側からそれらの表面に取付けられ、内側の極が同極で対面するように配置されている、少なくとも1つの丸型永久磁石、および、強磁性物質からなり、誘導コイルに対しての高さを固定できるように環状磁石の内側で丸型永久磁石と同一の軸に取付けられた、円筒形の集磁器を備えている。 The known EMAT disclosed in U.S. Patent No. 6,057,049 has at least two annular permanent magnets whose poles are on the inner and outer surfaces and in close proximity to each other, from one of the inner and outer sides. At least one round permanent magnet attached to the surface and arranged so that the inner poles face each other at the same pole, and a ferromagnetic material so that the height relative to the induction coil can be fixed It has a cylindrical magnetic current collector attached to the same axis as the round permanent magnet inside the annular magnet.
このEMATの欠点は、被検体の表面からEMATを引き離す必要があるとき、あるいは、EMATの作動表面から磁気システムの磁場によって付着している付着物を取除く必要があるとき、あるいは、鉄カルボニルの微粒子を糊付けしてなる集磁器の数が多いときに、技術的な理由で、磁気システムの作動を即座に停止できないことである。 The disadvantage of this EMAT is when it is necessary to pull the EMAT away from the surface of the subject, or when it is necessary to remove the deposits attached by the magnetic field of the magnetic system from the working surface of the EMAT, or When there are a large number of current collectors formed by gluing fine particles, the magnetic system cannot be immediately stopped for technical reasons.
これら既知のEMATの共通の欠点は、磁気システムの作動を即座に停止するためには、被検体からEMATユニットを引き離す必要があることであり、このことによって、EMATの使用が複雑になっていることである。 A common disadvantage of these known EMATs is that the EMAT unit must be pulled away from the subject in order to immediately shut down the magnetic system, which complicates the use of EMAT. That is.
特許文献3に開示された既知の磁化器では、磁気システムは、2つの永久磁石からなる逆U字型の磁気回路である。この磁場は、磁石を180°回転して打ち消される。
In the known magnetizer disclosed in
特許文献4に開示された既知の保磁力計では、磁気回路の円筒状の開口部の中で自律的に回転するように平板上の永久磁石が複数取り付けられている。このことにより、これらの磁石の相対的な位置を0°から90°の間の角度αだけ変化させて、磁束を制御することができる。 In the known coercivity meter disclosed in Patent Document 4, a plurality of permanent magnets on a flat plate are attached so as to autonomously rotate in a cylindrical opening of a magnetic circuit. This allows the relative position of these magnets to be changed by an angle α between 0 ° and 90 ° to control the magnetic flux.
製品テストの際、角度α=0°の時、磁石の極が一致して最大の磁束が設定される。角度α=90°の時、磁束がゼロになり、機器は製品から自由に取外すことができる。 During product testing, when the angle α = 0 °, the poles of the magnets coincide and the maximum magnetic flux is set. When the angle α = 90 °, the magnetic flux becomes zero and the device can be freely removed from the product.
超音波テストは延伸材が動いている状態で行われ、特に、延伸材は高温であり、検査が行われる場所は技術的な考慮から安全にアクセスできないので、通常、人が介入することなく、被検体から磁気システムを即座に(自動的に)引き離すことが必要なEMATにおいては、これらのマニュアルの回転可能な磁石を備えた機器は使用できないという欠点を持つ。 Ultrasonic testing is performed with the stretch material in motion, especially because the stretch material is hot and the location where the inspection is performed is not safely accessible due to technical considerations, so usually without human intervention, In EMAT that requires immediate (automatic) separation of the magnetic system from the subject, these manual instruments with a rotatable magnet cannot be used.
上記の問題を解決するために、本発明は、自動モードで、被検体からEMATを、即座に、信頼性高く、引き離すことができる、移動可能な磁気システムを備えた、電磁音響変換機(EMAT)を提供することを目的としている。 In order to solve the above problems, the present invention provides an electroacoustic transducer (EMAT) comprising a movable magnetic system capable of quickly and reliably pulling EMAT away from a subject in an automatic mode. ).
外部筐体、集磁器を備えた基板、互いに同極が対面する永久磁石を備えた磁気システム、および、誘導コイル、を備えた電磁音響変換機によって、上述の問題は解決することができる。本発明では、この磁気システムは、非磁性物質からなる内部筐体に囲まれており、内部筐体は、集磁器に対して回転できるように、また、外部筐体に固定されているドライブに対して運動可能に連結されて、外部筐体に中に備えられる。 The above-mentioned problem can be solved by an electroacoustic transducer including an external housing, a substrate having a magnetic collector, a magnetic system having permanent magnets facing the same polarity, and an induction coil. In the present invention, this magnetic system is surrounded by an inner casing made of a non-magnetic material, and the inner casing can be rotated with respect to the magnetic collector, and can be attached to a drive fixed to the outer casing. It is movably connected to and is provided in the outer housing.
本発明の実施形態では、内部筐体は外部筐体に回転可能に取付けられている。 The implementation of the invention, the inner housing is rotatably mounted in the outer housing.
このような場合、磁気システムが、磁性物質からなるホルダーに取付けられた永久磁石から構成されるのに都合が良い。 In such a case, it is convenient for the magnetic system to consist of permanent magnets attached to a holder made of magnetic material.
内部筐体の外側表面は、円筒形をなすようにでき、外部筐体は、内部筐体を挿入する適当なアパーチャーを備えることができる。 The outer surface of the inner housing can be cylindrical and the outer housing can be provided with a suitable aperture for inserting the inner housing.
この他、ドライブは、ロッドが非磁性物質からなる案内スリーブの中に取付けられたスライドに接続された空気圧シリンダーとして製作され、スライドが内部筐体に固定されたピンによって内部筐体に接続され、かつ、スライドの中に形成された溝と協働することが望ましい。 In addition, the drive is manufactured as a pneumatic cylinder with a rod connected to a slide mounted in a guide sleeve made of a non-magnetic material, and the slide is connected to the inner housing by a pin fixed to the inner housing, And it is desirable to cooperate with a groove formed in the slide.
磁気システムは、集磁器13側で、内部筐体の外側表面に沿って合致する円筒形の表面を持ち、集磁器に対してクリアランスを持って配置されている。
The magnetic system has a cylindrical surface that matches the outer surface of the inner housing on the
この他、内部筐体と基板は、基板と被検体の表面との間のエアクッションを形成する圧縮空気を供給するダクトを備えていることが望ましい。 In addition, it is desirable that the inner housing and the substrate include a duct for supplying compressed air that forms an air cushion between the substrate and the surface of the subject.
図1−3に、回転可能な磁気システムを備えた、本発明のEMATの実施形態を示す。 Figure 1-3 with a rotatable magnet system, it shows the implementation form of the EMAT of the present invention.
本発明の実施形態のEMATは、外部筐体1、2つの側壁2、および、非磁性物質からなる基板3を備えている。外部筐体1の中に、スルー・アパーチャ4は、内部筐体5に回転可能に取付けられている。内部筐体5の外部表面は円筒形の形状を有している。内部筐体5は、非磁性物質からなり、外部筐体1の側壁2に固定された軸7に接する、ベアリング6に取付けられている(図2)。内部筐体5の中に、凹部8が設けられ、凹部8の横側面に固定されたピン9が配置されている。内部筐体5の中に、磁性物質からなるホルダー10が配置され、互いに同極が対面する3つの永久磁石からなる磁気システムが備えられている。基板3の上には、セラミックプレート12と集磁器13が固定されている。集磁器13に、誘導コイルが取付けられている。磁気システムは、集磁器13側で、内部筐体5の外部表面と一致する円筒形の表面を持ち、集磁器13に対するクリアランスΔを持つ。ドライブは、外部筐体1上に固定され、空気圧シリンダー15として製作されている。空気圧シリンダー15のロッド16は、外部筐体1に対して往復運動するよう案内スリーブ18に取付けられている、スライド17に取付けられている。スリーブ18は、非磁性物質からなる。スライド17の中に、溝19は製作され、その中にピン9が配置されている。圧縮空気(図1に矢印で示されている)を供給するために、外部筐体1の中に、ダクト20が設けられ、基板3の中に、ダクト21と開口部22が設けられている。
The EMAT according to the embodiment of the present invention includes an
作動位置で、空気圧シリンダー15のロッド16は、スライド17と共に、上部位置(図1に示されている)に上がり、また、永久磁石11からなる磁気システムの対称軸は、コイル14が巻かれている集磁器13の軸に位置合わせされている。
In the operating position, the
この位置で、集磁器13上で磁束は完全に閉じて、被検体23の調査を開始する。ダクト20、スペース21、および、開口部22を通って、圧縮空気が供給されると、エアクッションが基板3と被検体23の表面の間に形成されて、基板と被検体とが接触するのを防ぐことができる。
At this position, the magnetic flux is completely closed on the
EMATを、磁場でクランプせずに、即座に、被検体(金属板)から引き離す必要があるとき、あるいは、基板3の表面への付着物を取除く必要があるとき、空気圧シリンダー15の適当な場所に圧縮空気が供給され、ロッド16がスライド17と共に案内スリーブ18に沿ってストロークSだけ下方に移動する(スライド18とピン9のこの位置は、図1の一点鎖線で示されている)。ピン9と溝19の壁の協働によって、スライド17の中で、ホルダー10の中に配置された磁気システムと共に、外部筐体1に対して、ほぼ、90°の角度αだけ、内部筐体5が回転する。磁束は急峻に減少して、EMATを、自動モードで、被検体、から簡単に引き離すことができ、および/あるいは、付着物を、自動モードで、非磁性物質からなる基板3の表面から取外すことができる。
When it is necessary to immediately remove the EMAT from the subject (metal plate) without clamping it with a magnetic field, or when it is necessary to remove the deposits on the surface of the
本発明のEMATの実施形態は、磁気システムを作動停止させた際、たとえば、付着物を取除く必要があるとき、このようなEMATは、被検体に対する位置を変えない、という効果を持つ。 Embodiments of the EMAT of the present invention have the effect that when the magnetic system is deactivated, such as when it is necessary to remove deposits, such EMAT does not change position relative to the subject.
本発明のEMATの実施形態では、空気圧シリンダーは、ドライブとして使用され、当該技術分野で通常のスキルを持つ人なら特別な困難なく、別のタイプのドライブ、たとえば、電気的ドライブを適用することができ、このドライブをEMATの内部筐体に運動可能に連結した適当な機構を使用することができる。 In the EMAT embodiment of the present invention, the pneumatic cylinder is used as a drive, and a person with ordinary skill in the art can apply another type of drive, such as an electrical drive, without any particular difficulty. Any suitable mechanism can be used in which the drive is movably coupled to the internal housing of the EMAT.
Claims (6)
前記磁気システムが、非磁性物質からなる内部筐体に囲まれ、
前記内部筐体が、前記外部筐体の中で前記集磁器に対して自動モードで引き離すことができるように変位可能に備えられ、前記外部筐体に固定されたドライブに運動可能に連結されており、かつ
前記内部筐体が、前記外部筐体に回転可能に取付けられていることを特徴とする、電磁音響変換器。In an electromagnetic acoustic transducer comprising an external housing, a substrate having a magnetic current collector, a magnetic system having permanent magnets with the same polarity facing each other, and an induction coil,
The magnetic system is surrounded by an inner housing made of non-magnetic material;
The inner casing is displaceably provided in the outer casing so as to be separated from the current collector in an automatic mode, and is movably connected to a drive fixed to the outer casing. And the inner casing is rotatably attached to the outer casing.
前記空気圧シリンダーのロッドが、案内スリーブ内に配置され、非磁性物質からなるスライドと連結され、
前記スライドが、前記スライドに形成された溝と協働する、前記内部筐体に固定されたピンを介して、前記内部筐体に連結されている、
ことを特徴とする、請求項3の変換器。The drive is manufactured as a pneumatic cylinder;
A rod of the pneumatic cylinder is disposed in the guide sleeve and connected to a slide made of a non-magnetic material;
The slide is connected to the internal housing via a pin fixed to the internal housing, cooperating with a groove formed in the slide;
The converter according to claim 3 , wherein:
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