JP2005283302A - 金属リング欠陥検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小傷欠陥２ａや大傷欠陥２ｂを区別して検出でき、又は、大傷欠陥２ｂに隠れた小傷欠陥２ａも検出できる金属リング欠陥検出装置を提供する。
【解決手段】 前記欠陥検出部（１５）は、検査対象物（２）の被検査面を照明する光源（２１、２３、３３）と、前記被検査面からの反射光を第一の受光素子（２６）に導く第一の導光路（２５）及び該反射光を第二の受光素子（３６）に導く第二の導光路（３５）と、前記第一の受光素子から出力される電気信号と前記第二の受光素子から出力される電気信号との差分値を演算する差分値演算手段と、前記差分値と所定のしきい値とを比較して前記被検査面の欠陥の有無を判別する判別手段とを含む金属リング欠陥検出装置であって、前記第一の導光路（２５）及び第二の導光路（３５）の直径φを、検出すべき欠陥（２ｄ）のサイズ（Ｄ）に対応させて設定したことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車等車両に搭載されるＶベルト式無段変速機のベルト（以下「ＣＶＴベルト」という。）を構成する部品の一つである金属リングの欠陥を検出する金属リング欠陥検出装置に関する。

ＣＶＴベルトとしては、たとえば、非特許文献１に記載されているように、厚さ０．２ｍｍ程度の薄板状の金属リングを多数枚重ねたものに、スチール製のエレメントを連続して嵌め込んで一体化した構造のものが知られている。

図１１は、ＣＶＴベルトの外観図である。この図において、ＣＶＴベルト１は、多数枚（たとえば、１２枚程度）の金属リング２を積み重ねた二連のベルト積層体３に、多数個（たとえば、４００個程度）のスチール製のエレメント４からなるエレメント積層体５を担持させて組み立てられている。

図１２は、ＣＶＴベルト１の概略的な製造工程図である。この図において、“超強靱鋼”（詳しくは後述する）の薄板６の端部６ａ同士を突き当てて溶接し、リング状のドラム７を形成する。次いで、そのドラム７を所定幅ずつ輪切り状に裁断して圧延し、基本周長の金属リング２を作成する。

次に、上記の金属リング２に溶体化処理等を施した後、各々の金属リング２に、ＣＶＴベルト１の積層場所に対応した所要の周長を与える周長補正処理を実行する。

次に、周長補正後の金属リング２に対して、時効処理や窒化処理などを施して表面硬度を高めた後、金属リング２の表面欠陥の有無を検査し、検査をパスした金属リング２を順次に積層し、その積層体にエレメント４を嵌め込んで一体化して、ＣＶＴベルト１を完成する。

上記のとおり、ＣＶＴベルト１の金属リング２には「超強靱鋼」が用いられる。ＣＶＴベルト１に相応しい超強靱鋼としては、たとえば、特許文献１に記載されているようなマルエージング鋼がある。マルエージング鋼は靱性に優れているという特徴から、ＣＶＴベルト１に用いて好適であるが、疲労強度の点で充分とはいえない。この疲労強度を補うために、たとえば、特許文献２に記載されているような窒化処理を行っている。

窒化処理とは、非特許文献２に記載されているように、鋼の表面に窒素を浸透させて窒化鉄の硬化層（硬化膜）を形成する処理のことをいう。塩浴窒化法や、タフトライド法、プラズマ窒化法、あるいは、ガス軟窒化法など知られているが、ＣＶＴベルト１等の量産部品においては、一般にコストの点でガス軟窒化法が用いられる。この方法によれば、鋼表面に、硬度Ｈｖ４００〜７００程度の硬化層を、８〜１５μｍ程度の深さで形成することができる。

このように、表面に硬化層を形成した金属リング２であるが、その硬度は完全なものではなく（Ｈｖ４００〜７００程度）、金属リング２同士の擦れやぶつかり、又は、他の器物との干渉等により、不本意ながら、しばしば、その表面に傷（以下「欠陥」という。）が付くことがある。

図１３は、金属リング２の欠陥の例を示す図である。同図（ａ）は小傷欠陥２ａの例、同図（ｂ）は大傷欠陥２ｂの例、同図（ｃ）はそれらの複合欠陥２ｃの例である。小傷欠陥２ａはサイズ（面積）が小さい傷のことであり、大傷欠陥２ｂはサイズが大きい傷のことである。

宮地知巳著"理想の変速機ＣＶＴの性能を最大限に引き出す"、［online］、［平成１４年８月２５日検索］、インターネット＜URL: http://www.idemitsu.co.jp/lube/cvt/cvtbody2.html＞ ＤＥＳＩＧＮ ＭＥＣＨＡＮＩＣ ｆｏｒ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ ＆ ｄｅｓｉｇｎｅｒｓ"窒化処理"、[online]、[平成１６年２月２８日]、インターネット＜URL: http://homepage1.nifty.com/seas/database/heat/nitro.htm＞ 特開平１１−１１７０１７公報 特開平１１−２０００１０公報

従来、金属リング２の欠陥の判定は目視によって行われていた。つまり、作業者がいちいち金属リング２の表面を直視又は拡大鏡を用いて観察し、小傷欠陥２ａや大傷欠陥２ｂ又はそれらの複合欠陥２ｃを発見した場合に、それらの傷の深さを調べていた。

しかしながら、このような人為的な手法は、手間がかかって面倒であり、効率が悪い上、作業者毎のバラツキも大きく、充分な検査精度と再現性が得られないものであった。また、大傷欠陥２ｂは、単なる擦れ痕（光沢痕）であるため、光沢痕中に小傷欠陥２ａが含まれていた場合、すなわち、複合欠陥２ｃの場合は、その大傷欠陥２ｂの光沢に隠れて小傷欠陥２ａを見落とすことがあった。

そこで、本発明の目的は、小傷欠陥２ａや大傷欠陥２ｂを区別して検出でき、又は、大傷欠陥２ｂに隠れた小傷欠陥２ａも検出できる金属リング欠陥検出装置を提供することにある。

本発明は、少なくとも二つのプーリと、該プーリ間に掛け渡される検査対象物としての金属リングと、該プーリを回転させて前記金属リングに周回運動を与える回転駆動手段と、回転中の前記プーリの間隔を加減しながら前記金属リングに所定のテンションを与えるテンション付与手段と、周回運動中の前記金属リングの被検査面である表面の欠陥を検査する欠陥検出部とを備え、前記欠陥検出部は、検査対象物の被検査面を照明する光源と、前記被検査面からの反射光を第一の受光素子に導く第一の導光路及び該反射光を第二の受光素子に導く第二の導光路と、前記第一の受光素子から出力される電気信号又はその電気信号に相関する電気信号と前記第二の受光素子から出力される電気信号又はその電気信号に相関する電気信号との差分値を演算する差分値演算手段と、前記差分値と所定のしきい値とを比較して前記被検査面の欠陥の有無を判別する判別手段とを含む金属リング欠陥検出装置であって、前記第一の導光路及び第二の導光路の直径（図２の“φ”参照）を、検出すべき欠陥のサイズに対応させて設定したことを特徴とするものである。
又は、少なくとも二つのプーリと、該プーリ間に掛け渡される検査対象物としての金属リングと、該プーリを回転させて前記金属リングに周回運動を与える回転駆動手段と、回転中の前記プーリの間隔を加減しながら前記金属リングに所定のテンションを与えるテンション付与手段と、周回運動中の前記金属リングの被検査面である表面の欠陥を検査する欠陥検出部とを備え、前記欠陥検出部は、検査対象物の被検査面を照明する光源と、前記被検査面からの反射光を第一の受光素子に導く第一の導光路及び該反射光を第二の受光素子に導く第二の導光路と、前記第一の受光素子から出力される電気信号又はその電気信号に相関する電気信号と前記第二の受光素子から出力される電気信号又はその電気信号に相関する電気信号との差分値を演算する差分値演算手段と、前記差分値と所定のしきい値とを比較して前記被検査面の欠陥の有無を判別する判別手段とを含む金属リング欠陥検出装置であって、前記第一の導光路及び第二の導光路の直径φと間隔（図１０の“Ｌ”参照）とを、検出すべき欠陥のサイズに対応させて設定したことを特徴とするものである。
また、好ましくは、小さな欠陥を検出する場合には、前記直径φをその小さな欠陥のサイズに対応させる一方、大きな欠陥を検出する場合には、前記直径φをその大きな欠陥のサイズに対応させることを特徴とするものであり、
又は、小さな欠陥を検出する場合には、前記直径φをその小さな欠陥のサイズに対応させる一方、大きな欠陥を検出する場合には、前記直径φをその大きな欠陥のサイズに対応させ、又は、小さな欠陥と大きな欠陥の双方を検出する場合には、前記直径φをその小さな欠陥のサイズに対応させると共に、前記間隔Ｌをその小さな欠陥のサイズに対応させることを特徴とするものである。

本発明によれば、第一の導光路及び第二の導光路の直径φを小さな欠陥のサイズに対応させれば、小さな欠陥だけを検出することができ、あるいは、直径φを大きな欠陥のサイズに対応させれば、大きな欠陥だけを検出することができる。又は、第一の導光路及び第二の導光路の直径φを小さな欠陥のサイズに対応させると共に、第一の導光路及び第二の導光路の間隔Ｌを大きな欠陥のサイズに対応させれば、小さな欠陥と大きな欠陥の双方を検出することができる。したがって、小さな欠陥（小傷欠陥２ａ）や大きな欠陥（大傷欠陥２ｂ）を区別して検出でき、又は、大傷欠陥２ｂに隠れた小傷欠陥２ａも検出できる金属リング欠陥検出装置を提供することができる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明における様々な細部の特定ないし実例および数値や文字列その他の記号の例示は、本発明の思想を明瞭にするための、あくまでも参考であって、それらのすべてまたは一部によって本発明の思想が限定されないことは明らかである。また、周知の手法、周知の手順、周知のアーキテクチャおよび周知の回路構成等（以下「周知事項」）についてはその細部にわたる説明を避けるが、これも説明を簡潔にするためであって、これら周知事項のすべてまたは一部を意図的に排除するものではない。かかる周知事項は本発明の出願時点で当業者の知り得るところであるので、以下の説明に当然含まれている。

図１は、金属リング欠陥検出装置の概念的な構成図である。金属リング欠陥検出装置１０は、リング周回駆動用モータ１１（回転駆動手段）によって回転駆動される位置固定の駆動プーリ１２、その駆動プーリ１２と同一の回転平面上に離隔配置される位置可変の従動プーリ１３、所定の質量（例：８０Ｋｇ）を持つ荷重体１４（テンション付与手段）、及び、欠陥検出部１５を含んで構成される。なお、駆動プーリ１２と従動プーリ１３に加えて、さらに、１個又は複数個の案内プーリを有していてもよいが、必要最小限のプーリは駆動プーリ１２と従動プーリ１３の二つである。発明の要旨に記載の「少なくとも二つのプーリ」とは、この必要最小限のプーリを意味する。

検査対象物である金属リング２を検査する際には、まず、従動プーリ１３を初期位置（一点鎖線アの位置）にして、駆動プーリ１２と従動プーリ１３の間に金属リング２を掛け渡し、次いで、従動プーリ１３に荷重体１４を取り付けて従動プーリ１３を移動させることにより、金属リング２に所要のテンションを与える。そして、その状態でリング周回駆動用モータ１１を駆動して金属リング２を一定方向（矢印イ方向）に周回させつつ、欠陥検出部１５を用いて、当該金属リング２の欠陥検出を行う。

図２（ａ）は、欠陥検出部１５の概念構成図である。この図において、欠陥検出部１５は、少なくとも二つの光学的センサ部２０、３０（以下、「Ａ系光学的検査部２０」、「Ｂ系光学的検査部３０」又は、単に「Ａ系２０」、「Ｂ系３０」と称する。）と、判定部４０とを含む。なお、“少なくとも二つ”の光学的センサ部２０、３０を備える理由については後で説明する。

欠陥検出部１５は、各系共通の光源２１からの光を検査対象物（金属リング２）の被検査面（金属リング２の表面又は裏面；以下「表面」で代表）に導くための照光用光ファイバー２２を備えると共に、Ａ系２０及びＢ系３０のそれぞれで、以下の構成を有している。

つまり、Ａ系２０（Ｂ系３０）は、光源２３（３３）からの光を検査対象物の被検査面に導くための照光用光ファイバー２４（３４）と、上記の照光用光ファイバー２２及び照光用光ファイバー２４（３４）の間に挟まれた受光用光ファイバー２５（３５）と、受光用光ファイバー２５（３５）によって導かれた被検査面からの反射光Ｐａ（Ｐｂ）を電気信号Ｓａ（Ｓｂ）に変換する受光素子２６（３６）とを含んで構成されている。Ａ系２０の受光用光ファイバー２５は発明の要旨に記載の「第一の導光路」を構成し、Ａ系２０の受光素子２６は同要旨に記載の「第一の受光素子」を構成する。また、Ｂ系３０の受光用光ファイバー３５は同要旨に記載の「第二の導光路」を構成し、Ｂ系３０の受光素子３６は同要旨に記載の「第二の受光素子」を構成する。

ここで、Ａ系２０及びＢ系３０を構成する５本の光ファイバー（照光用光ファイバー２２、２４、３４、受光用光ファイバー２５、３５）の各々の直径と欠陥のサイズとの関係は、本実施形態における重要なポイントであり、以下のとおりである。

図２（ｂ）は、光ファイバーの直径と検出可能な傷のサイズとの対応図である。この図において、φは、Ａ系２０及びＢ系３０を構成する５本の光ファイバー（照光用光ファイバー２２、２４、３４、受光用光ファイバー２５、３５）の各々の“直径”（詳細には保護用外皮を含まない光ファイバーの純粋な直径）である。たとえば、φ＝５０μｍであり、検出すべき有害欠陥２ｄのサイズをＤとした場合、φ＝Ｄ、又は、φ＞Ｄとしてある点に特徴がある。なお、有害欠陥２ｄとは、ＣＶＴベルト１の耐久性に影響を与える欠陥であり、たとえば、図１３の小傷欠陥２ａに相当するものである。

判定部４０は、Ａ系２０の受光素子２６から出力された電気信号ＳａとＢ系３０の受光素子３６から出力された電気信号Ｓｂとに基づいて、金属リング２の被検査面の欠陥の有無を判定するものであり、その基本原理は、「二つの受光素子２６（３６）に入射する光の強度は、被検査面に欠陥がないときはほぼ同じとなり、欠陥があるときは異なる」ことに着目し、「二つの受光素子２６（３６）から出力された電気信号Ｓａ、Ｓｂの差分値をとって、その差分値が大きい場合に、被検査面に欠陥があると判別する」というものである。

このことをもう少し分かりやすく説明すると、今、金属リング２の被検査面に欠陥がない場合は、被検査面は平滑な面であり、照光用光ファイバー２２、２４（３４）からの光は、その平滑な面で一様に反射し、乱反射はほとんど生じない。このため、二つの受光素子２６（３６）に入射する光の強度はほぼ同じ大きさとなり、この場合、電気信号Ｓａ、Ｓｂの差分値はほぼ「０」となる。

これに対して、金属リング２の被検査面に欠陥があった場合、照光用光ファイバー２２、２４（３４）からの光は、その欠陥場所で乱反射するため、受光用光ファイバー２５（３５）を介して受光素子２６（３６）に導かれる光の強度が、その乱反射の分だけ低下する。このとき、Ａ系２０とＢ系３０の受光用光ファイバー２５（３５）の間隔Ｍを欠陥のサイズよりも充分に大きくしておけば、一方の系の受光用光ファイバー（たとえば、Ａ系２０の受光用光ファイバー２５）が、その欠陥の影響によって強度が低下した光を導いているとき、他方の系の受光用光ファイバー（Ｂ系３０の受光用光ファイバー３５）は、強度が低下しない光（つまり、欠陥がない平滑な面からの強い反射光）を導くこととなる。したがって、この場合には、電気信号Ｓａ＜電気信号Ｓｂとなるので、その差分値は、上記の正常時（Ｓａ＝Ｓｂ）に比べて明らかに大きくなる。

以上の原理により、「二つの受光素子２６（３６）から出力された電気信号Ｓａ、Ｓｂの差分値をとって、その差分値が大きい場合に、被検査面に欠陥があると判別する」ことができる。

なお、すくなくとも二つの系（Ａ系２０、Ｂ系３０）を必要とする理由は、次のとおりである。上記の原理説明より、被検査面に欠陥がない場合は、いずれの系から出力された電気信号Ｓａ（又はＳｂ）も「大きな値」となる。そして、被検査面に欠陥がある場合は、いずれの系も、その欠陥からの反射光（乱反射している分だけ強度が低下した光）を受光しているときは、その系から出力された電気信号Ｓａ（またはＳｂ）は「小さな値」となる。

基本的に、これらの「大きな値」と「小さな値」を見分けることにより欠陥の判定は可能である。しかしながら、これだけでは、安定した判定は期待できず、実用上の点で支障がある。なぜならば、検査対象物、とりわけ、ＣＶＴベルト１に用いられる金属リング２の表面全体は、窒化処理によって艶消し状態になっており、しかも、その艶消しの程度が製品（又はロット）毎に一定していないため、正常判定時の基準となる電気信号Ｓａ（又はＳｂ）の「大きな値」にバラツキが生じるからである。光学的センサ部を“少なくとも二つの系”で構成し、それらの系から出力された電気信号Ｓａ（及びＳｂ）の“差分値”をとることにすれば、上記のバラツキの影響を排除し、安定した判定を行って、実用的なものとすることができる。

図３は、判定部４０のブロック図である。この図において、判定部４０は、Ａ系用増幅器４１、Ｂ系用増幅器４２、Ａ系用ＡＧＣ回路４３、Ｂ系用ＡＧＣ回路４４、差分演算部４５（差分値演算手段）、ハイ側しきい値判定部４６（判別手段）、ロー側しきい値判定部４７（判別手段）、及び、警報信号発生部４８などを含んで構成されている。

Ａ系用増幅器４１は、Ａ系の受光素子２６から出力された電気信号Ｓａを増幅するものであり、その増幅率はＡ系用ＡＧＣ回路４３の出力によって増減制御されるようになっている。Ａ系用ＡＧＣ回路４３は、Ａ系用増幅器４１の出力信号の中から直流分を含む低周波成分のみをとりだすローパスフィルタ４９と、そのローパスフィルタ４９の出力と所定のリファレンス電圧ＲＥＦ１との差に応じた大きさのＡＧＣ電圧を発生する差動増幅器５０とを含み、Ａ系用増幅器４１は、このＡＧＣ電圧に応じた増幅率で電気信号Ｓａを増幅する。このＡＧＣ電圧の目的は、電気信号Ｓａに含まれる低周波成分の“揺らぎ”（主に金属リング２の“面ぶれ”に伴って発生する）を取り除くことにある。

Ｂ系用増幅器４２も、上記のＡ系用増幅器４１と同様に、Ｂ系の受光素子３６から出力された電気信号Ｓｂを増幅するものであり、その増幅率はＢ系用ＡＧＣ回路４４の出力によって増減制御されるようになっている。Ｂ系用ＡＧＣ回路４４は、Ｂ系用増幅器４２の出力信号の中から直流分を含む低周波成分のみをとりだすローパスフィルタ５１と、そのローパスフィルタ５１の出力と所定のリファレンス電圧ＲＥＦ１との差に応じた大きさのＡＧＣ電圧を発生する差動増幅器５２とを含み、Ｂ系用増幅器４２は、このＡＧＣ電圧に応じた増幅率で電気信号Ｓｂを増幅する。このＡＧＣ電圧の目的も、上記と同様であり、電気信号Ｓｂに含まれる低周波成分の“揺らぎ”を取り除くことにある。

差分演算部４５は、Ａ系用増幅器４１から出力された電気信号Ｓａ＿４１とＢ系用増幅器４２から出力された電気信号Ｓｂ＿４２の差分値Ｓｄ（Ｓｄ＝［Ｓａ＿４１］−［Ｓｂ＿４２］）を演算するものである。

ハイ側しきい値判定部４６は、差分演算部４５で演算された差分値Ｓｄと所定のハイ側しきい値ＳＬ＿Ｈとを比較して、Ｓｄ＞ＳＬ＿Ｈの場合にアクティブとなるハイ側判定結果信号Ｓｃ＿Ｈを出力し、ロー側しきい値判定部４７は、同差分値Ｓｄと所定のロー側しきい値ＳＬ＿Ｌとを比較して、Ｓｄ＞ＳＬ＿Ｌの場合にアクティブとなるロー側判定結果信号Ｓｃ＿Ｌを出力する。そして、警報信号発生部４８は、これら二つの判定結果信号（Ｓｃ＿Ｈ、Ｓｃ＿Ｌ）のいずれか一方がアクティブの時に、被検査面の欠陥検出を示す警報信号ＡＬＭを出力する。

さて、本発明の課題は、既述のとおり、「小傷欠陥２ａや大傷欠陥２ｂを区別して検出でき、又は、大傷欠陥２ｂに隠れた小傷欠陥２ａも検出できる金属リング欠陥検出装置を提供する」ことにある。

以下、この点について説明する。既述のとおり、欠陥検出部１５の光ファイバー（照光用光ファイバー２２、２４、３４、受光用光ファイバー２５、３５）の各々の直径φは、有害欠陥２ｄのサイズＤに相当するか、又はそれ以下の値として設定されている（図２（ｂ）参照）。

図４及び図５は、本実施形態の欠陥検出の概念図である。図４（ａ）において、いずれも直径φの二つの受光用光ファイバー２５、３５は、ファイバー径相当の微小距離Ｍ離れており、また、被検査面である金属リング２の表面は、たとえば、速度Ｖで一定方向に移動している。

＜小傷欠陥２ａの場合＞
被検査面にサイズＤの小傷欠陥２ａが存在している場合は、まず、図４（ｂ）に示すように、右側の受光用光ファイバー３５の端面のほぼ全部が小傷欠陥２ａに対向し、ある時間の経過後に、図４（ｃ）に示すように、左側の受光用光ファイバー２５の端面のほぼ全部が、速度Ｖで移動した後の小傷欠陥２ａ′に対向する。

このため、小傷欠陥２ａ、２ａ′の乱反射によって光量が著しく低下した光は、最初に右側の受光素子３６で受光され、ある時間の経過後に、左側の受光素子２６で受光される。図５（ａ）は、このときの右側の受光素子３６の出力信号波形を示し、図５（ｂ）は、左側の受光素子２６の出力信号波形を示している。

これらの信号波形中に示す数字（“５０”、“０”）は、説明のための便宜的な信号レベルを表している。たとえば、“５０”は被検査面の正常部分からの強い反射光レベル、“０”は被検査面の小傷欠陥２ａ（２ａ′）の部分からの著しく弱い反射光レベルを表している。

いま、これら二つの信号波形の差分値Ｓｄ、つまり、〔「図５（ａ）の波形」−「図５（ｂ）の波形」〕を計算すると、図５（ｃ）の波形が得られる。

この差分値Ｓｄは、「図５（ａ）の波形」と「図５（ｂ）の波形」が共に“５０”のときに“０”、また、「図５（ａ）の波形」が“０”且つ「図５（ｂ）の波形」が“５０”のときに“−５０”、さらに、「図５（ａ）の波形」が“５０”且つ「図５（ｂ）の波形」が“０”のときに“５０”となる。

したがって、このような差分値Ｓｄに適切なしきい値、たとえば、“５０”を若干下回る大きさのハイ側しきい値（ＳＬ＿Ｈ）と、“−５０”を若干下回る大きさのロー側しきい値（ＳＬ＿Ｌ）とを適用することにより、各々、小傷欠陥２ａ、２ａ′に対応する信号３７、３７′を取り出すことができる。そして、その信号３７、３７′を二値化して極性を揃えることにより、図５（ｄ）に示すように、二つの欠陥検出パルス３８、３８′からなる欠陥検出警報信号ＡＬＭを生成することができる。

以上のとおりであるから、Ａ系２０及びＢ系３０を構成する５本の光ファイバー（照光用光ファイバー２２、２４、３４、受光用光ファイバー２５、３５）の各々の直径φにほぼ一致するサイズＤの小傷欠陥２ａ、又は、その直径φよりも小さな小傷欠陥２ａを検出することができる。

＜大傷欠陥２ｂの場合＞
図６は、大傷欠陥２ｂ（光沢痕）の検出概念図である。大傷欠陥２ｂのサイズは、少なくとも受光用光ファイバー２５、３５の直径φより遙かに大きい。この図において、金属リング２の被検査面に大傷欠陥２ｂが生じていた場合、その大傷欠陥２ｂの表面（光を強く反射する光沢面）からの強い反射光は、大傷欠陥２ｂのサイズ（金属リング２の移動方向のサイズ）に対応した相当長い時間にわたって左右の受光用光ファイバー２５、３５の端面に継続的に入射する。この間、二つの受光素子２６、３６は、ほぼ同等の大きさの信号Ｓａ、Ｓｂを出力するため、信号Ｓａ、Ｓｂの差分値Ｓｄはほぼ０となり、結局、欠陥検出警報信号ＡＬＭが生成されないため、大傷欠陥２ｂは検出されない。

＜複合欠陥２ｃの場合＞
図７は、複合欠陥２ｃ（大傷欠陥２ｂ中に小傷欠陥２ａを含むもの）の検出概念図である。複合欠陥２ｃに含まれる大傷欠陥２ｂのサイズは、少なくとも受光用光ファイバー２５、３５の直径φより遙かに大きく、また、複合欠陥２ｃに含まれる小傷欠陥２ａのサイズは、少なくとも受光用光ファイバー２５、３５の直径φと同等か又はそれよりも小さい。

この図において、大傷欠陥２ｂの部分では、その表面（光を強く反射する光沢面）からの強い反射光が、大傷欠陥２ｂのサイズ（金属リング２の移動方向のサイズ）に対応した相当長い時間にわたって左右の受光用光ファイバー２５、３５の端面に継続的に入射するため、この間、二つの受光素子２６、３６は、ほぼ同等の大きさの信号Ｓａ、Ｓｂを出力し続け、信号Ｓａ、Ｓｂの差分値Ｓｄがほぼ０となるので、大傷欠陥２ｂは検出されないが、小傷欠陥２ａの部分では、以下のとおり、欠陥として検出される。

すなわち、右側の受光用光ファイバー３５の端面と小傷欠陥２ａとが対向しているときは、左側の受光用光ファイバー２５の端面と大傷欠陥２ｂの表面（光を強く反射する光沢面）が対向し、また、左側の受光用光ファイバー２５の端面と小傷欠陥２ａが対向しているときは、右側の受光用光ファイバー３５の端面と大傷欠陥２ｂの表面（光を強く反射する光沢面）が対向しているので、これらの二つの受光用光ファイバー２５、３５によって受光素子２６、３６に導かれる反射光Ｐａ、Ｐｂに差が生じる。

したがって、この小傷欠陥２ａの部分においては、差分値Ｓｄがしきい値（ＳＬ＿Ｈ、ＳＬ＿Ｌ）を超えるため、複合欠陥２ｃ中の大傷欠陥２ｂを無視しつつ、その小傷欠陥２ａを支障無く検出することができる。

以上のとおり、本実施形態では、検出したい欠陥のサイズをＤとするとき、少なくとも受光用光ファイバー２５、３５の直径φを、Ｄと同等又はＤを超えるサイズとしたので、たとえば、φ＝５０μｍとすれば、最大５０μｍ程度までのサイズの小傷欠陥２ａを支障無く検出することができる。しかも、およそ５０μｍを超えるサイズの大傷欠陥２ｂは無視して検出しないようにもできるとともに、さらに、その大傷欠陥２ｂの中に、最大５０μｍ程度までのサイズの小傷欠陥２ａが含まれている場合には、大傷欠陥２ｂを無視しつつ、その小傷欠陥２ａだけを検出することができる。

なお、以上の実施形態では、受光用光ファイバー２５、３５の直径φを、小傷欠陥２ａのサイズに対応させて、たとえば、φ＝５０μｍとしているが、これに限定されない。検出すべき欠陥のサイズに対応させればよい。たとえば、大傷欠陥２ｂを検出するのであれば、以下のようにしてもよい。

図８は、大傷欠陥２ｂを検出する場合の概念図である。この図において、上記の実施形態との相違は、Ａ系２０及びＢ系３０を構成する５本の光ファイバー（照光用光ファイバー２２、２４、３４、受光用光ファイバー２５、３５）の各々の直径φを、大傷欠陥２ｂのサイズに対応させた値、たとえば、１０倍の５００μｍとした点にある。

光沢痕などの大傷欠陥２ｂのサイズは様々であるが、このようにすると、少なくとも５００μｍ程度のサイズの大傷欠陥２ｂを検出し、それよりも遙かに小さな小傷欠陥２ａを検出しないようにすることができる。

図９は、φ＝５００μｍとしたときの概念図である。同図（ａ）に示すように、金属リング２の被検査面に５００μｍ程度のサイズの大傷欠陥２ｂが存在している場合、受光用光ファイバー２５、３５の端面のほぼすべてがその大傷欠陥２ｂに対向しているため、受光用光ファイバー２５、３５は大傷欠陥２ｂからの強い反射光を導くことになる。このときに、受光用光ファイバー２５、３５によって導かれる光量は、光ファイバーの断面積をＳ、大傷欠陥２ｂの単位面積あたりの反射光量をＰとすると、「Ｓ×Ｐ」で与えられる。

これに対して、同図（ｂ）に示すように、５００μｍ程度のサイズの大傷欠陥２ｂの中に、それよりも遙かに小さい小傷欠陥２ａが含まれていた場合は、その小傷欠陥２ａの部分で局所的な反射光の低下を生じ、受光用光ファイバー２５、３５への入射光が若干弱まる。この光量低下分をＧとすると、このときに、受光用光ファイバー２５、３５によって導かれる光量は「Ｓ×Ｐ−Ｇ」で与えられる。光量低下分Ｇは、小傷欠陥２ａの乱反射に起因するものであるが、小傷欠陥２ａのサイズが大傷欠陥２ｂに比べて充分に小さければ、つまり、φ＝５００μｍに比べて充分に小さければ、Ｇはきわめて小さいものとなるから、同図（ｂ）の場合も、ほぼ「Ｓ×Ｐ」とみなすことができ、結局、大傷欠陥２ｂに含まれる小傷欠陥２ａを検出しないようにすることができる。

図１０は、欠陥検出部１５の他の構成を示す図である。この図において、前記の実施形態における欠陥検出部１５（図２参照）との相違は、第一に、各系共通の光源２１と、その光源２１からの光を検査対象物（金属リング２）の被検査面に導くための照光用光ファイバー２２とを備えない点にあり、第二に、その照光用光ファイバー２２の代わりに、Ａ系の光源２３からの光を被検査面に導くための照光用光ファイバー２２ａと、Ｂ系の光源３３からの光を被検査面に導くための照光用光ファイバー２２ｂとを備えた点にある。さらに、第三に、二つの受光用光ファイバー２５（３５）の間の距離Ｌを、金属リング２の被検査面上の大傷欠陥２ｂのサイズＹとほぼ一致させた点にある。

なお、この欠陥検出部１５においても、前記の実施形態における欠陥検出部１５（図２参照）と同様に、受光用光ファイバー２５（３５）の直径φを、金属リング２の被検査面上の小傷欠陥２ａのサイズＤとほぼ一致又はそのＤよりも若干大きくなるようにしている。

この実施形態によれば、受光用光ファイバー２５（３５）の直径φを小傷欠陥２ａのサイズＤとほぼ一致又はそのＤよりも若干大きくなるようにしているので、金属リング２の小傷欠陥２ａを支障無く検出できると共に、二つの受光用光ファイバー２５（３５）の間の距離Ｌを大傷欠陥２ｂのサイズＹとほぼ一致させているため、この大傷欠陥２ｂも支障無く検出することができる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、その技術思想の範囲において、様々な変形例や発展例を包含することはもちろんであり、たとえば、以下のようにしてもよい。

上記の実施形態では、被検査面を金属リング２の“表面”としているが、同リングの“裏面”としてもよい。

また、上記の実施形態では、光源２１、２３、３１からの光を、照光用光ファイバー２２（又は２２ａ、２２ｂ）、２４、３４を介して被検査面に導いているが、これに限定されない。光源２１、２３、３１からの光を直接的に被検査面に照射してもよく、あるいは、光学レンズ等の光学要素を介して照射してもよい。
また、上記の実施形態では、光学的センサ部を二系統（Ａ系２０、Ｂ系３０）としているが、二を超える多系統としてもよいし、さらに、二を超える多系統とする場合には、各々の系を、金属リング２の周回方向と幅方向に配列（二次元配列）してもよい。

また、上記の実施形態では、被検査面からの反射光を、受光用光ファイバー２５、３５を介して受光素子２６、３６に導いているが、この“光ファイバー”の利用は、実施例のベストモードを示しているに過ぎない。要は、被検査面からの反射光をできるだけ少ない損失で受光素子２６、３６に導くことができる「導光体」であればよく、たとえば、損失や柔軟性を無視又は軽視すれば、ガラス製やプラスチック製などの単なる導光体であってもよい。

金属リング欠陥検出装置の概念的な構成図である。 欠陥検出部１５の概念構成図及び光ファイバーの直径（φ）と検出可能な傷のサイズとの対応図である。 判定部４０のブロック図である。 本実施形態の欠陥検出の概念図である。 本実施形態の欠陥検出の概念図である。 大傷欠陥２ｂ（光沢痕）の検出概念図である。 複合欠陥２ｃ（大傷欠陥２ｂ中に小傷欠陥２ａを含むもの）の検出概念図である。 大傷欠陥２ｂを検出する場合の概念図である。 φ＝５００μｍとしたときの概念図である。 欠陥検出部１５の他の構成を示す図である。 ＣＶＴベルトの外観図である。 ＣＶＴベルト１の概略的な製造工程図である。 金属リング２の欠陥を示す図である。

符号の説明

φ 直径
Ｌ 間隔
１１ リング周回駆動用モータ（回転駆動手段）
１４ 荷重体（テンション付与手段）
２１ 光源
２３ 光源
２５ 受光用光ファイバー（第一の導光路）
２６ 受光素子（第一の受光素子）
３３ 光源
３５ 受光用光ファイバー（第二の導光路）
３６ 受光素子（第二の受光素子）
４５ 差分演算部（差分値演算手段）
４６ ハイ側しきい値判定部（判別手段）
４７ ロー側しきい値判定部（判別手段）

Claims (4)

1. 少なくとも二つのプーリと、該プーリ間に掛け渡される検査対象物としての金属リングと、該プーリを回転させて前記金属リングに周回運動を与える回転駆動手段と、回転中の前記プーリの間隔を加減しながら前記金属リングに所定のテンションを与えるテンション付与手段と、周回運動中の前記金属リングの被検査面である表面の欠陥を検査する欠陥検出部とを備え、
   前記欠陥検出部は、
   検査対象物の被検査面を照明する光源と、
   前記被検査面からの反射光を第一の受光素子に導く第一の導光路及び該反射光を第二の受光素子に導く第二の導光路と、
   前記第一の受光素子から出力される電気信号又はその電気信号に相関する電気信号と前記第二の受光素子から出力される電気信号又はその電気信号に相関する電気信号との差分値を演算する差分値演算手段と、
   前記差分値と所定のしきい値とを比較して前記被検査面の欠陥の有無を判別する判別手段とを含む金属リング欠陥検出装置であって、
   前記第一の導光路及び第二の導光路の直径を、検出すべき欠陥のサイズに対応させて設定したことを特徴とする金属リング欠陥検出装置。
2. 少なくとも二つのプーリと、該プーリ間に掛け渡される検査対象物としての金属リングと、該プーリを回転させて前記金属リングに周回運動を与える回転駆動手段と、回転中の前記プーリの間隔を加減しながら前記金属リングに所定のテンションを与えるテンション付与手段と、周回運動中の前記金属リングの被検査面である表面の欠陥を検査する欠陥検出部とを備え、
   前記欠陥検出部は、
   検査対象物の被検査面を照明する光源と、
   前記被検査面からの反射光を第一の受光素子に導く第一の導光路及び該反射光を第二の受光素子に導く第二の導光路と、
   前記第一の受光素子から出力される電気信号又はその電気信号に相関する電気信号と前記第二の受光素子から出力される電気信号又はその電気信号に相関する電気信号との差分値を演算する差分値演算手段と、
   前記差分値と所定のしきい値とを比較して前記被検査面の欠陥の有無を判別する判別手段とを含む金属リング欠陥検出装置であって、
   前記第一の導光路及び第二の導光路の直径と間隔とを、検出すべき欠陥のサイズに対応させて設定したことを特徴とする金属リング欠陥検出装置。
3. 小さな欠陥を検出する場合には、前記直径をその小さな欠陥のサイズに対応させる一方、大きな欠陥を検出する場合には、前記直径をその大きな欠陥のサイズに対応させることを特徴とする請求項１記載の金属リング欠陥検出装置。
4. 小さな欠陥を検出する場合には、前記直径をその小さな欠陥のサイズに対応させる一方、大きな欠陥を検出する場合には、前記直径をその大きな欠陥のサイズに対応させ、又は、小さな欠陥と大きな欠陥の双方を検出する場合には、前記直径をその小さな欠陥のサイズに対応させると共に、前記間隔をその小さな欠陥のサイズに対応させることを特徴とする請求項２記載の金属リング欠陥検出装置。
   

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