JP2007192605A - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 陰極と陽極間に高電圧をかけてＸ線を照射するＸ線源から、搬送中の物品にＸ線を照射して検査を行うＸ線検査装置において、Ｘ線源の出力安定性を担保しながら、Ｘ線源の長寿命化を図ることができる手段を提供する
【解決手段】 物品の搬送状態を検知する物品検知手段と、該物品検知手段からの検知信号を受けて、前記物品がＸ線検出器の検出領域にないことを判断する判断手段と、該判断手段の判断に基づき前記Ｘ線源の印加を低減させる制御部とを備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、陰極と陽極間に高電圧をかけてＸ線を照射するＸ線源から、搬送中の物品にＸ線を照射して検査を行うＸ線検査装置に関する。

食品等の物品製造工程において、物品への異物混入有無等を検査するため、Ｘ線源からのＸ線を搬送中の物品に照射し、該物品を透過するＸ線をＸ線検出器で受けて、これを画像処理することにより物品の検査を行うＸ線検査装置が設置されている。このようなＸ線検査装置で高精度の検出を行うためには、Ｘ線源からの出力を高出力にするほど良いが、Ｘ線源は、陰極（カソード）と陽極（ターゲット）間に高電圧をかけて、陰極から放出される電子を陽極に衝突させてＸ線を出力させる際に、陽極が赤色化するほどの高温に加熱される。

したがって、Ｘ線源に封入される冷却用の絶縁性油の劣化が早く、当然ながら陽極自体の劣化も激しいため、Ｘ線源の定期的交換が必要である。特に、冷却等が不十分な場合、Ｘ線源の交換時期はきわめて短くなり、高価なＸ線源を頻繁に取り替えなければならないという問題点がある。かかる問題点に対して、陽極の端部を熱伝導性の電気絶縁体を介してハウジングに連結し、冷却効率を高めることで長寿命化を図るようにしたＸ線源を備えたＸ線検査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平６−２５１７３５号公報

しかしながら、上記Ｘ線検査装置では、検査を実施している稼働時間中にＸ線を照射し続けるため、Ｘ線源を長寿命化する効果は限られている。そこで、Ｘ線照射が不必要な場合（例えば、検査対象となる物品の搬送が途切れた場合）に、Ｘ線照射を停止させることが行われているが、Ｘ線源に対する通電を完全停止した後、再通電からＸ線源の出力が安定するまでに相当時間を要し、速やかに検査を再開することができないという問題がある。

かかる事情に鑑みて、本発明は、陰極と陽極間に高電圧をかけてＸ線を照射するＸ線源から、搬送中の物品にＸ線を照射して検査を行うＸ線検査装置において、Ｘ線源の出力安定性を担保しながら、Ｘ線源の長寿命化を図ることができる手段を提供しようとするものである。

請求項１に記載の発明は、陰極と陽極間に高電圧をかけて、Ｘ線を照射するＸ線源を備え、前記Ｘ線源からのＸ線を搬送中の物品に照射し、該物品を透過するＸ線をＸ線検出器で受けて、画像処理することで物品の検査を行うＸ線検査装置であって、
前記物品の搬送状態を検知する物品検知手段と、該物品検知手段からの検知信号を受けて、前記物品が前記Ｘ線検出器のＸ線検出領域にないことを判断する判断手段と、該判断手段の判断に基づき前記Ｘ線源の印加を低減させる制御部と、を備えることを特徴とするＸ線検査装置を提供する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＸ線検査装置であって、
前記制御部は、前記Ｘ線源の印加電圧を一定としながら、印加電流のみを低減させることを特徴とするＸ線検査装置を提供する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のＸ線検査装置であって、
前記印加電圧は、Ｘ線を照射可能な電圧範囲において、所定値以上に設定されていることを特徴とするＸ線検査装置を提供する。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のＸ線検査装置であって、
前記制御部は、前記判断手段の判断に基づき、Ｘ線源のヒーターの印加を低減させることを特徴とするＸ線検査装置を提供する。

本発明の請求項１に記載のＸ線検査装置によれば、以下の優れた効果を奏する。物品がＸ線検出領域にないことを判断する判断手段の判断に基づいて、Ｘ線源の印加を低減させるので、陽極が不必要に高温加熱される時間が短くなる。これにより、陽極及びこれを冷却する冷却用油の劣化が防止され、Ｘ線源を長寿命化することができる。しかも、Ｘ線源に対する通電を完全停止する場合に比べて、印加量増大から出力安定までの時間は短くすむため、速やかに検査を再開することができるものである。

本発明の請求項２に記載のＸ線検査装置によれば、請求項１に記載のＸ線検査装置が奏する効果に加えて、以下の優れた効果を奏する。電圧を制御対象とする場合、異常放電防止のために、低電圧から高電圧になるまで時間をかけて徐々に印加量を増大させる必要があり、その分検査再開までに時間がかかる。これに対し、本請求項のように電流を制御対象とする場合、異常放電が発生しにくいため、電流を高速で増大させても差支えがなく、その結果として、印加量を低減した休止状態と検査状態の切り替えを速やかに行うことができる。したがって、物品がＸ線検出領域にないことを判断したときは、速やかに休止させ、物品を検知したときは、速やかに検査再開することができるものである。

本発明の請求項３に記載のＸ線検査装置によれば、請求項２に記載のＸ線検査装置が奏する効果に加えて、以下の優れた効果を奏する。Ｘ線源を低電圧領域で駆動させる場合において、レスポンスよくＸ線照射を再開するためには、Ｘ線源の陰極を高温に維持しなければならないが、そのためにヒーター（フィラメント）の劣化が早められたり、冷却用油の劣化が早められたりする。これに対し、本請求項のように高電圧領域で駆動させれば、ヒーターによる加熱温度を低くしても差支えないため、冷却用油の劣化を防止することができ、ヒーター自体の長寿命化を図ることもできるものである。

本発明の請求項４に記載のＸ線検査装置によれば、請求項１乃至３のいずれかに記載のＸ線検査装置が奏する効果に加えて、以下の優れた効果を奏する。ヒーターの不必要な加熱をなくするので、ヒーター自体の劣化防止、及びヒーターの発熱量低下による冷却用油の劣化防止を図ることができ、Ｘ線源を長寿命化することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら説明する。ここで、図１は、本発明の実施形態となるＸ線検査装置１の正面図であり、図２は、Ｘ線検査装置１に備えられるＸ線源２の断面図である。

（Ｘ線検査装置１の構成）
Ｘ線検査装置１は、Ｘ線源２からのＸ線を搬送中の物品に照射し、物品を透過するＸ線をＸ線検出器３で受けて、画像処理することで物品の検査（異物混入有無の検査）を行うものであり、図１に示されるように、物品の搬送面Ｒの上方及び下方に、Ｘ線源２及びＸ線検出器３を備え、これらをＸ線が外部に漏洩しないように遮断する筐体４に設けてなる。筐体４の側方正面（図１中の手前側）には、筐体４の内部を清掃・点検できるように、支持軸４１ａを回転中心として水平方向に観音開きする二枚の本体扉４１，４１が設けられる。筐体４には、本体扉４１，４１の少なくとも一方が閉鎖されていないときに、Ｘ線源２からのＸ線照射を停止するインターロックスイッチ４２が、各本体扉４１に対応して設けられる。

筐体４には、物品がＸ線検査装置１の内部を通過するための入口４ａ及び出口４ｂが、側方の左面及び右面に形成されており、入口４ａから出口４ｂまで物品を搬送するための搬送手段５がセットされる。搬送手段５は、上流工程から連続的に搬入される物品を載せて、Ｘ線検出器３によるＸ線検出領域を通過させる搬送面Ｒを有するベルトコンベアであって、清掃・点検の際には、キャスター５１・・５１によりＸ線検出領域から引き出し可能とされている。入口４ａ及び出口４ｂの内側には、複数枚のＸ線漏洩防止カーテン４３・・４３が、筐体４に固定されるカーテン支持体４４に着脱可能に取り付けられる。

入口４ａ付近には、物品の搬送状態、特に物品が上流工程から入口４ａに搬入されたことを検知する物品検知手段としての光電センサ６が設けられる。さらに、Ｘ線検査装置１は、光電センサ６から出力される検知信号を受けて物品がＸ線検出領域内にないことを判断する判断手段７（図２）、及び、物品がＸ線検出領域内にないとする判断手段７の判断に基づき通常モード（検査状態）からＸ線源２の印加を低減させるパワーセーブモード（休止状態）へ切り替える制御部８を備える。なお、判断手段７は、光電センサ６の検知信号を受けて所定時間が経過した後、新たな検知信号を受信できない状態が継続しているとき、すなわち、上流工程からの物品搬入が所定時間以上、途切れたときに「物品がＸ線検出領域内にない」と判断する。

Ｘ線源２は、図２に示されるように、真空ガラス管２０内に設けられる陽極２１（ターゲット）と陰極２２（カソード）、陰極２２をＸ線放出可能な温度まで補助的に加熱するヒーターとしてのフィラメント２３、上記両極間に高電圧を印加するための定電圧電流回路２４と直流電源回路２５、及びフィラメント２３に給電するためのフィラメント回路２６を、絶縁性の冷却用油２７とともに、Ｘ線透過窓２８１を備えるケース２８に封入してなる。陽極２１及び陰極２２間に高電圧を印加することで、加熱された陰極２２から放出される電子が陽極２１に衝突して、Ｘ線がＸ線透過窓２８１から出力されるが、この際のＸ線への変換効率はきわめて低く、陽極２１が赤色化するほどの高温に達するため、上述したように、物品がＸ線検出領域内にないと判断したときに、Ｘ線源に対する印加を低減するほか、ケース２８には効率的に熱を逃がすための一助として、冷却フィン２９が設けられている。

定電圧電流回路２４は、判断手段７の判断に基づく制御部８の制御により、Ｘ線源２の印加電圧を一定としながら、印加電流のみを増減させることができる回路であって、物品がＸ線検出領域内にあるか否かに応じて、通常モード（印加電圧５０ｋＶ〜１００ｋＶ、印加電流１ｍＡ〜５ｍＡ）と、パワーセーブモード（印加電圧５０ｋＶ〜１００ｋＶ、印加電流０．１ｍＡ〜０．２ｍＡ）との間で相互切り替えを行うことができるように構成されている。したがって、Ｘ線検査装置１へ搬入される物品が途切れて、物品がＸ線検出領域内にないと判断されると、Ｘ線源２は自動的に印加電流を低減させるパワーセーブモードに切り替えられ、Ｘ線が照射されない休止状態となる。また、物品の搬入が再開されて、物品がＸ線検出領域内にあると判断されると、印加電流を増大させた通常モードに切り替えられ、Ｘ線が照射される検査状態に戻る。

なお、Ｘ線源２は、印加電圧が上記通常モードの印加電圧範囲よりも低電圧（例えば４５ｋＶ）に設定されていてもＸ線照射可能であるが、Ｘ線源２を低電圧領域で駆動させる場合にレスポンスよくＸ線照射を再開するためには、陰極２２を高温に維持しなければならず、フィラメント２３の加熱による、フィラメント２３自体の熱劣化や冷却用油２７の劣化が懸念される。そこで、上記のように、Ｘ線源２の通常モードにおける印加電圧を、Ｘ線照射可能な電圧範囲における所定値以上に設定することで、フィラメント２３による加熱温度を低く抑えている。

（Ｘ線検査装置１の作動）
Ｘ線検査装置１は、光電センサ６により物品の搬入が検知され、判断手段７によりＸ線検出領域に物品があると判断されているときは、例えば、図３のＡ領域に示されるように印加電圧５０ｋＶ及び印加電流１ｍＡをＸ線源２に印加する通常モードを維持する。これにより、Ｘ線検査装置１は、Ｘ線源２から搬送中の物品にＸ線を照射し、物品を透過するＸ線をＸ線検出器３で受けて画像処理することで異物混入検査を行うことができる検査状態となる。

また、Ｘ線検査装置１は、光電センサ６により物品の搬入が所定時間以上、検知されず、判断手段７によりＸ線検出領域に物品がないと判断されたときは、例えば、図３のＢ領域に示されるようにＸ線源２への印加電圧を５０ｋＶに保ったままで印加電流のみを０．１ｍＡに低減するパワーセーブモードに切り替わる。これにより、Ｘ線検査装置１は、Ｘ線源２から搬送中の物品へのＸ線照射を停止し、物品の検査をしない休止状態となる。そして、再び光電センサ６により物品の搬入が検知されたときは、図３のＣ領域に示されるように、印加電流１ｍＡの通常モードに戻して検査を再開する。

（Ｘ線検査装置１の特徴点）
上記Ｘ線検査装置１は、上記のとおり構成されるため、以下のような特徴点を有する。第一に、物品がＸ線検出領域にないことを判断する判断手段７の判断に基づいて、Ｘ線源２への印加を低減させるので、陽極２１が不必要に高温加熱される時間が短くなる。これにより、陽極２１及びこれを冷却する冷却用油２７の劣化が防止され、Ｘ線源２を長寿命化することができる。しかも、Ｘ線源２に対する通電を完全に停止する場合に比べて、印加量増大から出力安定までの時間が短くなるので、短時間で検査可能な状態に復帰することができる。本実施形態のように、上流工程から連続的に搬入される物品にＸ線を順次照射して、複数物品を連続的に検査する場合には、物品の搬入再開を検知した後、速やかに検査を再開することができる。

第二に、印加電流を制御対象とするので、異常放電が発生しにくく、検査再開時に電流を高速で増大させても差支えがなく、その結果として、印加量を低減したパワーセーブモードと通常モードの切り替えを速やかに行うことができる。また、上流工程から連続的に搬入される物品に途切れが生じたときは、速やかにＸ線の照射を休止させて、Ｘ線源の加熱時間を確実に短縮化することができる一方、物品搬送が再開されたときも、速やかにＸ線照射可能な検査状態に復帰することができるので、特に、連続的に搬入されてくる物品を順次検査する連続検査に適している。なお、Ｘ線源２の出力Ｓは、Ｖ^２×Ｉ×Ｋ（Ｓ：出力 Ｖ：印加電圧 Ｉ：印加電流 Ｋ：定数）で表されるため、印加電圧Ｖを低減させても良いが、電圧を制御対象とする場合、異常放電防止のために、低電圧から高電圧になるまで時間をかけて徐々に印加量を増大させる必要があり、その分検査再開までに時間がかかる。また、電圧は、その二乗値が作用し、出力変動に与える影響が大きいため、印加量増大から出力安定まで時間がかかる。

第三に、Ｘ線源２は、Ｘ線を照射可能な印加電圧の範囲において、所定値以上の高電圧領域で駆動されるため、フィラメント２３による加熱温度を低くすることができ、その結果として、フィラメント２３自体の劣化防止のみならず、冷却用油２７の劣化防止を図ることもできる。

（上記実施形態の変形例）
上記実施形態では、制御部８は、Ｘ線源２の印加を低減させるために、印加電圧を一定に維持したままで印加電流のみを低減させることとしたが、Ｘ線源２の加熱劣化防止及び速やかな検査再開が可能な休止状態を実現できる方法として、印加電圧のみを低減させたり、印加電圧及び印加電流の両方を低減させたりする手段を採用しても良い。

上記実施形態では、制御部８は、Ｘ線検出領域に物品がないときに、Ｘ線源２の印加を低減させる制御のみを行うが、Ｘ線を照射しない場合は、陰極２２を加熱する必要もなくなるため、Ｘ線源２の印加低減と合わせてフィラメント２３の印加を低減させることとしても良い。これにより、無駄な加熱によるフィラメント２３自体の劣化、及びフィラメント２３からの熱による冷却用油２７の劣化を防止することができ、結果として、Ｘ線源２を一層長寿命化させることができる。また、Ｘ線検出領域に物品がないときには、Ｘ線源２の印加低減と合わせて、搬送手段５を停止させることとしても良い。これにより、上流工程から物品が搬入されて検査が行われる場合にのみ、搬送手段５を運転することになるので、無駄なエネルギー消費が防止される。

その他、本発明のＸ線検査装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の実施形態となるＸ線検査装置の正面図。 Ｘ線検査装置に備えられるＸ線源２の断面図。 Ｘ線検査装置の作動を説明する図。

符号の説明

１ Ｘ線検査装置
２ Ｘ線源
３ Ｘ線検出器
５ 搬送手段
６ 光電センサ（物品検知手段）
７ 判断手段
８ 制御部
２０ 真空ガラス管
２１ 陽極
２２ 陰極
２３ フィラメント（ヒーター）
２４ 定電圧電流回路
２５ 直流電源回路
２６ フィラメント回路
２７ 冷却用油
２８ ケース

Claims (4)

1. 陰極と陽極間に高電圧をかけて、Ｘ線を照射するＸ線源を備え、
   前記Ｘ線源からのＸ線を搬送中の物品に照射し、該物品を透過するＸ線をＸ線検出器で受けて、画像処理することで物品の検査を行うＸ線検査装置であって、
   前記物品の搬送状態を検知する物品検知手段と、
   該物品検知手段からの検知信号を受けて、前記物品が前記Ｘ線検出器のＸ線検出領域にないことを判断する判断手段と、
   該判断手段の判断に基づき前記Ｘ線源の印加を低減させる制御部と、
   を備えることを特徴とするＸ線検査装置。
2. 請求項１に記載のＸ線検査装置であって、
   前記制御部は、前記Ｘ線源の印加電圧を一定としながら、印加電流のみを低減させることを特徴とするＸ線検査装置。
3. 請求項２に記載のＸ線検査装置であって、
   前記印加電圧は、Ｘ線を照射可能な電圧範囲において、所定値以上に設定されていることを特徴とするＸ線検査装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のＸ線検査装置であって、
   前記制御部は、前記判断手段の判断に基づき、Ｘ線源のヒーターの印加を低減させることを特徴とするＸ線検査装置。
   

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