CN205538712U - 表面检查装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种表面检查装置，具备：光源，发出检查用的光；能够旋转的旋转筒体，具备内侧筒状构件、以覆盖内侧筒状构件的方式配置的外侧筒状构件、以及在内侧筒状构件与外侧筒状构件之间沿着同心圆上筒状地配置的多个光纤，该旋转筒体具有将来自光源的光从基端部向前端部引导的光路空间；第一反射镜，配置于旋转筒体的前端部，使来自光源的光照射到被检查体表面，并且使来自被检查体的反射光入射到光纤前端的受光部；以及第二反射镜，设置于供来自光源的光通过的光路上，使来自光源的光通过，并且使经由光纤被传输到旋转筒体的基端部的反射光以导向光电转换单元的方式反射。

Description

表面检查装置

技术领域

本实用新型涉及一种适宜于对在圆筒体、金属体上穿通的孔以及为了组装、连结而在机械装置类的壳体等金属体上穿通的螺纹孔等的内部壁面进行检查的表面检查装置。

背景技术

作为检查在金属体上穿通的孔的内部壁面的伤痕、裂纹、附着物的有无等的技术，如下技术被广泛悉知：对孔的内周壁面投射光，将由此反射来的光从光信号转换成电信号，并解析该信号从而辨别出孔的内周壁面是否处于正常的状态、检查完工状态等，另外，该技术已被实用化。

基于该光的检查根据被检查体而在方法、装置上存在不同，但是在原理上，将来自光源的光投射到成为被检查体的对象的孔的内周壁面，将由此反射来的反射光向孔外取出，将该取出的反射光通过光电转换器等变成电信号，进一步地解析该信号从而辨别是否是正常情况、是否是存在伤痕等异常情况，并辨别是否正常地进行了孔的加工或者螺纹的形成。

在该情况下，关于上述电信号的分析、并基于分析的结果的判断，根据其检查的目的等相互不同，但是，通过向孔的内周壁面投射光，捕捉从表面反射而来的反射光并分析其变化，由此来辨别孔内周壁面的正常、异常的方法基本上通用。

但是，利用该光的检查方法，在成为被检查体的孔的口径为数毫米单位的、例如像用于汽车发动机室的组装的螺纹孔那样极其小径的情况下，进而在连续且短时间地检查多数的螺纹孔的情况下，未必能容易进行，保证精度且稳定地检查伴随有技术上的困难。

以往，作为利用该种光来进行孔的内周壁面的检查的表面检查装置，已知有例如日本特开昭55－2021号公报以及日本专利第3887482号公报记载的方法、装置。

然而，日本特开昭55－2021号公报以及日本专利第3887482号公报记载的表面检查装置存在如下问题：在成为被检查体的孔径变小的情况下，例如在像接受固定用(对应日语：止め付け)的螺丝的螺纹孔那样成为数mm孔径的小孔的情况下，不能在筒体与螺纹孔内壁面之间确保足够的间隙，不能插入筒体、进而不能在插入状态下旋转。

实用新型内容

因此，本实用新型消除以往技术的上述问题点，本实用新型的目的是提供一种能够连续且迅速地检查螺纹孔等数毫米单位的小径的孔的内部表面的状态的表面检查装置。

本实用新型的另一目的是提供一种能够实现简单的构成且低成本的表面检查装置。

根据本实用新型，表面检查装置具备：光源，发出检查用的光；能够旋转的旋转筒体，具备内侧筒状构件、以覆盖内侧筒状构件的方式配置的外侧筒状构件、以及在内侧筒状构件与外侧筒状构件之间沿着同心圆上筒状地配置的多个光纤，该旋转筒体具有将来自光源的光从基端部向前端部引导的光路空间；第一反射镜，配置于旋转筒体的前端部，使来自光源的光照射到被检查体表面，并且使来自被检查体的反射光入射到光纤前端的受光部；以及第二反射镜，设置于供来自光源的光通过的光路上，使来自光源的光通过，并且使经由光纤被传输到旋转筒体的基端部的反射光以导向光电转换单元的方式反射。

根据这样的构成，来自光源的光从第二反射镜通过，并从光路空间通过并被导向在旋转筒体的前端部配置的第一反射镜，被该第一反射镜反射从而被照射到被检查体表面。来自被检查体的反射光被第一反射镜反射并入射到在旋转筒体的内侧筒状构件与外侧筒状构件之间沿着同心圆上筒状地配置的多个光纤中，从这些光纤通过并在旋转筒体的基端部被导向第二反射镜，被该第二反射镜反射从而入射到光电转换单元中。根据本实用新型，在内侧筒状构件内形成有光路空间，并且使用在内侧筒状构件与外侧筒状构件之间沿着同心圆上筒状地配置有多个光纤的旋转筒体，由此，能够使插入到被检查体内的旋转筒体较细，能够实现连续且迅速地检查螺纹孔等数毫米单位的小径的孔的内部表面的状态，另外，能够实现简单的构成以及低成本。

优选地，在第二反射镜的中心部具有用于使来自光源的光通过的开孔部。由此，能够不影响入射光的通过而使反射光反射到光电转换单元。另外，优选地，开孔部的周面构成为与来自所述光源的光的照射方向平行。

优选地，光电转换单元具备将光转换成电信号的光电二极管。由此，能够实现低成本化。

优选地，多个光纤固定于内侧筒状构件的外周面与外侧筒状构件的内周面之间，并与内侧筒状构件以及外侧筒状构件一体化。由此，能够将插入到被检查体的、由内侧筒状构件以及外侧筒状构件构成的旋转筒体设成最小径的筒体，并且，能够容易并稳定地配置光纤。另外，能够增强旋转筒体自身的强度，能够防止在高速旋转时产生的振动。

附图说明

图1是对本实用新型的一实施方式中的表面检查装置的构成示意地进行表示的剖视图。

图2是对图1示出的表面检查装置的构成进行示意地表示的基端部的局部放大剖视图。

图3是对图1示出的表面检查装置的构成进行示意地表示的前端部的局部放大剖视图。

图4是对图1示出的表面检查装置的构成进行示意地表示的主要部分侧视图。

图5是对图1示出的表面检查装置的第二反射镜以及镜架的构成进行示意地表示的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型涉及的表面检查装置的实施方式进行说明。

图1表示本实用新型的一实施方式中的表面检查装置100的截面，图2是表面检查装置100的基端部的局部放大剖视图，图3是表面检查装置100的前端部的局部放大剖视图，图4表示从表面检查装置100的侧面观察到的状态。图5表示第二反射镜40以及镜架42的构成。

如图1～图5所示，表面检查装置100具备光源10、旋转筒体20、第一反射镜30、第二反射镜40、光电转换单元50、处理部60、显示部70以及旋转驱动马达80。

光源10发出检查用的光，该光源10例如由具备激光振荡器的激光指标器构成。另外，作为光源10，也能够使用发光二极管(LED)等。在使用LED的情况下，能够以相对较低的成本实现。

旋转筒体20由内侧筒状构件21、外侧筒状构件22、以及多个光纤23构成。该旋转筒体20的前端部20b的直径形成得比基端部20a的直径小。内侧筒状构件21由具有所需要的长度的金属制的管材料形成。内侧筒状构件21的内部构成为将来自光源10的光从基端部向前端部引导的光路空间。外侧筒状构件22由具有所需要的长度的金属制的管材料形成，该外侧筒状构件22配置成隔着空隙覆盖内侧筒状构件21的外周，并构成为能够与内侧筒状构件21共同旋转。另外，在外侧筒状构件22的前端部的侧壁设有用于供检查用的光通过的贯通窗24。该外侧筒状构件22的基端部作为中空轴而被紧固于旋转驱动马达80，并构成为高速地旋转。

多个光纤23在内侧筒状构件21与外侧筒状构件22之间的空隙沿着同心圆上密集地配置成筒状，并且，该多个光纤23构成为通过遍及旋转筒体20的大致全长地配置而作为整体呈圆筒形状，且各光纤23的基端部在内侧筒状构件21的基端部环状地排列。另一方面，各光纤23的前端部构成为，在将旋转筒体20的前端部内周面切除并扩径而形成的镜收纳空间排列成相同的环状。另外，优选的是使多个光纤23在内侧筒状构件21的外周面与外侧筒状构件22的内周面之间紧贴并固定，从而与该内侧筒状构件21以及外侧筒状构件22一体化。

第一反射镜30在旋转筒体20的前端部的光路上以规定角度(例如45度)倾斜而配置，该第一反射镜30使从光源10通过内侧筒状构件21的内部的光路空间而入射的入射光照射到被检查体P的内表面，并且使来自被检查体P的内表面的反射光入射到光纤23的前端的受光部23b。该第一反射镜30构成为与旋转筒体20一起旋转。

第二反射镜40设置于供来自光源10的光L通过的光路上，该第二反射镜40使来自光源10的光L通过并导向内侧筒状构件21的内部的光路空间，并且使经由光纤23向旋转筒体20的基端部20a传输的反射光以导向光电转换单元50的方式反射。该第二反射镜40在中央部设有贯通孔41，该第二反射镜40通过镜架42在光路上以规定角度(例如45度)倾斜而配置，该第二反射镜40构成为使反射光R沿与轴向大致垂直方向反射。另外，贯通孔41的周面构成为与来自光源10的光L的照射方向平行。由此，光L能够没有阻碍地通过。

光电转换单元50将光信号转换成电信号。作为光电转换单元50，例如，将光电二极管作为受光元件而使用。光电二极管在入射的光量与输出的电流的关系中，线性良好且廉价。在光电转换单元50中，在接收到的光信号转换成电信号后，输出到处理部60。

处理部60将来自光电转换单元50的信号转换成数字信号，使这些光量数据和形状数据实时图像显示，并且根据测量数据进行图像处理，基于计算出的阈值，对伤痕/缺陷部分进行分离检测，并按照预先设定的判断基准，自动地判断合格品和不合格品。

显示部70能够用图像和/或文字显示检测结果。在此，在高速旋转的旋转筒体20自然存在旋转不均，平均一次旋转的数据量不一定与每次旋转相同。因此，优选构成为：设有用于检测旋转次数或者旋转速度的旋转检测单元81，以来自该旋转检测单元81的检测信号为基础，求出平均一次旋转的平均数据量，对由此而得到的数据进行增补，并作为方形的图像数据而进行显示。基于在显示部70上显示的图像，能够确认伤痕/缺陷部分的形状。另外，在显示部70能够显示检测出的缺陷的数量、位置、大小。

旋转驱动马达80例如使用中空马达。旋转筒体20的基端部20a紧固于中空马达的中空部，并能够高速地旋转。另外，在旋转驱动马达80设有旋转检测单元81。构成为来自旋转检测单元81的检测信号被输入到处理部60，并基于此来控制旋转驱动马达80的旋转。

本实施方式的表面检查装置100具备能够在垂直方向(上下方向)上移动的支承单元(没有图示)。通过具备这样的支承单元，由此，表面检查装置100在对被检查体P的内表面进行检查时，能够使旋转筒体20旋转且在轴向上移动。

在使用该表面检查装置100对被检查体的内表面进行检查时，首先，预先使旋转驱动马达80动作，使旋转筒体20以及第一反射镜30保持为高速旋转状态。在该状态下，使旋转筒体20的前端部20b下降进入到被检查体P的内部。在该下降时，从光源10出射检查用的光。从光源10出射的光从第二反射镜40通过并从旋转筒体20的内部的光路空间通过，到达其前端配置的第一反射镜30，上述光被反射并通过贯通孔24被照射到被检查体P的内周壁面。

从被检查体P的内周壁面反射的反射光在被第一反射镜30反射后，入射到与第一反射镜30的收纳空间对置的光纤23的前端的受光部23b。入射的光从光纤23通过并从其基端部23a入射到第二反射镜40，被该第二反射镜40反射而入射到光电转换单元50。在光电转换单元50中，光信号被转换成电信号。得到的电信号被处理部60处理后，输入到显示部70。在显示部70中，显示检测出的缺陷的数量、位置以及大小等。上述的动作在表面检查装置100沿轴向移动时连续地被进行，由此，遍及被检查体P的内表面整体地进行扫描以及检查。

如以上详细地说明所示，根据本实施方式，表面检查装置100在内侧筒状构件21内形成有光路空间，并且使用在内侧筒状构件21与外侧筒状构件22之间沿着同心圆上筒状地配置有多个光纤23的旋转筒体20，由此，能够使插入到被检查体P的旋转筒体20较细，能够实现连续且迅速地检查螺纹孔等数毫米单位的小径的孔的内部表面的状态，另外，能够实现简单的构成以及低成本。

根据本实施方式，另外，在第二反射镜40的中心部设有用于使来自光源10的光通过的开孔部41。由此，能够不影响入射光的通过而使反射光反射并入射到光电转换单元50。

进一步，光电转换单元50由将光转换成电信号的光电二极管构成，从而能够实现低成本化。

更进一步，另外，将多个光纤23固定于内侧筒状构件21的外周面与外侧筒状构件22的内周面之间并与内侧筒状构件21以及外侧筒状构件22一体化，由此，能够将插入到被检查体的旋转筒体20设为最小径的筒体，能够容易且稳定地配置光纤23。另外，能够增强旋转筒体20自身的强度，能够防止在高速旋转时产生的振动。

另外，在上述的实施方式的表面检查装置100中，说明了第二反射镜40使用平板状反射镜的例子，但是，本实用新型并不限定于此。例如，还可以使用棱镜等。

另外，在上述的实施方式的表面检查装置100中，说明了旋转驱动马达80使用中空马达的例子，但是，本实用新型并不限定于此。

以上叙述的实施方式全部例示地表示本实用新型而并没有限定地表示，本实用新型能够以其他各种各样的变形方式以及变更方式来实施。因此，本实用新型的范围仅通过实用新案注册请求的范围以及其均等范围来规定。

本实用新型以汽车、电气部件为代表，在所有产业领域中，能够利用于高速且高精度地对在圆筒体、金属体上穿通的孔以及螺纹孔等的内部壁面的伤痕、裂纹以及附着物的有无等进行检查的目的。

Claims (5)

1.一种表面检查装置，其特征在于，具备：

光源，发出检查用的光；

能够旋转的旋转筒体，具备内侧筒状构件、以覆盖所述内侧筒状构件的方式配置的外侧筒状构件、以及在所述内侧筒状构件与所述外侧筒状构件之间沿着同心圆上筒状地配置的多个光纤，该旋转筒体具有将来自所述光源的光从基端部向前端部引导的光路空间；

第一反射镜，配置于所述旋转筒体的所述前端部，使来自所述光源的光照射到被检查体表面，并且使来自该被检查体的反射光入射到所述光纤前端的受光部；以及

第二反射镜，设置于供来自所述光源的光通过的光路上，使来自所述光源的光通过，并且使经由所述光纤被传输到所述旋转筒体的基端部的所述反射光以导向光电转换单元的方式反射。

2.如权利要求1所述的表面检查装置，其特征在于，

在所述第二反射镜的中心部具有用于使来自所述光源的光通过的开孔部。

3.如权利要求2所述的表面检查装置，其特征在于，

所述开孔部的周面构成为与来自所述光源的光的照射方向平行。

4.如权利要求1或2所述的表面检查装置，其特征在于，

所述光电转换单元具备将光转换成电信号的光电二极管。

5.如权利要求1或2所述的表面检查装置，其特征在于，

所述多个光纤固定于所述内侧筒状构件的外周面与所述外侧筒状构件的内周面之间，并与该内侧筒状构件以及该外侧筒状构件一体化。