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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-08
(45)【発行日】2023-11-16
(54)【発明の名称】磁化装置
(51)【国際特許分類】
G01N 27/82 20060101AFI20231109BHJP
【ＦＩ】
G01N27/82
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2020069904
(22)【出願日】2020-04-08
(65)【公開番号】P2020190549
(43)【公開日】2020-11-26
【審査請求日】2022-12-05
(31)【優先権主張番号】P 2019093812
(32)【優先日】2019-05-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001748
【氏名又は名称】弁理士法人まこと国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】鈴間 俊之
【審査官】村田 顕一郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２０００－１９３６４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０４７７１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０７４６９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－２１９３７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０９５８５２０１（ＵＳ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２７／７２－２７／９０９３
Ｈ０５Ｂ ６／００－６／８０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
長尺材の長手方向に沿って並べて配置され、それぞれ複数回巻きのコイルで構成された、前記長尺材を全長に亘って挿通可能な寸法を有する複数の磁化コイルと、前記複数の磁化コイルを前記長尺材の長手方向に直交する平面内で任意の方向に移動させる駆動手段と、を備え、
前記複数の磁化コイルのうち連続して配置されたＮ（Ｎ≧２）個の磁化コイルから構成される磁化コイル群において、前記磁化コイル群を構成する磁化コイルは、前記長尺材の長手方向に沿って互いに重複する部分を有し、
前記駆動手段は、前記長尺材の長手方向から見た場合に、前記磁化コイル群の内部の互いに重複する領域が、前記磁化コイル群が配置された位置での前記長尺材の部位の断面に近づくように、前記複数の磁化コイルを移動させる、磁化装置。
【請求項2】
前記駆動手段は、前記長尺材の長手方向から見た場合に、前記磁化コイル群を構成する各磁化コイルの中心が前記磁化コイル群が配置された位置での前記長尺材の部位の断面の中心に一致した状態から、前記磁化コイル群を構成する磁化コイルの数に応じて前記長尺材の周方向に略等角度で分割された方向に前記磁化コイル群を構成する各磁化コイルを移動させる、請求項１に記載の磁化装置。
【請求項3】
前記複数の磁化コイルに対して前記長尺材を長手方向に相対的に搬送する搬送手段を備え、前記駆動手段は、前記搬送手段が前記長尺材を長手方向に相対的に搬送している過程で、前記複数の磁化コイルを移動させる、請求項１に記載の磁化装置。
【請求項4】
前記駆動手段は、前記複数の磁化コイルの全てに前記長尺材が挿通した後、前記複数の磁化コイルを移動させる、請求項１に記載の磁化装置。
【請求項5】
前記駆動手段には、前記長尺材が基準位置にあるときに、前記磁化コイル群の内部の互いに重複する領域が、前記磁化コイル群が配置された位置での前記長尺材の部位の断面に近づくように決められた、前記磁化コイル群を構成する各磁化コイルの移動方向及び移動量が予め記憶されており、前記長尺材を磁化する際の、前記基準位置に対する前記長尺材の長手方向の位置ずれ量と、前記基準位置に対する前記長尺材の長手方向周りのずれ角度とを検出する検出手段を更に備え、
前記駆動手段は、前記記憶された前記各磁化コイルの移動方向及び移動量と、前記検出手段によって検出した前記長尺材の位置ずれ量及びずれ角度とに基づき、前記各磁化コイルの実際の移動方向及び移動量を決定して、前記各磁化コイルを移動させる、請求項４に記載の磁化装置。
【請求項6】
前記長尺材は、クランクシャフトであり、前記磁化コイル群は、第１磁化コイル、第２磁化コイル及び第３磁化コイルの３個の磁化コイルからなり、
前記クランクシャフトのカウンタウェイトの断面を四角形で近似して、前記四角形の４つの辺のうち、長い方から順に３つの辺を、第１辺、第２辺及び第３辺とし、前記磁化コイル群が前記カウンタウェイトに配置された場合、前記駆動手段は、前記第１磁化コイルが前記第１辺の両端に近接するように前記第１磁化コイルを移動させ、前記第２磁化コイルが前記第２辺の両端に近接するように前記第２磁化コイルを移動させ、前記第３磁化コイルが前記第３辺の両端に近接するように前記第３磁化コイルを移動させる、請求項１から５の何れかに記載の磁化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鋼管、棒鋼、車軸、クランクシャフト等の長尺材の磁粉探傷・漏洩磁束探傷や誘導加熱に用いることができる磁化装置に関する。特に、本発明は、長手方向の位置によって断面の大きさや断面中心の位置が異なる長尺材であっても十分な磁化性能を得ることができる磁化装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、鋼管、棒鋼、車軸、クランクシャフト等の長尺材の品質保証技術として、磁粉探傷法や漏洩磁束探傷法が適用されている。
磁粉探傷法や漏洩磁束探傷法は、長尺材を磁化し、長尺材に存在するきずから外部に漏れ出る漏洩磁束によってきずを検出する方法である。磁粉探傷法では、蛍光特性を有する磁粉を分散させた磁粉液を長尺材に散布し、漏洩磁束によって凝集した磁粉に紫外線を照射して蛍光発光させ、得られた磁粉模様を目視又は撮像手段で観察することできずを検出する。漏洩磁束探傷法では、漏洩磁束をホール素子等の磁気センサで検出することできずを検出する。
磁粉探傷法や漏洩磁束探傷法は、長尺材を磁化し、長尺材に存在するきずから外部に漏れ出る漏洩磁束によってきずを検出する方法である。磁粉探傷法では、蛍光特性を有する磁粉を分散させた磁粉液を長尺材に散布し、漏洩磁束によって凝集した磁粉に紫外線を照射して蛍光発光させ、得られた磁粉模様を目視又は撮像手段で観察することできずを検出する。漏洩磁束探傷法では、漏洩磁束をホール素子等の磁気センサで検出することできずを検出する。
【0003】
磁粉探傷法や漏洩磁束探傷法において、長尺材を磁化する磁化装置として、貫通コイルとも称される長尺材を挿通する磁化コイルを備えた磁化装置が広く用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。この磁化コイルに直流電流又は交流電流を通電することにより、長尺材の長手方向に沿った磁界が形成され、この磁界によって長尺材が磁化される。
【0004】
磁化コイルとしては、長尺材の全長を挿通可能な寸法を有するコイルを用いる必要がある。具体的には、長尺材が鋼管や棒鋼である場合、磁化コイルが円形コイルであれば、鋼管や棒鋼の外径よりも内径の大きな磁化コイルを用いる必要がある。また、長尺材が、長手方向の位置によって断面の外径が異なる車軸である場合、磁化コイルが円形コイルであれば、車軸の各断面の最大外径よりも内径の大きな磁化コイルを用いる必要がある。さらに、長尺材が、長手方向の位置によって断面の大きさや断面中心の位置が異なるクランクシャフトである場合、磁化コイルが円形コイルであれば、クランクシャフトの各断面を長手方向に投影した投影断面を囲むことが可能な大きさの内径を有する磁化コイルを用いる必要がある。
【0005】
したがい、長尺材が、車軸やクランクシャフトである場合、断面の寸法が小さな部位では、磁化コイルの充填率（磁化コイルが配置された位置での長尺材の断面積／磁化コイル内部の面積）が低下し、これにより磁化性能が低下して、きずの検出性能が低下するおそれがある。また、長尺材が、鋼管や棒鋼である場合にも、外径の異なる鋼管や棒鋼を同じ寸法の磁化コイルで磁化するときには、外径の小さな鋼管や棒鋼について同様の問題が生じる。
【0006】
また、長尺材を挿通する磁化コイルを備えた磁化装置は、長尺材を誘導加熱する際にも用いられる（例えば、特許文献３参照）。
誘導加熱法は、磁化コイルに交流電流を通電することにより、長尺材の長手方向に沿った交流磁界が形成され、この交流磁界によって長尺材に渦電流が生じ、この渦電流によって長尺材を加熱する方法である。
長尺材を誘導加熱する際にも、長尺材を磁粉探傷したり漏洩磁束探傷する場合と同様に、磁化コイルの充填率の低下に起因して、磁化性能が低下し、加熱性能が低下するおそれがある。
誘導加熱法は、磁化コイルに交流電流を通電することにより、長尺材の長手方向に沿った交流磁界が形成され、この交流磁界によって長尺材に渦電流が生じ、この渦電流によって長尺材を加熱する方法である。
長尺材を誘導加熱する際にも、長尺材を磁粉探傷したり漏洩磁束探傷する場合と同様に、磁化コイルの充填率の低下に起因して、磁化性能が低下し、加熱性能が低下するおそれがある。
【0007】
特許文献１～３には、特に、長手方向の位置によって断面の大きさや断面中心の位置が異なる長尺材に対して、磁化コイルの充填率の低下に起因した磁化性能の低下を解決する手段について何ら提案されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】特開平３－２２３６６８号公報
【文献】特開平７－１０３９４２号公報
【文献】特開２０１６－２１９３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、長手方向の位置によって断面の大きさや断面中心の位置が異なる長尺材であっても十分な磁化性能を得ることができる磁化装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記課題を解決するため、本発明は、長尺材の長手方向に沿って並べて配置され、それぞれ複数回巻きのコイルで構成された、前記長尺材を全長に亘って挿通可能な寸法を有する複数の磁化コイルと、前記複数の磁化コイルを前記長尺材の長手方向に直交する平面内で任意の方向に移動させる駆動手段と、を備え、前記複数の磁化コイルのうち連続して配置されたＮ（Ｎ≧２）個の磁化コイルから構成される磁化コイル群において、前記磁化コイル群を構成する磁化コイルは、前記長尺材の長手方向に沿って互いに重複する部分を有し、前記駆動手段は、前記長尺材の長手方向から見た場合に、前記磁化コイル群の内部の互いに重複する領域が、前記磁化コイル群が配置された位置での前記長尺材の部位の断面に近づくように、前記複数の磁化コイルを移動させる、磁化装置を提供する。
【0011】
本発明によれば、駆動手段によって、長尺材の長手方向から見た場合に、複数の磁化コイルのうち連続して配置されたＮ（Ｎ≧２）個の磁化コイルからなる磁化コイル群の内部の互いに重複する領域が、磁化コイル群が配置された位置での長尺材の部位の断面に近づくように、複数の磁化コイルが移動することになる。換言すれば、長尺材の長手方向から見た場合に、磁化コイル群の内部の互いに重複する領域（磁化コイル群を構成する各磁化コイルの内部領域のうち互いに重複する領域）が長尺材の断面よりもやや大きくなるように、磁化コイル群を構成する各磁化コイルの内面がそれぞれ長尺材の外面に近づくことになる。したがい、磁化コイル群の内部の互いに重複する領域を基準にした充填率（磁化コイル群が配置された位置での長尺材の断面積／磁化コイル群の内部の互いに重複する領域の面積）が高まることで、十分な磁化性能を得ることが可能である。そして、本発明によれば、駆動手段によって複数の磁化コイルが長尺材の長手方向に直交する平面内で任意の方向に移動可能であるため、長手方向の位置によって断面の大きさや断面中心の位置が異なる長尺材であっても、磁化コイル群の内部の互いに重複する領域が長尺材の断面に近づくことができ、重複する領域を基準とした充填率が高まることで、十分な磁化性能を得ることが可能である。
本発明によれば、十分な磁化性能を得ることができるため、長尺材の磁粉探傷・漏洩磁束探傷に用いる場合には、きずの検出性能が低下するおそれがない。また、長尺材の誘導加熱に用いる場合には、加熱性能が低下するおそれがない。
なお、本発明において、「長尺材を全長に亘って挿通可能な寸法を有する」とは、磁化コイルの内部領域の大きさが、長尺材の全長における何れの部位の断面よりも大きいことを意味する。例えば、磁化コイルが円形コイルである場合には、円形コイルの内径が、長尺材の全長における何れの部位の断面に対しても、断面の外縁を構成する任意の２点間距離よりも大きいことを意味する。
また、本発明の磁化コイル群は、１組であっても、複数組であってもよい。磁化コイル群が複数組の場合、駆動手段は、磁化コイル群毎に、各磁化コイル群の内部の互いに重複する領域が各磁化コイル群が配置された位置での長尺材の部位の断面に近づくように、各磁化コイル群を構成する複数の磁化コイルを移動させることになる。
さらに、本発明において、磁化装置が３個以上の複数の磁化コイルを備え、磁化コイル群が連続して配置された３個以上（すなわち、Ｎ≧３）の磁化コイルからなることが好ましい。
本発明によれば、十分な磁化性能を得ることができるため、長尺材の磁粉探傷・漏洩磁束探傷に用いる場合には、きずの検出性能が低下するおそれがない。また、長尺材の誘導加熱に用いる場合には、加熱性能が低下するおそれがない。
なお、本発明において、「長尺材を全長に亘って挿通可能な寸法を有する」とは、磁化コイルの内部領域の大きさが、長尺材の全長における何れの部位の断面よりも大きいことを意味する。例えば、磁化コイルが円形コイルである場合には、円形コイルの内径が、長尺材の全長における何れの部位の断面に対しても、断面の外縁を構成する任意の２点間距離よりも大きいことを意味する。
また、本発明の磁化コイル群は、１組であっても、複数組であってもよい。磁化コイル群が複数組の場合、駆動手段は、磁化コイル群毎に、各磁化コイル群の内部の互いに重複する領域が各磁化コイル群が配置された位置での長尺材の部位の断面に近づくように、各磁化コイル群を構成する複数の磁化コイルを移動させることになる。
さらに、本発明において、磁化装置が３個以上の複数の磁化コイルを備え、磁化コイル群が連続して配置された３個以上（すなわち、Ｎ≧３）の磁化コイルからなることが好ましい。
【0012】
磁化コイルは、１回巻きのコイルでも構成され得るが、本発明では、複数回巻きのコイルで構成されている。磁化コイルが複数回巻きのコイルである場合、磁化コイル群を構成する複数回巻きの磁化コイルを、長尺材の長手方向に沿って単純に並べて配置する（長尺材の長手方向に沿って互いに重複する部分を有さないように配置する）ことも可能である。しかしながら、複数回巻きの磁化コイルを単純に並べて配置すると、１回巻きの磁化コイルを並べて配置する場合に比べて、磁化コイルの長さ（長尺材の長手方向に沿った寸法）が大きくなる。各磁化コイルの長さ分の領域のみに着目すると、その領域では磁化コイルの充填率が高まらないため、複数回巻きの磁化コイルを単純に並べて配置したのでは、磁化性能が低下するおそれがある。
【0013】
本発明では、磁化コイル群を構成する磁化コイル（複数回巻きの磁化コイル）が、長尺材の長手方向に沿って互いに重複する部分を有するので、長尺材の長手方向に沿って互いに重複する部分では、磁化コイルの充填率が高まるため、磁化性能を十分に高めることが可能である。
磁化コイルが長尺材の長手方向に沿って互いに重複する部分を有するには、磁化コイルの導線間に空隙を設けた構造とし、一方の磁化コイルの導線間に他方の磁化コイルの導線が位置するように各磁化コイルを配置すればよい。
なお、本発明において、「互いに重複する部分を有する」とは、磁化コイル群を構成する全ての磁化コイルが互いに重複する部分を有する場合に限るものではなく、少なくとも長尺材の長手方向に沿って隣り合う一対の磁化コイルが互いに重複する部分を有することを意味する。例えば、磁化コイル群を構成する磁化コイルが３個の場合、３個の磁化コイルの全てが互いに重複する部分を有する態様であってもよいし、１番目と２番目の磁化コイルが重複する部分を有し、２番目と３番目の磁化コイルが重複する部分を有する態様であってもよい。
磁化コイルが長尺材の長手方向に沿って互いに重複する部分を有するには、磁化コイルの導線間に空隙を設けた構造とし、一方の磁化コイルの導線間に他方の磁化コイルの導線が位置するように各磁化コイルを配置すればよい。
なお、本発明において、「互いに重複する部分を有する」とは、磁化コイル群を構成する全ての磁化コイルが互いに重複する部分を有する場合に限るものではなく、少なくとも長尺材の長手方向に沿って隣り合う一対の磁化コイルが互いに重複する部分を有することを意味する。例えば、磁化コイル群を構成する磁化コイルが３個の場合、３個の磁化コイルの全てが互いに重複する部分を有する態様であってもよいし、１番目と２番目の磁化コイルが重複する部分を有し、２番目と３番目の磁化コイルが重複する部分を有する態様であってもよい。
【0014】
好ましくは、前記駆動手段は、前記長尺材の長手方向から見た場合に、前記磁化コイル群を構成する各磁化コイルの中心が前記磁化コイル群が配置された位置での前記長尺材の部位の断面の中心に一致した状態から、前記磁化コイル群を構成する磁化コイルの数に応じて前記長尺材の周方向に略等角度で分割された方向に前記磁化コイル群を構成する各磁化コイルを移動させる。
【0015】
上記の好ましい構成によれば、長尺材の断面が円形で、各磁化コイルが同一寸法の円形コイルであれば、駆動手段によって移動した後の磁化コイル群の内部の互いに重複する領域を円形に近い形状にすることができる。したがい、充填率を十分に高めて、磁化性能をより一層十分に高めることが可能である。
【0017】
好ましくは、前記複数の磁化コイルに対して前記長尺材を長手方向に相対的に搬送する搬送手段を備え、前記駆動手段は、前記搬送手段が前記長尺材を長手方向に相対的に搬送している過程で、前記複数の磁化コイルを移動させる。
【0018】
上記の好ましい構成によれば、駆動手段によって、搬送手段が長尺材を長手方向に相対的に搬送している過程で、複数の磁化コイルが移動することになる。換言すれば、磁化コイル群が配置された位置に順次到達する長尺材の部位の断面の大きさや断面中心の位置に応じて、磁化コイル群の内部の互いに重複する領域が当該断面に近づくように、磁化コイル群を構成する各磁化コイルが順次移動することになる。
上記の好ましい構成によれば、１組の磁化コイル群で長尺材の全長を磁化することが可能である。
上記の好ましい構成によれば、１組の磁化コイル群で長尺材の全長を磁化することが可能である。
【0019】
好ましくは、前記駆動手段は、前記複数の磁化コイルの全てに前記長尺材が挿通した後、前記複数の磁化コイルを移動させる。
【0020】
上記の好ましい構成によれば、例えば、複数の磁化コイルの中心を合致させた状態で長尺材を複数の磁化コイルの全てに挿通させた後、駆動手段によって、磁化コイル群の内部の互いに重複する領域が、磁化コイル群が配置された位置での長尺材の部位の断面に近づくように、複数の磁化コイルが移動することになる。
上記の好ましい構成によれば、前述の好ましい構成（長尺材を長手方向に相対的に搬送している過程で複数の磁化コイルを移動させる構成）に比べて、必要な磁化コイル群の数が増えるものの、磁化コイルを移動させる制御が容易であるという利点を有する。
上記の好ましい構成によれば、前述の好ましい構成（長尺材を長手方向に相対的に搬送している過程で複数の磁化コイルを移動させる構成）に比べて、必要な磁化コイル群の数が増えるものの、磁化コイルを移動させる制御が容易であるという利点を有する。
【0021】
ここで、長尺材が、例えば、クランクシャフトである場合、クランクシャフトは、所定の受台の設置位置まで搬送され、受台に載置された状態で磁化されて、磁粉探傷や漏洩磁束探傷が行われる場合が多い。受台の設置位置が固定されていれば、受台に載置されたクランクシャフトの鉛直方向の位置や長手方向の向きは、同一仕様のクランクシャフトである限り、安定していると考えられるものの、クランクシャフトの長手方向の位置や長手方向周りの角度は、同一仕様のクランクシャフトであっても、クランクシャフト毎に異なる可能性がある。したがい、クランクシャフトが所定の基準位置（基準となる鉛直方向の位置、基準となる長手方向の向き、基準となる長手方向の位置及び基準となる長手方向周りの角度）にあるときに、磁化コイル群の内部の互いに重複する領域が、磁化コイル群が配置された位置でのクランクシャフトの部位の断面に近づくように、クランクシャフトの各長手方向位置での断面形状や磁化コイルの寸法に応じて、磁化コイル群を構成する各磁化コイルの移動方向及び移動量を予め決めたとしても、クランクシャフトの長手方向の位置や長手方向周りの角度が基準位置からずれれば、決められた各磁化コイルの移動方向及び移動量が不適切になるおそれがある。以上の説明では、長尺材がクランクシャフトである場合を例に挙げたが、受台等に載置された状態で磁化され、長手方向の位置や長手方向周りの角度にばらつきが生じ得る長尺材に共通する問題である。
【0022】
上記の問題を解決するには、好ましくは、前記駆動手段には、前記長尺材が基準位置にあるときに、前記磁化コイル群の内部の互いに重複する領域が、前記磁化コイル群が配置された位置での前記長尺材の部位の断面に近づくように決められた、前記磁化コイル群を構成する各磁化コイルの移動方向及び移動量が予め記憶されており、前記長尺材を磁化する際の、前記基準位置に対する前記長尺材の長手方向の位置ずれ量と、前記基準位置に対する前記長尺材の長手方向周りのずれ角度とを検出する検出手段を更に備え、前記駆動手段は、前記記憶された前記各磁化コイルの移動方向及び移動量と、前記検出手段によって検出した前記長尺材の位置ずれ量及びずれ角度とに基づき、前記各磁化コイルの実際の移動方向及び移動量を決定して、前記各磁化コイルを移動させる。
【0023】
上記の好ましい構成において、「基準位置」とは、基準となる鉛直方向の位置、基準となる長手方向の向き、基準となる長手方向の位置及び基準となる長手方向周りの角度を意味する。「前記基準位置に対する前記長尺材の長手方向の位置ずれ量」とは、基準となる長手方向の位置に対する長尺材の長手方向の位置ずれ量を意味する。「前記基準位置に対する前記長尺材の長手方向周りのずれ角度」とは、基準となる長手方向周りの角度に対する長尺材の長手方向周りのずれ角度を意味する。
上記の好ましい構成によれば、検出手段によって、基準位置に対する長尺材の長手方向の位置ずれ量と、基準位置に対する長尺材の長手方向周りのずれ角度とが検出される。したがい、駆動手段は、記憶された各磁化コイルの移動方向及び移動量（長尺材が基準位置にあるときに、磁化コイル群の内部の互いに重複する領域が、磁化コイル群が配置された位置での長尺材の部位の断面に近づくように決められた、磁化コイル群を構成する各磁化コイルの移動方向及び移動量）と、検出手段によって検出した長尺材の位置ずれ量及びずれ角度とに基づき、各磁化コイルの実際の移動方向及び移動量を決定することができる。換言すれば、長尺材が基準位置にあるときに適切な各磁化コイルの移動方向及び移動量（駆動手段に予め記憶された各磁化コイルの移動方向及び移動量）を、検出手段によって検出した長尺材の位置ずれ量及びずれ角度とに基づき補正して、実際に磁化する際の長尺材の位置（長尺材の長手方向の位置及び長手方向周りの角度）に応じた適切な各磁化コイルの移動方向及び移動量を決定することができる。そして、駆動手段が、決定した各磁化コイルの実際の移動方向及び移動量に基づき、各磁化コイルを移動させることで、たとえ長尺材が基準位置からずれたとしても、充填率を高めて、十分な磁化性能を得ることが可能である。
上記の好ましい構成によれば、検出手段によって、基準位置に対する長尺材の長手方向の位置ずれ量と、基準位置に対する長尺材の長手方向周りのずれ角度とが検出される。したがい、駆動手段は、記憶された各磁化コイルの移動方向及び移動量（長尺材が基準位置にあるときに、磁化コイル群の内部の互いに重複する領域が、磁化コイル群が配置された位置での長尺材の部位の断面に近づくように決められた、磁化コイル群を構成する各磁化コイルの移動方向及び移動量）と、検出手段によって検出した長尺材の位置ずれ量及びずれ角度とに基づき、各磁化コイルの実際の移動方向及び移動量を決定することができる。換言すれば、長尺材が基準位置にあるときに適切な各磁化コイルの移動方向及び移動量（駆動手段に予め記憶された各磁化コイルの移動方向及び移動量）を、検出手段によって検出した長尺材の位置ずれ量及びずれ角度とに基づき補正して、実際に磁化する際の長尺材の位置（長尺材の長手方向の位置及び長手方向周りの角度）に応じた適切な各磁化コイルの移動方向及び移動量を決定することができる。そして、駆動手段が、決定した各磁化コイルの実際の移動方向及び移動量に基づき、各磁化コイルを移動させることで、たとえ長尺材が基準位置からずれたとしても、充填率を高めて、十分な磁化性能を得ることが可能である。
【0024】
好ましくは、前記長尺材は、クランクシャフトであり、前記磁化コイル群は、第１磁化コイル、第２磁化コイル及び第３磁化コイルの３個の磁化コイルからなり、前記クランクシャフトのカウンタウェイトの断面を四角形で近似して、前記四角形の４つの辺のうち、長い方から順に３つの辺を、第１辺、第２辺及び第３辺とし、前記磁化コイル群が前記カウンタウェイトに配置された場合、前記駆動手段は、前記第１磁化コイルが前記第１辺の両端に近接するように前記第１磁化コイルを移動させ、前記第２磁化コイルが前記第２辺の両端に近接するように前記第２磁化コイルを移動させ、前記第３磁化コイルが前記第３辺の両端に近接するように前記第３磁化コイルを移動させる。
【0025】
長尺材がクランクシャフトである場合に、クランクシャフトのカウンタウェイトの断面は、台形等の四角形で近似できる場合が多い。上記の好ましい構成によれば、磁化コイル群を構成する３個の磁化コイル（第１～第３磁化コイル）を、四角形の４つの辺のうち長い方から順に３つの辺（第１～第３辺）の両端に近接するように移動させることで、充填率を高めることが可能である。
なお、上記の好ましい構成において、「近接するように・・・移動」とは、接触するように移動させる場合と、磁化コイルの絶縁性を確保できるように、接触する位置から僅かな距離だけ離れた位置に移動させる場合との双方を含む概念である。
なお、上記の好ましい構成において、「近接するように・・・移動」とは、接触するように移動させる場合と、磁化コイルの絶縁性を確保できるように、接触する位置から僅かな距離だけ離れた位置に移動させる場合との双方を含む概念である。
【発明の効果】
【0026】
本発明によれば、長手方向の位置によって断面の大きさや断面中心の位置が異なる長尺材であっても十分な磁化性能を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本発明の第１実施形態に係る磁化装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図2】本発明の第２実施形態に係る磁化装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図3】本発明の第３実施形態に係る磁化装置が備える検出手段の概略構成を模式的に示す図である。
【図4】本発明の第３実施形態に係る磁化装置が備える検出手段の概略構成を模式的に示す図である。
【図5】本発明の第３実施形態に係る磁化装置が備える検出手段の変形例の概略構成を模式的に示す図である。
【図6】本発明の第３実施形態に係る磁化コイル群が長尺材のカウンタウェイトに配置された場合における各磁化コイルの移動方向及び移動量を説明する正面図である。
【図7】磁化コイルが複数回巻きコイルの場合の磁化コイル群の好ましい構成を模式的に示す図である。
【図8】本発明の効果を有限要素解析によるシミュレーションで評価した条件及び結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の実施形態に係る磁化装置について説明する。
【0029】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る磁化装置の概略構成を模式的に示す図である。図１（ａ）は、長尺材Ｓ１（図１に示す例では鉄道車両用の車軸）の長手方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）から見た磁化装置１００全体を示す側面図である。図１（ｂ）は、長尺材Ｓ１の長手方向から見た磁化コイル群１０の一の状態を示す正面図である。図１（ｃ）は、長尺材Ｓ１の長手方向から見た他の状態の磁化コイル群１０を示す正面図である。
図１は、本発明の第１実施形態に係る磁化装置の概略構成を模式的に示す図である。図１（ａ）は、長尺材Ｓ１（図１に示す例では鉄道車両用の車軸）の長手方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）から見た磁化装置１００全体を示す側面図である。図１（ｂ）は、長尺材Ｓ１の長手方向から見た磁化コイル群１０の一の状態を示す正面図である。図１（ｃ）は、長尺材Ｓ１の長手方向から見た他の状態の磁化コイル群１０を示す正面図である。
【0030】
図１に示すように、第１実施形態に係る磁化装置１００は、複数の磁化コイル１（図１に示す例では３個の磁化コイル１ａ、１ｂ、１ｃ）を備える。図１に示す各磁化コイル１は、１回巻きの円形コイルであり、互いに同一の寸法である。複数の磁化コイル１は、長尺材Ｓ１の長手方向に沿って並べて配置され、長尺材Ｓ１の全長を挿通可能な寸法を有する。具体的には、図１に示す長尺材Ｓ１は長手方向の位置によって断面の外径が異なる車軸であるため、磁化コイル１の内径Ｄ２は、長尺材Ｓ１の各断面の最大外径Ｄ１よりも大きくなっている。そして、図１（ａ）に示すように、初期状態では、長尺材Ｓ１の中心（中心軸）と、複数の磁化コイル１の中心（中心軸）とが合致した状態になっている。
【0031】
各磁化コイル１は電源（図示せず）と接続されており、電源から各磁化コイル１に対して同じ方向（時計回り方向又は反時計回り方向）に流れる直流電流又は同期した交流電流が通電される。磁化装置１００を長尺材Ｓ１の磁粉探傷・漏洩磁束探傷に用いる場合には、各磁化コイル１に直流電流又は交流電流が通電され、誘導加熱に用いる場合には、各磁化コイル１に直流電流が通電される。電源は磁化コイル１毎に設けてもよい（すなわち、３個の電源を設けてもよい）し、各磁化コイル１を直列接続して、その両端に１つの電源を接続してもよい。電源を磁化コイル１毎に設け、且つ、各磁化コイル１に交流電流を通電する場合には、各電源の出力を同期させる同期回路が設けられる。
なお、第１実施形態の各磁化コイル１には、支持棒１１が取り付けられており、各磁化コイル１は、この支持棒１１によって後述の駆動手段２（２軸ステージ２１）に支持されている。
なお、第１実施形態の各磁化コイル１には、支持棒１１が取り付けられており、各磁化コイル１は、この支持棒１１によって後述の駆動手段２（２軸ステージ２１）に支持されている。
【0032】
第１実施形態に係る磁化装置１００は、複数の磁化コイル１を長尺材Ｓ１の長手方向に直交する平面（ＹＺ平面）内で任意の方向に移動させる駆動手段２を備える。
第１実施形態の駆動手段２は、各磁化コイル１に一端が取り付けられた支持棒１１の他端が可動部（図示せず）に取り付けられた２軸ステージ２１と、２軸ステージ２１に電気的に接続され、２軸ステージ２１を駆動するためのプログラムがインストールされたコンピュータ２２とを具備する。
第１実施形態の駆動手段２は、各磁化コイル１に一端が取り付けられた支持棒１１の他端が可動部（図示せず）に取り付けられた２軸ステージ２１と、２軸ステージ２１に電気的に接続され、２軸ステージ２１を駆動するためのプログラムがインストールされたコンピュータ２２とを具備する。
【0033】
２軸ステージ２１は、固定部（図示せず）及び固定部に対して移動する可動部（図示せず）を有する。２軸ステージ２１は、コンピュータ２２から送信された制御信号に応じて、可動部を固定部に対してＹ方向及びＺ方向の２軸方向に移動させる。Ｙ方向及びＺ方向の移動量を制御することにより、可動部に取り付けられた支持棒１１、ひいては支持棒１１に取り付けられた磁化コイル１がＹＺ平面内で任意の方向に移動することになる。
【0034】
コンピュータ２２には、長尺材Ｓ１の各長手方向の位置での断面（長尺材Ｓ１の長手方向に直交するＹＺ平面内の断面）の形状（断面の大きさ（外径）や断面中心の位置）や磁化コイル１の寸法が予め記憶されている。コンピュータ２２は、記憶された長尺材Ｓ１の断面形状や磁化コイル１の寸法等に応じて、各磁化コイル１のＹＺ平面内での適切な移動方向や移動量を算出し、これを制御信号として２軸ステージ２１に送信する。
【0035】
また、第１実施形態に係る磁化装置１００は、複数の磁化コイル１に対して長尺材Ｓ１を長手方向（矢符Ｖの向き）に相対的に搬送する搬送手段（図示せず）を備える。搬送手段としては、静止する（長尺材Ｓ１の長手方向について静止する）磁化コイル１に対して長尺材Ｓ１の方をその長手方向に搬送する搬送ローラ等や、静止する長尺材Ｓ１に対して磁化コイル１の方を長尺材Ｓ１の長手方向に移動させる１軸ステージ等を例示できる。
なお、長尺材Ｓ１の相対的な搬送速度は、図示しない所定のセンサ（例えば、搬送ローラに取り付けられたエンコーダ等）によって測定され、コンピュータ２２に入力される。
なお、長尺材Ｓ１の相対的な搬送速度は、図示しない所定のセンサ（例えば、搬送ローラに取り付けられたエンコーダ等）によって測定され、コンピュータ２２に入力される。
【0036】
以下、上記の構成を有する第１実施形態に係る磁化装置１００の動作について説明する。
第１実施形態では、搬送手段が長尺材Ｓ１を長手方向に相対的に搬送している過程で、駆動手段２が複数の磁化コイル１を移動させる。具体的には、搬送手段によって長尺材Ｓ１の先端（長尺材Ｓ１の搬送方向下流側の端。図１（ａ）の右側の端）が磁化コイル１の配置された位置に到達するまでの間に、駆動手段２が初期状態の複数の磁化コイル１の移動を開始し、長尺材Ｓ１が磁化コイル１に挿通されて、長尺材Ｓ１の後端（長尺材Ｓ１の搬送方向上流側の端。図１（ａ）の左側の端）が磁化コイル１から抜けるまでの間において、断面の外径が異なる部位が到達するタイミングで、駆動手段２が複数の磁化コイル１を移動させる。複数の磁化コイル１への直流電流又は交流電流の通電も同様に、長尺材Ｓ１の先端が磁化コイル１の配置された位置に到達するまでの間に開始され、長尺材Ｓ１の後端が磁化コイル１から抜けるまで継続される。
第１実施形態では、搬送手段が長尺材Ｓ１を長手方向に相対的に搬送している過程で、駆動手段２が複数の磁化コイル１を移動させる。具体的には、搬送手段によって長尺材Ｓ１の先端（長尺材Ｓ１の搬送方向下流側の端。図１（ａ）の右側の端）が磁化コイル１の配置された位置に到達するまでの間に、駆動手段２が初期状態の複数の磁化コイル１の移動を開始し、長尺材Ｓ１が磁化コイル１に挿通されて、長尺材Ｓ１の後端（長尺材Ｓ１の搬送方向上流側の端。図１（ａ）の左側の端）が磁化コイル１から抜けるまでの間において、断面の外径が異なる部位が到達するタイミングで、駆動手段２が複数の磁化コイル１を移動させる。複数の磁化コイル１への直流電流又は交流電流の通電も同様に、長尺材Ｓ１の先端が磁化コイル１の配置された位置に到達するまでの間に開始され、長尺材Ｓ１の後端が磁化コイル１から抜けるまで継続される。
【0037】
より具体的には、駆動手段２は、長尺材Ｓ１の長手方向から見た場合に、複数の磁化コイル１のうち連続して配置された３個以上の磁化コイル１（図１に示す例では３個の磁化コイル１ａ、１ｂ、１ｃ）からなる磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域１２が、磁化コイル群１０が配置された位置での長尺材Ｓ１の部位の断面に近づくように、複数の磁化コイル１を移動させる。第１実施形態の磁化コイル群１０は、３個の磁化コイル１ａ、１ｂ、１ｃからなる１組の磁化コイル群１０である。
【0038】
図１（ｂ）に示すように、最大外径を有する長尺材Ｓ１の部位の断面Ｓａが磁化コイル群１０が配置された位置に到達する場合には、駆動手段２は、磁化コイル群１０を構成する各磁化コイル１ａ、１ｂ、１ｃを、これらの中心が合致した初期状態の位置に移動させる。これにより、磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域（図１（ｂ）においてハッチングを施した領域）１２が、磁化コイル群１０が配置された位置での長尺材Ｓ１の部位の断面Ｓａに近づくことになる。
【0039】
一方、図１（ｃ）に示すように、断面Ｓａよりも外径の小さな長尺材Ｓ１の部位の断面Ｓｂが磁化コイル群１０が配置された位置に到達する場合には、駆動手段２は、磁化コイル群１０を構成する各磁化コイル１ａ、１ｂ、１ｃを、磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域１２（図１（ｃ）においてハッチングを施した領域）が小さくなるように移動させる。具体的には、駆動手段２は、長尺材Ｓ１の長手方向から見た場合に、磁化コイル群１０を構成する各磁化コイル１の中心が磁化コイル群１０が配置された位置での長尺材Ｓ１の部位の断面Ｓｂの中心に一致するように磁化コイル群１０を移動させた後、この状態（図１（ｃ）において破線で示す状態）から、磁化コイル群１０を構成する磁化コイル１の数に応じて長尺材Ｓ１の周方向に略等角度で分割された方向に磁化コイル群１０を構成する各磁化コイル１を移動させる。第１実施形態では、磁化コイル群１０を構成する磁化コイル１の数は３個であるため、駆動手段２は、略１２０°の角度で分割された矢符Ａ、Ｂ及びＣの方向に各磁化コイル１ａ、１ｂ、１ｃを移動させることになる。これにより、磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域１２が、磁化コイル群１０が配置された位置での長尺材Ｓ１の部位の断面Ｓｂに近づくことになる。
【0040】
なお、前述のように、各磁化コイル１の適切な移動方向や移動量は、駆動手段２のコンピュータ２２によって算出される。具体的には、コンピュータ２２は、入力された長尺材Ｓ１の相対的な搬送速度と、予め記憶された長尺材Ｓ１の各長手方向の位置での断面の形状とに基づき、磁化コイル群１０が配置された位置に到達する長尺材Ｓ１の部位の断面の形状を順次算出し、この断面の形状と、予め記憶された磁化コイル１の寸法とに基づき、各磁化コイル１の適切な移動方向や移動量を順次算出する。
【0041】
以上に説明した第１実施形態に係る磁化装置１００によれば、長尺材Ｓ１の長手方向（Ｘ方向）から見た場合に、磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域１２が長尺材Ｓ１の断面よりもやや大きくなるように、磁化コイル群１０を構成する各磁化コイル１の内面がそれぞれ長尺材Ｓ１の外面に近づくことになる。
したがい、磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域１２を基準にした充填率が高まることで、十分な磁化性能を得ることが可能である。第１実施形態に係る磁化装置１００によれば、十分な磁化性能を得ることができるため、長尺材Ｓ１の磁粉探傷・漏洩磁束探傷に用いる場合には、きずの検出性能が低下するおそれがない。また、長尺材Ｓ１の誘導加熱に用いる場合には、加熱性能が低下するおそれがない。
また、第１実施形態に係る磁化装置１００によれば、１組の磁化コイル群１０で長尺材Ｓ１の全長を磁化することが可能である。
したがい、磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域１２を基準にした充填率が高まることで、十分な磁化性能を得ることが可能である。第１実施形態に係る磁化装置１００によれば、十分な磁化性能を得ることができるため、長尺材Ｓ１の磁粉探傷・漏洩磁束探傷に用いる場合には、きずの検出性能が低下するおそれがない。また、長尺材Ｓ１の誘導加熱に用いる場合には、加熱性能が低下するおそれがない。
また、第１実施形態に係る磁化装置１００によれば、１組の磁化コイル群１０で長尺材Ｓ１の全長を磁化することが可能である。
【0042】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る磁化装置について説明する。第２実施形態に係る磁化装置が備える構成要素において、第１実施形態に係る磁化装置１００が備える構成要素と同様の機能を果たす構成要素には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略し、主として第１実施形態と異なる部分について説明する。
図２は、本発明の第２実施形態に係る磁化装置１００Ａの概略構成を模式的に示す図である。具体的には、図２は、長尺材Ｓ２（図２に示す例ではクランクシャフト）の長手方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）から見た磁化装置１００Ａ全体を示す側面図である。図２（ａ）は、各磁化コイル群１０が初期状態である場合を示す側面図である。図２（ｂ）は、各磁化コイル群１０が移動した後の状態を示す側面図である。なお、図２では、長尺材Ｓ２を透視した状態で図示している。また、図２では、図１と異なり、磁化装置１００Ａが備える駆動手段２及び支持棒１１の図示を省略している。さらに、図２では、長尺材Ｓ２の長手方向から見た正面図の図示を省略している。第２実施形態の磁化コイル群１０も、第１実施形態と同様に３個の磁化コイル１からなる。ただし、第２実施形態の磁化コイル群１０は、複数組（図２に示す例では９組）設けられている。
次に、本発明の第２実施形態に係る磁化装置について説明する。第２実施形態に係る磁化装置が備える構成要素において、第１実施形態に係る磁化装置１００が備える構成要素と同様の機能を果たす構成要素には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略し、主として第１実施形態と異なる部分について説明する。
図２は、本発明の第２実施形態に係る磁化装置１００Ａの概略構成を模式的に示す図である。具体的には、図２は、長尺材Ｓ２（図２に示す例ではクランクシャフト）の長手方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）から見た磁化装置１００Ａ全体を示す側面図である。図２（ａ）は、各磁化コイル群１０が初期状態である場合を示す側面図である。図２（ｂ）は、各磁化コイル群１０が移動した後の状態を示す側面図である。なお、図２では、長尺材Ｓ２を透視した状態で図示している。また、図２では、図１と異なり、磁化装置１００Ａが備える駆動手段２及び支持棒１１の図示を省略している。さらに、図２では、長尺材Ｓ２の長手方向から見た正面図の図示を省略している。第２実施形態の磁化コイル群１０も、第１実施形態と同様に３個の磁化コイル１からなる。ただし、第２実施形態の磁化コイル群１０は、複数組（図２に示す例では９組）設けられている。
【0043】
図２に示すように、第２実施形態に係る磁化装置１００Ａも３個以上の複数の磁化コイル１（図２に示す例では２７個の磁化コイル１）を備える。図２に示す各磁化コイル１は、１回巻きの円形コイルであり、互いに同一の寸法である。複数の磁化コイル１は、長尺材Ｓ２の長手方向に沿って並べて配置され、長尺材Ｓ２の全長を挿通可能な寸法を有する。具体的には、図２に示す長尺材Ｓ２は長手方向の位置によって断面の大きさや断面中心の位置が異なるクランクシャフトであるため、磁化コイル１の内径は、長尺材Ｓ２の各断面を長手方向に投影した投影断面を囲むことが可能な大きさを有する。そして、図２（ａ）に示すように、初期状態では、長尺材Ｓ２の中心（中心軸）と、複数の磁化コイル１の中心（中心軸）とが合致した状態になっている。
各磁化コイル１は電源（図示せず）と接続されており、電源から各磁化コイル１に対して同じ方向に流れる直流電流又は同期した交流電流が通電される。
第２実施形態に係る磁化装置１００Ａが備える駆動手段２（図示せず）も、第１実施形態と同様に、２軸ステージ２１（図示せず）とコンピュータ２２（図示せず）とを備える。第２実施形態のコンピュータ２２は、インストールされている２軸ステージ２１を駆動するためのプログラムが第１実施形態とは異なるため、第２実施形態に係る磁化装置１００Ａの動作は第１実施形態に係る磁化装置１００の動作と異なるものとなる。
各磁化コイル１は電源（図示せず）と接続されており、電源から各磁化コイル１に対して同じ方向に流れる直流電流又は同期した交流電流が通電される。
第２実施形態に係る磁化装置１００Ａが備える駆動手段２（図示せず）も、第１実施形態と同様に、２軸ステージ２１（図示せず）とコンピュータ２２（図示せず）とを備える。第２実施形態のコンピュータ２２は、インストールされている２軸ステージ２１を駆動するためのプログラムが第１実施形態とは異なるため、第２実施形態に係る磁化装置１００Ａの動作は第１実施形態に係る磁化装置１００の動作と異なるものとなる。
【0044】
以下、上記の構成を有する第２実施形態に係る磁化装置１００Ａの動作について説明する。第２実施形態では、複数の磁化コイル１の全てに長尺材Ｓ２が挿通した後、複数の磁化コイル１を移動させる。具体的には、図２（ａ）に示すように、長尺材Ｓ２の中心と複数の磁化コイル１の中心とが合致した初期状態で、搬送手段（図示せず）によって長尺材Ｓ２を複数の磁化コイル１の全てに挿通させる。搬送手段によって長尺材Ｓ２をその長手方向にどれだけ搬送するかは、長尺材Ｓ２の長さと複数の磁化コイル１の配置位置とによって決定可能である。
この後、図２（ｂ）に示すように、駆動手段２（図示せず）は、長尺材Ｓ２の長手方向から見た場合に、各磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域が、各磁化コイル群１０が配置された位置での長尺材Ｓ２の部位の断面に近づくように、複数の磁化コイル１を移動させる。
この後、図２（ｂ）に示すように、駆動手段２（図示せず）は、長尺材Ｓ２の長手方向から見た場合に、各磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域が、各磁化コイル群１０が配置された位置での長尺材Ｓ２の部位の断面に近づくように、複数の磁化コイル１を移動させる。
【0045】
なお、第２実施形態に係る磁化装置１００Ａも、第１実施形態に係る磁化装置１００と同様に、駆動手段２は、例えば、長尺材Ｓ２の長手方向から見た場合に、磁化コイル群１０を構成する各磁化コイル１の中心が磁化コイル群１０が配置された位置での長尺材Ｓ２の部位の断面の中心に一致するように磁化コイル群１０を移動させた後、この状態から磁化コイル群１０を構成する磁化コイル１の数に応じて長尺材Ｓ２の周方向に略等角度で分割された方向に磁化コイル群１０を構成する各磁化コイル１を移動させる。第２実施形態でも、磁化コイル群１０を構成する磁化コイル１の数は３個であるため、駆動手段２は、略１２０°の角度で分割された方向に各磁化コイル１を移動させることになる。これにより、磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域１２が、磁化コイル群１０が配置された位置での長尺材Ｓ２の部位の断面に近づくことになる。
【0046】
また、第２実施形態でも、各磁化コイル１の適切な移動方向や移動量は、駆動手段２（図示せず）のコンピュータ２２（図示せず）によって算出される。具体的には、コンピュータ２２は、予め記憶された長尺材Ｓ１の各長手方向の位置での断面の形状と、予め記憶された磁化コイル１の寸法とに基づき、各磁化コイル１の適切な移動方向や移動量を算出する。
【0047】
以上に説明した第２実施形態に係る磁化装置１００Ａによっても、長尺材Ｓ２の長手方向（Ｘ方向）から見た場合に、磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域が長尺材Ｓ２の断面よりもやや大きくなるように、磁化コイル群１０を構成する各磁化コイル１の内面がそれぞれ長尺材Ｓ２の外面に近づくことになる。
したがい、磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域を基準にした充填率が高まることで、十分な磁化性能を得ることが可能である。第２実施形態に係る磁化装置１００Ａによれば、十分な磁化性能を得ることができるため、長尺材Ｓ２の磁粉探傷・漏洩磁束探傷に用いる場合には、きずの検出性能が低下するおそれがない。また、長尺材Ｓ２の誘導加熱に用いる場合には、加熱性能が低下するおそれがない。
また、第２実施形態に係る磁化装置１００Ａによれば、第１実施形態に係る磁化装置１００に比べて、必要な磁化コイル群１０の数が増えるものの、長尺材Ｓ２を長手方向に相対的に搬送している過程で複数の磁化コイル１を移動させる必要がないため、磁化コイル１を移動させる制御が容易であるという利点を有する。
したがい、磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域を基準にした充填率が高まることで、十分な磁化性能を得ることが可能である。第２実施形態に係る磁化装置１００Ａによれば、十分な磁化性能を得ることができるため、長尺材Ｓ２の磁粉探傷・漏洩磁束探傷に用いる場合には、きずの検出性能が低下するおそれがない。また、長尺材Ｓ２の誘導加熱に用いる場合には、加熱性能が低下するおそれがない。
また、第２実施形態に係る磁化装置１００Ａによれば、第１実施形態に係る磁化装置１００に比べて、必要な磁化コイル群１０の数が増えるものの、長尺材Ｓ２を長手方向に相対的に搬送している過程で複数の磁化コイル１を移動させる必要がないため、磁化コイル１を移動させる制御が容易であるという利点を有する。
【0048】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る磁化装置について説明する。第３実施形態に係る磁化装置は、検出手段を備える点が第２実施形態に係る磁化装置１００Ａと異なる。以下、第３実施形態に係る磁化装置が備える構成要素において、第２実施形態に係る磁化装置１００Ａが備える構成要素と同様の機能を果たす構成要素には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略し、主として第２実施形態と異なる部分について説明する。
図３及び図４は、本発明の第３実施形態に係る磁化装置１００Ｂが備える検出手段３の概略構成を模式的に示す図である。図３（ａ）は、検出手段３の概略構成を示す斜視図であり、長尺材Ｓ３（図３及び図４に示す例ではクランクシャフト）が基準位置にある状態を示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す検出手段３が具備する撮像手段３１によって撮像した撮像画像の一例を示す。図４（ａ）は、検出手段３の概略構成を示す斜視図であり、長尺材Ｓ３が基準位置からずれた状態を示している。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す検出手段３が具備する撮像手段３１によって撮像した撮像画像の一例を示す。なお、図３及び図４では、磁化装置１００Ｂが備える磁化コイル群１０（磁化コイル１）（図２参照）、２軸ステージ２１（図１参照）及び支持棒１１（図１参照）の図示を省略している。
第３実施形態に係る磁化装置１００Ｂが備える磁化コイル群１０も、第２実施形態と同様に３個の磁化コイル１（長尺材Ｓ３の長手方向（Ｘ方向）に沿って並べて配置され、長尺材Ｓ３の全長を挿通可能な互いに同一寸法の１回巻きの円形コイル）からなり、複数組設けられている。各磁化コイル１は電源（図示せず）と接続されており、電源から各磁化コイル１に対して同じ方向に流れる直流電流又は同期した交流電流が通電される。第３実施形態の駆動手段２が備えるコンピュータ２２には、第２実施形態と同様に、２軸ステージ２１を駆動するためのプログラムがインストールされている。さらに、第３実施形態のコンピュータ２２には、検出手段３が具備する撮像手段３１によって撮像した撮像画像に対して画像処理を施すためのプログラムもインストールされており、検出手段３としての機能も有する。
次に、本発明の第３実施形態に係る磁化装置について説明する。第３実施形態に係る磁化装置は、検出手段を備える点が第２実施形態に係る磁化装置１００Ａと異なる。以下、第３実施形態に係る磁化装置が備える構成要素において、第２実施形態に係る磁化装置１００Ａが備える構成要素と同様の機能を果たす構成要素には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略し、主として第２実施形態と異なる部分について説明する。
図３及び図４は、本発明の第３実施形態に係る磁化装置１００Ｂが備える検出手段３の概略構成を模式的に示す図である。図３（ａ）は、検出手段３の概略構成を示す斜視図であり、長尺材Ｓ３（図３及び図４に示す例ではクランクシャフト）が基準位置にある状態を示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す検出手段３が具備する撮像手段３１によって撮像した撮像画像の一例を示す。図４（ａ）は、検出手段３の概略構成を示す斜視図であり、長尺材Ｓ３が基準位置からずれた状態を示している。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す検出手段３が具備する撮像手段３１によって撮像した撮像画像の一例を示す。なお、図３及び図４では、磁化装置１００Ｂが備える磁化コイル群１０（磁化コイル１）（図２参照）、２軸ステージ２１（図１参照）及び支持棒１１（図１参照）の図示を省略している。
第３実施形態に係る磁化装置１００Ｂが備える磁化コイル群１０も、第２実施形態と同様に３個の磁化コイル１（長尺材Ｓ３の長手方向（Ｘ方向）に沿って並べて配置され、長尺材Ｓ３の全長を挿通可能な互いに同一寸法の１回巻きの円形コイル）からなり、複数組設けられている。各磁化コイル１は電源（図示せず）と接続されており、電源から各磁化コイル１に対して同じ方向に流れる直流電流又は同期した交流電流が通電される。第３実施形態の駆動手段２が備えるコンピュータ２２には、第２実施形態と同様に、２軸ステージ２１を駆動するためのプログラムがインストールされている。さらに、第３実施形態のコンピュータ２２には、検出手段３が具備する撮像手段３１によって撮像した撮像画像に対して画像処理を施すためのプログラムもインストールされており、検出手段３としての機能も有する。
【0049】
図３及び図４に示すように、第３実施形態に係る磁化装置１００Ｂは、検出手段３を備える。図３及び図４に示す例では、検出手段３は、撮像手段３１と、コンピュータ２２とを備える。撮像手段３１は、長尺材Ｓ３の一方の端部（具体的には、クランクシャフトの最も一方の端部側に位置するジャーナルＳＪ及びカウンタウェイトＳＣ）を長尺材Ｓ３の長手方向から撮像可能な位置に設置されている。コンピュータ２２は、撮像手段３１によって撮像した撮像画像に対して所定の画像処理を施す。そして、検出手段３は、長尺材Ｓ３を磁化する際（例えば、長尺材Ｓ３が図４（ａ）に示す位置にあるとき）の、基準位置（図３（ａ）に示す長尺材Ｓ３の位置）に対する長尺材Ｓ３の長手方向（Ｘ方向）の位置ずれ量Δｌと、基準位置に対する長尺材Ｓ３の長手方向周りのずれ角度Δθとを検出するように構成されている。以下、検出手段３による位置ずれ量Δｌ及びずれ角度Δθの検出方法の一例について説明する。
【0050】
長尺材Ｓ３（クランクシャフト）は、コンベア等の搬送手段によって、一対の受台４、５の設置位置まで搬送され、受台４、５に載置される。そして、図３（ａ）に示すように長尺材Ｓ３が基準位置にあるときに撮像手段３１によって撮像された図３（ｂ）に示す撮像画像が、コンピュータ２２に入力される。コンピュータ２２には、長尺材Ｓ３の設計仕様等に基づき、基準位置にある長尺材Ｓ３の各長手方向の位置での断面（長尺材Ｓ３の長手方向に直交するＹＺ平面内の断面）の形状（断面の大きさや断面中心の位置）が予め記憶されている。コンピュータ２２は、例えば、この記憶された長尺材Ｓ３の各長手方向の位置での断面の形状のうち、カウンタウェイトＳＣの断面形状を抽出し、入力された撮像画像のうち、前記抽出したカウンタウェイトＳＣの断面形状の近傍に位置する画素領域に対してエッジ検出等の公知の画像処理を施して、カウンタウェイトＳＣの外縁を抽出し、この抽出した基準位置でのカウンタウェイトＳＣの外縁の座標を記憶する。
一方、図４（ａ）に示すように長尺材Ｓ３が磁化される際に撮像手段３１によって撮像された図４（ｂ）に示す撮像画像が、コンピュータ２２に入力される。コンピュータ２２は、長尺材Ｓ３が基準位置にある場合について前述したのと同様に、例えば、入力された撮像画像のうち、前記抽出したカウンタウェイトＳＣの断面形状の近傍に位置する画素領域に対してエッジ検出等の公知の画像処理を施して、カウンタウェイトＳＣの外縁を抽出する。そして、この抽出したカウンタウェイトＳＣの外縁の座標と、前述のように記憶した基準位置でのカウンタウェイトＳＣの外縁の座標とに基づき、図４（ｂ）に示すように、基準位置に対する長尺材Ｓ３の長手方向周りのずれ角度Δθを算出する。具体的には、コンピュータ２２は、例えば、記憶した基準位置でのカウンタウェイトＳＣの外縁を回転移動させて、抽出したカウンタウェイトＳＣの外縁とマッチングさせる。そして、コンピュータ２２が、最も高いマッチングスコアが得られたときの回転移動の回転角度をずれ角度Δθとして特定することが考えられる。
一方、図４（ａ）に示すように長尺材Ｓ３が磁化される際に撮像手段３１によって撮像された図４（ｂ）に示す撮像画像が、コンピュータ２２に入力される。コンピュータ２２は、長尺材Ｓ３が基準位置にある場合について前述したのと同様に、例えば、入力された撮像画像のうち、前記抽出したカウンタウェイトＳＣの断面形状の近傍に位置する画素領域に対してエッジ検出等の公知の画像処理を施して、カウンタウェイトＳＣの外縁を抽出する。そして、この抽出したカウンタウェイトＳＣの外縁の座標と、前述のように記憶した基準位置でのカウンタウェイトＳＣの外縁の座標とに基づき、図４（ｂ）に示すように、基準位置に対する長尺材Ｓ３の長手方向周りのずれ角度Δθを算出する。具体的には、コンピュータ２２は、例えば、記憶した基準位置でのカウンタウェイトＳＣの外縁を回転移動させて、抽出したカウンタウェイトＳＣの外縁とマッチングさせる。そして、コンピュータ２２が、最も高いマッチングスコアが得られたときの回転移動の回転角度をずれ角度Δθとして特定することが考えられる。
【0051】
また、コンピュータ２２は、例えば、長尺材Ｓ３の設計仕様等に基づき予め記憶された長尺材Ｓ３の各長手方向の位置での断面の形状のうち、ジャーナルＳＪの断面形状を抽出し、図３（ｂ）に示す撮像画像のうち、前記抽出したジャーナルＳＪの断面形状の近傍に位置する画素領域に対してエッジ検出等の公知の画像処理を施して、ジャーナルＳＪの外縁を抽出し、この抽出した基準位置でのジャーナルＳＪの外縁の座標を記憶する。
一方、コンピュータ２２は、長尺材Ｓ３が基準位置にある場合について前述したのと同様に、例えば、図４（ｂ）に示す撮像画像のうち、前記抽出したジャーナルＳＪの断面形状の近傍に位置する画素領域に対してエッジ検出等の公知の画像処理を施して、ジャーナルＳＪの外縁を抽出する。そして、この抽出したジャーナルＳＪの外縁の座標から求まるジャーナルＳＪの端面の大きさ（面積）と、前述のように記憶した基準位置でのジャーナルＳＪの外縁の座標から求まるジャーナルＳＪの端面の大きさ（面積）とに基づき、基準位置に対する長尺材Ｓ３の長手方向の位置ずれ量Δｌを算出する。すなわち、磁化される際の長尺材Ｓ３が撮像手段３から遠ざかるように長手方向にその位置がずれれば、ジャーナルＳＪの端面の大きさは基準位置での大きさよりも小さくなり、撮像手段３に近づくように長手方向にその位置がずれれば、ジャーナルＳＪの端面の大きさは基準位置での大きさよりも大きくなることを利用して、位置ずれ量Δｌを算出することができる。
一方、コンピュータ２２は、長尺材Ｓ３が基準位置にある場合について前述したのと同様に、例えば、図４（ｂ）に示す撮像画像のうち、前記抽出したジャーナルＳＪの断面形状の近傍に位置する画素領域に対してエッジ検出等の公知の画像処理を施して、ジャーナルＳＪの外縁を抽出する。そして、この抽出したジャーナルＳＪの外縁の座標から求まるジャーナルＳＪの端面の大きさ（面積）と、前述のように記憶した基準位置でのジャーナルＳＪの外縁の座標から求まるジャーナルＳＪの端面の大きさ（面積）とに基づき、基準位置に対する長尺材Ｓ３の長手方向の位置ずれ量Δｌを算出する。すなわち、磁化される際の長尺材Ｓ３が撮像手段３から遠ざかるように長手方向にその位置がずれれば、ジャーナルＳＪの端面の大きさは基準位置での大きさよりも小さくなり、撮像手段３に近づくように長手方向にその位置がずれれば、ジャーナルＳＪの端面の大きさは基準位置での大きさよりも大きくなることを利用して、位置ずれ量Δｌを算出することができる。
【0052】
上記のようにして検出（算出）された位置ずれ量Δｌ及びずれ角度Δθは、コンピュータ２２に記憶される。
一方、コンピュータ２２には、長尺材Ｓ３が図３（ａ）に示す基準位置にあるときに、磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域が、磁化コイル群１０が配置された位置での長尺材Ｓ３の部位の断面に近づくように決められた、磁化コイル群１０を構成する各磁化コイル１の移動方向及び移動量が予め記憶されている。この具体的な内容については後述する。
そして、駆動手段２（２軸ステージ２１及びコンピュータ２２）は、コンピュータ２２に記憶された各磁化コイル１の移動方向及び移動量と、検出手段３によって検出した長尺材Ｓ３の位置ずれ量Δｌ及びずれ角度Δθとに基づき、各磁化コイル１の実際の移動方向及び移動量を決定して、各磁化コイル１を移動させる。換言すれば、駆動手段２は、長尺材Ｓ３が基準位置にあるときに適切な各磁化コイル１の移動方向及び移動量（コンピュータ２２に予め記憶された各磁化コイル１の移動方向及び移動量）を、検出手段３によって検出した長尺材Ｓ３の位置ずれ量Δｌ及びずれ角度Δθとに基づき補正して、実際に磁化する際の長尺材Ｓ３の位置（長尺材Ｓ３の長手方向の位置及び長手方向周りの角度）に応じた適切な各磁化コイル１の移動方向及び移動量を決定する。そして、駆動手段２が、決定した各磁化コイル１の実際の移動方向及び移動量に基づき、各磁化コイル１を移動させる。これにより、たとえ長尺材Ｓ３が想定している基準位置からずれたとしても、充填率を高めて、十分な磁化性能を得ることが可能である。
一方、コンピュータ２２には、長尺材Ｓ３が図３（ａ）に示す基準位置にあるときに、磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域が、磁化コイル群１０が配置された位置での長尺材Ｓ３の部位の断面に近づくように決められた、磁化コイル群１０を構成する各磁化コイル１の移動方向及び移動量が予め記憶されている。この具体的な内容については後述する。
そして、駆動手段２（２軸ステージ２１及びコンピュータ２２）は、コンピュータ２２に記憶された各磁化コイル１の移動方向及び移動量と、検出手段３によって検出した長尺材Ｓ３の位置ずれ量Δｌ及びずれ角度Δθとに基づき、各磁化コイル１の実際の移動方向及び移動量を決定して、各磁化コイル１を移動させる。換言すれば、駆動手段２は、長尺材Ｓ３が基準位置にあるときに適切な各磁化コイル１の移動方向及び移動量（コンピュータ２２に予め記憶された各磁化コイル１の移動方向及び移動量）を、検出手段３によって検出した長尺材Ｓ３の位置ずれ量Δｌ及びずれ角度Δθとに基づき補正して、実際に磁化する際の長尺材Ｓ３の位置（長尺材Ｓ３の長手方向の位置及び長手方向周りの角度）に応じた適切な各磁化コイル１の移動方向及び移動量を決定する。そして、駆動手段２が、決定した各磁化コイル１の実際の移動方向及び移動量に基づき、各磁化コイル１を移動させる。これにより、たとえ長尺材Ｓ３が想定している基準位置からずれたとしても、充填率を高めて、十分な磁化性能を得ることが可能である。
【0053】
長尺材Ｓ３が一対の受台４、５の設置位置まで搬送され、受台４、５に載置されてからの第３実施形態に係る磁化装置１００Ｂの動作を纏めると、以下の（１）～（５）のようになる。
（１）検出手段３によって、長尺材Ｓ３の位置ずれ量Δｌ及びずれ角度Δθを検出する。
（２）固定クランプ６が降下し、長尺材Ｓ３の他方の端部側（図４（ａ）の右側）に位置するジャーナルを固定クランプ６及び受台５の間で挟持（クランプ）する。
（３）受台５が退避（例えば、降下）し、固定クランプ６及び受台５によって、長尺材Ｓ３を片持ち支持する。
（４）磁化コイル群１０を構成する各磁化コイル１の中心（中心軸）と、長尺材Ｓ３の中心（中心軸）とが合致した状態で、長尺材Ｓ３の一方の端部側（図４（ａ）の左側）から磁化コイル群１０に長尺材Ｓ３を挿通させる。
（５）駆動手段２が、予め記憶された各磁化コイル１の移動方向及び移動量（長尺材Ｓ３が基準位置にあるときに、磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域が、磁化コイル群１０が配置された位置での長尺材Ｓ３の部位の断面に近づくように決められた、磁化コイル群１０を構成する各磁化コイル１の移動方向及び移動量）と、検出手段３によって検出した長尺材Ｓ３の位置ずれ量Δｌ及びずれ角度Δθとに基づき、各磁化コイル１の実際の移動方向及び移動量を決定して、決定した各磁化コイル１の実際の移動方向及び移動量に基づき、各磁化コイル１を移動させる。
（１）検出手段３によって、長尺材Ｓ３の位置ずれ量Δｌ及びずれ角度Δθを検出する。
（２）固定クランプ６が降下し、長尺材Ｓ３の他方の端部側（図４（ａ）の右側）に位置するジャーナルを固定クランプ６及び受台５の間で挟持（クランプ）する。
（３）受台５が退避（例えば、降下）し、固定クランプ６及び受台５によって、長尺材Ｓ３を片持ち支持する。
（４）磁化コイル群１０を構成する各磁化コイル１の中心（中心軸）と、長尺材Ｓ３の中心（中心軸）とが合致した状態で、長尺材Ｓ３の一方の端部側（図４（ａ）の左側）から磁化コイル群１０に長尺材Ｓ３を挿通させる。
（５）駆動手段２が、予め記憶された各磁化コイル１の移動方向及び移動量（長尺材Ｓ３が基準位置にあるときに、磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域が、磁化コイル群１０が配置された位置での長尺材Ｓ３の部位の断面に近づくように決められた、磁化コイル群１０を構成する各磁化コイル１の移動方向及び移動量）と、検出手段３によって検出した長尺材Ｓ３の位置ずれ量Δｌ及びずれ角度Δθとに基づき、各磁化コイル１の実際の移動方向及び移動量を決定して、決定した各磁化コイル１の実際の移動方向及び移動量に基づき、各磁化コイル１を移動させる。
【0054】
なお、第３実施形態では、長尺材Ｓ３が撮像手段３から遠ざかるように長手方向にその位置がずれれば、ジャーナルＳＪの端面の大きさは基準位置での大きさよりも小さくなり、撮像手段３に近づくように長手方向にその位置がずれれば、ジャーナルＳＪの端面の大きさは基準位置での大きさよりも大きくなることを利用して、検出手段３が位置ずれ量Δｌを検出する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではない。位置ずれ量Δｌをより高精度に検出する必要がある場合には、三角測量の原理を用いた方法で検出することも可能である。
【0055】
図５は、本発明の第３実施形態に係る磁化装置１００Ｂが備える検出手段３の変形例の概略構成を模式的に示す図である。図５（ａ）は、検出手段３の概略構成を示す平面図であり、長尺材Ｓ３が基準位置にある状態を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す検出手段３が具備する撮像手段３１によって撮像した撮像画像のうちジャーナルＳＪに相当する画素領域の一例を示す。図５（ｃ）は、検出手段３の概略構成を示す平面図であり、長尺材Ｓ３が基準位置からずれた状態を示している。図５（ｄ）は、図５（ｃ）に示す検出手段３が具備する撮像手段３１によって撮像した撮像画像のうちジャーナルＳＪに相当する画素領域の一例を示す。なお、図５（ｄ）に示す破線は、図５（ｂ）に示すレーザ光Ｌに相当する画素領域を図示したものであり、実際には撮像されない。
図５に示すように、変形例に係る検出手段３は、撮像手段３１と、コンピュータ２２（図５には図示せず）とに加え、レーザ光源３２を備える。レーザ光源３２は、その光軸が撮像手段３１の視軸に対して角度φだけ傾き、出射したレーザ光ＬがジャーナルＳＪの端面（好ましくは、基準位置にある長尺材Ｓ３のジャーナルＳＪの端面の中心）に照射されるように配置されている。
図５に示すように、変形例に係る検出手段３は、撮像手段３１と、コンピュータ２２（図５には図示せず）とに加え、レーザ光源３２を備える。レーザ光源３２は、その光軸が撮像手段３１の視軸に対して角度φだけ傾き、出射したレーザ光ＬがジャーナルＳＪの端面（好ましくは、基準位置にある長尺材Ｓ３のジャーナルＳＪの端面の中心）に照射されるように配置されている。
【0056】
変形例に係る検出手段３が備えるコンピュータ２２には、図５（ａ）に示すように長尺材Ｓ３が基準位置にあるときに撮像手段３１によって撮像された図５（ｂ）に示すような画素領域を含む撮像画像が入力される。コンピュータ２２は、入力された撮像画像に対して２値化等の公知の画像処理を施して、周囲よりも輝度値が大きくなるレーザ光Ｌに相当する画素領域を抽出し、この抽出したレーザ光Ｌに相当する画素領域の座標（中心座標）を算出して記憶する。
一方、図５（ｃ）に示すように長尺材Ｓ３が磁化される際に撮像手段３１によって撮像された図５（ｄ）に示す撮像画像が、コンピュータ２２に入力される。コンピュータ２２は、入力された撮像画像に対して２値化等の公知の画像処理を施して、周囲よりも輝度値が大きくなるレーザ光Ｌに相当する画素領域を抽出し、この抽出したレーザ光Ｌに相当する画素領域の座標（中心座標）を算出する。そして、この抽出したレーザ光Ｌに相当する画素領域の座標と、前述のように記憶した基準位置でのレーザ光Ｌに相当する画素領域の座標との距離ｄ（図５（ｄ）参照）を算出する。距離ｄが実寸（距離ｄに対応する画素数×画素分解能）だとすれば、図５（ｃ）に示すように、位置ずれ量Δｌは、幾何学的に、Δｌ＝ｄ／ｔａｎφによって算出可能である。
一方、図５（ｃ）に示すように長尺材Ｓ３が磁化される際に撮像手段３１によって撮像された図５（ｄ）に示す撮像画像が、コンピュータ２２に入力される。コンピュータ２２は、入力された撮像画像に対して２値化等の公知の画像処理を施して、周囲よりも輝度値が大きくなるレーザ光Ｌに相当する画素領域を抽出し、この抽出したレーザ光Ｌに相当する画素領域の座標（中心座標）を算出する。そして、この抽出したレーザ光Ｌに相当する画素領域の座標と、前述のように記憶した基準位置でのレーザ光Ｌに相当する画素領域の座標との距離ｄ（図５（ｄ）参照）を算出する。距離ｄが実寸（距離ｄに対応する画素数×画素分解能）だとすれば、図５（ｃ）に示すように、位置ずれ量Δｌは、幾何学的に、Δｌ＝ｄ／ｔａｎφによって算出可能である。
【0057】
以下、コンピュータ２２に予め記憶された、長尺材Ｓ３が図３（ａ）に示す基準位置にあるときの磁化コイル群１０を構成する各磁化コイル１の移動方向及び移動量について説明する。
図６は、磁化コイル群１０が長尺材Ｓ３のカウンタウェイトＳＣに配置された場合における各磁化コイル１の移動方向及び移動量を説明する正面図である。
図６（ａ）に示すように、初期状態では、長尺材Ｓ３の中心（中心軸）と、各磁化コイル１の中心（中心軸）とが合致した状態になっている。ここで、磁化コイル１ａを第１磁化コイル、磁化コイル１ｂを第２磁化コイル、磁化コイル１ｃを第３磁化コイルとする。また、カウンタウェイトＳＣの断面を四角形（図６に示す例では台形）で近似して、四角形の４つの辺のうち、長い方から順に３つの辺を、第１辺ＳＣ１、第２辺ＳＣ２及び第３辺ＳＣ３とする（ただし、図６に示す例では、ＳＣ１＝ＳＣ２）。
図６は、磁化コイル群１０が長尺材Ｓ３のカウンタウェイトＳＣに配置された場合における各磁化コイル１の移動方向及び移動量を説明する正面図である。
図６（ａ）に示すように、初期状態では、長尺材Ｓ３の中心（中心軸）と、各磁化コイル１の中心（中心軸）とが合致した状態になっている。ここで、磁化コイル１ａを第１磁化コイル、磁化コイル１ｂを第２磁化コイル、磁化コイル１ｃを第３磁化コイルとする。また、カウンタウェイトＳＣの断面を四角形（図６に示す例では台形）で近似して、四角形の４つの辺のうち、長い方から順に３つの辺を、第１辺ＳＣ１、第２辺ＳＣ２及び第３辺ＳＣ３とする（ただし、図６に示す例では、ＳＣ１＝ＳＣ２）。
【0058】
図６（ａ）に示す状態から、駆動手段２が、第１磁化コイル１ａが第１辺ＳＣ１の両端に近接するように第１磁化コイル１ａを移動させ、第２磁化コイル１ｂが第２辺ＳＣ２の両端に近接するように第２磁化コイル１ｂを移動させ、第３磁化コイル１ｃが第３辺ＳＣ３の両端に近接するように第３磁化コイル１ｃを移動させれば、磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域を基準にした充填率を高めることが可能である。
各磁化コイル１ａ～１ｃがそれぞれ各辺ＳＣ１～ＳＣ３の両端に近接するように移動させる態様としては、図６（ｂ）に示すように、各磁化コイル１ａ～１ｃがそれぞれ各辺ＳＣ１～ＳＣ３の両端に接触するように移動させる態様や、図６（ｃ）に示すように、磁化コイル１ａ～１ｃの絶縁性を確保できるように、接触する位置から僅かな距離だけ離れた位置に移動させる態様が考えられる。図６（ｃ）に示す態様の場合は、図６（ｂ）に示す各磁化コイル１ａ～１ｃをそれぞれ各辺ＳＣ１～ＳＣ３の垂直二等分線の方向に沿って僅かな距離だけ離れた位置に移動させればよい。
各磁化コイル１ａ～１ｃがそれぞれ各辺ＳＣ１～ＳＣ３の両端に近接するように移動させる態様としては、図６（ｂ）に示すように、各磁化コイル１ａ～１ｃがそれぞれ各辺ＳＣ１～ＳＣ３の両端に接触するように移動させる態様や、図６（ｃ）に示すように、磁化コイル１ａ～１ｃの絶縁性を確保できるように、接触する位置から僅かな距離だけ離れた位置に移動させる態様が考えられる。図６（ｃ）に示す態様の場合は、図６（ｂ）に示す各磁化コイル１ａ～１ｃをそれぞれ各辺ＳＣ１～ＳＣ３の垂直二等分線の方向に沿って僅かな距離だけ離れた位置に移動させればよい。
【0059】
コンピュータ２２には、磁化コイル群１０が基準位置にある長尺材Ｓ３のカウンタウェイトＳＣに配置された場合において、図６（ａ）に示す初期状態の各磁化コイル１を図６（ｂ）や図６（ｃ）に示す状態にするために必要となる各磁化コイル１の移動方向及び移動量が予め記憶されている。
なお、磁化コイル群１０が長尺材Ｓ３のジャーナルＳＪ等の断面円形の部位に配置された場合には、第２実施形態と同様に、駆動手段２は、略１２０°の角度で分割された方向に各磁化コイル１を移動させることになるため、これに必要な各磁化コイル１の移動方向及び移動量が予め記憶されることになる。
なお、磁化コイル群１０が長尺材Ｓ３のジャーナルＳＪ等の断面円形の部位に配置された場合には、第２実施形態と同様に、駆動手段２は、略１２０°の角度で分割された方向に各磁化コイル１を移動させることになるため、これに必要な各磁化コイル１の移動方向及び移動量が予め記憶されることになる。
【0060】
以上に説明した第１～第３実施形態では、磁化コイル１が１回巻きのコイルである場合を例に挙げて説明したが、磁化コイル１として複数回巻きのコイルを用いることも可能である。磁化コイル１が複数回巻きのコイルである場合、磁化コイル群１０を構成する複数回巻きの磁化コイル１を、長尺材Ｓ１～Ｓ３の長手方向に沿って単純に並べて配置する（長尺材Ｓ１～Ｓ３の長手方向に沿って互いに重複する部分を有さないように配置する）ことも可能である。
しかしながら、好ましくは、磁化コイル群１０を構成する磁化コイル１が、長尺材Ｓ１～Ｓ３、の長手方向に沿って互いに重複する部分を有するように配置される。具体的には、磁化コイル１の導線間に空隙を設けた構造とし、一方の磁化コイル１の導線間に他方の磁化コイル１の導線が位置するように各磁化コイル１が配置される。
しかしながら、好ましくは、磁化コイル群１０を構成する磁化コイル１が、長尺材Ｓ１～Ｓ３、の長手方向に沿って互いに重複する部分を有するように配置される。具体的には、磁化コイル１の導線間に空隙を設けた構造とし、一方の磁化コイル１の導線間に他方の磁化コイル１の導線が位置するように各磁化コイル１が配置される。
【0061】
図７は、磁化コイル１が複数回巻きコイルの場合の磁化コイル群１０の好ましい構成を模式的に示す図である。図７（ａ）は、磁化コイル群１０の一の状態及び他の状態を示す斜視図である。図７（ｂ）は、長尺材Ｓ１～Ｓ３の長手方向（Ｘ方向）から見た磁化コイル群１０の一の状態を示す正面図である。図７（ｃ）は、長尺材Ｓ１～Ｓ３の長手方向から見た磁化コイル群１０の他の状態を示す正面図である。なお、図７では、長尺材Ｓ１～Ｓ３の図示を省略している。図７に示すように、磁化コイル群１０を構成する３個の磁化コイル１は、長尺材Ｓ１～Ｓ３の長手方向（Ｘ方向）に沿って互いに重複する部分を有する。
【0062】
図７（ａ）の右図及び図７（ｃ）に示す状態では、３個の磁化コイル１は、これらの中心が合致した状態の位置に移動している。これにより、磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域１２が最も大きくなり、長尺材Ｓ１～Ｓ３の断面の大きな部位を囲むことが可能である。
図７（ａ）の左図及び図７（ｂ）に示す状態では、３個の磁化コイル１は、磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域１２が小さくなるように移動している。これにより、長尺材Ｓ１～Ｓ３の断面の小さな部位における磁化コイル１の充填率を高めることが可能である。
図７に示す好ましい構成によれば、長尺材Ｓ１～Ｓ３の長手方向に沿って互いに重複する部分では、複数回巻きの磁化コイル１を長尺材Ｓ１～Ｓ３の長手方向に沿って単純に並べて配置する場合に比べて磁化コイル１の充填率が高まるため、磁化性能を十分に高めることが可能である。
図７（ａ）の左図及び図７（ｂ）に示す状態では、３個の磁化コイル１は、磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域１２が小さくなるように移動している。これにより、長尺材Ｓ１～Ｓ３の断面の小さな部位における磁化コイル１の充填率を高めることが可能である。
図７に示す好ましい構成によれば、長尺材Ｓ１～Ｓ３の長手方向に沿って互いに重複する部分では、複数回巻きの磁化コイル１を長尺材Ｓ１～Ｓ３の長手方向に沿って単純に並べて配置する場合に比べて磁化コイル１の充填率が高まるため、磁化性能を十分に高めることが可能である。
【0063】
なお、第１実施形態では、磁化装置１００を適用する長尺材Ｓ１として車軸を例に挙げたが、本発明はこれに限るものではなく、クランクシャフトに適用することも可能である。また、鋼管や棒鋼に適用することも可能である。また、第２実施形態及び第３実施形態では、磁化装置１００Ａ、１００Ｂを適用する長尺材Ｓ２、Ｓ３としてクランクシャフトを例に挙げたが、本発明はこれに限るものではなく、車軸に適用することも可能である。また、鋼管や棒鋼に適用することも可能である。
【0064】
また、第１実施形態～第３実施形態では、磁化コイル１が円形コイルである場合を例に挙げたが、本発明はこれに限るものではなく、磁化コイル１として矩形コイルを用いることも可能である。
さらに、第１実施形態～第３実施形態では、磁化コイル群１０が３個の磁化コイル１から構成される場合を例に挙げたが、本発明はこれに限るものではなく、磁化コイル群１０を４個以上の磁化コイル１から構成することも可能である。また、磁化コイル群１０を２個の磁化コイル１から構成することも可能である。
さらに、第１実施形態～第３実施形態では、磁化コイル群１０が３個の磁化コイル１から構成される場合を例に挙げたが、本発明はこれに限るものではなく、磁化コイル群１０を４個以上の磁化コイル１から構成することも可能である。また、磁化コイル群１０を２個の磁化コイル１から構成することも可能である。
【0065】
以下、本発明において、磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域を小さくする（磁化コイル群１０が配置された位置での長尺材の部位の断面に近づくように、複数の磁化コイル１を移動させる）ことの効果を有限要素解析によるシミュレーションで評価した結果の一例について説明する。
【0066】
図８は、上記シミュレーションの条件及び結果を示す図である。図８（ａ）は、シミュレーションに用いたモデルの概要を示す。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すモデルを用いたシミュレーションによって算出した長尺材（棒鋼）の磁束密度を表すコンター図を示す。図８（ｃ）は、図８（ａ）に示す磁化コイル１又は磁化コイル群１０が配置された位置での長尺材の部位（長尺材の長手方向中心）の断面における磁束密度を表す。図８（ａ）の左図に示すモデルを用いたシミュレーションによって算出した結果を図８（ｂ）及び図８（ｃ）の左図に示している。図８（ａ）の中図に示すモデルを用いたシミュレーションによって算出した結果を図８（ｂ）及び図８（ｃ）の中図に示している。図８（ａ）の右図に示すモデルを用いたシミュレーションによって算出した結果を図８（ｂ）及び図８（ｃ）の右図に示している。なお、図８（ｂ）及び（ｃ）は、実際には、磁束密度の大きさに応じた色で色分け表示されている。
【0067】
図８（ａ）の左図に示すモデルは、磁化コイル１が、長さが７２ｍｍで外径が６０ｍｍで内径が４０ｍｍの１回巻きコイルであり、磁化コイル１に通電する電流が、１０００Ａである。起磁力は、１０００Ａ×１ターン＝１０００ＡＴになる。図８（ａ）の中図に示すモデルは、磁化コイル１が、長さが７２ｍｍで外径が１００ｍｍで内径が８０ｍｍの１回巻きコイルであり、磁化コイル１に通電する電流が、１０００Ａである。起磁力は、１０００Ａ×１ターン＝１０００ＡＴになる。図８（ａ）の右図に示すモデルは、各磁化コイル１が、長さが７２ｍｍで外径が１００ｍｍで内径が８０ｍｍの６回巻きコイルであり、各磁化コイル１に通電する電流が、５５．５６Ａである。磁化コイル群１０は３個の磁化コイル１から構成され、各磁化コイル１の中心を長尺材の中心から１２０°の角度で分割された方向にそれぞれ３５ｍｍ偏心させて配置している。起磁力は、５５．５６Ａ×１８ターン＝１０００ＡＴになる。長尺材の外径は、図８（ａ）に示す何れのモデルの場合も２０ｍｍとした。
【0068】
上記のように、起磁力を同一にした条件でシミュレーションした結果、図８（ａ）の左図に示すモデルの長尺材の長手方向中心の断面における磁束密度（図８（ｃ）の左図）が最も大きく、次に、図８（ａ）の右図に示すモデルの長尺材の長手方向中心の断面における磁束密度（図８（ｃ）の右図）が大きく、図８（ａ）の中図に示すモデルの長尺材の長手方向中心の断面における磁束密度（図８（ｃ）の中図）が最も小さかった。
したがい、同じ寸法（外径１００ｍｍ）の磁化コイル１を用いる場合、図８（ａ）～図８（ｃ）の右図に示す本発明のように、磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域を小さくする（磁化コイル群１０が配置された位置での長尺材の部位の断面に近づくように、複数の磁化コイル１を移動させる）ことで、充填率が高まり、磁束密度を大きくできることが分かる。
したがい、同じ寸法（外径１００ｍｍ）の磁化コイル１を用いる場合、図８（ａ）～図８（ｃ）の右図に示す本発明のように、磁化コイル群１０の内部の互いに重複する領域を小さくする（磁化コイル群１０が配置された位置での長尺材の部位の断面に近づくように、複数の磁化コイル１を移動させる）ことで、充填率が高まり、磁束密度を大きくできることが分かる。
【符号の説明】
【0069】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ・・・磁化コイル
１０・・・磁化コイル群
１１・・・支持棒
１２・・・互いに重複する領域
２・・・駆動手段
２１・・・２軸ステージ
２２・・・コンピュータ
１００、１００Ａ、１００Ｂ・・・磁化装置
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３・・・長尺材
Ｓａ、Ｓｂ・・・断面
１０・・・磁化コイル群
１１・・・支持棒
１２・・・互いに重複する領域
２・・・駆動手段
２１・・・２軸ステージ
２２・・・コンピュータ
１００、１００Ａ、１００Ｂ・・・磁化装置
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３・・・長尺材
Ｓａ、Ｓｂ・・・断面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
