焼入れ深さ測定方法および焼入れ深さ測定装置
【課題】 煩雑なギャップ管理を要することなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる焼入れ深さ測定方法、およびこの測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置を提供する。
【解決手段】 この焼入れ深さ測定方法では、転動装置または転動装置部品を測定対象物２０として励磁する励磁コイル３と、インピーダンス検出回路５と、信号処理回路６とを備えた焼入れ深さ測定装置１を用いる。励磁コイル２のインピーダンスの変化から、測定対象物２０の焼入れ深さを測定する。励磁コイル２は、測定対象物２０に接触させて測定を行う。励磁コイル３とは別に検出コイルを設け、検出コイルで検出した磁束から焼入れ深さを測定するようにしても良い。また、温度補正を行っても良い。
【解決手段】 この焼入れ深さ測定方法では、転動装置または転動装置部品を測定対象物２０として励磁する励磁コイル３と、インピーダンス検出回路５と、信号処理回路６とを備えた焼入れ深さ測定装置１を用いる。励磁コイル２のインピーダンスの変化から、測定対象物２０の焼入れ深さを測定する。励磁コイル２は、測定対象物２０に接触させて測定を行う。励磁コイル３とは別に検出コイルを設け、検出コイルで検出した磁束から焼入れ深さを測定するようにしても良い。また、温度補正を行っても良い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軸受などの転動装置またはその転動装置部品の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法、およびその測定に用いられる焼入れ深さ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受などの転動装置の構成部品には、焼入れ処理や焼戻し処理が施される。これらの処理の中でも、高周波焼入れ処理や、浸炭処理、浸炭窒化処理などの表面硬化処理では、品質保証のために表面硬化層の検査が行なわれる。この表面硬化層検査の一般的なものは、実際の製品を切断し、その切断面上で、製品表面から深さ方向に硬度を測定して硬化層の深さを測定する。また、製品を切断できないものでは、テストピースに製品と同じ炉で熱処理を施し、そのテストピースを切断して硬化層深さを測定することにより、製品の硬化層深さの保証を行なっている。
【０００３】
上記表面硬化層検査のうち、製品を切断して行う一般的な破壊検査では、製品が破壊されるため、マテリアルロスコストが大きくなるという問題点がある。また、製品の切断および硬度計による深さ方向の硬度測定に時間がかかり、工数が増えるという問題点もある。
また、製品を切断できない場合に行なわれるテストピースによる破壊検査では、実際の製品の検査ではないため、保証精度が悪いなどの問題点がある。
【０００４】
そこで、焼入れ硬化層を非破壊で検査する各種方法が提案されている（例えば特許文献１〜３）。そのうち、電磁方式の非破壊検査方法は、焼入れ深さと表面硬度を測定することができるなどの利点があり、実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２７１９２６号公報
【特許文献２】特開２００４−１０８８７３号公報
【特許文献３】特開２００８−３２６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば特許文献３に開示の非破壊検査方法では、電磁方式により浸炭処理および浸炭窒化処理を施した転動装置部品の硬化層深さを検出している。しかし、この検査方法では、検出精度を上げるために、測定対象物である製品と検出ヘッドとのギャップを精度良く保つ必要があり、ギャップ管理が不十分であると精度の良い測定を行なえない。また、転動装置やその構成部品などの測定対象物の温度が変化すると、測定対象物の透磁率が変化するため、検出精度が低下するという問題点がある。
【０００７】
この発明の目的は、煩雑なギャップ管理を要することなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる焼入れ深さ測定方法、およびこの測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置を提供することである。
この発明の他の目的は、測定対象物の温度に左右されることなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる焼入れ深さ測定装置および焼入れ深さ測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明にかかる第１の焼入れ深さ測定方法は、交流磁界を発生する励磁コイルを、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に対向させ、この励磁コイルのインピーダンスの変化から、前記測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記励磁コイルを測定対象物に接触させた状態で測定することを特徴とする。ここで言う励磁コイルは、鉄心等の磁心を設ける場合は、コイル巻線と磁心とを含む意味である。磁心を有する場合は、その磁心を測定対象物に接触させる。以下、この明細書で「コイル」とある記載は、いずれも、磁心を設ける場合は磁心を含む意味である。
この焼入れ深さ測定方法によると、励磁コイルを測定対象物に接触させた状態で焼入れ深さの測定を行うので、励磁コイルと測定対象物との間の煩雑なギャップ管理が不要となり、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。
また、この測定方法では、励磁コイルのインピーダンスの変化から焼入れ深さを測定するので、励磁コイルとは別に検出コイル等の検出手段を設けることが不要で、測定装置が簡単な構成のもので済む。
【０００９】
この発明における第２の焼入れ深さ測定方法は、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物を交流磁界内に配置し、この状態で測定対象物から発生する磁束を検出コイルで検出し、この検出された磁束から、測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記検出コイルを測定対象物に接触させた状態で測定することを特徴とする。検出コイルが磁心を有する場合は、その磁心を測定対象物に接触させる。
この焼入れ深さ測定方法の場合は、検出コイルを測定対象物に接触させた状態で焼入れ深さの測定を行うので、検出コイルと測定対象物との間の煩雑なギャップ管理が不要となり、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。
【００１０】
上記第２の焼入れ深さ測定方法において、前記磁束を検出コイルで検出し、この検出された磁束から焼入れ深さを測定する処理が、電磁誘導により検出コイルに誘導される電圧の振幅または位相を検出し、この検出した振幅または位相から焼入れ深さを測定する処理であっても良い。
【００１１】
この発明における第３の焼入れ深さ測定方法は、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物にコイルによって交流磁界を印加し、この交流磁界を印加するコイル、またはこのコイルとは別に設けたコイルから検出される物理量から前記測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記物理量を検出するコイルを測定対象物に接触させた状態で測定することを特徴とする。この第３の焼入れ深さ測定方法は、上記第１および第２の焼入れ深さ測定方法を含む上位概念で示した焼入れ深さ測定方法である。
この第３の焼入れ深さ測定方法の場合も、物理量を検出するコイルを測定対象物に接触させた状態で焼入れ深さの測定を行うので、コイルと測定対象物との間の煩雑なギャップ管理が不要となり、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。
【００１２】
この発明の上記各焼入れ深さ測定方法において、前記測定対象物の温度を測定し、その測定した温度を用いて焼入れ深さの測定値の補正を行っても良い。
この方法の場合、測定対象物の温度を用いて、測定値を補正するので、測定対象物の温度変化による透磁率変化の影響が補正され、測定対象物の温度に左右されることなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。なお、測定値の補正は、励磁コイルのインピーダンスや、検出コイルで検出される磁束、電圧の振幅、位相などのコイルで直接に検出される測定値につき行うようにしても、また得られたインピーダンス、磁束、電圧の振幅、位相などから計算した焼入れ深さの値を補正を行うようにしても良く、結果として焼入れ深さの値が温度で補正されていれば良い。
【００１３】
また、前記測定対象物に接触させるコイルの温度を測定し、その測定した温度を用いて焼入れ深さの測定値の補正を行うようにしても良い。前記測定対象物の温度による補正と、コイルの温度による補正との両方を行っても良い。
測定対象物の温度変化による透磁率変化の影響だけでなく、励磁コイルや検出コイルの温度変化による透磁率変化の影響もあるため、この励磁コイルや検出コイルの温度変化に対する補正を行うことで、焼入れ深さの測定精度が向上する。測定対象物の温度に対する補正と併用した場合は、さらに精度良く測定することができる。
【００１４】
上記測定対象物やコイルの温度の測定は、非接触温度センサにより行うようにしてもよい。非接触温度センサを用いると、温度センサを測定対象物等に接触させることによる測定値の誤差の発生が回避される。
【００１５】
この発明における第１の焼入れ深さ測定装置は、交流磁界を発生し、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加する励磁コイルと、この励磁コイルのインピーダンスの変化を検出するインピーダンス検出回路と、このインピーダンス検出回路で検出したインピーダンスの変化から前記測定対象物の焼入れ深さを計算する信号処理回路とを備え、前記励磁コイルは前記測定対象物に接触させた状態で前記交流磁界を印加するものである。
この構成の場合、励磁コイルを測定対象物に接触させた状態で焼入れ深さの測定を行うので、励磁コイルと測定対象物との間の煩雑なギャップ管理が不要となり、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。また、励磁コイルのインピーダンスの変化から焼入れ深さを測定するので、励磁コイルとは別に検出コイル等の検出手段を設けることが不要で、構成が簡単なものとできる。
【００１６】
この発明における第２の焼入れ深さ測定装置は、交流磁界を発生し、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加する励磁コイルと、この印加された交流磁界により前記測定対象物から発生する磁束を検出する検出コイルと、この検出コイルで検出された磁束から測定対象物の焼入れ深さを計算する信号処理回路とを備え、前記検出コイルは、前記測定対象物に接触させた状態で前記磁束の検出を行うものであることを特徴とする。
この構成の測定装置によると、検出コイルを測定対象物に接触させた状態で焼入れ深さの測定を行うので、検出コイルと測定対象物との間の煩雑なギャップ管理が不要となり、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。
【００１７】
上記第２の焼入れ深さ測定装置において、前記検出コイルに誘導される電圧の振幅または位相を検出する検出回路を設け、前記信号処理回路は、前記検出回路で検出した振幅または位相から焼入れ深さを計算するものとしても良い。すなわち、検出コイルで検出された磁束から測定対象物の焼入れ深さを計算する手段として、具体的には、上記の処理を行う検出回路および信号処理回路を設けても良い。
【００１８】
この発明における第３の焼入れ深さ測定装置は、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加するコイルと、この交流磁界を印加するコイル、またはこのコイルとは別に設けたコイルから検出される物理量を検出する検出手段と、この検出手段の検出値から前記測定対象物の焼入れ深さを測定する信号処理回路とを備え、前記物理量を検出するコイルは、測定対象物に接触させた状態で測定するものであることを特徴とする。
この構成の場合も、検出用のコイルを測定対象物に接触させた状態で焼入れ深さの測定を行うので、検出コイルと測定対象物との間の煩雑なギャップ管理が不要となり、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。
【００１９】
上記第２の焼入れ深さ測定装置において、前記検出コイルに誘導される電圧を積分することでコイルに鎖交する磁束を算出する鎖交磁束算出手段を設け、前記信号処理回路は、前記鎖交磁束算出手段で算出された磁束の大きさから研削焼けを検出する機能を有するものとしても良い。
【００２０】
上記第２の焼入れ深さ測定装置において、前記検出コイルを２個設け、前記信号処理回路は、前記各検出コイルに電磁誘導により誘導される電圧の差から研削焼けを検出する機能を有するものとしても良い。前記２個の検出コイルは直列に接続されてブリッジ回路を形成するものであっても良い。２つの検出コイルを設けることで、研削焼けの検出が可能になる。
【００２１】
この発明の上記各構成の焼入れ深さ測定装置において、前記いずれかのコイルは、磁性材料の鉄心を有するものであっても良い。また、そのコイルの鉄心の少なくとも測定対象物との接触面を保護コーティングで覆っても良い。保護コーティングで覆われていると、測定対象物の被測定面に励磁コイルの磁心先端部を摺動させても測定対象物に傷が付くのを防止することができる。
【００２２】
この発明の上記各構成の焼入れ深さ測定装置において、前記信号処理回路で計算された焼入れ深さを設定範囲を比較し、設定範囲から外れている場合に焼入れ異常と判定する焼入れ異常判定手段を設けても良い。
【００２３】
この発明における第４の焼入れ深さ測定方法は、交流磁界を発生する励磁コイルを、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に対向させ、この励磁コイルのインピーダンスの変化から、前記測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記測定対象物の温度および励磁コイルの温度のいずれか片方または両方を測定し、その測定した温度を用いて焼入れ深さの測定値の補正を行うことを特徴とする。前記温度の測定は、非接触温度センサにより行っても良い。
この方法の場合、例えば、測定対象物の温度を用いて、測定値を補正するので、測定対象物の温度変化による透磁率変化の影響が補正され、測定対象物の温度に左右されることなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。なお、測定値の補正は、励磁コイルのインピーダンスや、検出コイルで検出される磁束、電圧の振幅、位相などのコイルで直接に検出される測定値につき行うようにしても、また得られたインピーダンス、磁束、電圧の振幅、位相などから計算した焼入れ深さの値を補正を行うようにしても良く、結果として焼入れ深さの値が温度で補正されていれば良い。また、測定対象物の温度変化による透磁率変化の影響だけでなく、励磁コイルや検出コイルの温度変化による透磁率変化の影響もあるため、この励磁コイルや検出コイルの温度変化に対する補正を行うことで、焼入れ深さの測定精度が向上する。測定対象物の温度に対する補正と併用した場合は、さらに精度良く測定することができる。
前記温度の測定を非接触温度センサにより行う場合は、温度センサを測定対象物等に接触させることによる測定値の誤差の発生が回避される。
【００２４】
この発明における第４の焼入れ深さ測定装置は、交流磁界を発生し、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加する励磁コイルと、この励磁コイルのインピーダンスの変化を検出するインピーダンス検出回路と、このインピーダンス検出回路で検出したインピーダンスの変化から前記測定対象物の焼入れ深さを計算する信号処理回路と、前記測定対象物の温度および前記励磁コイルの温度のいずれか一方または両方を測定する温度センサと、この温度センサで測定された温度により前記信号処理回路で計算する焼入れ深さを補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。
この構成の場合、第４の焼入れ深さ測定方法につき述べたと同様に、測定対象物の温度変化による透磁率変化の影響が補正され、測定対象物の温度に左右されることなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。
【発明の効果】
【００２５】
この発明の第１の焼入れ深さ測定方法は、交流磁界を発生する励磁コイルを、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に対向させ、この励磁コイルのインピーダンスの変化から、前記測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記励磁コイルを測定対象物に接触させた状態で測定するため、煩雑なギャップ管理を要することなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。また、励磁コイルとは別に検出コイル等の検出手段を設けることが不要で、測定装置が簡単な構成のもので済む。
【００２６】
この発明の第２の焼入れ深さ測定方法は、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物を交流磁界内に配置し、この状態で測定対象物から発生する磁束を検出コイルで検出し、この検出された磁束から、測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記検出コイルを測定対象物に接触させた状態で測定するため、煩雑なギャップ管理を要することなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。
【００２７】
この発明の第３の焼入れ深さ測定方法は、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物にコイルによって交流磁界を印加し、この交流磁界を印加するコイル、またはこのコイルとは別に設けたコイルから検出される物理量から前記測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記物理量を検出するコイルを測定対象物に接触させた状態で測定するため、煩雑なギャップ管理を要することなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。
【００２８】
この発明の第４の焼入れ深さ測定方法は、交流磁界を発生する励磁コイルを、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に対向させ、この励磁コイルのインピーダンスの変化から、前記測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記測定対象物の温度および励磁コイルの温度のいずれか片方または両方を測定し、その測定した温度を用いて焼入れ深さの測定値の補正を行うことを特徴とするため、測定対象物の温度、あるいはコイルの温度に左右されることなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。また、励磁コイルとは別に検出コイル等の検出手段を設けることが不要で、測定装置が簡単な構成のもので済む。
【００２９】
この発明の第１の焼入れ深さ測定装置は、交流磁界を発生し、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加する励磁コイルと、この励磁コイルのインピーダンスの変化を検出するインピーダンス検出回路と、このインピーダンス検出回路で検出したインピーダンスの変化から前記測定対象物の焼入れ深さを計算する信号処理回路とを備え、前記励磁コイルは前記測定対象物に接触させた状態で前記交流磁界を印加するものであるため、煩雑なギャップ管理を要することなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。また、励磁コイルとは別に検出コイル等の検出手段を設けることが不要で、測定装置が簡単な構成のもので済む。
【００３０】
この発明の第２の焼入れ深さ測定装置は、交流磁界を発生し、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加する励磁コイルと、この印加された交流磁界により前記測定対象物から発生する磁束を検出する検出コイルと、この検出コイルで検出された磁束から測定対象物の焼入れ深さを計算する信号処理回路とを備え、前記検出コイルは、前記測定対象物に接触させた状態で前記磁束の検出を行うものであるため、煩雑なギャップ管理を要することなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。
【００３１】
この発明の第３の焼入れ深さ測定装置は、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加するコイルと、この交流磁界を印加するコイル、またはこのコイルとは別に設けたコイルから検出される物理量を検出する検出手段と、この検出手段の検出値から前記測定対象物の焼入れ深さを測定する信号処理回路とを備え、前記物理量を検出するコイルは、測定対象物に接触させた状態で測定するものであるため、煩雑なギャップ管理を要することなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。
【００３２】
この発明の第４の焼入れ深さ測定装置は、交流磁界を発生し、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加する励磁コイルと、この励磁コイルのインピーダンスの変化を検出するインピーダンス検出回路と、このインピーダンス検出回路で検出したインピーダンスの変化から前記測定対象物の焼入れ深さを計算する信号処理回路と、前記測定対象物の温度および前記励磁コイルの温度のいずれか一方または両方を測定する温度センサと、この温度センサで測定された温度により前記信号処理回路で計算する焼入れ深さを補正する補正手段とを備えたため、測定対象物の温度、あるいはコイルの温度に左右されることなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。また、励磁コイルとは別に検出コイル等の検出手段を設けることが不要で、簡単な構成となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の焼入れ深さ測定方法の一実施形態を示す概略図である。
【図２】同焼入れ深さ測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置の他の実施形態の概略図である。
【図３】同焼入れ深さ測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態の概略図である。
【図４】同焼入れ深さ測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態の概略図である。
【図５】同焼入れ深さ測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態の概略図である。
【図６】同焼入れ深さ測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態の概略図である。
【図７】同焼入れ深さ測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態の概略図である。
【図８】同焼入れ深さ測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態の概略図である。
【図９】同焼入れ深さ測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態の概略図である。
【図１０】同焼入れ深さ測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態の概略図である。
【図１１】この発明の焼入れ深さ測定方法の他の実施形態を示す概略図である。
【図１２】（Ａ）は同焼入れ深さ測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置における検出ヘッドの平面図、（Ｂ）は同正面図である。
【図１３】この発明のさらに他の実施形態にかかる焼入れ深さ測定装置を用いた焼入れ深さ測定の説明図である。
【図１４】焼入れ深さ測定装置の具体的な使用例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
この発明の第１の実施形態を図１と共に説明する。図１は、この実施形態の焼入れ深さ測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置の概略図を示す。この焼入れ深さ測定装置１は、測定対象物２０を励磁する励磁コイル３を有する検出ヘッド２と、励磁された前記測定対象物２０からの磁化信号を検出する検出手段であるインピーダンス検出回路５を含む制御部１０とを備える。この場合の測定対象物２０は、軸受などの転動装置または転動装置の構成部品である。
【００３５】
検出ヘッド２における励磁コイル３は、その磁心となる鉄心４にコイル巻線が巻かれている。励磁コイル３には、励磁のための交流磁界を発生させる交流電流が制御部１０の電源１１から供給される。この励磁コイル３を導電体である測定対象物２０に接近させると、励磁コイル３がつくる磁界による電磁誘導で測定対象物２０に渦電流が発生する。この渦電流は励磁コイル３がつくる磁界と反対方向の磁界を発生させ、また測定対象物２０中でも渦電流により損失が発生するので、励磁コイル３のインピーダンスが変化する。そこで、検出手段である前記インピーダンス検出回路５は、測定対象物２０からの磁化信号として前記インピーダンスを検出する。具体的には、インピーダンス検出回路５は、励磁コイル３に誘導される電圧の大きさや、励磁コイル３を流れる電流と電圧の位相差を測定し、これらの値から励磁コイル３のインピーダンスを算出する。
【００３６】
測定対象物２０に流れる渦電流は、測定対象物２０の導電率，透磁率により変化する。そこで、測定対象物２０の導電率，透磁率に応じて励磁コイル３のインピーダンスも変化するので、前記インピーダンス検出回路５で検出される励磁コイル３のインピーダンス変化から測定対象物２０の材質変化を検出することができる。
【００３７】
また、測定対象物２０となる転動装置やその構成部品は、焼入れにより硬度が大きくなると、透磁率が母材よりも低下する。これにより、焼入れ深さに応じて励磁コイル３の磁路中の磁気抵抗が変化することから、測定対象物２０の内部を透過する磁束が変化し、測定対象物２０中に誘導される渦電流も変化するので、焼入れ深さに応じて励磁コイル３のインピーダンが変化することになる。
【００３８】
そこで、測定対象物２０となる転動装置やその構成部品について、焼入れ深さと励磁コイル３のインピーダンスとの関係を予め測定しておき、その関係式のグラフである検量線を作成しておけば、その検量線に測定された励磁コイル３のインピーダンスを当てはめることで、焼入れ深さを測定することが可能である。前記制御部１０は、インピーダンス検出回路５のほかに、このインピーダンス検出回路５が検出したインピーダンスから焼入れ深さを求める信号処理回路６を有する。この信号処理回路６には、前記検量線のデータを書き込んだメモリが含まれる。
【００３９】
この焼入れ深さ測定方法では、上記焼入れ深さ測定装置１を用いることにより、検出手段であるインピーダンス検出回路５の検出する励磁コイル３のインピーダンスから、測定対象物２０の焼入れ深さを測定する。
ところで、励磁コイル３のインピーダンスは、励磁コイル３と測定対象物２０の間のギャップや、励磁コイル３の姿勢つまり測定対象物２０に対する角度によって変化する。そこで、この焼入れ深さ測定方法では、検出ヘッド２の先端部、つまり励磁コイル３の磁心である鉄心４の測定対象物２０に対向する先端部を、測定対象物２０の被測定面に接触させた状態で前記測定を行う。
【００４０】
このように、検出ヘッド２の先端部を測定対象物２０の被測定面に接触させた状態で
焼入れ深さの測定を行うことにより、励磁コイル３と測定対象物２０との間の煩雑なギャップ管理が不要となり、焼入れ深さを精度良く行うことができる。
また、この実施形態の場合、励磁コイル３のインピーダンスから焼入れ深さを測定するので、励磁コイル３とは別に検出用のコイルを設ける必要がなく、装置の測定装置の構成が簡素になる。
【００４１】
図２は、焼入れ深さ測定装置の他の実施形態を示す。この焼入れ深さ測定装置１では、測定対象物２０からの磁化信号を検出する検出手段として、図１の実施形態におけるインピーダンス検出回路５に代えて、励磁コイル３の磁心である鉄心４に巻かれた検出コイル７と、電磁誘導により前記検出コイル７に誘導される電圧の振幅および位相を検出する振幅・位相検出回路８とを用いている。振幅・位相検出回路８は制御部１０に設けられる。励磁コイル３に、励磁のための高周波の交流磁界を発生させる交流電流が制御部１０の電源１１から供給され、励磁コイル３が発生する交流磁界により測定対象物２０に渦電流が誘導されることは、図１の実施形態の場合と同様である。
【００４２】
検出コイル７には、励磁コイル３のつくる磁束と渦電流がつくる磁束を合成した磁束による電磁誘導で発生する電圧が誘導される。すなわち、検出コイル７は、測定対象物２０からの磁化信号として、励磁コイル３のつくる磁束と渦電流がつくる磁束を合成した磁束による電磁誘導で発生する電圧を検出する。前記制御部１０は、振幅・位相検出回路８のほかに、この振幅・位相検出回路８が検出した検出コイル７の電圧の振幅または位相から焼入れ深さを求める信号処理回路６Ａを有する。この信号処理回路６Ａには、予め測定した焼入れ深さと検出コイル７の電圧の振幅または位相との関係を示す検量線のデータを書き込んだメモリが含まれる。これにより、信号処理回路６Ａでは、振幅・位相検出回路８が検出した検出コイル７の電圧の振幅または位相を前記検量線に当てはめることで、焼入れ深さが測定される。
【００４３】
また、前記信号処理回路６Ａは、測定された焼入れ深さが所定の範囲から外れたとき、焼入れ異常であると判定する焼入れ異常判定手段９を有する。これにより、測定対象物２０の焼入れ異常を簡単に知ることができる。前記所定の範囲は、任意に設定される設定範囲である。制御部１０の次段には、制御部１０での測定結果などのデータを表示する表示部１２が接続されている。この表示部１２に、測定された焼入れ深さや焼入れ異常の判定結果などが表示される。
【００４４】
この実施形態では、励磁コイル３の磁心である鉄心４の測定対象物２０の被測定面に接触する先端部に保護コーティング１３が施されている。保護コーティング１３の材料として、例えばエポキシ系樹脂など、測定対象物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。このように、鉄心４における測定対象物２０の被測定面に接触する先端部に保護コーティング１３を施すことにより、測定対象物２０の被測定面に検出ヘッド２を摺動させても測定対象物２０に傷が付くのを防止することができる。
【００４５】
図３は、焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態を示す。この焼入れ深さ測定装置１は、図２の実施形態において、検出コイル７に誘導される電圧の振幅および位相を検出する振幅・位相検出回路８に代えて、検出コイル７に誘導される電圧を積分して検出コイル７に鎖交する磁束を算出する鎖交磁束算出回路１４を用いている。制御部１０は、鎖交磁束算出回路１４のほかに、この鎖交磁束算出回路１４が算出した鎖交磁束から焼入れ深さを求める信号処理回路６Ｂを有する。この信号処理回路６Ｂには、予め測定した焼入れ深さと検出コイル７の鎖交磁束との関係を示す検量線のデータを書き込んだメモリが含まれる。これにより、信号処理回路６Ｂでは、鎖交磁束算出回路１４が算出した検出コイル７の鎖交磁束を前記検量線に当てはめることで、焼入れ深さが測定される。その他の構成は、図２の実施形態の場合と同様である。
【００４６】
図４は、焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態を示す。この焼入れ深さ測定装置１は、図２の実施形態において、励磁コイル３の磁心をコ字状の鉄心４Ａとし、焼入れ深さの測定時には、その鉄心４Ａの両端を測定対象物２０の被測定面に接触させるものとしている。ここでは、鉄心４Ａの両端に保護コーティング１３（図２）を施していないが、保護コーティング１３を施しても良い。その他の構成は図２の実施形態の場合と同様である。
【００４７】
この実施形態の場合も、前記コ字状の鉄心４Ａと測定対象物２０とで形成される磁路の抵抗が、測定対象物２０の焼入れ深さに応じて変化するので、検出コイル７に誘導される電圧の振幅、および励磁コイル３と検出コイル７の電圧の位相差が変化し、振幅・位相検出回路８がその振幅および位相差を検出する。信号処理回路６Ａでは、振幅・位相検出回路８が検出した振幅または位相差を予め作成した検量線に当てはめることにより、焼入れ深さを測定する。
【００４８】
図５は、焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態を示す。この焼入れ深さ測定装置１は、図２の実施形態において、測定対象物２０からの磁化信号を検出する検出手段として、励磁コイル３の磁心である鉄心４に巻かれた２つの検出コイル７Ａ，７Ｂと、電磁誘導により前記両検出コイル７Ａ，７Ｂに誘導される電圧の差を検出する電圧差検出回路１５とを用いている。電圧差検出回路１５は制御部１０に設けられる。２つの検出コイル７Ａ，７Ｂは互いに逆方向に巻かれて直列接続され、これら両検出コイル７Ａ，７Ｂと電圧差検出回路１５とでブリッジ回路１６が構成される。これにより、２つの検出コイル７Ａ，７Ｂには逆位相の電圧が誘導され、ブリッジ回路１６によりこれら両検出コイル７Ａ，７Ｂに誘導された電圧の差分だけを増幅して電圧差検出回路１５で検出することができる。
【００４９】
制御部１０は、電圧差検出回路１５のほかに、この電圧差検出回路１５が検出した電圧差から焼入れ深さを求める信号処理回路６Ｃを有する。この信号処理回路６Ｃには、予め測定した焼入れ深さと検出コイル７Ａ，７Ｂの電圧差との関係を示す検量線のデータを書き込んだメモリが含まれる。これにより、信号処理回路６Ｃでは、電圧差検出回路１５が検出した検出コイル７Ａ，７Ｂの電圧差を前記検量線に当てはめることで、焼入れ深さが測定される。その他の構成は、図２の実施形態の場合と同様である。
【００５０】
この実施形態の場合、励磁コイル３の鉄心４に２つの検出コイル７Ａ，７Ｂを互いに逆方向に巻き、これら両検出コイル７Ａ，７Ｂを直列接続して、両検出コイル７Ａ，７Ｂに誘導される電圧の差を検出する電圧差検出回路１５とでブリッジ回路を構成しているので、測定対象物２０の透磁率変化、つまり焼入れ深さを感度良く測定することができる。
【００５１】
図６は、焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態を示す。この焼入れ深さ測定装置１では、図１の実施形態において、検出ヘッド２の基板２２に、前記励磁コイル３のほかに、測定対象物２０の温度を測定する測定対象物用温度センサ２３を実装している。測定対象物用温度センサ２３は、前記基板２２の励磁コイル３が突出する側に設けられ、励磁コイル３の磁心である鉄心４の先端部を測定対象物２０の被測定面に接触させた測定状態において、測定対象物用温度センサ２３が測定対象物２０に近接するようにされている。この測定対象物用温度センサ２３として、例えばサーモバイルのような非接触温度センサが用いられる。
【００５２】
また、励磁コイル３の磁心である鉄心４にも、鉄心４の温度を測定するコイル用温度センサ２４が設けられている。このコイル用温度センサ２４としては、サーミスタ、熱電対、測温抵抗体などを用いることができる。測定対象物用温度センサ２３およびコイル用温度センサ２４は、制御部１０に設けられた温度センサ回路２５に接続されており、この温度センサ回路２５で各温度センサ２３，２４の検出信号が数値化される。
【００５３】
測定対象物２０の温度が変化するとその透磁率も変化するので、測定対象物２０の温度変化はインピーダンス検出回路５が検出するインピーダンにも影響を及ぼす。また、励磁コイル３の磁心である鉄心４の温度が変化するとその透磁率も変化するので、鉄心４の温度変化もインピーダンス検出回路５が検出するインピーダンスに影響を及ぼす。そこで、制御部１０の信号処理回路６には、温度センサ回路２５で数値化される前記各温度センサ２３，２４の測定値に基づき、インピーダンス検出回路５が検出するインピーダンスを補正する補正手段２６が設けられている。これにより、信号処理回路６では、温度センサ２３，２４の測定する測定値に基づき補正したインピーダンスを、検量線に当てはめることで、測定対象物２０の焼入れ深さを測定する。
【００５４】
このように、インピーダンス検出回路５が検出する励磁コイル３のインピーダンスを、温度センサ２３，２４で測定される測定対象物２０および励磁コイル３の磁心である鉄心４の温度に基づき補正することにより、測定対象物２０や前記鉄心４の温度変化による透磁率変化の影響を受けることなく、測定対象物２０の焼入れ深さを精度良く行うことができる。この実施形態では、測定対象物２０の温度だけでなく、励磁コイル３の磁心である鉄心４の温度もインピーダンスを補正するデータとして加えているので、それだけ測定精度を向上させることができるが、測定対象物２０の温度だけでインピーダンを補正するようにしても十分な測定精度を得ることができる。
【００５５】
図７は、焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態を示す。この焼入れ深さ測定装置１では、図２の実施形態において、検出ヘッド２の基板２２に、前記励磁コイル３の磁心である鉄心４のほかに、測定対象物２０の温度を測定する測定対象物用温度センサ２３を実装している。測定対象物用温度センサ２３が、前記基板２２の鉄心４が突出する側に設けられ、鉄心４の先端部を測定対象物２０の被測定面に接触させた測定状態において、測定対象物用温度センサ２３が測定対象物２０に近接するようにされていることは、図６の実施形態の場合と同様である。
【００５６】
また、鉄心４にも、鉄心４の温度を測定するコイル用温度センサ２４が設けられている。測定対象物用温度センサ２３およびコイル用温度センサ２４は、制御部１０に設けられた温度センサ回路２５に接続されており、この温度センサ回路２５で各温度センサ２３，２４の検出信号が数値化される。信号処理回路６Ａには、温度センサ回路２５で数値化される前記各温度センサ２３，２４の測定値に基づき、振幅・位相検出回路８が検出する検出コイル７の電圧の振幅または位相差を補正する補正手段２６が設けられている。
【００５７】
この実施形態の場合も、信号処理回路６Ａでは、温度センサ２３，２４の測定する測定値に基づき補正した検出コイル７の電圧の振幅または位相差を、検量線に当てはめることで、測定対象物２０の焼入れ深さを測定する。これにより測定対象物２０や前記鉄心４Ａの温度変化による透磁率変化の影響を受けることなく、測定対象物２０の焼入れ深さの測定を精度良く行うことができる。
【００５８】
図８は、焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態を示す。この焼入れ深さ測定装置１では、図３の実施形態において、検出ヘッド２の基板２２に、前記励磁コイル３の磁心である鉄心４のほかに、測定対象物２０の温度を測定する測定対象物用温度センサ２３を実装している。測定対象物用温度センサ２３が、前記基板２２の鉄心４が突出する側に設けられ、鉄心４の先端部を測定対象物２０の被測定面に接触させた測定状態において、測定対象物用温度センサ２３が測定対象物２０に近接するようにされていることは、図６の実施形態の場合と同様である。
【００５９】
また、鉄心４にも、鉄心４の温度を測定するコイル用温度センサ２４が設けられている。測定対象物用温度センサ２３およびコイル用温度センサ２４は、制御部１０に設けられた温度センサ回路２５に接続されており、この温度センサ回路２５で各温度センサ２３，２４の検出信号が数値化される。信号処理回路６Ｂには、温度センサ回路２５で数値化される前記各温度センサ２３，２４の測定値に基づき、振幅・位相検出回路８が検出する検出コイル７の電圧の振幅または位相差を補正する補正手段２６が設けられている。
【００６０】
この実施形態の場合も、信号処理回路６Ｂでは、温度センサ２３，２４の測定する測定値に基づき補正した鎖交磁束算出回路１４が算出した鎖交磁束を補正し、その補正値を検量線に当てはめることで、測定対象物２０の焼入れ深さを測定する。これにより測定対象物２０や前記鉄心４Ａの温度変化による透磁率変化の影響を受けることなく、測定対象物２０の焼入れ深さの測定を精度良く行うことができる。
【００６１】
図９は、焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態を示す。この焼入れ深さ測定装置１では、図４の実施形態において、検出ヘッド２の基板２２に、前記励磁コイル３の磁心である鉄心４Ａのほかに、測定対象物２０の温度を測定する測定対象物用温度センサ２３を実装している。測定対象物用温度センサ２３が、前記基板２２の鉄心４Ａが突出する側に設けられ、鉄心４Ａの先端部を測定対象物２０の被測定面に接触させた測定状態において、測定対象物用温度センサ２３が測定対象物２０に近接するようにされていることは、図６の実施形態の場合と同様である。
【００６２】
また、鉄心４Ａにも、鉄心４Ａの温度を測定するコイル用温度センサ２４が設けられている。測定対象物用温度センサ２３およびコイル用温度センサ２４は、制御部１０に設けられた温度センサ回路２５に接続されており、この温度センサ回路２５で各温度センサ２３，２４の検出信号が数値化される。信号処理回路６Ａには、温度センサ回路２５で数値化される前記各温度センサ２３，２４の測定値に基づき、振幅・位相検出回路８が検出する検出コイル７の電圧の振幅または位相差を補正する補正手段２６が設けられている。
【００６３】
この実施形態の場合も、信号処理回路６Ａでは、温度センサ２３，２４の測定する測定値に基づき補正した検出コイル７の電圧の振幅または位相差を検量線に当てはめることで、測定対象物２０の焼入れ深さを測定する。これにより測定対象物２０や前記鉄心４Ａの温度変化による透磁率変化の影響を受けることなく、測定対象物２０の焼入れ深さの測定を精度良く行うことができる。
【００６４】
図１０は、焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態を示す。この焼入れ深さ測定装置１では、図５の実施形態において、検出ヘッド２の基板２２に、前記励磁コイル３の磁心である鉄心４のほかに、測定対象物２０の温度を測定する測定対象物用温度センサ２３を実装している。測定対象物用温度センサ２３が、前記基板２２の鉄心４が突出する側に設けられ、鉄心４の先端部を測定対象物２０の被測定面に接触させた測定状態において、測定対象物用温度センサ２３が測定対象物２０に近接するようにされていることは、図６の実施形態の場合と同様である。
【００６５】
また、鉄心４にも、鉄心４の温度を測定するコイル用温度センサ２４が設けられている。測定対象物用温度センサ２３およびコイル用温度センサ２４は、制御部１０に設けられた温度センサ回路２５に接続されており、この温度センサ回路２５で各温度センサ２３，２４の検出信号が数値化される。信号処理回路６Ｃには、温度センサ回路２５で数値化される前記各温度センサ２３，２４の測定値に基づき、電圧差検出回路１５が検出した検出コイル７Ａ，７Ｂの電圧差を補正する補正手段２６が設けられている。
【００６６】
この実施形態の場合も、信号処理回路６Ｃでは、温度センサ２３，２４の測定する測定値に基づき電圧差検出回路１５が検出した検出コイル７Ａ，７Ｂの電圧差を補正し、その補正値を検量線に当てはめることで、測定対象物２０の焼入れ深さを測定する。これにより測定対象物２０や前記鉄心４の温度変化による透磁率変化の影響を受けることなく、測定対象物２０の焼入れ深さの測定を精度良く行うことができる。
【００６７】
この発明のさらに他の実施形態を図１１および図１２と共に説明する。図１１は、この実施形態の焼入れ深さ測定装置を用いて測定対象物の焼入れ深さを測定する場合の説明図を示す。この焼入れ深さ測定装置１は、測定対象物２０を励磁する励磁コイル３を有する検出ヘッド２と、励磁された前記測定対象物２０からの磁化信号を検出する検出手段であるインピーダンス検出回路５を含む制御部１０とを備える。この場合の測定対象物２０も、軸受などの転動装置または転動装置の構成部品である。
【００６８】
検出ヘッド２における励磁コイル３は、その磁心となる鉄心４に巻かれており、基板２２上に実装されている。励磁コイル３には、励磁のための交流磁界を発生させる交流電流が制御部１０の電源１１から供給される。この励磁コイル３を導電体である測定対象物２０に接近させると、励磁コイル３がつくる磁界による電磁誘導で測定対象物２０に渦電流が発生する。この渦電流は励磁コイル３がつくる磁界と反対方向の磁界を発生させ、また測定対象物２０中でも渦電流により損失が発生するので、励磁コイル３のインピーダンスが変化する。そこで、検出手段である前記インピーダンス検出回路５は、測定対象物２０からの磁化信号として前記インピーダンスを検出する。具体的には、インピーダンス検出回路５は、励磁コイル３に誘導される電圧の大きさや、励磁コイル３を流れる電流と電圧の位相差を測定し、これらの値から励磁コイル３のインピーダンスを算出する。
【００６９】
測定対象物２０に流れる渦電流は、測定対象物２０の導電率，透磁率により変化する。そこで、測定対象物２０の導電率，透磁率に応じて励磁コイル３のインピーダンスも変化するので、前記インピーダンス検出回路５で検出される励磁コイル３のインピーダンス変化から測定対象物２０の材質変化を検出することができる。
【００７０】
また、測定対象物２０となる転動装置やその構成部品は、焼入れにより硬度が大きくなると、透磁率が母材よりも低下する。これにより、焼入れ深さに応じて励磁コイル３の磁路中の磁気抵抗が変化することから、測定対象物２０の内部を透過する磁束が変化し、測定対象物２０中に誘導される渦電流も変化するので、焼入れ深さに応じて励磁コイル３のインピーダンが変化することになる。
【００７１】
そこで、測定対象物２０となる転動装置やその構成部品について、焼入れ深さと励磁コイル３のインピーダンスとの関係を予め測定しておき、その関係式のグラフである検量線を作成しておけば、その検量線に測定された励磁コイル３のインピーダンスを当てはめることで、焼入れ深さを測定することが可能である。前記制御部１０は、インピーダンス検出回路５のほかに、このインピーダンス検出回路５が検出したインピーダンスから焼入れ深さを求める信号処理回路６を有する。この信号処理回路６には、前記検量線のデータを書き込んだメモリが含まれる。ここまでの構成は、図１の実施形態における焼入れ深さ測定装置１の場合と同様である。
【００７２】
この焼入れ深さ測定では、前記励磁コイル３を、その磁心である鉄心４の先端部が測定対象物２０の被測定面と所定のギャップを介して対向するように配置して測定を行う点がが、これまでの接触方式の測定と異なる。
【００７３】
検出ヘッド２の基板２２には、前記励磁コイル３のほかに、測定対象物２０の温度を測定する測定対象物用温度センサ２３が実装されている。測定対象物用温度センサ２３は、前記基板２２の励磁コイル３が突出する側に設けられ、励磁コイル３を所定のギャップを介して測定対象物２０に対向配置させた測定状態において、測定対象物用温度センサ２３が測定対象物２０に近接するようにされている。この測定対象物用温度センサ２３として、例えばサーモバイルのような非接触温度センサが用いられる。
【００７４】
また、励磁コイル３の磁心である鉄心４にも、鉄心４の温度を測定するコイル用温度センサ２４が設けられている。このコイル用温度センサ２４としては、サーミスタ、熱電対、測温抵抗体などを用いることができる。測定対象物用温度センサ２３およびコイル用温度センサ２４は、制御部１０に設けられた温度センサ回路２５に接続されており、この温度センサ回路２５で各温度センサ２３，２４の検出信号が数値化される。図１１のように、温度センサ回路２５の一部２５Ａを、検出ヘッド２における基板２２の裏面に実装しても良い。図１２（Ａ），（Ｂ）は、前記検出ヘッド２の平面図および正面図を示す。
【００７５】
測定対象物２０の温度が変化するとその透磁率も変化するので、測定対象物２０の温度変化はインピーダンス検出回路５が検出するインピーダンにも影響を及ぼす。また、励磁コイル３の磁心である鉄心４の温度が変化するとその透磁率も変化するので、鉄心４の温度変化もインピーダンス検出回路５が検出するインピーダンスに影響を及ぼす。そこで、制御部１０の信号処理回路６には、温度センサ回路２５で数値化される前記各温度センサ２３，２４の測定値に基づき、インピーダンス検出回路５が検出するインピーダンスを補正する補正手段２６が設けられている。これにより、信号処理回路６では、温度センサ２３，２４の測定する測定値に基づき補正したインピーダンスを、上記した検量線に当てはめることで、測定対象物２０の焼入れ深さを測定する。
【００７６】
このように、インピーダンス検出回路５が検出する励磁コイル３のインピーダンスを、温度センサ２３，２４で測定される測定対象物２０および励磁コイル３の磁心である鉄心４の温度に基づき補正することにより、測定対象物２０や前記鉄心４の温度変化による透磁率変化の影響を受けることなく、測定対象物２０の焼入れ深さの測定を精度良く行うことができる。この実施形態では、測定対象物２０の温度だけでなく、励磁コイル３の磁心である鉄心４の温度もインピーダンスを補正するデータとして加えているので、それだけ測定精度を向上させることができるが、測定対象物２０の温度だけでインピーダンを補正するようにしても十分な測定精度を得ることができる。
【００７７】
図１３は、焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態を示す。この焼入れ深さ測定装置１では、測定対象物２０からの磁化信号を検出する検出手段として、図１１の実施形態におけるインピーダンス検出回路５に代えて、励磁コイル３の磁心であるコ字状の鉄心４Ａに巻かれた検出コイル７と、電磁誘導により前記検出コイル７に誘導される電圧の振幅および励磁コイル３の電圧との位相差を検出する振幅・位相検出回路８とを用いている。検出ヘッド２は、励磁コイル３、その磁心であるコ字状の鉄心４Ａ、測定対象物用温度センサ２３Ａ、および前記鉄心４Ａに設けられたコイル用温度センサ２４などを備える。焼入れ深さの測定時には、コ字状の鉄心４Ａの両端を測定対象物２０の被測定面に接触させるものとしている。この測定状態で、測定対象物用温度センサ２３Ａは、測定対象物２０の被測定面に接触する位置に配置される。振幅・位相検出回路８は制御部１０に設けられる。励磁コイル３に、励磁のための交流磁界を発生させる交流電流が制御部１０の電源１１から供給され、励磁コイル３が発生する交流磁界により測定対象物２０に渦電流が誘導されること、各温度センサ２３Ａ，２４の検出信号を数値化する温度センサ回路２５が制御部１０に設けられることは、図１１の実施形態の場合と同様である。
【００７８】
検出コイル７には、励磁コイル３のつくる磁束と渦電流がつくる磁束を合成した磁束による電磁誘導で発生する電圧が誘導される。すなわち、検出コイル７は、測定対象物２０からの磁化信号として、励磁コイル３のつくる磁束と渦電流がつくる磁束を合成した磁束による電磁誘導で発生する電圧を検出する。前記制御部１０は、振幅・位相検出回路８のほかに、この振幅・位相検出回路８が検出した検出コイル７の電圧の振幅または励磁コイル３の電圧との位相差から焼入れ深さを求める信号処理回路６Ａを有する。この信号処理回路６Ａには、予め測定した焼入れ深さと検出コイル７の電圧の振幅または位相差との関係を示す検量線のデータを書き込んだメモリが含まれる。これにより、信号処理回路６Ａでは、振幅・位相検出回路８が検出した検出コイル７の電圧の振幅または位相差を前記検量線に当てはめることで、焼入れ深さが測定される。この信号処理回路６Ａには、図１１の実施形態の場合と同様に、温度センサ回路２５で数値化される前記各温度センサ２３Ａ，２４の測定値に基づき、振幅・位相検出回路８が検出する検出コイル７の電圧の振幅または位相差を補正する補正手段２６が設けられている。
【００７９】
この実施形態の場合も、前記コ字状の鉄心４Ａと測定対象物２０とで形成される磁路の抵抗が、測定対象物２０の焼入れ深さに応じて変化するので、検出コイル７に誘導される電圧の振幅、および励磁コイル３と検出コイル７の電圧の位相差が変化し、振幅・位相検出回路８がその振幅および位相差を検出する。信号処理回路６Ａでは、温度センサ２３Ａ，２４の測定する測定値に基づき補正した検出コイル７の電圧の振幅または位相差を、上記した検量線に当てはめることで、測定対象物２０の焼入れ深さが測定する。これにより測定対象物２０や前記鉄心４Ａの温度変化による透磁率変化の影響を受けることなく、測定対象物２０の焼入れ深さの測定を精度良く行うことができる。
【００８０】
図１４は、上記した例えば接触式の焼入れ深さ測定装置１を使用して行う焼入れ深さ測定の具体例を示す。ここでは、転動装置の構成部品、具体的には軸受の内輪３１が測定対象物とされ、その転走面３１ａに施された焼入れの深さが測定される。焼入れ深さ測定装置１の検出ヘッド２は、移動可能な支持部材３２に支持され、支持部材３２の移動により軸受内輪３１の転走面３１ａの表面を摺動しながら深入れ深さを測定する。軸受内輪３１は回転軸３３の外径面に嵌着されており、回転軸３３を回転させることで、軸受内輪３１の転走面３１ａの全周面に前記検出ヘッド２を移動させて焼入れ深さを測定することができる。なお、非接触式の焼入れ深さ測定装置１を使用する場合には、支持部材３３に支持された検出ヘッド２が、軸受内輪３１の転走面３１ａの表面との間に所定のギャップを保って周方向に移動しながらや焼入れ深さを測定する。
オンライン上で、このように焼入れ深さ測定装置１を使用すると、軸受内輪３１の転走面３１ａの焼入れを全数検査することができるので、品質保証能力を高めることができる。
【符号の説明】
【００８１】
１…焼入れ深さ測定装置
３…励磁コイル
４，４Ａ…鉄心
５…インピーダンス検出回路
７，７Ａ，７Ｂ…検出コイル
８…振幅・位相検出回路
９…焼入れ異常判定手段
１０…制御部
１１…電源
１３…保護コーティング
１４…鎖交磁束算出回路
１５…電圧差検出回路
１６…ブリッジ回路
２０…測定対象物
２３，２３Ａ…測定対象物用温度センサ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軸受などの転動装置またはその転動装置部品の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法、およびその測定に用いられる焼入れ深さ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受などの転動装置の構成部品には、焼入れ処理や焼戻し処理が施される。これらの処理の中でも、高周波焼入れ処理や、浸炭処理、浸炭窒化処理などの表面硬化処理では、品質保証のために表面硬化層の検査が行なわれる。この表面硬化層検査の一般的なものは、実際の製品を切断し、その切断面上で、製品表面から深さ方向に硬度を測定して硬化層の深さを測定する。また、製品を切断できないものでは、テストピースに製品と同じ炉で熱処理を施し、そのテストピースを切断して硬化層深さを測定することにより、製品の硬化層深さの保証を行なっている。
【０００３】
上記表面硬化層検査のうち、製品を切断して行う一般的な破壊検査では、製品が破壊されるため、マテリアルロスコストが大きくなるという問題点がある。また、製品の切断および硬度計による深さ方向の硬度測定に時間がかかり、工数が増えるという問題点もある。
また、製品を切断できない場合に行なわれるテストピースによる破壊検査では、実際の製品の検査ではないため、保証精度が悪いなどの問題点がある。
【０００４】
そこで、焼入れ硬化層を非破壊で検査する各種方法が提案されている（例えば特許文献１〜３）。そのうち、電磁方式の非破壊検査方法は、焼入れ深さと表面硬度を測定することができるなどの利点があり、実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２７１９２６号公報
【特許文献２】特開２００４−１０８８７３号公報
【特許文献３】特開２００８−３２６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば特許文献３に開示の非破壊検査方法では、電磁方式により浸炭処理および浸炭窒化処理を施した転動装置部品の硬化層深さを検出している。しかし、この検査方法では、検出精度を上げるために、測定対象物である製品と検出ヘッドとのギャップを精度良く保つ必要があり、ギャップ管理が不十分であると精度の良い測定を行なえない。また、転動装置やその構成部品などの測定対象物の温度が変化すると、測定対象物の透磁率が変化するため、検出精度が低下するという問題点がある。
【０００７】
この発明の目的は、煩雑なギャップ管理を要することなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる焼入れ深さ測定方法、およびこの測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置を提供することである。
この発明の他の目的は、測定対象物の温度に左右されることなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる焼入れ深さ測定装置および焼入れ深さ測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明にかかる第１の焼入れ深さ測定方法は、交流磁界を発生する励磁コイルを、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に対向させ、この励磁コイルのインピーダンスの変化から、前記測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記励磁コイルを測定対象物に接触させた状態で測定することを特徴とする。ここで言う励磁コイルは、鉄心等の磁心を設ける場合は、コイル巻線と磁心とを含む意味である。磁心を有する場合は、その磁心を測定対象物に接触させる。以下、この明細書で「コイル」とある記載は、いずれも、磁心を設ける場合は磁心を含む意味である。
この焼入れ深さ測定方法によると、励磁コイルを測定対象物に接触させた状態で焼入れ深さの測定を行うので、励磁コイルと測定対象物との間の煩雑なギャップ管理が不要となり、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。
また、この測定方法では、励磁コイルのインピーダンスの変化から焼入れ深さを測定するので、励磁コイルとは別に検出コイル等の検出手段を設けることが不要で、測定装置が簡単な構成のもので済む。
【０００９】
この発明における第２の焼入れ深さ測定方法は、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物を交流磁界内に配置し、この状態で測定対象物から発生する磁束を検出コイルで検出し、この検出された磁束から、測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記検出コイルを測定対象物に接触させた状態で測定することを特徴とする。検出コイルが磁心を有する場合は、その磁心を測定対象物に接触させる。
この焼入れ深さ測定方法の場合は、検出コイルを測定対象物に接触させた状態で焼入れ深さの測定を行うので、検出コイルと測定対象物との間の煩雑なギャップ管理が不要となり、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。
【００１０】
上記第２の焼入れ深さ測定方法において、前記磁束を検出コイルで検出し、この検出された磁束から焼入れ深さを測定する処理が、電磁誘導により検出コイルに誘導される電圧の振幅または位相を検出し、この検出した振幅または位相から焼入れ深さを測定する処理であっても良い。
【００１１】
この発明における第３の焼入れ深さ測定方法は、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物にコイルによって交流磁界を印加し、この交流磁界を印加するコイル、またはこのコイルとは別に設けたコイルから検出される物理量から前記測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記物理量を検出するコイルを測定対象物に接触させた状態で測定することを特徴とする。この第３の焼入れ深さ測定方法は、上記第１および第２の焼入れ深さ測定方法を含む上位概念で示した焼入れ深さ測定方法である。
この第３の焼入れ深さ測定方法の場合も、物理量を検出するコイルを測定対象物に接触させた状態で焼入れ深さの測定を行うので、コイルと測定対象物との間の煩雑なギャップ管理が不要となり、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。
【００１２】
この発明の上記各焼入れ深さ測定方法において、前記測定対象物の温度を測定し、その測定した温度を用いて焼入れ深さの測定値の補正を行っても良い。
この方法の場合、測定対象物の温度を用いて、測定値を補正するので、測定対象物の温度変化による透磁率変化の影響が補正され、測定対象物の温度に左右されることなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。なお、測定値の補正は、励磁コイルのインピーダンスや、検出コイルで検出される磁束、電圧の振幅、位相などのコイルで直接に検出される測定値につき行うようにしても、また得られたインピーダンス、磁束、電圧の振幅、位相などから計算した焼入れ深さの値を補正を行うようにしても良く、結果として焼入れ深さの値が温度で補正されていれば良い。
【００１３】
また、前記測定対象物に接触させるコイルの温度を測定し、その測定した温度を用いて焼入れ深さの測定値の補正を行うようにしても良い。前記測定対象物の温度による補正と、コイルの温度による補正との両方を行っても良い。
測定対象物の温度変化による透磁率変化の影響だけでなく、励磁コイルや検出コイルの温度変化による透磁率変化の影響もあるため、この励磁コイルや検出コイルの温度変化に対する補正を行うことで、焼入れ深さの測定精度が向上する。測定対象物の温度に対する補正と併用した場合は、さらに精度良く測定することができる。
【００１４】
上記測定対象物やコイルの温度の測定は、非接触温度センサにより行うようにしてもよい。非接触温度センサを用いると、温度センサを測定対象物等に接触させることによる測定値の誤差の発生が回避される。
【００１５】
この発明における第１の焼入れ深さ測定装置は、交流磁界を発生し、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加する励磁コイルと、この励磁コイルのインピーダンスの変化を検出するインピーダンス検出回路と、このインピーダンス検出回路で検出したインピーダンスの変化から前記測定対象物の焼入れ深さを計算する信号処理回路とを備え、前記励磁コイルは前記測定対象物に接触させた状態で前記交流磁界を印加するものである。
この構成の場合、励磁コイルを測定対象物に接触させた状態で焼入れ深さの測定を行うので、励磁コイルと測定対象物との間の煩雑なギャップ管理が不要となり、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。また、励磁コイルのインピーダンスの変化から焼入れ深さを測定するので、励磁コイルとは別に検出コイル等の検出手段を設けることが不要で、構成が簡単なものとできる。
【００１６】
この発明における第２の焼入れ深さ測定装置は、交流磁界を発生し、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加する励磁コイルと、この印加された交流磁界により前記測定対象物から発生する磁束を検出する検出コイルと、この検出コイルで検出された磁束から測定対象物の焼入れ深さを計算する信号処理回路とを備え、前記検出コイルは、前記測定対象物に接触させた状態で前記磁束の検出を行うものであることを特徴とする。
この構成の測定装置によると、検出コイルを測定対象物に接触させた状態で焼入れ深さの測定を行うので、検出コイルと測定対象物との間の煩雑なギャップ管理が不要となり、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。
【００１７】
上記第２の焼入れ深さ測定装置において、前記検出コイルに誘導される電圧の振幅または位相を検出する検出回路を設け、前記信号処理回路は、前記検出回路で検出した振幅または位相から焼入れ深さを計算するものとしても良い。すなわち、検出コイルで検出された磁束から測定対象物の焼入れ深さを計算する手段として、具体的には、上記の処理を行う検出回路および信号処理回路を設けても良い。
【００１８】
この発明における第３の焼入れ深さ測定装置は、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加するコイルと、この交流磁界を印加するコイル、またはこのコイルとは別に設けたコイルから検出される物理量を検出する検出手段と、この検出手段の検出値から前記測定対象物の焼入れ深さを測定する信号処理回路とを備え、前記物理量を検出するコイルは、測定対象物に接触させた状態で測定するものであることを特徴とする。
この構成の場合も、検出用のコイルを測定対象物に接触させた状態で焼入れ深さの測定を行うので、検出コイルと測定対象物との間の煩雑なギャップ管理が不要となり、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。
【００１９】
上記第２の焼入れ深さ測定装置において、前記検出コイルに誘導される電圧を積分することでコイルに鎖交する磁束を算出する鎖交磁束算出手段を設け、前記信号処理回路は、前記鎖交磁束算出手段で算出された磁束の大きさから研削焼けを検出する機能を有するものとしても良い。
【００２０】
上記第２の焼入れ深さ測定装置において、前記検出コイルを２個設け、前記信号処理回路は、前記各検出コイルに電磁誘導により誘導される電圧の差から研削焼けを検出する機能を有するものとしても良い。前記２個の検出コイルは直列に接続されてブリッジ回路を形成するものであっても良い。２つの検出コイルを設けることで、研削焼けの検出が可能になる。
【００２１】
この発明の上記各構成の焼入れ深さ測定装置において、前記いずれかのコイルは、磁性材料の鉄心を有するものであっても良い。また、そのコイルの鉄心の少なくとも測定対象物との接触面を保護コーティングで覆っても良い。保護コーティングで覆われていると、測定対象物の被測定面に励磁コイルの磁心先端部を摺動させても測定対象物に傷が付くのを防止することができる。
【００２２】
この発明の上記各構成の焼入れ深さ測定装置において、前記信号処理回路で計算された焼入れ深さを設定範囲を比較し、設定範囲から外れている場合に焼入れ異常と判定する焼入れ異常判定手段を設けても良い。
【００２３】
この発明における第４の焼入れ深さ測定方法は、交流磁界を発生する励磁コイルを、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に対向させ、この励磁コイルのインピーダンスの変化から、前記測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記測定対象物の温度および励磁コイルの温度のいずれか片方または両方を測定し、その測定した温度を用いて焼入れ深さの測定値の補正を行うことを特徴とする。前記温度の測定は、非接触温度センサにより行っても良い。
この方法の場合、例えば、測定対象物の温度を用いて、測定値を補正するので、測定対象物の温度変化による透磁率変化の影響が補正され、測定対象物の温度に左右されることなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。なお、測定値の補正は、励磁コイルのインピーダンスや、検出コイルで検出される磁束、電圧の振幅、位相などのコイルで直接に検出される測定値につき行うようにしても、また得られたインピーダンス、磁束、電圧の振幅、位相などから計算した焼入れ深さの値を補正を行うようにしても良く、結果として焼入れ深さの値が温度で補正されていれば良い。また、測定対象物の温度変化による透磁率変化の影響だけでなく、励磁コイルや検出コイルの温度変化による透磁率変化の影響もあるため、この励磁コイルや検出コイルの温度変化に対する補正を行うことで、焼入れ深さの測定精度が向上する。測定対象物の温度に対する補正と併用した場合は、さらに精度良く測定することができる。
前記温度の測定を非接触温度センサにより行う場合は、温度センサを測定対象物等に接触させることによる測定値の誤差の発生が回避される。
【００２４】
この発明における第４の焼入れ深さ測定装置は、交流磁界を発生し、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加する励磁コイルと、この励磁コイルのインピーダンスの変化を検出するインピーダンス検出回路と、このインピーダンス検出回路で検出したインピーダンスの変化から前記測定対象物の焼入れ深さを計算する信号処理回路と、前記測定対象物の温度および前記励磁コイルの温度のいずれか一方または両方を測定する温度センサと、この温度センサで測定された温度により前記信号処理回路で計算する焼入れ深さを補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。
この構成の場合、第４の焼入れ深さ測定方法につき述べたと同様に、測定対象物の温度変化による透磁率変化の影響が補正され、測定対象物の温度に左右されることなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。
【発明の効果】
【００２５】
この発明の第１の焼入れ深さ測定方法は、交流磁界を発生する励磁コイルを、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に対向させ、この励磁コイルのインピーダンスの変化から、前記測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記励磁コイルを測定対象物に接触させた状態で測定するため、煩雑なギャップ管理を要することなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。また、励磁コイルとは別に検出コイル等の検出手段を設けることが不要で、測定装置が簡単な構成のもので済む。
【００２６】
この発明の第２の焼入れ深さ測定方法は、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物を交流磁界内に配置し、この状態で測定対象物から発生する磁束を検出コイルで検出し、この検出された磁束から、測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記検出コイルを測定対象物に接触させた状態で測定するため、煩雑なギャップ管理を要することなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。
【００２７】
この発明の第３の焼入れ深さ測定方法は、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物にコイルによって交流磁界を印加し、この交流磁界を印加するコイル、またはこのコイルとは別に設けたコイルから検出される物理量から前記測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記物理量を検出するコイルを測定対象物に接触させた状態で測定するため、煩雑なギャップ管理を要することなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。
【００２８】
この発明の第４の焼入れ深さ測定方法は、交流磁界を発生する励磁コイルを、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に対向させ、この励磁コイルのインピーダンスの変化から、前記測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記測定対象物の温度および励磁コイルの温度のいずれか片方または両方を測定し、その測定した温度を用いて焼入れ深さの測定値の補正を行うことを特徴とするため、測定対象物の温度、あるいはコイルの温度に左右されることなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。また、励磁コイルとは別に検出コイル等の検出手段を設けることが不要で、測定装置が簡単な構成のもので済む。
【００２９】
この発明の第１の焼入れ深さ測定装置は、交流磁界を発生し、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加する励磁コイルと、この励磁コイルのインピーダンスの変化を検出するインピーダンス検出回路と、このインピーダンス検出回路で検出したインピーダンスの変化から前記測定対象物の焼入れ深さを計算する信号処理回路とを備え、前記励磁コイルは前記測定対象物に接触させた状態で前記交流磁界を印加するものであるため、煩雑なギャップ管理を要することなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。また、励磁コイルとは別に検出コイル等の検出手段を設けることが不要で、測定装置が簡単な構成のもので済む。
【００３０】
この発明の第２の焼入れ深さ測定装置は、交流磁界を発生し、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加する励磁コイルと、この印加された交流磁界により前記測定対象物から発生する磁束を検出する検出コイルと、この検出コイルで検出された磁束から測定対象物の焼入れ深さを計算する信号処理回路とを備え、前記検出コイルは、前記測定対象物に接触させた状態で前記磁束の検出を行うものであるため、煩雑なギャップ管理を要することなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。
【００３１】
この発明の第３の焼入れ深さ測定装置は、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加するコイルと、この交流磁界を印加するコイル、またはこのコイルとは別に設けたコイルから検出される物理量を検出する検出手段と、この検出手段の検出値から前記測定対象物の焼入れ深さを測定する信号処理回路とを備え、前記物理量を検出するコイルは、測定対象物に接触させた状態で測定するものであるため、煩雑なギャップ管理を要することなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。
【００３２】
この発明の第４の焼入れ深さ測定装置は、交流磁界を発生し、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加する励磁コイルと、この励磁コイルのインピーダンスの変化を検出するインピーダンス検出回路と、このインピーダンス検出回路で検出したインピーダンスの変化から前記測定対象物の焼入れ深さを計算する信号処理回路と、前記測定対象物の温度および前記励磁コイルの温度のいずれか一方または両方を測定する温度センサと、この温度センサで測定された温度により前記信号処理回路で計算する焼入れ深さを補正する補正手段とを備えたため、測定対象物の温度、あるいはコイルの温度に左右されることなく、転動装置や転動装置部品の焼入れ深さを精度良く測定することができる。また、励磁コイルとは別に検出コイル等の検出手段を設けることが不要で、簡単な構成となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の焼入れ深さ測定方法の一実施形態を示す概略図である。
【図２】同焼入れ深さ測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置の他の実施形態の概略図である。
【図３】同焼入れ深さ測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態の概略図である。
【図４】同焼入れ深さ測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態の概略図である。
【図５】同焼入れ深さ測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態の概略図である。
【図６】同焼入れ深さ測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態の概略図である。
【図７】同焼入れ深さ測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態の概略図である。
【図８】同焼入れ深さ測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態の概略図である。
【図９】同焼入れ深さ測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態の概略図である。
【図１０】同焼入れ深さ測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態の概略図である。
【図１１】この発明の焼入れ深さ測定方法の他の実施形態を示す概略図である。
【図１２】（Ａ）は同焼入れ深さ測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置における検出ヘッドの平面図、（Ｂ）は同正面図である。
【図１３】この発明のさらに他の実施形態にかかる焼入れ深さ測定装置を用いた焼入れ深さ測定の説明図である。
【図１４】焼入れ深さ測定装置の具体的な使用例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
この発明の第１の実施形態を図１と共に説明する。図１は、この実施形態の焼入れ深さ測定方法に用いられる焼入れ深さ測定装置の概略図を示す。この焼入れ深さ測定装置１は、測定対象物２０を励磁する励磁コイル３を有する検出ヘッド２と、励磁された前記測定対象物２０からの磁化信号を検出する検出手段であるインピーダンス検出回路５を含む制御部１０とを備える。この場合の測定対象物２０は、軸受などの転動装置または転動装置の構成部品である。
【００３５】
検出ヘッド２における励磁コイル３は、その磁心となる鉄心４にコイル巻線が巻かれている。励磁コイル３には、励磁のための交流磁界を発生させる交流電流が制御部１０の電源１１から供給される。この励磁コイル３を導電体である測定対象物２０に接近させると、励磁コイル３がつくる磁界による電磁誘導で測定対象物２０に渦電流が発生する。この渦電流は励磁コイル３がつくる磁界と反対方向の磁界を発生させ、また測定対象物２０中でも渦電流により損失が発生するので、励磁コイル３のインピーダンスが変化する。そこで、検出手段である前記インピーダンス検出回路５は、測定対象物２０からの磁化信号として前記インピーダンスを検出する。具体的には、インピーダンス検出回路５は、励磁コイル３に誘導される電圧の大きさや、励磁コイル３を流れる電流と電圧の位相差を測定し、これらの値から励磁コイル３のインピーダンスを算出する。
【００３６】
測定対象物２０に流れる渦電流は、測定対象物２０の導電率，透磁率により変化する。そこで、測定対象物２０の導電率，透磁率に応じて励磁コイル３のインピーダンスも変化するので、前記インピーダンス検出回路５で検出される励磁コイル３のインピーダンス変化から測定対象物２０の材質変化を検出することができる。
【００３７】
また、測定対象物２０となる転動装置やその構成部品は、焼入れにより硬度が大きくなると、透磁率が母材よりも低下する。これにより、焼入れ深さに応じて励磁コイル３の磁路中の磁気抵抗が変化することから、測定対象物２０の内部を透過する磁束が変化し、測定対象物２０中に誘導される渦電流も変化するので、焼入れ深さに応じて励磁コイル３のインピーダンが変化することになる。
【００３８】
そこで、測定対象物２０となる転動装置やその構成部品について、焼入れ深さと励磁コイル３のインピーダンスとの関係を予め測定しておき、その関係式のグラフである検量線を作成しておけば、その検量線に測定された励磁コイル３のインピーダンスを当てはめることで、焼入れ深さを測定することが可能である。前記制御部１０は、インピーダンス検出回路５のほかに、このインピーダンス検出回路５が検出したインピーダンスから焼入れ深さを求める信号処理回路６を有する。この信号処理回路６には、前記検量線のデータを書き込んだメモリが含まれる。
【００３９】
この焼入れ深さ測定方法では、上記焼入れ深さ測定装置１を用いることにより、検出手段であるインピーダンス検出回路５の検出する励磁コイル３のインピーダンスから、測定対象物２０の焼入れ深さを測定する。
ところで、励磁コイル３のインピーダンスは、励磁コイル３と測定対象物２０の間のギャップや、励磁コイル３の姿勢つまり測定対象物２０に対する角度によって変化する。そこで、この焼入れ深さ測定方法では、検出ヘッド２の先端部、つまり励磁コイル３の磁心である鉄心４の測定対象物２０に対向する先端部を、測定対象物２０の被測定面に接触させた状態で前記測定を行う。
【００４０】
このように、検出ヘッド２の先端部を測定対象物２０の被測定面に接触させた状態で
焼入れ深さの測定を行うことにより、励磁コイル３と測定対象物２０との間の煩雑なギャップ管理が不要となり、焼入れ深さを精度良く行うことができる。
また、この実施形態の場合、励磁コイル３のインピーダンスから焼入れ深さを測定するので、励磁コイル３とは別に検出用のコイルを設ける必要がなく、装置の測定装置の構成が簡素になる。
【００４１】
図２は、焼入れ深さ測定装置の他の実施形態を示す。この焼入れ深さ測定装置１では、測定対象物２０からの磁化信号を検出する検出手段として、図１の実施形態におけるインピーダンス検出回路５に代えて、励磁コイル３の磁心である鉄心４に巻かれた検出コイル７と、電磁誘導により前記検出コイル７に誘導される電圧の振幅および位相を検出する振幅・位相検出回路８とを用いている。振幅・位相検出回路８は制御部１０に設けられる。励磁コイル３に、励磁のための高周波の交流磁界を発生させる交流電流が制御部１０の電源１１から供給され、励磁コイル３が発生する交流磁界により測定対象物２０に渦電流が誘導されることは、図１の実施形態の場合と同様である。
【００４２】
検出コイル７には、励磁コイル３のつくる磁束と渦電流がつくる磁束を合成した磁束による電磁誘導で発生する電圧が誘導される。すなわち、検出コイル７は、測定対象物２０からの磁化信号として、励磁コイル３のつくる磁束と渦電流がつくる磁束を合成した磁束による電磁誘導で発生する電圧を検出する。前記制御部１０は、振幅・位相検出回路８のほかに、この振幅・位相検出回路８が検出した検出コイル７の電圧の振幅または位相から焼入れ深さを求める信号処理回路６Ａを有する。この信号処理回路６Ａには、予め測定した焼入れ深さと検出コイル７の電圧の振幅または位相との関係を示す検量線のデータを書き込んだメモリが含まれる。これにより、信号処理回路６Ａでは、振幅・位相検出回路８が検出した検出コイル７の電圧の振幅または位相を前記検量線に当てはめることで、焼入れ深さが測定される。
【００４３】
また、前記信号処理回路６Ａは、測定された焼入れ深さが所定の範囲から外れたとき、焼入れ異常であると判定する焼入れ異常判定手段９を有する。これにより、測定対象物２０の焼入れ異常を簡単に知ることができる。前記所定の範囲は、任意に設定される設定範囲である。制御部１０の次段には、制御部１０での測定結果などのデータを表示する表示部１２が接続されている。この表示部１２に、測定された焼入れ深さや焼入れ異常の判定結果などが表示される。
【００４４】
この実施形態では、励磁コイル３の磁心である鉄心４の測定対象物２０の被測定面に接触する先端部に保護コーティング１３が施されている。保護コーティング１３の材料として、例えばエポキシ系樹脂など、測定対象物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。このように、鉄心４における測定対象物２０の被測定面に接触する先端部に保護コーティング１３を施すことにより、測定対象物２０の被測定面に検出ヘッド２を摺動させても測定対象物２０に傷が付くのを防止することができる。
【００４５】
図３は、焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態を示す。この焼入れ深さ測定装置１は、図２の実施形態において、検出コイル７に誘導される電圧の振幅および位相を検出する振幅・位相検出回路８に代えて、検出コイル７に誘導される電圧を積分して検出コイル７に鎖交する磁束を算出する鎖交磁束算出回路１４を用いている。制御部１０は、鎖交磁束算出回路１４のほかに、この鎖交磁束算出回路１４が算出した鎖交磁束から焼入れ深さを求める信号処理回路６Ｂを有する。この信号処理回路６Ｂには、予め測定した焼入れ深さと検出コイル７の鎖交磁束との関係を示す検量線のデータを書き込んだメモリが含まれる。これにより、信号処理回路６Ｂでは、鎖交磁束算出回路１４が算出した検出コイル７の鎖交磁束を前記検量線に当てはめることで、焼入れ深さが測定される。その他の構成は、図２の実施形態の場合と同様である。
【００４６】
図４は、焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態を示す。この焼入れ深さ測定装置１は、図２の実施形態において、励磁コイル３の磁心をコ字状の鉄心４Ａとし、焼入れ深さの測定時には、その鉄心４Ａの両端を測定対象物２０の被測定面に接触させるものとしている。ここでは、鉄心４Ａの両端に保護コーティング１３（図２）を施していないが、保護コーティング１３を施しても良い。その他の構成は図２の実施形態の場合と同様である。
【００４７】
この実施形態の場合も、前記コ字状の鉄心４Ａと測定対象物２０とで形成される磁路の抵抗が、測定対象物２０の焼入れ深さに応じて変化するので、検出コイル７に誘導される電圧の振幅、および励磁コイル３と検出コイル７の電圧の位相差が変化し、振幅・位相検出回路８がその振幅および位相差を検出する。信号処理回路６Ａでは、振幅・位相検出回路８が検出した振幅または位相差を予め作成した検量線に当てはめることにより、焼入れ深さを測定する。
【００４８】
図５は、焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態を示す。この焼入れ深さ測定装置１は、図２の実施形態において、測定対象物２０からの磁化信号を検出する検出手段として、励磁コイル３の磁心である鉄心４に巻かれた２つの検出コイル７Ａ，７Ｂと、電磁誘導により前記両検出コイル７Ａ，７Ｂに誘導される電圧の差を検出する電圧差検出回路１５とを用いている。電圧差検出回路１５は制御部１０に設けられる。２つの検出コイル７Ａ，７Ｂは互いに逆方向に巻かれて直列接続され、これら両検出コイル７Ａ，７Ｂと電圧差検出回路１５とでブリッジ回路１６が構成される。これにより、２つの検出コイル７Ａ，７Ｂには逆位相の電圧が誘導され、ブリッジ回路１６によりこれら両検出コイル７Ａ，７Ｂに誘導された電圧の差分だけを増幅して電圧差検出回路１５で検出することができる。
【００４９】
制御部１０は、電圧差検出回路１５のほかに、この電圧差検出回路１５が検出した電圧差から焼入れ深さを求める信号処理回路６Ｃを有する。この信号処理回路６Ｃには、予め測定した焼入れ深さと検出コイル７Ａ，７Ｂの電圧差との関係を示す検量線のデータを書き込んだメモリが含まれる。これにより、信号処理回路６Ｃでは、電圧差検出回路１５が検出した検出コイル７Ａ，７Ｂの電圧差を前記検量線に当てはめることで、焼入れ深さが測定される。その他の構成は、図２の実施形態の場合と同様である。
【００５０】
この実施形態の場合、励磁コイル３の鉄心４に２つの検出コイル７Ａ，７Ｂを互いに逆方向に巻き、これら両検出コイル７Ａ，７Ｂを直列接続して、両検出コイル７Ａ，７Ｂに誘導される電圧の差を検出する電圧差検出回路１５とでブリッジ回路を構成しているので、測定対象物２０の透磁率変化、つまり焼入れ深さを感度良く測定することができる。
【００５１】
図６は、焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態を示す。この焼入れ深さ測定装置１では、図１の実施形態において、検出ヘッド２の基板２２に、前記励磁コイル３のほかに、測定対象物２０の温度を測定する測定対象物用温度センサ２３を実装している。測定対象物用温度センサ２３は、前記基板２２の励磁コイル３が突出する側に設けられ、励磁コイル３の磁心である鉄心４の先端部を測定対象物２０の被測定面に接触させた測定状態において、測定対象物用温度センサ２３が測定対象物２０に近接するようにされている。この測定対象物用温度センサ２３として、例えばサーモバイルのような非接触温度センサが用いられる。
【００５２】
また、励磁コイル３の磁心である鉄心４にも、鉄心４の温度を測定するコイル用温度センサ２４が設けられている。このコイル用温度センサ２４としては、サーミスタ、熱電対、測温抵抗体などを用いることができる。測定対象物用温度センサ２３およびコイル用温度センサ２４は、制御部１０に設けられた温度センサ回路２５に接続されており、この温度センサ回路２５で各温度センサ２３，２４の検出信号が数値化される。
【００５３】
測定対象物２０の温度が変化するとその透磁率も変化するので、測定対象物２０の温度変化はインピーダンス検出回路５が検出するインピーダンにも影響を及ぼす。また、励磁コイル３の磁心である鉄心４の温度が変化するとその透磁率も変化するので、鉄心４の温度変化もインピーダンス検出回路５が検出するインピーダンスに影響を及ぼす。そこで、制御部１０の信号処理回路６には、温度センサ回路２５で数値化される前記各温度センサ２３，２４の測定値に基づき、インピーダンス検出回路５が検出するインピーダンスを補正する補正手段２６が設けられている。これにより、信号処理回路６では、温度センサ２３，２４の測定する測定値に基づき補正したインピーダンスを、検量線に当てはめることで、測定対象物２０の焼入れ深さを測定する。
【００５４】
このように、インピーダンス検出回路５が検出する励磁コイル３のインピーダンスを、温度センサ２３，２４で測定される測定対象物２０および励磁コイル３の磁心である鉄心４の温度に基づき補正することにより、測定対象物２０や前記鉄心４の温度変化による透磁率変化の影響を受けることなく、測定対象物２０の焼入れ深さを精度良く行うことができる。この実施形態では、測定対象物２０の温度だけでなく、励磁コイル３の磁心である鉄心４の温度もインピーダンスを補正するデータとして加えているので、それだけ測定精度を向上させることができるが、測定対象物２０の温度だけでインピーダンを補正するようにしても十分な測定精度を得ることができる。
【００５５】
図７は、焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態を示す。この焼入れ深さ測定装置１では、図２の実施形態において、検出ヘッド２の基板２２に、前記励磁コイル３の磁心である鉄心４のほかに、測定対象物２０の温度を測定する測定対象物用温度センサ２３を実装している。測定対象物用温度センサ２３が、前記基板２２の鉄心４が突出する側に設けられ、鉄心４の先端部を測定対象物２０の被測定面に接触させた測定状態において、測定対象物用温度センサ２３が測定対象物２０に近接するようにされていることは、図６の実施形態の場合と同様である。
【００５６】
また、鉄心４にも、鉄心４の温度を測定するコイル用温度センサ２４が設けられている。測定対象物用温度センサ２３およびコイル用温度センサ２４は、制御部１０に設けられた温度センサ回路２５に接続されており、この温度センサ回路２５で各温度センサ２３，２４の検出信号が数値化される。信号処理回路６Ａには、温度センサ回路２５で数値化される前記各温度センサ２３，２４の測定値に基づき、振幅・位相検出回路８が検出する検出コイル７の電圧の振幅または位相差を補正する補正手段２６が設けられている。
【００５７】
この実施形態の場合も、信号処理回路６Ａでは、温度センサ２３，２４の測定する測定値に基づき補正した検出コイル７の電圧の振幅または位相差を、検量線に当てはめることで、測定対象物２０の焼入れ深さを測定する。これにより測定対象物２０や前記鉄心４Ａの温度変化による透磁率変化の影響を受けることなく、測定対象物２０の焼入れ深さの測定を精度良く行うことができる。
【００５８】
図８は、焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態を示す。この焼入れ深さ測定装置１では、図３の実施形態において、検出ヘッド２の基板２２に、前記励磁コイル３の磁心である鉄心４のほかに、測定対象物２０の温度を測定する測定対象物用温度センサ２３を実装している。測定対象物用温度センサ２３が、前記基板２２の鉄心４が突出する側に設けられ、鉄心４の先端部を測定対象物２０の被測定面に接触させた測定状態において、測定対象物用温度センサ２３が測定対象物２０に近接するようにされていることは、図６の実施形態の場合と同様である。
【００５９】
また、鉄心４にも、鉄心４の温度を測定するコイル用温度センサ２４が設けられている。測定対象物用温度センサ２３およびコイル用温度センサ２４は、制御部１０に設けられた温度センサ回路２５に接続されており、この温度センサ回路２５で各温度センサ２３，２４の検出信号が数値化される。信号処理回路６Ｂには、温度センサ回路２５で数値化される前記各温度センサ２３，２４の測定値に基づき、振幅・位相検出回路８が検出する検出コイル７の電圧の振幅または位相差を補正する補正手段２６が設けられている。
【００６０】
この実施形態の場合も、信号処理回路６Ｂでは、温度センサ２３，２４の測定する測定値に基づき補正した鎖交磁束算出回路１４が算出した鎖交磁束を補正し、その補正値を検量線に当てはめることで、測定対象物２０の焼入れ深さを測定する。これにより測定対象物２０や前記鉄心４Ａの温度変化による透磁率変化の影響を受けることなく、測定対象物２０の焼入れ深さの測定を精度良く行うことができる。
【００６１】
図９は、焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態を示す。この焼入れ深さ測定装置１では、図４の実施形態において、検出ヘッド２の基板２２に、前記励磁コイル３の磁心である鉄心４Ａのほかに、測定対象物２０の温度を測定する測定対象物用温度センサ２３を実装している。測定対象物用温度センサ２３が、前記基板２２の鉄心４Ａが突出する側に設けられ、鉄心４Ａの先端部を測定対象物２０の被測定面に接触させた測定状態において、測定対象物用温度センサ２３が測定対象物２０に近接するようにされていることは、図６の実施形態の場合と同様である。
【００６２】
また、鉄心４Ａにも、鉄心４Ａの温度を測定するコイル用温度センサ２４が設けられている。測定対象物用温度センサ２３およびコイル用温度センサ２４は、制御部１０に設けられた温度センサ回路２５に接続されており、この温度センサ回路２５で各温度センサ２３，２４の検出信号が数値化される。信号処理回路６Ａには、温度センサ回路２５で数値化される前記各温度センサ２３，２４の測定値に基づき、振幅・位相検出回路８が検出する検出コイル７の電圧の振幅または位相差を補正する補正手段２６が設けられている。
【００６３】
この実施形態の場合も、信号処理回路６Ａでは、温度センサ２３，２４の測定する測定値に基づき補正した検出コイル７の電圧の振幅または位相差を検量線に当てはめることで、測定対象物２０の焼入れ深さを測定する。これにより測定対象物２０や前記鉄心４Ａの温度変化による透磁率変化の影響を受けることなく、測定対象物２０の焼入れ深さの測定を精度良く行うことができる。
【００６４】
図１０は、焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態を示す。この焼入れ深さ測定装置１では、図５の実施形態において、検出ヘッド２の基板２２に、前記励磁コイル３の磁心である鉄心４のほかに、測定対象物２０の温度を測定する測定対象物用温度センサ２３を実装している。測定対象物用温度センサ２３が、前記基板２２の鉄心４が突出する側に設けられ、鉄心４の先端部を測定対象物２０の被測定面に接触させた測定状態において、測定対象物用温度センサ２３が測定対象物２０に近接するようにされていることは、図６の実施形態の場合と同様である。
【００６５】
また、鉄心４にも、鉄心４の温度を測定するコイル用温度センサ２４が設けられている。測定対象物用温度センサ２３およびコイル用温度センサ２４は、制御部１０に設けられた温度センサ回路２５に接続されており、この温度センサ回路２５で各温度センサ２３，２４の検出信号が数値化される。信号処理回路６Ｃには、温度センサ回路２５で数値化される前記各温度センサ２３，２４の測定値に基づき、電圧差検出回路１５が検出した検出コイル７Ａ，７Ｂの電圧差を補正する補正手段２６が設けられている。
【００６６】
この実施形態の場合も、信号処理回路６Ｃでは、温度センサ２３，２４の測定する測定値に基づき電圧差検出回路１５が検出した検出コイル７Ａ，７Ｂの電圧差を補正し、その補正値を検量線に当てはめることで、測定対象物２０の焼入れ深さを測定する。これにより測定対象物２０や前記鉄心４の温度変化による透磁率変化の影響を受けることなく、測定対象物２０の焼入れ深さの測定を精度良く行うことができる。
【００６７】
この発明のさらに他の実施形態を図１１および図１２と共に説明する。図１１は、この実施形態の焼入れ深さ測定装置を用いて測定対象物の焼入れ深さを測定する場合の説明図を示す。この焼入れ深さ測定装置１は、測定対象物２０を励磁する励磁コイル３を有する検出ヘッド２と、励磁された前記測定対象物２０からの磁化信号を検出する検出手段であるインピーダンス検出回路５を含む制御部１０とを備える。この場合の測定対象物２０も、軸受などの転動装置または転動装置の構成部品である。
【００６８】
検出ヘッド２における励磁コイル３は、その磁心となる鉄心４に巻かれており、基板２２上に実装されている。励磁コイル３には、励磁のための交流磁界を発生させる交流電流が制御部１０の電源１１から供給される。この励磁コイル３を導電体である測定対象物２０に接近させると、励磁コイル３がつくる磁界による電磁誘導で測定対象物２０に渦電流が発生する。この渦電流は励磁コイル３がつくる磁界と反対方向の磁界を発生させ、また測定対象物２０中でも渦電流により損失が発生するので、励磁コイル３のインピーダンスが変化する。そこで、検出手段である前記インピーダンス検出回路５は、測定対象物２０からの磁化信号として前記インピーダンスを検出する。具体的には、インピーダンス検出回路５は、励磁コイル３に誘導される電圧の大きさや、励磁コイル３を流れる電流と電圧の位相差を測定し、これらの値から励磁コイル３のインピーダンスを算出する。
【００６９】
測定対象物２０に流れる渦電流は、測定対象物２０の導電率，透磁率により変化する。そこで、測定対象物２０の導電率，透磁率に応じて励磁コイル３のインピーダンスも変化するので、前記インピーダンス検出回路５で検出される励磁コイル３のインピーダンス変化から測定対象物２０の材質変化を検出することができる。
【００７０】
また、測定対象物２０となる転動装置やその構成部品は、焼入れにより硬度が大きくなると、透磁率が母材よりも低下する。これにより、焼入れ深さに応じて励磁コイル３の磁路中の磁気抵抗が変化することから、測定対象物２０の内部を透過する磁束が変化し、測定対象物２０中に誘導される渦電流も変化するので、焼入れ深さに応じて励磁コイル３のインピーダンが変化することになる。
【００７１】
そこで、測定対象物２０となる転動装置やその構成部品について、焼入れ深さと励磁コイル３のインピーダンスとの関係を予め測定しておき、その関係式のグラフである検量線を作成しておけば、その検量線に測定された励磁コイル３のインピーダンスを当てはめることで、焼入れ深さを測定することが可能である。前記制御部１０は、インピーダンス検出回路５のほかに、このインピーダンス検出回路５が検出したインピーダンスから焼入れ深さを求める信号処理回路６を有する。この信号処理回路６には、前記検量線のデータを書き込んだメモリが含まれる。ここまでの構成は、図１の実施形態における焼入れ深さ測定装置１の場合と同様である。
【００７２】
この焼入れ深さ測定では、前記励磁コイル３を、その磁心である鉄心４の先端部が測定対象物２０の被測定面と所定のギャップを介して対向するように配置して測定を行う点がが、これまでの接触方式の測定と異なる。
【００７３】
検出ヘッド２の基板２２には、前記励磁コイル３のほかに、測定対象物２０の温度を測定する測定対象物用温度センサ２３が実装されている。測定対象物用温度センサ２３は、前記基板２２の励磁コイル３が突出する側に設けられ、励磁コイル３を所定のギャップを介して測定対象物２０に対向配置させた測定状態において、測定対象物用温度センサ２３が測定対象物２０に近接するようにされている。この測定対象物用温度センサ２３として、例えばサーモバイルのような非接触温度センサが用いられる。
【００７４】
また、励磁コイル３の磁心である鉄心４にも、鉄心４の温度を測定するコイル用温度センサ２４が設けられている。このコイル用温度センサ２４としては、サーミスタ、熱電対、測温抵抗体などを用いることができる。測定対象物用温度センサ２３およびコイル用温度センサ２４は、制御部１０に設けられた温度センサ回路２５に接続されており、この温度センサ回路２５で各温度センサ２３，２４の検出信号が数値化される。図１１のように、温度センサ回路２５の一部２５Ａを、検出ヘッド２における基板２２の裏面に実装しても良い。図１２（Ａ），（Ｂ）は、前記検出ヘッド２の平面図および正面図を示す。
【００７５】
測定対象物２０の温度が変化するとその透磁率も変化するので、測定対象物２０の温度変化はインピーダンス検出回路５が検出するインピーダンにも影響を及ぼす。また、励磁コイル３の磁心である鉄心４の温度が変化するとその透磁率も変化するので、鉄心４の温度変化もインピーダンス検出回路５が検出するインピーダンスに影響を及ぼす。そこで、制御部１０の信号処理回路６には、温度センサ回路２５で数値化される前記各温度センサ２３，２４の測定値に基づき、インピーダンス検出回路５が検出するインピーダンスを補正する補正手段２６が設けられている。これにより、信号処理回路６では、温度センサ２３，２４の測定する測定値に基づき補正したインピーダンスを、上記した検量線に当てはめることで、測定対象物２０の焼入れ深さを測定する。
【００７６】
このように、インピーダンス検出回路５が検出する励磁コイル３のインピーダンスを、温度センサ２３，２４で測定される測定対象物２０および励磁コイル３の磁心である鉄心４の温度に基づき補正することにより、測定対象物２０や前記鉄心４の温度変化による透磁率変化の影響を受けることなく、測定対象物２０の焼入れ深さの測定を精度良く行うことができる。この実施形態では、測定対象物２０の温度だけでなく、励磁コイル３の磁心である鉄心４の温度もインピーダンスを補正するデータとして加えているので、それだけ測定精度を向上させることができるが、測定対象物２０の温度だけでインピーダンを補正するようにしても十分な測定精度を得ることができる。
【００７７】
図１３は、焼入れ深さ測定装置のさらに他の実施形態を示す。この焼入れ深さ測定装置１では、測定対象物２０からの磁化信号を検出する検出手段として、図１１の実施形態におけるインピーダンス検出回路５に代えて、励磁コイル３の磁心であるコ字状の鉄心４Ａに巻かれた検出コイル７と、電磁誘導により前記検出コイル７に誘導される電圧の振幅および励磁コイル３の電圧との位相差を検出する振幅・位相検出回路８とを用いている。検出ヘッド２は、励磁コイル３、その磁心であるコ字状の鉄心４Ａ、測定対象物用温度センサ２３Ａ、および前記鉄心４Ａに設けられたコイル用温度センサ２４などを備える。焼入れ深さの測定時には、コ字状の鉄心４Ａの両端を測定対象物２０の被測定面に接触させるものとしている。この測定状態で、測定対象物用温度センサ２３Ａは、測定対象物２０の被測定面に接触する位置に配置される。振幅・位相検出回路８は制御部１０に設けられる。励磁コイル３に、励磁のための交流磁界を発生させる交流電流が制御部１０の電源１１から供給され、励磁コイル３が発生する交流磁界により測定対象物２０に渦電流が誘導されること、各温度センサ２３Ａ，２４の検出信号を数値化する温度センサ回路２５が制御部１０に設けられることは、図１１の実施形態の場合と同様である。
【００７８】
検出コイル７には、励磁コイル３のつくる磁束と渦電流がつくる磁束を合成した磁束による電磁誘導で発生する電圧が誘導される。すなわち、検出コイル７は、測定対象物２０からの磁化信号として、励磁コイル３のつくる磁束と渦電流がつくる磁束を合成した磁束による電磁誘導で発生する電圧を検出する。前記制御部１０は、振幅・位相検出回路８のほかに、この振幅・位相検出回路８が検出した検出コイル７の電圧の振幅または励磁コイル３の電圧との位相差から焼入れ深さを求める信号処理回路６Ａを有する。この信号処理回路６Ａには、予め測定した焼入れ深さと検出コイル７の電圧の振幅または位相差との関係を示す検量線のデータを書き込んだメモリが含まれる。これにより、信号処理回路６Ａでは、振幅・位相検出回路８が検出した検出コイル７の電圧の振幅または位相差を前記検量線に当てはめることで、焼入れ深さが測定される。この信号処理回路６Ａには、図１１の実施形態の場合と同様に、温度センサ回路２５で数値化される前記各温度センサ２３Ａ，２４の測定値に基づき、振幅・位相検出回路８が検出する検出コイル７の電圧の振幅または位相差を補正する補正手段２６が設けられている。
【００７９】
この実施形態の場合も、前記コ字状の鉄心４Ａと測定対象物２０とで形成される磁路の抵抗が、測定対象物２０の焼入れ深さに応じて変化するので、検出コイル７に誘導される電圧の振幅、および励磁コイル３と検出コイル７の電圧の位相差が変化し、振幅・位相検出回路８がその振幅および位相差を検出する。信号処理回路６Ａでは、温度センサ２３Ａ，２４の測定する測定値に基づき補正した検出コイル７の電圧の振幅または位相差を、上記した検量線に当てはめることで、測定対象物２０の焼入れ深さが測定する。これにより測定対象物２０や前記鉄心４Ａの温度変化による透磁率変化の影響を受けることなく、測定対象物２０の焼入れ深さの測定を精度良く行うことができる。
【００８０】
図１４は、上記した例えば接触式の焼入れ深さ測定装置１を使用して行う焼入れ深さ測定の具体例を示す。ここでは、転動装置の構成部品、具体的には軸受の内輪３１が測定対象物とされ、その転走面３１ａに施された焼入れの深さが測定される。焼入れ深さ測定装置１の検出ヘッド２は、移動可能な支持部材３２に支持され、支持部材３２の移動により軸受内輪３１の転走面３１ａの表面を摺動しながら深入れ深さを測定する。軸受内輪３１は回転軸３３の外径面に嵌着されており、回転軸３３を回転させることで、軸受内輪３１の転走面３１ａの全周面に前記検出ヘッド２を移動させて焼入れ深さを測定することができる。なお、非接触式の焼入れ深さ測定装置１を使用する場合には、支持部材３３に支持された検出ヘッド２が、軸受内輪３１の転走面３１ａの表面との間に所定のギャップを保って周方向に移動しながらや焼入れ深さを測定する。
オンライン上で、このように焼入れ深さ測定装置１を使用すると、軸受内輪３１の転走面３１ａの焼入れを全数検査することができるので、品質保証能力を高めることができる。
【符号の説明】
【００８１】
１…焼入れ深さ測定装置
３…励磁コイル
４，４Ａ…鉄心
５…インピーダンス検出回路
７，７Ａ，７Ｂ…検出コイル
８…振幅・位相検出回路
９…焼入れ異常判定手段
１０…制御部
１１…電源
１３…保護コーティング
１４…鎖交磁束算出回路
１５…電圧差検出回路
１６…ブリッジ回路
２０…測定対象物
２３，２３Ａ…測定対象物用温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流磁界を発生する励磁コイルを、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に対向させ、この励磁コイルのインピーダンスの変化から、前記測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記励磁コイルを測定対象物に接触させた状態で測定することを特徴とする焼入れ深さ測定方法。
【請求項２】
転動装置または転動装置部品からなる測定対象物を交流磁界内に配置し、この状態で測定対象物から発生する磁束を検出コイルで検出し、この検出された磁束から、測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記検出コイルを測定対象物に接触させた状態で測定することを特徴とする焼入れ深さ測定方法。
【請求項３】
請求項２において、前記磁束を検出コイルで検出し、この検出された磁束から焼入れ深さを測定する処理が、電磁誘導により検出コイルに誘導される電圧の振幅または位相を検出し、この検出した振幅または位相から焼入れ深さを測定する処理である焼入れ深さ測定方法。
【請求項４】
転動装置または転動装置部品からなる測定対象物にコイルによって交流磁界を印加し、この交流磁界を印加するコイル、またはこのコイルとは別に設けたコイルから検出される物理量から前記測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記物理量を検出するコイルを測定対象物に接触させた状態で測定することを特徴とする焼入れ深さ測定方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記測定対象物の温度を測定し、その測定した温度を用いて焼入れ深さの測定値の補正を行う焼入れ深さ測定方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記測定対象物に接触させるコイルの温度を測定し、その測定した温度を用いて焼入れ深さの測定値の補正を行う焼入れ深さ測定方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６において、前記温度の測定を、非接触温度センサにより行う焼入れ深さ測定方法。
【請求項８】
交流磁界を発生し、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加する励磁コイルと、この励磁コイルのインピーダンスの変化を検出するインピーダンス検出回路と、このインピーダンス検出回路で検出したインピーダンスの変化から前記測定対象物の焼入れ深さを計算する信号処理回路とを備え、前記励磁コイルは前記測定対象物に接触させた状態で前記交流磁界を印加するものであることを特徴とする焼入れ深さ測定装置。
【請求項９】
交流磁界を発生し、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加する励磁コイルと、この印加された交流磁界により前記測定対象物から発生する磁束を検出する検出コイルと、この検出コイルで検出された磁束から測定対象物の焼入れ深さを計算する信号処理回路とを備え、前記検出コイルは、前記測定対象物に接触させた状態で前記磁束の検出を行うものであることを特徴とする焼入れ深さ測定装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記検出コイルに誘導される電圧の振幅または位相を検出する検出回路を設け、前記信号処理回路は、前記検出回路で検出した振幅または位相から焼入れ深さを計算するものとした焼入れ深さ測定装置。
【請求項１１】
転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加するコイルと、この交流磁界を印加するコイル、またはこのコイルとは別に設けたコイルから検出される物理量を検出する検出手段と、この検出手段の検出値から前記測定対象物の焼入れ深さを測定する信号処理回路とを備え、前記物理量を検出するコイルは、測定対象物に接触させた状態で測定するものであることを特徴とする焼入れ深さ測定装置。
【請求項１２】
請求項９において、前記検出コイルに誘導される電圧を積分することでコイルに鎖交する磁束を算出する鎖交磁束算出手段を設け、前記信号処理回路は、前記鎖交磁束算出手段で算出された磁束の大きさから研削焼けを検出する機能を有するものとした焼入れ深さ測定装置。
【請求項１３】
請求項９において、前記検出コイルを２個設け、前記信号処理回路は、前記各検出コイルに電磁誘導により誘導される電圧の差から研削焼けを検出する機能を有するものとした焼入れ深さ測定装置。
【請求項１４】
請求項１３において、前記２個の検出コイルは直列に接続されてブリッジ回路を形成する焼入れ深さ測定装置。
【請求項１５】
請求項７ないし請求項１３のいずれか１項において、前記いずれかのコイルは、磁性材料の鉄心を有する焼入れ深さ測定装置。
【請求項１６】
請求項１５において、前記コイルの鉄心の少なくとも測定対象物との接触面を保護コーティングで覆った焼入れ深さ測定装置。
【請求項１７】
請求項８ないし請求項１６のいずれか１項において、前記信号処理回路で計算された焼入れ深さを設定範囲を比較し、設定範囲から外れている場合に焼入れ異常と判定する焼入れ異常判定手段を設けた焼入れ深さ測定装置。
【請求項１８】
交流磁界を発生する励磁コイルを、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に対向させ、この励磁コイルのインピーダンスの変化から、前記測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記測定対象物の温度および励磁コイルの温度のいずれか片方または両方を測定し、その測定した温度を用いて焼入れ深さの測定値の補正を行うことを特徴とする焼入れ深さ測定方法。
【請求項１９】
請求項１８において、前記温度の測定を、非接触温度センサにより行う焼入れ深さ測定方法。
【請求項２０】
交流磁界を発生し、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加する励磁コイルと、この励磁コイルのインピーダンスの変化を検出するインピーダンス検出回路と、このインピーダンス検出回路で検出したインピーダンスの変化から前記測定対象物の焼入れ深さを計算する信号処理回路と、前記測定対象物の温度および前記励磁コイルの温度のいずれか一方または両方を測定する温度センサと、この温度センサで測定された温度により前記信号処理回路で計算する焼入れ深さを補正する補正手段とを備えた焼入れ深さ測定装置。
【請求項１】
交流磁界を発生する励磁コイルを、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に対向させ、この励磁コイルのインピーダンスの変化から、前記測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記励磁コイルを測定対象物に接触させた状態で測定することを特徴とする焼入れ深さ測定方法。
【請求項２】
転動装置または転動装置部品からなる測定対象物を交流磁界内に配置し、この状態で測定対象物から発生する磁束を検出コイルで検出し、この検出された磁束から、測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記検出コイルを測定対象物に接触させた状態で測定することを特徴とする焼入れ深さ測定方法。
【請求項３】
請求項２において、前記磁束を検出コイルで検出し、この検出された磁束から焼入れ深さを測定する処理が、電磁誘導により検出コイルに誘導される電圧の振幅または位相を検出し、この検出した振幅または位相から焼入れ深さを測定する処理である焼入れ深さ測定方法。
【請求項４】
転動装置または転動装置部品からなる測定対象物にコイルによって交流磁界を印加し、この交流磁界を印加するコイル、またはこのコイルとは別に設けたコイルから検出される物理量から前記測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記物理量を検出するコイルを測定対象物に接触させた状態で測定することを特徴とする焼入れ深さ測定方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記測定対象物の温度を測定し、その測定した温度を用いて焼入れ深さの測定値の補正を行う焼入れ深さ測定方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記測定対象物に接触させるコイルの温度を測定し、その測定した温度を用いて焼入れ深さの測定値の補正を行う焼入れ深さ測定方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６において、前記温度の測定を、非接触温度センサにより行う焼入れ深さ測定方法。
【請求項８】
交流磁界を発生し、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加する励磁コイルと、この励磁コイルのインピーダンスの変化を検出するインピーダンス検出回路と、このインピーダンス検出回路で検出したインピーダンスの変化から前記測定対象物の焼入れ深さを計算する信号処理回路とを備え、前記励磁コイルは前記測定対象物に接触させた状態で前記交流磁界を印加するものであることを特徴とする焼入れ深さ測定装置。
【請求項９】
交流磁界を発生し、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加する励磁コイルと、この印加された交流磁界により前記測定対象物から発生する磁束を検出する検出コイルと、この検出コイルで検出された磁束から測定対象物の焼入れ深さを計算する信号処理回路とを備え、前記検出コイルは、前記測定対象物に接触させた状態で前記磁束の検出を行うものであることを特徴とする焼入れ深さ測定装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記検出コイルに誘導される電圧の振幅または位相を検出する検出回路を設け、前記信号処理回路は、前記検出回路で検出した振幅または位相から焼入れ深さを計算するものとした焼入れ深さ測定装置。
【請求項１１】
転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加するコイルと、この交流磁界を印加するコイル、またはこのコイルとは別に設けたコイルから検出される物理量を検出する検出手段と、この検出手段の検出値から前記測定対象物の焼入れ深さを測定する信号処理回路とを備え、前記物理量を検出するコイルは、測定対象物に接触させた状態で測定するものであることを特徴とする焼入れ深さ測定装置。
【請求項１２】
請求項９において、前記検出コイルに誘導される電圧を積分することでコイルに鎖交する磁束を算出する鎖交磁束算出手段を設け、前記信号処理回路は、前記鎖交磁束算出手段で算出された磁束の大きさから研削焼けを検出する機能を有するものとした焼入れ深さ測定装置。
【請求項１３】
請求項９において、前記検出コイルを２個設け、前記信号処理回路は、前記各検出コイルに電磁誘導により誘導される電圧の差から研削焼けを検出する機能を有するものとした焼入れ深さ測定装置。
【請求項１４】
請求項１３において、前記２個の検出コイルは直列に接続されてブリッジ回路を形成する焼入れ深さ測定装置。
【請求項１５】
請求項７ないし請求項１３のいずれか１項において、前記いずれかのコイルは、磁性材料の鉄心を有する焼入れ深さ測定装置。
【請求項１６】
請求項１５において、前記コイルの鉄心の少なくとも測定対象物との接触面を保護コーティングで覆った焼入れ深さ測定装置。
【請求項１７】
請求項８ないし請求項１６のいずれか１項において、前記信号処理回路で計算された焼入れ深さを設定範囲を比較し、設定範囲から外れている場合に焼入れ異常と判定する焼入れ異常判定手段を設けた焼入れ深さ測定装置。
【請求項１８】
交流磁界を発生する励磁コイルを、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に対向させ、この励磁コイルのインピーダンスの変化から、前記測定対象物の焼入れ深さを測定する焼入れ深さ測定方法であって、前記測定対象物の温度および励磁コイルの温度のいずれか片方または両方を測定し、その測定した温度を用いて焼入れ深さの測定値の補正を行うことを特徴とする焼入れ深さ測定方法。
【請求項１９】
請求項１８において、前記温度の測定を、非接触温度センサにより行う焼入れ深さ測定方法。
【請求項２０】
交流磁界を発生し、転動装置または転動装置部品からなる測定対象物に交流磁界を印加する励磁コイルと、この励磁コイルのインピーダンスの変化を検出するインピーダンス検出回路と、このインピーダンス検出回路で検出したインピーダンスの変化から前記測定対象物の焼入れ深さを計算する信号処理回路と、前記測定対象物の温度および前記励磁コイルの温度のいずれか一方または両方を測定する温度センサと、この温度センサで測定された温度により前記信号処理回路で計算する焼入れ深さを補正する補正手段とを備えた焼入れ深さ測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−１６４３０６（Ｐ２０１０−１６４３０６Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４１８１（Ｐ２００９−４１８１）
【出願日】平成２１年１月１３日（２００９．１．１３）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１３日（２００９．１．１３）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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