JP2005283310A

JP2005283310A - リング端面欠陥検査装置

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Publication number: JP2005283310A
Application number: JP2004097236A
Authority: JP
Inventors: Koji Tange; 宏司丹下
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2005-10-13
Also published as: US7298470B2; DE102005014208A1; US20050219538A1; NL1028643A1; NL1028643C2; DE102005014208B4

Abstract

【課題】金属リング２の端面欠陥の検査を自動化できるようにし、以て、効率の改善と、良好な精度及び再現性が得られるリング端面欠陥検査装置を提供する。
【解決手段】欠陥検査部１５によって金属リング２の端面欠陥が検査する際に、角度変更手段により、前記欠陥検査部１５に含まれる少なくとも前記第一の導光路及び第二の導光路の前記被検査面に対する角度を所定の範囲（θ１〜θ５）で連続的に変更操作する。この変更操作は、目視検査における操作（金属リング２の端面２ａに対する視認方向を様々に変える操作）に相当するため、目視検査の経験則（金属リング２の角度を変えながら目視検査を行えば、端面２ａの光沢痕を見つけやすい。）を応用して、本発明の課題を達成できる。
【選択図】図４

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端面欠陥の有無を検査するリング端面欠陥検査装置に関する。

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１０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１１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同士を溶接して、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。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でない。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、その金属リング２はきわめて薄い（高々０．２ｍｍ程度）ため、ＣＶＴベルト１の製造工程中に、しばしば、その側端面に傷（以下「端面欠陥」という。）が付くことがある。

図１２は、金属リング２の端面欠陥を示す図である。今、同図（ａ）のイ部に端面欠陥が存在しているものと仮定する。同図（ｂ）はイ部のマイクロスコープ拡大写真図（拡大率：４８０倍程度）、同図（ｃ）はその模式図である。同図（ｃ）に示すように、金属リング２の端面２ａには、何らかの原因で付いた欠陥２ｂが認められる。この欠陥２ｂは、硬化層の欠損箇所であり、非欠陥部分（ハッチング部分）に比べて明らかに光沢があり、白く光った部分（光沢痕）として見える。

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＞ＤＥＳＩＧＮＭＥＣＨＡＮＩＣｆｏｒｍｅｃｈａｎｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｓ＆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

かかる端面欠陥の検査は、従来、目視で行っていた。つまり、作業員がいちいち金属リング２の端面を光にかざし、光沢の微妙な違いを人為的に判断して行っていた。しかしながら、このような人為的な検査は、効率が悪い上、作業員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という問題点がある。

そこで、本発明の目的は、金属リング２の端面欠陥の検査を自動化できるようにし、以て、効率の改善と、良好な精度及び再現性が得られるリング端面欠陥検査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側端面の欠陥を検査する欠陥検査部とを備え、前記欠陥検査部は、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リング端面欠陥検査装置であって、前記第一の導光路及び第二の導光路の前記被検査面に対する角度を所定の範囲で連続的に変更操作する角度変更手段を備えたことを特徴とするものである。
また、好ましくは、前記角度変更手段は、所定の円弧に沿って、前記第一の導光路及び第二の導光路の前記被検査面に対する角度を所定の範囲で連続的に変更操作するものであり、該所定の円弧は、前記被検査面に近い空間上の点を中心にして描かれる円の一部であることを特徴とするものである。
さらにまた、好ましくは、前記角度変更手段は、プレートと、このプレートに形成された円弧状の案内溝と、この案内溝に沿って往復移動する基板とを含み、該基板に、少なくとも前記第一の導光路及び第二の導光路を搭載すると共に、該案内溝の円弧を、前記被検査面に近い空間上の点を中心にして描かれる円の一部としたことを特徴とするものである。
ここで、「前記第一の導光路及び第二の導光路の前記被検査面に対する角度」とは、第一の導光路及び第二の導光路の光軸中心線と前記被検査面とのなす角度のことをいう。

本発明によれば、欠陥検査部によって金属リングの端面欠陥が検査される際に、角度変更手段により、前記欠陥検査部に含まれる少なくとも前記第一の導光路及び第二の導光路の前記被検査面に対する角度が所定の範囲で連続的に変更操作される。
この変更操作は、目視検査における操作（金属リング２の端面２ａに対する視認方向を様々に変える操作）に相当する。このため、目視検査の経験則（金属リング２の角度を変えながら目視検査を行えば、端面２ａの光沢痕を見つけやすい。）を応用して、本発明の課題を達成できる。

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、リング端面欠陥検査装置の概念的な構成図である。リング端面欠陥検査装置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、欠陥検査部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（一点鎖線ロの位置）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（矢印ハ方向）に周回させつつ、欠陥検査部１５を用いて、当該金属リング２の端面検査を行う。

図２は、欠陥検査部１５の概念構成図である。この図において、欠陥検査部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。

Ａ系２０及びＢ系３０は、同一の構成を有している。つまり、Ａ系２０（Ｂ系３０）は、光源２１（３１）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の端面２ａ）に並行して導くための２本の照光用光ファイバー２２、２３（３２、３３）と、この照光用光ファイバー２２、２３（３２、３３）の間に挟まれた１本の受光用光ファイバー２４（３４）と、受光用光ファイバー２４（３４）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２５（３５）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２４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２５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３４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３５は同要旨に記載の「第二の受光素子」を構成する。

判定部４０は、Ａ系２０の受光素子２４から出力された電気信号ＳａとＢ系３０の受光素子３４から出力された電気信号Ｓｂとに基づいて、金属リング２の被検査面の傷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２５（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２５（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２２、２３（３２、３３）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２５（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２２、２３（３２、３３）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２４（３４）を介して受光素子２５（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２０とＢ系３０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２０の受光用光ファイバー２４）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３４）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２５（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２５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、「金属リング２の端面欠陥の検査を自動化できるようにし、以て、効率の改善と、良好な精度及び再現性が得られるリング端面欠陥検査装置を提供する」ことにある。

金属リング２の表面欠陥は端面２ａのみならず、リングの内・外周面にも生じる。内・外周面の面幅は、端面２ａの幅（０．２ｍｍ程度）に比べて遙かに大きく、少なくとも二つの光学的センサ部２０、３０をその内・外周面に所定の微小距離隔てて対峙させることにより、これらの内外周面の欠陥検出は可能である。

しかしながら、端面２ａの場合は、単に、そのようにする（少なくとも二つの光学的センサ部２０、３０をその側端面２ａに所定の微小距離へ立てて対峙させる）だけでは不十分であり、相応の工夫が必要である。

このことを、目視によって行われる端面欠陥検査を例にして説明する。目視による端面２ａの欠陥検査においては、端面２ａを直視又はルーペで拡大し、周囲と異なる光沢痕を見つけ出したときに欠陥有りと判定する。しかし、光沢痕の発見は容易でない。端面２ａの幅がきわめて狭い（０．２ｍｍ程度の単なる線にしか見えない。）からである。このため、作業員は、金属リング２の端面２ａに対する視認方向を様々に変えながら、各方向毎の光沢の微妙な違いを見い出し、その視認結果より欠陥の有無を判断している。

本実施形態は、このような目視検査における経験則（金属リング２の角度を変えながら目視検査を行えば、端面２ａの光沢痕を見つけやすい。）を応用し、本発明の課題、すなわち、「金属リング２の端面欠陥の検査を自動化できるようにし、以て、効率の改善と、良好な精度及び再現性が得られるリング端面欠陥検査装置を提供する」を達成しようとするものである。

図４は、欠陥検査部１５と金属リング２の概念的な位置関係図である。なお、この図（図４（ａ））は、図２の矢印ニの方向から見た図である。欠陥検査部１５は、円弧状の角度変更手段６０に沿って往復移動可能になっており、欠陥検査部１５から照射された検査光Ｐｃ（図２の照光用光ファイバー２２、２３（３２、３３）の端面から照射された光）は、欠陥検査部１５の移動に伴い、金属リング２の端面２ａに対して様々な“角度”で当たるようになっている。この角度は、発明の要旨に記載の「前記第一の導光路及び第二の導光路の前記被検査面に対する角度」に相当する。

たとえば、図中の角度θ１〜θ５は、欠陥検査部１５のいくつかの移動位置における各々の検査光Ｐｃの代表角度を表しており、この角度θ１〜θ５は、図４（ｂ）に示すように、受光用光ファイバー２４（第一の導光路）及び受光用光ファイバー３４（第二の導光路）の光軸中心線Ｄと、金属リング２の端面２ａ（被検査面）とのなす角度φでもある。

今、端面２ａに対して鉛直方向となる角度θ３を基準角度とすると、角度θ２は、基準角度θ３よりも時計回り方向に所定量大きく、角度θ１は、角度θ２よりもさらに時計回り方向に所定量大きい。また、角度θ４は、基準角度θ３よりも反時計回り方向に所定量大きく、角度θ５は、角度θ４よりもさらに反時計回り方向に所定量大きい。

このように、円弧状の角度変更手段６０に沿って往復移動可能に欠陥検査部１５を取り付け、且つ、その欠陥検査部１５からの検査光Ｐｃを角度θ１〜θ５の間で連続的に変化させることにより、前記の目視検査における経験則、すなわち、「金属リング２の角度を変えながら目視検査を行えば、端面２ａの光沢痕を見つけやすい」を応用した構成とすることができる。その結果、角度変更手段６０の円弧に沿って欠陥検査部１５を往復移動させながら、端面２ａからの反射光Ｐｄを様々な角度（θ１〜θ５の範囲）で、欠陥検査部１５を用いて評価することにより、所要の性能を維持しつつ、端面検査の自動化を図ることができる。

図５は、角度変更手段６０の具体的な一例を示す構成図である。プレート６１には、前記の角度変更手段６０と同一曲率の円弧状の案内溝６２が穿設されている。この案内溝６２は、少なくとも、前記の角度θ１〜θ５の変位を可能とする長さを有している。案内溝６２の内面の一方縁（図では内縁）には、単なる円弧面６３が形成されているが、対向縁（図では外側縁）には、その全体にわたって連続する歯面６４が形成されている。欠陥検査部１５には、この歯面６４に噛合する歯車６５と、円弧面６３を自由転動するローラ６６と、欠陥検査部１５の角度変位（角度θ１〜θ５の変位）の支点（発明の要旨に記載の「前記被検査面に近い空間上の点」に相当）となるピン６７とが設けられており、このピン６７は、プレート６１に形成された穴６８に回転自在に差し込まれている。ここで、案内溝６２の円弧は、金属リング２の端面２ａ（被検査面）に近い空間上の点（つまり、ピン６７）を中心にして描かれる円の一部である。

図６は、欠陥検査部１５の一例外観図である。この図において、欠陥検査部１５は、基板６９と、その基板６９に取り付けられた欠陥検査部角度変位用モータ７０、ローラ６６及びピン６７と、欠陥検査部角度変位用モータ７０によって回転駆動される歯車６５とを有しており、さらに、基板６９には、図２の構成（光学的センサ部２０、３０と判定部４０）が搭載されている。

なお、この図では、基板６９に、光学的センサ部２０、３０と判定部４０とを搭載しているが、これに限定されない。少なくとも、金属リング２の端面２ａ（被検査面）からの反射光を、受光素子２５、３５に導くための受光用光ファイバー２４、３４（第一及び第二の導光路）を搭載していればよい。

以上の構成において、欠陥検査部角度変位用モータ７０を駆動すると、歯車６５が回転し、この歯車６５が案内溝６２に沿って動くため、この動きに追随して欠陥検査部１５の左端側（歯車６５が取り付けられている側）が案内溝６２に沿って移動する。このとき、欠陥検査部１５の右端側がピン６７によって回動自在にプレート６１に支持されているため、結局、欠陥検査部１５は、欠陥検査部角度変位用モータ７０の回転量に応じて支点（ピン６７）の回りを、角度θ１〜θ５の範囲で自在に変位する。

したがって、前記の目視検査における経験則、すなわち、「金属リング２の角度を変えながら目視検査を行えば、端面２ａの光沢痕を見つけやすい」を応用した、具体的な構成とすることができる。

図７は、欠陥検査部１５の回転変位（前記のθ１〜θ５参照）と、金属リング２の端面２ａからの反射光Ｐｄとの対応関係を示す図である。この図において、同図（ａ）は、欠陥検査部１５の回転位置を基準角度θ３としたときのものであり、この場合、反射光Ｐｄは端面２ａの全域でほぼ鉛直上に反射する。今、端面２ａが無欠陥、すなわち、端面２ａの窒化層が失われておらず、艶消しの状態にあると仮定し、この場合の欠陥検査部１５の受光強度Ｐａ、Ｐｂを便宜的に“Ｘ”とする。

同図（ｂ）は、同じく欠陥検査部１５の回転位置を基準角度θ３としたときのものである。同図（ａ）との相違は、端面２ａの一部に欠陥２ｂを含んでいる点にある。同図（ｂ）においても、同図（ａ）と同様に、反射光Ｐｄは端面２ａの全域でほぼ鉛直上に反射するが、無欠陥部分の反射強度Ｘに対して、欠陥２ｂの部分の反射強度はＸよりも強いＹとなる。これは、欠陥２ｂの部分に光沢があるからであり、強い光を反射するからである。

同図（ｃ）は、欠陥検査部１５の回転位置を基準角度θ３と異なる位置、たとえば、角度θ４としたときのものであり、且つ、上記と同様に端面２ａの一部に欠陥２ｂを含んでいるときのものである。この欠陥２ｂは、端面２ａの角部付近に斜めに形成されている。今、角度θ４が、欠陥２ｂの表面の鉛直方向にほぼ一致しているものとすると、この場合の反射光Ｐｄは、無欠陥部分の弱い反射強度Ｚ（Ｚ＜Ｘ）に対して、欠陥２ｂの部分の反射強度は、Ｚよりも強いＹとなる。これも、同図（ｂ）と同様に、欠陥２ｂの部分に光沢があるからであり、強い光を反射するからである。なお、Ｚ＜Ｘの理由は、反射の法則（入射角＝反射角＝θ４）により、大部分の反射光が欠陥検査部１５に戻らないためである。

図８及び図９は、本実施形態の欠陥検査部１５における欠陥の検出概念図である。図８において、金属リング２の端面２ａに欠陥がない場合（図７（ａ）参照）、Ａ系２０の受光強度ＰａとＢ系の受光強度Ｐｂは、図７（ａ）のＸに対応して共に０を超える値となる（図８（ａ）、（ｂ）の符号ホ、ヘ参照）。この場合、両者の信号レベルがほぼ等しいため、両者の差分値Ｓｄはほぼ０になる（図８（ｃ）の符号ト参照）。したがって、差分値Ｓｄがしきい値ＳＬ＿Ｈ、ＳＬ＿Ｌを超えないため、警報信号ＡＬＭは発生しない（図８（ｄ）の符号チ参照）。

これに対して、図９に示すように、金属リング２の端面２ａに欠陥がある場合（図７（ｂ）、（ｃ）参照）、Ａ系２０の受光強度ＰａとＢ系の受光強度Ｐｂに、図７（ｂ）のＸとＹ又は図７（ｃ）のＺとＹに対応した差が生じる（図９（ａ）、（ｂ）の符号リ、ヌ参照）。この場合、両者の差分値Ｓｄが欠陥部分で０以外の有意値となり（図８（ｃ）の符号ル、オ参照）、したがって、差分値Ｓｄがしきい値ＳＬ＿Ｈ、ＳＬ＿Ｌを超えるので、その欠陥部分において、警報信号ＡＬＭが発生する（図８（ｄ）参照）。

本実施形態においては、このような欠陥検査部１５の欠陥検出処理（図８及び図９参照）を行うのと同時に、欠陥検査部１５の回転移動操作を行っている。すなわち、欠陥検査部角度変位用モータ７０によって、欠陥検査部１５を角度θ１〜θ５の範囲で支点（ピン６７）回りに往復変位させながら、その間に、上記の欠陥検出処理（図８及び図９参照）を行っている。したがって、従来の目視による端面検査における経験則、つまり、「金属リング２の角度を変えながら目視検査を行えば、端面２ａの光沢痕を見つけやすい」を応用した、自動化検査手法を確立し、以て、効率の改善と、良好な精度及び再現性を達成したリング端面欠陥検査装置を提供することができる。

なお、上記の実施形態では、プレート６１の案内溝６２に形成された歯面６４に歯車６５を噛合させるとともに、この歯車６５を欠陥検査部角度変位用モータ７０によって回転駆動することにより、欠陥検査部１５をピン６７の回りに所定範囲（角度θ１〜θ５の範囲）で往復移動させるようにしているが、これは、あくまでも一つの実施例にすぎず、他の同等の仕組みを排除するものではない。すなわち、金属リング２の端面２ａに対して様々な方向から光を照射し、しかも、それらの方向毎に端面２ａからの反射光を受光して欠陥検査を行うことができる構成であれば、どのようなものであってもよい。

また、上記の実施例では、欠陥検査部１５の位置移動（角度θ１〜θ５の移動）に合わせて、金属リング２の端面２ａに対する“照射光”の角度も変化させているが、これに限定されない。少なくとも、金属リング２の端面２ａからの反射光を角度θ１〜θ５の範囲で連続的に欠陥検査部１５に取り込むことができればよく、たとえば、金属リング２の端面２ａに対する照射光の角度を固定値（基準角度θ３など）としてもよい。

リング端面欠陥検査装置の概念的な構成図である。欠陥検査部１５の概念構成図である。判定部４０のブロック図である。欠陥検査部１５と金属リング２の位置関係図である。角度変更手段６０の一例を示す構成図である。欠陥検査部１５の一例外観図である。欠陥検査部１５の回転角（前記のθ１〜θ５参照）と、金属リング２の端面２ａからの反射光Ｐｄとの対応関係を示す図である。本実施形態の欠陥検査部１５における欠陥の検出概念図（無欠陥の場合）である。本実施形態の欠陥検査部１５における欠陥の検出概念図（欠陥有りの場合）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の端面欠陥を示す図である。

符号の説明

２金属リング（検査対象物）
２ａ端面（被検査面）
１０リング端面欠陥検査装置
１１リング周回駆動用モータ（回転駆動手段）
１２駆動プーリ（プーリ）
１３従動プーリ（プーリ）
１４荷重体（テンション付与手段）
１５欠陥検査部
２１光源
２４受光用光ファイバー（第一の導光路）
２５受光素子（第一の受光素子）
３１光源
３４受光用光ファイバー（第二の導光路）
３５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）
６０角度変更手段
６１プレート
６２案内溝
６９基板

Claims

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側端面の欠陥を検査する欠陥検査部とを備え、
前記欠陥検査部は、
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リング端面欠陥検査装置であって、
前記第一の導光路及び第二の導光路の前記被検査面に対する角度を所定の範囲で連続的に変更操作する角度変更手段を備えたことを特徴とするリング端面欠陥検査装置。
前記角度変更手段は、所定の円弧に沿って、前記第一の導光路及び第二の導光路の前記被検査面に対する角度を所定の範囲で連続的に変更操作するものであり、該所定の円弧は、前記被検査面に近い空間上の点を中心にして描かれる円の一部であることを特徴とする請求項１記載のリング端面欠陥検査装置。
前記角度変更手段は、プレートと、このプレートに形成された円弧状の案内溝と、この案内溝に沿って往復移動する基板とを含み、該基板に、少なくとも前記第一の導光路及び第二の導光路を搭載すると共に、該案内溝の円弧を、前記被検査面に近い空間上の点を中心にして描かれる円の一部としたことを特徴とする請求項１記載のリング端面欠陥検査装置。