渦電流センサ、焼き入れ深さ検査装置、および焼入れ深さ検査方法
【課題】 従来の焼き入れ深さ検査装置では、良品を測定した場合における２つの検出コイルによる検出値の差分値と、不良品を測定した場合の前記差分値との差が小さいため、検査対象の良否の峻別能力を高くすることが困難であった。
【解決手段】 環状に形成され、検査対象Ｗが内部を貫通可能な励磁コイル２２と検出コイル２１とを備える渦電流センサ１１であって、環状に形成され、前記励磁コイル２２および検出コイル２１の外周部に配置される参照用金属部材２３と、環状に形成され、前記参照用金属部材２３の外周部に配置される参照用検出コイル２４とをさらに備え、前記励磁コイル２２に交流電流を流すことにより低周波交流磁場を発生させ、発生した低周波交流磁場によって前記検査対象Ｗに生じる渦電流により誘起された誘導磁場を、前記検出コイル２１および参照用検出コイル２４によりそれぞれ検出する。
【解決手段】 環状に形成され、検査対象Ｗが内部を貫通可能な励磁コイル２２と検出コイル２１とを備える渦電流センサ１１であって、環状に形成され、前記励磁コイル２２および検出コイル２１の外周部に配置される参照用金属部材２３と、環状に形成され、前記参照用金属部材２３の外周部に配置される参照用検出コイル２４とをさらに備え、前記励磁コイル２２に交流電流を流すことにより低周波交流磁場を発生させ、発生した低周波交流磁場によって前記検査対象Ｗに生じる渦電流により誘起された誘導磁場を、前記検出コイル２１および参照用検出コイル２４によりそれぞれ検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材の焼入れ深さを非破壊で高精度に検査するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車部品を始めとして多くの部品等には、金属（導電体）に高周波誘導加熱等を施して焼入れを行った、焼入れ鋼材が多く使用されている。
前記焼入れ鋼材においては、強度等の品質を保証するために焼入れ深さを検査して、その良否を判断することが重要である。
【０００３】
前記焼入れ鋼材の焼入れ深さの検査としては、例えば焼入れ鋼材を部分的に切断して、その断面強度をビッカース強度計等の強度計にて測定することが行われている。
しかし、このような検査方法では、断面強度の測定対象を破壊する必要があるため測定用のサンプルが必要になるとともに、インラインで全数検査を行うことが不可能である。
【０００４】
そこで、従来においては、渦電流センサ等を用いた非破壊検査により焼入れ鋼材の焼入れ深さを測定することにより検査を行うことが行われている。
この場合、前記渦電流センサを用いた焼入れ深さの測定は、励磁コイルで発生させた低周波交流磁場によって検査対象となる焼入れ鋼材を磁化し、それによって発生する渦電流により誘起される誘導磁場（渦電流による反作用磁束）を検出コイルにて検出し、前記検出コイルの検出電圧と鋼材の焼き入れ深さとの相関から焼入れ深さを算出することで行われる。
【０００５】
このように、焼入れ深さを測定する渦電流センサとしては、例えば特許文献１に示すような環状に形成されたヘルムホルツ型の励磁コイルと検出コイルとを備えたものが用いられ、このような渦電流センサを用いることで検査対象の全数検査をインラインで行うことが可能となっている。
しかし、このような渦電流センサを用いて焼入れ鋼材の焼入れ深さを測定する場合、雰囲気の温度変化に伴ってコイルの抵抗値等が変動し、前記渦電流センサの検出電圧が変動するため、焼入れ深さの測定精度が低下するという問題がある。
【０００６】
従って、渦電流センサは、温度変化が生じた場合でも検出電圧の変動が抑えられ、焼入れ深さを高精度に測定することができるような構成とすることが好ましいが、温度変化が生じても高精度な測定を行うことができるような構成としては、次のような構成とすることが考えられる。
つまり、渦電流センサを、環状に形成された励磁コイルと、前記励磁コイルに同心状に内挿される２つの検出コイルとで構成し、前記２つの検出コイルの径寸法や巻き数や巻き線の太さ等といった仕様に差異を設けた構成とすることが考えられる。
【０００７】
前述のように、励磁コイルと、互いに仕様が異なる２つの検出コイルとで構成した渦電流センサでは、同一の検査対象におけるある部位の焼入れ深さを測定する場合、前記２つの検出コイルでは仕様の差異により互いに異なる電圧が検出される。
そして、この互いに異なる検出電圧の差分を算出して、算出した検出電圧の差分値と鋼材の焼き入れ深さとの相関から、検査対象の焼入れ深さが求められる。
【０００８】
具体的には、予め適正な焼入れ深さを有したマスターワークを検査対象として測定した場合に、２つの検出コイルの検出電圧が等しくなる（即ち両者の差分値が０となる）ように調整しておく（例えば２つの検出コイルに同じ電流を流すと、各検出コイルの検出電圧は異なる値となるが、一方の検出コイルに接続される回路の抵抗値を調整するなどして、当該検出コイルに流れる電流値を調整することで、２つの検出コイルの検出電圧が等しくなるように調整を行う）。
このようにセットされた状態で、前記マスターワークの焼入れ状態とは異なる焼入れ状態の検査対象を測定すると、前記２つの検出コイルの検出電圧はマスターワークを測定した場合とは異なる電圧を検出することとなるが、その検出電圧は各検出コイルによって異なるため、その差分値は０以外の値となる。
【０００９】
そして、例えば、焼入れ深さが不良である検査対象を測定した場合には、前記差分値の大きさが大きくなるため、該差分値が所定の閾値よりも大きいか否かによって焼入れ深さの良否判断を行う。
つまり、前記差分値が所定の閾値よりも小さく、０に近い値であれば焼入れ深さが良好であると判断し、前記差分値が所定の閾値よりも大き値であれば焼入れ深さが良好であると判断するようにする。
【００１０】
また、仕様が異なる２つの検出コイルでの検出電圧の差分を用いて焼入れ深さを求めるように構成した場合、雰囲気の温度変化があったときには、前記２つの検出コイルの抵抗値等は同様に変化し、その抵抗値等の変化度合いに応じて検出電圧の変動が生じるため、前記差分値がほとんど変化しない。
従って、２つの検出コイルの検出電圧の差分値は温度変化による影響を殆ど受けることがなく、２つの検出コイルの検出電圧の差分値を用いて焼入れ深さを求めることで、温度変化の影響による焼入れ深さの測定値の変動を抑えることができ、高い測定精度を得ることが可能となる。
【特許文献１】特開２００２−１４０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述のごとく、互いに仕様が異なる２つの検出コイルにおける検出電圧の差分値を用いて焼入れ深さの測定を行うように構成する場合は、実際に得られる差分値は小さいためアンプにより増幅したうえで用いられることとなる。
ここで、前記２つの検出コイルは、互いに異なる仕様に構成することで、同一の検査対象を測定したときに異なる検出電圧が出力されるようにしているが、各検出コイルは検査対象の同じ箇所を略同じ箇所から同時に測定するものであるので、両者に作用する渦電流による誘導磁場の大きさは同様であり、その検出電圧の波形は近似したものとなる。
【００１２】
従って、前記２つの検出コイルの検出電圧は各検出コイルの仕様により互いに異なりはするが、２つの検出コイルの検出電圧にはそれほど大きな差異はみられず、両者の検出電圧の差分値は小さくなる。
これにより、良品を測定した場合の前記差分値と、不良品を測定した場合の前記差分値との差が小さくなるため、焼入れ深さの良否判断を行うためには前記差分値の増幅率を大きく設定することが必要となる。
しかし、前記差分値の増幅率を大きくすると、前記差分値の信号に含まれるノイズも大きく増幅されてしまうこととなり、また前記差分値の増幅率にも限度があるため、検査対象の良否の峻別能力を高くすることが困難である。
【００１３】
そこで、本発明においては、温度変化の影響による焼入れ深さの測定値の変動を抑えつつ、検査対象における焼入れ深さの良否の峻別能力を向上することができる渦電流センサ、焼き入れ深さ検査装置、および焼入れ深さ検査方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決する渦電流センサ、焼き入れ深さ検査装置、および焼入れ深さ検査方法は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、環状に形成され、検査対象が内部を貫通可能な励磁コイルと検出コイルとを備える渦電流センサであって、環状に形成され、前記励磁コイルおよび検出コイルの外周部に配置される参照用金属部材と、環状に形成され、前記参照用金属部材の外周部に配置される参照用検出コイルとをさらに備え、前記励磁コイルに交流電流を流すことにより低周波交流磁場を発生させ、発生した低周波交流磁場によって前記検査対象に生じる渦電流により誘起された誘導磁場を、前記検出コイルおよび参照用検出コイルによりそれぞれ検出する。
これにより、前記検出コイルの検出値と参照用検出コイルの検出値との差分値をとって、この差分値に基づいて検査対象の焼入れ深さの良否判断を行うことで、温度変化の影響による焼入れ深さの測定値の変動を抑えつつ、検査対象における焼入れ深さの良否の峻別能力を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項２記載の如く、焼入れ深さ検査装置は、請求項１に記載の渦電流センサと、前記渦電流センサにおける前記検出コイルの検出値と前記参照用コイルの検出値との差分値を算出し、算出した前記差分値の大きさに基づいて前記検査対象の焼入れ深さの良否判定を行う処理装置とを備える。
これにより、温度変化の影響による焼入れ深さの測定値の変動を抑えつつ、検査対象における焼入れ深さの良否の峻別能力を向上させることができる。
【００１６】
また、請求項３記載の如く、環状に形成され、検査対象が内部を貫通可能な励磁コイルおよび検出コイルと、環状に形成され、前記励磁コイルおよび検出コイルの外周部に配置される参照用金属部材と、環状に形成され、前記参照用金属部材の外周部に配置される参照用検出コイルとを備える渦電流センサを用いた焼入れ深さ検査方法であって、前記励磁コイルに交流電流を流すことにより低周波交流磁場を発生させ、発生した低周波交流磁場によって前記検査対象に生じる渦電流により誘起された誘導磁場を、前記検出コイルおよび参照用検出コイルによりそれぞれ検出し、前記参照用検出コイルの検出値と、前記検出コイルの検出値との差分値を算出し、前記差分値の大きさに基づいて前記検査対象の焼入れ深さの良否判定を行う。
これにより、温度変化の影響による焼入れ深さの測定値の変動を抑えつつ、検査対象における焼入れ深さの良否の峻別能力を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、温度変化の影響による焼入れ深さの測定値の変動を抑えつつ、検査対象における焼入れ深さの良否の峻別能力を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
【００１９】
図１に示す焼入れ深さ検査装置１０は、高周波焼入れが施された鋼材にて構成される部材を検査対象Ｗとして、前記検査対象Ｗの表面の焼入れ深さを測定し、前記焼入れ深さの良否判定を行うための検査装置に構成されており、渦電流センサ１１と、前記渦電流センサ１１に対して交流電流を出力するとともに、該渦電流センサ１１からの検出信号に基づいて、前記検査対象Ｗの焼入れ深さの良否判定を行う処理装置１２と、前記渦電流センサ１１を所定位置に保持するとともに、前記検査対象Ｗが載置される保持治具１７とを備えていて、検査対象の全数検査をインラインで行うことが可能となっている。前記検査対象Ｗは、例えば棒状または軸状に形成されている。
【００２０】
前記渦電流センサ１１は、全体的に円環状に形成され、中央部に前記検査対象Ｗが貫通可能な貫通型のプローブに構成されている。
前記検査対象Ｗの表面の焼入れ深さを測定する際には、前記保持治具１７上に載置される検査対象Ｗが前記渦電流センサ１１を貫通し、前記検査対象Ｗの検査部位に渦電流センサ１１が位置するように、該渦電流センサ１１の位置が調整される。また、前記検査対象Ｗの軸心と、前記渦電流センサ１１の軸心とが同心となるように、該渦電流センサ１１がセットされる。
【００２１】
また、図２に示すように、前記前記渦電流センサ１１は、それぞれ円環状に形成される検出コイル２１、励磁コイル２２、参照用金属部材２３、および参照用検出コイル２４を備えている。
前記検出コイル２１、励磁コイル２２、参照用金属部材２３、および参照用検出コイル２４は、それぞれ同心状に配置されており、前記検出コイル２１の外周側に前記励磁コイル２２が配置され、前記励磁コイル２２の外周側に前記参照用金属部材２３が配置され、前記参照用金属部材２３の外周側に前記参照用検出コイル２４が配置されている。
【００２２】
前記励磁コイル２２は、該励磁コイル２２に交流電流を流すことで低周波交流磁場を発生するものであり、前記励磁コイル２２に発生した低周波交流磁場により前記渦電流センサ１１を貫通する検査対象Ｗに渦電流が生じることとなる。
前記検査対象Ｗに渦電流が生じると誘導磁場（励磁コイル２２からの磁束を打ち消す方向の反作用磁束）が誘起されるが、誘起された誘導磁場が前記検出コイル２１、および該検出コイル２１の外周側に配置される前記参照用検出コイル２４により検出される。
【００２３】
このように、渦電流センサ１１においては、前記励磁コイル２２に交流電流を流すことで低周波交流磁場を発生させて、前記検査対象Ｗに渦電流を発生させ、この渦電流により誘起された誘導磁場をそれぞれ前記検出コイル２１および参照用検出コイル２４により電圧値として検出するように構成している。
【００２４】
前述のように、前記検出コイル２１および参照用検出コイル２４においては、検査対象Ｗに発生した渦電流により誘起された誘導磁場が検出されるが、前記検出コイル２１と参照用検出コイル２４との間には参照用金属部材２３が配置されており、前記検査対象Ｗからの誘導磁場が前記参照用金属部材２３により遮蔽されるため、前記参照用検出コイル２４による検出値は前記検出コイル２１による検出値よりも小さな値となる。
【００２５】
なお、前記参照用金属部材２３としては、例えば、検査対象Ｗと同様に焼入れが施された鋼材を用いることができるが、これに限るものではなく、焼入れを行っていない鋼材を検査対象Ｗとして用いることも可能である。
【００２６】
また、前記処理装置１２は、交流電流を生成して前記渦電流センサ１１の励磁コイル２２へ供給する発振器３１と、前記検出コイル２１および前記参照用検出コイル２４からの検出信号を処理する信号処理器３２と、前記信号処理器３２にて処理された検出信号に基づいて前記検査対象Ｗの焼入れ深さの良否を判定する判定器３８とを備えている。
また、前記処理装置１２には、焼入れ深さを検査する際の各種検査条件や各種データ等が記憶される記憶部３９が備えられている。
【００２７】
前記信号処理器３２は、前記検出コイル２１および参照用検出コイル２４の検出信号の差分電圧ΔＶを取り出す差動アンプ３３と、前記発振器３１にて生成された交流電流の位相を９０°シフトさせる位相制御部３４と、前記差動アンプ３３から出力される差分電圧ΔＶを、前記発振器３１にて生成された交流電流と同位相の信号にて位相検波するとともに、前記発振器３１にて生成された交流電流から９０°位相が遅れた信号にて位相検波する位相検波部３５と、前記位相検波部３５にて前記交流電流と同位相の信号にて検波された信号を増幅等するゲイン部３６ａと、前記ゲイン部３６ａからの出力信号からノイズ成分を除去するフィルタ部３７ａと、前記位相検波部３５にて前記交流電流から９０°位相が遅れた信号にて検波された信号を増幅するゲイン部３６ｂと、前記ゲイン部３６ｂからの出力信号からノイズ成分を除去するフィルタ部３７ｂとを備えている。
【００２８】
このように構成される信号処理器３２からは、前記差分電圧ΔＶを前記発振器３１にて生成された交流電流と同位相の信号にて位相検波した信号（以降、「Ｘ信号」と記載する）、および前記差分電圧ΔＶを前記発振器３１にて生成された交流電流から９０°位相が遅れた信号にて位相検波した信号（以降、「Ｙ信号」と記載する）が出力される。
【００２９】
前記信号処理器３２から出力されたＸ信号およびＹ信号は、前記判定器３８に入力され、該判定器３８では入力されたＸ信号およびＹ信号に基づいて前記検査対象Ｗの焼入れ深さの良否判定が行われる。
前記判定器３８は、該判定器３８へ入力されたＸ信号およびＹ信号等の各種信号や各種データが記憶されている記憶部３８ａと、前記Ｘ信号およびＹ信号に基づいて前記検査対象Ｗの焼入れ深さの良否判定を行う判定部３８ｂと、前記判定部３８ｂでの判定結果を出力する出力部３８ｃとを備えている。
【００３０】
次に、前述のように構成される焼入れ深さ検査装置１０により行われる、検査対象Ｗの焼入れ深さの検査方法について、図３を用いて説明する。
まず、前記検査対象Ｗを前記保持治具１７上に載置するとともに（Ｓ０１）、載置した検査対象Ｗの検査部位に前記渦電流センサ１１をセットする（Ｓ０２）。この場合、検査対象Ｗの軸心と前記渦電流センサ１１の軸心とが同心となるようにセットされ、前記検査対象Ｗの外周面と前記渦電流センサ１１の内周面との距離（リフトオフ）が全周にわたって等しくなるようにする。
【００３１】
また、前記処理装置１２においては、これから行う検査の各種条件（例えば、前記発振器３１にて生成させる交流電流の周波数や、前記位相制御部３４による前記交流電流の位相のシフト度合いや、前記ゲイン部３６ａ・３６ｂによるゲインの大きさ）を前記記憶部３９から呼び出して、前記発振器３１や位相制御部３４やゲイン部３６ａ・３６ｂ等の各部へセットする（Ｓ０３）。
【００３２】
また、同一の検査対象Ｗを前記渦電流センサ１１により測定した場合、そのままでは、前記検出コイル２１による検出値が前記参照用検出コイル２４による検出値よりも大きくなるが、前記検出コイル２１および参照用検出コイル２４については、適正な焼入れ深さを有したマスターワークを検査対象として測定した場合に、２つの検出コイル２１・２４の検出電圧が等しくなる（即ち両者の差分値が０となる）ように、予め調整しておく。
この調整は、例えば、前記検出コイル２１および参照用検出コイル２４の少なくとも何れか一方に接続される回路の抵抗値を調整して、当該コイル２１・２４に流れる電流値を調整することにより行うことができる。
【００３３】
その後、前記処理装置１２の発振器３１にて生成した所定の周波数の交流電流（励磁電流）を渦電流センサ１１の励磁コイル２２に出力して、前記励磁コイル２２に低周波交流磁場を発生させる（Ｓ０４）。
前記励磁コイル２２に低周波交流磁場が発生すると、前記渦電流センサ１１を貫通する検査対象Ｗに渦電流が生じて誘導磁場が誘起されるが、この誘導磁場を前記検出コイル２１および参照用検出コイル２４にて検出する。（Ｓ０５）。
【００３４】
前記検出コイル２１および参照用検出コイル２４による検出電圧は前記処理装置１２に入力され、該処理装置１２内の前記信号処理器３２における差動アンプ３３にて、前記検出コイル２１の検出電圧と前記参照用検出コイル２４の検出電圧との差分電圧ΔＶが求められる。
求められた差分電圧ΔＶに対して、前述のように、信号処理器３２内の位相処理部３４、位相検波部３５ａ・３５ｂ、ゲイン部３６ａ・３６ｂ、およびフィルタ部３７ａ・３７ｂ等により信号処理がなされて、該信号処理器３２から前記Ｘ信号およびＹ信号が出力される（Ｓ０６）。
【００３５】
この場合、前記ゲイン部３６ａ・３６ｂにおいては、前記差分電圧ΔＶを位相検波部３５ａにて検波した信号の電圧ΔＶｘ、および位相検波部３５ｂにて検波した信号の電圧ΔＶｙの値が、前記信号処理器３２にて取り扱われる最大電圧Ｖｍａｘの範囲内に収まるように増幅される。
例えば、前記最大電圧Ｖｍａｘが１０Ｖであり、前記電圧ΔＶｘの値が２Ｖであった場合には、前記ゲイン部３６ａにおいて、前記電圧ΔＶｘ（２Ｖ）が５倍に増幅されて１０Ｖとなるように構成されている。前記ゲイン部３６ｂにおいても同様である。
【００３６】
また、信号処理器３２から出力されたＸ信号およびＹ信号は前記判定器３８に入力され、該判定器３８内の記憶部３８ａに記憶される。
さらに、前記判定器３８の判定部３８ｂにおいては、前記記憶部３８ａに記憶されたＸ信号およびＹ信号に基づいて、前記検査対象Ｗにおける焼入れ深さの良否を判断し、その判定結果が出力部３８ｃにて出力される（Ｓ０７）。
【００３７】
前記判定部３８ｂにおける焼入れ深さの良否の判断は、詳しくは次のように行われる。
つまり、図４に示すように、前記判定部３８ｂにおいては、前記Ｘ信号およびＹ信号をＸＹ平面にプロットし（Ｘ信号の値をＸ軸の値とし、Ｙ信号の値をＹ軸の値としてプロットする）、そのプロット位置に応じて焼入れ深さの良否の判断を行う。
【００３８】
この場合、良否の判断は、前記ＸＹ平面上に設けられた閾値Ｔに基づいて行われ、プロットされた点がＸＹ平面の前記閾値Ｔよりも内側（原点側：閾値Ｔの範囲内）に位置していれば焼入れ深さの状態は良であると判断し、プロットされた点がＸＹ平面の前記閾値Ｔよりも外側（閾値Ｔの範囲外）に位置していれば焼入れ深さの状態は良であると判断するようにしている。
【００３９】
例えば、図４によれば、焼入れ深さの状態が良である良品の検査対象Ｗのプロット点は、閾値Ｔの範囲内に、特にＸ軸とＹ軸との交点（原点）付近に位置している。
また、焼入れ深さの状態が不良である不良品の検査対象Ｗのプロット点は、閾値Ｔの範囲外に位置している。さらには、焼入れを行っていない未焼入品のプロット点は前記不良品のプロット点よりさらに原点から離れた位置にプロットされている。
【００４０】
検査対象Ｗが良品であった場合、その検査対象Ｗは適正な焼入れ深さを有していているため、検出コイル２１および参照用検出コイル２４の検出電圧は、同じく適正な焼入れ深さを有している前記マスターワークを測定した場合と略同じ値になるため、前記検出コイル２１の検出電圧と参照用検出コイル２４の検出電圧との差分値は０に近い値となり、前記Ｘ信号およびＹ信号をＸＹ平面上にプロットすると、そのプロット点は原点付近に位置することとなる。
【００４１】
また、検査対象Ｗが不良品であった場合、その焼入れ深さは良品の焼き入れ深さと異なるため、検出コイル２１および参照用検出コイル２４の検出電圧は、前記マスターワークを測定した場合とは異なる。
【００４２】
この場合、焼入れ深さの違いが検出電圧に及ぼす影響は、検査対象Ｗの直近に位置している検出コイル２１では大きく、検査対象Ｗから離れて位置する参照用検出コイル２４では小さいため、該検出コイル２１の検出電圧と参照用検出コイル２４の検出電圧とは異なり、前記Ｘ信号およびＹ信号をＸＹ平面上にプロットすると、そのプロット点は原点から離れて位置することとなる。
特に、参照用検出コイル２４においては、参照用金属部材２３により検査対象Ｗからの磁束が遮蔽されているため、特に影響が小さく、検出コイル２１の検出電圧と参照用検出コイル２４の検出電圧との差、すなわち前記差分電圧ΔＶの値は大きくなり、前記プロット点は原点から大きく離れて位置することとなる。
【００４３】
このように、本焼入れ深さ検査装置１０では、検査対象Ｗが良品である場合と不良品である場合とで、大きな差分電圧ΔＶの差を得ることができるので、焼入れ深さの良否判定（焼入れのパターン切れの有無等の判定）を容易に行うことが可能となり、検査対象Ｗの良否の峻別能力を向上することができる。
【００４４】
仮に、該渦電流センサ１１が前記参照用金属部材２３を備えていなければ、小さな差分電圧ΔＶの差しか得ることができないため、焼入れ深さの良否判定を行うためには前記ゲイン部３６ａ・３６ｂにおけるゲインを大きくする必要があるが、ゲインを大きく設定すると検出信号に含まれるノイズも大きくなって良否の峻別能力を高くすることが困難となる。
しかし、本焼入れ深さ検査装置１０では、前述のように大きな差分電圧ΔＶの差を得ることができるので、小さなゲインで焼入れ深さの良否判定を行うことが可能であり、良否の峻別能力を向上することが可能となっている。
【００４５】
また、本焼入れ深さ検査装置１０においても、前記参照用金属部材２３を備えていない従来の焼入れ深さ検査装置の場合と同様に、雰囲気の温度変化があったときには、前記検出コイル２１および参照用検出コイル２４の抵抗値等が同様に変化して、前記差分電圧ΔＶはほとんど変化しないため、温度変化の影響による焼入れ深さの測定値の変動を抑えて、高い測定精度を得ることが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】焼入れ深さ検査装置を示すブロック図である。
【図２】焼入れ深さ検査装置の渦電流センサを示す斜視図である。
【図３】焼入れ深さ検査装置による焼入れ深さ検査方法フローを示す図である。
【図４】焼入れ深さ検査装置による焼入れ深さ検査結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 焼入れ検査装置
１１ 渦電流センサ
１２ 処理装置
２１ 検出コイル
２２ 励磁コイル
２３ 参照用金属部材
２４ 参照用検出コイル
３２ 信号処理器
３３ 差動アンプ
３５ 位相検波部
３６ａ・３６ｂ ゲイン部
３８ 判定器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材の焼入れ深さを非破壊で高精度に検査するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車部品を始めとして多くの部品等には、金属（導電体）に高周波誘導加熱等を施して焼入れを行った、焼入れ鋼材が多く使用されている。
前記焼入れ鋼材においては、強度等の品質を保証するために焼入れ深さを検査して、その良否を判断することが重要である。
【０００３】
前記焼入れ鋼材の焼入れ深さの検査としては、例えば焼入れ鋼材を部分的に切断して、その断面強度をビッカース強度計等の強度計にて測定することが行われている。
しかし、このような検査方法では、断面強度の測定対象を破壊する必要があるため測定用のサンプルが必要になるとともに、インラインで全数検査を行うことが不可能である。
【０００４】
そこで、従来においては、渦電流センサ等を用いた非破壊検査により焼入れ鋼材の焼入れ深さを測定することにより検査を行うことが行われている。
この場合、前記渦電流センサを用いた焼入れ深さの測定は、励磁コイルで発生させた低周波交流磁場によって検査対象となる焼入れ鋼材を磁化し、それによって発生する渦電流により誘起される誘導磁場（渦電流による反作用磁束）を検出コイルにて検出し、前記検出コイルの検出電圧と鋼材の焼き入れ深さとの相関から焼入れ深さを算出することで行われる。
【０００５】
このように、焼入れ深さを測定する渦電流センサとしては、例えば特許文献１に示すような環状に形成されたヘルムホルツ型の励磁コイルと検出コイルとを備えたものが用いられ、このような渦電流センサを用いることで検査対象の全数検査をインラインで行うことが可能となっている。
しかし、このような渦電流センサを用いて焼入れ鋼材の焼入れ深さを測定する場合、雰囲気の温度変化に伴ってコイルの抵抗値等が変動し、前記渦電流センサの検出電圧が変動するため、焼入れ深さの測定精度が低下するという問題がある。
【０００６】
従って、渦電流センサは、温度変化が生じた場合でも検出電圧の変動が抑えられ、焼入れ深さを高精度に測定することができるような構成とすることが好ましいが、温度変化が生じても高精度な測定を行うことができるような構成としては、次のような構成とすることが考えられる。
つまり、渦電流センサを、環状に形成された励磁コイルと、前記励磁コイルに同心状に内挿される２つの検出コイルとで構成し、前記２つの検出コイルの径寸法や巻き数や巻き線の太さ等といった仕様に差異を設けた構成とすることが考えられる。
【０００７】
前述のように、励磁コイルと、互いに仕様が異なる２つの検出コイルとで構成した渦電流センサでは、同一の検査対象におけるある部位の焼入れ深さを測定する場合、前記２つの検出コイルでは仕様の差異により互いに異なる電圧が検出される。
そして、この互いに異なる検出電圧の差分を算出して、算出した検出電圧の差分値と鋼材の焼き入れ深さとの相関から、検査対象の焼入れ深さが求められる。
【０００８】
具体的には、予め適正な焼入れ深さを有したマスターワークを検査対象として測定した場合に、２つの検出コイルの検出電圧が等しくなる（即ち両者の差分値が０となる）ように調整しておく（例えば２つの検出コイルに同じ電流を流すと、各検出コイルの検出電圧は異なる値となるが、一方の検出コイルに接続される回路の抵抗値を調整するなどして、当該検出コイルに流れる電流値を調整することで、２つの検出コイルの検出電圧が等しくなるように調整を行う）。
このようにセットされた状態で、前記マスターワークの焼入れ状態とは異なる焼入れ状態の検査対象を測定すると、前記２つの検出コイルの検出電圧はマスターワークを測定した場合とは異なる電圧を検出することとなるが、その検出電圧は各検出コイルによって異なるため、その差分値は０以外の値となる。
【０００９】
そして、例えば、焼入れ深さが不良である検査対象を測定した場合には、前記差分値の大きさが大きくなるため、該差分値が所定の閾値よりも大きいか否かによって焼入れ深さの良否判断を行う。
つまり、前記差分値が所定の閾値よりも小さく、０に近い値であれば焼入れ深さが良好であると判断し、前記差分値が所定の閾値よりも大き値であれば焼入れ深さが良好であると判断するようにする。
【００１０】
また、仕様が異なる２つの検出コイルでの検出電圧の差分を用いて焼入れ深さを求めるように構成した場合、雰囲気の温度変化があったときには、前記２つの検出コイルの抵抗値等は同様に変化し、その抵抗値等の変化度合いに応じて検出電圧の変動が生じるため、前記差分値がほとんど変化しない。
従って、２つの検出コイルの検出電圧の差分値は温度変化による影響を殆ど受けることがなく、２つの検出コイルの検出電圧の差分値を用いて焼入れ深さを求めることで、温度変化の影響による焼入れ深さの測定値の変動を抑えることができ、高い測定精度を得ることが可能となる。
【特許文献１】特開２００２−１４０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述のごとく、互いに仕様が異なる２つの検出コイルにおける検出電圧の差分値を用いて焼入れ深さの測定を行うように構成する場合は、実際に得られる差分値は小さいためアンプにより増幅したうえで用いられることとなる。
ここで、前記２つの検出コイルは、互いに異なる仕様に構成することで、同一の検査対象を測定したときに異なる検出電圧が出力されるようにしているが、各検出コイルは検査対象の同じ箇所を略同じ箇所から同時に測定するものであるので、両者に作用する渦電流による誘導磁場の大きさは同様であり、その検出電圧の波形は近似したものとなる。
【００１２】
従って、前記２つの検出コイルの検出電圧は各検出コイルの仕様により互いに異なりはするが、２つの検出コイルの検出電圧にはそれほど大きな差異はみられず、両者の検出電圧の差分値は小さくなる。
これにより、良品を測定した場合の前記差分値と、不良品を測定した場合の前記差分値との差が小さくなるため、焼入れ深さの良否判断を行うためには前記差分値の増幅率を大きく設定することが必要となる。
しかし、前記差分値の増幅率を大きくすると、前記差分値の信号に含まれるノイズも大きく増幅されてしまうこととなり、また前記差分値の増幅率にも限度があるため、検査対象の良否の峻別能力を高くすることが困難である。
【００１３】
そこで、本発明においては、温度変化の影響による焼入れ深さの測定値の変動を抑えつつ、検査対象における焼入れ深さの良否の峻別能力を向上することができる渦電流センサ、焼き入れ深さ検査装置、および焼入れ深さ検査方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決する渦電流センサ、焼き入れ深さ検査装置、および焼入れ深さ検査方法は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、環状に形成され、検査対象が内部を貫通可能な励磁コイルと検出コイルとを備える渦電流センサであって、環状に形成され、前記励磁コイルおよび検出コイルの外周部に配置される参照用金属部材と、環状に形成され、前記参照用金属部材の外周部に配置される参照用検出コイルとをさらに備え、前記励磁コイルに交流電流を流すことにより低周波交流磁場を発生させ、発生した低周波交流磁場によって前記検査対象に生じる渦電流により誘起された誘導磁場を、前記検出コイルおよび参照用検出コイルによりそれぞれ検出する。
これにより、前記検出コイルの検出値と参照用検出コイルの検出値との差分値をとって、この差分値に基づいて検査対象の焼入れ深さの良否判断を行うことで、温度変化の影響による焼入れ深さの測定値の変動を抑えつつ、検査対象における焼入れ深さの良否の峻別能力を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項２記載の如く、焼入れ深さ検査装置は、請求項１に記載の渦電流センサと、前記渦電流センサにおける前記検出コイルの検出値と前記参照用コイルの検出値との差分値を算出し、算出した前記差分値の大きさに基づいて前記検査対象の焼入れ深さの良否判定を行う処理装置とを備える。
これにより、温度変化の影響による焼入れ深さの測定値の変動を抑えつつ、検査対象における焼入れ深さの良否の峻別能力を向上させることができる。
【００１６】
また、請求項３記載の如く、環状に形成され、検査対象が内部を貫通可能な励磁コイルおよび検出コイルと、環状に形成され、前記励磁コイルおよび検出コイルの外周部に配置される参照用金属部材と、環状に形成され、前記参照用金属部材の外周部に配置される参照用検出コイルとを備える渦電流センサを用いた焼入れ深さ検査方法であって、前記励磁コイルに交流電流を流すことにより低周波交流磁場を発生させ、発生した低周波交流磁場によって前記検査対象に生じる渦電流により誘起された誘導磁場を、前記検出コイルおよび参照用検出コイルによりそれぞれ検出し、前記参照用検出コイルの検出値と、前記検出コイルの検出値との差分値を算出し、前記差分値の大きさに基づいて前記検査対象の焼入れ深さの良否判定を行う。
これにより、温度変化の影響による焼入れ深さの測定値の変動を抑えつつ、検査対象における焼入れ深さの良否の峻別能力を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、温度変化の影響による焼入れ深さの測定値の変動を抑えつつ、検査対象における焼入れ深さの良否の峻別能力を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
【００１９】
図１に示す焼入れ深さ検査装置１０は、高周波焼入れが施された鋼材にて構成される部材を検査対象Ｗとして、前記検査対象Ｗの表面の焼入れ深さを測定し、前記焼入れ深さの良否判定を行うための検査装置に構成されており、渦電流センサ１１と、前記渦電流センサ１１に対して交流電流を出力するとともに、該渦電流センサ１１からの検出信号に基づいて、前記検査対象Ｗの焼入れ深さの良否判定を行う処理装置１２と、前記渦電流センサ１１を所定位置に保持するとともに、前記検査対象Ｗが載置される保持治具１７とを備えていて、検査対象の全数検査をインラインで行うことが可能となっている。前記検査対象Ｗは、例えば棒状または軸状に形成されている。
【００２０】
前記渦電流センサ１１は、全体的に円環状に形成され、中央部に前記検査対象Ｗが貫通可能な貫通型のプローブに構成されている。
前記検査対象Ｗの表面の焼入れ深さを測定する際には、前記保持治具１７上に載置される検査対象Ｗが前記渦電流センサ１１を貫通し、前記検査対象Ｗの検査部位に渦電流センサ１１が位置するように、該渦電流センサ１１の位置が調整される。また、前記検査対象Ｗの軸心と、前記渦電流センサ１１の軸心とが同心となるように、該渦電流センサ１１がセットされる。
【００２１】
また、図２に示すように、前記前記渦電流センサ１１は、それぞれ円環状に形成される検出コイル２１、励磁コイル２２、参照用金属部材２３、および参照用検出コイル２４を備えている。
前記検出コイル２１、励磁コイル２２、参照用金属部材２３、および参照用検出コイル２４は、それぞれ同心状に配置されており、前記検出コイル２１の外周側に前記励磁コイル２２が配置され、前記励磁コイル２２の外周側に前記参照用金属部材２３が配置され、前記参照用金属部材２３の外周側に前記参照用検出コイル２４が配置されている。
【００２２】
前記励磁コイル２２は、該励磁コイル２２に交流電流を流すことで低周波交流磁場を発生するものであり、前記励磁コイル２２に発生した低周波交流磁場により前記渦電流センサ１１を貫通する検査対象Ｗに渦電流が生じることとなる。
前記検査対象Ｗに渦電流が生じると誘導磁場（励磁コイル２２からの磁束を打ち消す方向の反作用磁束）が誘起されるが、誘起された誘導磁場が前記検出コイル２１、および該検出コイル２１の外周側に配置される前記参照用検出コイル２４により検出される。
【００２３】
このように、渦電流センサ１１においては、前記励磁コイル２２に交流電流を流すことで低周波交流磁場を発生させて、前記検査対象Ｗに渦電流を発生させ、この渦電流により誘起された誘導磁場をそれぞれ前記検出コイル２１および参照用検出コイル２４により電圧値として検出するように構成している。
【００２４】
前述のように、前記検出コイル２１および参照用検出コイル２４においては、検査対象Ｗに発生した渦電流により誘起された誘導磁場が検出されるが、前記検出コイル２１と参照用検出コイル２４との間には参照用金属部材２３が配置されており、前記検査対象Ｗからの誘導磁場が前記参照用金属部材２３により遮蔽されるため、前記参照用検出コイル２４による検出値は前記検出コイル２１による検出値よりも小さな値となる。
【００２５】
なお、前記参照用金属部材２３としては、例えば、検査対象Ｗと同様に焼入れが施された鋼材を用いることができるが、これに限るものではなく、焼入れを行っていない鋼材を検査対象Ｗとして用いることも可能である。
【００２６】
また、前記処理装置１２は、交流電流を生成して前記渦電流センサ１１の励磁コイル２２へ供給する発振器３１と、前記検出コイル２１および前記参照用検出コイル２４からの検出信号を処理する信号処理器３２と、前記信号処理器３２にて処理された検出信号に基づいて前記検査対象Ｗの焼入れ深さの良否を判定する判定器３８とを備えている。
また、前記処理装置１２には、焼入れ深さを検査する際の各種検査条件や各種データ等が記憶される記憶部３９が備えられている。
【００２７】
前記信号処理器３２は、前記検出コイル２１および参照用検出コイル２４の検出信号の差分電圧ΔＶを取り出す差動アンプ３３と、前記発振器３１にて生成された交流電流の位相を９０°シフトさせる位相制御部３４と、前記差動アンプ３３から出力される差分電圧ΔＶを、前記発振器３１にて生成された交流電流と同位相の信号にて位相検波するとともに、前記発振器３１にて生成された交流電流から９０°位相が遅れた信号にて位相検波する位相検波部３５と、前記位相検波部３５にて前記交流電流と同位相の信号にて検波された信号を増幅等するゲイン部３６ａと、前記ゲイン部３６ａからの出力信号からノイズ成分を除去するフィルタ部３７ａと、前記位相検波部３５にて前記交流電流から９０°位相が遅れた信号にて検波された信号を増幅するゲイン部３６ｂと、前記ゲイン部３６ｂからの出力信号からノイズ成分を除去するフィルタ部３７ｂとを備えている。
【００２８】
このように構成される信号処理器３２からは、前記差分電圧ΔＶを前記発振器３１にて生成された交流電流と同位相の信号にて位相検波した信号（以降、「Ｘ信号」と記載する）、および前記差分電圧ΔＶを前記発振器３１にて生成された交流電流から９０°位相が遅れた信号にて位相検波した信号（以降、「Ｙ信号」と記載する）が出力される。
【００２９】
前記信号処理器３２から出力されたＸ信号およびＹ信号は、前記判定器３８に入力され、該判定器３８では入力されたＸ信号およびＹ信号に基づいて前記検査対象Ｗの焼入れ深さの良否判定が行われる。
前記判定器３８は、該判定器３８へ入力されたＸ信号およびＹ信号等の各種信号や各種データが記憶されている記憶部３８ａと、前記Ｘ信号およびＹ信号に基づいて前記検査対象Ｗの焼入れ深さの良否判定を行う判定部３８ｂと、前記判定部３８ｂでの判定結果を出力する出力部３８ｃとを備えている。
【００３０】
次に、前述のように構成される焼入れ深さ検査装置１０により行われる、検査対象Ｗの焼入れ深さの検査方法について、図３を用いて説明する。
まず、前記検査対象Ｗを前記保持治具１７上に載置するとともに（Ｓ０１）、載置した検査対象Ｗの検査部位に前記渦電流センサ１１をセットする（Ｓ０２）。この場合、検査対象Ｗの軸心と前記渦電流センサ１１の軸心とが同心となるようにセットされ、前記検査対象Ｗの外周面と前記渦電流センサ１１の内周面との距離（リフトオフ）が全周にわたって等しくなるようにする。
【００３１】
また、前記処理装置１２においては、これから行う検査の各種条件（例えば、前記発振器３１にて生成させる交流電流の周波数や、前記位相制御部３４による前記交流電流の位相のシフト度合いや、前記ゲイン部３６ａ・３６ｂによるゲインの大きさ）を前記記憶部３９から呼び出して、前記発振器３１や位相制御部３４やゲイン部３６ａ・３６ｂ等の各部へセットする（Ｓ０３）。
【００３２】
また、同一の検査対象Ｗを前記渦電流センサ１１により測定した場合、そのままでは、前記検出コイル２１による検出値が前記参照用検出コイル２４による検出値よりも大きくなるが、前記検出コイル２１および参照用検出コイル２４については、適正な焼入れ深さを有したマスターワークを検査対象として測定した場合に、２つの検出コイル２１・２４の検出電圧が等しくなる（即ち両者の差分値が０となる）ように、予め調整しておく。
この調整は、例えば、前記検出コイル２１および参照用検出コイル２４の少なくとも何れか一方に接続される回路の抵抗値を調整して、当該コイル２１・２４に流れる電流値を調整することにより行うことができる。
【００３３】
その後、前記処理装置１２の発振器３１にて生成した所定の周波数の交流電流（励磁電流）を渦電流センサ１１の励磁コイル２２に出力して、前記励磁コイル２２に低周波交流磁場を発生させる（Ｓ０４）。
前記励磁コイル２２に低周波交流磁場が発生すると、前記渦電流センサ１１を貫通する検査対象Ｗに渦電流が生じて誘導磁場が誘起されるが、この誘導磁場を前記検出コイル２１および参照用検出コイル２４にて検出する。（Ｓ０５）。
【００３４】
前記検出コイル２１および参照用検出コイル２４による検出電圧は前記処理装置１２に入力され、該処理装置１２内の前記信号処理器３２における差動アンプ３３にて、前記検出コイル２１の検出電圧と前記参照用検出コイル２４の検出電圧との差分電圧ΔＶが求められる。
求められた差分電圧ΔＶに対して、前述のように、信号処理器３２内の位相処理部３４、位相検波部３５ａ・３５ｂ、ゲイン部３６ａ・３６ｂ、およびフィルタ部３７ａ・３７ｂ等により信号処理がなされて、該信号処理器３２から前記Ｘ信号およびＹ信号が出力される（Ｓ０６）。
【００３５】
この場合、前記ゲイン部３６ａ・３６ｂにおいては、前記差分電圧ΔＶを位相検波部３５ａにて検波した信号の電圧ΔＶｘ、および位相検波部３５ｂにて検波した信号の電圧ΔＶｙの値が、前記信号処理器３２にて取り扱われる最大電圧Ｖｍａｘの範囲内に収まるように増幅される。
例えば、前記最大電圧Ｖｍａｘが１０Ｖであり、前記電圧ΔＶｘの値が２Ｖであった場合には、前記ゲイン部３６ａにおいて、前記電圧ΔＶｘ（２Ｖ）が５倍に増幅されて１０Ｖとなるように構成されている。前記ゲイン部３６ｂにおいても同様である。
【００３６】
また、信号処理器３２から出力されたＸ信号およびＹ信号は前記判定器３８に入力され、該判定器３８内の記憶部３８ａに記憶される。
さらに、前記判定器３８の判定部３８ｂにおいては、前記記憶部３８ａに記憶されたＸ信号およびＹ信号に基づいて、前記検査対象Ｗにおける焼入れ深さの良否を判断し、その判定結果が出力部３８ｃにて出力される（Ｓ０７）。
【００３７】
前記判定部３８ｂにおける焼入れ深さの良否の判断は、詳しくは次のように行われる。
つまり、図４に示すように、前記判定部３８ｂにおいては、前記Ｘ信号およびＹ信号をＸＹ平面にプロットし（Ｘ信号の値をＸ軸の値とし、Ｙ信号の値をＹ軸の値としてプロットする）、そのプロット位置に応じて焼入れ深さの良否の判断を行う。
【００３８】
この場合、良否の判断は、前記ＸＹ平面上に設けられた閾値Ｔに基づいて行われ、プロットされた点がＸＹ平面の前記閾値Ｔよりも内側（原点側：閾値Ｔの範囲内）に位置していれば焼入れ深さの状態は良であると判断し、プロットされた点がＸＹ平面の前記閾値Ｔよりも外側（閾値Ｔの範囲外）に位置していれば焼入れ深さの状態は良であると判断するようにしている。
【００３９】
例えば、図４によれば、焼入れ深さの状態が良である良品の検査対象Ｗのプロット点は、閾値Ｔの範囲内に、特にＸ軸とＹ軸との交点（原点）付近に位置している。
また、焼入れ深さの状態が不良である不良品の検査対象Ｗのプロット点は、閾値Ｔの範囲外に位置している。さらには、焼入れを行っていない未焼入品のプロット点は前記不良品のプロット点よりさらに原点から離れた位置にプロットされている。
【００４０】
検査対象Ｗが良品であった場合、その検査対象Ｗは適正な焼入れ深さを有していているため、検出コイル２１および参照用検出コイル２４の検出電圧は、同じく適正な焼入れ深さを有している前記マスターワークを測定した場合と略同じ値になるため、前記検出コイル２１の検出電圧と参照用検出コイル２４の検出電圧との差分値は０に近い値となり、前記Ｘ信号およびＹ信号をＸＹ平面上にプロットすると、そのプロット点は原点付近に位置することとなる。
【００４１】
また、検査対象Ｗが不良品であった場合、その焼入れ深さは良品の焼き入れ深さと異なるため、検出コイル２１および参照用検出コイル２４の検出電圧は、前記マスターワークを測定した場合とは異なる。
【００４２】
この場合、焼入れ深さの違いが検出電圧に及ぼす影響は、検査対象Ｗの直近に位置している検出コイル２１では大きく、検査対象Ｗから離れて位置する参照用検出コイル２４では小さいため、該検出コイル２１の検出電圧と参照用検出コイル２４の検出電圧とは異なり、前記Ｘ信号およびＹ信号をＸＹ平面上にプロットすると、そのプロット点は原点から離れて位置することとなる。
特に、参照用検出コイル２４においては、参照用金属部材２３により検査対象Ｗからの磁束が遮蔽されているため、特に影響が小さく、検出コイル２１の検出電圧と参照用検出コイル２４の検出電圧との差、すなわち前記差分電圧ΔＶの値は大きくなり、前記プロット点は原点から大きく離れて位置することとなる。
【００４３】
このように、本焼入れ深さ検査装置１０では、検査対象Ｗが良品である場合と不良品である場合とで、大きな差分電圧ΔＶの差を得ることができるので、焼入れ深さの良否判定（焼入れのパターン切れの有無等の判定）を容易に行うことが可能となり、検査対象Ｗの良否の峻別能力を向上することができる。
【００４４】
仮に、該渦電流センサ１１が前記参照用金属部材２３を備えていなければ、小さな差分電圧ΔＶの差しか得ることができないため、焼入れ深さの良否判定を行うためには前記ゲイン部３６ａ・３６ｂにおけるゲインを大きくする必要があるが、ゲインを大きく設定すると検出信号に含まれるノイズも大きくなって良否の峻別能力を高くすることが困難となる。
しかし、本焼入れ深さ検査装置１０では、前述のように大きな差分電圧ΔＶの差を得ることができるので、小さなゲインで焼入れ深さの良否判定を行うことが可能であり、良否の峻別能力を向上することが可能となっている。
【００４５】
また、本焼入れ深さ検査装置１０においても、前記参照用金属部材２３を備えていない従来の焼入れ深さ検査装置の場合と同様に、雰囲気の温度変化があったときには、前記検出コイル２１および参照用検出コイル２４の抵抗値等が同様に変化して、前記差分電圧ΔＶはほとんど変化しないため、温度変化の影響による焼入れ深さの測定値の変動を抑えて、高い測定精度を得ることが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】焼入れ深さ検査装置を示すブロック図である。
【図２】焼入れ深さ検査装置の渦電流センサを示す斜視図である。
【図３】焼入れ深さ検査装置による焼入れ深さ検査方法フローを示す図である。
【図４】焼入れ深さ検査装置による焼入れ深さ検査結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 焼入れ検査装置
１１ 渦電流センサ
１２ 処理装置
２１ 検出コイル
２２ 励磁コイル
２３ 参照用金属部材
２４ 参照用検出コイル
３２ 信号処理器
３３ 差動アンプ
３５ 位相検波部
３６ａ・３６ｂ ゲイン部
３８ 判定器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状に形成され、検査対象が内部を貫通可能な励磁コイルと検出コイルとを備える渦電流センサであって、
環状に形成され、前記励磁コイルおよび検出コイルの外周部に配置される参照用金属部材と、
環状に形成され、前記参照用金属部材の外周部に配置される参照用検出コイルとをさらに備え、
前記励磁コイルに交流電流を流すことにより低周波交流磁場を発生させ、
発生した低周波交流磁場によって前記検査対象に生じる渦電流により誘起された誘導磁場を、前記検出コイルおよび参照用検出コイルによりそれぞれ検出する、
ことを特徴とする渦電流センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の渦電流センサと、
前記渦電流センサにおける前記検出コイルの検出値と前記参照用検出コイルの検出値との差分値を算出し、算出した前記差分値の大きさに基づいて前記検査対象の焼入れ深さの良否判定を行う処理装置とを備える、
ことを特徴とする焼入れ深さ検査装置。
【請求項３】
環状に形成され、検査対象が内部を貫通可能な励磁コイルおよび検出コイルと、環状に形成され、前記励磁コイルおよび検出コイルの外周部に配置される参照用金属部材と、環状に形成され、前記参照用金属部材の外周部に配置される参照用検出コイルとを備える渦電流センサを用いた焼入れ深さ検査方法であって、
前記励磁コイルに交流電流を流すことにより低周波交流磁場を発生させ、
発生した低周波交流磁場によって前記検査対象に生じる渦電流により誘起された誘導磁場を、前記検出コイルおよび参照用検出コイルによりそれぞれ検出し、
前記参照用検出コイルの検出値と、前記検査コイルの検出値との差分値を算出し、
前記差分値の大きさに基づいて前記検査対象の焼入れ深さの良否判定を行う、
ことを特徴とする焼入れ深さ検査方法。
【請求項１】
環状に形成され、検査対象が内部を貫通可能な励磁コイルと検出コイルとを備える渦電流センサであって、
環状に形成され、前記励磁コイルおよび検出コイルの外周部に配置される参照用金属部材と、
環状に形成され、前記参照用金属部材の外周部に配置される参照用検出コイルとをさらに備え、
前記励磁コイルに交流電流を流すことにより低周波交流磁場を発生させ、
発生した低周波交流磁場によって前記検査対象に生じる渦電流により誘起された誘導磁場を、前記検出コイルおよび参照用検出コイルによりそれぞれ検出する、
ことを特徴とする渦電流センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の渦電流センサと、
前記渦電流センサにおける前記検出コイルの検出値と前記参照用検出コイルの検出値との差分値を算出し、算出した前記差分値の大きさに基づいて前記検査対象の焼入れ深さの良否判定を行う処理装置とを備える、
ことを特徴とする焼入れ深さ検査装置。
【請求項３】
環状に形成され、検査対象が内部を貫通可能な励磁コイルおよび検出コイルと、環状に形成され、前記励磁コイルおよび検出コイルの外周部に配置される参照用金属部材と、環状に形成され、前記参照用金属部材の外周部に配置される参照用検出コイルとを備える渦電流センサを用いた焼入れ深さ検査方法であって、
前記励磁コイルに交流電流を流すことにより低周波交流磁場を発生させ、
発生した低周波交流磁場によって前記検査対象に生じる渦電流により誘起された誘導磁場を、前記検出コイルおよび参照用検出コイルによりそれぞれ検出し、
前記参照用検出コイルの検出値と、前記検査コイルの検出値との差分値を算出し、
前記差分値の大きさに基づいて前記検査対象の焼入れ深さの良否判定を行う、
ことを特徴とする焼入れ深さ検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−３１２２４（Ｐ２００９−３１２２４Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９７９８０（Ｐ２００７−１９７９８０）
【出願日】平成１９年７月３０日（２００７．７．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月３０日（２００７．７．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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