JP2022136511A - 放射線検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査の作業時間をできるだけ短縮でき、無人で被検査物を試料テーブルにセットできる放射線検査装置を提供する。【解決手段】検査装置本体は、被検査物Ｗを載置する試料テーブル４と、試料テーブル４を挟んで配置された放射線源５と検出器６を有する。遮蔽室１は、検査装置本体の収容部１ａと、被検査物Ｗの搬送部１ｂとを備える。搬送装置１２は、搬送部１ｂに設けられた入口１０と出口１１を貫通して、遮蔽室１の外部から搬送部１ｂ内に被検査物Ｗを搬送する。ロボット１５は、遮蔽室１に設けられ、搬送部１ｂ内に位置する搬送装置１２と試料テーブル４との間で被検査物Ｗを移動させる。遮蔽壁２は、遮蔽室１における検査装置本体の収容部１ａと被検査物Ｗの搬送部１ｂとの間に設けられ、ロボット１５による被検査物Ｗの移動経路となる開口部３を有する。【選択図】図１

Description

本実施形態の実施形態は、インラインタイプの放射線検査装置に関する。

Ｘ線ＣＴなどの放射線検査装置は、放射線として例えばＸ線ビームを照射する放射線源と、この放射線源に対向して設けられ、Ｘ線ビームを検出する検出器とを備える。放射線源と検出器との間には、被検査物が載置される検査台が設けられ、被検査物に対してＸ線ビームが照射される間にこの検査台が１回転することにより、全方位からの透視画像が得られる。この透視画像を再構成することにより、被検査物のＣＴ画像が得られる。このような放射線検査装置を被検査物の製造ラインに組み込むことが知られており、その種の装置はインラインタイプと呼ばれている。

従来、インラインタイプの検査装置は、ベルトコンベア、チェーンコンベアなどの被検査物搬送ラインに沿って設けられ、ライン上の被検査物を取り出して検査装置に移動させ、検査終了後は再びラインに戻している。この場合、放射線検査装置は、放射線源を利用することから、ライン近傍の遮蔽室内に設置され、クレーンやロボットを使用して、ライン上から遮蔽室内の検査装置に被検査物を出し入れしている。

特開平５－２６４４７６号公報 特開平２－１８４８３９号公報 特開２０１９－１９４５８２号公報

しかしながら、これらの従来技術においては、検査装置をラインに組み入れようとすると人手で被検査物を検査装置の中の試料テーブルにセットする必要があった。人手の代わりにロボットを使ってラインから試料テーブルにセットする方法もあるが、その場合でも放射線の照射を停止して、試料扉を開けて被検査物を検査装置の試料テーブルにセットする必要がある。そのため、その放射線のオフ、試料扉の開閉、放射線のオン時間が必要となるため、検査の作業時間が伸びてしまうという問題があった。

これを改善するために、ラインと検査装置の間に２枚の試料扉を設けると共に、試料扉ごとにロボットなどの配置した技術もある。この技術では、ロボットによってラインから被検査物を移動させる際に２枚の試料扉を交互に開閉することで、放射線を常時オンにしていてもその漏洩が防止される。しかし、この従来技術においても、２枚の試料扉が必要であると共に、被検査物を移動させるロボットなどが複数必要になる問題があった。

本実施形態は、上記課題を解決するために提案されたものである。すなわち、本実施形態の目的は、検査の作業時間をできるだけ短縮できるように、被検査物の出し入れのたびに放射線の照射をオンオフしたり、試料扉を開閉したりしないで済むと共に、無人で被検査物を試料テーブルにセットできる放射線検査装置を提供することにある。

実施形態の放射線検査装置は、次のような構成を備える。
（１）被検査物を載置する試料テーブルと、前記試料テーブルを挟んで配置された放射線源と検出器を備えた検査装置本体。
（２）前記検査装置本体の収容部と、前記検査装置本体の収容部とは別に設けられた前記被検査物の搬送部とを備えた遮蔽室。
（３）前記搬送部に設けられた入口と出口を貫通して、前記遮蔽室の外部から前記搬送部内に前記被検査物を搬送する搬送装置。
（４）前記遮蔽室に設けられ、前記搬送部内に位置する前記搬送装置と前記試料テーブルとの間で前記被検査物を移動させる移載装置。
（５）前記遮蔽室における前記検査装置本体の収容部と前記被検査物の搬送部との間に設けられ、前記移載装置における前記被検査物の移動経路となる開口部を有する遮蔽壁。

実施形態の放射線検査装置は、更に次のような構成を備えてもよい。
（１）前記試料テーブルは、前記被検査物の載置個所を複数備え、複数の載置個所の一つが前記放射線源と前記検出器の間の放射線照射領域に位置している場合に、他の載置個所は前記放射線照射領域外にあり、前記移載装置は放射線照射領域外に位置する前記載置個所と、前記搬送装置との間で前記被検査物を移動させる。
（２）前記移載装置は、前記遮蔽室内に配置され、前記被検査物を把持するアームを有するロボットである。
（３）前記移載装置は、前記遮蔽室の天井部分に配置され、前記被検査物を前記搬送装置と前記試料テーブルとの間で吊るして移動させるクレーンである。

第１実施形態の放射線検査装置を示す平面図である。 第１実施形態の放射線検査装置を示す縦断面図である 第１実施形態における検出器の構成を示すブロック図である。 第２実施形態の放射線検査装置を示す平面図である。 第２実施形態の放射線検査装置を示す縦断面図である。

［１．第１実施形態］
［１－１．構成］
以下、第１実施形態の放射線検査装置について、図１及び図２を参照して説明する。
本実施形態の検査装置は、放射線の遮蔽機能を有する遮蔽室１を備える。遮蔽室１は、検査装置本体の収容部１ａと、検査装置本体の収容部１ａとは別に設けられた被検査物Ｗの搬送部１ｂとを備える。検査装置本体の収容部１ａと被検査物Ｗの搬送部１ｂとの間には、放射線の遮蔽機能を有する遮蔽壁２が設けられている。遮蔽壁２は、被検査物Ｗの移動経路となる開口部３を有する。

本実施形態において、検査装置本体としてはＸ線ＣＴが使用されるが、単なる透過型の放射線検出器であっても良い。検査装置本体は、被検査物Ｗを載置する試料テーブル４と、試料テーブル４を挟んで配置された放射線源５と検出器６を有する。放射線源５からは、コーン状にＸ線ビームＢが被検査物Ｗに対して照射され、被検査物Ｗを透過したＸ線ビームＢは検出器６によってＸ線透過データとして検出される。

本実施形態において、試料テーブル４は、被検査物の載置部を２つ有する。すなわち、試料テーブル４はＸ線ビームＢの光軸と交差する方向に移動する支持部７と、支持部７上にその移動方向に沿って並んだ２つのターンテーブル８ａ，８ｂを有する。これらのターンテーブル８ａ，８ｂが被検査物Ｗの載置部である。２つのターンテーブル８ａ，８ｂは、一方のターンテーブル８ａがＸ線ビームＢ内の透視位置にある場合、他方のターンテーブル８ｂはＸ線ビームＢの照射範囲から外れた位置、すなわち、被検査物Ｗの移載位置にあるように支持部７に設けられている。試料テーブル４は、テーブル切替機構９と、ターンテーブル８ａ，８ｂの駆動機構（図示せず）を有する。テーブル切替機構９は、リニアモータ等の駆動機構を備え、２つのターンテーブル８ａ，８ｂがＸ線ビームＢの内外に交互に位置するように、支持部７を移動させる。

被検査物Ｗの搬送部１ｂは、前記のように遮蔽壁２を挟んで遮蔽室１内に設けられている。搬送部１ｂには入口１０と出口１１が設けられ、これら入口１０及び出口１１を貫通して、遮蔽室１の外部から搬送部１ｂ内に被検査物Ｗを搬送する搬送装置１２が設けられている。搬送装置１２としては、チェーンコンベア、ベルトコンベア、バケットコンベア等のコンベアや、シュートその他の装置が使用できる。本実施形態では、被検査物Ｗを所定間隔で載置した状態で搬送するコンベアが使用されている。

搬送装置１２には、直接被検査物Ｗを載置しても良いが、本実施形態では、被検査物Ｗをホルダ１３上に支持し、そのホルダ１３ごと被検査物Ｗを搬送する。また、ホルダ１３の下部に、後述するロボット１５のアームやクレーン１６の爪で持ち上げるための円板を設けておき、これにより被検査物Ｗやホルダ１３がロボット１５やクレーン１６の爪から外れて落ちにくくすることが好ましい。

搬送装置１２における遮蔽室１の出口１１よりも後段には、良品と不良品の振分装置１４が設けられている。この振分装置１４としては、公知のものを適宜使用できるが、例えば、良品は搬送装置１２の良品ライン１２ａ側に流し、不良品が運ばれてきた場合に、プッシュロッドやロボットアームなどを用いて、搬送装置１２上から不良品ライン１２ｂに被検査物Ｗを排出するものが使用できる。

遮蔽壁２に設けられた開口部３の近傍には、搬送装置１２とターンテーブル８ａ，８ｂとの間で被検査物をやり取りする移載装置が設けられている。本実施形態では、移載装置として、被検査物本体の収容部１ａに設置されたロボット１５が使用される。ロボット１５としては、収容部１ａに設置された本体と、本体から延びる多関節アームを有するもので、多関節アームを開口部３から搬送装置１２に向かって挿入して被検査物Ｗを把持して取り上げると共に、Ｘ線ビームＢの照射範囲を乗り越えて照射範囲外にあるターンテーブル８ｂ上に被検査物Ｗを載置するものを使用する。

図３に示すように、検出器６には、検出器６によって得られたＸ線透過データに基づきＣＴ画像を生成する再構成部２０、再構成部２０によって得られたＣＴ画像に基づいて、被検査物Ｗの良品、不良品を判定する判定部２１が接続されている。判定部２１の出力側には振分制御部２２が接続され、振分制御部２２が振分装置１４の良品と不良品の振分動作を制御する。

［１－２．作用］
本実施形態において、被検査物Ｗは搬送装置１２に載せられ、入口１０を通って遮蔽室１の搬送部１ｂ内に搬入される。搬送装置１２上の被検査物Ｗはホルダ１３と共に、ロボット１５により搬送装置１２上から持ち上げられ、遮蔽壁２の開口部３を通り、Ｘ線ビームＢ外にあるターンテーブル８ｂに載せられる。その状態で、テーブル切替機構９により支持部７がＸ線光軸と交差する方向に移動し、Ｘ線ビームＢ外のターンテーブル８ｂはＸ線ビームＢ内に配置される。

Ｘ線ビームＢ内でターンテーブル８ａは回転動作を行い、被検査物Ｗの全周方向からのＸ線透過データを検出器６にて収集する。この全周方向からのＸ線透過データを再構成部２０にて画像再構成演算を行い、被検査物ＷのＣＴ画像を生成する。Ｘ線透過データ収集が完了した被検査物Ｗは、テーブル切替機構９により支持部７及びターンテーブル８ａと共にＸ線ビームＢの外側に移動する。その後、検査が終了した被検査物Ｗは、Ｘ線ビームＢの外側でロボット１５により搬送装置１２に戻される。

生成されたＣＴ画像に対して判定部２１にて被検査物Ｗの良否判定を行い、その結果に基づき振分制御部２２が振分装置１４を作動させ、良品は搬送装置１２の良品ライン１２ａ側に、不良品は不良品ライン１２ｂ側に流すように仕分ける。

Ｘ線ビームＢ内に移動したターンテーブル８ａ上の被検査物Ｗのデータ収集中に、先にデータ収集が完了しＸ線ビームＢ外部に移動したターンテーブル８ｂ上の被検査物Ｗを、ロボット１５にて搬送装置１２に戻し、次の未検査の被検査物Ｗを搬送装置１２からＸ線ビームＢ外のターンテーブル８ｂに載せておく。このようにすることで、テーブル切替機構９により検査済みの被検査物Ｗを載せたターンテーブル８ａをＸ線ビームＢ外に移動させると同時に、次の未検査の被検査物Ｗを載せたターンテーブル８ｂをＸ線ビームＢの照射位置に移動させることができる。その結果、複数の被検査物ＷのＸ線透過データを連続的に得ることができる。

［１－３．効果］
（１）本実施形態では、遮蔽室１の内部に搬送装置１２を配置し、しかも、遮蔽室１内の検査装置本体の収容部１ａと被検査物Ｗの搬送部１ｂとの間に遮蔽壁２を設けたことにより、被検査物Ｗ等に当たって散乱したＸ線が遮蔽室１の外部に漏れることがなくなる。その結果、放射線源５は常にオンのままとすることが可能となり、検査時間を短縮することができる。
（２）ターンテーブル８ａ，８ｂを２つ設けて、Ｘ線ビームＢの照射範囲内に交互に移動させることで、被検査物Ｗの交換作業に待ち時間が不要となり、その点からも検査時間の短縮が可能となる。
（３）遮蔽室１に被検査物Ｗを出し入れするための扉を設けることなく、搬送部１ｂの入口１０と出口１１、及び遮蔽壁２の開口部３のいずれも常時開放状態にあるので、遮蔽室１外部からＸ線ビームＢの照射領域に対する被検査物Ｗの移動が短時間で円滑に実施できる。

［２．第２実施形態］
第２実施形態を図４及び図５を参照して、説明する。第２実施形態は、第１実施形態のロボット１５に代えて、天井クレーンを移載装置として使用したものである。すなわち、遮蔽室１の天井部分には、遮蔽壁２の開口部３を貫通して、搬送部１ｂから照射範囲外のターンテーブル８ｂにまで伸びるクレーン１６が設けられている。このクレーン１６の昇降部１６ａには、開閉する爪状の把持部１６ｂが設けられ、この把持部１６ｂによって上方から挟み込まれた状態で、被検査物Ｗは搬送装置１２とターンテーブル８ｂ間を移載される。

このような構成を有する第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、放射線源５をオンとしたまま、遮蔽室１内部において被検査物Ｗの移送が可能である。また、支持部７に２つのターンテーブル８ａ，８ｂを設けることで、被検査物Ｗの移送とＣＴスキャンを同時に行うことが可能となり、検査時間の短縮を図ることができる。

［３．他の実施形態］
本明細書においては、本実施形態に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

例えば、図示の実施形態ではターンテーブルが８ａ，８ｂの２個となっているが、検査時間は余分にかかるがターンテーブルが１個であっても良い。この場合、透過データ収集が完了後、被検査物Ｗをコンベアに戻し、次の被検査物Ｗを搬送装置１２から照射範囲外のターンテーブルに載せることになる。また、ターンテーブルを３個以上としても良い。

クレーン１６やロボット１５以外の移載装置を使用することもできる。ＣＴではない単なる透過型の放射線検出装置を使用した場合には、被検査物Ｗの載置部としてターンテーブルを使用することなく、支持部７上に被検査物Ｗの位置決め部材やストッパなどの載置部を設けることができる。

Ｗ…被検査物
Ｂ…Ｘ線ビーム
１…遮蔽室
１ａ…検査装置本体の収容部
１ｂ…被検査物の搬送部
２…遮蔽壁
３…開口部
４…試料テーブル
５…放射線源
６…検出器
７…支持部
８ａ，８ｂ…ターンテーブル
９…テーブル切替機構
１０…入口
１１…出口
１２…搬送装置
１２ａ…良品ライン
１２ｂ…不良品ライン
１３…ホルダ
１４…振分装置
１５…ロボット
１６…クレーン
１６ａ…昇降部
１６ｂ…把持部
２０…再構成部
２１…判定部
２２…振分制御部

Claims (4)

1. 被検査物を載置する試料テーブルと、前記試料テーブルを挟んで配置された放射線源と検出器を備えた検査装置本体と、
   前記検査装置本体の収容部と、前記検査装置本体の収容部とは別に設けられた前記被検査物の搬送部とを備えた遮蔽室と、
   前記搬送部に設けられた入口と出口を貫通して、前記遮蔽室の外部から前記搬送部内に前記被検査物を搬送する搬送装置と、
   前記遮蔽室に設けられ、前記搬送部内に位置する前記搬送装置と前記試料テーブルとの間で前記被検査物を移動させる移載装置と、
   前記遮蔽室における前記検査装置本体の収容部と前記被検査物の搬送部との間に設けられ、前記移載装置における前記被検査物の移動経路となる開口部を有する遮蔽壁と、
   を備えた放射線検査装置。
2. 前記試料テーブルは、前記被検査物の載置個所を複数備え、複数の載置個所の一つが前記放射線源と前記検出器の間の放射線照射領域に位置している場合に、他の載置個所は前記放射線照射領域外にあり、前記移載装置は放射線照射領域外に位置する前記載置個所と、前記搬送装置との間で前記被検査物を移動させる請求項１に記載の放射線検査装置。
3. 前記移載装置は、前記遮蔽室内に配置され、前記被検査物を把持するアームを有するロボットである請求項１又は請求項２に記載の放射線検査装置。
4. 前記移載装置は、前記遮蔽室の天井部分に配置され、前記被検査物を前記搬送装置と前記試料テーブルとの間で吊るして移動させるクレーンである請求項１又は請求項２に記載の放射線検査装置。

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