JP2023142052A - 放射線検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＴＤＩセンサを使用して鮮明な透視画像を取得すると共に、簡単な構成で高速検査が可能な放射線検査装置を提供する。【解決手段】放射線検査装置は、電池１００を搬送するコンベア１と、互いに異なる速度で運転可能な第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５と、その制御部１１を有する。制御部１１は、第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５の速度を制御して、電池１００を複数の検出素子列３ａ～３ｉの配列方向に沿って直進させながら所定角度で回転させ、各検出素子列３ａ～３ｉそれぞれの放射線検出位置において、電池１００に設定された複数の放射線透過パス１００ａ～１００ｉの角度と、各放射線透過パス１００ａ～１００ｉを透視する照射領域２ａ～２ｉの角度を一致させる、【選択図】図１Ａ

Description

本発明の実施形態は、放射線検査装置に関する。本実施形態の放射線検査装置は、例えば、外形が円筒形であって、電池やコンデンサ等のように内部に巻回構造体を持った被検査物を対象として、巻回の巻ズレや異物の有無を検査するのに適しているが、他の用途にも使用可能で、被検査物の形状は円筒形に限らず、種々の形状であっても良い。

電池などの被検査物の内部構造を検査する放射線検査装置として、例えば、特許文献１や特許文献２に示すものが知られている。この種の放射線検査装置は、一定の間隔でコンベアにより搬送された被検査物に対して、Ｘ線などの放射線を照射することで、その内部構造を検査する。

この種の放射線検査装置では、被検査物をコンベアに乗せたままの状態で、放射線発生器により被検査物に放射線を照射し、検査部位を透過した放射線を検出器によって検出する。例えば、図６の（ａ）（ｂ）において、リチウムイオン電池１００が被検査物であって、その上部１０１と下部１０２が検査部位である。電池１００の内部には、板状の正極タブ１０３と負極タブ１０４が設けられ、正極タブ１０３は外部端子１０５に接続され、負極タブ１０４は電池１００の内側底面に接続されている。このような電池１００の良品・不良品の検査としては、正極タブ１０３や負極タブ１０４の変形、断線、接続不良、また、巻回されている正極、負極、セパレータの端部の位置ずれなどを、検出器で得られた透視データから生成した放射線透視画像によって判定する。

最近では、この種の放射線検査装置の1つとして、特許文献３に示すように、ＴＤＩセンサ（Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ、時間遅延積分型のＣＣＤセンサ）を使用したものが提案されている。例えば、ＴＤＩラインセンサは、複数の検出素子列（検出素子のライン）の各列ごとに、各検出素子から得た検出データを、Ｘ線検出器によって時間遅延積分して合成データを生成し、Ｘ線検出器により出力される合成データに基づいて被検査物中の異物の有無などを判定するものである。

特開２０１４－８０２８４号公報 特開２０１７－５３７７８号公報 特許第６２６６５７４号公報 特許第３５１３１３６号公報

ＴＤＩラインセンサを使用した放射線検査装置において、被検査物が巻回型の電池のような円筒形状である場合、透視画像を得るためのＸ線は被検査物に対して放射状に照射される。一方、ＴＤＩラインセンサを設けたＸ線検出器のＸ線入力面は、搬送コンベアの搬送方向と並行に設置され、被検査物はＸ線入力面と平行に移動しながら、ＴＤＩラインセンサに内蔵される複数の検出素子列の前を通過する。

本来、ＴＤＩラインセンサの各検出素子列には、被検査物の同じパスを透過したＸ線が、被検査物の搬送に伴って、各検出素子を横断するように入射すべきである。しかし、Ｘ線はその焦点からＸ線検出器の全幅に対して放射状に広がって照射されることから、被検査物がＸ線検出器の前を通過する場合、その通過位置ごとにＸ線は異なるパスを透過する。その結果、それぞれの検出素子列で得られた検出データが異なる透過パスの合成データとなってしまい、同一の透過パスについて複数の検出素子列の合成データを得ることができず、透過パスごとの鮮明な透視画像を得られなかった。

このような問題点を解消するため、特許文献３の発明では、被検査物をチャッキングしてＸ線焦点位置を中心に被検査物を振り子運動のように回転させ、ＴＤＩセンサなどによるＸ線透視像のボケを緩和している。しかし、このような従来技術は、機構が大掛かりで被検査物の回転位置の調整が難しい。また、被検査物をチャッキング装置に毎回取付けと取り外しをしなければならず、多数の被検査物を連続して高速で検査するには不適当である。

このような問題点は、ＴＤＩラインセンサに限らず、他のタイプのＴＤＩセンサによって検査を実施する場合にも生じる。例えば、特許文献４に記載のように、移動する被検査物を透過したＸ線を、撮影領域を変えられる面センサによって、所定の時間間隔で複数回撮影し、各撮影データを時間遅延積分して合成データを得るX線イメージインテンシファイヤ型のＴＤＩセンサが知られている。この種のＴＤＩセンサにおいても、被検査物を移動させながら撮影することから、撮影位置の変化に応じて透過パスの経路が異なり、同一の透過パスについて複数の撮影画像の合成データを得ることができず、鮮明な透視画像を得られなかった。

本実施形態は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものである。本実施形態の目的は、ＴＤＩセンサを使用して鮮明な透視画像を取得すると共に、簡単な構成で高速検査が可能な放射線検査装置を提供することにある。

本発明の実施形態の放射線検査装置は、次のような構成を有する。
（１）被検査物を搬送するコンベア。
（２）前記コンベア上の前記被検査物を挟んで配置され、前記被検査物の検査部位を撮影する放射線発生器と放射線検出器。
（３）前記放射線検出器に複数の検出素子。
（４）前記放射線発生器の焦点と、前記複数の検出素子のそれぞれを結ぶように、所定の角度間隔で放射状に設定された複数の放射線照射領域。
（５）前記被検査物に設定され、前記複数の放射線照射領域に照射された放射線が透過する複数の放射線透過パス。
（６）前記被検査物を、前記コンベアの走行方向及び前記放射線発生器の光軸と交差する軸を中心として回転させる回転装置。
（７）前記回転装置は、直進する前記被検査物を所定角度で回転させ、前記各検出素子それぞれの放射線検出位置において、前記被検査物に設定された前記複数の放射線透過パスの角度と、前記各放射線透過パスを透視する放射線照射領域の角度を一致させる。

実施形態において、次のような構成を有することができる。
（１）被検査物の直線搬送距離ｘに対して、被検査物を回転させる角度θ（rad）は、
θ＝ｔａｎ^－１（ｘ／ＦＯＤ）
（ＦＯＤは、放射線焦点Ｆと被検査物中心との距離）
である。
（２）被検査物の直線搬送距離ｘに対して、被検査物を回転させる角度θ（rad）は、
θ＝ｘ／ＦＯＤ
（ＦＯＤは、放射線焦点Ｆと被検査物中心との距離）
である。
（３）前記放射線検出器は、前記コンベアの進行方向に沿って設けられた複数の検出素子列を備え、
前記複数の放射線照射領域は、前記放射線発生器の焦点と、前記複数の検出素子列のそれぞれを結ぶように、所定の角度間隔で放射状に設定される。
（４）前記放射線検出器は、格子状、または格子状とみなせるように配列された複数の検出素子を備え、
前記複数の放射線照射領域は、前記放射線発生器の焦点と、前記格子状、または格子状とみなせるように配列された複数の検出素子のそれぞれを結ぶように、所定の角度間隔で放射状に設定される。
（５）前記回転装置は、前記コンベアの両側に配置され、前記コンベア上の前記被検査物を挟持した状態で、互いに異なる速度で運転可能な第１回転用ベルトと第２回転用ベルトである。
（６）前記第１回転用ベルトと前記第２回転用ベルトのそれぞれは、前記被検査物の上部に接触する上ロープと、前記被検査物の下部に接触する下ロープを備えている。
（７）前記第１回転用ベルトと前記第２回転用ベルトをコンベアの幅方向に移動させ、前記第１回転用ベルトと前記第２回転用ベルトの間隔を増減する間隔調整機構を備えている。
（８）前記被検査物は、外周面が円周面であって、前記第１回転用ベルトと前記第２回転用ベルトは、前記被検査物の円周面を挟んで前記被検査物を回転させる。
（９）前記被検査物は、前記被検査物を前記コンベア上に保持するホルダを備え、前記ホルダはその外周面が円周面であって、前記第１回転用ベルトと前記第２回転用ベルトは、前記ホルダを挟んで前記被検査物を回転させる。
（１０）前記回転装置は、前記コンベア上に設けられた駆動機構と、前記駆動機構によって前記被検査物と共に回転される被検査物の支持部材である。
（１１）前記回転装置による前記被検査物の回転角度を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記回転装置による前記被検査物の回転角度を制御して、前記被検査物を直進させながら所定角度で回転させ、前記各検出素子列それぞれの放射線検出位置において、前記被検査物に設定された前記複数の放射線透過パスの角度と、前記各放射線透過パスを透視する放射線照射領域の角度を一致させる。

第１実施形態の全体構成を示す平面図。 第１実施形態の全体構成を示す正面図。 第１実施形態の全体構成を示す横断面図。 第１実施形態における被検査物の検査流れを示す平面図。 第１実施形態における下部検査部を示す斜視図。 第１実施形態における上部検査部を示す斜視図。 第１実施形態における被検査物に対する放射線の照射状態を示す模式的な平面図。 被検査物の位置が異なる場合における放射線照射領域と放射線透過パスの関係を示す平面図。 被検査物を電池とした場合の構造を示す断面図で、（ａ）は負極タブの幅が広い面が正面を向いている図、（ｂ）は負極タブの幅が狭い面が正面を向いている図である。 コンベアによって搬送される被検査物と放射線検出器との位置関係を模式的に示す平面図。 被検査物が左から右へ移動するときの第１回転用ベルト４及び第２回転用ベルト５の移動量を示す図。 被検査物が右から左へ移動するときの第１回転用ベルト４及び第２回転用ベルト５の移動量を示す図。 第２実施形態における被検査物に対する放射線の照射状態を示す模式的な平面図。

［１．第１実施形態］
［１－１．実施形態の構成］
本実施形態の放射線検査装置は、一般にＴＤＩラインセンサとよばれるもので、放射線検出器として、コンベアの進行方向に沿って設けられた複数の検出素子列を備えたものを使用する。また、本実施形態では、被検査物として円筒状の電池１００を使用し、電池１００の上部１０１と下部１０２に位置する正極と負極の重なり状態を検査する。本実施形態はＸ線検査装置を例に挙げて説明するが、他の放射線検査装置にても応用可能である。本実施形態において、実施する検査内容としては、正極と負極間の距離計測、ビーディング（beading）計測などである。

図１Ａから図１Ｃに示すように、放射線検査装置は、被検査物である電池１００を搬送するコンベア１と、コンベア１の経路上に設けられた下部検査部Ａと、下部検査部Ａの後段に設けられた上部検査部Ｂを備える。下部検査部Ａは被検査物の下部を撮影し、上部検査部Ｂは被検査物の上部を撮影する。下部検査部Ａの前段には、被検査物の供給部Ｃが設けられ、上部検査部Ｂの後段には被検査物の搬出部Ｄが設けられている。

本実施形態において、コンベア１は、平坦な搬送面を有するベルトコンベアが使用される。コンベア１は、床面に設置された基台１ａ上に支持され、基台１ａに設けられたコンベアモータ１ｂによって駆動される。他のタイプのコンベアとして、被検査物を保持するストッパ又は凹部を有するコンベア、又は搬送面に被検査物のホルダＨを一体に設けたコンベア１も使用できる。電池１００はコンベア１上に直接載置されてもよいが、本実施形態では個々の電池１００はホルダＨによって支持された状態でコンベア１に載置される。

下部検査部Ａと上部検査部Ｂのそれぞれに、放射線発生器（以下、発生器という）２と放射線検出器（以下、検出器という）３が設けられる。下部検査部Ａでは、発生器２と検出器３は、コンベア１上の電池１００を挟んで配置され、電池１００の下部１０２を撮影する。発生器２と検出器３の高さは、図３Ａに示すように、電池１００の下部１０２に放射線の光軸が位置するように設定される。

上部検査部Ｂでは、電池１００の上部１０１を検査するため、図３Ｂに示すように、発生器２と検出器３の高さは、電池１００の上部１０１の透視像部分に放射線の光軸が位置するように設定される。本実施形態では、下部検査部Ａ及び上部検査部Ｂの検出器３として、ＴＤＩラインセンサを使用する。

ＴＤＩラインセンサを用いた検出器３は、図４及び図５に示すように、コンベア１の進行方向に沿って設けられた複数の検出素子列（以下、素子列という）３ａ～３ｉを有する。すなわち、点状の放射線検出素子を縦方向（電池１００の軸方向）に所定個数並べて1つの素子列として、そのような素子列３ａ～３ｉをコンベア１の進行方向に配列することで、フラットパネル型の受光検出面を有する検出器３が構成される。

図示の実施形態では、便宜的に素子列数＝９として記載しているが、実際の素子列数は放射線検出器のサイズなどによって異なり、図示の例に限定されるものではない。以下述べる放射線照射領域数及び放射線透過パス数についても、同様である。

発生器２は、図４に示すように、放射線源の焦点Ｆから検出器３の受光検出面に向かって広がるコーンビーム型の放射線を発生する。コーンビーム型の放射線は、発生器２の焦点Ｆと複数の素子列３ａ～３ｉのそれぞれを結ぶように、所定の角度間隔で放射状に分割された複数の放射線照射領域（以下、照射領域という）２ａ～２ｉを有する。この複数の照射領域２ａ～２ｉに対応して、電池１００には複数の照射領域２ａ～２ｉに照射された放射線が、順次透過する複数の放射線透過パス（以下、透過パスという）１００ａ～１００ｉが設定される。

すなわち、電池１００は、発生器２と検出器３の間を通過しながら、それぞれの透過パス１００ａ～１００ｉが、照射領域２ａ～２ｉを通過することで、１つの透過パスに対して照射領域２ａ～２ｉの数だけ放射線照射を受け、その透過量が検出器３の素子列３ａ～３ｉのそれぞれで検出される。検出器３は、すべての素子列３ａ～３ｉを積算、平均化などの手法で処理することで、1つの透過パスについての放射線透過データを得る。その後、電池１００を移動させながら、すべての透過パス１００ａ～１００ｉについてこの作業を行い、それらのデータを素子列ごとにつなぎ合わせることで、電池１００全体の放射線透過画像データを生成する。

図１～図３に示すように、下部検査部Ａ、上部検査部Ｂ、供給部Ｃ、及び搬出部Ｄのそれぞれには、第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５が設けられる。第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５は、コンベア１の両側に配置され、コンベア１上の電池１００を挟持した状態で、コンベア１と同方向に運転される。第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５はその走行速度が独立して制御される。

本実施形態では、第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５のそれぞれは、電池１００の上部１０１に接触する上ロープ４ａ，５ａと、電池１００の下部に接触する下ロープ４ｂ，５ｂを備えている。この上ロープ４ａ，５ａと下ロープ４ｂ，５ｂは、シリコン系の滑りにくい材質や、表面に凹凸のある歯付きのロープが使用できる。第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５に使用するロープの本数は、２本に限らず、増減可能である。第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５として、上ロープ４ａ，５ａと下ロープ４ｂ，５ｂの代わりに、幅の広い帯状のベルトを使用することができる。

電池１００は上ロープ４ａ，５ａと下ロープ４ｂ，５ｂの２か所で挟まれるため、細長い形状の電池１００であっても回転時に倒れることはない。第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５は、ループ状のベルトの両端部に設けられたモータ６によって駆動される。モータ６の出力軸に上下２つのプーリ７ａ，７ｂが固定され、これらのプーリ７ａ，７ｂに上ロープ４ａ，５ａと下ロープ４ｂ，５ｂが掛け渡される。

電池１００を回転させるために、第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５は、互いに異なる速度で運転可能である。第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５が異なる速度で運転されると、第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５に挟まれた電池１００は、コンベア１上で回転しながら搬送される。第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５が同じ速度で運転されると、電池１００はコンベア１上で回転することなく、コンベア１の長さ方向に沿って直線的に搬送される。

第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５は、電池１００の外径に合わせて、その間隔を調整することができる。そのため、第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５は、基台１ａに対してコンベア１の幅方向に移動可能に支持されており、第１回転用ベルト４及び第２回転用ベルト５と基台１ａとの間には、各ベルトを移動させるためのシリンダやモータなどの間隔調整機構９が設けられる。

下部検査部Ａの第１回転用ベルト４と上部検査部Ｂの第１回転用ベルト４の隣接部分には、第１回転用ベルト４の間の隙間を塞ぐ受けローラ８が設けられる。同様に、第２回転用ベルト５間の隙間にも受けローラ８が設けられる。発生器２と検出器３は２組あり、それぞれの組の発生器２と検出器３の間には、放射線の拡散を防止する遮蔽筒１０が設けられる。また、これに伴い図示しない検査室の遮蔽用部品（例えば鉛板など）も設けられているが、本実施形態では、遮蔽筒周辺以外の遮蔽用部品を小さく、薄くできる。受けローラ８は、被検査物の供給部Ｃ及び搬出部Ｄなどの接続部分にも設けられる。

放射線検査装置は、第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５の運転速度を制御するためのベルト制御部１１（以下、制御部１１という）を有する。制御部１１は、電池１００を複数の素子列の配列方向に沿って直進させながら所定角度で回転させ、各素子列３ａ～３ｉそれぞれの放射線検出位置において、電池１００に設定された複数の透過パス１００ａ～１００ｉの角度と、各透過パス１００ａ～１００ｉを透視する照射領域２ａ～２ｉの角度を一致させるように、第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５の運転速度を制御する。例えば、電池１００の直線搬送距離ｘに対して、電池１００を回転させる角度θ（rad）は、
θ＝ｔａｎ^－１（ｘ／ＦＯＤ）
（ＦＯＤは、放射線焦点Ｆと被検査物である電池１００の中心との距離）
である。

ここで、前記の式には三角関数による計算が含まれるが、θの値が小さいとき、θを弧度法（単位rad）で表すと、
ｔａｎ^－１（ｘ／ＦＯＤ）≒ｘ／ＦＯＤ
と近似することができるので、θ＝ｘ／ＦＯＤとして計算を簡略化することができる。この近似の誤差は、θの値がＴＤＩラインセンサの全画素列を見込む放射線利用線錐の頂角の１／２（これを半頂角と呼ぶ）において最大となる。

電池１００をその中心を回転中心として回転させながら直線移動させるときの３つの異なる位置を図７に示す。１００Ｓは電池の輪郭の右側が照射領域２ａに接するときであり、この位置から電池１００を放射線が透過したデータを検出器３によって検出する。１００Ｃは電池１００の中心が照射領域２ｅ上にあるとき、そして、１００Ｅは電池１００の輪郭の左側が照射領域２ｉに接するときをそれぞれ示す。電池１００が１００Ｅの位置まで電池１００を放射線が透過したデータを検出器３によって検出する。電池１００が、１００Ｃの位置にあるとき、電池１００の中心の位置はｘの原点（ｘ＝０）にある。電池１００が左から右へ直線移動する向きをｘの正の向きとし、直線搬送距離ｘに対して、電池１００をその中心を中心として図７に示すように時計回りをθの正の回転角としてθだけ次式にしたがって回転させる。もし、電池１００を右から左へ直線移動させるときｘは負の向きであり、その直線搬送距離ｘに対して、電池１００をその中心を中心として反時計回りにθだけ次式にしたがって回転させる。
θ＝ｔａｎ^－１（ｘ／ＦＯＤ）

ＴＤＩセンサとＦＤＤについて三つの実用例において、この近似による誤差を半頂角において計算すると、表１のようになる。この表の最右欄に示す誤差は、いずれの場合も十分に小さな値であり、電池１００の回転角は三角関数を用いずにθ＝ｘ／ＦＯＤという簡単な式で近似できることを示している。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、下部検査部Ａ及び上部検査部Ｂのそれぞれに設けられた検出器３は、良品・不良品判定部１２に接続されている。良品・不良品判定部１２は、検出器３からの画像データを予め用意された判定用のデータと比較することにより、検査対象の電池１００が良品又は不良品のいずれであるかを判定する。

［１－２．実施形態の作用］
本実施形態の放射線検査装置の作用は、以下のとおりである。
（１）第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５の間隔調整
間隔調整機構９を用いて、第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５の間隔を電池１００の外径に合わせて調整する。この調整作業は、供給部Ｃ、下部検査部Ａ、上部検査部Ｂ及び搬出部Ｄのそれぞれのベルトについて実施する。

（２）電池１００の供給
検査対象となる電池１００は、図示しない製造装置や保管場所からコンベア１に搬送されて、供給部Ｃを経由して、下部検査部Ａに送られる。供給部Ｃ及び下部検査部Ａのうち電池１００が放射線ビームと交差しない位置までは、電池１００の側面を第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５で挟み込み、制御部１１によって第１回転用ベルト４、第２回転用ベルト５及びコンベア１を同じ速度で運転させることにより、電池１００をコンベア１上で回転させることなく、コンベア１の搬送方向に沿って直線的に搬送させる。

（３）下部検査部Ａ（電池１００の回転を伴う直線移動と放射線の照射）
電池１００が、第１の照射領域２ａに達した状態では、図４の符号（ａ）の電池位置及び図５（ａ）に示すように、電池１００の下部１０２における第１の透過パス１００ａの部分を放射線が透過し、透過した放射線は検出器３の第１の素子列３ａによって受光される。例えば、電池１００の下部１０２における第１の透過パス１００ａに、放射線を遮る妨害物（例えば、電池１００の負極タブ１０４）が存在した場合、負極タブ１０４を透過した放射線が第１の素子列３ａによって検出される。

次に、電池１００を素子列３ａ～３ｉの１列分だけ直線移動させて、第１の透過パス１００ａに対して第２の照射領域２ｂの放射線を照射して、第２の素子列３ｂによって透過データを検出する。同時にその位置で、第２の透過パス１００ｂに対して、第１の照射領域２ａの放射線を照射して、第１の素子列３ａによって透過データを検出する。このようにすると、第１の透過パス１００ａについて、第１と第２の素子列３ａ，３ｂの２か所で透過データが得られる。

この場合、電池１００を単に直線移動させると、第１の透過パス１００ａと第２の照射領域２ｂとが平行でないため、第２の素子列３ｂでは、第１の透過パス１００ａ以外の部分を透過した放射線を受光することになる。そこで、本実施形態では、電池１００を直線移動させると当時に、第１の透過パス１００ａと第２の照射領域２ｂの角度が一致するように、電池１００を回転させる。すなわち、制御部１１によって第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５を異なる速度（検出器３側の第２回転用ベルト５が速くなる速度）で運転することにより、電池１００を図４に示すように時計回りに回転させ、第１の透過パス１００ａと第２の照射領域２ｂとを平行にする。

電池１００の直線方向の直線搬送距離ｘに対して、電池１００を回転させる角度θは、
(a) θ＝ｔａｎ^－１（ｘ／ＦＯＤ）
(b) θ＝ｘ／ＦＯＤ
のいずれかを採用するが、本実施形態では、制御部１１における演算を容易とするため、(b) 式を用いる。

以下、同様にして、電池１００を素子列３ａ～３ｉの１列分だけ直線移動させると同時に、電池１００を回転させ、透過パス１００ａ～１００ｉと照射領域２ａ～２ｉの角度を一致させながら、各照射領域２ａ～２ｉの放射線によって透過パス１００ａ～１００ｉの撮影を行い、各素子列３ａ～３ｉに各透過パス１００ａ～１００ｉを透過した放射線のデータを順次積算する。

ここで、図８に示すように、Δｘを直線移動距離、rを電池１００の半径、Δθを電池１００の回転角度（回転角度０を起点として時計回りを正とする）とするとき、第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５において、電池１００を左から右へ移動させる場合、ロ第２回転用ベルト５の移動量は|Δｘ＋r・Δθ|であり、第１回転用ベルト４の移動量は|Δｘ－r・Δθ|である。また、図９に示すように、それとは反対に電池１００を右から左へ移動させる場合、電池１００は反時計回りに回転するが、その場合、θは、反時計回りであり、負の数となる。そのため、第２回転用ベルト５の移動量は|Δｘ+r・Δθ|であり、第１回転用ベルト４の移動量は|Δｘ－r・Δθ|である。

図４中の（ｂ）の電池１００の位置及び図５（ｂ）は、前記のように電池１００を直線搬送させながら回転させた結果、第１の透過パス１００ａが放射線の光軸Ｌを含む照射領域２ｅに達した状態を示す。この状態で、電池１００は、第１の照射領域２ａと同角度であった図５（ａ）の第１の透過パス１００ａが、第５の照射領域２ｅと一致する角度まで回転している。さらに、電池１００を直線搬送させながら回転させると、図４中（ｃ）の電池１００の位置及び図５（ｃ）に示すように、第１の透過パス１００ａが最終の照射領域２ｉと一致する位置に達し、第１の透過パス１００ａを通過した照射領域２ｉの放射線が、最終列の素子列３ｉによって検出される。

このように、電池１００を直線搬送させながら回転させると、各照射領域２ａ～２ｉにおいて、電池１００内に存在する負極タブ１０４に対して照射される放射線の角度が、負極タブ１０４の円周方向の角度と同一になり、各素子列３ａ～３ｉにおいて負極タブ１０４の輪郭が明瞭に撮影される。

最後の素子列３ｉにおいて、最後の透過パス１００ｉを通過した照射領域２ｉの放射線透過データが受光された後、検出器３は、各素子列３ａ～３ｉで得られた各透過パス１００ａ～１００ｉに関する検出データを、透過パス１００ａ～１００ｉごとに集積し、時間遅延積分して合成データを生成する。その後、検出器３により出力される合成データに基づいて、電池の下部１０２の検査データとして取得し、図示しない電池の良品・不良品判定部１２に送出する。

（４）上部検査部Ｂへの搬出
下部の検査が終了した電池１００は、コンベア１と、第１回転用ベルト４及び第２回転用ベルト５とを同期して走行させることにより、上部検査部Ｂまで搬送される。この際、第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５はコンベア１と共に同一速度で走行するため、電池１００は、コンベア１上で回転することなく直線搬送される。

下部検査部Ａにおいて電池１００を時計回りに回転させた結果、そのままの回転状態では上部検査部Ｂに達した電池１００のθ方向の角度は、下部検査部Ａに供給された時のθ方向の角度とは異なっている。電池１００の上部と下部とで放射線によるθ方向の撮影角度が異なっていても良品・不良品の検査に支障がない場合には、下部検査部Ａで回転させた電池１００をそのまま上部検査部Ｂに供給しても良い。一方、電池１００の上部と下部とで同じ透過パス１００ａ～１００ｉを撮影する必要がある場合には、下部検査部Ａで回転した電池１００をその回転角度分だけ逆方向に回転させる。その場合には、制御部１１により、第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５を異なる速度（検出器３側の第２回転用ベルト５が遅くなる速度）で運転することにより、下部検査部Aまたは上部検査部Bで、電池１００を図４中反時計回りに回転させる。

（３）上部検査部Ｂ（電池１００の回転を伴う直線移動と放射線の照射）
上部検査部Ｂでは、図３Ｂに示すように、発生器２と検出器３によって、電池１００の上部１０１を撮影し、正極と負極の重なりの状態を検査する。この場合も、下部検査部Ａと同様に、電池１００の検査部位が照射領域２ａ～２ｉを通過する場合には、電池１００を素子列３ａ～３ｉの１列分だけ直線移動させると同時に、電池１００を回転させ、透過パス１００ａ～１００ｉと照射領域２ａ～２ｉのθ方向の角度を一致させながら、各照射領域２ａ～２ｉの放射線によって透過パス１００ａ～１００ｉの撮影を行う。上部検査部Ｂで得られた画像データも良品・不良品判定部１２に送られ、検査対象の電池１００に関する判定結果が得られる。

［１－３．実施形態の効果］
本実施形態は、次のような効果を有する。
（１）本実施形態では、電池１００を複数の素子列３ａ～３ｉの配列方向に沿って直線移動させながらθ方向に所定角度で回転させ、素子列３ａ～３ｉそれぞれの放射線検出位置において、電池１００に設定された複数の透過パス１００ａ～１００ｉの角度と、各透過パス１００ａ～１００ｉを透視する照射領域２ａ～２ｉの角度を一致させている。そのため、各素子列３ａ～３ｉで検出される放射線は、電池１００の透過パス１００ａ～１００ｉ以外の部分を通過することがなく、鮮明な画像を得ることができる。

（２）本実施形態では、被検査物である電池１００の移動に従い、複数の素子列３ａ～３ｉによって同一の透過パス１００ａ～１００ｉを通過した放射線を積算して素子１列分のデータとして出力されるので、複数の素子列３ａ～３ｉによって収集されたデータのうち、常に同じパターンを有する信号量はそのまま積算され、一方，ランダムに変化するノイズはそのランダム性を平滑化するように積算されるので、Ｓ／Ｎ比が向上する、いいかえると、ノイズが低減される利点がある。

（３）電池１００を回転させるための機構として、第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５を使用したため、コンベア１上に電池１００の回転装置を設ける技術に比較して、簡単な構成で電池１００を適切なθ方向の角度で回転させることができる。また、ロボットアームなどのチャッキング装置で電池１００を把持して回転させる技術に比較しても、簡単な構成でしかも短時間で電池１００のθ方向の角度を調整できる。

（４）制御部１１において、電池１００の直線搬送距離ｘと回転角度θをθ＝ｔａｎ^－１（ｘ／ＦＯＤ）となるように制御した場合には、表１に記載のように、素子列の間隔が広い場合でも回転角度の誤差が少なく、より鮮明な画像を得られる。一方、表１に示すように、θが小さな角度で良い場合には、θ＝ｘ／ＦＯＤとなるように制御しても、θ＝ｔａｎ^－１（ｘ／ＦＯＤ）となるように制御する場合と比較して誤差が無視できる程度の回転角θを算出することができる。そのため、制御部１１における演算処理が簡単で高速化する利点がある。

（５）供給部C、下部検査部Ａ、上部検査部Ｂ及び搬出部Ｄの各部間には、それぞれ受けローラ８が設けられているので、電池１００は、隣接する各部間の受け渡し時において倒れたり、位置ずれしたりすることがなく、第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５に対して、確実に受け渡される利点がある。

（６）第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５は、上ロープ４ａ，５ａと下ロープ４ｂ，５ｂを備えているため、電池１００の上部と下部を２本のロープが保持することができ、搬送時や回転時に電池１００が倒れたり、角度が変わったりすることがない。

（７）コンベア１が、電池１００をホルダＨで保持した状態で搬送するため、単独では倒れやすい細長い電池１００を安定して搬送できる。また、第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５で電池１００を挟み込んだ場合にベルトの圧力で電池１００が倒れることが、ホルダＨにより防止される。第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５の間に設けられた受けローラ８を通過する際も、ホルダＨによって電池１００は安定して保持される。

（８）間隔調整機構９により第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５の間隔を調整することができるので、様々な外径寸法の被検査物をコンベア１上で回転させることが可能である。その結果、各種の被検査物について妨害物に妨げられることなく、鮮明な透視画像を得ることができる。

［２．第２実施形態］
第１実施形態は、検出器３としてＴＤＩラインセンサである場合を示したが、それ以外に、時間遅延積分して合成データを生成して出力する機能を有するものであれば、各種のＴＤＩセンサを使用可能である。例えば、検出器３として、格子状、または格子状とみなせるように配列された複数の検出素子を備えたＴＤＩセンサを使用できる。ＴＤＩセンサを使用した検査装置では、複数の照射領域は、発生器２の焦点と、格子状、または格子状とみなせるように配列された複数の検出素子のそれぞれを結ぶように、所定の角度間隔で放射状に設定される。

図１０に示す第２実施形態は、ＴＤＩセンサを使用した放射線検査装置の一例である。第２実施形態では、発生器２と検出器３の間に、電池１００を直線搬送するコンベア１が設けられている。検出器３としては、高速Ｘ線イメージインテンシファイアが使用される。

検出器３は、本体３１における発生器２側に入力面３２を備え、発生器２と反対側の面に出力面３３を備える。この場合、発生器２から照射された放射状のＸ線ビームのどの個所を電池１００が通過しても透過像を受光できるように、入力面３２はＸ線ビームの照射幅に合わせた広い受光面を持っている。電池１００が移動する際に、入力面３２には、電池１００の移動位置に応じた多数の検出データ（すなわち、Ｘ線透視画像の元になるＸ線検出データ）が入力される。

一方、出力面３３は、入力面３２で受光された多数の検出データを常に同じ位置（領域）に結像する。ＣＣＤカメラ３４は、出力面３３に結像された像を撮像する。そして、ＣＣＤカメラ３４に接続される画像処理部（図示しない）は、電池１００の１個分についてその複数の像を時間遅延積分して合成データを得る。

本体３１の外周には、入力面３２の異なる位置で受光された電池１００を透過したＸ線ビームによる像を、出力面３３の所定の領域に常に結像するように偏向させる偏向コイル３５が設けられている。

このような構成を有する第２実施形態では、電池１００がコンベア１によって直線移動し、例えば、図中、１００Ａ、１００Ｃ及び１００Ｂに示すような異なる位置に達する。１００Ａ、１００Ｃ及び１００Ｂの各位置において、電池１００にＸ線ビームを照射すると、電池１００の各位置１００Ａ、１００Ｃ及び１００Ｂにおける透過Ｘ線は、それぞれ入力面３２の３２Ａ、３２Ｃ及び３２Ｂの各部分で受光される。入力面３２の３２Ａ、３２Ｃ及び３２Ｂの各部分で受光されたＸ線ビームは、入力面３２で受光され、電子像に変換され、偏向コイル３５によって本体３１内で偏向され、それぞれ出力面３３の同一の箇所（領域）に結像される。ＣＣＤカメラ３４は、出力面３３に結像された像を撮像する。そして、ＣＣＤカメラ３４に接続される画像処理部（図示しない）は、電池１００の１個分についてその複数の像を時間遅延積分して合成データを得る。

この際、図１０に示すように、電池１００を通過するＸ線の透過パスが、各位置１００Ａ、１００Ｃ及び１００Ｂで異なり、各位置の透過データをＣＣＤカメラ３４に接続される画像処理部（図示しない）で重ね合わせた際に、同一の透過パスの重ね合わせができず、得られた合成データが不鮮明となる。

第２実施形態では、図示しない回転機構を用いて、電池１００を直進させながら回転することにより、電池１００がコンベア１のどの位置にあっても、言い換えれば、Ｘ線の放射領域のどの部分に電池があっても、Ｘ線の透過パスと照射領域の角度を平行にすることができる。なお、回転機構については、第１実施形態と同様な第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５を用いることができるので、図示および説明は省略する。また、後述する「他の実施形態」に記載した構成の回転機構を使用することも可能である。

このように第２実施形態によれば、この種のＴＤＩセンサにおいても、時間遅延積分して鮮明な合成データを得ることができ、従来技術に比較して簡単な構成で高速検査が可能となる。

［３．他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。具体的には、次のような他の実施形態も包含する。

（１）本実施形態では、被検査物に設定された複数の透過パスの角度と、各透過パスを透視する照射領域の角度を一致させるように被検査物を回転させることを目的とするが、検査目的によっては、必ずしも完全に一致させる必要はなく、不良品の判定基準、放射線源の強度、第１と第２のベルトの制御精度などに応じて、ある程度の範囲まで両者の角度が一致するものでよい。

（２）実施形態の放射線検査装置は、被検査物として、電池１００以外のものを使用することができる。被検査物は、放射線により非破壊検査されるものであれば特に限定されないが、例えば、円筒型電池、角型電池、ラミネート型電池、アルミ電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ等の電気化学キャパシタ等の巻回構造体である。被検査物の検査箇所が１か所である場合、検査部は１つで良い。

（３）被検査物が角形の場合、第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５で被検査物を挟持して回転させることはできない。角形の被検査物は、円筒状のホルダＨで支持した状態で、ホルダＨを第１回転用ベルトと第２回転用ベルト５で挟んで回転させることにより、障害物の角度を放射線光軸の角度と一致させることができる。ホルダＨとして外周が円形のものを使用することにより、被検査物本体はその外周が円形でなくとも、被検査物を回転させることが可能となる。

（４）電池１００を挟持する第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５は、同一の搬送方向に等しい速度で運転される場合には、電池１００を回転させることなく直線的に搬送することができる。そのため、第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５を設けた下部検査部Ａや上部検査部Ｂにおいて、電池１００の搬送力を持たないシュート型或いはガイド溝型のコンベア１を使用することができる。

（５）外径、外形が大きく搬送時及び検査時に安定した姿勢を保つことのできる被検査物は、ホルダＨを不要とすることができる。

（６）図示の実施形態は、いずれも被検査物の回転装置として、第１回転用ベルト４と第２回転用ベルト５を使用した。しかし、被検査物の回転装置としては、被検査物の走行方向及び前記放射線発生器の光軸と交差する軸を中心として回転させることができれば、他の構成を採用することも可能である。例えば、コンベア１上に、所定の間隔で複数のターンテーブル状の支持部材を設け、各支持部材に被検査物を支持或いは載置して回転させることもできる。その場合、各支持部材はモータなどの駆動機構によって被検査物と共に回転される。駆動機構の電源などの駆動源は、非接触型の充電機能を有する電池を使用したり、コンベア１に設けた電源ラインと外部電源とを摺動型の接触子で接続することで供給しても良い。

（７）回転装置として、ラックとピニオンなどのように、被検査物の直進量と回転角度が一定のものを使用した場合には、前記の実施形態に示した制御部を使用しないことも可能である。特に、被検査物の直進速度が一定で、被検査物或いはホルダの外径も一定の場合には、予め被検査物の直進量と回転角度を定めておくことで、制御部を不要とすることができる。

［４．変形例］
被検査物が電池１００であって、図６（ａ）、図６（ｂ）において、その上部１０１と下部１０２が検査部位である。電池１００の内部には、板状の正極タブ１０３と負極タブ１０４が設けられ、正極タブ１０３は外部端子１０５に接続され、負極タブ１０４は電池１００の内側底面に接続されている。このような電池１００の良品・不良品の検査としては、正極タブ１０３や負極タブ１０４の変形、断線、接続不良、また、巻回されている正極、負極、セパレータの端部の位置ずれなどを、検出器３で得られた透視データから生成した放射線透視画像によって判定する。

電池１００を使用し、上部１０１と下部１０２に位置する正極と負極の各電極の配置を検査する場合、図６（ａ）と図６（ｂ）に示す正極タブ１０３はアルミニウム製のため線減弱係数が低く、その放射線透視画像において電極に重なって映っても問題にならない。一方、図６（ａ）と図６（ｂ）に示す負極タブ１０４はニッケル製のため線減弱係数が高く、その放射線透視画像において電極に重なって映ると、それに重なった各電極を識別することに問題となる。そのため、放射線透視画像において負極タブ１０４が電極に大きく重なって映っている場合、図９に示すように電池１００を右から左へ直線移動と共にθ方向に回転させながら図６（ｂ）に示すθ方向の角度になるように供給部Ｃに戻し、再度検査を行う。本実施形態において、実施する検査内容としては、正極と負極の各電極間の距離、電池１００の容器と正極または負極の電極との距離、及び、ビーディング（beading）計測などである。

電池１００を量産するためにスムーズに搬送するには、下部検査部及び上部検査部の発生器と検出器とは別にもう１組の発生器と検出器を下部検査部の前に追加し、下部検査部に搬入される前に、下部の透視画像において負極タブ幅が小さく映るようなθ方向の角度になるように電池を回転させておく。その後、供給部Ｃから下部検査部、上部検査部に搬送する。

１…コンベア
１ａ…基台
１ｂ…コンベアモータ
２…放射線発生器
２ａ～２ｉ…放射線照射領域
３…放射線検出器
３ａ～３ｉ…検出素子列
４…第１回転用ベルト
５…第２回転用ベルト
４ａ，５ａ…上ロープ
４ｂ，５ｂ…下ロープ
６…モータ
７ａ，７ｂ…プーリ
８…受けローラ
９…間隔調整機構
１０…遮蔽筒
１１…ベルト制御部
１２…良品・不良品判定部
３１…本体
３２…入力面
３３…出力面
３４…ＣＣＤカメラ
３５…偏向コイル
Ａ…下部検査部
Ｂ…上部検査部
Ｃ…供給部
Ｄ…搬出部
Ｈ…ホルダ
１００…電池
１００ａ～１００ｉ…放射線透過パス
１０１…上部
１０２…下部
１０３…正極タブ
１０４…負極タブ

Claims (12)

1. 被検査物を搬送するコンベアと、
   前記コンベア上の前記被検査物を挟んで配置され、前記被検査物の検査部位を撮影する放射線発生器と放射線検出器と、
   前記放射線検出器に設けられた複数の検出素子と、
   前記放射線発生器の焦点と、前記複数の検出素子のそれぞれを結ぶように、所定の角度間隔で放射状に設定された複数の放射線照射領域と、
   前記被検査物に設定され、前記複数の放射線照射領域に照射された放射線が透過する複数の放射線透過パスと、
   前記被検査物を、前記コンベアの走行方向及び前記放射線発生器の光軸と交差する軸を中心として回転させる回転装置を備え、
   前記回転装置は、直進する前記被検査物を所定角度で回転させ、前記各検出素子列それぞれの放射線検出位置において、前記被検査物に設定された前記複数の放射線透過パスの角度と、前記各放射線透過パスを透視する放射線照射領域の角度を一致させる、
   ことを特徴とする放射線検査装置。
2. 前記被検査物の直線搬送距離ｘに対して、前記被検査物を回転させる角度θ（rad）は、
   θ＝ｔａｎ^－１（ｘ／ＦＯＤ）
   （ＦＯＤは、前記放射線焦点Ｆと前記被検査物中心との距離）
   である請求項１に記載の放射線検査装置。
3. 前記被検査物の直線搬送距離ｘに対して、前記被検査物を回転させる角度θ（rad）は、
   θ＝ｘ／ＦＯＤ
   （ＦＯＤは、前記放射線焦点Ｆと前記被検査物中心との距離）
   である請求項１に記載の放射線検査装置。
4. 前記放射線検出器は、前記コンベアの進行方向に沿って設けられた複数の検出素子列を備え、
   前記複数の放射線照射領域は、前記放射線発生器の焦点と、前記複数の検出素子列のそれぞれを結ぶように、所定の角度間隔で放射状に設定される請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射線検査装置。
5. 前記放射線検出器は、格子状、または格子状とみなせるように配列された複数の検出素子を備え、
   前記複数の放射線照射領域は、前記放射線発生器の焦点と、前記に配列された複数の検出素子のそれぞれを結ぶように、所定の角度間隔で放射状に設定される請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射線検査装置。
6. 前記回転装置は、前記コンベアの両側に配置され、前記コンベア上の前記被検査物を挟持した状態で、互いに異なる速度で運転可能な第１回転用ベルトと第２回転用ベルトである請求項４又は請求項５に記載の放射線検査装置。
7. 前記第１回転用ベルトと前記第２回転用ベルトのそれぞれは、前記被検査物の上部に接触する上ロープと、前記被検査物の下部に接触する下ロープを備えている請求項６に記載の放射線検査装置。
8. 前記第１回転用ベルトと前記第２回転用ベルトを前記コンベアの幅方向に移動させ、前記第１回転用ベルトと前記第２回転用ベルトの間隔を増減する間隔調整機構を備えている請求項７に記載の放射線検査装置。
9. 前記被検査物は、外周面が円周面であって、前記第１回転用ベルトと前記第２回転用ベルトは、前記被検査物の円周面を挟んで前記被検査物を回転させる請求項８に記載の放射線検査装置。
10. 前記被検査物は、前記被検査物を前記コンベア上に保持するホルダを備え、前記ホルダはその外周面が円周面であって、前記第１回転用ベルトと前記第２回転用ベルトは、前記ホルダ部分を挟んで前記被検査物を回転させる請求項８に記載の放射線検査装置。
11. 前記回転装置は、前記コンベア上に設けられた駆動機構と、前記駆動機構によって前記被検査物と共に回転される被検査物の支持部材である請求項４又は請求項５に記載の放射線検査装置。
12. 前記回転装置による前記被検査物の回転角度を制御する制御部を備え、
    前記制御部は、前記回転装置による前記被検査物の回転角度を制御して、前記被検査物を直進させながら所定角度で回転させ、前記各検出素子列それぞれの放射線検出位置において、前記被検査物に設定された前記複数の放射線透過パスの角度と、前記各放射線透過パスを透視する放射線照射領域の角度を一致させる請求項１から請求項１１のいずれかに記載の放射線検査装置。