专利名称：利用涡流的钢制品的非破坏检查方法及所用装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用涡流的钢制品的非破坏检查方法。具体而言，本发明涉及利用涡流的钢件面异常部的检测方法、利用涡流的涡流探伤机对加工品残留应力的检测方法、和轴承环(轴承轨道轮)用车削环的检查方法、以及它们所用的装置。
背景技术：
在钢管或圆棒钢的表面，由于热处理等影响，产生碳素浓度(C浓度)为0％的脱碳层。该脱碳层的厚度为0.1-0.3mm左右。另外，在钢管或圆棒钢中还存在表面瑕疵。
因此，通常通过车削加工去除表面的脱碳层。但是，在钢管中存在偏壁的情况、钢管或圆棒钢中存在弯曲的情况或车床中存在机械芯不良的情况下，当车床车削时，钢管或圆棒钢中产生切削残留部。结果，在该切削残留部的表面，原样残留热处理时的黑皮，在该黑皮下部残留脱碳层。另外，还存在瑕疵的车削残留部。因此，检查有无这些车削残留部，在检查钢管的情况下，若有车削残留部或瑕疵，则该钢管不合格。
并且，在钢管中存在偏壁的差异(不均匀性)的情况、在钢管或圆棒钢中有弯曲等差异的情况、或存在因工具缺陷或工具磨损而导致异常车削的情况下，车削变为切削量(深度)大于2mm的过度切削(重切削)，在车削加工后的钢管或圆棒钢中产生残留应力。该残留应力通常以40-60％左右的比例产生于制品中。这种残留应力在之后工序的热处理中导致加工品产生变形(即失真)。若变形量变大，则产生不能由后工序的研磨充分去除的部位，变为规格尺寸外的制品。因此，不能充分满足顾客的要求。
发明内容
本发明者们如今发现使用由励磁线圈、与由两个检测线圈构成的涡流传感器，通过在钢制品中产生涡流，不破坏钢制品，就可效率极高、高精度且廉价地检测钢制品的品质。
即，本发明的目的在于不破坏钢制品，就可效率极高、高精度且廉价地检测钢制品的品质(尤其是异常部或残留应力)。
另外，本发明的利用涡流的钢制品非破坏检查方法的特征在于准备励磁线圈、和由两个检测线圈构成的涡流传感器，与作为被测体的钢制品表面隔开微小间隔配置上述励磁线圈和涡流传感器，相对上述钢制品表面移动上述检测线圈，在上述励磁线圈中流过高频电流，在上述钢制品中产生涡流，由上述两个检测线圈检测上述钢制品表面相邻的两部位间由涡流产生的磁特性信号差异。
另外，本发明用于利用涡流的钢制品非破坏检查方法中的装置的特征在于具备励磁线圈、和由两个检测线圈构成的涡流传感器。
附图的简要说明
图1A和1B是表示具有偏壁的钢管的模式图。图1A表示车削前的钢管，图1B表示车削后的钢管。
图2A和2B是表示环状工件的异常部检测的模式图。图2A表示环状工件、其旋转机构和涡流传感器的配置关系，图2B表示环状工件与传感器头的支持机构。
图3是说明将涡流传感器适用于被检体钢件的方法的图。
图4是表示由涡流传感器检测出的异常信号相位关系的图。
图5是表示钢件的退火件和淬火件中C量与相对导磁率(浸磁率)的关系的图。
图6是表示方形工件的异常部检测的模式图。
图7是表示钢件的加工度与电阻率的增加率的关系的曲线。
图8是表示现有方法中根据残留应力来测定变形用的钢件试验片的制造的模式图。
图9是表示测定中的涡流传感器与被检体的钢坯料的模式图。
图10是在XY坐标系中二维表示涡流传感器的固有漂移(ガタ)信号和根据被检体的钢坯料加工的磁信号(残留应力信号)的图。
图11是加工所得轴承外轮的截面图。
图12是加工所得轴承内轮的截面图。
图13是表示涡流传感器的钢坯料残留应力部、良品部和伤痕部的测定信号与时间的关系曲线。
图14A是坯料环的模式图，图14B是车削环的模式图。
图15是本发明中保持在辊卡盘上的车削环的侧面图。
图16是表示保持在辊卡盘上的车削环由涡流传感器检查的模式图。
图17是说明车削环检查一实例的模式图。
图18是说明本发明形态3的车削环检查的模式图。
图19是驱动辊装置的模式图。
图20是表示辊卡盘中两个从动辊结构配置的模式图。
发明的具体说明若是可产生涡流的钢制品，则本发明的非破坏检查方法可有效地检测该钢制品内各种物性的不同。下面，作为最佳形态，说明从形态1至形态3的3个形态。其中，本发明的检测方法不限于这些形态。
形态1的检查方法本发明的形态1涉及一种利用涡流来检测钢件表面的车削残留部的方法和装置。尤其是，涉及一种通过非破坏检查检测源于钢管偏壁或车削装置的机械芯不良而在表面车削后残留的钢件表面黑皮状的车削残留部的方法和装置。
在钢管或圆棒钢的表面上，由于热处理等影响，会产生碳浓度(C浓度)为0％的脱碳层。该脱碳层的厚度为0.1-0.3mm左右。因此，通常通过车削加工去除该表面脱碳层。但是，在钢管中存在偏壁的情况、钢管或圆棒钢中存在弯曲的情况或车床中存在机械芯不良的情况下，当车床车削时，钢管或圆棒钢中产生切削残留部。结果，在该切削残留部的表面，原样残留热处理时的黑皮。在该切削残留黑皮部分残留脱碳层。
图1A表示作为偏壁钢管切片的偏壁环1。偏壁环1具有壁厚部2和薄壁部3。若热处理该偏壁环1，则在其表面部产生脱碳层7，在其表面产生黑皮6。另外，如图1B所示，为了去除该脱碳层7或表面瑕疵，或为了使尺寸精度好，由车床进行车削。但是，因为环为偏壁，所以在图1B中，如椭圆包围的区域所示，在偏壁环1的内表面中残留由脱碳层7和表面的黑皮6构成的车削残留部5。
因此，这种车削残留部5的黑皮6在其大小较大的情况下可在钢件尺寸测定时可容易地检测出来。但是，在车削残留部5的黑皮6的大小小、在尺寸公差内的情况下，在尺寸测定时不能检测出车削残留部5的黑皮6。通常，在车削加工后目视检查车削残留部5的黑皮6。但是，为此需要检查人员和检查时间。另外，用CCD照相拍摄车削后的钢件表面后由计算机进行图像处理也可检测。但是，花费设备费用，检查需要时间，并且，车削线的设备环境不适于装配这些图像处理设备。另外，车削线的生产间隔时间通常为1.0-2.0sec/pc，在车削线上进行检查的情况下，检查时间必需在该生产间隔时间内。但是，因为在这样短时间内不能进行图像处理，所以上述方法难以适用于车削线。基于上述理由，上述方法不适于批量产品的检查。
本发明的形态1是消除了上述问题的钢管或圆棒钢中车削的切削残留部的检测方法和检测装置。并且，根据该形态，在矩形件、圆棒钢、钢管等轧制辊瑕疵转印引起的凹部的切削残留部的检测或黑皮切削残留部的检测同时，也可检测裂纹等瑕疵。
在钢管的表面，由于热处理等影响，产生深度为0.1-0.3mm左右的脱碳层。作为在车削去除该脱碳层时的切削残留部的异常部表面的黑皮部和脱碳层与车削去除脱碳层的主体表面的健全部之间，在含C量上存在差异。因此，两者间的磁特性不同。例如，若退火或热处理钢件，则在钢件表面层中产生由脱碳引起的C浓度差异。在C量与浸磁率(即相对导磁率)之间存在图5所示关系。根据该图，相对导磁率在淬火件中C量1％的健全部约为C量0％的脱碳层的1/4，在退火件中C量1％的健全部约为C量0％的脱碳层的1/2。
因此，在励磁线圈中流过高频电流后励磁，在磁通内配置作为被检体的钢管等钢件导体，可在导体内产生涡流。此时，由于集肤效应，涡流集中流入导体表面，由该涡流产生磁。此时，由于作为被检体的钢件热处理等引起的C浓度差异，在产生的磁的磁特性中产生差异。因此，通过涡流传感器的检测线圈将该磁特性差异作为信号来检测进行比较，可检测钢件的切削残留部。
并且，通过涡流的发生产生的磁特性依赖于钢件表面的黑皮异常部(即黑皮和其下部的脱碳层)或裂纹等裂纹异常部，在该磁特性信号中产生相位差。例如，基于来自钢件健全部与黑皮异常部的信号差异的黑皮信号相对作为探伤装置固有噪声的磁特性信号(在本发明中将其称为‘漂移信号’)具有约45度的相位差。并且，基于来自钢件健全部与裂纹异常部的信号差异的裂纹信号相对黑皮信号具有约45度的相位差。因此，若在XY坐标系中二维表示这些信号的相位，则如图4所示，可同时显示黑皮信号和裂纹信号。即，当设定相位角度，使作为探伤装置固有噪声的漂移信号到X轴上并将Y方向的值表示为0时，将黑皮信号和裂纹信号分别表示在约离45度的不同相位方向上。因此，可同时检测两者的存在。
因此，形态1的本发明的检查方法是一种利用涡流的钢件面异常部检测方法，其特征在于准备励磁线圈、和由两个检测线圈构成的涡流传感器，与作为被测体的钢件表面隔开微小间隔配置上述励磁线圈和涡流传感器，相对上述钢件表面移动上述检测线圈，在上述励磁线圈中流过高频电流，在上述钢件中产生涡流，由上述两个检测线圈检测上述钢件表面包含健全部与异常部的相邻两部位间、由涡流产生的磁特性信号的差异。
根据本形态的最佳形态，最好上述钢件是钢管或圆棒钢。
根据本形态的最佳形态，最好上述钢件是矩形件。
根据本形态的最佳形态，最好上述异常部是由热处理在钢件表面产生的脱碳层和黑皮构成的黑皮异常部，是由钢件偏壁或弯曲引起的在车削时切削残留的部分。
根据本形态的最佳形态，最好上述异常部是由轧制辊瑕疵转印在钢件表面产生的凹部和裂纹瑕疵构成的裂纹异常部，是由钢件偏壁或弯曲引起的在车削时切削残留的部分。
根据本形态的最佳形态，最好上述异常部包含由热处理在钢件表面产生的脱碳层和黑皮构成的黑皮异常部、与由轧制辊瑕疵转印在钢件表面产生的凹部和裂纹瑕疵构成的裂纹异常部，是由钢件偏壁或弯曲引起的在车削时切削残留的部分，还具有根据上述磁特性信号的差异检测，用XY坐标系二维表示上述信号大小的工序。
上述二维表示按下述进行，以使作为涡流传感器的固有噪声的漂移信号位于X轴上的方式设定上述信号的相位角度，将来自钢件面健全部与黑皮异常部的信号差异的黑皮信号与基于来自钢件健全部与裂纹异常部的信号差异的裂纹信号各自的相位错开地同时进行表示，从而同时检测黑皮异常部和裂纹异常部。
另外，形态1的本发明检查装置是一种利用涡流的钢件面异常部检测装置，其特征在于具备旋转支持由钢管或圆棒钢的圆形切片构成工件外周用的多个旋转辊和至少一个驱动辊，由面对检测工件内周面或外周面、稍稍隔开并置的两个检测线圈构成的涡流传感器、和由配置在上述涡流传感器后方的励磁线圈构成的传感器头，和支持上述传感器头的支持臂。
另外，形态1的本发明另一检查装置是一种利用涡流的钢件面异常部检测装置，其特征在于具备旋转支持由矩形钢件切片构成工件下面用的多个旋转辊和至少一个驱动辊，由面对检测工件上面或下面、稍稍隔开并置的两个检测线圈构成的涡流传感器、和由配置在上述涡流传感器后方的励磁线圈构成的传感器头，和支持上述传感器头的支持臂。
下面，根据附图来进一步具体说明本发明的形态1。
如图1A所示，轧制高碳素铬钢等轴承钢等得到的钢管在热延时产生偏壁。设将具有偏壁的钢管切断成环状的环件为具有壁厚部2和壁薄部3的偏壁环1。若对该偏壁环1实施热处理等，则在偏壁环1的表面中产生厚度为0.1-0.3mm的脱碳层7。在该脱碳层7的表面形成黑皮6。另外，由车床车削去除该环表面层的脱碳层7。此时，因为环件为偏壁，或车床的机械芯错位，所以产生如下问题。即，如图1B所示，在车削环4中产生例如由圆包围区域内表面那样的车削剩余5的部分。另外，在该车削剩余5中残留脱碳层7和其上的黑皮6。
如图2A所示，为了高效检测残留的脱碳层7，在旋转装置上载置作为被检体的车削环4。该旋转装置由与作为被检体的车削环4的外周对接沿圆周方向驱动支持的一个驱动辊8、和自由放置支持的两个旋转辊9、9构成。驱动辊8通过未图示的电机沿箭头的旋转方向10旋转车削环4。旋转速度最好设为120-180转/分。如图2A所示，因为探伤车削环4内表面的异常部，所以将传感器头11配置在车削环4的内表面上。为了探伤车削环4的外表面，不用说，也可将传感器头11配置在车削环4的外表面上。另外，除环件外，不用说，也可由上述装置探伤圆棒钢的切片。
如图3所示，传感器头11由励磁线圈13和作为涡流传感器的检测线圈12构成。检测线圈12具有两个检测线圈12a、12b。两个检测线圈12a、12b被配置成与作为被检体的车削环4表面部的例如C含量1％的健全部17、与由接近黑皮6和脱碳层7构成的黑皮异常部对应。这些检测线圈12被配置成距车削环4的表面0.3-0.5mm的间隙，由图2B所示传感器头11保持。传感器头11通过由气缸按压中介有弹簧15的臂14、在被检体的车削环4的表面上左右移动定位的机构构成。在用于本发明的探伤装置中具备电源部、磁发生部、控制部和显示部等现有测定装置惯用的装置。
进一步具体说明本发明的检测方法。首先，如图2所示，由一个驱动辊8和两个自由旋转辊9、9使工件热处理后的车削环4旋转。由气缸16在车削环4上左右移动传感器头11并停止在固定位置上。此时，将涡流传感器的检测线圈12与车削环4的间隙调整为0.3-0.5mm。作为涡流传感器的两个检测线圈12a、12b最好分别为φ3-5mm左右。
总之，如表1所示，由励磁线圈13的励磁在导体内产生的涡流由于集肤效应而集中流过表面。如表1所示，涡流减少到导体表面37％的导体深度因流过励磁线圈13的步骤而不同。即，因为若频率变高，则磁的浸透深度变浅，所以涡流由于集肤而集中。因为热处理的脱碳层7为0.1-0.3mm左右，所以从表1可知，励磁线圈13的频率最好设定在256KHz以上。
表1
在探伤钢件为矩形钢件切片的情况下，可使用图6所示装置系列来代替上述图2所示装置。该装置系列具有工件移动装置和传感器头11。工件移动装置具有旋转支持由矩形钢件切片18构成的工件下面的多个旋转辊9、和一个驱动辊8。在矩形钢件切片18的上方，距表面0.3-0.5mm的间隙配置传感器头11。传感器头11由两个检测线圈构成的涡流传感器和励磁线圈构成。由支持臂17和气缸16定位传感器头11。
如上所述，若将涡流传感器的检测线圈12定位停止在车削环4或矩形钢件切片18上的规定位置处，则在停止后经过0.3秒左右的时间开始探伤。例如，在车削环4的情况下，使车削环4旋转两周以上。设旋转速度为120-180转/分。由检测线圈12检测的磁信号如图4所示表示在探伤装置的显示部中。此时，操作探伤装置控制部的相位开关，设定相位角度，使作为装置噪声信号的漂移信号在X轴上水平。通过上述设定，可在各不相同位置上明确把握基于来自工件健全部与黑皮异常部的信号差异的黑皮信号与基于来自健全部与裂纹异常部的信号差异。从而，可高效检测具有异常部的工件。
如上所述，根据本发明的形态1，可极高效、高精度且低成本地检测作为钢件环等车削剩余的黑皮和其下部的脱碳层等黑皮异常部和裂纹等裂纹异常部的存在。
形态2的检查方法本发明的形态2涉及一种检测源于钢坯料的尺寸差异、例如管坯料中偏壁等差异等的由钢坯料车削加工中的过度切削(重切削)而在加工品中产生的残留应力的方法。
在钢管或圆棒钢的表面上，由于热处理等影响，会产生碳浓度(C浓度)为0％的脱碳层。该脱碳层的厚度为0.1-0.3mm左右。因此，通常通过车削加工去除该表面脱碳层。但是，在钢管中存在偏壁差异的情况、钢管或圆棒钢中存在弯曲等差异的情况或存在因工具缺陷或工具磨损引起的异常车削的情况下，车削变为切削量(深度)大于2mm的过度切削(重切削)，在车削加工后的钢管或圆棒钢中产生残留应力。该残留应力通常以40-60％左右的比例产生于制品中。这种残留应力在之后工序的热处理中导致加工品产生变形(即失真)。若变形量变大，则产生不能由后工序的研磨充分去除的部位，变为规格尺寸外的制品。因此，不能充分满足顾客的要求。
因此，为了避免这种问题，必须测定在车削加工的钢管或圆棒钢中存在何种程序的残留应力。
作为以前可进行的钢坯料的残留应力测定方法，例如用X线的残留应力测定方法或图8所示方法。在图8所示方法中，首先，从长管加工品21的端部保留1000mm，在内侧以60mm切断成三个试片，得到试片22。接着，以例如3mm厚切刀的铣刀纵切试片22的一处，设置切缝23。用卡尺测定纵切后的切缝宽度，评价残留应力。但是，因为这些测定方法都是破坏检查，所以存在不能全部检查的问题。
因此，坯料尺寸有差异的钢坯料车削加工变为过度切削(重切削)，在放削后的加工品中产生残留应力，在后工序的热处理等中变为变形。因此，本发明提供一种通过非破坏检查以全部检查来高可靠性地检查残留应力的方法。
即，本发明形态2的检查方法是一种由利用涡流的涡流传感器检测钢件残留应力的方法，其特征在于准备励磁线圈、和由两个检测线圈构成的涡流传感器，与作为被测体的钢件表面隔开微小间隔配置上述励磁线圈和涡流传感器，相对上述钢件表面移动上述检测线圈，在上述励磁线圈中流过高频电流，在上述钢件中产生涡流，由上述两个检测线圈检测源于上述钢件表面加工度不同的相邻两部位间的残留应力引起的电阻差异而由涡流产生的磁特性的信号差异。
根据本形态的最佳形态，最好上述钢件是钢管或圆棒钢。
根据本形态的最佳形态，最好上述钢件是矩形件。
根据本形态的最佳形态，最好还具有根据上述磁特性信号的差异检测，用XY坐标系二维表示上述信号大小的工序，上述二维表示按下述进行，以使作为涡流传感器的固有噪声的漂移信号位于X轴上的方式设定上述信号的相位角度，将基于上述磁特性差异的信号的相位错位地进行表示。
下面，具体说明本发明的形态2的原理。如图7所示，若钢件中有偏壁等差异，则材料的电阻率因加工度不同产生的残留应力的差异而变化。并且，若电阻率变化，则磁特性变化。本发明利用该特性。即，通过由利用涡流的涡流传感器检测材料的磁特性差，可测定材料的残留应力。
并且，通过发生涡流而产生的磁特性信号由于钢件的残留应力等而产生相位差。这些残留应力的磁特性信号相对作为探伤装置固定噪声的磁信号特性的漂移信号，具有例如45度的相位差。因此，在XY坐标系中二维表示这些信号相位时，如图10所示，设定相位角度，使作为探伤装置固有噪声的漂移信号位于X轴上，Y轴方向的值设为0。由此，沿45度角度方向表示残留应力产生的作为磁特性信号的残留应力信号。因此，可确实检测残留应力。
下面，参照附图来说明本发明的形态2。钢坯料是热延高碳素铬轴承钢SUJ2(JIS G 4805(1999))得到的钢管。由该钢管的管坯料24加工为图11所示轴承外轮29或图12所示轴承内轮30。另外，在这些图中，符号31表示轴承钢球。此时，管坯料24在热延时产生偏壁。因此，在进行削除管坯料热处理等产生的表面脱碳钢的车削加工时，由于偏壁而成为过度切削的重切削。结果，在所得管坯料24的内部产生残留应力部25。
因此，用图9所示励磁线圈28和具有两个检测线圈27a、27b的涡流传感器来检测管坯料24的残留应力部25。首先，与被检体管坯料24的钢表面隔开微小间隔配置涡流传感器的检测线圈27a、27b。接着，边相对该管坯料24的面相对移动检测线圈27a、27b，边在励磁线圈28中流过高频电流，在管坯料24中产生涡流。另外，由两个检测线圈27a、27b检测因包含相邻残留应力部25与良品部26的面中残留应力不同引起的残留应力信号差异。该残留应力信号差异源于残留应力不同引起的电阻差异，基于涡流产生的磁特性差异。
在以上检测中，管坯料4在热处理时的脱碳层深度为0.1-0.3mm。因此，为了检测脱碳层的车削剩余，将励磁线圈8的频率设定为256KHz。
在探伤的钢件为矩形件的情况下，从矩形件表面隔开0.3-0.5mm的间隙配置两个检测线圈27a、27b，边相对移动矩形件与检测线圈27a、27b边进行测定。
图13是表示涡流传感器检测有残留应力的上述加工品实例的曲线。图13中，纵轴为信号高度(V)，横轴为检测线圈的相对移动时间(s)。由该曲线可知，残留应力部分的信号高度比没有残留应力的良品部高，并且，在管坯料中存在伤痕时，最尖的伤痕信号变高。因此，根据本发明的方法，可确实检测残留应力部分。
并且，根据其它实施例，在基于磁特性差异的信号差异检测中，用XY坐标系二维表示信号的大小，并如图10所示，设定相位角度，使作为涡流探伤装置固有噪声的漂移信号位于X轴上。通过设定相位角度，可错位相位表示基于钢件面残留应力不同引起的磁特性差异的信号。因此，可明确区别并检测漂移信号与残留应力部信号。
如上所述，本发明通过利用涡流的涡流传感器可确实检测伴随钢件加工的残留应力。因此，可事先预测基于残留应力的由热处理产生的材料变形。结果，可确实提供残留应力少的钢件。
形态3的检测方法本发明的形态3涉及一种利用涡流来检查轴承座圈(轴承轨道轮)用钢件坯料环车削加工品(车削环)中的表面异常部。尤其是，本形态涉及车削去除表面脱碳层时残留的车削剩余黑皮和黑皮下部的脱碳层等异常部或瑕疵等的检查。另外，通过对切断钢管得到的钢件坯料环实施热处理等形成表面脱碳层。
在钢管或圆棒钢的表面上，由于热处理等影响，会产生碳浓度(C浓度)为0％的脱碳层。该脱碳层的厚度为0.1-0.3mm左右。另外，在钢管或圆棒钢中还存在表面瑕疵。并且，在钢管的情况下，有时产生偏壁。通常，通过原样检查热处理后的钢管等来检测钢管等的表面异常部。但是，由于该检测在例如自然瑕疵等情况下不能知道瑕疵深度，所以产生漏检测。故根据车削加工去除表面脱碳层、表面瑕疵或偏壁来检测异常部。即使在该情况下，在钢管中存在偏壁的情况、钢管或圆棒钢中存在弯曲的情况或车床中存在机械芯不良的情况下，当车床车削时，钢管或圆棒钢中产生切削残留部。结果，在该切削残留部的表面，原样残留热处理时的黑皮，在该黑皮下部残留脱碳钢。另外，还存在瑕疵车削残留部。因此，检测有无这些车削残留部。但是，在钢管检查的情况下，若存在车削残留部或瑕疵，则该钢管不合格。
但是，通过非锻造而是刺透切断钢管来形成轴承座圈用坯料环可高效制造多个坯料环。在该制造方法中，因为对轴承座圈用坯料环进行检查，所以可仅设个别坯料环不合格。此时，因为去除因热处理时的影响形成的黑皮或其下部的表面脱碳层或表面瑕疵，所以车削这些坯料环，作为车削环。但是，即使对车削环，在钢管中有偏壁的情况可车床中有机械芯不良的情况下，在车削环中产生车削残留部。在该切削残留部的表面，原样残留热处理时的黑皮，在该车削残留部的黑皮下部残留脱碳钢。另外，在车削残留部中还存在瑕疵车削残留部。
图14A表示作为偏壁钢管刺透切片的坯料环41。坯料环41具有壁厚部42和薄壁部43。若热处理该坯料环41，则如图14B所示，在坯料环41的表面部产生脱碳层47，在其表面产生黑皮46。因此，为了去除该脱碳层47或上述表面瑕疵，由车床进行车削。但是，在图14B由圆包围区域那样坯料环偏壁时，在车削环44的内表面残留由脱碳层47和表面黑皮46构成的车削残留部5。
车削残留部45的黑皮46在其大小较大的情况下，可在车削环44的尺寸测定时被容易检测。但是，在其大小小、在尺寸公差内的情况下，在尺寸测定时不能检测出车削残留部45的黑皮46。通常，在车削加工后目视检测车削残留部45的黑皮46，并用CCD照相拍摄车削后的车削环44的表面后，由计算机进行图像处理检测。但是，花费劳力或设备费用，检查需要时间。另外，车削线的设备环境不适于装配这些图像处理设备，并且，车削线的生产间隔时间通常短到1.0-2.0sec/pc，所以存在在这样短的时间内不能进行图像处理的问题。因此，如形态1所述，考虑在励磁线圈中流过高频电流，在车削环中产生涡流，用涡流传感器检测基于热处理等C浓度差异的透磁率不同产生的磁特性差异，检测车削环的车削残留部45。
总之，在适用涡流来检测车削环44的车削残留部45的情况下，考虑如下方法。首先，如图15所示，由一个驱动辊48和两个从动辊49、49构成的辊卡盘在3点夹持支持检测的车削环44。接着，如图16所示，使涡流传感器接近车削环44的表面。另外，由传感器头51的检测线圈52、52检测车削环44中产生的涡流引起的磁特性差异。在图16中，符号53指示高频电流的励磁线圈，传感器头51通过气缸55前后移动臂54进行定位。
在进行上述方法的情况下，例如，用卡盘夹持车削环44使每个卡盘旋转。为了更高效地进行操作，例如考虑如下装置和方法。即，在由驱动辊48和从动辊49、49构成的三点支持的辊卡盘间插入车削环44，驱动辊48使车削环44旋转以进行检测，检测后取出。例如，考虑图17所示装置。该装置中的1个周期的动作由将检测车削环44提供给辊卡盘检查位置、在涡流传感器检查后、从该检查位置取出的工序构成。在1个周期中，首先，从倾斜的供给导轨56向提升气缸盖58提供打开止动器进行检测的车削环44。沿垂直导轨59、由提升气缸盖58提升车削环44，压入驱动辊48与从动辊49、49之间，以插入辊卡盘中。此时，为了容易插入而扩大辊卡盘各辊间隙，在插入后，缩小辊卡盘各辊间隙后夹持车削环44。在夹持后，使驱动辊48动作，边旋转车削环44，边由涡流传感器进行检查。在检查位置的侧面设置气缸60，在检查结束后取出并将气缸60的气缸盖61对接在检查完的车削环44上。另外，边扩大辊卡盘各辊间隙，边由气缸盖61沿箭头方向压出车削环44。从而，从辊卡盘中向倾斜排出导轨62排出车削环44。重复该周期，继续检查。
在该装置的检查工序周期中，在将车削环44插入辊卡盘中后，经过上述中连串工序后，从辊卡盘中排出。在1个周期结果后再开始下一检查工序的周期。具体而言，该检查工序周期进行(1)对每个检查的车削环44，插入扩大辊间隙后的辊卡盘，缩小辊间隙来夹持，扩大辊卡盘，和从辊卡盘中取出构成的夹持工序的1个周期、与(2)启动和停止驱动辊旋转构成的旋转的一个周期。但是，在各周期中存在停止期间，不会总是连续运转。因此，检测一个车削环44的一个周期需要时间超过2秒。
另一方面，虽然刺透切断钢管得到车削环，但刺透切断的时间非常短。因此，所得车削环每个的周期单位小于2秒，每天约生产3-6万个车削环。因此，为了每天检测约3-6万个车削环，必需将车削环检查所需每个周期单位设为小于2秒。
本发明的形态3提供一种利用涡流检查轴承座圈(轴承轨道轮)用钢件坯料环的车削加工品(车削环)的表面异常部，将检查每个车削环所需时间(周期单位)设为小于2秒的有效方法和装置。
即，形态3的本发明的检查方法是一种利用涡流的、轴承座圈用车削环的表面异常部的检测方法，其特征在于准备由刺透切断钢管的环坯料车削表面形成的、供检查的车削环，在将驱动辊维持在旋转状态的同时，将上述车削环压入由上述驱动辊和从动辊构成的辊卡盘间，由辊卡盘边旋转边支持上述车削环，使涡流传感器接近，利用涡流来检测车削环的表面异常部，在上述检查结束后不停止驱动辊的旋转，边继续旋转，边在检查结束的同时取出涡流传感器，在将供下次检查的车削环压入辊卡盘间的同时，由该车削环从辊卡盘间压出检查完的车削环，重复上述表面异常部的检测以后的工序。
根据该检查方法，因为驱动辊总在旋转，所以车削环一旦被压入辊卡盘间则马上旋转。并且，向辊卡盘间压入下一车削环压出并排出检查完的车削环。因此，在这一连串动作中不会产生任何无用时间，可连续检查。即，可将车削环检查所需周期时间变为极短时间。
根据本形态的最佳形态，最好通过本发明形态1所述的方法，由上述涡流传感器检测车削环的表面异常部。
根据本形态的最佳形态，最好通过沿固定位置的一个驱动辊方向由弹力推压可动位置的两个从动辊，由3点夹持车削环来进行上述辊卡盘的车削环支持。根据该最佳形态，因为可将从动辊自由运动且弹力地压在驱动辊一侧，所以不必特意进行插入检查位置的车削环的夹持动作。因此，因为与插入检查位置同时进行夹持，所以不需夹持用时间，可进一步缩短车削环检查所需的周期时间。
根据本形态的最佳形态，最好从将检查的车削环压入辊卡盘间开始到上述车削环旋转一周半之间进行涡流传感器的检查。根据该最佳形态，可防止仅旋转一周时引起的检查始点与终点的漏检查。
另外，形态3的本发明的检查装置是一种轴承上光用车削环的检查装置，其特征在于具备辊卡盘，具有设置在固定位置上的1个驱动辊和沿彼此垂直方向间隔设置在自由可动位置上的2个从动辊，配置成上述1个驱动辊与上述2个从动辊的垂直方向中心变为水平，从而，在上述1个驱动辊与上述2个从动辊之间形成车削环的夹持间隙，提升气缸盖，配置在上述辊卡盘的下方，载置车削环，垂直提升车削环并压入上述辊卡盘的夹持间隔中，供给导轨，配置在提升气缸盖的侧面，供给检查的车削环，排出导轨，配置在上述驱动辊的侧面，排出从上述辊卡盘的夹持间隙压出的检查完的车削环，和涡流传感器，与送入上述辊卡盘的夹持间隙内的车削环相对地自由进退配置。
根据该装置，由配置在辊卡盘下部的提升气缸盖将检查的车削环压入辊卡盘间。此时，由下面检查的车削环压出检查完的车削环，排出到辊卡盘的驱动辊一侧的排出导轨。因此，如图17所示装置那样，在取出车削环时，不必有意打开辊卡盘来由压出气缸盖61压出。即，不必需压出气缸60或压出气缸盖61，没有无用的动作时间。
根据本形态的最佳形态，最好通过弹力压缩从辊后方支持的支持轴来装配的线圈弹簧，将可动的从动辊总是压向前方。根据该最佳形态，可构成从动辊通过线圈弹簧将车削环总是压向夹持方向。因此，不设置需要特别动作时间的夹持机构，从动辊可前后自由运动。从而，可得到结构简单适应性高的装置。
说明本发明形态3的装置的最佳实施例。该装置如图18所示，与图17所示装置相比，存在两个大的不同点。第1不同点在于，对于辊卡盘，沿水平方向对峙地配置固定的一个驱动辊和自由运动的两个从动辊49、49间的中心，使各从动辊可自由运动，以使两个从动辊49、49间的中心沿驱动辊48的方向移动。第2不同点在于，在辊卡盘的侧面存在压下排出检查完的车削环44b用的排出气缸。另外，在图18所示装置中，在检查多个一组检查的车削环期间，驱动辊可不停止地连续旋转。
如图18所示，本发明形态3的检查装置具有三点支持的辊卡盘，该辊卡盘由固定的一个驱动辊48、和可自由运动构成的两个从动辊49、49构成。沿彼此垂直方向间隔配置这两个从动辊49、49。另外，这一个驱动辊48与两个从动辊49、49的垂直方向中心水平定位。例如图20所示，垂直配置两个从动辊49、49，使车削环44夹持在辊卡盘中时，连接车削环44的中心与两个从动辊49、49的中心角67成45度。因此，一个驱动辊48与两个从动辊49、49之间成为夹持车削环44用的夹持间隙。通过驱动辊48的旋转引起的车削环44的旋转，各从动辊49旋转。在辊卡盘的下方设置提升气缸盖58。气缸盖58载置车削环44，沿垂直导轨56将车削环44垂直提升地压入辊卡盘的夹持间隔中，由气缸驱动。在提升气缸盖58的侧面配置提供检查车削环44用的倾斜供给导轨56。在供给导轨56的提升气缸盖58一侧的前端部设置一个个地提供检查车削环44用的止动器57。并且，在驱动辊48的侧面配置排出检查完车削环44用的倾斜排出导轨62。虽未图示，但涡流传感器配置成相对存在于辊卡盘的车削环夹持间隙内的车削环自由进退。
根据图19来说明用于本发明的驱动辊装置的最佳实施例。如图19所示，可自由运动的从动辊49构成为总是由从后方沿辊的按压方向支持的支持轴65、与弹力配置在支持轴65上的线圈弹簧68压向前方。将该结构统称为从动辊结构63。具体而言，从动辊结构63中，线圈弹簧68弹力地配置在气缸64的支持轴65上。该气缸64的后部具备调整线圈弹簧68压力的压力调整螺钉67。
接着，说明本发明形态3的方法的最佳实施例。首先，准备由钢管刺透切断制造的轴承座圈等坯料环41。由车床车削坯料环41的表面，降低偏壁的壁厚部42、表面的黑皮46、其下的脱碳层47或表面的自然瑕疵。由此得到车削环44。另外，由图18所示本发明的装置检测车削环44的切削残留部45或表面瑕疵。
将检查的车削环44a载置在倾斜的供给导轨56上。通过解除止动器57，将车削环44a依次一个个地从供给导轨56载置到提升气缸盖58上。接着，沿垂直导轨59使气缸盖58上升，压入辊卡盘的夹持间隔中。辊卡盘由旋转中的固定驱动辊48和可自由运动的从动辊49、49构成。辊卡盘的夹持间隔虽是比车削环44的直径稍窄的间隔，但通过压入车削环44a，将从动辊49、49向后方移动来扩大夹持间隙。因此，车削环44被夹持在辊卡盘中，支持在由固定的一个驱动辊48和可自由运动的两个从动辊49、49构成的三点上。在支持的同时，由驱动辊48旋转车削环44a，从动辊49、49也从动于车削环44a的旋转而旋转。在将车削环44a支持在辊卡盘上的同时，涡流传感器的传感器头51接近车削环44a，利用涡流来检查车削环44a的表面异常部。
若车削环44a的检查结束，则从检查完的车削环44b的检查位置取出传感器头51。此时，驱动辊不停止旋转，继续旋转。同时，以将接着检查的车削环44a载置在提升气缸盖58上的状态提升，与检查完的车削环44b对接来将其压上。通过该压上，从辊卡盘间压出检查完的车削环44b，通过设置在驱动辊48侧面的排出导轨62排出。在排出检查完的车削环44b的同时，将下面检查的车削环44a压入辊卡盘间。之后，因为可由上述同样的工序进行检查，所以不重复。因此，驱动辊48在结束多个车削环44的检查前，不停止地继续旋转。
辊卡盘的车削环44的支持最好通过沿固定的一个驱动辊48的方向，由弹簧线圈66的弹力将可自由运动的两个从动辊49、49压向驱动辊48一侧，在3点处夹持车削环44来支持。
涡流传感器的检查最好是在车削环44a被压入辊卡盘间，车削环44a旋转一周半的期间通过涡流传感器来进行。
实施例实际进行的上述检查的实例如表2所示。即，由驱动辊48旋转的车削环44a(即工件)的直径为55mm。涡流传感器在检查时的工件转数为1周半，一个工件检查所需时间为1.5秒。工件每分的转数为60转，旋转工件的圆周速度为1分钟10m。如上所述，一个车削环44检查所需时间为1.5秒的极短时间。另外，没有涡流传感器的漏检查。
表2
为了比较，表3示出用图15所示改良前的装置进行检查的实例。在该实例中，检查一个车削环所需时间为6.0秒。作为需要如此长时间的原因，例如驱动辊的旋转启动、旋转和停止运动、辊卡盘的夹持和放开动作、或取出气缸20的工件取出等。
表3
如上所述，根据本发明的形态3，没有进行无用动作的机构，可不停止地继续动作。因此，进行探伤等检查的车削环的每个周期时间可小于2秒。另外，因为装置简单，所以可降低成本。并且，可消除从钢管刺透切断、车削、检查工序的无用时间。因此，可以以前没有的极高效率检测轴承座圈用车削环的表面异常部。
权利要求
1.一种利用涡流的钢制品非破坏检查方法，其特征在于准备励磁线圈、和由两个检测线圈构成的涡流传感器，与作为被测体的钢制品表面隔开微小间隔配置上述励磁线圈和涡流传感器，相对上述钢制品表面移动上述检测线圈，在上述励磁线圈中流过高频电流，在上述钢制品中产生涡流，由上述两个检测线圈检测上述钢制品表面相邻的两部位间由涡流产生的磁特性信号差异。
2.一种利用涡流的钢件面异常部的检测方法，其特征在于准备励磁线圈、和由两个检测线圈构成的涡流传感器，与作为被测体的钢件表面隔开微小间隔配置上述励磁线圈和涡流传感器，相对上述钢件表面移动上述检测线圈，在上述励磁线圈中流过高频电流，在上述钢件中产生涡流，由上述两个检测线圈检测上述钢件表面包含健全部与异常部的相邻两部位间、基于由涡流产生的磁特性的信号差异。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于上述钢件是钢管或圆棒钢。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于上述钢件是矩形件。
5.根据权利要求2-4之一所述的方法，其特征在于上述异常部是由热处理在钢件表面产生的脱碳层和黑皮构成的黑皮异常部，是由钢件偏壁或弯曲引起的在车削时切削残留的部分。
6.根据权利要求2-5之一所述的方法，其特征在于上述异常部是由轧制辊瑕疵转印在钢件表面产生的凹部和裂纹瑕疵构成的裂纹异常部，是由钢件偏壁或弯曲引起的在车削时切削残留的部分。
7.根据权利要求2-6之一所述的方法，其特征在于上述异常部包含由热处理在钢件表面产生的脱碳层和黑皮构成的黑皮异常部、与由轧制辊瑕疵转印在钢件表面产生的凹部和裂纹瑕疵构成的裂纹异常部，是由钢件偏壁或弯曲引起的在车削时切削残留的部分，还具有根据上述磁特性信号的差异检测，用XY坐标系二维表示上述信号大小的工序，上述二维表示按下述进行，以使作为涡流传感器的固有噪声的漂移信号位于X轴上的方式设定上述信号的相位角度，将基于来自钢件面健全部与黑皮异常部的信号差异的黑皮信号与基于来自钢件健全部与裂纹异常部的信号差异的裂纹信号各自的相位错位地同时进行表示，从而同时检测黑皮异常部和裂纹异常部。
8.一种利用涡流的钢件面异常部的检测装置，其特征在于具备旋转支持由钢管或圆棒钢的圆形切片构成工件外周用的多个旋转辊和至少一个驱动辊，由面对检测工件内周面或外周面、稍稍隔开并置的两个检测线圈构成的涡流传感器、和由配置在上述涡流传感器后方的励磁线圈构成的传感器头，和支持上述传感器头的支持臂。
9.一种利用涡流的钢件面异常部的检测装置，其特征在于具备旋转支持由矩形钢件切片构成工件下面用的多个旋转辊和至少一个驱动辊，由面对检测工件上面或下面、稍稍隔开并置的两个检测线圈构成的涡流传感器、和由配置在上述涡流传感器后方的励磁线圈构成的传感器头，和支持上述传感器头的支持臂。
10.一种由利用涡流的涡流传感器检测钢件残留应力的方法，其特征在于准备励磁线圈、和由两个检测线圈构成的涡流传感器，与作为被测体的钢件表面隔开微小间隔配置上述励磁线圈和涡流传感器，相对上述钢件表面移动上述检测线圈，在上述励磁线圈中流过高频电流，在上述钢件中产生涡流，由上述两个检测线圈检测源于上述钢件表面加工度不同的相邻两部位间的残留应力的不同引起的电阻差异而由涡流产生的磁特性的信号差异。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于上述钢件是钢管或圆棒钢。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于上述钢件是矩形件。
13.根据权利要求10-12之一所述的方法，其特征在于还具有根据上述磁特性信号的差异检测，用XY坐标系二维表示上述信号大小的工序，上述二维表示按下述进行，以使作为涡流传感器的固有噪声的漂移信号位于X轴上的方式设定上述信号的相位角度，将基于上述磁特性差异的信号的相位错位地进行表示。
14.一种利用涡流的、轴承座圈用车削环的表面异常部的检测方法，其特征在于准备由刺透切断钢管的环坯料车削表面形成的、供检查的车削环，在将驱动辊维持在旋转状态的同时，将上述车削环压入由上述驱动辊和从动辊构成的辊卡盘间，由辊卡盘边旋转边支持上述车削环，使涡流传感器接近，利用涡流来检测车削环的表面异常部，在上述检查结束后不停止驱动辊的旋转，边继续旋转，边在检查结束的同时取出涡流传感器，在将供下次检查的车削环压入辊卡盘间的同时，由该车削环从辊卡盘间压出检查完的车削环，重复上述表面异常部的检测以后的工序。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于通过权利要求2-7之一所述的方法，由上述涡流传感器检测车削环的表面异常部。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于通过沿固定位置的一个驱动辊方向由弹力推压可动位置的两个从动辊，由3点夹持车削环来进行上述辊卡盘的车削环支持。
17.根据权利要求14-16之一所述的方法，其特征在于从将检查的车削环压入辊卡盘间开始到上述车削环旋转一周半之间进行涡流传感器的检查。
18.一种轴承座圈用车削环的检查装置，其特征在于具备辊卡盘，具有设置在固定位置上的1个驱动辊和沿彼此垂直方向间隔设置在自由可动位置上的2个从动辊，配置成上述1个驱动辊与上述2个从动辊的垂直方向中心变为水平，从而，在上述1个驱动辊与上述2个从动辊之间形成车削环的夹持间隙，提升气缸盖，配置在上述辊卡盘的下方，载置车削环，垂直提升车削环并压入上述辊卡盘的夹持间隔中，供给导轨，配置在提升气缸盖的侧面，供给检查的车削环，排出导轨，配置在上述驱动辊的侧面，排出从上述辊卡盘的夹持间隙压出的检查完的车削环，和涡流传感器，与送入上述辊卡盘的夹持间隙内的车削环相对地自由进退配置。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于通过弹力压缩从辊后方支持的支持轴来装配的线圈弹簧，将可动的从动辊总是压向前方。
20.一种用于利用涡流的钢制品非破坏检查方法中的装置，其中具备励磁线圈、和由两个检测线圈构成的涡流传感器。
全文摘要
公开一种不破坏钢制品即可高效率、高精度且廉价地检测钢制品的品质(尤其是异常部或残留应力)的非破坏检查方法和所用装置。该非破坏检查方法的特征在于准备励磁线圈、和由两个检测线圈构成的涡流传感器，与作为被测体的钢制品表面隔开微小间隔配置上述励磁线圈和涡流传感器，相对上述钢制品表面移动上述检测线圈，在上述励磁线圈中流过高频电流，在上述钢制品中产生涡流，由上述两个检测线圈检测上述钢制品表面相邻的两部位间由涡流产生的磁特性信号差异。
文档编号G01N27/90GK1441247SQ0311054
公开日2003年9月10日 申请日期2003年2月12日 优先权日2002年2月12日
发明者小松隆司 申请人:山阳特殊制钢株式会社