渦流探傷プローブおよび渦流探傷装置
【課題】簡単かつコンパクトな構成で渦流探傷プローブの検出部を加熱することができる渦流探傷プローブおよび同渦流探傷プローブを備える渦流探傷装置を提供する。
【解決手段】渦流探傷プローブ１００は、基部１０１と検出部１０６とで構成されている。基部１０１は、棒状に延びる胴部１０２と胴部１０２から張り出したフランジ部１０４とで構成されている。フランジ部１０４内には、検出部１０６に向かって露出した状態で８つの光ファイバ１０５が設けられている。光ファイバ１０５は、渦流探傷装置２００が備える光源部２１１に接続されており、同光源部２１１から供給される赤外線を検出部１０６に向かって出射する。検出部１０６は、磁芯１０７に巻き回されたコイル１０８ａ，１０８ｂの外側がケーシング１０９で覆われて構成されている。ケーシング１０９の表面には、光ファイバ１０５から出射された赤外線を吸収する熱線吸収層１１０が形成されている。
【解決手段】渦流探傷プローブ１００は、基部１０１と検出部１０６とで構成されている。基部１０１は、棒状に延びる胴部１０２と胴部１０２から張り出したフランジ部１０４とで構成されている。フランジ部１０４内には、検出部１０６に向かって露出した状態で８つの光ファイバ１０５が設けられている。光ファイバ１０５は、渦流探傷装置２００が備える光源部２１１に接続されており、同光源部２１１から供給される赤外線を検出部１０６に向かって出射する。検出部１０６は、磁芯１０７に巻き回されたコイル１０８ａ，１０８ｂの外側がケーシング１０９で覆われて構成されている。ケーシング１０９の表面には、光ファイバ１０５から出射された赤外線を吸収する熱線吸収層１１０が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査対象物の成形欠陥を被検査対象物に誘起した渦電流の変化を用いて検出するための渦流探傷プローブおよび同渦流探傷プローブを備える渦流探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、成形品における寸法不良、キズ、割れおよび欠けなどの成形欠陥を検出する検査装置として渦流探傷装置がある。渦流探傷装置は、成形品などの被検査対象物に交流電流が流れるコイルを近接配置することにより検査対象部分に交番磁界による渦電流を誘起させた際のコイル両端部における電圧やインピーダンスの変化を用いて被検査対象物における上記成形欠陥を検出している。
【０００３】
このような渦流探傷装置においては、渦流探傷プローブにおけるコイルの温度変化に起因した抵抗値の変化によって検出精度にバラツキが生じることがある。このため、例えば、下記特許文献１には、渦流探傷プローブにおけるコイルを内包する検出部に温度調節した空気を吹き付けることにより渦流探傷プローブにおける検出部の温度変化を抑えて成形欠陥の検出精度を向上させる渦流探傷プローブが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２２０５４１号公報
【０００５】
しかしながら、このような渦流探傷プローブを用いた渦流探傷装置においては、渦流探傷プローブの検出部に温度調節した空気を供給するためのコンプレッサ、空気の加熱装置およびこれらを制御する制御装置が必要となって渦流探傷装置が大型化および複雑化するとともに検出部の温度制御も困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、簡単かつコンパクトな構成で渦流探傷プローブの検出部を加熱することができる渦流探傷プローブおよび同渦流探傷プローブを備える渦流探傷装置を提供することにある。
【発明の概要】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に係る本発明の特徴は、被検査対象物の成形欠陥を被検査対象物に誘起した渦電流の変化を用いて検出するための渦流探傷プローブであって、渦電流を誘起するとともに同渦電流の変化を検出する少なくとも１つのコイルを有した検出部と、検出部の長手方向における一方の端部側から前記コイルを加熱するための電磁波を出射する電磁波出射部とを備えることにある。この場合、本発明における電磁波とは、物質に吸収されることにより熱を生じさせる光線であって、主として、赤外線（近赤外線、中赤外線、遠赤外線）、可視光線または紫外線である。
【０００８】
このように構成した請求項１に係る本発明の特徴によれば、渦流探傷プローブは、被検査対象物に渦電流を誘起させとともに被検査対象物の渦電流の変化を検出するコイルを備える検出部を加熱するための電磁波を出射する電磁波出射部を有している。この場合、渦流探傷プローブにおける電磁波出射部には、電磁波を供給する電磁波供給手段、具体的には、上記赤外線や可視光線などを照射する光源が接続される。すなわち、渦流探傷プローブは、従来に比べて少ない構成要素で検出部を加熱することができる。この結果、渦流探傷プローブおよび同渦流探傷プローブを備える渦流探傷装置を簡単かつコンパクトに構成することができるとともに検出部の温度制御を比較的容易に行なうことができる。
【０００９】
また、請求項２に係る本発明の他の特徴は、前記渦流探傷プローブにおいて、検出部は、前記コイルを覆うケーシングを備えることにある。この場合、ケーシングは、磁気的に中立な素材、換言すれば、透磁率が「１」に近い非磁性素材で構成すると良い。
【００１０】
このように構成した請求項２に係る本発明の他の特徴によれば、渦流探傷プローブにおける検出部は、コイルがケーシングによって覆われている。これにより、コイルによって誘起される磁束の向きを規制することができ、渦流探傷プローブによる成形欠陥の検出精度が向上する。例えば、ケーシングを磁気的に中立な素材（例えば、ステンレス鋼）で構成することにより、コイルによって誘起される磁束の向きをケーシングの一方の端部から他方の端部に向うように形成することができる。
【００１１】
また、請求項３に係る本発明の他の特徴は、前記渦流探傷プローブにおいて、検出部は、外側表面に熱線吸収層を備えることにある。この場合、検出部における外側表面は、コイルが露出している場合には、コイルの外表面であり、コイルがケーシングによって覆われている場合にはケーシングの外表面である。また、熱線吸収層は、電磁波を吸収して熱に変換易い材料からなる層である。この熱線吸収層は、例えば、カーボンブラックやセレンなどの非磁性素材を主材として構成されていることが好ましい。また、熱線吸収層は、電磁波を吸収し易い色、例えば黒色系に着色されていると良い。そして、このような熱線吸収層は、検出部の外側表面に塗布、塗装、付着または貼り付けによって構成することができる他、電磁波を吸収して熱に変換易い材料をコイルやケーシングの材料に混ぜて構成することもできる。
【００１２】
このように構成した請求項３に係る本発明の他の特徴によれば、渦流探傷プローブにおける検出部は、外側表面に熱線吸収層を備えている。これにより、検出部を効率的に加熱することができる。
【００１３】
また、請求項４に係る本発明の他の特徴は、前記渦流探傷プローブにおいて、電磁波出射部は、検出部に沿ってまたは向って電磁波を出射する光ファイバを備えることにある。
【００１４】
このように構成した請求項４に係る本発明の他の特徴によれば、渦流探傷プローブにおける電磁波出射部は、光ファイバを備えている。これにより、電磁波供給手段から供給される電磁波を効率的に検出部に導くことができる。
【００１５】
また、本発明は渦流探傷プローブの発明として実施できるばかりでなく、この渦流探傷プローブを備えた渦流探傷装置の発明としても実施できるものである。
【００１６】
具体的には、請求項５に示すように、被検査対象の成形欠陥を被検査対象物に誘起した渦電流の変化を用いて検出する渦流探傷装置であって、請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載した渦流探傷プローブと、渦流探傷プローブに電磁波を供給する電磁波供給手段とを備えるとよい。
【００１７】
このように構成した請求項５に係る本発明の特徴によれば、上記渦流探傷プローブの発明と同様の作用効果が期待できる。
【００１８】
また、この場合、請求項６に示すように、前記渦流探傷装置において、電磁波供給手段は、渦流探傷プローブの作動を制御する制御部と同一筐体内に収められるハロゲンランプと、ハロゲンランプから出射された電磁波を渦流探傷プローブに導く光ファイバとを備えるとよい。
【００１９】
このように構成した請求項６に係る本発明の他の特徴によれば、渦流探傷装置は、渦流探傷プローブの作動を制御する制御部を収容する筐体内に渦流探傷プローブの検出部に電磁波を供給するハロゲンランプを収容している。これにより、渦流探傷装置の電源を入れた際、ハロンランプの点灯による発熱によって筐体内を早期に暖めることができ、筐体内に設けられた制御部を構成する各種電気回路および電子回路を早期に暖めて安定状態にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係る渦流探傷プローブの外観構成を概略的に示しており、（Ａ）は渦流探傷プローブの一部を切り欠いた一部切欠き正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す渦流探傷プローブを図示下側から見た底面図である。
【図２】図１（Ａ），（Ｂ）に示す渦流探傷プローブを備える渦流探傷装置の作動を制御するための制御システムのブロック図である。
【図３】渦流探傷プローブを備えた渦流探傷装置のシステム構成を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る渦流探傷プローブおよび同渦流探傷プローブを備えた渦流探傷装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明に係る渦流探傷プローブ１００の構成を概略的に示しており、（Ａ）は渦流探傷プローブ１００の一部を切り欠いた一部切欠き正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す渦流探傷プローブ１００を図示下側から見た底面図である。また、図２は、図１（Ａ），（Ｂ）に示す渦流探傷プローブ１００を備える渦流探傷装置２００の作動を制御するための制御システムのブロック図である。また、図３は、渦流探傷プローブ１００を備えた渦流探傷装置２００のシステム構成を示した模式図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。
【００２２】
この渦流探傷プローブ１００および同渦流探傷プローブ１００を備えた渦流探傷装置２００は、成形品などの被検査対象ＷＫにおける寸法不良、キズ、割れおよび欠けなどの成形欠陥を渦流探傷法により検出する。この場合、渦流探傷法とは、被検査対象物ＷＫに交番磁界による渦電流を誘起させた際のコイル両端部における電圧やインピーダンスの変化を用いて被検査対象物ＷＫにおける成形欠陥を検出する検出方法である。本実施形態においては、渦流探傷プローブ１００および同渦流探傷プローブ１００を備えた渦流探傷装置２００は、レシプロエンジンにおけるシリンダブロックなどの被検査対象物ＷＫに形成されたネジ穴（所謂、タップ穴）ＴＨの成形欠陥をこの渦流探傷法を用いて検出することを想定している。
【００２３】
（渦流探傷プローブ１００の構成）
渦流探傷プローブ１００は、基部１０１を備えている。基部１０１は、ステンレス鋼を図示上下方向に延びる棒状に形成した部品であり、胴部１０２とフランジ部１０４とで構成されている。胴部１０２は、図示しない貫通孔を有した丸棒状に形成された部分であり、胴部１０２の側面中央部に光ファイバケーブル９１を接続するための光ファイバ接続部１０２ａが形成されている。また、この胴部１０２における図示上側端部には、この渦流探傷プローブ１００を保持プレート９２に取り付けるための雄ネジ部１０３ａが形成されるとともに、同雄ネジ部１０３ａにおける図示上側端部に三芯ケーブル９３を接続するためのケーブル接続部１０３ｂが形成されている。保持プレート９２は、被検査対象物ＷＫの成形欠陥を検査する際に渦流探傷プローブ１００を保持する板状の部材である。この保持プレート９２は、図示しない変位機構によって被測定対象物ＷＫに対して３次元方向（上下左右前後方向）に変位するように支持されている。
【００２４】
フランジ部１０４は、胴部１０２における図示下側端部にて鍔状に張り出して形成された部分であり、図示下方に向って延びて形成されている。このフランジ部１０４内には、フランジ部１０４内を軸線方向に貫通するとともに、フランジ部１０４における図示下側端面から露出した状態で８つの光ファイバ１０５が設けられている。光ファイバ１０５は、後述する光源部２１１から出射された赤外線を後述するケーシング１０７に向かって出射させるための光路を形成するガラス繊維である。これら８つの光ファイバ１０５は、フランジ部１０４における図示下側端面において、後述するケーシング１０９の外側であって同ケーシング１０９の外周に沿ったリング状に互いに等間隔で配置されている。
【００２５】
フランジ部１０４における図示下方には、検出部１０６が形成されている。検出部１０６は、被検査対象物ＷＫに交番磁界による渦電流を誘起させるとともに同渦電流の変化を検出するための部分であり、主として、磁芯１０７、コイル１０８ａ，１０８ｂ、ケーシング１０９および熱線吸収層１１０によって構成されている。磁芯１０７は、コイル１０８ａ，１０８ｂに交流電流を通電することにより生じる磁束を強くするための部品であり、フランジ部１０４の図示下側端面における中央部から図示上下方向に棒状に延びて形成されている。この磁芯１０７は、コイル１０８ａ，１０８ｂとともに磁気回路を形成可能な強磁性材料によって構成されている。本実施形態においては、磁芯１０７は、パーマロイによって構成されている。この磁芯１０７の外周部には、２つのコイル１０８ａ，１０８ｂがそれぞれ巻き回されている。
【００２６】
コイル１０８ａ，１０８ｂは、交流電流が流されることにより交番磁界を生じさせるための部品であり、銅線を螺旋状に巻いて構成されている。これら２つのコイル１０８ａ，１０８ｂは、磁芯１０７の外周上において互いに反対方向に向う磁束が誘起される所謂差動接続によって繋がれて後述するブリッジ回路２０５の一部を構成する。このコイル１０８ａ，１０８ｂの外側には、ケーシング１０９が設けられている。
【００２７】
ケーシング１０９は、コイル１０８ａ，１０８ｂによって誘起される磁束の向きを規制するための円筒状の部品であり、磁気的に中立な素材（例えば、ステンレス鋼）で構成されている。この場合、磁気的に中立な素材とは、透磁率が「１」に近い非磁性の素材である。このケーシング１０９は、コイル１０８ａ，１０８ｂを覆うことができるとともに被測定対象物ＷＫにおけるネジ穴ＴＨに挿入可能な内径、外径および長さにそれぞれ形成されている。このケーシング１０９により、コイル１０８ａ，１０８ｂによって誘起される磁束は、ケーシング１０９の一方の端部から他方の端部に向うように形成される。
【００２８】
ケーシング１０９の外側表面には、熱線吸収層１１０が形成されている。熱線吸収層１１０は、光ファイバ１０５から照射される赤外線を吸収して熱に変換易い材料からなる層である。本実施形態においては、熱線吸収層１１０は、カーボンブラックを主材とした黒色の熱線吸収耐熱塗料をケーシング１０９の表面に塗布することにより構成されている。
【００２９】
（渦流探傷装置２００の構成）
この渦流探傷プローブ１００は、光ファイバケーブル９１および三芯ケーブル９２を介して渦流探傷装置２００に接続されている。渦流探傷プローブ２００は、被検査対象物ＷＫにおけるネジ穴ＴＨの成形欠陥を検出するために渦流探傷プローブ１００の作動を制御する制御装置である。この渦流探傷装置２００は、発振回路２０１を備えている。発振回路２０１は、所定の周波数（例えば、２０〜１６０Ｈｚ）の交流信号を位相調整回路２０２および電流増幅回路２０３にそれぞれ発振する回路である。
【００３０】
位相調整回路２０２は、発振回路２０１から出力された交流信号の位相（０〜３６０度）を調整して位相検波回路２０７に出力する回路である。一方、電流増幅回路２０３は、発振回路２０１から出力された交流信号の電流を増幅して出力トランス２０４に出力する回路である。出力トランス２０４は、ブリッジ回路２０５におけるインピーダンスを調整するために電流増幅回路２０３から出力された交流信号の電圧を調整する回路である。
【００３１】
ブリッジ回路２０５は、渦流探傷プローブ１００に内蔵されているコイル１０８ａ，１０８ｂを三芯ケーブル９３を介して含んで構成された所謂ホイーストンブリッジ回路である。このブリッジ回路２０５は、ブリッジを構成する各コイルの非平衡状態となった際のインピーダンス変化に応じた電圧信号である差信号を交流増幅回路２０６に出力する。また、ブリッジ回路２０５は、コイル１０８ａ，１０８ｂに流れる電流を検出する図示しない電流検出器を備えており、この電流検出器による検出信号を制御部２０９に出力する。交流増幅回路２０６は、ブリッジ回路２０５から出力された差信号を増幅して位相検波回路２０７に出力する回路である。
【００３２】
位相検波回路２０７は、発振回路２０１から入力された交流信号を基準信号とするとともにブリッジ回路２０５から入力した差信号を参照信号として位相検波する回路である。具体的には、位相検波回路２０７は、発振回路２０１から入力された交流信号とブリッジ回路２０５から入力した差信号とを掛け算することにより、基準信号の振幅に比例した直流分と２倍の周波数の交流分とからなる乗算信号を生成してローパスフィルタ２０８に出力する。ローパスフィルタ２０８は、位相検波回路２０７から入力した乗算信号から直流成分を抽出して制御部２０９に出力する回路である。
【００３３】
制御部２０９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、渦流探傷装置２００の全体の作動を総合的に制御する。具体的には、制御部２１０は、発振回路２０１、位相調整回路２０２、判定回路２１０および光源部２１１の各作動をそれぞれ制御する。この場合、制御部２０９は、ローパスフィルタ２０８からの出力される直流信号をＡ／Ｄ変換して得たデータ値、すなわち、コイル１０８ａ，１０８ｂのインピーダンス変化量を表すデータ値を判定回路２１０に出力する。また、制御部２０９は、ブリッジ回路２０５の電流検出器から出力される電流検出信号に基づいて光源部２１１の作動を制御する。また、この制御部２０９は、制御部２０９に対して作業者からの操作を受付けるための操作スイッチ群からなる入力装置２０９ａ、および作業者に対して制御部２０９の作動状況を表示するための液晶ディスプレイからなる表示装置２０９ｂをそれぞれ備えている。
【００３４】
判定回路２１０は、被測定対象物ＷＫにおける成形欠陥の有無を判定する回路である。具体的には、判定回路２１０は、入力装置２０９ａおよび制御部２０９を介して設定される成形欠陥の基準判定値と、制御部２０９から入力するインピーダンス変化量を表すデータ値とを比較する。そして、判定回路２１０は、インピーダンス変化量を表すデータ値が基準判定値に対して所定の範囲内ある場合には、成形欠陥が無いと判定するとともに同判定結果を表す制御信号を制御部２０９に出力する。一方、判定回路２１０は、インピーダンス変化量を表すデータ値が基準判定値に対して所定の範囲外である場合には、成形欠陥が有ると判定するとともに同判定結果を表す制御信号を制御部２０９に出力する。
【００３５】
光源部２１１は、渦流探傷プローブ１００に供給する赤外線を出射する機械装置であり、主として、図示しないハロゲンランプおよびアパーチャをそれぞれ備えて構成されている。これらのうちハロゲンランプは、制御部２０９に作動が制御されることにより赤外線を発光する光源である。また、アパーチャは、制御部２０９に作動が制御されることによりハロゲンランプから照射されて光ファイバケーブル９１に導かれる赤外線の量を調整する光量調整器である。
【００３６】
この光源部２１１は、発振回路２０１、位相調整回路２０２、電流増幅回路２０３、出力トランス２０４、ブリッジ回路２０５、交流増幅回路２０６、位相検波回路２０７、ローパスフィルタ２０８、制御部２０９および判定回路２１０とともに筺体２１２内に収容されている。そして、この光源部２１１は、光ファイバケーブル９１を介して渦流探傷プローブ１００の光ファイバ１０５に接続される。
【００３７】
（渦流探傷プローブ１００および渦流探傷装置２００の作動）
次に、上記のように構成した渦流探傷プローブ１００および渦流探傷装置２００の作動について説明する。まず、作業者は、渦流探傷プローブ１００を保持プレート９２に保持させるとともに、光ファイバケーブル９１および三芯ケーブル９３を光ファイバ接続部１０２ａおよびケーブル接続部１０３ｂにそれぞれ接続する。次いで、作業者は、渦流探傷装置２００における入力装置２０９ａを操作することにより、渦流探傷装置２００の電源をＯＮにする。
【００３８】
この操作に応答して制御部２０９は、図示しない所定の制御プログラムを実行することにより各部、具体的には、発振回路２０１、位相調整回路２０２、判定回路２１０および光源部２１１をそれぞれ起動させた後、作業者からの指示を待つ待機状態となる。この場合、光源部２１１は、制御部２０９による作動制御によってハロゲンランプ（図示せず）が点灯を開始する。これにより、渦流探傷装置２００の筺体２１２内はハロゲンランプから伝わる熱によって急速に暖められるため、筺体２１２内の各回路は安定して動作することができる定常状態に早期に移行する。なお、この場合、光源部２１１が備えるアパーチャ（図示せず）は閉じているため、ハロゲンランプから照射された赤外線が光ファイバケーブル９１を介して渦流探傷プローブ１００に導かれることはない。
【００３９】
次に、作業者は、渦流探傷プローブ１００および渦流探傷装置２００を被検査対象物ＷＫの成形欠陥を検出可能な状態である成形欠陥検出モードに設定する。具体的には、作業者は、入力装置２０９ａを操作することにより、制御部２０９に対して成形欠陥検出モードの実行を指示する。この制御部２０９への成形欠陥検出モードの実行の指示に先立って作業者は、入力装置２０９ａを操作することにより、判定回路２１０が成形欠陥を判定に用いる基準判定値を予め設定しておく。そして、この指示に応答して制御部２０９は、図示しない成形欠陥検出プログラムの実行を開始することにより渦流探傷プローブ１００および渦流探傷装置２００を被検査対象物ＷＫの成形欠陥の検出可能な状態とする。
【００４０】
具体的には、制御部２０９は、発振回路２０１から所定周波数の交流信号を出力することにより渦流探傷プローブ１００の検出部１０６内に設けられてブリッジ回路２０５を構成するコイル１０８ａ，１０８ｂを励磁する。また、制御部２０９は、光源部２１１のアパーチャ（図示せず）を開いてハロゲンランプから照射される赤外線を光ファイバケーブル９１に導く。光ファイバケーブル９１に導かれた赤外線は、この光ファイバケーブル９１を介して渦流探傷プローブ１００における光ファイバ１０５の一方の端部に導かれた後、渦流探傷プローブ１００のフランジ１０４の図示下側端面に露出する光ファイバケーブル１０５の他方の端面から出射する。すなわち、渦流探傷プローブ１００のフランジ１０４の図示下側端面に露出する光ファイバケーブル１０５の他方の端面が、本発明における電磁波出射部に相当する。
【００４１】
そして、渦流探傷プローブ１００のフランジ１０４の図示下側端面に露出する光ファイバケーブル１０５の他方の端面から出射した赤外線、換言すれば、検出部１０６の長手方向における一方（図示上方）の端部側から出射された赤外線は、ケーシング１０９の表面に沿って進行しながらケーシング１０９の表面に形成された熱線吸収層１１０に吸収されて熱に変換される。これにより、ケーシング１０９の内部に収容されたコイル１０８ａ，１０８ｂは熱線吸収層１１０から生じた熱によって加熱される。この場合、ケーシング１０９は、熱伝導性の良い金属（例えば、ステンレス鋼）で構成されているため、効率的に熱を伝導してコイル１０８ａ，１０８ｂを加熱することができる。すなわち、コイル１０８ａ，１０８ｂは、熱線吸収層１１０から生じた熱によって外気から熱的に遮断された状態となる。
【００４２】
そして、この場合、制御部２０９は、ブリッジ回路２０５に内蔵される電流検出器から出力される電流検出信号を入力することにより、コイル１０８ａ，１０８ｂの温度を算出するとともに、この算出した温度が所定の設定温度となるように光源部２１１のアパーチャの開度を調節する。すなわち、渦流探傷プローブ１００の検出部１０６に内蔵されるコイル１０８ａ，１０８ｂは自身の温度センサとしても機能する。これにより、渦流探傷プローブ１００の検出部１０６に照射される赤外線の光量が調整されるため、コイル１０８ａ，１０８ｂの温度が所定の一定温度に維持される。この場合、コイル１０８ａ，１０８ｂが温度調整される所定の温度は、本発明者の実験によれば、２０〜２５℃が好適である。
【００４３】
このように渦流探傷プローブ１００のコイル１０８ａ，１０８ｂの温度が一定温度に調整された状態で渦流探傷プローブ１００は、保持プレート９２の変位を介して被検出対象物ＷＫのネジ穴ＴＨに対して位置決めされる。そして、保持プレート９２が図示下方（図示矢印参照）に変位することにより、渦流探傷プローブ１００の検出部１０６がネジ穴ＴＨ内に挿入される。これにより、渦流探傷プローブ１００の検出部１０６が挿入された被検出対象物ＷＫにおけるネジ穴ＴＨの周囲には、渦流探傷プローブ１００の検出部１０６の周囲に誘起された交番磁界により渦電流が生じる。このため、ネジ穴ＴＨ内に挿入されたコイル１０８ａ，１０８ｂは、ネジ穴ＴＨの形状に応じた渦電流によってインピーダンスが変化する。
【００４４】
このコイル１０８ａ，１０８ｂにおけるインピーダンスの変化量は、ブリッジ回路２０５、交流増幅回路２０６、位相検波回路２０７およびローパスフィルタ２０８を介して制御部２０９によって検出されて判定回路２１０に出力される。これにより、判定回路２１０は、予め設定された成形欠陥の基準判定値と、制御部２０９から入力するインピーダンス変化量を表すデータ値とを比較することにより成形欠陥の有無を判定するとともに、この判定結果を表す制御信号を制御部２０９に出力する。したがって、制御部２０９は、判定回路２１０から入力した判定結果を表示装置２０９ｂに表示させる。一方、渦流探傷プローブ１００は、保持プレート９２の変位を介して検出部２０６がネジ穴ＴＨ内に所定時間だけ配置された後速やかにネジ穴ＴＨから離隔されて待機位置に戻る（図３参照）。
【００４５】
被検出対象物ＷＫのネジ穴ＴＨに対する一連の成形欠陥の検出処理の間、渦流探傷プローブ１００のコイル１０８ａ，１０８ｂは、光ファイバ１０５から照射される赤外線によって所定の一定温度に維持される。そして、被検出対象物ＷＫのネジ穴ＴＨに対する成形欠陥の検出作業を終了する場合には、作業者は、入力装置２０９ａを操作することにより、制御部２０９に対して成形欠陥検出モードの実行の終了を指示する。この指示に応答して制御部２０９は、発振回路２０１、位相調整回路２０２、判定回路２１０および光源部２１１の作動を停止させて成形欠陥検出プログラムの実行を終了した後、再び作業者からの指示を待つ待機状態となる。これにより、渦流探傷プローブ１００におけるコイル１０８ａ，１０８ｂの励磁状態および加熱状態がそれぞれ解消される。そして、作業者が入力装置２０９ａを操作することにより、渦流探傷装置２００の電源をＯＦＦにすることにより、制御部２０９は、発振回路２０１、位相調整回路２０２、判定回路２１０および光源部２１１の各起動を停止させる。
【００４６】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、渦流探傷プローブ１００は、被検査対象物ＷＫに渦電流を誘起させとともに被検査対象物ＷＫの渦電流の変化を検出するコイル１０８ａ，１０８ｂを備える検出部１０６を加熱するための赤外線を出射する光ファイバ１０５を有している。この場合、渦流探傷プローブ１００における光ファイバ１０５には、赤外線を供給する光源部２１１、具体的には、前記赤外線を照射するハロゲンランプが接続される。すなわち、渦流探傷プローブ１００および渦流探傷装置２００は、従来に比べて少ない構成要素で検出部１０６を加熱することができる。この結果、渦流探傷プローブ１００および同渦流探傷プローブ１００を備える渦流探傷装置２００を簡単かつコンパクトに構成することができるとともに検出部１０６の温度制御を比較的容易に行なうことができる。
【００４７】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００４８】
例えば、上記実施形態においては、被検出対象物ＷＫに渦電流を誘起するとともに同渦電流の変化を検出するために２つのコイル１０８ａ，１０８ｂを用いた。しかし、コイルの数は、渦電流を誘起するとともに同渦電流の変化を検出することができれば、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、渦電流を誘起するとともに同渦電流の変化を検出するコイルの数は、少なくとも１つ以上のコイルであればよい。この場合、渦電流を誘起するコイルと渦電流による電圧やインピーダンスの変化を検出するコイルとを同一のコイルとしてもよいし、それぞれ別々のコイルを用意して構成してもよい。
【００４９】
また、上記実施形態においては、ハロゲンランプから出射される赤外線によって渦流探傷プローブ１００における検出部１０６を加熱するように構成した。しかし、渦流探傷プローブ１００における検出部１０６を加熱することができれば、光源や電磁波の種類は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ハロゲンランプに代えて赤外線を出射する電球やＬＥＤを光源として用いることができる。また、赤外線に代えて赤外線以外の熱線、可視光線または紫外線を用いて検出部１０６を加熱することもできる。
【００５０】
また、上記実施形態においては、光源部２１１を渦流探傷装置１００の筐体２１２内に配置した。しかし、光源部２１１は、筐体２１２内以外の場所、例えば、渦流探傷プローブ１００を保持する保持プレート９２などの渦流探傷プローブ１００の近傍に配置することもできる。また、赤外線などの電磁波を出射する光源をＬＥＤなどのコンパクトな光源で構成すれば、このような光源（例えば、ＬＥＤ）を渦流探傷プローブ１００内に配置することもできる。
【００５１】
また、上記実施形態においては、渦流探傷プローブ１００の検出部１０６は、コイル１０８ａ，１０８ｂの外側をケーシング１０９で覆って構成した。しかし、渦流探傷プローブ１００の検出部１０６は、ケーシング１０９を省略してコイル１０８ａ，１０８ｂを露出させた状態で構成することもできる。この場合、熱線吸収層１１０は、コイル１０８ａ，１０８ｂの表面に熱線吸収塗料などを塗布や塗装などにより直接形成することができる。
【００５２】
また、上記実施形態においては、渦流探傷プローブ１００の検出部１０６は、ケーシング１０９の外側に熱線吸収層１１０を形成して構成した。しかし、渦流探傷プローブ１００の検出部１０６は、熱線吸収層１１０を省略して構成することもできる。この場合、ケーシング１０９は、ステンレス鋼などの金属素材のみで構成してもよいが、電磁波を吸収して熱に変換し易い黒色系の色の素材で構成することもできる。この場合、ケーシング１０９を構成する素材に熱線吸収層１１０を構成する素材（例えば、カーボンブラック）を混ぜてケーシング１０９を構成することもできる。
【００５３】
また、上記実施形態においては、光ファイバ１０５は、渦流探傷プローブ１００のフランジ部１０４における図示下側端面においてケーシング１０９の外側表面に赤外線を照射するように配置されている。しかし、光ファイバ１０５は、渦流探傷プローブ１００のフランジ部１０４における図示下側端面においてケーシング１０９の内側に配置してケーシング１０９内に赤外線を出射するように構成することもできる。
【００５４】
また、上記実施形態においては、コイル１０８ａ，１０８ｂに流れる電流量に基づいてコイル１０８ａ，１０８ｂの温度を検出して光源部２１１におけるアパーチャの開度調整を介してコイル１０８ａ，１０８ｂの温度を一定温度に調整制御した。しかし、渦流探傷プローブ１００の検出部１０６に常に一定量の赤外線を連続的または断続的に照射することにより検出部１０６（コイル１０８ａ，１０８ｂ）を加熱するように構成することもできる。すなわち、コイル１０８ａ，１０８ｂの温度制御を省略することもできる。また、図２に示すように、コイル１０８ａ，１０８ｂの温度制御に際して、別途、渦流探傷プローブ１００の外気温を検出する外気温センサ２１３を設けることにより、検出部１０６（コイル１０８ａ，１０８ｂ）の温度を外気温に応じて制御するように構成することもできる。
【００５５】
また、上記実施形態においては、渦流探傷プローブ１００および渦流探傷装置２００は、シリンダブロックに形成されたネジ穴ＴＨの成形欠陥を検出した。しかし、この渦流探傷プローブ１００および渦流探傷装置２００は、シリンダブロック以外の成形品のネジ穴ＴＨ、シリンダブロックを構成する他の構成部分、シリンダブロック以外の成形品の構成部分の成形欠陥をそれぞれ検出するために用いることができることは当然である。これらの場合、渦流探傷プローブ１００および渦流探傷装置２００は、穴（貫通孔も含む）以外の形状、突起または平面形状部分における成形欠陥をそれぞれ検出することができる。
【符号の説明】
【００５６】
ＷＫ…被検査対象物，ＴＨ…ネジ穴、
９１…光ファイバケーブル、９１…保持プレート、９２…三芯ケーブル、
１００…渦流探傷プローブ、１０１…基部、１０２…胴部、１０２ａ…光ファイバ接続部、１０３ａ…雄ネジ部、１０３ｂ…ケーブル接続部、１０４…フランジ部、１０５…光ファイバ、１０６…検出部、１０７…磁芯、１０８ａ，１０８ｂ…コイル、１０９…ケーシング、１１０…熱線吸収層、
２００…渦流探傷装置、２０１…発振回路、２０２…位相調整回路、２０３…電流増幅回路、２０４…出力トランス、２０５…ブリッジ回路、２０６…交流増幅回路、２０７…位相検波回路、２０８…ローパスフィルタ、２０９…制御部、２０９ａ…入力装置、２０９ｂ…表示装置、２１０…判定回路、２１１…光源部、２１２…筐体、２１３…外気温センサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査対象物の成形欠陥を被検査対象物に誘起した渦電流の変化を用いて検出するための渦流探傷プローブおよび同渦流探傷プローブを備える渦流探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、成形品における寸法不良、キズ、割れおよび欠けなどの成形欠陥を検出する検査装置として渦流探傷装置がある。渦流探傷装置は、成形品などの被検査対象物に交流電流が流れるコイルを近接配置することにより検査対象部分に交番磁界による渦電流を誘起させた際のコイル両端部における電圧やインピーダンスの変化を用いて被検査対象物における上記成形欠陥を検出している。
【０００３】
このような渦流探傷装置においては、渦流探傷プローブにおけるコイルの温度変化に起因した抵抗値の変化によって検出精度にバラツキが生じることがある。このため、例えば、下記特許文献１には、渦流探傷プローブにおけるコイルを内包する検出部に温度調節した空気を吹き付けることにより渦流探傷プローブにおける検出部の温度変化を抑えて成形欠陥の検出精度を向上させる渦流探傷プローブが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２２０５４１号公報
【０００５】
しかしながら、このような渦流探傷プローブを用いた渦流探傷装置においては、渦流探傷プローブの検出部に温度調節した空気を供給するためのコンプレッサ、空気の加熱装置およびこれらを制御する制御装置が必要となって渦流探傷装置が大型化および複雑化するとともに検出部の温度制御も困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、簡単かつコンパクトな構成で渦流探傷プローブの検出部を加熱することができる渦流探傷プローブおよび同渦流探傷プローブを備える渦流探傷装置を提供することにある。
【発明の概要】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に係る本発明の特徴は、被検査対象物の成形欠陥を被検査対象物に誘起した渦電流の変化を用いて検出するための渦流探傷プローブであって、渦電流を誘起するとともに同渦電流の変化を検出する少なくとも１つのコイルを有した検出部と、検出部の長手方向における一方の端部側から前記コイルを加熱するための電磁波を出射する電磁波出射部とを備えることにある。この場合、本発明における電磁波とは、物質に吸収されることにより熱を生じさせる光線であって、主として、赤外線（近赤外線、中赤外線、遠赤外線）、可視光線または紫外線である。
【０００８】
このように構成した請求項１に係る本発明の特徴によれば、渦流探傷プローブは、被検査対象物に渦電流を誘起させとともに被検査対象物の渦電流の変化を検出するコイルを備える検出部を加熱するための電磁波を出射する電磁波出射部を有している。この場合、渦流探傷プローブにおける電磁波出射部には、電磁波を供給する電磁波供給手段、具体的には、上記赤外線や可視光線などを照射する光源が接続される。すなわち、渦流探傷プローブは、従来に比べて少ない構成要素で検出部を加熱することができる。この結果、渦流探傷プローブおよび同渦流探傷プローブを備える渦流探傷装置を簡単かつコンパクトに構成することができるとともに検出部の温度制御を比較的容易に行なうことができる。
【０００９】
また、請求項２に係る本発明の他の特徴は、前記渦流探傷プローブにおいて、検出部は、前記コイルを覆うケーシングを備えることにある。この場合、ケーシングは、磁気的に中立な素材、換言すれば、透磁率が「１」に近い非磁性素材で構成すると良い。
【００１０】
このように構成した請求項２に係る本発明の他の特徴によれば、渦流探傷プローブにおける検出部は、コイルがケーシングによって覆われている。これにより、コイルによって誘起される磁束の向きを規制することができ、渦流探傷プローブによる成形欠陥の検出精度が向上する。例えば、ケーシングを磁気的に中立な素材（例えば、ステンレス鋼）で構成することにより、コイルによって誘起される磁束の向きをケーシングの一方の端部から他方の端部に向うように形成することができる。
【００１１】
また、請求項３に係る本発明の他の特徴は、前記渦流探傷プローブにおいて、検出部は、外側表面に熱線吸収層を備えることにある。この場合、検出部における外側表面は、コイルが露出している場合には、コイルの外表面であり、コイルがケーシングによって覆われている場合にはケーシングの外表面である。また、熱線吸収層は、電磁波を吸収して熱に変換易い材料からなる層である。この熱線吸収層は、例えば、カーボンブラックやセレンなどの非磁性素材を主材として構成されていることが好ましい。また、熱線吸収層は、電磁波を吸収し易い色、例えば黒色系に着色されていると良い。そして、このような熱線吸収層は、検出部の外側表面に塗布、塗装、付着または貼り付けによって構成することができる他、電磁波を吸収して熱に変換易い材料をコイルやケーシングの材料に混ぜて構成することもできる。
【００１２】
このように構成した請求項３に係る本発明の他の特徴によれば、渦流探傷プローブにおける検出部は、外側表面に熱線吸収層を備えている。これにより、検出部を効率的に加熱することができる。
【００１３】
また、請求項４に係る本発明の他の特徴は、前記渦流探傷プローブにおいて、電磁波出射部は、検出部に沿ってまたは向って電磁波を出射する光ファイバを備えることにある。
【００１４】
このように構成した請求項４に係る本発明の他の特徴によれば、渦流探傷プローブにおける電磁波出射部は、光ファイバを備えている。これにより、電磁波供給手段から供給される電磁波を効率的に検出部に導くことができる。
【００１５】
また、本発明は渦流探傷プローブの発明として実施できるばかりでなく、この渦流探傷プローブを備えた渦流探傷装置の発明としても実施できるものである。
【００１６】
具体的には、請求項５に示すように、被検査対象の成形欠陥を被検査対象物に誘起した渦電流の変化を用いて検出する渦流探傷装置であって、請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載した渦流探傷プローブと、渦流探傷プローブに電磁波を供給する電磁波供給手段とを備えるとよい。
【００１７】
このように構成した請求項５に係る本発明の特徴によれば、上記渦流探傷プローブの発明と同様の作用効果が期待できる。
【００１８】
また、この場合、請求項６に示すように、前記渦流探傷装置において、電磁波供給手段は、渦流探傷プローブの作動を制御する制御部と同一筐体内に収められるハロゲンランプと、ハロゲンランプから出射された電磁波を渦流探傷プローブに導く光ファイバとを備えるとよい。
【００１９】
このように構成した請求項６に係る本発明の他の特徴によれば、渦流探傷装置は、渦流探傷プローブの作動を制御する制御部を収容する筐体内に渦流探傷プローブの検出部に電磁波を供給するハロゲンランプを収容している。これにより、渦流探傷装置の電源を入れた際、ハロンランプの点灯による発熱によって筐体内を早期に暖めることができ、筐体内に設けられた制御部を構成する各種電気回路および電子回路を早期に暖めて安定状態にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係る渦流探傷プローブの外観構成を概略的に示しており、（Ａ）は渦流探傷プローブの一部を切り欠いた一部切欠き正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す渦流探傷プローブを図示下側から見た底面図である。
【図２】図１（Ａ），（Ｂ）に示す渦流探傷プローブを備える渦流探傷装置の作動を制御するための制御システムのブロック図である。
【図３】渦流探傷プローブを備えた渦流探傷装置のシステム構成を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る渦流探傷プローブおよび同渦流探傷プローブを備えた渦流探傷装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明に係る渦流探傷プローブ１００の構成を概略的に示しており、（Ａ）は渦流探傷プローブ１００の一部を切り欠いた一部切欠き正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す渦流探傷プローブ１００を図示下側から見た底面図である。また、図２は、図１（Ａ），（Ｂ）に示す渦流探傷プローブ１００を備える渦流探傷装置２００の作動を制御するための制御システムのブロック図である。また、図３は、渦流探傷プローブ１００を備えた渦流探傷装置２００のシステム構成を示した模式図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。
【００２２】
この渦流探傷プローブ１００および同渦流探傷プローブ１００を備えた渦流探傷装置２００は、成形品などの被検査対象ＷＫにおける寸法不良、キズ、割れおよび欠けなどの成形欠陥を渦流探傷法により検出する。この場合、渦流探傷法とは、被検査対象物ＷＫに交番磁界による渦電流を誘起させた際のコイル両端部における電圧やインピーダンスの変化を用いて被検査対象物ＷＫにおける成形欠陥を検出する検出方法である。本実施形態においては、渦流探傷プローブ１００および同渦流探傷プローブ１００を備えた渦流探傷装置２００は、レシプロエンジンにおけるシリンダブロックなどの被検査対象物ＷＫに形成されたネジ穴（所謂、タップ穴）ＴＨの成形欠陥をこの渦流探傷法を用いて検出することを想定している。
【００２３】
（渦流探傷プローブ１００の構成）
渦流探傷プローブ１００は、基部１０１を備えている。基部１０１は、ステンレス鋼を図示上下方向に延びる棒状に形成した部品であり、胴部１０２とフランジ部１０４とで構成されている。胴部１０２は、図示しない貫通孔を有した丸棒状に形成された部分であり、胴部１０２の側面中央部に光ファイバケーブル９１を接続するための光ファイバ接続部１０２ａが形成されている。また、この胴部１０２における図示上側端部には、この渦流探傷プローブ１００を保持プレート９２に取り付けるための雄ネジ部１０３ａが形成されるとともに、同雄ネジ部１０３ａにおける図示上側端部に三芯ケーブル９３を接続するためのケーブル接続部１０３ｂが形成されている。保持プレート９２は、被検査対象物ＷＫの成形欠陥を検査する際に渦流探傷プローブ１００を保持する板状の部材である。この保持プレート９２は、図示しない変位機構によって被測定対象物ＷＫに対して３次元方向（上下左右前後方向）に変位するように支持されている。
【００２４】
フランジ部１０４は、胴部１０２における図示下側端部にて鍔状に張り出して形成された部分であり、図示下方に向って延びて形成されている。このフランジ部１０４内には、フランジ部１０４内を軸線方向に貫通するとともに、フランジ部１０４における図示下側端面から露出した状態で８つの光ファイバ１０５が設けられている。光ファイバ１０５は、後述する光源部２１１から出射された赤外線を後述するケーシング１０７に向かって出射させるための光路を形成するガラス繊維である。これら８つの光ファイバ１０５は、フランジ部１０４における図示下側端面において、後述するケーシング１０９の外側であって同ケーシング１０９の外周に沿ったリング状に互いに等間隔で配置されている。
【００２５】
フランジ部１０４における図示下方には、検出部１０６が形成されている。検出部１０６は、被検査対象物ＷＫに交番磁界による渦電流を誘起させるとともに同渦電流の変化を検出するための部分であり、主として、磁芯１０７、コイル１０８ａ，１０８ｂ、ケーシング１０９および熱線吸収層１１０によって構成されている。磁芯１０７は、コイル１０８ａ，１０８ｂに交流電流を通電することにより生じる磁束を強くするための部品であり、フランジ部１０４の図示下側端面における中央部から図示上下方向に棒状に延びて形成されている。この磁芯１０７は、コイル１０８ａ，１０８ｂとともに磁気回路を形成可能な強磁性材料によって構成されている。本実施形態においては、磁芯１０７は、パーマロイによって構成されている。この磁芯１０７の外周部には、２つのコイル１０８ａ，１０８ｂがそれぞれ巻き回されている。
【００２６】
コイル１０８ａ，１０８ｂは、交流電流が流されることにより交番磁界を生じさせるための部品であり、銅線を螺旋状に巻いて構成されている。これら２つのコイル１０８ａ，１０８ｂは、磁芯１０７の外周上において互いに反対方向に向う磁束が誘起される所謂差動接続によって繋がれて後述するブリッジ回路２０５の一部を構成する。このコイル１０８ａ，１０８ｂの外側には、ケーシング１０９が設けられている。
【００２７】
ケーシング１０９は、コイル１０８ａ，１０８ｂによって誘起される磁束の向きを規制するための円筒状の部品であり、磁気的に中立な素材（例えば、ステンレス鋼）で構成されている。この場合、磁気的に中立な素材とは、透磁率が「１」に近い非磁性の素材である。このケーシング１０９は、コイル１０８ａ，１０８ｂを覆うことができるとともに被測定対象物ＷＫにおけるネジ穴ＴＨに挿入可能な内径、外径および長さにそれぞれ形成されている。このケーシング１０９により、コイル１０８ａ，１０８ｂによって誘起される磁束は、ケーシング１０９の一方の端部から他方の端部に向うように形成される。
【００２８】
ケーシング１０９の外側表面には、熱線吸収層１１０が形成されている。熱線吸収層１１０は、光ファイバ１０５から照射される赤外線を吸収して熱に変換易い材料からなる層である。本実施形態においては、熱線吸収層１１０は、カーボンブラックを主材とした黒色の熱線吸収耐熱塗料をケーシング１０９の表面に塗布することにより構成されている。
【００２９】
（渦流探傷装置２００の構成）
この渦流探傷プローブ１００は、光ファイバケーブル９１および三芯ケーブル９２を介して渦流探傷装置２００に接続されている。渦流探傷プローブ２００は、被検査対象物ＷＫにおけるネジ穴ＴＨの成形欠陥を検出するために渦流探傷プローブ１００の作動を制御する制御装置である。この渦流探傷装置２００は、発振回路２０１を備えている。発振回路２０１は、所定の周波数（例えば、２０〜１６０Ｈｚ）の交流信号を位相調整回路２０２および電流増幅回路２０３にそれぞれ発振する回路である。
【００３０】
位相調整回路２０２は、発振回路２０１から出力された交流信号の位相（０〜３６０度）を調整して位相検波回路２０７に出力する回路である。一方、電流増幅回路２０３は、発振回路２０１から出力された交流信号の電流を増幅して出力トランス２０４に出力する回路である。出力トランス２０４は、ブリッジ回路２０５におけるインピーダンスを調整するために電流増幅回路２０３から出力された交流信号の電圧を調整する回路である。
【００３１】
ブリッジ回路２０５は、渦流探傷プローブ１００に内蔵されているコイル１０８ａ，１０８ｂを三芯ケーブル９３を介して含んで構成された所謂ホイーストンブリッジ回路である。このブリッジ回路２０５は、ブリッジを構成する各コイルの非平衡状態となった際のインピーダンス変化に応じた電圧信号である差信号を交流増幅回路２０６に出力する。また、ブリッジ回路２０５は、コイル１０８ａ，１０８ｂに流れる電流を検出する図示しない電流検出器を備えており、この電流検出器による検出信号を制御部２０９に出力する。交流増幅回路２０６は、ブリッジ回路２０５から出力された差信号を増幅して位相検波回路２０７に出力する回路である。
【００３２】
位相検波回路２０７は、発振回路２０１から入力された交流信号を基準信号とするとともにブリッジ回路２０５から入力した差信号を参照信号として位相検波する回路である。具体的には、位相検波回路２０７は、発振回路２０１から入力された交流信号とブリッジ回路２０５から入力した差信号とを掛け算することにより、基準信号の振幅に比例した直流分と２倍の周波数の交流分とからなる乗算信号を生成してローパスフィルタ２０８に出力する。ローパスフィルタ２０８は、位相検波回路２０７から入力した乗算信号から直流成分を抽出して制御部２０９に出力する回路である。
【００３３】
制御部２０９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、渦流探傷装置２００の全体の作動を総合的に制御する。具体的には、制御部２１０は、発振回路２０１、位相調整回路２０２、判定回路２１０および光源部２１１の各作動をそれぞれ制御する。この場合、制御部２０９は、ローパスフィルタ２０８からの出力される直流信号をＡ／Ｄ変換して得たデータ値、すなわち、コイル１０８ａ，１０８ｂのインピーダンス変化量を表すデータ値を判定回路２１０に出力する。また、制御部２０９は、ブリッジ回路２０５の電流検出器から出力される電流検出信号に基づいて光源部２１１の作動を制御する。また、この制御部２０９は、制御部２０９に対して作業者からの操作を受付けるための操作スイッチ群からなる入力装置２０９ａ、および作業者に対して制御部２０９の作動状況を表示するための液晶ディスプレイからなる表示装置２０９ｂをそれぞれ備えている。
【００３４】
判定回路２１０は、被測定対象物ＷＫにおける成形欠陥の有無を判定する回路である。具体的には、判定回路２１０は、入力装置２０９ａおよび制御部２０９を介して設定される成形欠陥の基準判定値と、制御部２０９から入力するインピーダンス変化量を表すデータ値とを比較する。そして、判定回路２１０は、インピーダンス変化量を表すデータ値が基準判定値に対して所定の範囲内ある場合には、成形欠陥が無いと判定するとともに同判定結果を表す制御信号を制御部２０９に出力する。一方、判定回路２１０は、インピーダンス変化量を表すデータ値が基準判定値に対して所定の範囲外である場合には、成形欠陥が有ると判定するとともに同判定結果を表す制御信号を制御部２０９に出力する。
【００３５】
光源部２１１は、渦流探傷プローブ１００に供給する赤外線を出射する機械装置であり、主として、図示しないハロゲンランプおよびアパーチャをそれぞれ備えて構成されている。これらのうちハロゲンランプは、制御部２０９に作動が制御されることにより赤外線を発光する光源である。また、アパーチャは、制御部２０９に作動が制御されることによりハロゲンランプから照射されて光ファイバケーブル９１に導かれる赤外線の量を調整する光量調整器である。
【００３６】
この光源部２１１は、発振回路２０１、位相調整回路２０２、電流増幅回路２０３、出力トランス２０４、ブリッジ回路２０５、交流増幅回路２０６、位相検波回路２０７、ローパスフィルタ２０８、制御部２０９および判定回路２１０とともに筺体２１２内に収容されている。そして、この光源部２１１は、光ファイバケーブル９１を介して渦流探傷プローブ１００の光ファイバ１０５に接続される。
【００３７】
（渦流探傷プローブ１００および渦流探傷装置２００の作動）
次に、上記のように構成した渦流探傷プローブ１００および渦流探傷装置２００の作動について説明する。まず、作業者は、渦流探傷プローブ１００を保持プレート９２に保持させるとともに、光ファイバケーブル９１および三芯ケーブル９３を光ファイバ接続部１０２ａおよびケーブル接続部１０３ｂにそれぞれ接続する。次いで、作業者は、渦流探傷装置２００における入力装置２０９ａを操作することにより、渦流探傷装置２００の電源をＯＮにする。
【００３８】
この操作に応答して制御部２０９は、図示しない所定の制御プログラムを実行することにより各部、具体的には、発振回路２０１、位相調整回路２０２、判定回路２１０および光源部２１１をそれぞれ起動させた後、作業者からの指示を待つ待機状態となる。この場合、光源部２１１は、制御部２０９による作動制御によってハロゲンランプ（図示せず）が点灯を開始する。これにより、渦流探傷装置２００の筺体２１２内はハロゲンランプから伝わる熱によって急速に暖められるため、筺体２１２内の各回路は安定して動作することができる定常状態に早期に移行する。なお、この場合、光源部２１１が備えるアパーチャ（図示せず）は閉じているため、ハロゲンランプから照射された赤外線が光ファイバケーブル９１を介して渦流探傷プローブ１００に導かれることはない。
【００３９】
次に、作業者は、渦流探傷プローブ１００および渦流探傷装置２００を被検査対象物ＷＫの成形欠陥を検出可能な状態である成形欠陥検出モードに設定する。具体的には、作業者は、入力装置２０９ａを操作することにより、制御部２０９に対して成形欠陥検出モードの実行を指示する。この制御部２０９への成形欠陥検出モードの実行の指示に先立って作業者は、入力装置２０９ａを操作することにより、判定回路２１０が成形欠陥を判定に用いる基準判定値を予め設定しておく。そして、この指示に応答して制御部２０９は、図示しない成形欠陥検出プログラムの実行を開始することにより渦流探傷プローブ１００および渦流探傷装置２００を被検査対象物ＷＫの成形欠陥の検出可能な状態とする。
【００４０】
具体的には、制御部２０９は、発振回路２０１から所定周波数の交流信号を出力することにより渦流探傷プローブ１００の検出部１０６内に設けられてブリッジ回路２０５を構成するコイル１０８ａ，１０８ｂを励磁する。また、制御部２０９は、光源部２１１のアパーチャ（図示せず）を開いてハロゲンランプから照射される赤外線を光ファイバケーブル９１に導く。光ファイバケーブル９１に導かれた赤外線は、この光ファイバケーブル９１を介して渦流探傷プローブ１００における光ファイバ１０５の一方の端部に導かれた後、渦流探傷プローブ１００のフランジ１０４の図示下側端面に露出する光ファイバケーブル１０５の他方の端面から出射する。すなわち、渦流探傷プローブ１００のフランジ１０４の図示下側端面に露出する光ファイバケーブル１０５の他方の端面が、本発明における電磁波出射部に相当する。
【００４１】
そして、渦流探傷プローブ１００のフランジ１０４の図示下側端面に露出する光ファイバケーブル１０５の他方の端面から出射した赤外線、換言すれば、検出部１０６の長手方向における一方（図示上方）の端部側から出射された赤外線は、ケーシング１０９の表面に沿って進行しながらケーシング１０９の表面に形成された熱線吸収層１１０に吸収されて熱に変換される。これにより、ケーシング１０９の内部に収容されたコイル１０８ａ，１０８ｂは熱線吸収層１１０から生じた熱によって加熱される。この場合、ケーシング１０９は、熱伝導性の良い金属（例えば、ステンレス鋼）で構成されているため、効率的に熱を伝導してコイル１０８ａ，１０８ｂを加熱することができる。すなわち、コイル１０８ａ，１０８ｂは、熱線吸収層１１０から生じた熱によって外気から熱的に遮断された状態となる。
【００４２】
そして、この場合、制御部２０９は、ブリッジ回路２０５に内蔵される電流検出器から出力される電流検出信号を入力することにより、コイル１０８ａ，１０８ｂの温度を算出するとともに、この算出した温度が所定の設定温度となるように光源部２１１のアパーチャの開度を調節する。すなわち、渦流探傷プローブ１００の検出部１０６に内蔵されるコイル１０８ａ，１０８ｂは自身の温度センサとしても機能する。これにより、渦流探傷プローブ１００の検出部１０６に照射される赤外線の光量が調整されるため、コイル１０８ａ，１０８ｂの温度が所定の一定温度に維持される。この場合、コイル１０８ａ，１０８ｂが温度調整される所定の温度は、本発明者の実験によれば、２０〜２５℃が好適である。
【００４３】
このように渦流探傷プローブ１００のコイル１０８ａ，１０８ｂの温度が一定温度に調整された状態で渦流探傷プローブ１００は、保持プレート９２の変位を介して被検出対象物ＷＫのネジ穴ＴＨに対して位置決めされる。そして、保持プレート９２が図示下方（図示矢印参照）に変位することにより、渦流探傷プローブ１００の検出部１０６がネジ穴ＴＨ内に挿入される。これにより、渦流探傷プローブ１００の検出部１０６が挿入された被検出対象物ＷＫにおけるネジ穴ＴＨの周囲には、渦流探傷プローブ１００の検出部１０６の周囲に誘起された交番磁界により渦電流が生じる。このため、ネジ穴ＴＨ内に挿入されたコイル１０８ａ，１０８ｂは、ネジ穴ＴＨの形状に応じた渦電流によってインピーダンスが変化する。
【００４４】
このコイル１０８ａ，１０８ｂにおけるインピーダンスの変化量は、ブリッジ回路２０５、交流増幅回路２０６、位相検波回路２０７およびローパスフィルタ２０８を介して制御部２０９によって検出されて判定回路２１０に出力される。これにより、判定回路２１０は、予め設定された成形欠陥の基準判定値と、制御部２０９から入力するインピーダンス変化量を表すデータ値とを比較することにより成形欠陥の有無を判定するとともに、この判定結果を表す制御信号を制御部２０９に出力する。したがって、制御部２０９は、判定回路２１０から入力した判定結果を表示装置２０９ｂに表示させる。一方、渦流探傷プローブ１００は、保持プレート９２の変位を介して検出部２０６がネジ穴ＴＨ内に所定時間だけ配置された後速やかにネジ穴ＴＨから離隔されて待機位置に戻る（図３参照）。
【００４５】
被検出対象物ＷＫのネジ穴ＴＨに対する一連の成形欠陥の検出処理の間、渦流探傷プローブ１００のコイル１０８ａ，１０８ｂは、光ファイバ１０５から照射される赤外線によって所定の一定温度に維持される。そして、被検出対象物ＷＫのネジ穴ＴＨに対する成形欠陥の検出作業を終了する場合には、作業者は、入力装置２０９ａを操作することにより、制御部２０９に対して成形欠陥検出モードの実行の終了を指示する。この指示に応答して制御部２０９は、発振回路２０１、位相調整回路２０２、判定回路２１０および光源部２１１の作動を停止させて成形欠陥検出プログラムの実行を終了した後、再び作業者からの指示を待つ待機状態となる。これにより、渦流探傷プローブ１００におけるコイル１０８ａ，１０８ｂの励磁状態および加熱状態がそれぞれ解消される。そして、作業者が入力装置２０９ａを操作することにより、渦流探傷装置２００の電源をＯＦＦにすることにより、制御部２０９は、発振回路２０１、位相調整回路２０２、判定回路２１０および光源部２１１の各起動を停止させる。
【００４６】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、渦流探傷プローブ１００は、被検査対象物ＷＫに渦電流を誘起させとともに被検査対象物ＷＫの渦電流の変化を検出するコイル１０８ａ，１０８ｂを備える検出部１０６を加熱するための赤外線を出射する光ファイバ１０５を有している。この場合、渦流探傷プローブ１００における光ファイバ１０５には、赤外線を供給する光源部２１１、具体的には、前記赤外線を照射するハロゲンランプが接続される。すなわち、渦流探傷プローブ１００および渦流探傷装置２００は、従来に比べて少ない構成要素で検出部１０６を加熱することができる。この結果、渦流探傷プローブ１００および同渦流探傷プローブ１００を備える渦流探傷装置２００を簡単かつコンパクトに構成することができるとともに検出部１０６の温度制御を比較的容易に行なうことができる。
【００４７】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００４８】
例えば、上記実施形態においては、被検出対象物ＷＫに渦電流を誘起するとともに同渦電流の変化を検出するために２つのコイル１０８ａ，１０８ｂを用いた。しかし、コイルの数は、渦電流を誘起するとともに同渦電流の変化を検出することができれば、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、渦電流を誘起するとともに同渦電流の変化を検出するコイルの数は、少なくとも１つ以上のコイルであればよい。この場合、渦電流を誘起するコイルと渦電流による電圧やインピーダンスの変化を検出するコイルとを同一のコイルとしてもよいし、それぞれ別々のコイルを用意して構成してもよい。
【００４９】
また、上記実施形態においては、ハロゲンランプから出射される赤外線によって渦流探傷プローブ１００における検出部１０６を加熱するように構成した。しかし、渦流探傷プローブ１００における検出部１０６を加熱することができれば、光源や電磁波の種類は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ハロゲンランプに代えて赤外線を出射する電球やＬＥＤを光源として用いることができる。また、赤外線に代えて赤外線以外の熱線、可視光線または紫外線を用いて検出部１０６を加熱することもできる。
【００５０】
また、上記実施形態においては、光源部２１１を渦流探傷装置１００の筐体２１２内に配置した。しかし、光源部２１１は、筐体２１２内以外の場所、例えば、渦流探傷プローブ１００を保持する保持プレート９２などの渦流探傷プローブ１００の近傍に配置することもできる。また、赤外線などの電磁波を出射する光源をＬＥＤなどのコンパクトな光源で構成すれば、このような光源（例えば、ＬＥＤ）を渦流探傷プローブ１００内に配置することもできる。
【００５１】
また、上記実施形態においては、渦流探傷プローブ１００の検出部１０６は、コイル１０８ａ，１０８ｂの外側をケーシング１０９で覆って構成した。しかし、渦流探傷プローブ１００の検出部１０６は、ケーシング１０９を省略してコイル１０８ａ，１０８ｂを露出させた状態で構成することもできる。この場合、熱線吸収層１１０は、コイル１０８ａ，１０８ｂの表面に熱線吸収塗料などを塗布や塗装などにより直接形成することができる。
【００５２】
また、上記実施形態においては、渦流探傷プローブ１００の検出部１０６は、ケーシング１０９の外側に熱線吸収層１１０を形成して構成した。しかし、渦流探傷プローブ１００の検出部１０６は、熱線吸収層１１０を省略して構成することもできる。この場合、ケーシング１０９は、ステンレス鋼などの金属素材のみで構成してもよいが、電磁波を吸収して熱に変換し易い黒色系の色の素材で構成することもできる。この場合、ケーシング１０９を構成する素材に熱線吸収層１１０を構成する素材（例えば、カーボンブラック）を混ぜてケーシング１０９を構成することもできる。
【００５３】
また、上記実施形態においては、光ファイバ１０５は、渦流探傷プローブ１００のフランジ部１０４における図示下側端面においてケーシング１０９の外側表面に赤外線を照射するように配置されている。しかし、光ファイバ１０５は、渦流探傷プローブ１００のフランジ部１０４における図示下側端面においてケーシング１０９の内側に配置してケーシング１０９内に赤外線を出射するように構成することもできる。
【００５４】
また、上記実施形態においては、コイル１０８ａ，１０８ｂに流れる電流量に基づいてコイル１０８ａ，１０８ｂの温度を検出して光源部２１１におけるアパーチャの開度調整を介してコイル１０８ａ，１０８ｂの温度を一定温度に調整制御した。しかし、渦流探傷プローブ１００の検出部１０６に常に一定量の赤外線を連続的または断続的に照射することにより検出部１０６（コイル１０８ａ，１０８ｂ）を加熱するように構成することもできる。すなわち、コイル１０８ａ，１０８ｂの温度制御を省略することもできる。また、図２に示すように、コイル１０８ａ，１０８ｂの温度制御に際して、別途、渦流探傷プローブ１００の外気温を検出する外気温センサ２１３を設けることにより、検出部１０６（コイル１０８ａ，１０８ｂ）の温度を外気温に応じて制御するように構成することもできる。
【００５５】
また、上記実施形態においては、渦流探傷プローブ１００および渦流探傷装置２００は、シリンダブロックに形成されたネジ穴ＴＨの成形欠陥を検出した。しかし、この渦流探傷プローブ１００および渦流探傷装置２００は、シリンダブロック以外の成形品のネジ穴ＴＨ、シリンダブロックを構成する他の構成部分、シリンダブロック以外の成形品の構成部分の成形欠陥をそれぞれ検出するために用いることができることは当然である。これらの場合、渦流探傷プローブ１００および渦流探傷装置２００は、穴（貫通孔も含む）以外の形状、突起または平面形状部分における成形欠陥をそれぞれ検出することができる。
【符号の説明】
【００５６】
ＷＫ…被検査対象物，ＴＨ…ネジ穴、
９１…光ファイバケーブル、９１…保持プレート、９２…三芯ケーブル、
１００…渦流探傷プローブ、１０１…基部、１０２…胴部、１０２ａ…光ファイバ接続部、１０３ａ…雄ネジ部、１０３ｂ…ケーブル接続部、１０４…フランジ部、１０５…光ファイバ、１０６…検出部、１０７…磁芯、１０８ａ，１０８ｂ…コイル、１０９…ケーシング、１１０…熱線吸収層、
２００…渦流探傷装置、２０１…発振回路、２０２…位相調整回路、２０３…電流増幅回路、２０４…出力トランス、２０５…ブリッジ回路、２０６…交流増幅回路、２０７…位相検波回路、２０８…ローパスフィルタ、２０９…制御部、２０９ａ…入力装置、２０９ｂ…表示装置、２１０…判定回路、２１１…光源部、２１２…筐体、２１３…外気温センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査対象物の成形欠陥を前記被検査対象物に誘起した渦電流の変化を用いて検出するための渦流探傷プローブであって、
前記渦電流を誘起するとともに同渦電流の変化を検出する少なくとも１つのコイルを有した検出部と、
前記検出部の長手方向における一方の端部側から前記コイルを加熱するための電磁波を出射する電磁波出射部とを備えることを特徴とする渦流探傷プローブ。
【請求項２】
請求項１に記載した渦流探傷プローブにおいて、
前記検出部は、前記コイルを覆うケーシングを備えることを特徴とする渦流探傷プローブ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した渦流探傷プローブにおいて、
前記検出部は、外側表面に熱線吸収層を備えることを特徴とする渦流探傷プローブ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載した渦流探傷プローブにおいて、
前記電磁波出射部は、前記検出部に沿ってまたは向って前記電磁波を出射する光ファイバを備えることを特徴とする渦流探傷プローブ。
【請求項５】
被検査対象の成形欠陥を前記被検査対象物に誘起した渦電流の変化を用いて検出する渦流探傷装置であって、
前記請求項１ないし前記請求項４のうちのいずれか１つに記載した渦流探傷プローブと、
前記渦流探傷プローブに電磁波を供給する電磁波供給手段とを備えることを特徴とする渦流探傷装置。
【請求項６】
請求項５に記載した渦流探傷装置において、
前記電磁波供給手段は、
前記渦流探傷プローブの作動を制御する制御部と同一筐体内に収められるハロゲンランプと、
前記ハロゲンランプから出射された電磁波を前記渦流探傷プローブに導く光ファイバとを備えることを特徴とする渦流探傷装置。
【請求項１】
被検査対象物の成形欠陥を前記被検査対象物に誘起した渦電流の変化を用いて検出するための渦流探傷プローブであって、
前記渦電流を誘起するとともに同渦電流の変化を検出する少なくとも１つのコイルを有した検出部と、
前記検出部の長手方向における一方の端部側から前記コイルを加熱するための電磁波を出射する電磁波出射部とを備えることを特徴とする渦流探傷プローブ。
【請求項２】
請求項１に記載した渦流探傷プローブにおいて、
前記検出部は、前記コイルを覆うケーシングを備えることを特徴とする渦流探傷プローブ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した渦流探傷プローブにおいて、
前記検出部は、外側表面に熱線吸収層を備えることを特徴とする渦流探傷プローブ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載した渦流探傷プローブにおいて、
前記電磁波出射部は、前記検出部に沿ってまたは向って前記電磁波を出射する光ファイバを備えることを特徴とする渦流探傷プローブ。
【請求項５】
被検査対象の成形欠陥を前記被検査対象物に誘起した渦電流の変化を用いて検出する渦流探傷装置であって、
前記請求項１ないし前記請求項４のうちのいずれか１つに記載した渦流探傷プローブと、
前記渦流探傷プローブに電磁波を供給する電磁波供給手段とを備えることを特徴とする渦流探傷装置。
【請求項６】
請求項５に記載した渦流探傷装置において、
前記電磁波供給手段は、
前記渦流探傷プローブの作動を制御する制御部と同一筐体内に収められるハロゲンランプと、
前記ハロゲンランプから出射された電磁波を前記渦流探傷プローブに導く光ファイバとを備えることを特徴とする渦流探傷装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２０２９８４（Ｐ２０１２−２０２９８４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７１２４０（Ｐ２０１１−７１２４０）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（５１１０７９５０６）株式会社マイクロフィックス (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（５１１０７９５０６）株式会社マイクロフィックス (1)
【Ｆターム（参考）】
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