JP2018179955A - 加工焼け検査装置および加工焼け検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測定対象となるワークを破壊することなくより短時間に、より容易にワークの表面の加工焼けの有無を判定することができる、加工焼け検査装置および加工焼け検査方法を提供する。【解決手段】所定の表面加工処理後のワークＷの表面の赤外線強度分布を計測する赤外線撮像装置（２０）と、赤外線撮像装置（２０）により計測されたワークＷの表面の赤外線強度分布に基づいて、表面加工処理による加工焼けの有無を判定する判定装置３０と、を有する加工焼け検査装置７０及び赤外線撮像装置（２０）を用いて、表面加工処理が施された後のワークＷの表面の赤外線強度分布を計測する、赤外線強度分布計測ステップと、判定装置３０を用いて、計測した赤外線強度分布に基づいて、表面加工処理による加工焼けの有無を判定する、加工焼け判定ステップと、を有する加工焼け検査方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、加工焼け検査装置および加工焼け検査方法に関する。

例えば、軸受等の回動部品の製造工程において、焼入れ等の熱処理された部品に対して、高い寸法精度・高い表面粗さを要求する場合に、熱処理された部品の表面に仕上げの研削が施される。この場合、研削条件が適切でないと、部品の研削面が高温になり表面が酸化するなどの変質を生じる（酸化膜の形成）、いわゆる「研削焼け」と呼ばれる現象が発生する。これにより、研削焼けした部品の表面の硬度が変化し、この研削焼けした箇所がクラック発生の原因となる可能性がある。

従来、研削加工した部品の表面をエッチング処理し、エッチング処理した表面を目視で観察し、研削焼けの有無を判定する検査方法がある。しかし、この方法では、研削加工された部品の表面をエッチング処理し、作業者が研削焼けの有無を目視で判断するため、検査に時間を要するだけでなく、作業者の判断レベルの違いや計測環境の違いによって研削焼けの有無の判定結果に違いを生じる可能性がある。また、エッチング処理した部品は、エッチング処理による腐食によって部品表面が破壊されるため、部品として使用することができない。したがって、すべての研削加工した部品についてエッチング処理による計測ができないため、エッチング処理による検査方法は、全数検査ではなく、研削加工した部品をサンプリングし計測する抜き取り検査とせざるを得ない。そこで、工程内において計測対象物を破壊することなく計測対象物の全数を検査できる、種々の検査装置および検査方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、計測対象の研削焼けした箇所の透磁率の変化をインピーダンスの変化として検出する研削焼け検査装置および研削焼け検査方法（本願の加工焼け検査装置および加工焼け検査方法に相当）が示されている。特許文献１に記載の発明は、計測対象の透磁率変化を検出するための励磁コイル、インピーダンス検出回路、判定手段を有している、構造が示されている。ここで、研削焼けしたことにより、焼き戻しが発生した場合、焼き戻しが発生した研削加工した部品の箇所では、研削加工した部品は、硬度が下がる。鋼材等の研削加工部品では、その硬度が下がるとその材料の透磁率は大きくなる。したがって、研削焼けにより焼き戻しが発生した箇所では、研削焼けが発生していない場所と比較して、透磁率が大きくなっている。

特開２０１０−２３０４８４号公報

特許文献１に記載の研削焼け検査装置および研削焼け検査方法は、計測対象となるワークを破壊することなく、工程内で研削焼けの全数検査を実施できるが、励磁コイルが一度に計測できる領域が小さいために、ワークの研削加工後の面をすべて計測する場合、励磁コイルを移動させる必要があるため計測に時間を要する。また、計測時間を短縮しようとする場合、励磁コイルと検査箇所までの距離を一定に保たなければ誤差が発生しやすい。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、計測対象となるワークを破壊することなくより短時間に、より容易にワークの表面の加工焼けの有無を判定することができる、加工焼け検査装置および加工焼け検査方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、第１の発明は、所定の表面加工処理が施された後のワークの表面の赤外線強度分布を計測する赤外線撮像装置と、前記赤外線撮像装置により計測された前記ワークの表面の前記赤外線強度分布に基づいて、前記表面加工処理による加工焼けの有無を判定する判定装置と、を有する、加工焼け検査装置である。

第２の発明は、第１の発明に記載の加工焼け検査装置であって、前記赤外線撮像装置に向けられている前記ワークの表面位置を相対的に変化させる移動機構を有している、加工焼け検査装置である。

第３の発明は、請求項２に記載の加工焼け検査装置であって、前記ワークは円周面を有する形状であり、前記表面加工処理は、前記ワークにおける前記円周面に施されており、
前記赤外線撮像装置は、前記円周面に向けられており、前記移動機構は、前記円周面の回転軸線回りに前記ワークを回転させる、加工焼け検査装置である。

第４の発明は、第１の発明〜第３の発明のいずれか一項に記載の加工焼け検査装置であって、前記ワークの温度を一定に保つ恒温槽を有し、前記恒温槽は、前記恒温槽内に配置された前記ワークを保持する保持部と、赤外線を透過する窓部と、を有しており、前記赤外線撮像装置と前記ワークとの間に前記窓部が位置するように前記赤外線撮像装置が配置されている、加工焼け検査装置である。

第５の発明は、第１の発明〜第４の発明のいずれか一項に記載の加工焼け検査装置であって、前記判定装置は、前記加工焼けであるか否かを判定するための赤外線強度に関する判定関連情報が記憶された記憶装置を有しており、計測した前記赤外線強度分布と、前記判定関連情報と、に基づいて前記加工焼けの有無を判定する、加工焼け検査装置である。

第６の発明は、第１の発明〜第４の発明のいずれか一項に記載の加工焼け検査装置であって、所定の前記表面加工処理が施されているとともに前記表面加工処理による加工焼けが無い基準ワークを有し、前記赤外線撮像装置は、前記ワークと前記基準ワークのそれぞれの前記赤外線強度分布を計測し、前記判定装置は、前記基準ワークの前記赤外線強度分布と、前記ワークの前記赤外線強度分布と、の比較に基づいて前記ワークの前記加工焼けの有無を判定する、加工焼け検査装置である。

第７の発明は、第１の発明〜第６の発明のいずれか一項に記載の加工焼け検査装置であって、前記赤外線強度分布には、２次元状に配置された複数の画素毎に対応させた赤外線強度が記憶されており、前記判定装置は、前記赤外線強度分布における複数の画素を、隣り合う２以上の所定数の画素を有する複数の判定領域に分割し、前記判定領域毎に、当該判定領域内の画素に対応させて記憶されている赤外線強度の平均である平均赤外線強度を求め、前記赤外線強度分布を用いて前記加工焼けの有無を判定する際、前記判定領域毎の前記平均赤外線強度を用いて前記加工焼けの有無を判定する、
加工焼け検査装置である。

第８の発明は、所定の表面加工処理が施された後のワークの表面に、前記表面加工処理による加工焼けがあるか否かを判定する加工焼け検査方法であって、赤外線撮像装置を用いて、前記表面加工処理が施された後の前記ワークの表面の赤外線強度分布を計測する、赤外線強度分布計測ステップと、判定装置を用いて、計測した前記赤外線強度分布に基づいて、前記表面加工処理による加工焼けの有無を判定する、加工焼け判定ステップと、を有する、加工焼け検査方法である。

第９の発明は、第８の発明に記載の加工焼け検査方法であって、前記赤外線強度分布計測ステップにおいて前記ワークの表面の前記赤外線強度分布を計測する際、前記ワークの温度を一定に保ちながら前記赤外線強度分布を計測する、加工焼け検査方法である。

第１０の発明は、第８の発明または第９の発明のいずれか一項に記載の加工焼け検査方法であって、前記赤外線強度分布計測ステップにおいて、赤外線を透過する窓部を有する恒温槽内に前記ワークを配置して、前記ワークの温度を前記恒温槽で一定に保ち、前記恒温槽の前記窓部から透過する前記ワーク表面の前記赤外線強度分布を計測する、加工焼け検査方法である。

第１の発明によれば、所定の表面加工処理が施された後のワークの表面から放射される赤外線強度分布を赤外線撮像装置により計測できる。加工焼けを生じたワークの加工表面には酸化膜が形成されて、酸化膜が形成された加工表面と加工焼けがなく酸化膜が形成されていない加工表面との間に赤外線放射率に差が生じる。ここで、ワークの表面の温度が一定の場合、ワークの表面から放射される赤外線強度は、赤外線放射率が高いほど大きくなる。したがって、ワークの表面からの赤外線強度分布を計測すれば、酸化膜の形成されている部分が分かり、表面加工による加工焼けの有無を判定することができる。判定装置は、計測されたワーク表面の赤外線強度分布に基づき、表面加工処理による加工焼けの有無を判定することができる。励磁コイルを移動させながら検査する方法と比較して、より大きな面積を一度に検査することができるので、より短時間に検査できる。また、対象物と赤外線撮像装置との距離を厳密に管理する必要がないので、励磁コイルを用いる検査方法と比較して、検査が容易である。

第２の発明によれば、移動機構によって、赤外線撮像装置に向けられているワークの表面位置を相対的に変化させることができ、ワークの表面の任意の領域の赤外線強度分布を計測し、加工焼けの有無を判定することができる。

第３の発明によれば、ワークは円周面を有する形状であり、表面加工処理はワークにおける円周面に施されている。赤外線撮像装置は、ワークの円周面に向けられており、移動機構により円周面の回転軸線回りにワークを回転させて、ワークの円周面の任意の領域の赤外線強度分布を計測し、ワークの円周面の全周に渡って加工焼けの有無を判定することができる。

第４の発明によれば、ワークは温度を一定に保つために恒温槽の保持部に配置される。これにより、ワークの温度ムラや温度変化による放射される赤外線強度の変動を排除して、加工焼けによる赤外線強度の変化を計測することができる。恒温槽は赤外線を透過する窓部を有しており、窓部はワークと赤外線撮像装置との間に配置されているため、ワークから放出された赤外線は、窓部を透過し赤外線撮像装置により計測される。これにより、窓部を透過したワークの赤外線強度分布から加工焼けの有無を判定できる。

第５の発明によれば、判定装置は加工焼けであるか否かを判定するための赤外線強度に関する判定関連情報をあらかじめ記憶装置に記憶している。これにより、計測した赤外線強度分布と判定関連情報に基づいて、種々の計測条件および種々の形状・材質の異なるワークに対応して、加工焼けの有無を判定できる。

第６の発明によれば、判定装置は、所定の表面加工処理が施されているとともに表面加工処理による加工焼けが無い基準ワークとワークのそれぞれの対応する同一部分の赤外線強度分布を比較して、ワークの加工焼けの有無を判定できる。基準ワークとワークは同一形状・同一材質であり、かつ、同時に赤外線強度を計測するため計測条件も同じになるため、加工焼けの有無は、基準ワーク（加工焼けなし）とワークの赤外線強度分布を直接比較することで判定しやすくなる。

第７の発明によれば、計測した赤外線強度分布には、２次元状に配置された複数の画素毎に対応させた赤外線強度が記憶できる。判定装置は、赤外線強度分布における複数の画素を、隣り合う２以上の所定数の画素を有する複数の判定領域に分割し、判定領域毎に、判定領域内の画素に対応させて記憶されている赤外線強度の平均である平均赤外線強度を求め、赤外線強度分布を用いて加工焼けの有無を判定する際、判定領域毎の平均赤外線強度を用いて加工焼けの有無を判定できる。

第８の発明によれば、加工焼け検査方法は、所定の表面加工処理が施された後のワークの表面に、表面加工処理による加工焼けがあるか否かを判定できる。赤外線強度分布計測ステップは、赤外線撮像装置を用いて、表面加工処理が施された後のワークの表面の赤外線強度分布を計測できる。加工焼け判定ステップは、判定装置を用いて計測した赤外線強度分布に基づいて、表面加工処理による加工焼けの有無を判定できる。励磁コイルを移動させながら検査する方法と比較して、より大きな面積を一度に検査することができるので、より短時間に検査できる。また、対象物と赤外線撮像装置との距離を厳密に管理する必要がないので、励磁コイルを用いる検査方法と比較して、検査が容易である。

第９の発明によれば、赤外線強度分布計測ステップにおいて、ワークの表面の赤外線強度分布を計測する際、ワークの温度を一定に保ちながら前記赤外線強度分布を計測できる。これにより、温度変化による放射される赤外線強度の変動を排除して、加工焼けによる赤外線強度の変化を計測することができる。

第１０の発明によれば、赤外線強度分布計測ステップにおいて、ワークは温度を一定に保つために恒温槽の保持部に配置される。これにより、温度変化による放射される赤外線強度の変動を排除して、加工焼けによる赤外線強度の変化を計測することができる。恒温槽は赤外線を透過する窓部を有しており、窓部を透過したワークの表面の赤外線強度分布から加工焼けの有無を判定できる。

本発明の第１の実施の形態のシステムの概略の構成を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態のシステムにおける各構成の機能の概略を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態の加工焼け検査における加工焼け判定の処理手順を説明するフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態における、移動機構の動作を説明した図である。 加工焼け判定手段における計測した赤外線強度分布からワークの赤外線強度分布を抽出する処理の概要を説明する図である。 ワーク赤外線強度分布をｍ×ｎ個に分割した判定領域を説明する図である。 赤外線強度を示す５×５個の画素Ｇ（ｘ，ｙ）で構成される判定領域ＡＤＤｗ（ｋ，ｌ）を説明する図である。 １個の判定領域ＡＤＤｗ（ｋ，ｌ）におけるそれぞれの画素Ｇ（ｘ，ｙ）が示す赤外線強度の分布を説明する図である。 ＡＤＤｓ（ｘ，ｙ）、ＡＤＤｗ（ｘ，ｙ）の判定領域における平均赤外線強度から加工焼けと判定する場合を説明する図である。 第２の実施の形態のｍ個に分割されたワークの円周面それぞれの赤外線強度分布の計測の概略を説明する図である。 本発明の第２の実施の形態の加工焼け検査における加工焼け判定の処理手順を説明するフローチャートである。

●［加工焼け検査装置の概略全体構成（図１、図２）］
以下に本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。まず、図１と図２を用いて、加工焼け検査装置７０の概略の全体構成について説明する。図１に示すように、加工焼け検査装置７０は、恒温槽１０、赤外線カメラ２０（赤外線撮像装置に相当）、判定装置３０から構成されている。ワークＷと基準ワークＷＳは円周面を有する形状であり、表面加工処理が、ワークの円周面に施されている。基準ワークＷＳは、表面加工処理が施されており、加工焼けがない点を除きワークＷと同一形状・同一材質である。

恒温槽１０は、図１と図２に示すように、赤外線透過窓部１２、移動機構１４Ｗ、１４Ｓ、温度検出手段１６、ヒーター部Ｈから構成されている。恒温槽１０の内部は、恒温槽１０の内部の壁面から放射される赤外線強度を、ワークが放射する赤外線強度よりも小さくするため、赤外線透過窓部１２を除く全ての壁面にワークよりも低い赤外線放射率になるような表面加工処理が施されている（例えば、低赤外線放射率塗料を表面に塗布）。これにより、赤外線強度の大小で恒温槽内壁とワークとを明確に区別できる。また、保持部１８Ｗ、１８Ｓ、と移動機構１４Ｗ、１４Ｓも、ワークから放射される赤外線強度より低い赤外線強度とするために、上述した表面加工処理が円周面全面に施されている。移動機構１４Ｗ、１４Ｓは、保持部１８Ｗ、１８Ｓを回転させることで、赤外線カメラ２０に向けられるワークＷ、ワークＷＳの表面位置を相対的に変えられる。

赤外線カメラ２０は、図１で示すように、基準ワークＷＳの円周面とワークＷの円周面を計測できる向きで、恒温槽１０の赤外線透過窓部１２の正面に配置されている。

判定装置３０は、赤外線強度分布計測手段４０、加工焼け判定手段５０、表示手段３８、記憶手段３９を有している。判定装置３０は、例えばパーソナルコンピューターであり、各種の検出手段等からの検出信号が入力されて、移動機構１４Ｓ、１４Ｗの回転角度と恒温槽１０の内部の温度を検出し、ヒーター制御信号３２、移動機構制御信号３６を出力する。また、判定装置３０は、赤外線カメラ制御信号３４と移動機構制御信号３６の信号の出力のタイミングを制御することで、赤外線カメラ２０の計測と移動機構１４Ｓ、１４Ｗの回転移動の同期をとることが可能である。記憶手段３９は、例えばＦｌａｓｈ−ＲＯＭ等の記憶装置であり、赤外線強度分布のデータ、赤外線強度に関する判定情報、後述する処理を実行するためのプログラム等が記憶されている。
●［第１の実施の形態（図１〜図９）］

第１の実施の形態は、図１に示すように、ワークＷと基準ワークＷＳの赤外線強度を同時に計測することで、ワークＷの加工焼けを判定する加工焼け検査装置７０である。本実施の形態の利点は、ワークＷと基準ワークＷＳの計測条件が同じになるため、ワークＷの計測箇所と基準ワーク（加工焼けなし）の計測箇所のそれぞれ同一の箇所の赤外線強度分布を直接比較することで、加工焼けの有無を判定できることである。

図２で示すように、赤外線強度分布計測手段４０は、温度制御手段４２、赤外線カメラ制御手段４４、移動機構制御手段４６で構成されている。

温度制御手段４２は、図２に示すように、温度検出手段１６からの恒温槽１０の内部の温度の情報を入力し、設定の温度になるようにヒーター制御信号３２をヒーター部Ｈに出力する。これにより、恒温槽１０の内部は一定の温度に保たれ、ワークＷの表面の温度と基準ワークＷＳの表面の温度も一定の温度に保たれる。ここでワークの温度を一定に保つのは、ワークの温度が一定に保たれずワーク自体の表面に温度ムラが生じている場合、温度ムラによってワークの表面の赤外線強度分布に差異が生じて、温度ムラによる赤外線強度の差と、加工焼けによる赤外線強度の差が区別できず、加工焼けの有無を誤って判定する可能性があるからである。

赤外線カメラ制御手段４４は、図２に示すように、赤外線カメラ制御信号３４で赤外線カメラ２０の計測のタイミング等を制御している。計測された赤外線強度分布は、赤外線カメラ出力信号２２で赤外線カメラ制御手段４４へ出力され、記憶手段３９に記録される。

移動機構制御手段４６は、図２に示すように、回転角度検出手段１４ｅ（例えばロータリーエンコーダ）から取得した駆動プーリー１４ｄの回転変位量に関する情報と回転角度θを基に、移動機構駆動信号３６を駆動手段Ｍ（例えば、モーター）に出力し制御する。駆動プーリー１４ｄは、駆動手段Ｍの回転軸に固定されており、一体的に回動可能である。駆動プーリー１４ｄの回転力は、ベルト１４ｃを介して、従動回転プーリー１４ｂｓと１４ｂｗに伝達される。また、従動回転プーリー１４ｂｓはシャフト１４ａを介して移動機構１４Ｓに接続されており、従動回転プーリー１４ｂｗはシャフト１４ａを介して移動機構１４Ｗに接続されている。したがって、駆動手段Ｍは、移動機構１４Ｓと移動機構１４Ｗを同期して回転させることができる。

次に、第１の実施の形態の加工焼け有無の判定の処理手順について、図３のフローチャートを用いて説明する。加工焼け判定の全体処理は、前処理（ステップＳ１００）、赤外線強度分布計測（ステップＳ２００）、加工焼け判定（ステップＳ３００）の処理で構成されている。なお、ステップＳ２００は赤外線強度分布計測ステップに相当し、ステップＳ３００は加工焼け判定ステップに相当する。そして、図２において、赤外線強度分布計測ステップは判定装置３０の赤外線強度分布計測手段４０として機能し、加工焼け判定ステップは判定装置３０の加工焼け判定手段５０として機能する。

以下、ステップＳ１００（前処理）の各ステップについて詳細に説明する。表面加工後のワークの表面は、切削油等が付着しているため、ワーク表面の赤外線強度を精度良く計測できない。したがって、精度よく加工焼け有無の判定をするために、ワークの表面を清浄する。

ステップＳ１１０において、表面加工処理後のワークＷは、洗浄されて表面に付着した切削油等の汚れを除去され、ステップＳ１２０へ進む。

ステップＳ１２０において、表面加工処理後のワークＷは、表面に洗浄液等が残らないように乾燥させられ、ステップＳ１３０へ進む。

ステップＳ１３０において、表面加工処理後のワークＷは、恒温槽１０の内部の保持部１８Ｗに固定され、ステップＳ１４０へ進む。

ステップＳ１４０において、基準ワークＷＳは、恒温槽１０の内部の保持部１８Ｓに固定され、ステップＳ１５０へ進められる。ここで、基準ワークＷＳは、ワークＷと円周面の同一の部分が赤外線カメラ２０により計測される位置・角度で保持部１８Ｓに固定される。

ステップＳ１５０において、ワークＷと基準ワークＷＳの温度が恒温槽内の温度と同じになるまで待ち、前処理（ステップＳ１００）を終了し、全体処理へ戻る。全体処理にてステップＳ２００（赤外線強度分布計測）へ進む。

以下、ステップＳ２００（赤外線強度分布計測）の各ステップについて説明する。ここで、ステップＳ２１０からステップＳ２６０までのステップは、ワークＷと基準ワークＷＳで同一であるため、基準ワークについての説明は省略し、ワークＷについて説明する。

図４の上段の図はワークＷの上面図であり、下段の図はワークＷの正面図である。また、説明の都合上、図４において、ワークＷの回転中心ＣＰを通る回転軸線ＲＪを中心にワークＷの上面の円周上に９０°毎の位置に仮想基準点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれを仮定する。正面図のワークＷの上部の両端の位置をそれぞれ仮想基準点Ａ、Ｃとして、中央の位置を仮想基準点Ｂとする。仮想基準点Ｄは、回転軸線ＲＪに対して仮想基準点Ｂと対称となる位置とする。回転角度θは、ワークＷの回転軸線ＲＪ回りに回転した場合、時計回りの方向を正方向とし、図４の左の上段の図の仮想基準点Ａが仮想基準点Ｄの位置に移動した場合をθ＝９０°と規定し、仮想基準点Ａが仮想基準点Ｃの位置に移動した場合をθ＝１８０°と規定する。したがって、図４で示すように、回転角度θ＝０°の場合は、仮想基準点の配置は、配置（Ａ−Ｂ−Ｃ）となり、回転角度θ＝１８０°の場合は、配置（Ｃ−Ｄ−Ａ）となる。また、図４のハッチングは赤外線強度を示しており、ハッチングが細かいほど放射される赤外線強度が大きいことを示している。

ステップＳ２１０において、移動機構制御手段４６は、ワークＷの移動機構１４Ｗの回転角度θを０°に設定して、ステップＳ２２０へ進む。

ステップＳ２２０において、移動機構制御手段４６は、回転角度検出手段１４ｅからのワークＷの回転角度の情報に基づいて、回転角度θ（この場合＝０°）に相当する移動機構駆動信号３６を駆動手段Ｍに出力する。これにより、移動機構制御手段４６は、移動機構１４Ｗを駆動することで、保持部１８Ｗの回転角度を回転角度θにして、ステップＳ２３０に進む。（図４の左側の上下の図参照）。

ステップＳ２３０において、赤外線カメラ制御手段４４は、赤外線カメラ制御信号３４を出力して、赤外線カメラ２０で恒温槽１０内部から放射され赤外線透過窓部１２を透過した赤外線の強度分布を計測する。計測された赤外線強度分布は、赤外線カメラ制御手段４４に入力されて、記憶手段３９に設けられているメモリＩＲＤに記録され、ステップＳ２４０へ進む。

ステップＳ２４０において、移動機構制御手段４６は、ワークＷの移動機構１４Ｗの回転角度θを１８０°に設定して、ステップＳ２５０へ進む。

ステップＳ２５０において、移動機構制御手段４６は、回転角度検出手段１４ｅからの情報に基づいて、回転角度θ（この場合＝１８０°）に相当する移動機構制御信号３６を駆動手段Ｍに出力する。これにより、移動機構制御手段４６は、移動機構１４Ｗを駆動することで、保持部１８Ｗの回転角度を回転角度θ＝１８０°にして、ステップＳ２６０に進む。（図４の右側の上下の図参照）。

ステップＳ２６０は、ステップＳ２３０と同一の処理であるため、ステップＳ２６０の説明を省略し、ステップＳ２７０へ進む。

ステップＳ２７０において、加工焼け判定手段５０は、メモリＩＲＤからワークＷの赤外線強度分布を抽出して、記憶手段３９に設けられたワーク赤外線強度分布ＡＤＤｗに記録し、ステップＳ２８０へ進む。図５の上段の図に示すように、回転角度θ＝０°、１８０°における、ワークＷの赤外線強度分布、保持部１８Ｗの赤外線強度分布、移動機構１４Ｗの赤外線強度分布と、が記憶手段３９のメモリＩＲＤに記録されている。加工焼け判定手段５０は、メモリＩＲＤに記録されている赤外線強度のデータから、記憶手段３９に記録されているワークの赤外線強度と判定する閾値に満たない保持部１８Ｗと移動機構１４Ｗの赤外線強度分布を取り除き、ワークＷの赤外線強度のみを抽出する。これにより、図５の中段の図に示すように、ワークＷの正面（配置（Ａ−Ｂ−Ｃ））の赤外線強度分布とワークＷの裏面（配置（Ｃ−Ｄ−Ａ））の赤外線強度分布だけがメモリＩＲＤに残る。さらに、図５の下段の図に示すように、加工焼け判定手段５０は、ワークＷの正面（配置（Ａ−Ｂ−Ｃ））の赤外線強度分布とワークＷの裏面（配置（Ｃ−Ｄ−Ａ））の赤外線強度分布を結合して、ワーク赤外線強度分布ＡＤＤｗ（Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａ）として記憶手段３９に記録する。また、ワークＷのデータの抽出は、例えば、ワークＷの形状の情報をあらかじめ記憶手段３９に記録しておいて、その情報に基づいてその形状に相当する赤外線強度分布のみをメモリＩＲＤから抽出する方法でも良い。

ステップＳ２８０は、基準ワークＷＳの赤外線強度分布（ワーク赤外線強度分布ＡＤＤｓ（Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａ））に対するステップＳ２７０と同じ内容の処理であるため、ステップＳ２８０の説明を省略し、全体処理へ戻り、ステップＳ３００（加工焼け判定）へ進む。

以下、ステップＳ３００（加工焼け判定）の処理の概略について説明する。まず図６（ワーク赤外線強度分布ＡＤＤｗ（Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａ））を用いて、判定領域の分割について、詳細に説明する。図６において、説明の都合上、ワークＷの仮想基準点がＡ−＞Ｂ−＞Ｃ−＞Ｄ−＞Ａに変わる方向をＸ軸、それに直交し、ワークＷの仮想基準点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのある面から保持部に向かう方向をＹ軸とする。ワーク赤外線強度分布ＡＤＤｗは、２次元状に配置された複数の画素毎に対応させた赤外線強度が記録されている。ワーク赤外線強度分布ＡＤＤｗは、図６で示すように、Ｘ軸方向にｍ個に分割されており、Ｙ軸方向にｎ個に分割されている。判定領域ＡＤＤｗ（ｋ，ｌ）は、ワーク赤外線強度分布ＡＤＤｗにおいて分割された判定領域ＡＤＤｗ（ｘ，ｙ）であって、Ｘ軸方向にｋ番目で、かつＹ軸方向にｌ番目である判定領域ＡＤＤｗ（ｘ，ｙ）を示している（図６参照）。ワーク赤外線強度分布ＡＤＤｗの分割された１個の判定領域ＡＤＤｗ（ｋ，ｌ）（ｋ＝１〜ｍ、ｌ＝１〜ｎ）は、隣り合う２以上の所定の画素を有しており、例えば５×５個の画素Ｇ（ｘ，ｙ）（ｘ＝１〜５、ｙ＝１〜５）毎に対応させた赤外線強度分布である（図７参照）。ステップＳ３１０は、ワーク赤外線強度分布ＡＤＤｗを判定領域ＡＤＤｗ（ｘ，ｙ）に分割する処理であり、ステップＳ３２０は、基準ワーク赤外線強度分布ＡＤＤｓを判定領域ＡＤＤｓ（ｘ，ｙ）に分割する処理である。ステップＳ３３０からＳ３５０の処理は、分割された判定領域ＡＤＤｗ（ｘ，ｙ）毎に加工焼けの有無を判定する処理である。ステップＳ３６０からステップＳ３８０は、判定領域ＡＤＤｗ（ｘ，ｙ）毎に加工焼けの有無を判定した結果に基づいて、ワークＷの加工焼け判定をする処理である。以下、各ステップに沿って、処理の手順を説明する。

ステップＳ３１０において、加工焼け判定手段５０は、Ｘ軸方向にワーク赤外線強度分布ＡＤＤｗをｍ個に分割して、Ｙ軸方向にワーク赤外線強度分布をｎ個に分割して、ステップ３２０へ進む。このステップにより、ワーク赤外線強度分布ＡＤＤｗは、２次元状に配置された複数の画素Ｇ（ｘ，ｙ）（図７参照）毎に対応させた赤外線強度からなる判定領域ＡＤＤｗ（ｘ，ｙ）に分割される。

ステップＳ３２０は、ステップＳ３１０と同一の処理を基準ワークの赤外線強度ＡＤＤｓにするものであるため、説明を省略し、ステップＳ３３０へ進む。

ステップＳ３３０において、加工焼け判定手段５０は、ワークＷの判定領域ＡＤＤｗ（ｋ,ｌ）内にある全ての画素Ｇ（ｘ，ｙ）の赤外線強度から平均赤外線強度を計算する（図６、図７参照）。また、加工焼け判定手段５０は、基準ワークＷＳの判定領域ＡＤＤｗｓ（ｋ，ｌ）内にある全ての画素Ｇ（ｘ，ｙ）の赤外線強度から平均赤外線強度を計算する。ここで、ワークの判定領域内の全ての画素Ｇ（ｘ，ｙ）から平均赤外線強度を計算することにより、図８に示すような極端に小さい赤外線強度や極端に大きい赤外線強度などの異常値の影響を排除する。次に、図９で示すように、加工焼け判定手段５０は、判定領域ＡＤＤｗ（ｋ，ｌ）の平均赤外線強度が、「ＡＤＤｓ（ｋ,ｌ）の平均赤外線強度＋ΔＤ」以上と判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ３４０に進み、「ＡＤＤｓ（ｋ,ｌ）の平均赤外線強度＋ΔＤ」に満たないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ３５０に進む。なお、ΔＤは、ワークの種類、加工焼けにより形成される酸化膜厚、恒温槽１０の内部の温度等に基づいて求められた加工焼け有りと判定する基準ワークＷＳからの赤外線強度の変化量であり、あらかじめ記憶手段３９に記録されている。この判定処理により、ワークＷにおける個々の判定領域ＡＤＤｗ（ｋ，ｌ）毎に加工焼け有無を判定する。

ステップＳ３４０に進んだ場合、加工焼け判定手段５０は、加工焼け有り判定領域数Ｅｒｒの数を１増加させて、ステップＳ３５０に進む。

ステップＳ３５０において、加工焼け判定手段５０は、全ての判定領域（ｍ×ｎ個）の判定を完了した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ３６０に進み、判定を完了していない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ３３０に進む。

ステップＳ３６０において、加工焼け判定手段５０は、加工焼け有り判定領域数Ｅｒｒが、設定した加工焼け有りと判定する閾値以上の場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ３７０に進み、加工焼け有り閾値に満たない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ３８０に進む。なお、加工焼け有りと判定する閾値は、ワークの種類、加工焼けで発生する酸化膜厚、恒温槽１０の内部の温度、製品の要求品質レベル等に基づいて決められた加工焼けに対するワーク品質が許容範囲内であるか否かを判断する基準値であり、あらかじめ記憶手段３９に記録されている。このステップＳ３６０は、加工焼け有りと判定された判定領域数（加工焼け有り判定領域数Ｅｒｒ）が、ワークの許容品質から見て、許容範囲内であるか否かの判定である。この判定処理により、ワークＷにおいてワーク全体としての加工焼けの有無を判定する。

ステップＳ３７０に進んだ場合、判定装置３０は、表示手段３８に“加工焼け有り”と表示して、全体処理へ戻り、終了する。

ステップＳ３８０に進んだ場合、判定装置３０は、表示手段３８に“加工焼け無し”と表示して、全体処理へ戻り、終了する。
●［第２の実施の形態（図１０〜図１１）］

第２の実施の形態は、ワークＷの全円周面を複数の計測領域に分割して、分割された計測領域毎に赤外線強度分布を計測し、加工焼けの有無を判定するものである。第２の実施の形態の構成は、基準ワークＷＳ、保持部１８Ｓ、移動機構１４Ｓを有していない点を除き、第１の実施の形態の構成と同一である。本実施の形態の利点は、ワークＷの計測領域ＭＳと赤外線カメラ２０との距離を一定にできるため、距離が異なることによる計測されるワークＷの赤外線強度への影響を低減でき、より精度良く加工焼けを判定できる。

図１０を用いて、第２の実施の形態の概略を説明する。なお、説明の都合上、ワークＷ以外の構成は省略し、また、赤外線カメラ２０は矢印の方向からワークＷに向けられて赤外線強度分布を計測する。また、ワークＷの全円周面を、例えばｍ個に分割した場合、回転角度ステップΔθはΔθ＝３６０°/ｍとなる。回転角度θは、図４と同様に、時計回りを正方向とし、仮想基準点の配置が配置（Ａ−Ｂ−Ｃ）の場合をθ＝０°とする。各回転角度θにおける赤外線強度分布は、図１０に示すように、ワークＷを回転角度ステップΔθで回転軸線ＲＪ回りに回転させた後、計測されて記憶手段３９（図２参照）のメモリＩＲＤ（図５参照）に記録される。判定装置３０は、記憶手段３９に記録されている計測領域ＭＳに関する情報に基づいて、計測領域ＭＳに相当する領域の赤外線強度分布をメモリＩＲＤに記録された赤外線強度分布から抽出して、ワーク赤外線強度分布ＡＤＤｗとして記憶手段３９に記録する。

次に、第２の実施の形態の処理手順について説明する。第１の実施の形態に対して第２の実施の形態の処理手順（図１１参照）は、第１の実施の形態の処理手順（図３参照）における、以下のステップが変更されている。ステップＳ１００は、ステップＳ１４０、Ｓ１５０が、ステップＳ１５５に変更されている。また、ステップＳ２００は、ステップＳ２４０、Ｓ２５０、Ｓ２６０、Ｓ２７０、Ｓ２８０がＳ２３５、Ｓ２３７、Ｓ２４５に変更されている。さらに、ステップＳ３００は、ステップＳ３２０、Ｓ３３０がＳ３３５に変更されている。その他のステップは、第１の実施の形態の処理手順（図３参照）と同じである。以下、変更点を主に説明する。

ステップＳ１５５において、ワークＷの温度が恒温槽内の温度と同じになるまで待ち、全体処理へ戻り、全体処理にてステップＳ２００（赤外線強度分布計測）へ進む。

ステップＳ２３５において、加工焼け判定手段５０は、メモリＩＲＤからワークの正面の計測領域ＭＳに相当する計測領域赤外線強度分布Ｓｘ（ｘ＝１〜ｍ）を抽出し、ワーク赤外線強度分布ＡＤＤｗに記録し、ステップＳ２３７へ進む。

ステップＳ２３７において、移動機構制御手段４６は、移動機構の回転角度θ＝θ ＋ Δθに設定して、ステップＳ２４５へ進む。

ステップＳ２４５において、円周面の全周の赤外線強度計測を完了した場合（Ｙｅｓ）は、全体処理へ戻りステップＳ３００へ進み、円周面の全周の赤外線強度計測を完了していない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ２２０に進む。

ステップＳ３３５において、加工焼け判定手段５０は、ワークの判定領域ＡＤＤｗ（ｋ，ｌ）（ｋ＝１〜ｍ、ｌ＝１〜ｎ）と加工焼け有り判定閾値ΔＤｔｈを比較して、判定領域ＡＤＤｗ（ｋ，ｌ）の平均赤外線強度がΔＤｔｈ以上である場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ３４０に進み、加工焼け有り判定閾値ΔＤｔｈに満たないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ３５０に進む。なお、加工焼け有り判定閾値ΔＤｔｈは、ワークの種類、加工焼けで発生する酸化膜厚、恒温槽１０の内部の温度等に基づいて、あらかじめ決められた加工焼け有りと判定する赤外線強度の閾値であり、記憶手段３９に記録されている。
●［本願の効果］

以上に説明したように、本実施の形態では、ワークの表面からの赤外線強度分布を計測することで、表面加工の際の加工焼けによる酸化膜の有無や状態を判定することができる。判定装置は、計測されたワーク表面の赤外線強度分布に基づき、表面加工処理による加工焼けの有無を判定することができる。励磁コイルを移動させながら検査する方法と比較して、より大きな面積を一度に検査することができるので、より短時間に検査できる。また、対象物と赤外線撮像装置との距離を厳密に管理する必要がないので、励磁コイルを用いる検査方法と比較して、検査が容易である。

本発明の加工焼け検査装置および加工焼け検査方法は、図１で示した本実施の形態で説明した構成、構造等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。特に、赤外線強度分布を計測する方法は、赤外線カメラに限定されず赤外線強度を２次元のデータとして計測できる赤外線撮像装置であれば良い。ワークＷと基準ワークＷＳの温度を一定にする手段は恒温槽１０に限定されず、ワークＷと基準ワークＷＳの全体を同じ温度で一定する装置、または方法であればよい。

また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。本実施の形態の説明では、ワークＷと基準ワークＷＳについての処理の順番については、ワークＷと基準ワークの処理の順番を入れ替えても良い。

１０ 恒温槽
１２ 赤外線透過窓部
１４Ｗ、１４Ｓ 移動機構（回転機構）
１４ａ シャフト
１４ｂｗ、１４ｂｓ 従動回転プーリー
１４ｃ ベルト
１４ｄ 駆動プーリー
１４ｅ 回転角度検出手段（ロータリーエンコーダ）
１６ 温度検出手段
１８Ｗ、１８Ｓ 保持部
２０ 赤外線カメラ
２２ 赤外線カメラ出力信号
３０ 判定装置
３２ ヒーター制御信号
３４ 赤外線カメラ制御信号
３６ 移動機構制御信号
３８ 表示手段
３９ 記憶手段
４０ 赤外線強度分布計測手段
４２ 温度制御手段
４４ 赤外線カメラ制御手段
４６ 移動機構制御手段
５０ 加工焼け判定手段
７０ 加工焼け検査装置
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 仮想基準点
ＣＰ 回転中心
Ｅｒｒ 加工焼け有り判定領域数
Ｈ ヒーター部
ＭＳ 計測領域
ＩＲＤ メモリ
ＡＤＤｗ ワーク赤外線強度分布
ＡＤＤｓ 基準ワーク赤外線強度分布
Ｗ ワーク
ＷＳ 基準ワーク
Ｓｘ 計測領域赤外線強度分布
Ｍ 駆動手段（モーター）
ＲＪ 回転軸線
θ 回転角度
Δθ 回転角度ステップ
ΔＤｔｈ 加工焼け有り判定閾値

Claims (10)

1. 所定の表面加工処理が施された後のワークの表面の赤外線強度分布を計測する赤外線撮像装置と、
   前記赤外線撮像装置により計測された前記ワークの表面の前記赤外線強度分布に基づいて、前記表面加工処理による加工焼けの有無を判定する判定装置と、
   を有する、
   加工焼け検査装置。
2. 請求項１に記載の加工焼け検査装置であって、
   前記赤外線撮像装置に向けられている前記ワークの表面位置を相対的に変化させる移動機構を有している、
   加工焼け検査装置。
3. 請求項２に記載の加工焼け検査装置であって、
   前記ワークは円周面を有する形状であり、
   前記表面加工処理は、前記ワークにおける前記円周面に施されており、
   前記赤外線撮像装置は、前記円周面に向けられており、
   前記移動機構は、前記円周面の回転軸線回りに前記ワークを回転させる、
   加工焼け検査装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の加工焼け検査装置であって、
   前記ワークの温度を一定に保つ恒温槽を有し、
   前記恒温槽は、
   前記恒温槽内に配置された前記ワークを保持する保持部と、
   赤外線を透過する窓部と、
   を有しており、
   前記赤外線撮像装置と前記ワークとの間に前記窓部が位置するように前記赤外線撮像装置が配置されている、
   加工焼け検査装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の加工焼け検査装置であって、
   前記判定装置は、
   前記加工焼けであるか否かを判定するための赤外線強度に関する判定関連情報が記憶された記憶装置を有しており、
   計測した前記赤外線強度分布と、前記判定関連情報と、に基づいて前記加工焼けの有無を判定する、
   加工焼け検査装置。
6. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の加工焼け検査装置であって、
   所定の前記表面加工処理が施されているとともに前記表面加工処理による加工焼けが無い基準ワークを有し、
   前記赤外線撮像装置は、前記ワークと前記基準ワークのそれぞれの前記赤外線強度分布を計測し、
   前記判定装置は、前記基準ワークの前記赤外線強度分布と、前記ワークの前記赤外線強度分布と、の比較に基づいて前記ワークの前記加工焼けの有無を判定する、
   加工焼け検査装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の加工焼け検査装置であって、
   前記赤外線強度分布には、２次元状に配置された複数の画素毎に対応させた赤外線強度が記憶されており、
   前記判定装置は、
   前記赤外線強度分布における複数の画素を、隣り合う２以上の所定数の画素を有する複数の判定領域に分割し、
   前記判定領域毎に、当該判定領域内の画素に対応させて記憶されている赤外線強度の平均である平均赤外線強度を求め、
   前記赤外線強度分布を用いて前記加工焼けの有無を判定する際、前記判定領域毎の前記平均赤外線強度を用いて前記加工焼けの有無を判定する、
   加工焼け検査装置。
8. 所定の表面加工処理が施された後のワークの表面に、前記表面加工処理による加工焼けがあるか否かを判定する加工焼け検査方法であって、
   赤外線撮像装置を用いて、前記表面加工処理が施された後の前記ワークの表面の赤外線強度分布を計測する、赤外線強度分布計測ステップと、
   判定装置を用いて、計測した前記赤外線強度分布に基づいて、前記表面加工処理による加工焼けの有無を判定する、加工焼け判定ステップと、
   を有する、
   加工焼け検査方法。
9. 請求項８に記載の加工焼け検査方法であって、
   前記赤外線強度分布計測ステップにおいて前記ワークの表面の前記赤外線強度分布を計測する際、前記ワークの温度を一定に保ちながら前記赤外線強度分布を計測する、
   加工焼け検査方法。
10. 請求項８または９のいずれか一項に記載の加工焼け検査方法であって、
    前記赤外線強度分布計測ステップにおいて、赤外線を透過する窓部を有する恒温槽内に前記ワークを配置して、前記ワークの温度を前記恒温槽で一定に保ち、前記恒温槽の前記窓部から透過する前記ワーク表面の前記赤外線強度分布を計測する、
    加工焼け検査方法。
    

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