JP2019191130A - 切削油付着評価システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切削油の被削材の付着面への付着状態を高精度に評価することが可能な切削油付着評価システム及び方法を提供する。【解決手段】油溶性の蛍光剤を含有する切削油の付着面３ａに紫外光を照射する紫外光照射ステップと、付着面３ａに照射された紫外光に基づく蛍光を分光する分光ステップと、分光した光を受光し、これに基づく電気信号を生成する受光ステップと、生成した電気信号に基づいて３次元分光データを作成する分光データ作成ステップと、３次元分光データから所定の波長範囲にある分光データを抽出し、抽出した分光データに基づいて上記２次元の空間情報上における蛍光強度を算出する蛍光強度算出ステップと、蛍光強度算出ステップに基づいて算出された蛍光強度に基づいて付着面における切削油の付着状態を上記２次元の空間情報上で評価する評価ステップとを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、金属材料又は非金属材料からなる被削材を切削する上で使用される切削油の付着状態を評価する上で好適な切削油付着評価システム及び方法に関するものである。

従来より、金属材料又は非金属材料からなる被削材をドリルやミーリング工具等を始めとした加工工具で切削する場合には、被削材と加工工具に対して切削油をかけて使用する。この切削油により、加工工具を被削材に対して切削する際に発生する摩擦の抑制と冷却を図ることが可能となり、加工精度の向上や仕上げ面の美化を図ることが可能となるばかりでなく、加工工具の寿命を延長させることが可能となる。

このような切削油が被削材の付着面に残存している場合には、その後工程において被削材を接着する際に、接着不良や塗装不良を起こす可能性がある。このため、切削油による被削材の切削加工の後、これを洗浄液により洗浄することが通常行われる。しかし、洗浄液による洗浄により切削油の全てを洗浄しきれない場合がある。特にシリコーン系、エポキシ系、フェノール系、ニトリルゴム-フェノール系、ウレタン系、ジメタクリレート系等の硬化性樹脂を用いた接着材料をブレーキ部品、オイルパンのシール、エンジン、駆動力機関部品に塗布して接着を行う場合には、切削油が僅かに残存しているだけでその接着性に大きな影響を及ぼす場合がある。

このため、被削材を洗浄液により洗浄した後には、付着面における接着剤の付着状況を検査する検査工程を導入することが従来より行われている（例えば特許文献１参照。）。この検査工程は、熟練工による目視での検査に加え、光の反射率等を介した非破壊検査方法を用いる場合が多かった。特にシリコーン系接着剤によるオイルパンのシール、エンジン、駆動力機関部品の接着工程を含む場合には、一部での切削油の残存を許容できない観点から、被削材の一部ではなく全体を通じて切削油の付着状況を評価する必要があった。このため、被削材全体における切削油の付着状況を評価する上では、光の反射率を用いた非破壊検査が評価効率の面で最も望ましかった。

しかしながら、この光の反射率を用いた非破壊検査では、付着面に残存している切削油のみならず、切削油剤中に含まれるアミン類による被削剤の変色や油じみまでも切削油として検知してしまう。この変色や油じみは、その後の接着工程において特段影響を及ぼすことが無いものであるが、これを誤って検知してしまうことで、本来再洗浄を行う必要の無い被削材に対して再度洗浄を促す結果にもなり、製造工程全体の効率性向上を図ることができなくなるという問題点があった。

特開昭６１−１１７４３４号公報

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、切削油の被削材の付着面への付着状態を高精度に評価することが可能な切削油付着評価システム及び方法を提供することにある。

第１発明に係る切削油付着評価システムは、蛍光剤を含有する切削油の付着面に紫外光を照射する紫外光照射手段と、上記付着面に照射された紫外光に基づく蛍光を分光する分散光学素子と、上記分散光学素子より分光した光を受光し、これに基づく電気信号を生成する受光手段と、上記受光手段により生成された電気信号に基づいて、撮影位置における２次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する３次元分光データを作成する分光データ作成手段と、上記分光データ作成手段により作成された３次元分光データから所定の波長範囲にある分光データを抽出し、抽出した分光データに基づいて上記２次元の空間情報上における蛍光強度を算出する蛍光強度算出手段と、上記蛍光強度算出手段に基づいて算出された蛍光強度に基づいて上記付着面における切削油の付着状態を上記２次元の空間情報上で評価する評価手段とを備えることを特徴とする。

第２発明に係る切削油付着評価システムは、第１発明において、紫外光照射手段は、上記評価手段による評価後において、硬化性樹脂を用いた接着材料を塗布して接着が行われる被削材の上記付着面に紫外光を照射することを特徴とする。

第３発明に係る切削油付着評価システムは、第２発明において、上記蛍光強度算出手段は、３００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲にある分光データを抽出することを特徴とする。

第４発明に係る切削油付着評価方法は、蛍光剤を含有する切削油の付着面に紫外光を照射する紫外光照射ステップと、上記付着面に照射された紫外光に基づく蛍光を分光する分光ステップと、上記分光ステップにおいて分光した光を受光し、これに基づく電気信号を生成する受光ステップと、上記受光ステップにおいて生成した電気信号に基づいて、撮影位置における２次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する３次元分光データを作成する分光データ作成ステップと、上記分光データ作成ステップにおいて作成した３次元分光データから所定の波長範囲にある分光データを抽出し、抽出した分光データに基づいて上記２次元の空間情報上における蛍光強度を算出する蛍光強度算出ステップと、上記蛍光強度算出ステップに基づいて算出された蛍光強度に基づいて上記付着面における切削油の付着状態を上記２次元の空間情報上で評価する評価ステップとを有することを特徴とする。

第５発明に係る切削油付着評価方法は、第４発明において、紫外光照射ステップでは、評価ステップによる評価後において、硬化性樹脂を用いた接着材料を塗布して接着が行われる被削材の上記付着面に紫外光を照射することを特徴とする。

第６発明に係る切削油付着評価方法は、第５発明において、上記蛍光強度算出ステップは、３００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲にある分光データを抽出することを特徴とする。

上述した構成からなる本発明によれば、被削材に残存している切削油の付着状況を二次元画像上にて評価することが可能となり、ユーザの利便性の向上を図ることができる。また本発明によれば、光の反射率等を介した非破壊検査方法を用いるのではなく、所定の波長領域を選択的に映し出した分光画像に基づき、切削油に含まれる蛍光剤に基づく蛍光を検出することで、切削油の付着状況を判別する。このような分光画像は、蛍光の特徴波長に応じて、その特徴波長範囲を絞り込んで検出することも可能となる。このため、光の反射率等を介した非破壊検査方法により検出されてしまう油じみと明確に分離して切削油を検知することが可能となる。このため、切削油のみを高精度に検出することが可能となり、誤検出による再洗浄を促すことを防止できることから、製造工程全体の効率性向上を図ることができる。

本発明を適用した切削油付着評価システムの全体構成を示すブロック図である。 スペクトル撮像装置の構成例を示す図である。 スペクトル撮像装置における制御部の詳細な構成を説明するための図である。 スペクトル撮像装置の他の構成例を示す図である。 評価対象としての切削油を用いた加工工程を示す図である。 図５に示すステップＳ１３における切削油の付着量の評価方法について説明するための図である。 ３次元分光データの例を示す図である。 撮影した蛍光について波長毎のスペクトル強度を示す図である。 （ａ）蛍光を表現している分光画像に基づいて切削油の付着状況の判断を行う例を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す二次元画像におけるＰ−Ｐ´線の輝度分布を示す図である。

以下、本発明を適用した切削油付着評価システムについて、図面を参照しながら詳細に説明をする。

図１は、本発明を適用した切削油付着評価システム１の全体構成を示すブロック図である。

切削油付着評価システム１は、評価装置２と、スペクトル撮像装置４とを備えている。この切削油付着評価システム１は、金属材料又は非金属材料からなり、予め切削加工が施された被削材３に切削油の付着量を評価するものである。

図２は、スペクトル撮像装置４の構成例を示している。スペクトル撮像装置４は、いわゆるマルチスペクトルカメラや、カラーフィルタを交換する方式のカメラや、プリズムを用いた方式のカメラで構成されている。スペクトル撮像装置４は、被写体としての被削材３や加工工具６を撮影し、更にそこから分光画像を取得する。スペクトル撮像装置４は、各撮影位置における２次元分光データから２次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する３次元分光データに基づいて分光画像を生成する。スペクトル撮像装置４が生成する分光画像は、波長ごとの被写体の反射率又は透過率を示す複数の二次元画像からなる。この分光画像の例としては、２００ｎｍ〜１３μｍの所定の波長範囲の波長域において、０．１ｎｍ〜１００ｎｍの波長分解能とされていてもよく、バンド毎の分光画像とされている。

ちなみに、このスペクトル撮像装置４により撮像される分光画像における波長範囲は、可視光の領域のみならず、赤外領域、近赤外領域、紫外領域の光も含まれる。

スペクトル撮像装置４は、撮像対象が自ら発する光や被写体としての被削材３から発せられ、或いは反射又は透過する光、すなわち被写体としての被削材３からの撮影光Ｌを取り込む対物レンズ４１と、ＸＹＺからなる３軸の直交座標系におけるＹ軸方向に移動する精密直動ステージ４２と、対物レンズ４１の像面においてＺ軸方向に設けられたスリット開口部４３ａを配設するためのスリット板４３と、スリット開口部４３ａを通過した光束を平行光とするコリメートレンズ４４と、コリメートレンズ４４からの平行光を分散させる分散光学素子４５と、分散光学素子４５から出射された光束を取り込む結像レンズ４６と、結像レンズ４６の像面上に設けられた撮像素子４７と、精密直動ステージ４２および撮像素子４７を制御し、更に撮像素子４７を介して受光された画像データの各種処理を行う制御部４８とを備えている。なお、このスペクトル撮像装置４は、特開２０１５−１６６６８２号公報の開示技術を用いるようにしてもよい。

精密直動ステージ４２は、制御部４８による制御の下でスリット板４３、コリメートレンズ４４、分散光学素子４５、結像レンズ４６、撮像素子４７を一体的にＹ軸方向に向けて移動させる。

分散光学素子４５は、例えば、回折格子、プリズム等により具現化される。分散光学素子は、コリメートレンズ４４を通過してくる光束を波長毎の成分に分散させる機能を有している。

撮像素子４７は、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等により構成される。この撮像素子４７は、撮像面に結像された光を光電変換により電気信号へと変換する。そして、撮像素子４７により変換された電気信号は、制御部４８に送信される。仮に赤外領域、近赤外領域、紫外領域の光を受光するのであれば、それに適した撮像素子４７を配設することになる。

図３は、制御部４８の更なる詳細な構成を示している。制御部４８は、撮像素子４７により電気信号を取得するタイミングを制御する撮影制御部４８１と、精密直動ステージ４２のＹ軸方向における移動方向、移動量、移動タイミングを制御する移動制御部４８２と、撮像素子４７からの電気信号に基づいて分光データを作成する分光データ作成部４８３と、分光データ作成部４８３において作成された分光データに基づいて、各種画像処理や校正等を行う画像処理部４８４とを備えている。なお、この制御部４８の一部の構成要素又は全て要素については、独立したパーソナルコンピュータ（ＰＣ）内に実装されるものであってもよい。

分光データ作成部４８３は、撮像素子４７から送信されてきた電気信号に基づいて、１次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する２次元分光データを作成し、これを記憶する。分光データ作成部４８３は、これらの処理を繰り返し実行し、全ての撮影位置の撮影が終了すると、２次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する３次元分光データからなるハイパースペクトル画像を得ることが可能となる。

画像処理部４８４は、分光データ作成部４８３において作成された波長毎の分光画像を所定の表色系に変換し、色演算処理を行って色解析画像を生成する。また画像処理部４８４は、生成した色解析画像を所定の表示方法により表示するための処理を行う。この画像処理部４８４は、校正処理部４８４−１と、算出部４８４−２と、色解析画像取得部４８４−３とを備えている。

この校正処理部４８４−１は、暗電流に起因するノイズ除去、画素間感度偏差補正処理、輝度校正処理、空間内の光源光の照明ムラの補正等を行う。

算出部４８４−２は、校正処理部４８４−１において処理された各波長ごとの分光画像における各分光放射輝度、各分光輝度等を算出する。

色解析画像取得部４８４−３は、校正処理部４８４−１において校正処理された各種パラメータ、並びに算出部４８４−２において算出された各分光放射輝度、各分光輝度等を用いて設定された規格の表色系へ変換するための色空間変換処理を行う。

色解析画像取得部４８４−３において色空間変換処理された色解析画像は、図示しないＰＣ等に送られ、ディスプレイ上等に描画される。

なお、スペクトル撮像装置４は、以下の図４に示す形態に具現化されるものであってもよい。この図４に示すスペクトル撮像装置４は、一般的なデジタルカメラや、マルチスペクトルカメラ、更には携帯電話やスマートフォン、タブレット型端末、ウェラブル端末にそれぞれ実装されるあらゆるデジタルカメラを含むものである。このスペクトル撮像装置４は、通常の可視光の画像撮影に加えて、予め特定した波長領域に限定してスペクトルデータを検知することを意図するものである。このスペクトル撮像装置４は、結像光学系５１と、フィルタ５２と、撮像素子５３と、制御部４８とを備えている。

結像光学系５１は、少なくとも１つの撮像レンズ５６を有し、被削材３からの光を集光し撮像素子５３の撮像面上に像を形成する。

フィルタ５２は、被写体としての被削材３と撮像レンズ５６との間に配置される。フィルタ５２は、撮像素子５３に到達する光の経路上に配置される。フィルタ５２は、所定の分光透過率からなる素子である。即ち、このフィルタ５２は、予め設定されている波長領域の光のみを透過させ、それ以外の波長領域の光を反射するように作用する。フィルタ５２は、実際に透過させたい光の波長及び波長幅に応じてその種類が選択される。フィルタ５２は、撮影装置５内に予め固定配置される場合を例にとり説明をするが、これに限定されるものではない。即ち、このフィルタ５２は、互いに透過する波長領域が異なる複数のフィルタ５２を順次切換可能に構成されていてもよい。

撮像素子５３は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等により構成される。この撮像素子５３は、撮像面に結像された光を光電変換により電気信号へと変換する。そして、撮像素子５３により変換された電気信号は、制御部４８に送信される。

制御部４８は、撮像素子５３から送られてくる電気信号を処理する回路である。この制御部４８は、撮像素子５３によって取得された画像に基づいて、被写体としての被削材３からの光の波長域ごとに分離された分光分離画像を生成する。また制御部４８は、取得した電気信号に基づいて、各種焦点制御を行うようにしてもよい。その他制御部４８による制御内容は、上述した図３に示す形態と同様である。

評価装置２は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等を始めとした電子機器で構成されているが、ＰＣ以外に、携帯電話、スマートフォン、タブレット型端末、ウェアラブル端末等、他のあらゆる電子機器で具現化されるものであってもよい。

評価装置２は、図１に示すように評価装置２全体を制御するための制御部２４と、操作ボタンやキーボード等を介して各種制御用の指令を入力するための操作部２５と、有線通信又は無線通信を行うための通信部２６と、実際の評価を行う評価部２７と、ハードディスク等に代表され、実行すべき検索を行うためのプログラムを格納するための記憶部２８とが内部バス２１にそれぞれ接続されている。さらに、この内部バス２１には、実際に情報を表示するモニタとしての表示部２３が接続されている。

制御部２４は、内部バス２１を介して制御信号を送信することにより、評価装置２内に実装された各構成要素を制御するためのいわゆる中央制御ユニットである。また、この制御部２４は、操作部２５を介した操作に応じて各種制御用の指令を内部バス２１を介して伝達する。

操作部２５は、キーボードやタッチパネルにより具現化され、プログラムを実行するための実行命令がユーザから入力される。この操作部２５は、上記実行命令がユーザから入力された場合には、これを制御部２４に通知する。この通知を受けた制御部２４は、探索部２７を始め、各構成要素と協調させて所望の処理動作を実行していくこととなる。

評価部２７は、スペクトル撮像装置４により撮像したスペクトル画像に基づいて、切削油の付着状態を上記２次元の空間情報上で評価する。

表示部２３は、制御部２４による制御に基づいて表示画像を作り出すグラフィックコントローラにより構成されている。この表示部２３は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等によって実現される。

記憶部２８は、ハードディスクで構成される場合において、制御部２４による制御に基づき、各アドレスに対して所定の情報が書き込まれるとともに、必要に応じてこれが読み出される。また、この記憶部２８には、本発明を実行するためのプログラムが格納されている。このプログラムは制御部２４により読み出されて実行されることになる。更にこの記憶部２８には、判別対象を検知するためのアルゴリズムに関する情報も記憶されている。

なお、このスペクトル撮像装置４は、上述した構成に限定されるものではなく、例えば特開２０１５−１６６６８２号公報の開示技術を用いるようにしてもよい。

上述した構成からなる切削油付着評価システム１を実施するにあたり、評価対象としての切削油を用いた加工工程全体について説明をする。

被削材３は、図５に示す工程を経て加工が施される。先ずステップＳ１１において行われる切削加工の種類としては、施削、穴あけ、中ぐり、フライス削り、平削り、形削り、立削り、ブローチ削り、切断、のこ引き等を始めとしたあらゆる方法が含まれる。被削材３に対して切削加工が施される際には、切削油が被削材３と加工工具に対して供給される。切削油を被削材３や加工工具に供給することにより、切削時に発生する摩擦の抑制と冷却を図ることが可能となり、加工精度の向上や仕上げ面の美化を図ることが可能となるばかりでなく、加工工具自体の寿命を延長させることが可能となる。本発明においては、この油溶性の蛍光剤を含有させた切削油を加工工具に供給する。ちなみに、蛍光剤は油溶性に限定されるものではなく、他のいかなる蛍光剤を使用するようにしてもよい。

次にステップＳ１２に移行し、被削材３の洗浄を行う。このステップＳ１２において被削材３の洗浄を行う目的としては、被削材３における付着面に切削油が残存している場合には、その後のステップＳ１４における接着工程においてその接着性に悪影響を及ぼす場合がある。特に接着剤として、シリコーン系接着剤等を始めとした硬化性樹脂を用いた接着材料を用いる場合には、切削油が僅かに残存しているだけでその接着性に大きな影響を及ぼす。このため、この洗浄工程（Ｓ１２）においては被削材３に対して洗浄液や水を噴射させ、付着面に付着した切削油の除去を試みることになる。

次にステップＳ１３に移行し、検査を行う。この検査工程において、本発明を適用した切削油付着評価システム１を利用し、被削材３における切削油の付着面３ａについて切削油の付着量の評価を行う。この切削油の付着量の評価方法の詳細は後段において詳細に説明をする。この検査工程において、被削材３における付着面３ａに切削油が付着している場合には、ステップＳ１２に戻り、改めて洗浄を施すことで切削油の除去を図るようにしてもよい。この検査工程において被削材３における付着面３ａに切削油が付着していない旨を評価した場合には、その後のステップＳ１４に移行するようにしてもよい。

ステップＳ１４に移行した場合には、被削材３に対して接着加工を施す。この接着工程においては、上述したシリコーン系接着剤等を始めとした硬化性樹脂を用いた接着材料を用いても良いがこれに限定されるものではなく、他のいかなる接着材料を用いるようにしてもよい。またこのステップＳ１４の接着工程は必須ではなく、省略するようにしてもよい。

次にステップＳ１３における切削油の付着量の評価方法について説明をする。先ず被削材３の付着面３ａに対して図６に示すように紫外光を照射する。上述したようにステップＳ１１における切削加工では、油溶性の蛍光剤を含有させた切削油を供給している。このため、仮に被削材３における付着面３ａに切削油が残留している場合には、切削油に含有された蛍光剤から蛍光が発光することになる。この紫外光の照射とともに、被削材３における付着面３ａをスペクトル撮像装置４により撮像する。その結果、仮に切削油が付着面３ａに残留している場合、これに基づく蛍光がスペクトル撮像装置４により撮像されることになる。ちなみにこの紫外光の照射と被削材３の撮像は、例えばベルトコンベアを介して被削材３を移動させながら行うことにより、被削材３全体に亘って行うようにしてもよい。

図２に示すスペクトル撮像装置４により撮像された撮影光Ｌは、対物レンズ４１を介して取り込まれ、スリット板４３におけるスリット開口部４３ａを通過し、コリメートレンズ４４により平行光とされる。この平行光は、分散光学素子４５により分散され、そこから出射された光束は、結像レンズ４６により取り込まれ、更に撮像素子４７により受光される。撮像素子４７を介して受光された画像データは、制御部４８に送られる。

同様に図４に示すスペクトル撮像装置４により撮像された撮影光Ｌは、フィルタ５２を介して予め設定されている波長領域の光のみを透過し、それ以外の波長領域の光は反射することになる。このフィルタ５２を通過した光は、撮像レンズ５６により取り込まれ、更に撮像素子５３により受光される。撮像素子４７を介して受光された画像データは、制御部４８に送られる。

撮像素子４７、５３は、個々の二次元座標上の素子により生成された電気信号を、その二次元座標上の配置情報と関連付けて制御部４８に送信する。このとき、例えば第２方向Ｙに配列された素子から得られた電気信号を、特定の位置における波長毎の電気信号とし、第３方向Ｚに配列された素子から得られた電気信号を、特定の波長における位置毎の電気信号とすることで、第３方向Ｚにおける所定位置毎の１次元分光データを取得することができる。特に図２に示すスペクトル撮像装置４では、精密直動ステージ４２を第２方向Ｙに稼働させて上記電気信号を生成することで、第２方向Ｙにおける所定位置毎の１次元分光データを取得することができる。これにより、制御部２では、計測範囲とする２次元空間の所定位置に１次元分光データを対応させ、３次元分光データを取得することができる。

図７は、３次元分光データの例を示している。第２方向Ｙと、第３方向Ｚの空間座標上に対して波長毎に分光させた分光画像を重畳させている。何れかの波長の分光画像には、当該波長成分の第２方向Ｙと、第３方向Ｚの座標軸上における分布状況が映し出される。

制御部４８では、このような分光画像に基づいて、被削材３における切削油の付着状況を判別する。具体的には、切削油から放出される蛍光を判別することができる波長範囲の何れかを特徴波長として特定する。図８の例では、撮影した蛍光について波長毎のスペクトル強度を示している。波長３００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲の何れかを蛍光を検出する上での特徴波長として特定する。特徴波長は１点で特定してもよいし、複数特定してもよい。特徴波長の決め方としては、例えば上記波長範囲（３００ｎｍ〜７００ｎｍ）の中心波長である４５０ｎｍとしてもよいし、各スペクトル間のスペクトル強度の差分値や分離度が最も大きくなる波長としてもよい。

これに加えて、この特徴波長を中心とした特徴波長範囲を設定する。特徴波長範囲は、例えば±１０ｎｍ等のように、予め設定した所定の波長範囲で構成されている。このため、仮に特徴波長が４５０ｎｍであり、特徴波長範囲が±１０ｎｍであれば、実際にスペクトルデータを検出する範囲は、４４０〜４６０ｎｍとなる。この特徴波長範囲は、必ずしも蛍光波長に対して一義的に決まる場合に限定されるものではなく、各種撮影条件や外部環境に応じて変化する場合もありえる。

更に、３６５ｎｍの紫外光を照射した場合に、５３０〜５８０ｎｍからなる特徴波長を介して判別することで外乱光の影響を極力除去した高精度な分光画像を得ることができることを検証している。この特徴波長範囲に加えて、更に３８０±１０ｎｍ、４５０±１０ｎｍ、４８０±１０ｎｍのうち何れか１以上の特徴波長範囲を組み合わせて判別するようにしてもよい。

制御部４８は、このような蛍光の特徴波長に基づき、蛍光を表現している分光画像を抽出し、これに基づいて切削油の付着状況の判断を行う。この蛍光を表現している分光画像は一枚である場合に限定されるものではなく、複数枚の場合もあり得る。

図９（ａ）は、このような蛍光を表現している分光画像に基づいて、切削油の付着状況の判断を行う例を示している。蛍光を検出する上での特徴波長（特徴波長範囲）を含む分光画像を二次元的に示している。被削材３上から蛍光が発光しているのであれば、図９（ａ）に示すように表示画像上においてその蛍光に応じた輝度分布を表示部２３を介して映し出す。ユーザは、この表示部２３上に映し出される表示画像から、蛍光の領域を判別することができ、また当該領域において切削油が付着していることを判別することが可能となる。

図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す二次元画像におけるＰ−Ｐ´線の輝度分布を示している。実際に切削油の付着状況を制御部２４が自動的に判別する場合には、画素毎の輝度と閾値ｒとを比較し、閾値ｒを上回る輝度を持つ画素領域が、切削油が付着しているものと判断するようにしてもよい。この輝度が切削油の付着量と相関を持っている場合には、輝度の大きさに応じて切削油の付着量を判別するようにしてもよい。かかる場合には、複数段階設定した閾値ｒを介して輝度を判別し、判別した輝度に基づいて切削油の付着量を判別する。

このようにして、本発明を適用した切削油付着評価システム１によれば、被削材３に残存している切削油の付着状況を二次元画像上にて評価することが可能となり、ユーザの利便性の向上を図ることができる。また、切削油付着評価システム１は、光の反射率等を介した非破壊検査方法を用いるのではなく、所定の波長領域を選択的に映し出した分光画像に基づき、切削油に含まれる蛍光剤に基づく蛍光を検出することで、切削油の付着状況を判別する。このような分光画像は、蛍光の特徴波長に応じて、その特徴波長範囲を絞り込んで検出することも可能となる。このため、光の反射率等を介した非破壊検査方法により検出されてしまう油じみと明確に分離して切削油を検知することが可能となる。このため、切削油のみを高精度に検出することが可能となり、誤検出による再洗浄を促すことを防止できることから、製造工程全体の効率性向上を図ることができる。

特に本発明によれば、ステップＳ１４における接着工程において、シリコーン系接着剤等を始めとした硬化性樹脂を用いた接着材料を用いる場合において顕著な効果を発揮する。シリコーン系接着剤による接着工程を含む場合には、一部での切削油の残存を許容できない観点から、被削材の一部ではなく全体を通じて切削油の付着状況を評価する必要がある。かかる場合において、本発明は、従来のように光の反射率等を介した非破壊検査方法を用いることなく、分光画像に基づいて切削油の付着状況を高精度に評価することができる。被削材３をベルトコンベア等により移動させながらスペクトル撮像装置４を介して被削材３全体を撮像することにより、被削材３全体の切削油の付着状況を評価することもできる。

なお、潤滑油やマシン油も切削油同様に接着性に影響を及ぼすことになるが、これらに蛍光剤が含有していれば、分光画像を介して可視化することが可能となる。

以下、本発明の効果を検証する上で行った実施例について説明をする。

実験の手順としては、以下の（１）〜（４）の工程を進めた

（１）先ずアルミ合金板（ADC12:150×70×2mm）を#320番の耐水性研磨紙で長手方向に数回研磨した後，表面を溶剤（エーテル／エタノール）で洗浄した。

（２） （１）にて研磨、洗浄したアルミ合金板を評価切削油剤の希釈液に半浸漬し，室温で24時間吊るして液切りした後、５０℃で２時間放置し、表面を十分に乾燥させた。

（３） （２）のアルミ合金板をテストピース（表１）とし、テープ剥離試験と重量法により膜厚測定を実施した。テストピース１、２は、評価油剤に蛍光剤が配合していない、比較例であり、テストピース３〜５は、評価油剤に蛍光剤が配合した本発明例である。表１中の試作品１は、実際の切削油の製品（エマルション油剤）を水により希釈することで利用している。表中のパーセントは、水による希釈率を示している。蛍光剤は、被乳化体に0.1%配合させている。配合した蛍光剤は、ナフタレン系蛍光剤である。蛍光剤の化学式を下記示す。

（４）テストピースをスペクトル撮像装置（エバ・ジャパン製ハイパースペクトルカメラ：NH-7）で撮影・解析を実施した。

この表１におけるテープ剥離試験結果では、評価基準の4N以上であれば○（良好）4N未満は×（不良）としている。

上述した実験の結果、スペクトル撮像装置を通じて得られる分光画像の輝度を介して、テストピース１〜５に対して評価油剤が付着しているか否かの定性測定は可能であることを確認した。また、蛍光剤を配合させたテストピース３〜５については、付着している評価油剤の具体的な膜厚についてもスペクトル撮像装置を通じて得られる分光画像の輝度を介して確認することができることが分かった。ちなみに膜厚については、重量法に基づく膜厚との間でその正否を検証した。

１ 切削油付着評価システム
２ 評価装置
３ 被削材
３ａ 付着面
４ スペクトル撮像装置
５ 撮影装置
６ 加工工具
１０ 被写体
２１ 内部バス
２３ 表示部
２４ 制御部
２５ 操作部
２６ 通信部
２７ 探索部
２８ 記憶部
４１ 対物レンズ
４２ 精密直動ステージ
４３ スリット板
４３ａ スリット開口部
４４ コリメートレンズ
４５ 分散光学素子
４６ 結像レンズ
４７ 撮像素子
４８ 制御部
５１ 結像光学系
５２ フィルタ
５３ 撮像素子
５４ 信号処理部
４８１ 撮影制御部
４８２ 移動制御部
４８３ 分光データ作成部
４８４ 画像処理部
４８４−１ 校正処理部
４８４−２ 算出部
４８４−３ 色解析画像取得部

Claims (6)

1. 蛍光剤を含有する切削油の付着面に紫外光を照射する紫外光照射手段と、
   上記付着面に照射された紫外光に基づく蛍光を分光する分散光学素子と、
   上記分散光学素子より分光した光を受光し、これに基づく電気信号を生成する受光手段と、
   上記受光手段により生成された電気信号に基づいて、撮影位置における２次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する３次元分光データを作成する分光データ作成手段と、
   上記分光データ作成手段により作成された３次元分光データから所定の波長範囲にある分光データを抽出し、抽出した分光データに基づいて上記２次元の空間情報上における蛍光強度を算出する蛍光強度算出手段と、
   上記蛍光強度算出手段に基づいて算出された蛍光強度に基づいて上記付着面における切削油の付着状態を上記２次元の空間情報上で評価する評価手段とを備えること
   を特徴とする切削油付着評価システム。
2. 紫外光照射手段は、上記評価手段による評価後において、硬化性樹脂を用いた接着材料を塗布して接着が行われる被削材の上記付着面に紫外光を照射すること
   を特徴とする請求項１記載の切削油付着評価システム。
3. 上記蛍光強度算出手段は、３００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲にある分光データを抽出すること
   を特徴とする請求項２記載の切削油付着評価システム。
4. 蛍光剤を含有する切削油の付着面に紫外光を照射する紫外光照射ステップと、
   上記付着面に照射された紫外光に基づく蛍光を分光する分光ステップと、
   上記分光ステップにおいて分光した光を受光し、これに基づく電気信号を生成する受光ステップと、
   上記受光ステップにおいて生成した電気信号に基づいて、撮影位置における２次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する３次元分光データを作成する分光データ作成ステップと、
   上記分光データ作成ステップにおいて作成した３次元分光データから所定の波長範囲にある分光データを抽出し、抽出した分光データに基づいて上記２次元の空間情報上における蛍光強度を算出する蛍光強度算出ステップと、
   上記蛍光強度算出ステップに基づいて算出された蛍光強度に基づいて上記付着面における切削油の付着状態を上記２次元の空間情報上で評価する評価ステップとを有すること
   を特徴とする切削油付着評価方法。
5. 紫外光照射ステップでは、評価ステップによる評価後において、硬化性樹脂を用いた接着材料を塗布して接着が行われる被削材の上記付着面に紫外光を照射すること
   を特徴とする請求項４記載の切削油付着評価方法。
6. 上記蛍光強度算出ステップは、３００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲にある分光データを抽出すること
   を特徴とする請求項５記載の切削油付着評価方法。

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