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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Metalloberflächen-Prüfvorrichtung. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung eine Metalloberflächen-Prüfvorrichtung
zum Prüfen
der Oberfläche
von Metallringen, die einen V-Riemen in einem kontinuierlich variablen
Getriebe (nachfolgend als CVT-Riemen bezeichnet) bilden.
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Es
ist ein Aufbau für
einen CVT-Riemen bekannt, wobei eine Vielzahl von dünnen Metallringen mit
einer Dicke von ungefähr
0,2 mm aneinander gereiht und mit Stahlelementen verbunden sind.
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5 ist
eine schematische Ansicht eines CVT-Riemens. In dieser Ansicht wird
der CVT-Riemen 1 durch
die Montage von zwei Schichtbändern 2 gebildet,
die eine Vielzahl von Metallringen 2a umfassen (zum Beispiel
besteht ein Schichtband aus ungefähr 12 unendlichen Schichten),
die durch ein Schichtelement 3 mit einer großen Anzahl
von Stahlelementen 3a (zum Beispiel ungefähr 400 Elemente)
gehalten werden.
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Der
Aufbau des CVT-Riemens 1 wird mittels der folgenden Prozesse
hergestellt:
- (1) Zuerst wird eine ringförmige Trommel
gebildet, indem die Enden einer dünnen Schicht aus ultrahochfestem
Stahl wie etwa martensitaushärtendem
Stahl zusammengeschweißt
werden.
- (2) Dann wird die Trommel zu runden Scheiben mit einer vorbestimmten
Breite geschnitten und gewalzt, um Metallringe 2a mit einer
Grundumfangslänge
zu bilden.
- (3) Nach einer Lösungsbehandlung
der oben genannten Metallringe 2a wird die erforderliche
Umfangslänge
(nämlich
die Umfangsdifferenz zwischen dem Innen- und dem Außenumfang)
in Entsprechung zu den Schichten des CVT-Riemens 1 unter
Verwendung einer „Umfangslängen-Korrektureinrichtung” vorgesehen.
Weiterhin werden eine Vergütungsbehandlung,
eine Nitridbehandlung usw. durchgeführt, um die Härte der
Metallringe 2a zu erhöhen.
- (4) Schließlich
werden die Metallringe 2a nach dem oben genannten Schritt
(3) laminiert, werden die Stahlelemente 3a befestigt und
wird der CVT-Riemen 1 fertig gestellt.
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Weil
die Metallringe 2a den oben genannten Prozessen (Herstellung
der Trommel, Schneiden, Walzen, Lösungsbehandlung, Korrektur
der Umfangslänge,
Vergütungsbehandlung,
Nitridbehandlung, usw.) unterworfen werden, treten Teildefekte wie
etwa Abriebe und Dellen an der Vorder- und Rückfläche der Metallringe 2a auf.
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Um
derartige Defekte festzustellen, prüfen die Werksarbeiter die Vorder-
und Rückfläche der Metallringe 2a visuell
unter Verwendung eines Vergrößerungsglases
auf Abriebe, Dellen usw., bevor der CVT-Riemen in Schritt (4) fertig
gestellt wird. Die Fehlerrate bei einer manuellen Prüfung ist
jedoch immer höher
als bei einem automatischen Prozess. Deshalb sind die Reproduzierbarkeit
und die Zuverlässigkeit
nicht zufriedenstellend.
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Als
Stand der Technik für
die Oberflächenprüfung der
oben genannten Metallringe
2a kann die
japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. H11-248637 (1999)
mit dem Titel „DEFECT
DETECTING DEVICE” (nachfolgend
als Vorrichtung aus dem Stand der Technik bezeichnet) angeführt werden.
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Insbesondere
umfasst diese Vorrichtung aus dem Stand der Technik eine Prüflichtquelle
zum Beleuchten der zu prüfenden
Oberfläche
sowie wenigstens zwei Lichtführungspfade
(Optikfasern), die das reflektierte Licht von der zu prüfenden Oberfläche zu den
Lichtempfangssegmenten führen,
wobei die zwei Lichtführungspfade
durch einen geringen Abstand beabstandet sind. Wenn bei einem derartigen
Aufbau die zu prüfende
Oberfläche
keinen Defekt aufweist, wird das durch die zwei Lichtführungspfade
geführte reflektierte
Licht mit im wesentlichen derselben Intensität zu den Lichtempfangselementen
geführt.
Wenn die zu prüfende
Oberfläche
dagegen einen kleinen Defekt aufweist, tritt eine Verminderung in
dem von dem defekten Teil reflektierten Licht (Lichtintensitätsverminderung
aufgrund einer gestreuten Reflexion) auf, wodurch eine Differenz
in dem Licht der Lichtführungspfade
verursacht wird, sodass das Vorhandensein eines Defekts automatisch
anhand der Größe dieser
Differenz festgestellt werden kann.
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Der
oben genannte Stand der Technik ist nützlich, um automatisch festzustellen,
ob ein Defekt auf einer zu prüfenden
Oberfläche
vorhanden ist oder nicht, wobei der Prüfprozess jedoch auch Herstellungsfehler
wie etwa eine „Makrelenhaut” feststellt, die
die Qualität
des Metallriemens nicht beeinträchtigen.
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Unter „Makrelenhaut” ist hier
ein Abrieb mit einem Glanz zu verstehen, der kontinuierlich oder über eine
bestimmte Länge
in der Umfangsrichtung eines Metallriemens auftritt. In beinahe
allen Fällen weist
der Abrieb eine glatte Fläche
auf, wobei der Fehler die Dauerhaftigkeit eines Metallriemens nicht beeinträchtigt.
Folglich kann dieser Typ von Fehler ignoriert werden, da er keine
Auswirkungen für
das fertig gestellte Produkt hat. Es wäre also eine Ressourcenverschwendung,
Metallringe mit einer Makrelenhaut als fehlerhafte Teile auszusondern.
Dadurch würden
sich die Herstellungskosten erhöhen.
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Als
Stand der Technik werden hier auch die
WO 2004/013619 A2 und
die
EP 0 974 833 A1 genannt.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Prüfvorrichtung für Metallringe
anzugeben, die keine übermäßige Erfassung
einer Makrelenhaut als Fehler durchführt.
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Eine
Metalloberflächen-Prüfvorrichtung
für Metallringe
für einen
V-Riemen in einem kontinuierlich variablen Getriebe (CVT) gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst die Merkmale von Anspruch 1.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine übermäßige Erkennung
einer Makrelenhaut durch das folgende Prinzip verhindert. (A) Weil
eine Makrelenhaut auf der zu prüfenden
Oberfläche
ein glänzender
Abrieb ist, ist eine relativ kleine gestreute Reflexion auf der
Makrelenhaut gegeben. Deshalb ist ein stark reflektiertes Licht
auf einer Oberfläche
mit einer Makrelenhaut feststellbar. (B) Eine Makrelenhaut ist ein
Fehler, der sich kontinuierlich über
eine bestimmte Länge
erstreckt, sodass das oben genannte „stark reflektierte Licht” nur während einer
Zeitperiode erfasst wird, die der Länge des Fehlers entspricht.
(C) In Bezug auf die übermäßige Erkennung
einer Makrelenhaut erhöht
sich der Differenzwert um das oben genannte „stark reflektierte Licht”, das einen
Schwellwert überschreitet.
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Wenn
in der vorliegenden Erfindung (A) und (B) gegeben sind und ein Integralwert über einen
vorbestimmten Wert steigt, korrigiert eine „Differenzwert-Korrektureinrichtung” den Differenzwert
in einer vermindernden Richtung in Entsprechung zu (C), wodurch
eine übermäßige Erkennung
einer Makrelenhaut verhindert wird.
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Bei
Erkennung einer Makrelenhaut auf einer zu prüfenden Oberfläche erhöht sich
die Ausgabe (den Integralwert des Differenzwerts) der Integralwert-Berechnungseinrichtung.
Weil jedoch der Differenzwert in einer vermindernden Richtung korrigiert wird,
wird das Signal einer Makrelenhaut unterdrückt, sodass der Schwellwert
nicht überschritten
wird (es wird eine übermäßige Erkennung
vermieden).
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Diese
und weitere neuartige Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
durch die folgende ausführliche
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen lediglich erläuternd sind
und den Umfang der Erfindung nicht einschränken.
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1 ist
ein schematisches Blockdiagramm einer Prüfeinrichtung für einen
Metallring.
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2 ist
ein schematisches Blockdiagramm eines Prüfabschnitts 14.
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3 ist
ein Blockdiagramm eines Bestimmungsabschnitts 40.
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4A, 4B und 4C sind
eine Querschnittansicht eines Metallrings 2a sowie Wellenformdiagramme
eines Ausgabesignals (Differenzwert Sd) aus einem Differenz-Berechnungsabschnitt 45.
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5 ist
eine schematische Ansicht eines CVT-Riemens.
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen
beschrieben. In den folgenden Erläuterungen von spezifischen
oder beispielhaften Details dienen Bezugszeichen oder andere Symbole
lediglich dazu, das Konzept der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen.
Das Konzept der vorliegenden Erfindung wird weder insgesamt noch im
Detail durch die gewählte
Terminologie eingeschränkt.
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Wohlbekannte
Verfahren, Prozeduren, Aufbauten und Konfigurationen (nachfolgend
als „allgemein
bekannt” bezeichnet)
werden nicht näher
erläutert,
wobei davon ausgegangen wird, dass diese dem Fachmann bekannt sind
und für
das Verständnis
der vorliegenden Erfindung vorauszusetzen sind.
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1 ist
ein schematisches Blockdiagramm einer Prüfvorrichtung für einen
Metallring. Die Prüfvorrichtung 10 umfasst
eine fixierte Antriebsscheibe 12, die durch einen Motor 11 gedreht
wird, eine angetriebene Scheibe 13, die in ihrer Position
verschoben werden kann und separat in derselben Drehebene wie die
Antriebsscheibe 12 angeordnet ist, und einen Prüfabschnitt 14.
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Wenn
die zu prüfenden
Metallringe 2a geprüft
werden, wird die angetriebene Scheibe 13 an einer Ausgangsposition
(„A” auf der
strichgepunkteten Linie) positioniert. Dann werden die Metallringe 2a um
die zwei Scheiben (Antriebsscheibe 12 und angetriebene
Scheibe 13) gewunden. Schließlich wird eine gewünschte Spannung
auf die Metallringe 2a ausgeübt, indem eine Last W angelegt
wird, die eine vorbestimmten Masse (zum Beispiel 80 kg) aufweist und
an der angetriebenen Scheibe 13 zieht. Während der
Motor 11 betrieben wird, der die Metallringe 2a in der
Richtung des Pfeils „B” dreht,
wird an dem Prüfabschnitt 14 eine
Prüfung
der Vorder- und Rückfläche durchgeführt.
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2 ist
ein schematisches Blockdiagramm des Prüfabschnitts 14. In
dieser Zeichnung umfasst der Prüfabschnitt 14 wenigstens
zwei Optiksensorabschnitte 20 und 30 (nachfolgend
als „A-System-Optikprüfabschnitt 20” und „B-System-Optikprüfabschnitt 30” oder einfacher
als „A-System 20” und „B-System 30” bezeichnet)
sowie einen Bestimmungsabschnitt 40. Warum „wenigstens
zwei” Optiksensorabschnitte 20 und 30 vorgesehen
werden, wird weiter unten erläutert.
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Das
A-System 20 und das B-System 30 weisen dieselbe
Konfiguration auf. Die Konfiguration des A-Systems 20 (B-Systems 30)
umfasst zwei Beleuchtungs-Optikfasern 22 und 23 (32 und 33),
um das Licht von einer Lichtquelle 21 (31) parallel
zu der zu prüfenden
Oberfläche
(hier zu der Vorderfläche
der Metallringe 2a, wobei es sich aber auch um die Rückfläche handeln
kann) eines zu prüfenden
Objekts (der Metallringe 2a) zu führen; eine Lichtempfangs-Optikfaser 24 (34),
die zwischen den Beleuchtungs-Optikfasern 22 und 23 (32 und 33)
eingefügt ist;
und einen Lichtdetektor 25 (35), der das von der zu
prüfenden
Oberfläche
reflektierte und über
die Lichtempfangs-Optikfaser 24 (34) geführte Licht
Pa (Pb) zu einem elektrischen Signal Sa (Sb) wandelt. Die Lichtempfangs-Optikfaser 24 bildet
einen „ersten Lichtführungspfad” wie weiter
oben in genannt, und der Lichtdetektor 25 bildet einen „ersten
Lichtdetektor” wie
ebenfalls weiter oben genannt. Weiterhin bildet die Lichtempfangs-Optikfaser 34 einen „zweiten Lichtführungspfad” wie weiter
oben genannt und bildet der Lichtdetektor 35 einen „zweiten
Lichtdetektor” wie
ebenfalls weiter oben genannt.
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Der
Bestimmungsabschnitt 40 bestimmt auf der Basis des elektrischen
Signals Sa aus dem Lichtdetektor 25 des A-Systems 20 und
dem elektrischen Signal Sb aus dem Lichtdetektor 35 des
B-Systems 30, ob ein Fehler auf einer zu prüfenden Oberfläche der
Metallringe 2a vorhanden ist oder nicht. Das Grundprinzip
beruht wie in dem weiter oben genannten Patentdokument 1 darauf,
dass die Intensität
des Lichts, das in die zwei Lichtdetektoren 25 (35)
eintritt, im wesentlichen gleich ist, wenn die zu prüfende Oberfläche keinen
Defekt aufweist, und sich unterscheidet, wenn ein Defekt vorhanden
ist. Weiterhin wird der Differenzwert der elektrischen Signale Sa und
Sb aus den zwei Lichtdetektoren 25 (35) erfasst. Wenn
dieser Differenzwert größer ist,
weist dies darauf hin, dass die zu prüfenden Oberfläche einen
zu erfassenden Defekt aufweist.
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Wenn
mit anderen Worten eine zu prüfende Oberfläche der
Metallringe 2a keinen Defekt aufweist, ist die zu prüfende Oberfläche eine
glatte Oberfläche,
wobei das Licht aus den Beleuchtungs-Optikfasern 22 und 23 (32 und 33)
in gleicher Weise reflektiert wird, weil kaum eine gestreute Reflexion
erzeugt wird. Dementsprechend weist die Intensität des Lichts, das in die Lichtdetektoren 25 (35) eintritt,
im wesentlichen dieselbe Größe auf.
In diesem Fall ist der Differenzwert der elektrischen Signale Sa
und Sb praktisch gleich „0”.
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Wenn
dagegen die zu prüfende
Oberfläche der
Metallringe 2a einen Defekt aufweist, wird das Licht aus
den Beleuchtungs-Optikfasern 22 und 23 (32 und 33)
an dem Defekt gestreut reflektiert. Deshalb wird das über die
Lichtempfangs-Optikfaser 24 (34) zu dem Lichtdetektor 25 (35)
geleitete Licht um die Größe der gestreuten
Reflexion vermindert. Das A-System 20 und das B-System 30 sind
durch den Abstand L voneinander beabstandet. Wenn dieser Abstand
L angemessen größer als
die Größe des Defekts
ist, leitet die Lichtempfangs-Optikfaser
eines Systems (zum Beispiel die Lichtempfangs-Optikfaser 24 des
A-Systems 20) ein wegen des Defekts in seiner Stärke vermindertes
Licht, während
die Lichtempfangs-Optikfaser
(Lichtempfangs-Optikfaser 34 des B-Systems 30)
des Systems auf der anderen Seite ein unvermindertes Licht leitet
(nämlich
das von einer glatten Oberfläche
ohne Defekt mit voller Intensität
reflektierte Licht). Weil deshalb das elektrische Signal Sa kleiner
als (<) das elektrische
Signal Sb ist, wird der Differenzwert im Vergleich zu dem oben genannten
normalen Zustand (Sa = Sb) deutlich größer.
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Das
oben erläuterte
Prinzip kann derart angewendet werden, dass wenn die elektrischen
Signale Sa und Sb aus den zwei Lichtdetektoren 25 (35) ausgegeben
werden, die Differenz zwischen den Werten berechnet wird, wobei
eine größere Differenz darauf
hinweist, dass die zu prüfende
Oberfläche
einen zu erfassenden Defekt aufweist.
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Der
Grund dafür,
dass wenigstens zwei Systeme (das A-System 20 und das B-System 30 erforderlich
sind, liegt darin: wenn auf der Basis des oben genannten Prinzips
eine zu prüfende
Oberfläche
keinen Defekt aufweist, bildet das elektrische Signal Sa (oder Sb)
aus einem der Systeme einen „größeren Wert”. Wenn
eine zu prüfende
Oberfläche
einen Defekt aufweist und eines der Systeme das von einem Defekt
reflektierte Licht (eine um den Anteil der gestreuten Reflexion
verminderte Lichtstärke)
empfängt,
bildet das aus diesem System ausgegebene elektrische Signal Sa (oder
Sb) einen „niedrigeren Wert”.
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Aufgrund
des oben erläuterten
Prinzips kann durch eine Erfassung der „größeren und kleineren Werte” eine Bestimmung
vorgenommen werden. Weil jedoch die Oberfläche der Metallringe 2a in
einem CVT-Riemen als zu prüfendem
Objekt in den meisten Fällen
mattiert ist und weil der Mattierungsgrad der einzelnen Produkte
(Posten) nicht gleich ist, treten Variationen in dem „größeren Wert” des elektrischen
Signals Sa (oder Sb) auf, das als Standard für die normale Bestimmung dient.
Der Einfluss dieser Variationen kann beseitigt werden, indem die
Optiksensorabschnitte wenigstens zwei Systeme umfasst und der „Differenzwert” zwischen
den elektrischen Signalen Sa (und Sb) aus diesen Systemen ausgegeben
wird.
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3 ist
ein Blockdiagramm des Bestimmungsabschnitts 40. Wie in
der Zeichnung gezeigt, umfasst der Bestimmungsabschnitt 40 einen
Verstärker 41 für das A-System,
einen Verstärker 42 für das B-System,
eine AGC-Schaltung 43 für
das A-System, eine AGC-Schaltung für das B-System, einen Differenz-Berechnungsabschnitt 45 (eine
Differenzwert-Berechnungseinrichtung),
einen Makrelenhaut-Korrekturabschnitt 46, einen Hochseiten-Schwellwert-Bestimmungsabschnitt 47 (Bestimmungseinrichtung),
einen Niedrigseiten-Schwellwert-Bestimmungsabschnitt 48 (Bestimmungseinrichtung)
und einen Alarmsignal-Erzeugungsabschnitt 49.
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Der
Verstärker 41 für das A-System
verstärkt das
elektrische Signal Sa, das aus dem Lichtdetektor 25 des
A-Systems ausgegeben wird, wobei eine Fluktuationssteuerung des
Verstärkungsfaktors durch
die Ausgabe aus der AGC-Schaltung 43 für das A-System durchgeführt wird.
Die AGC-Schaltung 43 für
das A-System umfasst einen Tiefpassfilter 50, der nur eine
niedrige Frequenzkomponente in dem kontinuierlichen Strom aus den
Ausgabesignalen des Verstärkers 41 für das A-System
extrahiert, und einen Differentialverstärker 51, der die AGC-Spannung mit
einer Größe erzeugt,
die der Differenz zwischen der Ausgabe aus dem Tiefpassfilter 50 und
einer vorbestimmten Bezugsspannung REF1 entspricht. Der Verstärker 41 für das A-System
verstärkt
das elektrische Signal Sa um den Verstärkungsfaktor, der dieser AGC-Spannung
entspricht. Der Zweck der AGC-Spannung besteht darin, die „Fluktuationen” der niedrigen
Frequenzkomponente (die in Verbindung mit einer „Oberflächenunschärfe” der Metallringe 2a erzeugt
werden) in dem elektrischen Signal Sa zu entfernen.
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Der
Verstärker 42 des
B-Systems verstärkt wie
der oben genannte Verstärker 41 des
A-Systems das elektrische Signal Sb aus dem Lichtdetektor 35 für das B-System,
wobei eine Fluktuationssteuerung des Verstärkungsfaktors durch die Ausgabe
aus der AGC-Schaltung 44 für das B-System durchgeführt wird.
Die AGC-Schaltung 44 für
das B-System umfasst einen Tiefpassfilter 52, der nur eine
niedrige Frequenzkomponente in dem kontinuierlichen Strom aus den
Ausgabesignalen des Verstärkers 42 für das B-System
extrahiert, und einen Differentialverstärker 53, der die AGC-Spannung
mit einer Größe erzeugt, die
der Differenz zwischen der Ausgabe aus dem Tiefpassfilter 52 und
einer bevorzugten Bezugsspannung REF1 entspricht. Der Verstärker 42 für das B-System
verstärkt
das elektrische Signal Sb um den Verstärkungsfaktor, der dieser AGC-Spannung
entspricht. Der Zweck der AGC-Spannung besteht wie oben darin, die „Fluktuationen” der niedrigen
Frequenzkomponente in dem elektrischen Signal Sb zu entfernen.
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Der
Differenz-Berechnungsabschnitt 45 berechnet einen Differenzwert
Sd zwischen einem elektrischen Signal Sa_41 aus dem Verstärker 41 für das A-System
und einem elektrischen Signal Sb_42 aus dem Verstärker 42 für das B-System.
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Der
Makrelenhaut-Korrekturabschnitt 46 ist ein wesentlicher
Teil der vorliegenden Erfindung. Vorerst wird jedoch ein Aufbau
ohne Makrelen-Korrekturabschnitt 46 erläutert. Nachdem der Nachteil
eines derartigen Aufbaus erläutert
wurde, wird dann die Konfiguration der vorliegenden Erfindung mit
einem Makrelenhaut-Korrekturabschnitt 46 erläutert.
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Zuerst
vergleicht der Hochseiten-Schwellwert-Bestimmungsabschnitt 47 den
Differenzwert Sd mit einem vorbestimmten Hochseiten-Schwellwert SL_H
und gibt ein Hochseiten-Bestimmungsergebnissignal
Sc_H aus, das aktiv wird, wenn Sd größer als SL_H ist (Sd > SL_H). Der Niedrigseiten-Schwellwert-Bestimmungsabschnitt 48 vergleicht
denselben Differenzwert Sd mit einem vorbestimmten Niedrigseiten-Schwellwert
SL_L und gibt ein Niedrigseiten-Bestimmungsergebnissignal Sc_L aus,
das aktiv wird, wenn Sd größer als
SL_L ist (Sd > SL_L).
Außerdem
gibt der Alarmsignal-Erzeugungsabschnitt 49 ein Alarmsignal
ALM aus, das die Feststellung eines Defekts auf einer zu prüfenden Oberfläche angibt,
wenn eines der beiden Bestimmungsergebnissignale (Sc_H, Sc_L) aktiv
wird.
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4A ist
eine Querschnittansicht von Metallringen 2a mit einer Makrelenhaut 56 und
einem innerhalb der Makrelenhaut 56 vorhandenen Fehler 57. 4B ist
ein Wellenformdiagramm des Ausgabesignals (Differenzwerts Sd) eines
Differenz-Berechnungsabschnitts 45, wenn kein Makrelenhaut-Korrekturabschnitt 46 vorgesehen
ist.
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In 4B setzt
sich der Differenzwert Sd aus einem anormalen Bereich 60,
in dem der Differenzwert Sd zwei Schwellwerte (SL_H und SL_L) überschreitet,
und einem normalen Bereich 61, der keinen der Schwellwerte überschreitet,
zusammen. Der anormale Bereich 60 ist ein Signal, das einer
Makrelenhaut 56 (einschließlich eines Fehlers 57 in
einem Teil der Makrelenhaut 56) auf einer Oberfläche der
Metallringe 2a entspricht. Die oben genannte Makrelenhaut 56 ist
ein glänzender
Abrieb, der kontinuierlich über
eine bestimmte Länge
in der Umfangsrichtung der Metallringe 2a auftritt. Weiterhin
weist das Signal des anormalen Bereichs 60 beinahe über den
gesamten Bereich einen hohen Pegel auf. Deshalb überschreitet das Ergebnis die
beiden Schwellwerte (SL_H und SL_L), wobei aufgrund dieser übermäßigen Erfassung
die Makrelenhaut 56 als Defekt identifiziert wird.
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Weiterhin
ist wie in der Schnittansicht von 4A gezeigt
ein Fehler 57 in einem Teil der Makrelenhaut 56 enthalten.
Weil dieser Fehler 57 tief in die Metallringe 2a eindringt,
handelt es sich um einen Defekt, der hinsichtlich der Dauerhaftigkeit
der Metallringe 2a nicht ignoriert werden darf. Dieser
Fehler muss also erfasst werden. Weil in dem Wellenformdiagramm
von 4B die Spitzen der Signalwellenformen 58 und 59 in
Entsprechung zu einem derartigen Fehler erfasst werden und die Signalwellenformen 58 und 59 außerdem größer als
die beiden Schwellwerte (SL_H und SL_L) sind, kann der Defekt festgestellt werden.
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Aufgrund
des Aufbaus des Signalpegels bei einer Makrelenhaut 56 und
weil der gesamte anormale Bereich 60 die zwei Schwellwerte
(SL_H und SL_L) überschreitet,
kann jedoch nicht bestimmt werden, ob die Erfassung des Defekts
auf der Makrelenhaut 56 oder auf dem Fehler 57 innerhalb
der Makrelenhaut 56 beruht.
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Folglich
wird in der vorliegenden Erfindung die Differenz in dem Signalpegel
entlang einer Zeitachse zwischen den Signalwellenformen des gesamten
anormalen Bereichs 60 in Entsprechung zu der Makrelenhaut 56 und
den Signalwellenformen des anderen normalen Bereichs 61 berücksichtigt.
Insbesondere wird der Signalpegel der ersten Signalwellenformen
(Signalwellenformen des gesamten anormalen Bereichs 60 in
Entsprechung zu einer Makrelenhaut 56) kontinuierlich auf
hohen Punkte relativ zu den zweiten Signalwellenformen (Signalwellenformen
des normalen Bereichs 61) überwacht. Der Signalpegel des
anormalen Bereichs 60 wird um eine entsprechende Größe vermindert,
indem ein Integralwert des Signalpegels berechnet wird und der Differenzwert
Sd unter Verwendung dieses Integralwerts korrigiert wird. Wenn also
ein Fehler 57 in einem Teil der Makrelenhaut 56 enthalten
ist, wird dieser Fehler problemlos erkannt. Außerdem wird eine Überlast der
zwei Schwellwerte (SL_H und SL_L) vermieden, wodurch eine übermäßige Erfassung
einer Makrelenhaut 56 verhindert wird.
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Gemäß dem Aufbau
der vorliegenden Erfindung und wie in 3 gezeigt
umfasst der Makrelenhaut-Korrekturabschnitt 46 einen Differenzwertverstärker 46a,
einen Vollwellen-Gleichrichtungsabschnitt 46b,
einen Integralwert-Berechnungsabschnitt 46c und einen Differentialverstärker 46d.
Insbesondere enthält
der auf den Differenz-Berechnungsabschnitt 45 folgende
Makrelenhaut-Korrekturabschnitt 46 den Differenzwertverstärker 46a (Differenzwert-Korrektureinrichtung),
der einen variablen Verstärkungsfaktor
zum Verstärken
des Differenzwerts Sd nutzt. Der Vollwellen-Gleichrichtungsabschnitt 46b bewerkstelligt
die Vollwellen-Gleichrichtung des bipolaren Differenzwerts Sd aus
dem Differenzwertverstärker 46a,
der dann zu einem unipolaren Differenzwert Sd gewandelt wird. Der
Integralwert-Berechnungsabschnitt 46c (Integralwert-Berechnungseinrichtung)
berechnet einen Integralwert des Differenzwerts Sd nach der Vollwellen-Gleichrichtung.
Der Differentialverstärker 46d (Differenzwert-Korrektureinrichtung)
erzeugt eine Korrekturspannung in Entsprechung zu der Differenz
zwischen der Ausgabe aus dem Integralwert-Berechnungsabschnitt 46c und
einer vorbestimmten Bezugsspannung REF2.
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Der
Verstärkungsfaktor
des Differenzwertverstärkers 46 variiert
in Übereinstimmung
mit der Größe der Korrekturspannung
aus dem Differentialverstärker 46d.
Wenn der durch den Integralwert-Berechnungsabschnitt 46c berechnete
Integralwert einen vorbestimmten Wert (Bezugsspannung REF2) überschreitet,
erzeugt der Differentialverstärker 46d eine
Korrekturspannung in Übereinstimmung
mit dem übermäßigen Teil.
Obwohl der Integralwert-Berechnungsabschnitt 46c den
Integralwert des Differenzwerts Sd, der durch den Differenzwertverstärker 46a hindurchgegangen
ist, (nach der Vollwellen-Gleichrichtung) berechnet, entspricht
dieser Integralwert dem Signalpegel, der zu den Signalwellenformen
entlang einer Zeitachse wie zum Beispiel in 4B hinzugefügt wurde
(Integral). Dementsprechend bildet dieser Integralwert zum Beispiel
unter den Signalwellenformen von 4B einen
größeren Wert
in dem anormalen Bereich 60 und einen kleineren Wert in
dem normalen Bereich 61.
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Wenn
also beim Normalisieren der Bezugsspannung REF2 des Differentialverstärkers 46d (wenn
zum Beispiel der normale Bereich 60 betrachtet wird) ein
Integralwert mit einem Pegel über
dieser Bezugsspannung REF2 erfasst wird, wird der Verstärkungsfaktor
des Differenzwertverstärkers 46a in einer
vermindernden Richtung korrigiert. Auf diese Weise wird der Signalpegel
des anormalen Bereichs gesteuert, der eine Überschreitung der zwei Schwellwerte
(SL_H und SL_L) vermeidet, sodass eine übermäßige Erfassung des anormalen
Bereichs 60 (der Makrelenhaut) verhindert werden kann.
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Wenn
außerdem
ein Fehler 57 in einem Teil der Makrelenhaut 56 enthalten
ist, überschreiten
nur die Spitzenwellenformen 58 und 59 in Entsprechung zu
dem Fehler 57 die zwei Schwellwerte (SL_H und SL_L). Es
wird also eine übermäßige Erfassung
einer Makrelenhaut 56 verhindert, während ein in einem Teil der
Makrelenhaut 56 enthaltener Fehler problemlos festgestellt
werden kann.
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4C ist
ein Wellenformdiagramm des Ausgabesignals (des Differenzwerts Sd)
des Differenzberechnungsabschnitts 45, wobei der Makrelenhaut-Korrekturabschnitt 46 (gemäß der Konfiguration der
vorliegenden Erfindung) vorgesehen ist. In diesem Wellenformdiagramm setzt
sich der Differenzwert Sd aus dem anormalen Bereich 60 einschließlich der
Spitzensignalwellenformen 58 und 59 in Entsprechung
zu dem Fehler 57 in einem Teil einer Makrelenhaut 56 sowie
aus dem anderen normalen Bereich 61 zusammen. Es wird weiterhin
gezeigt, wie viel Kontrolle des Signalpegels über den gesamten anormalen
Bereich 60 erreicht wird. Nur die Spitzensignalwellenformen 58 und 59 in
Entsprechung zu dem Fehler 57 in einem Teil der Makrelenhaut 56 überschreiten
die zwei Schwellwerte (SL_H und SL_L). Während also eine übermäßige Erfassung
einer Makrelenhaut 56 verhindert wird, kann ein in einem
Teil der Makrelenhaut 56 enthaltener Fehler 57 problemlos
festgestellt werden.
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Der
Makrelenhaut-Korrekturabschnitt 46 ist in der auf den Differenz-Berechnungsabschnitt 45 folgenden
Stufe vorgesehen, wobei der Integralwert nach der Vollwellen-Gleichrichtung
des Differenzwertes Sd durch den Makrelenhaut-Korrekturabschnitt 46 berechnet
wird. Wenn der Integralwert größer als ein
vorbestimmter Wert (Bezugsspannung REF2) ist, wird der Differenzwert
Sd in der vermindernden Richtung korrigiert. Selbstverständlich muss
die Bezugsspannung REF2 durch Experimente in Übereinstimmung mit den Umständen bestimmt
werden.
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Auf
der Basis der oben beschriebenen Konfiguration kann ein in einem
Teil der Makrelenhaut 56 enthaltener Fehler 57 als
Defekt ohne übermäßige Erfassung
einer Makrelenhaut 56 festgestellt werden, wobei ein Alarmsignal
ALM ausgegeben werden kann. Daraus resultiert, dass Metallringe 2a mit
nur einer Makrelenhaut 56 die Prüfung bestehen, wodurch weniger
Material verschwendet wird und die Herstellungskosten reduziert
werden.
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Weiterhin
ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform
beschränkt.
Die Erfindung kann durch verschiedene Ausführungsformen realisiert werden.
Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung wie folgt realisiert werden.
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In
der oben beschriebenen Ausführungsform ist
die zu prüfende
Oberfläche
die Vorderfläche
der Metallringe 2a, wobei es sich aber auch um die Rückfläche handeln
kann.
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In
der oben beschriebenen Ausführungsform wird
das Licht von der Lichtquelle 21 (31) durch die Beleuchtungs-Optikfasern 22 und 23 (32 und 33)
zu einer zu prüfenden
Oberfläche
geführt,
wobei die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Das Licht von der
Lichtquelle 21 (31) kann direkt oder über ein optisches
Element wie etwa eine optische Linse auf eine zu prüfende Oberfläche strahlen.
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In
der oben beschriebenen Ausführungsform wird
der Optiksensorabschnitt durch zwei Systeme (das A-System 20 und
das B-System 30) gebildet, wobei er jedoch auch durch mehr
als zwei Systeme gebildet werden kann. Wenn er mit mehr als zwei Systemen
konfiguriert ist, können
die Systeme in der Umfangs- und Breitenrichtung der Metallringe 2a (als zweidimensionale
Anordnung) angeordnet werden.
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In
der oben beschriebenen Ausführungsform wird
das von einer zu prüfenden
Oberfläche
reflektierte Licht über
die Lichtempfangs-Optikfaser 24 (34) zu dem Lichtdetektor 25 (35)
geführt,
wobei die Verwendung der „Optikfaser” nur eine
bevorzugte Ausführungsform
darstellt. Es kann ein beliebiges Lichtführungsobjekt verwendet werden,
welches das von einer zu prüfenden
Oberfläche
reflektierte Licht mit möglichst
kleinem Intensitätsverlust
zu dem Lichtdetektor 25 (35) führen kann. Wenn der Intensitätsverlust
und die Flexibilität
ignoriert werden, kann das Lichtführungsobjekt einfach aus Glas
oder Kunststoff ausgebildet werden.
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Die
vorliegende Erfindung wurde mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben, wobei deutlich sein sollte, dass die Erfindung nicht
auf die hier beschriebenen Details beschränkt ist. Der Erfindungsumfang
wird durch die beigefügten
Ansprüche
definiert.
