JP2005283303A - 金属リング欠陥検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 欠陥９ａの状態や大きさ及び深さなどを子細に調査する際の効率と精度を改善した金属リング欠陥検出装置を提供する。
【解決手段】 無端ベルト状の金属リング２の表面の欠陥を検出する欠陥検出手段（２０）を備えた金属リング欠陥検出装置１５において、前記金属リングの周方向に１箇所必ず存在する特異部分（溶接跡７ａ）を基準指標として検出する基準指標検出手段（２１）と、前記欠陥検出手段によって検出された欠陥の位置を、前記基準指標検出手段によって検出された基準指標からの相対的な位置として特定する位置特定手段（２２）とを備える。
【選択図】 図１

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、無端ベルト状の金属リングの傷等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９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を積み重ねた並行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１０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同士を突き合わせて溶接し、リング状のドラム７を形成する。ドラム７の表面上に見える軸方向の直線状の筋（すじ）は溶接跡７ａである。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。ここで、“周長”とは、金属リング２の一周の長さのことをいう。金属リング２の周長は、ＣＶＴベルト１の積層場所毎に微妙に異なる。たとえば、最外周側では若干長く、最内周側では若干短い。

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の欠陥を検出し、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を構成する金属リング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。

ところで、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。

当然ながら、このような欠陥を有する金属リング２は、エンジンの重要な動力伝達要素の一つであるＣＶＴベルト１の構成部品として相応しくない。このため、ＣＶＴベルト１に組み付ける前に、金属リング２の欠陥を検出することが求められる。

金属リング２の欠陥の検出に利用可能な従来技術としては、たとえば、特許文献３に記載された「欠陥検出装置」（以下、従来装置という。）が知られている。
図１１は、従来装置の概念構成図である。この従来装置は、検査用光源８からの照射光を、一定方向に移動する被検査面９（ここでは、金属リング２の外表面又は内表面）に導くための複数本の照明用導光路１０ａ〜１０ｃ（光ファイバー）と、この照明用導光路１０ａ〜１０ｃの間に交互に配置され、被検査面９からの反射光Ｐａ、Ｐｂを受光部１１ａ、１１ｂに導くための少なくとも二つの受光用導光路１２ａ、１２ｂ（光ファイバー）とを備えるというものであり、二つの受光用導光路１２ａ、１２ｂを、僅かな距離Ｌを隔てて離隔配置した点がポイントである。

このように構成すると、被検査面９に傷等の欠陥がない場合には、二つの受光用導光路１２ａ、１２ｂによって導かれた反射光Ｐａ、Ｐｂはほぼ同等の強さで受光部１１ａ、１１ｂに与えられる一方、被検査面９に微細な欠陥があった場合には、当該欠陥部位の反射光が低下（乱反射による光量低下）するので、二つの受光用導光路１２ａ、１２ｂよって導かれた反射光Ｐａ、Ｐｂに差が生じ、その差分の大きさから欠陥の有無を自動的に判別することができる。

図１２は、従来装置を利用した欠陥検出の概念図である。同図（ａ）において、二つの受光用導光路１２ａ、１２ｂは距離Ｌだけ離れており、また、被検査面９（金属リング２の表面又は裏面）は、たとえば、速度Ｖで一定方向に移動している。

被検査面９に欠陥９ａが存在している場合は、まず、右側の受光用導光路１２ｂの端面が欠陥９ａに対向し、ある時間の経過後に、左側の受光用導光路１２ａの端面が欠陥９ａ′に対向する。ここで、欠陥９ａ′は速度Ｖで移動した後の欠陥９ａである。

欠陥９ａ（９ａ′）の乱反射によって光量が低下した光は、最初に右側の受光部１１ｂで受光され、ある時間の経過後に左側の受光部１１ａで受光される。同図（ｂ）はこのときの右側の受光部１１ｂの出力信号波形を示し、同図（ｃ）は同左側の受光部１１ａ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９の正常部分からの強い反射光レベル、“０”は被検査面９の欠陥９ａ（９ａ′）の部分からの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、つまり、〔「同図（ｂ）の波形」−「同図（ｃ）の波形」〕を計算すると、同図（ｄ）の波形（以下「差分値」という。）が得られる。

この差分値は、「同図（ｂ）の波形」と「同図（ｃ）の波形」が共に“５０”のときに“０”、また、「同図（ｂ）の波形」が“０”且つ「同図（ｃ）の波形」が“５０”のときに“−５０”、さらに、「同図（ｂ）の波形」が“５０”且つ「同図（ｃ）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ロー側しきい値（ＳＬ＿Ｌ）とを適用することにより、各々、欠陥９ａ、９ａ′に対応する信号１３、１３′を取り出すことができる。そして、その信号１３、１３′を二値化して極性を揃えることにより、同図（ｄ）に示すように、二つの欠陥検出パルス１４、１４′からなる欠陥検出警報信号ＡＬＭを生成することができる。左側の欠陥検出パルス１４′は欠陥９′を表し、右側の欠陥検出パルス１４は欠陥９を表している。

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 特開平１１−２４８６３７公報

しかしながら、上記の従来装置を利用したものにあっては、被検査面９（金属リング２の表面又は裏面）の欠陥９ａを検出できるものの、その欠陥９ａの“位置”を特定することができなかった。

一般に、不良品（ＣＶＴベルト１の耐久性に支障を来す程度の欠陥２ｂを有する金属リング２）を排除するという観点からは、被検査面９の欠陥９ａだけを検出できればよい。つまり、欠陥９ａの位置を特定する必要はない。しかしながら、欠陥９ａの発生原因の追求は不可欠であり、多くの場合、不良品の詳細な検討が求められる。このような検討においては、欠陥９ａの状態や大きさ及び深さなどを子細に調査する必要があり、拡大鏡などを用いて欠陥９ａを観察するが、その欠陥９ａの大まかな位置が特定されていない限り、金属リング２の全周にわたって満遍なく観察を行わなければならない。これは、言うまでもなく面倒な作業であり、効率が悪い上、見落としも避けられない。

そこで、本発明の目的は、金属リング２の欠陥２ｂの位置を速やかに特定できるようにし、以て、欠陥９ａの状態や大きさ及び深さなどを子細に調査する際の効率と精度を改善した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、無端ベルト状の金属リングの表面の欠陥を検出する欠陥検出手段を備えた金属リング欠陥検出装置において、前記金属リングの周方向に１箇所必ず存在する特異部分を基準指標として検出する基準指標検出手段と、前記欠陥検出手段によって検出された欠陥の位置を、前記基準指標検出手段によって検出された基準指標からの相対的な位置として特定する位置特定手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、好ましくは、前記基準指標は、前記金属リングの周方向に１箇所必ず存在し且つ該金属リングの周方向に直交すると共に該金属リングの幅方向の端から端まで直線的に連続する溶接跡であることを特徴とするものであり、
又は、前記基準指標は、前記金属リングの周方向の１箇所に印刷又は塗布されたマーク（好ましくは、前記金属リングの周方向に直交すると共に該金属リングの幅方向の端から端まで直線的に連続するもの）であることを特徴とするものであり、
又は、前記基準指標検出手段は、前記金属リングの側端の平滑さを周方向に継続して検査し、平滑さが失われている局所部分を基準指標として検出することを特徴とするものであり、
又は、前記基準指標検出手段は、漏洩磁束探傷法又は渦流探傷法若しくはその他の非破壊探傷法によって、前記特異部分を検出することを特徴とするものである。

本発明によれば、金属リングの欠陥の位置が、その金属リングの基準指標からの相対的な位置として特定される。
したがって、金属リングの欠陥を拡大鏡などを用いて子細に観察する際には、まず、基準指標を見つけ出し、次いで、その基準指標を手がかりにして上記の特定された位置付近を探索するという簡単な手順で、速やかに、しかも見落とし無く欠陥を発見することができる。その結果、欠陥の状態や大きさ及び深さなどを子細に調査する際の効率と精度を改善した金属リング欠陥検出装置を提供することができる。
また、基準指標に溶接跡を利用すれば、この溶接跡は金属リングに必ず存在するため、金属リングの製造工程上、特別な準備は必要ない。
また、基準指標として、印刷や塗布によって形成されたマークを利用すれば、溶接跡が目立たない又は溶接跡そのものが存在しない金属リングにも不都合がない。
また、漏洩磁束探傷法又は渦流探傷法若しくはその他の非破壊探傷法によって、前記特異部分を検出するようにすれば、検出の際に金属リングに傷等を与えることもなく、とりわけ、漏洩磁束探傷法は溶接跡の検出能力に優れているため、溶接跡を基準指標として検出する場合に好適である。

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１５は、リング周回駆動用モータ１６によって回転駆動される位置固定の駆動プーリ１７、その駆動プーリ１７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１８、所定の質量（例：８０Ｋｇ）を持つ荷重体１９、欠陥検出部２０（欠陥検出手段）、基準指標検出部２１（基準指標検出手段）、及び、表示部２２（位置特定手段）を含んで構成される。なお、駆動プーリ１７と従動プーリ１８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１７と従動プーリ１８の二つである。

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１８を初期位置（一点鎖線アの位置）にして、駆動プーリ１７と従動プーリ１８の間に金属リング２を掛け渡し、次いで、従動プーリ１８に荷重体１９を取り付けて従動プーリ１８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１６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２０を用いて、当該金属リング２の欠陥検査を行い、同時に、基準指標検出部２１を用いて、当該金属リング２の基準指標を検出する。

ここで、“基準指標”とは、金属リング２の周方向の基準点のことをいう。本実施形態における基準指標は、金属リング２の周方向に必ず一つだけ存在する溶接跡７ａ（図１０参照）である。

表示部２２は、欠陥検出部２０から出力される欠陥検出警報信号ＡＬＭと、基準指標検出部２１から出力される基準指標検出信号ＭＲＫとを、たとえば、時系列的に画面に並べて表示することにより、両信号の時間差から、欠陥の検出位置が金属リング２の周方向のどのあたりにあるのかを直感的に特定できるように、検査員に対して提示する。

図２は、欠陥検出部２０の概念構成図である。この図において、欠陥検出部２０は、少なくとも二つの光学的センサ部２３、２４（以下、「Ａ系光学的検査部２３」、「Ｂ系光学的検査部２４」又は、単に「Ａ系２３」、「Ｂ系２４」と称する。）と、判定部２５とを含む。なお、“少なくとも二つ”の光学的センサ部２３、２４を備える理由については後で説明する。

Ａ系２３及びＢ系２４は、同一の構成を有している。つまり、Ａ系２３（Ｂ系２４）は、光源２６（２７）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）に並行して導くための２本の照光用光ファイバー２８、２９（３０、３１）と、この照光用光ファイバー２８、２９（３０、３１）の間に挟まれた１本の受光用光ファイバー３２（３３）と、受光用光ファイバー３２（３３）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３４（３５）とを含んで構成されている。

判定部２５は、Ａ系２３の受光素子３４から出力された電気信号ＳａとＢ系２４の受光素子３５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３４（３５）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３４（３５）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２８、２９（３０、３１）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３４（３５）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２８、２９（３０、３１）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３２（３３）を介して受光素子３４（３５）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２３とＢ系２４の間隔が距離Ｌだけ離れているため、この距離Ｌを上記の欠陥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２３の受光用光ファイバー３２）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２４の受光用光ファイバー３３）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３４（３５）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２３、Ｂ系２４）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の端面を含む表面全体は、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２５のブロック図である。この図において、判定部２５は、Ａ系用増幅器３６、Ｂ系用増幅器３７、Ａ系用ＡＧＣ回路３８、Ｂ系用ＡＧＣ回路３９、差分演算部４０、ハイ側しきい値判定部４１、ロー側しきい値判定部４２、及び、警報信号発生部４３などを含んで構成されている。

Ａ系用増幅器３６は、Ａ系の受光素子３４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３８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３８は、Ａ系用増幅器３６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４４と、そのローパスフィルタ４４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４５とを含み、Ａ系用増幅器３６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３７も、上記のＡ系用増幅器３６と同様に、Ｂ系の受光素子３５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３９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３９は、Ｂ系用増幅器３７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４６と、そのローパスフィルタ４６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４７とを含み、Ｂ系用増幅器３７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４０は、Ａ系用増幅器３６から出力された電気信号Ｓａ＿３６とＢ系用増幅器３７から出力された電気信号Ｓｂ＿３７の差分値Ｓｄ（Ｓｄ＝［Ｓａ＿３６］−［Ｓｂ＿３７］）を演算するものである。

ハイ側しきい値判定部４１は、差分演算部４０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４２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４３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欠陥検出警報信号ＡＬＭを表示部２２に出力する。

図４は、基準指標検出部２１の概念構成図である。この図において、基準指標検出部２１は、非破壊検査手法の一つである「漏洩磁束探傷法（ＭＬＦＴ：Magnetic Leakage Flux Testing Method）」を用いて、金属リング２の周方向に１箇所必ず出現する基準指標、たとえば、該金属リング２の周方向に直交し且つ該金属リング２の幅方向の端から端まで連続する直線状の溶接跡７ａを検出し、その溶接跡７ａの検出に応答して所要の検出信号（基準指標検出信号ＭＲＫ）を表示部２２に出力する。

漏洩磁束探傷法は、他の非破壊検査方法に比べて、「溶接箇所の検出能力が高い」という特徴がある。このため、本発明に適用して好適であるが、発明の思想上は、他の非破壊検査方法（たとえば、渦流探傷法など）を排除しない。つまり、金属リング２の基準指標（溶接跡７ａ）を検出できる非破壊検査手法であればよい。以下、ベストモードの実施例として、漏洩磁束探傷法を適用したもの説明する。

漏洩磁束探傷法とは、比較的近年になって実用化された探傷法であり、その信頼性の高さから現在では鋼材等の強磁性体の検査に不可欠の方法となっている。漏洩磁束探傷法は、金属等の強磁性体の検査対象物を磁化し、それを消磁した後の漏洩磁束を磁気センサで検出するというものである。検査対象物の表面や表皮下に特異部分（傷等の欠陥部分）が存在している場合、その特異部分で漏洩磁束が生じるため、その漏洩磁束から傷等の欠陥部分を検出できる。

ここで、金属リング２の溶接跡７ａは検査対象物の特異部分である。傷等の欠陥部分との相違は、金属リング２の周方向に１箇所必ず出現する点、及び、金属リング２の周方向に直交し且つ金属リング２の幅方向の端から端まで直線的に連続している点にある。傷等の欠陥部分は、多くの場合、金属リング２の表裏面に局所的に出現し、幅方向の端から端まで直線的に連続することはない。

基準指標検出部２１は、検査対象物である金属リング２の近傍に配置される磁化ヨーク４８と、この磁気磁化ヨーク４８に取り付けられている磁気ラインセンサ４９と、これらの磁化ヨーク４８と磁気ラインセンサ４９を保持して、金属リング２に対する傾きや金属リング２の被検査面との間の離隔距離Ｄなどのトラバースを調節するトラバース装置５０と、トラバース装置５０に対するトラバースの制御値を発生するトラバース制御部５１と、磁化ヨーク４８に加える磁化電流を発生する磁化電流発生部５２と、磁気ラインセンサ４９で検出された漏洩磁束信号を増幅し、必要であれば波形成形する漏洩磁束検出部５３と、上記のトラバース制御部５１や磁化電流発生部５２を制御すると共に、漏洩磁束検出部５３の出力信号に基づいて、検査対象物である金属リング２の周方向に１箇所必ず出現する基準指標（溶接跡７ａ）を検出し、その検出に応答して、所要の検出信号（基準指標検出信号ＭＲＫ）を出力する基準指標検出部５４とを備える。

基準指標検出部２１の動作は、以下のとおりである。なお、この基準指標検出部２１の動作中は、前記の欠陥検出部２０が動作している。すなわち、従動プーリ１８を初期位置（一点鎖線アの位置）にして、駆動プーリ１７と従動プーリ１８の間に金属リング２を掛け渡し、次いで、従動プーリ１８に荷重体１９を取り付けて従動プーリ１８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、そして、その状態でリング周回駆動用モータ１６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２０を用いて、当該金属リング２の表面欠陥の検査を行っている。

基準指標検出部２１は、金属リング２の欠陥検査を行っている間、次の動作を実行する。
（ステップＳ１）
まず、トラバース制御部５１の制御によりトラバース装置５０を駆動して、磁化ヨーク４８を周回中の金属リング２の被検査面に所定の離隔距離Ｄまで近づける。この離隔距離Ｄは、漏洩磁束探傷法におけるリフトオフであり、リフトオフを満たしているか否かの判断は、たとえば、不図示の非接触レーザ変位計などを用いて行うことができる。

（ステップＳ２）
次に、磁化電流発生部５２から磁化ヨーク４８に所定の大きさの直流磁化電流を所定の時間流し続けて、検査対象物である金属リング２を磁化する。
図６（ａ）は、磁化電流の制御特性図であり、時間Ｔａ〜Ｔｂは、金属リング２の磁化期間である。すなわち、この期間、所定の大きさの直流磁化電流ｉａを流し続けて、検査対象物である金属リング２を磁化する。

（ステップＳ３）
次に、磁化電流発生部５２から磁化ヨーク４８に供給する直流磁化電流を一定の割合で減少させ、最終的に磁化電流を“０”にする。図６（ａ）の時間Ｔｂ〜Ｔｃは、磁化電流の一定割合減少期間である。

（ステップＳ４）
そして、磁化電流発生部５２から磁化ヨーク４８に供給する直流磁化電流が“０”になった時点（図６（ａ）の時間Ｔｃ参照）で、基準指標検出部５４における基準指標の検出処理を開始し、検査対象物である金属リング２の周方向に１箇所必ず出現する基準指標（溶接跡７ａ）を検出すると、所要の検出信号（基準指標検出信号ＭＲＫ）を出力する。

図５（ａ）は、磁気ラインセンサ４９の構成図である。磁気ラインセンサ４９は、金属リング２の幅方向に一列に配列された複数個の磁気センサ素子４９ａ、４９ａ、４９ａ、・・・・（たとえば、ホール素子）によって構成されている。

ここで、金属リング２の溶接跡７ａと金属リング２の欠陥９ａでは共に漏洩磁束を生じ、いずれの漏洩磁束も磁気ラインセンサ４９によって検出される。しかしながら、磁気ラインセンサ４９を、金属リング２の幅方向に一列に配列された複数個の磁気センサ素子４９ａ、４９ａ、４９ａ、・・・・で構成しているため、前者の漏洩磁束（溶接跡７ａによって生じるもの）は、ほぼすべての磁気センサ素子４９ａ、４９ａ、４９ａ、・・・・で検出されるのに対し、後者の漏洩磁束（欠陥９ａによって生じるもの）は、一部の磁気センサ素子６１ａでしか検出されない。

これは、溶接跡７ａと欠陥９ａとの違い、すなわち、溶接跡７ａは金属リング２の周方向に１箇所必ず出現し、しかも、該リングの周方向に直交し且つ該金属リング２の幅方向の端から端まで直線的に連続しているのに対して、欠陥９ａは、多くの場合、金属リング２の表裏面に局所的に出現し、幅方向の端から端まで直線的に連続することがないからである。

図５（ｂ）は、溶接跡７ａと欠陥９ａとを検出したときの磁気ラインセンサ４９の漏洩磁束信号図である。この図において、欠陥９ａを検出したときの漏洩磁束信号は、その欠陥９ａの大きさ（金属リング２の幅方向の大きさ）に対応して小さいが、溶接跡７ａを検出したときの漏洩磁束信号は、ほぼ金属リング２の幅方向全体にわたる大きさとなり、両者の違いは明らかである。

したがって、このような溶接跡７ａと欠陥９ａとの違いを基準指標検出部５４で判別することにより、単なる欠陥９ａに惑わされることなく、金属リング２の溶接跡７ａを周方向の“基準指標”として確実に検出することができる。具体的には、基準指標検出部５４において、漏洩磁束検出部５３からの漏洩磁束信号の時間的な長さを調べ、前記の複数個の磁気センサ素子４９ａ、４９ａ、４９ａ、・・・・のほぼすべて（又は所定の個数以上）によって検出されたとみなされる長さである場合に、溶接跡７ａの検出を確定し、所要の検出信号（基準指標検出信号ＭＲＫ）を生成して表示部２２に出力すればよい。

図６（ｂ）は、表示部２２の表示例を示す図である。この図において、表示部２２（のモニター画面）には、基準指標検出部２１から出力された基準指標検出信号ＭＲＫと、前述の欠陥検出部２０から出力された欠陥検出警報信号ＡＬＭとが、同一の時間スケールで二列に並べて表示されている。基準指標検出信号ＭＲＫは、基準指標（溶接跡７ａ）の検出を示す等間隔の基準指標パルス５５を含み、また、欠陥検出警報信号ＡＬＭは、欠陥９ａの検出を示す欠陥検出パルス５６、５７を含む。欠陥検出パルス５６、５７は、図１２（ｄ）の欠陥検出パルス１４、１４′に相当する。

ここで、基準指標パルス５５の１周期長をＴとすると、このＴは、金属リング２ａの周長Ｆに対応するから、基準指標パルス５５から欠陥検出パルス５６、５７までの時間をＴΔとすれば、金属リング２ａの溶接跡７ａから欠陥９ａまでの距離Ｘは、概ね、次式（１）で与えられる。

Ｘ＝Ｆ×（ＴΔ÷Ｔ） ・・・・（１）

したがって、上記のＸの値、すなちわ、金属リング２の溶接跡７ａからの距離Ｘを画面上に表示したりして、検査員に提示するようにすれば、検査員は、そのＸの値から金属リング２の欠陥２ｂの位置を速やかに特定することができるようになる。

その結果、金属リング２の欠陥を拡大鏡などを用いて子細に観察する際には、まず、基準指標（溶接跡７ａ）を探し出し、次いで、その基準指標を目印にして上記の特定された位置（Ｘ）付近を探索するという簡単な手順を行うだけで、速やかに、しかも見落とし無く、欠陥９ａを見つけ出すことができ、欠陥９ａの状態や大きさ及び深さなどを子細に調査する際の効率と精度を改善した金属リング欠陥検出装置１５を提供することができる。

なお、上記の実施形態では、基準指標の検出部（基準指標検出部２１）と、欠陥の検出部（欠陥検出部２０）とを別々に設けているが、これに限定されない。基準指標検出部２１は基準指標だけでなく、細かな傷等の欠陥も検出できる能力を持っているため、基準指標検出部２１を用いて欠陥の検出も行ってもよい。このようにした場合、基準指標検出部２１は、基準指標検出手段と欠陥検出手段の二つの手段の機能を兼務することとなり、当然ながら欠陥検出部２０は不要になる。

また、上記の実施形態では、金属リング２の幅方向（表裏面）の溶接跡７ａを検出しているが、これに限定されない。たとえば、金属リング２の側端面の溶接跡を検出してもよい。
図７は、金属リング２の側端面の溶接跡を示す図である。この図において、金属リング２の側端面の溶接跡は、その前後の側端面よりも若干“うねって”いるため、このうねり部７３を検出して基準指標としてもよい。すなわち、金属リング２の側端の平滑さを表面粗さ計などによって周方向に継続して検査し、平滑さが失われている局所部分（上記のうねり部７３）を基準指標として検出してもよい。

また、金属リング２の表裏面又は側端面の溶接跡の検出方法としては、前述の磁気的手法（漏洩磁束探傷法や渦流探傷法など）のみならず、画像認識などの様々な公知技術を適用してもよい。

たとえば、画像認識技術を適用する場合には、金属リング２の基準指標として溶接跡以外のものを使用することができる。
図８は、金属リング２の基準指標の他の例を示す図である。この図において、金属リング２には、その幅方向に沿って直線状のマーク７４が１箇所付けられている。このマーク７４は、金属リング２の厚みと機械的強度（靱性や疲労強度）に影響を与えないもの、たとえば、インク等の着色剤又は所定の波長光に感応して発色若しくは発光する塗料などを塗布して描かれたものである。不図示のカメラを用いてこのマーク７４を画像認識すればよい。前記の実施の形態と同様に、その認識位置からの相対的な距離で欠陥の位置を特定することができる。

なお、このマーク７４は、図示のとおり、金属リング２の周方向に直交すると共に該金属リング２の幅方向の端から端まで直線的に連続する形状を有しているが、これは一例であり、この形状に限定されない。欠陥と区別できる形状であればよい。たとえば、該金属リング２の両端に接しない形状、つまり、マーク７４の長さを金属リング２の幅よりも短くしてもよいし、又は、直線状のみならず、矩形やその他の任意形状としてもよい。

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２０の概念構成図である。 判定部２５のブロック図である。 基準指標検出部２１の概念構成図である。 磁気ラインセンサ４９の構成図及び溶接跡７ａと欠陥９ａとを検出したときの磁気ラインセンサ４９の漏洩磁束信号図である。 磁化電流の制御特性図及び表示部２２の表示例を示す図である。 金属リング２の側端面の溶接跡を示す図である。 金属リング２の基準指標の他の例を示す図である。 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。 従来装置の概念構成図である。 従来装置を利用した欠陥検出の概念図である。

符号の説明

２ 金属リング
７ａ 溶接跡（基準指標）
９ａ 欠陥
１５ 金属リング欠陥検出装置
２０ 欠陥検出部（欠陥検出手段）
２１ 基準指標検出部（基準指標検出手段）
２２ 表示部（位置特定手段）
７３ うねり部（局所部分）
７４ マーク

Claims (6)

1. 無端ベルト状の金属リングの表面の欠陥を検出する欠陥検出手段を備えた金属リング欠陥検出装置において、
   前記金属リングの周方向に１箇所必ず存在する特異部分を基準指標として検出する基準指標検出手段と、
   前記欠陥検出手段によって検出された欠陥の位置を、前記基準指標検出手段によって検出された基準指標からの相対的な位置として特定する位置特定手段と
   を備えたことを特徴とする金属リング欠陥検出装置。
2. 前記基準指標は、前記金属リングの周方向に１箇所必ず存在し且つ該金属リングの周方向に直交すると共に該金属リングの幅方向の端から端まで直線的に連続する溶接跡であ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。
3. 前記基準指標は、前記金属リングの周方向の１箇所に印刷又は塗布されたマークであ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. 前記マークは、前記金属リングの周方向に直交すると共に該金属リングの幅方向の端から端まで直線的に連続するものであることを特徴とする請求項３記載の金属リング欠陥検出装置。
5. 前記基準指標検出手段は、前記金属リングの側端の平滑さを周方向に継続して検査し、平滑さが失われている局所部分を基準指標として検出す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。
6. 前記基準指標検出手段は、漏洩磁束探傷法又は渦流探傷法若しくはその他の非破壊探傷法によって、前記特異部分を検出す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。
   
   

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