专利名称：涡流计测用传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及涡流计测用传感器，更具体而言，涉及使涡流计测的精度提高的技术。
背景技术：
例如在汽车、摩托车的发动机部件或底盘部件等机械部件中，使用实施了高频淬火、即对金属(导电体)高频感应加热来进行淬火的钢材(以下称为钢材)。在上述钢材的高频淬火中，对于表面淬火的硬化层深度(以下称为淬火深度)及其硬度，规定了有效硬化层深度和全硬化层深度。因此，为了保证钢材的品质，需要对淬火深度和硬度进行测量来进行评价。以往，对于上述钢材的淬火深度和硬度，将作为样品抽出的钢材局部切断，利用威克斯硬度计等各种硬度计来测量其断面强度，根据其结果来评价淬火深度和硬度。
但是，由于在该基于破坏检测的方法中作为样品使用的钢材被废弃，所以导致材料成本的上升。另外，不仅检测所需的时间长，而且不可能进行即时的全部检测，所以存在无法发现偶发的不良而进入到下一工程的可能性。鉴于此，已知有一种利用作为非破坏检查的涡流式检查(涡流计测)来测量钢材的淬火深度和硬度的技术(例如参照专利文献I至专利文献6以及非专利文献I)。在涡流式检查中，使流过交流电流的励磁线圈接近上述钢材的附近来产生交流磁场，利用该交流磁场使钢材产生涡电流，并利用检测线圈来检测由该涡电流感应出的感应磁场。即，利用该涡流式检查，能够不废弃钢材便在短时间且通过全部检查来定量地测量钢材的淬火深度和硬度。上述涡流式检查除了在上述的用于测量钢材的淬火深度和硬度的淬火深度/硬度测量试验(以下称为淬火深度测量试验)中被使用，还在用于检测在检查对象物的表面产生的裂纹等伤的探伤试验、用于检测检查对象物所含有的异物的异材判别试验等中被使用。对上述钢材而言，母材与在硬化层生成的马氏体之间的导电率产生差值。因此，如果利用涡电流传感器来测量钢材，则伴随着淬火深度的变化，检测线圈所检测的电压(振幅)会发生变化。而且，检测线圈所检测的电压随着硬化层深度的增加而单调递减。在淬火深度测量试验中，能够利用上述现象来计算钢材的淬火深度。例如，根据上述专利文献I所记载的技术，构成为利用环绕线圈来检查轴物部件的轴部的淬火深度。环绕线圈与由轴线方向垂直于钢材的线圈构成探测器来进行淬火深度测量试验的探测器型线圈(以下简称为“探测器型线圈”)相比，磁场较强，也无需精密控制与钢材的距离，因此适用于淬火深度测量试验。但是，由于需要将作为检测对象物的钢材插入到环绕线圈，所以仅限于外径大致固定的轴物部件。S卩，例如对于如被用于等速接头(CVJ :Constant Velocity Joint)的外环(以下为CVJ外环)那样，其内周面为复杂的形状而被三维地进行了淬火的钢材而言，由于无法插入到环绕线圈，所以无法成为涡流式检测的对象。
另外，根据上述专利文献2的其他实施例所记载的技术，构成为利用探测器型线圈来测量钢材的淬火深度。另外，在上述专利文献3中，记载了一种在具有多个线圈的磁传感器中，改变线圈的配置间隔的技术。另外，在上述专利文献4中，记载有具备4个检测线圈和励磁线圈的金属被检测体特性确定装置。另外，在上述专利文献5中，记载有对检测线圈被固定的情况进行了改善的磁测
量装置。另外，在上述专利文献6中，记载有具备3个检测线圈的与磁性体有关的传感器装置。
另外，在上述非专利文献I中，记载有与利用了涡流计测的高频淬火深度即时全部计测技术的建立和量产导入有关的技术。对于上述淬火深度测量试验而言，与其他探伤试验、异材判别试验相比，由于针对噪声分量进行检测的信号分量的比率较小，所以要求更高的检测精度。即，在将如上述CVJ外环那样，其内周面为复杂的形状而被三维地进行了淬火的钢材作为计测对象部件来进行涡流计测的情况下，由于对于探测器的定位要求较高的稳定性和再现性，所以难以将涡流式检测实用化。专利文献I :日本特开2009-236679号公报专利文献2 :日本特开2007-40865号公报专利文献3 日本特开2006-10440号公报专利文献4 :日本特开2008-185436号公报专利文献5 :日本特开2009-2681号公报专利文献6 日本特开2003-185758号公报非专利文献I :Takanari Yamamoto and Tetsuya Yamaguchi “Development ofHardening Depth Evaluation Technique using Eddy Current-Establishment andIntroduction of In-line Hardening Depth Inspection System-，，,SAE World Congress,SAE Paper 2009-01-0867,2009 年

发明内容
于是，本发明鉴于上述现状而完成，提供一种即使在将内周面为复杂的形状而被三维地进行了淬火的钢材作为计测对象部件来进行涡流计测的情况下，也能够针对探测器的定位确保较高的稳定性和再现性，来进行涡流式检查的涡流计测用传感器。本发明要解决的课题如上所述，下面说明用于解决该课题的方案。S卩，在技术方案I中，涡流计测用传感器具备构成为正多边形的探测器，该探测器具备用于对计测对象部件施加规定的交流励磁信号的励磁部、和用于检测因被施加的所述交流励磁信号而在计测对象部件产生的检测信号的检测部，所述励磁部具备沿着正多边形的所述探测器的各边配置的励磁线圈，所述检测部具备在正多边形的所述探测器的各顶点配置的检测线圈，在将所述探测器与所述计测对象部件接近配置的状态下，对所述励磁线圈中的至少I个施加交流电压作为交流励磁信号，使计测对象部件中的与所述检测线圈对置的部分产生磁场，并且由该磁场产生涡电流，利用所述检测线圈中的至少I个检测由该涡电流产生的感应电压来作为检测信号，基于该检测信号进行计测对象部件中的涡流计测。在技术方案2中，所述检测部还具备配置于正多边形的所述探测器的中心部、与所述检测线圈相互抵消所产生的电动势的平衡线圈。在技术方案3中，所述检测线圈被构成为能够从正多边形的所述探测器的各顶点向外侧延伸。在技术方案4中，所述检测线圈通过借助弹性部件配置于正多边形的所述探测器的各顶点而构成为能够从所述探测器的各顶点向外侧延伸。在技术方案5中，所述检测部还具备配置在正多边形的所述探测器的至少I个边且比所述励磁线圈靠外侧的平滑部用检测线圈，在将所述探测器与所述计测对象部件接近 配置的状态下，向所述励磁线圈中的至少I个施加交流电压作为交流励磁信号，使计测对象部件中的与所述平滑部用检测线圈对置的部分产生磁场，并且由各个磁场产生涡电流，利用所述平滑部用检测线圈检测由该涡电流产生的感应电压来作为检测信号，基于该检测信号进行计测对象部件中的涡流计测。作为本发明的效果，会起到以下所示的效果。根据本发明，即使在将内周面为复杂的形状而被三维地进行了淬火的钢材作为计测对象部件来进行涡流计测的情况下，也能够针对探测器的定位确保较高的稳定性和再现性来进行涡流式检测。


图I是表示淬火部件的深度方向的层状态、硬度以及导磁率的关系的图。图2是表示本实施方式涉及的用于进行涡流计测的装置构成的示意图。图3是表示涡流计测中的交流励磁信号和检测信号的关系的图。图4 Ca)是表示第一实施方式涉及的涡流计测用传感器的主视图，(b)是表示相同的涡流计测用传感器的俯视图。图5 (a)是表示在第一实施方式涉及的涡流计测用传感器的第一实施例中产生的磁场分布的图，(b)是表不同样地在第二实施例中产生的磁场分布的图。图6 Ca)是表示涡流计测的作为计测对象部件的CVJ外环的切口剖视图，(b)是图6 (a)中的A-A线剖视图。图7 (a)是表示第一实施方式涉及的涡流计测用传感器的计测状态的剖视图，(b)是同样地表示涡流计测用传感器的计测状态的俯视图。图8 Ca)是表示第二实施方式涉及的涡流计测用传感器的主视图，(b)是同样地表示涡流计测用传感器的俯视图。图9 (a)至(C)分别是依次表示了第二实施方式涉及的涡流计测用传感器的计测状态的剖视图。图10 Ca)是表示第二实施方式涉及的涡流计测用传感器的计测状态的放大剖视图，(b)是同样地表示涡流计测用传感器的计测结果的图。图11 (a)是表示第三实施方式涉及的涡流计测用传感器的第一实施例中的计测状态的剖视图，(b)是同样地表示第二实施例中的计测状态的剖视图。
具体实施例方式接着，说明发明的实施方式。需要说明的是，本发明的技术范围不限于以下的实施例，其广泛涉及根据本说明书和附图所记载的事项而清楚的本发明真实意图的技术思想的范围整体。本发明分别利用多个线圈构成涡流计测用传感器所具有的、作为励磁部的励磁线圈和作为检测部的检测线圈，并且通过对这些线圈的配置和连结方法等进行设计，来实现涡流计测的适用范围的扩大。以下说明本发明的实施方式的一 例。其中，在本发明的实施方式中，以将基于涡流计测用传感器的涡流计测用于对通过高频淬火等得到的淬火部件的淬火品质(淬火深度、淬火硬度)的检测的情况为主要例子进行说明。即，通过进行利用了涡流计测用传感器的涡流计测，来检测作为计测对象部件的淬火部件的淬火品质。此外，本发明涉及的涡流计测用传感器不限于淬火深度测量试验，也能够用于探伤试验、异材判别试验等。图I表示作为被实施了淬火的钢材(S45C等)的淬火部件的深度(距表面的距离)方向的层状态、硬度以及导磁率的关系。如图I所示，在淬火部件中，作为其大致的组织结构，从表面侧开始，隔着分界层3形成有作为被实施了淬火的部分的硬化层I、和作为母材部分的母层2。参照硬度变化曲线4可知，硬化层I和母层2具有不同的硬度，硬化层I的硬度大于母层2的硬度。在分界层3中，硬度从硬化层I侧向母层2侧逐渐减小。作为硬度的具体例，利用威克斯硬度(Hv)表示了在硬化层I中Hv = 600 700，在母层2中Hv =300左右的硬度。另一方面，参照导磁率变化曲线5可知，导磁率相对距淬火部件的表面的距离的变化与硬度相对距淬火部件的表面的距离的变化为大致反比例的关系。即，对于导磁率而言，硬化层I的导磁率小于母层2的导磁率，并且在分界层3中，从硬化层I侧向母层2侧逐渐增加。在本实施方式涉及的涡流计测中，利用这样的淬火部件中的、硬度和导磁率相对距表面的距离的关系。利用图2来说明本实施方式涉及的用于进行涡流计测的装置构成的概略(计测原理)。如图2所示，在涡流计测中，相对于作为计测对象部件的工件(磁性体)6的计测部位6a，将具有作为励磁部的励磁线圈7和作为检测部的检测线圈8的涡流计测用传感器9设置于规定的位置。在这样的构成中，若向励磁线圈7供给电流，则在励磁线圈7的周围产生磁场。于是，通过电磁感应会在作为磁性体的工件6的计测部位6a的表面附近产生涡电流(参照图2中的箭头Cl)。随着计测部位6a的表面的涡电流的产生，磁通环绕检测线圈8，在检测线圈8中产生感应电压。然后，利用检测线圈8来计测感应电压。励磁线圈7的两端(两个端子)与交流电源10连接。交流电源10对励磁线圈7施加规定的交流励磁信号(励磁用交流电压信号)VI。检测线圈8的两端(两个端子)与计测装置11连接。计测装置11对向励磁线圈7施加了来自交流电源10的交流励磁信号Vl时的从检测线圈8得到的检测信号(所述感应电压的电压信号)V2的大小、和交流励磁信号Vl相对检测信号V2的相位差(相位延迟)Φ (参照图3)进行检测。这里，为了检测相位差Φ，对计测装置11赋予交流励磁信号Vl (波形)来作为放大后的相位检波。
由检测线圈8检测的检测信号V2对计测部位6a(工件6)的导磁率进行反映。即，若计测部位6a的导磁率变高，则与上述那样的涡电流的产生相伴的磁通增大，检测信号V2变大。反之，若计测部位6a的导磁率变低，则与涡电流的产生相伴的磁通减少，检测信号V2变小。为了将基于该涡电流的检测信号V2定量化(数值化)，如图3所示，着眼于作为检测信号V2的大小的值的振幅值Y、和作为因检测信号V2相对交流励磁信号Vl的相位差Φ引起的值的值X (=YcosO),得到以下那样的见解。首先，检测信号V2的振幅值Y有时和淬火表面硬度(被淬火的部分的硬度)之间具有相关。即，根据图I中的硬度变化曲线4和导磁率变化曲线5的比较可知，具有在淬火表面硬度较低时导磁率较高这一关系。若导磁率较高，则对励磁线圈7施加交流励磁信号Vl时产生的磁通增加，在计测部位6a的表面感应的涡电流也增大。伴随于此，由检测线圈8检测的检测信号V2的振幅值Y也增大。因此，反过来根据由检测线圈8检测的检测信号V2的振幅值Y，可导出贯通产生了涡电流的计测部位6a的磁通、即导磁率 。由此，根据图I所示的硬度变化曲线4和导磁率变化曲线5的关系可知淬火表面硬度。接着，因检测信号V2相对交流励磁信号Vl的相位差Φ引起的值X有时和淬火深度(淬火硬化层的深度)之间具有相关。即，淬火深度变深、即在淬火部件中被淬火的硬化层I增大的情况是导磁率低的范围向深度方向增加的情况，是检测信号V2的相位延迟相对于交流励磁信号Vl增大的情况。由此，根据因相位差Φ引起的值的大小可以知道淬火深度的深浅。在用于利用以上那样的计测原理来进行淬火部件的淬火品质的检查的涡流计测中，可使用如上述那样具有励磁线圈和检测线圈的涡流计测用传感器。以下，将涡流计测用传感器的构成作为本发明的实施方式进行说明。[第一实施方式]首先，利用图4至图7对本发明的第一实施方式涉及的涡流计测用传感器进行说明。本实施方式涉及的涡流计测用传感器在其前端具备设置有如图4 (a)和(b)所示那样的励磁部和检测部并构成为正三角形的探测器100。励磁部如上述那样，对作为计测对象部件的工件施加规定的交流励磁信号(参照上述交流励磁信号Vl )。检测部从被施加了所述交流励磁信号的工件检测涡电流的检测信号(参照上述检测信号V2)。其中，在本说明书中，针对探测器100将图4 Ca)中的上侧的面作为上面，将下侧的面作为下面，同样地将右侧的面作为右侧面，将左侧的面作为左侧面，将纸面跟前侧的面作为前面，将纸面纵深侧的面作为后面来进行说明。上述探测器100被配设于向涡流计测用传感器的前端方向(工件的方向)延伸的未图示的杆的前端。而且，该杆被构成为能够在涡流计测用传感器的内部沿轴心方向滑动。即，探测器100被构成为相对工件的相对距离可变(参照图7(a))。而且，通过以和工件与探测器100对置的面正交的方向的轴为中心使涡流计测用传感器旋转，还能够使探测器100朝向工件的姿势变化(参照图7 (b))。在本实施方式中，如后述那样，由于工件是具有6个滚珠槽的CVJ外环，所以优选探测器100构成为如图4 (b)所示那样的正三角形(参照图6 (b)和图7 (b))。需要说明的是，探测器100的形状不限于正三角形，也能够设为其他正多边形(例如正方形等)的形状。具体而言，可根据作为计测对象部件的工件的形状来采用合适的形状。上述励磁部具备在所述探测器100的各边配置的、作为电磁线圈(solenoidcoil)的第一励磁线圈32a、第二励磁线圈32b和第三励磁线圈32c。具体而言，如图4 (b)所示，沿着构成探测器100且形成为角被切掉的正三角形(近似六边形)的盒(case)21的各边、即按照其长度方向与盒21的各边的方向平行的方式，配设由铁素体或坡莫合金等导磁率较高的磁性体构成的圆柱状的第一芯体31a、第二芯体31b和第三芯体31c。而且，在各个芯体31a 31c的周围沿周方向卷绕有励磁线圈32a 32c。另外，各个励磁线圈32a 32c的两端(两个端子)与未图示的交流电源连接。S卩，励磁线圈32a 32c是用于对工件施加规定的交流励磁信号的励磁线圈，芯体31a 31c使由励磁线圈32a 32c产生的磁场增强。上述检测部具备在上述探测器100的各顶点配置的作为盘形线圈的第一检测线圈41a、第二检测线圈41b和第三检测线圈41c。 具体而言，如图4 (b)所示，在盒21上被切掉的各个角的部分，配设第一检测线圈盒22a、第二检测线圈盒22b和第三检测线圈盒22c。而且，在各个检测线圈盒22a 22c中配设检测线圈41a 41c。另外，各个检测线圈41a 41c的两端(两个端子)与未图示的计测装置连接。即，检测线圈41a 41c从被施加了交流励磁信号的工件检测基于涡电流的检测信号。此外，在本实施方式中，为了以相同的灵敏度来均等地检测、评价在工件中产生的垂直方向磁场和水平方向磁场，使用盘形线圈作为检测线圈41a 41c,但也可以代替盘形线圈而构成为使用薄膜平面线圈。另外，在主要检测、评价工件中产生的垂直方向磁场的情况下，也可以代替盘形线圈而使用垂直电磁线圈。另一方面，在主要检测、评价工件中产生的水平方向磁场的情况下，也可以代替盘形线圈而使用水平电磁线圈。此外，也可以采用霍尔元件等作为检测线圈。在本实施方式中，检测部还具备在上述探测器100的中心部配置的平衡线圈51。具体而言，如图4(b)所示，在盒21上与各个检测线圈41a 41c距离大致相等的位置配设有平衡线圈51。平衡线圈51的两端(两个端子)与上述计测装置连接，按照与检测线圈41a 41c相互抵消所产生的电动势的方式结线。由此，能够利用检测线圈41a 41c与平衡线圈51的差动来降低探测器100中的温度等外部干扰的影响。此外，在本实施方式中也能够构成为不配设平衡线圈51，但在如上述那样降低外部干扰的影响这一观点下，优选采用检测部具备平衡线圈51的构成。在利用如上述那样构成的涡流计测用传感器来进行涡流计测的情况下，以将探测器100与工件接近配置的状态，对励磁线圈32a 32c中的至少I个施加交流电压作为交流励磁信号。而且，使工件中的与检测线圈41a 41c的任意一个对置的部分产生磁场，并且由各个磁场产生涡电流。进而，通过利用检测线圈41a 41c中的至少I个检测由该涡电流产生的感应电压作为检测信号，由此基于该检测信号进行工件中的涡流计测。利用图5 (a)来说明本实施方式涉及的涡流计测用传感器的第一实施例的涡流计测方法。本实施例涉及的涡流计测方法如图5 (a)所示，在工件中的、与多个检测线圈中的一个对置的部分使磁场集中来产生较强的磁场，从而产生涡电流。在本实施例涉及的涡流计测方法中，首先利用交流电源对第一励磁线圈32a和第二励磁线圈32b施加电压。具体而言，对向各个励磁线圈32a、32b施加电压的定时进行调节，以使得第一励磁线圈32a的内部产生的磁场朝向检测线圈41a产生，同时第二励磁线圈32b的内部产生的磁场也朝向检测线圈41a产生。S卩，在如图5 (a)所示的箭头all那样对第一励磁线圈32a流过电流的瞬间，按照右手螺旋法则，在第一励磁线圈32a的内部沿着图5 (a)中的箭头all的方向产生磁场。另外，同时在如图5 Ca)所示的箭头α 12那样对第二励磁线圈32b流过电流的瞬间，同样地在第二励磁线圈32b的内部沿着图5 (a)中的箭头al2的方向产生磁场。S卩，在2个励磁线圈32a、32b中,各自的内部产生的磁场同时朝向检测线圈41a产生。而且，由如上所述那样产生的磁场引起电磁感应，由电磁感应使作为磁性体的工件产生涡电流。并且，伴随着工件的表面的涡电流的产生，磁通环绕检测线圈41a，使检测线圈41a产生感应电压。然后，利用检测线圈41a来计测感应电压。本实施例如上所述，通过使励磁线圈32a、32b各自的内部产生的磁场在工件中的与检测线圈41a对置的部分集中，来产生较强的磁场、产生涡电流。并且，依次(例如在俯视 情况下为顺时针)切换施加交流电流的励磁线圈，即也同样地依次切换计测感应电压的检测线圈(使励磁线圈的内部产生的磁场集中的检测线圈)来进行涡流计测。例如，按照[对励磁线圈32a、32b施加交流电流,利用检测线圈41a计测感应电压]—[对励磁线圈32b、32c施加交流电流，利用检测线圈41b计测感应电压]—[对励磁线圈32c、32a施加交流电流，利用检测线圈41c计测感应电压]的方式，依次切换励磁线圈32a、32b、32c和检测线圈41a、41b、41c来进行计测。由此，在配设于探测器100的3个顶点的检测线圈41a 41c中能够同样地进行涡流计测。利用图5 (b)来说明本实施方式涉及的涡流计测用传感器的第二实施例的涡流计测方法。本实施例涉及的涡流计测方法如图5 (b)所示，使与所有的检测线圈41a 41c对置的部分产生磁场来产生涡电流。在本实施例涉及的涡流计测方法中，首先利用交流电源对励磁线圈32a 32c施加电压。具体而言，对向各个励磁线圈32a 32c施加电压的定时进行调节，以使得第一励磁线圈32a的内部产生的磁场以探测器100的中央部为中心，朝着俯视下为顺时针的方向产生，同时第二励磁线圈32b和第三励磁线圈32c的内部产生的磁场也朝着俯视下为顺时针的方向产生。S卩，在如图5 (b)所示的箭头α 21那样对第一励磁线圈32a流过电流的瞬间，按照右手螺旋法则，在第一励磁线圈32a的内部沿着图5 (b)中的箭头a21的方向产生磁场。另外，同时在如图5(c)所示的箭头α 22、α 23那样对第二励磁线圈32b、第三励磁线圈32c流过电流的瞬间，同样地在第二励磁线圈32b、第三励磁线圈32c的内部沿着图5 (b)中的箭头a22、a23的方向产生磁场。即,在3个励磁线圈32a 32c中，各自的内部产生的磁场朝着俯视下为顺时针的方向同时产生。而且，在探测器100的中心部分，产生如图5 (b)中的箭头a20那样的旋转磁场。而且，由上述那样产生的磁场引起电磁感应，由电磁感应使作为磁性体的工件产生涡电流。并且，伴随着工件的表面的涡电流的产生，磁通环绕检测线圈41a 41c，使检测线圈41a 41c产生感应电压。然后，利用检测线圈41a 41c来计测感应电压。
本实施例如上述那样，在工件的与检测线圈41a 41c对置的部分同时、同样地产生励磁线圈32a 32c各自的内部产生的磁场来产生涡电流，并进行涡流计测。由此，能够在配设于探测器100的3个顶点的各个检测线圈41a 41c中同时进行涡流计测。如上所述，本实施方式涉及的涡流计测用传感器通过调节向各个励磁线圈32a 32c施加的电压，能够变更各个励磁线圈32a 32c的内部产生的磁场的朝向、产生状态。由此，能够如上述那样根据计测状况来变更与检测线圈41a 41c对置的部分所产生的涡电流的模式。利用图6 (a)和(b)来说明作为本实施方式涉及的涡流计测用传感器的计测对象部件之一的CVJ外环W。如图6(a)和(b)所示,CVJ外环W是构成所谓的球关节型等速接头(CVJ ConstantVelocity Joint)的部件之一。CVJ外环W主要具有杯形部Wc和接头部Wj。 杯形部Wc具有在一边(图6 (a)中为上方)开口的近似杯形的形状，在其内部容纳有未图示的CVJ内环(inner race)和多个滚珠。在杯形部Wc的内周面Wi,形成有从开口侧向纵深侧(杯形部Wc的底部侧)延伸的6个滚珠槽Wb、Wb…。滚珠槽Wb、Wb…沿着杯形部Wc的内周面Wi的周方向等间隔配置，在滚珠槽Wb、Wb…中分别嵌合有未图示的多个滚珠。接头部Wj是从杯形部Wc的底部向与杯形部Wc的开口方向相反的方向突出的近似圆柱状的部分，在其前端部形成有用于固定到未图示的驱动力传递轴等的外螺纹部。对于CVJ外环W而言，为了在长期的使用中高效地传递驱动力而被要求较高的尺寸精度和抗损耗性。因此，被进行用于提高内周面Wi、滚珠槽Wb、Wb…等的表面的抗损耗性的淬火。在本实施方式中，利用网格线表示了淬火部分(淬火硬化层)WQ。利用图7 (a)和(b)说明通过本实施方式涉及的涡流计测用传感器来对CVJ外环W进行涡流计测的情况。在本实施方式中，由于形状复杂，所以特别对进行涡流计测的难度较高的滚珠槽Wb、Wb…的部分的计测的情况加以说明。在利用本实施方式涉及的涡流计测用传感器来对CVJ外环W的滚珠槽Wb、Wb…进行涡流计测时，首先将涡流计测用传感器的探测器100与CVJ外环W的杯形部Wc的开口侧对置配置。然后，通过使所述杆向前端方向延伸，如图7中的箭头A所示那样，将探测器100插入到杯形部Wc的内部。并且，如图7 (a)和(b)所示，使3个检测线圈盒22a 22c分别与每隔一个的3个滚珠槽Wb、Wb、Wb抵接来进行定位。即，将探测器100与CVJ外环W接近配置，使检测线圈盒22a 22c与滚珠槽Wb、Wb、Wb抵接。在该状态下，如上述第一实施例或者第二实施例那样，对励磁线圈32a 32c中的至少I个施加交流电压作为交流励磁信号。而且，使工件中的与检测线圈41a 41c的任意一个对置的部分产生磁场，并且由各个磁场产生涡电流。进而，通过利用检测线圈41a 41c中的至少I个检测由该涡电流产生的感应电压作为检测信号，来基于该检测信号进行CVJ外环W的涡流计测。然后，使所述杆向基端方向缩短而从杯形部Wc内拔出，使探测器100以与CVJ外环W (杯形部Wc的开口面)正交的方向的轴为中心旋转180度。并且，将探测器100插入到杯形部Wc的内部，如图7 (b)的双点划线所示，使3个检测线圈盒22a 22c分别与每隔一个的其他3个滚珠槽Wb'、Wb'、Wb'抵接来进行定位。在该状态下，与上述同样地进行涡流计测。本实施方式涉及的涡流计测用传感器由于如上所述，将探测器100构成为正三角形，所以能够使检测线圈盒22a 22c与CVJ外环W的3个滚珠槽Wb、Wb…抵接来在3点进行定位。即，能够提高涡流计测中的探测器100相对工件的定位精度和再现性。S卩，根据本实施方式涉及的涡流计测用传感器，即使是其内周面为复杂的形状而被三维地进行了淬火的钢材，也能够将其作为涡流计测的检测对象。例如，即使如本实施方式那样检测对象部件是CVJ外环W，也能够针对探测器100的 定位确保较高的稳定性和再现性来进行涡流式检测。另外，由于作为本实施方式的检测对象部件的CVJ外环W形成有6个滚珠槽Wb、Wb…，所以在第I次的涡流计测之后，通过使正三角形的探测器100旋转180度来进行第2次涡流计测，能够针对所有的滚珠槽Wb、Wb…进行涡流计测。即，由于仅通过向杯形部Wc插入2次探测器100就能够针对所有的滚珠槽Wb、Wb…进行涡流计测，所以可缩短计测时间。此外，也能够如上所述，使探测器100的形状根据工件的形状等而设为其他正多边形的形状。例如在CVJ外环W形成有8个滚珠槽Wb、Wb…的情况下，可以将探测器100设为正方形。[第二实施方式]接着，利用图8至图10说明本发明的第二实施方式涉及的涡流计测用传感器。其中，关于本实施方式以后说明的涡流计测用传感器，对与已经出现的实施方式共同的部分赋予相同的符号而省略详细的说明。如图8 (a)所示，本实施方式涉及的涡流计测用传感器与上述第一实施方式同样，具有具备励磁部和检测部的探测器200。即，作为励磁部，具备在探测器200的各边配置的作为电磁线圈的励磁线圈32a 32c。另外，作为检测部，具备在探测器200的各顶点配置的作为盘形线圈的检测线圈41a 41c、和在探测器200的中心部配置的平衡线圈51。在本实施方式中，检测线圈41a 41c被构成为能够从探测器200的各顶点向外侧延伸。具体而言，如图8 (b)所示，在盒21中被切掉的各个角的部分(成为探测器200的各顶点的部分)，分别借助作为弹性部件的第一弹簧23a、第二弹簧23b和第三弹簧23c配设有第一检测线圈盒22a、第二检测线圈盒22b和第三检测线圈盒22c。而且，在各个检测线圈盒22a 22c中配设有检测线圈41a 41c。在本实施方式中，检测线圈41a 41c借助作为弹性部件的弹簧23a 23c被配设于探测器200的各顶点,但也可以构成为检测线圈41a 41c通过其他构成向外侧延伸。例如，也能够将电动缸体等致动器配设在探测器200的各顶点，并分别对其配设检测线圈41a 41c。但是，从制造成本的低廉化和简易性的观点出发，优选如本实施方式那样构成为利用弹簧等弹性部件来配设检测线圈41a 41c。利用图9 (a)至(C)来说明通过本实施方式涉及的涡流计测用传感器对CVJ外环W进行涡流计测的情况。在利用本实施方式涉及的涡流计测用传感器对CVJ外环W的滚珠槽Wb、Wb…进行涡流计测时，如上述第一实施方式那样将探测器200插入到杯形部Wc的内部。然后，如图9 (a)所示那样，分别将3个检测线圈盒22a 22c与3个滚珠槽Wb、Wb、Wb抵接来进行定位。此时，弹簧23a 23c被稍微压缩。S卩，检测线圈盒22a 22c因弹簧23a 23c的弹性力而被向外侧施加力，通过该施加力与滚珠槽Wb、Wb、Wb抵接。在该状态下，如所述第一实施方式那样对励磁线圈32a 32c中的至少I个施加交流电压作为交流励磁信号，开始进行CVJ外环W中的涡流计测。然后，在继续进行涡流计测的同时，使所述杆向前端方向延伸，由此使探测器200向杯形部Wc的纵深侧(底部侧)移动。此时，弹簧23a 23c对应于杯形部Wc的形状(滚珠槽Wb、Wb、Wb的形状)，压缩量逐渐变化。即，随着探测器200朝向杯形部Wc的纵深侧移动，内周面Wi的直径变小，因此检测线圈盒22a 22c被滚珠槽Wb、Wb、Wb的内周面向直径方向内侧按压，弹簧23a 23c的压缩量增加。另外，随着探测器200朝向杯形部Wc的纵深侧移动，检测线圈盒22a 22c因弹簧23a 23c的弹性力而被向外侧更强地施强，因此与滚珠槽Wb、Wb、Wb持续抵接。
然后，如图9 (b)和(C)所示，在各计测点使探测器200停止，取得涡流计测值。而且，通过利用基于过去的计测结果等预先创建的检量线数据，能够根据这样得到的涡流计测值来求出淬火深度(距离表面的淬火部分WQ的厚度)。即，通过用线连接各个计测点处的淬火深度，能够求出图9 (a)至(c)所示那样的CVJ外环W的三维的淬火形状。然后，与上述第一实施方式同样地使探测器200以与CVJ外环W正交的方向的轴为中心旋转180度，针对其他3个滚珠槽Wb'、Wb'、Wb'进行涡流计测。本实施方式涉及的涡流计测用传感器由于如上所述，构成为能够将检测线圈41a 41c从探测器200的各顶点向外侧延伸，所以即使是内径连续变化那样的计测对象部件，也能够进行涡流计测。具体而言，即使是如CVJ外环W那样滚珠槽Wb、Wb…的形状发生变化的计测对象部件，也能够连续地进行涡流检测。即，能够以非破坏的方式使CVJ外环W的三维的淬火形状可视化。另外，通过利用本实施方式涉及的涡流计测用传感器，还能够进行CVJ外环W的烤裂探伤试验。具体而言，一边进行涡流计测，一边如图10(a)中的箭头a所示那样，使探测器200如前述那样在杯形部Wc的内部向纵深侧(底部侧)移动。即，一边对励磁线圈32a 32c中的至少I个施加交流电压作为交流励磁信号，一边使检测线圈盒22a 22c沿着滚珠槽Wb、Wb、Wb滑动。此时，在横穿过图10 (a)所示的裂纹(缺陷)的情况下，如图10 (b)所示，计测信号大幅变化，能够检测出缺陷信号。即，利用本实施方式涉及的涡流计测用传感器，能够发现CVJ外环W中产生的烧裂。[第三实施方式]接着，利用图11说明本发明的第三实施方式涉及的涡流计测用传感器。如图11 (a)和(b)所示，本实施方式涉及的涡流计测用传感器与所述第一实施方式同样，具有具备励磁部和检测部的探测器300。即，作为励磁部，具备在探测器300的各边配置的作为电磁线圈的励磁线圈32a 32c。另外，作为检测部，具备在探测器300的各顶点配置的作为盘形线圈的检测线圈41a 41c、和在探测器300的中心部配置的平衡线圈51。另外，本实施方式的检测部在探测器300的一边还具备作为盘形线圈的平滑部用检测线圈43。具体而言，如图11 (a)所示，在配设有第二励磁线圈32b的边的大致中央部，在比第二励磁线圈32b靠外侧配置有平滑部用检测线圈43。平滑部用检测线圈43的两端(两个端子)与未图示的计测装置连接，从被施加了交流励磁信号的工件检测基于涡电流的检测信号。此外，也能够构成为将平滑部用检测线圈43配设在探测器300的各边。另外，平滑部用检测线圈43也能够成为取代盘形线圈而使用薄膜平面线圈、垂直电磁线圈、水平电磁线圈、霍尔元件等其他检测部件的构成。利用图11 (a)和(b)说明本实施方式涉及的涡流计测用传感器的对作为计测对象部件之一的曲轴C的淬火深度进行计测的情况。在本实施方式中，使用曲轴C的轴颈部作为润流计测对象，遍布轴颈部的中央部Ce和两端的R部Cr、Cr形成有淬火部分(淬火硬化层)CQ。此外，本实施方式涉及的涡流计测用传感器也能够适用于曲轴C的销部、凸轮轴等的润流计测。首先，作为第一实施例，利用图11 (a)说明对曲轴C的轴颈部的中央部Ce的淬火深度进行计测的情况。
在本实施例中，如图11 (a)所示，将涡流计测用传感器的探测器300中的平滑部用检测线圈43的一侧与轴颈部的中央部Ce对置地接近配置。然后，对第二励磁线圈32b施加交流电压作为交流励磁信号，使与平滑部用检测线圈43对置的轴颈部的中央部Ce产生磁场，并且由该磁场产生涡电流。具体而言，在如图11 (a)所示的箭头α 31那样对第二励磁线圈32b流过电流的瞬间，按照右手螺旋法则，在第二励磁线圈32b的内部沿着图11 (a)中的箭头a31的方向产生磁场。并且，通过将由该涡电流产生的感应电压作为检测信号并利用平滑部用检测线圈43进行检测，来基于该检测信号进行轴颈部的淬火部分CQ中的中央部Ce处的涡流计测。接着，作为第二实施例，利用图11 (b)来说明对曲轴C的轴颈部的两端的R部Cr、Cr的淬火深度进行计测的情况。在本实施例中，如图11 (b)所示，将涡流计测用传感器的探测器300中的第一检测线圈41a和第二检测线圈41b分别与轴颈部的两端的R部Cr、Cr对置地接近配置。然后，对第一励磁线圈32a和第三励磁线圈32c施加交流电压作为交流励磁信号，使与第一检测线圈41a和第二检测线圈41b对置的轴颈部的两端的R部Cr、Cr产生磁场，并且由该磁场产生涡电流。具体而言，在如图11 (b)所示的箭头α41、α42那样对第一励磁线圈32a和第三励磁线圈32c流过电流的瞬间，按照右手螺旋法则，在第一励磁线圈32a和第三励磁线圈32c的内部沿着图11 (b)中的箭头a41、a42的方向产生磁场。并且，通过将由该涡电流产生的感应电压作为检测信号并利用第一检测线圈41a和第二检测线圈41b进行检测，来基于该检测信号进行轴颈部的淬火部分CQ中的两端的R部Cr、Cr处的涡流计测。这样，在本实施方式中如上述那样，根据曲轴C的轴颈部的形状、即根据进行涡流计测的部分，调节了对励磁线圈32a 32c施加的电压。由此，能够改变各个励磁线圈32a 32c的内部产生的磁场的朝向、产生状态。即，能够上述那样根据计测状况来改变轴颈部中的淬火部分CQ产生的涡电流的模式。具体而言,能够使轴颈部的淬火部分CQ中的中央部Ce和两端的R部Cr、Cr产生合适的涡电流来进行涡流计测。换言之，能够仅对淬火部分CQ中的特定部分检测曲轴C的轴颈部、销部处的淬火深度/硬度。
工业上的可利用性对于本发明涉及的涡流计测用传感器而言，即使在将内周面为复杂的形状而被三维地进行了淬火的钢材作为计测对象部件来进行涡流计测的情况下，也能够针对探测器的定位确保较高的稳定性和再现性来进行涡流 式检测，因此在产业上有用 。
权利要求
1.一种涡流计测用传感器，具备构成为正多边形的探测器，该探测器具有用于向计测对象部件施加规定的交流励磁信号的励磁部、以及用于检测因被施加的所述交流励磁信号而在计测对象部件中产生的检测信号的检测部，其特征在于， 所述励磁部具备沿着正多边形的所述探测器的各边配置的励磁线圈， 所述检测部具备在正多边形的所述探测器的各顶点配置的检测线圈， 在将所述探测器与所述计测对象部件接近配置的状态下，对所述励磁线圈中的至少I个施加交流电压作为交流励磁信号，使计测对象部件中的与所述检测线圈对置的部分产生磁场，并且由该磁场产生涡电流，利用所述检测线圈中的至少I个检测由该涡电流产生的感应电压来作为检测信号，并基于该检测信号进行计测对象部件中的涡流计测。
2.根据权利要求I所述的涡流计测用传感器，其特征在于， 所述检测部还具备平衡线圈，该平衡线圈配置于正多边形的所述探测器的中心部，与 所述检测线圈相互抵消所产生的电动势。
3.根据权利要求I或权利要求2所述的涡流计测用传感器，其特征在于， 所述检测线圈被构成为能够从正多边形的所述探测器的各顶点向外侧延伸。
4.根据权利要求3所述的涡流计测用传感器，其特征在于， 所述检测线圈通过借助弹性部件配置于正多边形的所述探测器的各顶点而构成为能够从所述探测器的各顶点向外侧延伸。
5.根据权利要求I至权利要求4中任意一项所述的涡流计测用传感器，其特征在于， 所述检测部还具备配置在正多边形的所述探测器的至少I个边且比所述励磁线圈靠外侧的平滑部用检测线圈， 在将所述探测器与所述计测对象部件接近配置的状态下，向所述励磁线圈中的至少I个施加交流电压作为交流励磁信号，使计测对象部件中的与所述平滑部用检测线圈对置的部分产生磁场，并且由各个磁场产生涡电流，利用所述平滑部用检测线圈检测由该涡电流产生的感应电压来作为检测信号，并基于该检测信号进行计测对象部件中的涡流计测。
全文摘要
本发明涉及的涡流计测用传感器具备被构成为正三角形的探测器(100)，该探测器(100)具备用于向工件施加规定的交流励磁信号的励磁部、和用于检测因所施加的交流励磁信号而在计测对象部件产生的检测信号的检测部，并且，励磁部具备在探测器(100)的各边配置的励磁线圈(32a、32b、32c)，检测部具备在探测器(100)的各顶点配置的检测线圈(41a、41b、41c)。
文档编号G01N27/80GK102859351SQ20118002032
公开日2013年1月2日 申请日期2011年1月21日 优先权日2010年4月27日
发明者山本贵也 申请人:丰田自动车株式会社