JP2999936B2

JP2999936B2 - 工作物の表面探傷装置

Info

Publication number: JP2999936B2
Application number: JP6261704A
Authority: JP
Inventors: 俊博大澤; 閑樹笹倉; 晴彦寺内
Original assignee: Koyo Machine Industries Co Ltd
Current assignee: Koyo Machine Industries Co Ltd
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 2000-01-17
Anticipated expiration: 2015-01-17
Also published as: JPH08101134A; US5557402A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工作物の表面探傷装置に
関し、さらに詳細には、例えば工作機械の搬出側等に配
備されて、加工後の棒状工作物をその軸線回りに回転さ
せながら工作物表面の傷の有無を光学的に検出測定する
探傷技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】

【０００３】従来の光学的な表面探傷装置としては、レ
ーザ発振器と受光素子で構成されたレーザセンサを備え
てなるものがあり、その探傷動作は、例えば図１０(a)
に示すように、棒状工作物（以下ワークと称する）Ｗを
その軸線まわりに回転させるとともに（約３，０００ｒ
ｐｍ）、レーザセンサａをワークＷの軸線方向へ少しず
つ移動させながら（約２５μｍ／回転）、このワーク表
面をスパイラル状に走査するというものであった。

【０００４】なお、ワークＷの軸方向長さが比較的長い
場合は測定時間短縮のため、図１０(b) に示すように、
このワーク長さに対応して、レーザセンサａが複数台
（例えば３台）平行に配置されて、これらが同時に作動
してワーク表面を走査するように構成されている。

【０００５】また、レーザセンサａによる測定に誤動作
が発生するのを防ぐため、その測定に先立ってワークＷ
の表面の汚れを除去する工程が必要であり、従来はこの
汚れを拭き取るために、上記測定工程と独立した拭き取
り工程のための装置設備を備えていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなレーザセンサ方式においては、上述したスパイラル
状の走査方法がとられるためその探傷速度にも限界があ
って、これに先立つ機械加工が高速で行われるような場
合は、ワークＷ一個当たりの測定時間が加工時間よりも
長くなることもあり、これがため、一連の加工工程が滞
ってしまい、ラインサイクルタイム（加工時間＋拭取り
時間＋測定時間）の増大を招いていた。

【０００７】例えば、直径が２０ｍｍで、長さが３００
ｍｍのワークＷを、図１０(b) に示すような３台のレー
ザセンサａ，ａ，ａを用いて測定する場合でも、その測
定時間は約６０秒を要することとなり、また拭き取りも
上述のごとく別工程のため、ラインサイクルタイムは約
８０秒にも及んでいた。

【０００８】また、光学的測定方法といっても、ワーク
Ｗの回転動作およびレーザセンサａのワーク軸線方向へ
の移動動作は機械的に行われるため、レーザセンサａの
スポット的な測定との関係もあって、ワークＷとレーザ
センサａとの間に相対的な振れが生じ易く、これにより
測定誤差が発生するなど、測定精度に高い信頼性が得ら
れなかった。特に、測定時間を短くするためにワークＷ
の回転速度を早くすると、ワークＷの振れによる振動が
大きくなり、この結果測定誤差が多発していた。

【０００９】この発明はかかる従来の問題点に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、探傷速
度が早く、ラインサイクルタイムの大幅な短縮が図れ、
しかも構造簡単で製品コストの低い構造を備えた工作物
の表面探傷装置の提供にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の表面探傷装置は、ワークを軸線まわりに回
転させるワーク回転手段と、ワーク表面の汚れを除去す
る汚れ除去手段と、ワーク表面を照明する照明手段と、
ワーク表面からの反射光を検出する線状のセンサ手段
と、このセンサ手段の検出結果からワーク表面の傷の有
無を判別する判別手段と、これら各構成手段を相互に同
期して駆動制御する制御手段とを備えてなり、上記ワー
ク回転手段は、工作物の軸方向両端側に配されて、この
工作物の端部をチャック支持しつつ回転させる第１およ
び第２のチャック装置を備え、上記第１のチャック装置
は、工作物の一端をチャックする駆動チャック部と、こ
の駆動チャック部を回転駆動する駆動部とからなり、上
記第２のチャック装置は、工作物の他端を自由回転可能
にチャック支持する従動チャック部を備え、上記制御手
段は、ワークを軸線まわりに回転させて、ワーク表面の
汚れを除去しながらその表面傷を光学的に探傷するよう
に、上記各構成手段を駆動制御するように構成されてい
ることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の表面探傷装置においては、制御手段に
より、ワーク回転手段がワークの両端をチャック支持し
つつワークを軸線まわりに回転させている間に、汚れ除
去手段がワーク表面の汚れを除去しながら、その表面を
照明手段が照明するとともに、この反射光をセンサ手段
が検出して、この検出結果から判別手段がワーク表面の
傷の有無を判別する。

【００１２】これら一連の測定動作は、ワークがその軸
線まわりに一回転する間に行われ、従来のレーザセンサ
方式に比較して、大幅な測定時間の短縮が図られる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１４】本発明に係る表面探傷装置を図１および図
２に示し、この表面探傷装置は具体的には棒状のワーク
Ｗについてその表面の傷の有無を光学的に検出測定する
もので、ローダ装置（ローダ手段）１、ワーク回転装置
（ワーク回転手段）２、汚れ拭取り装置（汚れ除去手
段）３、照明装置（照明手段）４、ラインセンサカメラ
（センサ手段）５、判別装置（判別手段）６および制御
装置（制御手段）７を主要部として構成されている。以
下各構成装置毎に説明する。

【００１５】Ａ．ローダ装置１：ローダ装置１は、ワー
ク回転装置２に対してワークを搬入搬出するためのもの
で、具体的には図２に示すように、上記ワーク回転装置
２の第１および第２のチャック装置２ａ，２ｂ間に配さ
れた回転ローダ装置の形態とされ、ローダ本体１０と回
転駆動部１１とから構成されている。

【００１６】ローダ本体１０は、回転支軸１２の両端部
分に一対のインデックス板１３ａ，１３ｂが取付けられ
てなる。上記回転支軸１２は、軸受１４により基台１５
上に回転可能に軸支されるとともに、その軸線が後述す
る上記両チャック装置２ａ，２ｂのワーク回転軸線Ｘと
平行になるように配されている。回転支軸１２の一端に
は伝動歯車１６が取付け固定されており、この伝動歯車
１６は、回転駆動部１１である駆動モータの駆動軸に取
付け固定された駆動歯車１７と歯合連結されている。上
記駆動モータ１１としては、ステッピングモータ等の電
動モータが好適に使用されており、後述するように、そ
の駆動回転により、歯車１７，１６を介して、上記ロー
ダ本体１０を間欠的にインデックス回転させる。

【００１７】上記一対のインデックス板１３ａ，１３ｂ
は、上記回転支軸１２上にその軸線と垂直にかつ所定間
隔をもって対向配置されており、その外周部分には、ワ
ークＷを収納支持するワーク収納部１８が周方向へ等間
隔をもって複数箇所配設されている。

【００１８】各ワーク収納部１８は、インデックス板１
３ａ，１３ｂ上に対向して形成された一対の収納ポケッ
ト１８ａ，１８ｂからなり、これら収納ポケット１８
ａ，１８ｂにワークＷの両端側部分がそれぞれ収納支持
されるようにされている。また、ワークＷがこれら収納
ポケット１８ａ，１８ｂに支持された状態で、その軸線
が上記両チャック装置２ａ，２ｂのワーク回転軸線Ｘと
平行になるように構成されている。収納ポケット１８
ａ，１８ｂは、図３に示すように、ワークＷの円形断面
に対応した半円形状とされているが、Ｖ字形状等の他の
切欠き形状とされても良い。

【００１９】上記ワーク収納部１８（１８ａ，１８ｂ）
の配設位置関係は、図３に示すように、その一つがワー
クチャック位置Ｂにインデックスされた状態において、
他の二つがそれぞれワーク搬入位置Ａとワーク搬出位置
Ｃにそれぞれインデックスされるように設定されてい
る。図示の実施例においては、ワーク収納部１８が周方
向へ等間隔をもって６箇所配設されており、隣接する３
つのワーク収納部１８，１８，１８が上記インデックス
位置Ａ，Ｂ，Ｃにそれぞれ対応するように配置されてい
る。なお、インデックス板１３ａ，１３ｂの外径寸法や
インデックス位置Ａ，Ｂ，Ｃの配設位置に応じて、図示
以外の配設位置関係も採用可能である。

【００２０】また、上記ワーク搬入位置Ａ、ワークチャ
ック位置Ｂおよびワーク搬出位置Ｃには、上記ローダ本
体１０のワーク収納部１８，１８，…の配置に対応し
て、それぞれ入口コンベア２０、上記ワーク回転装置２
のチャック装置２ａ，２ｂおよび出口コンベア２１が配
置されている。

【００２１】入口コンベア２０および出口コンベア２１
はいずれも、ローダ装置１と平行に延びて設けられるベ
ルトコンベアの形態とされている。入口コンベア２０と
ワーク搬入位置Ａの間、およびワーク搬出位置Ｃと出口
コンベア２１の間には、図３に示すような入口シュート
２２と出口シュート２３がそれぞれ傾斜状に配置されて
おり、ワークＷのローダ１のワーク収納部１８に対する
受渡しは、ワークＷ自体が自重により転動落下して行わ
れる構造とされている。また、出口コンベア２１の側部
位置には、傷のあるワークＷを排出するためのＮＧ排出
口２４が設けられている。

【００２２】また、上記ワーク収納部１８，１８，…の
インデックス回転軌道、つまりローダ本体１０がインデ
ックス回転する際にワーク収納部１８，１８，…が通過
する軌道は、上記両チャック装置２ａ，２ｂと互いに干
渉しないように設定されており、この点については後述
する。

【００２３】しかして、駆動モータ１１によりローダ本
体１０がインデックス回転（矢符方向）するのと同期し
て、次の３つの動作が同時に平行して行われる。ｉ）入
口コンベア２０により搬送されてくるワークＷは、入口
シュート２２を介して、ワーク搬入位置Ａにあるワーク
収納部１８に投入される。ii) ワークチャック位置Ｂに
あるワーク収納部１８に支持されたワークＷは、ワーク
回転装置２のチャック装置２ａ，２ｂによりチャックさ
れる（ローディングされる）。iii)ワーク搬出位置Ｃに
あるワーク収納部１８に支持されたワークＷは、出口シ
ュート２３を介して、出口コンベア２１に排出される。

【００２４】Ｂ．ワーク回転装置２：ワーク回転装置２
はワークＷを軸線Ｘまわりに回転させるためのもので、
具体的には、装置本体２５上に装置された上記第１およ
び第２のチャック装置２ａ，２ｂから構成されている。

【００２５】第１のチャック装置２ａは、図２に示すよ
うに、ワークＷの一端Ｗａをチャックする駆動チャック
部３０と、この駆動チャック部３０を回転駆動する駆動
部３１とからなり、上記装置本体２５上に基台３２を介
して固定的に設けられている。

【００２６】上記駆動チャック部３０は、駆動部３１の
回転主軸３１ａの先端に装着されており、図４(a) に示
すような三ツ爪構造とされ、三つのチャック爪３３（３
３ａ，３３ｂ，３３ｃ）が径方向へ進退可能（開閉可
能）とされている。これらチャック爪３３は図示しない
駆動源により開閉動作され、その閉止状態においてワー
クＷの一端Ｗａを固定的にクランプする。

【００２７】上記駆動部３１は、上記回転主軸３１ａと
これを回転駆動する駆動モータ３１ｂとを備え、これら
両者が歯車機構３１ｃを介して駆動連結されている。上
記駆動モータ３１ｂとしては、ＡＣサーボモータ等の電
動モータが好適に使用されている。

【００２８】第２のチャック装置２ｂは、ワークＷの他
端Ｗｂを自由回転可能にチャック支持する従動チャック
部３５を備え、上記装置本体２５上に基台３６を介して
固定的に設けられている。

【００２９】上記従動チャック部３５は、上記基台３６
上に設けられたチャックスライド３７に装着されてお
り、図４(b) に示すような三ツ爪構造とされ、三つの回
転ローラ付きチャック爪３８（３８ａ，３８ｂ，３８
ｃ）が径方向へ進退可能（開閉可能）とされている。こ
れらチャック爪３８は図示しない駆動源により開閉動作
され、その閉止状態においてワークＷの他端Ｗｂを自由
回転可能にクランプする。

【００３０】上記チャックスライド３７は、内蔵した駆
動源（図示省略）により案内ロッド３７ａ，３７ａ上を
ワーク回転軸線Ｘ方向へ往復移動可能とされており、こ
の移動により、ワークＷの長さに応じて、駆動チャック
部３０と従動チャック部３５との間隔が調整可能とされ
ている。

【００３１】しかして、ワークチャック位置Ｂにおい
て、回転ローダ装置１からワーク回転装置２にローディ
ングされたワークＷは、その両端Ｗａ，Ｗｂが駆動チャ
ック部３０および従動チャック部３５によりチャック支
持されつつ、駆動部３１による駆動チャック部３０の回
転駆動により、矢符方向へ所定角度だけ回転される。こ
のときの回転角度については後述する。

【００３２】なお、前述したように、これら両チャック
部３０，３５と、前記回転ローダ装置１のワーク収納部
１８，１８，…とは互いに干渉しないような構成とされ
ている。

【００３３】すなわち、図３に示すように、上記両チャ
ック部３０，３５のチャック爪３３，３８の開放状態に
おいて、上記ワーク収納部１８のインデックス回転軌
道、より具体的には、ワーク収納部１８に収納保持され
たワークＷの回転軌道が、チャック爪間をこれらに接触
することなく通過するように設定されている。

【００３４】一方、上記両チャック爪３３，３８の閉止
状態においては、これらチャック爪にクランプされたワ
ークＷから、回転ローダ装置１のインデックス板１３
ａ，１３ｂの外周縁が離間して互いに接触しないように
設定されている。

【００３５】換言すれば、ワークチャック位置Ｂにおい
て、ワーク収納部１８に収納保持されたワークＷの軸心
（ワークセンタ）Ｌと、チャック爪にクランプされたワ
ークＷの軸心（チャックセンタ）Ｈとの高さ位置関係
は、図示のごとくチャックセンタＨの方が僅かに上にあ
るように設定されている（高低差α＞ワークＷの断面半
径）。この結果、ワーク収納部１８に収納保持されたワ
ークＷをチャック爪３３，３８がチャッククランプする
と、ワークＷはワーク収納部１８から僅かに持ち上げら
れる形となる（特に下側のチャック爪３３ａ，３８ａの
持上げ作用による）。

【００３６】したがって、上記両チャック部３０，３５
の動作範囲において、その開放状態および閉止状態のい
ずれにおいても、ワークＷがチャック爪３３，３８また
はインデックス板１３ａ，１３ｂに接触することはな
く、ワークＷが損傷を受けることはない。

【００３７】Ｃ．汚れ拭取り装置３：汚れ拭取り装置３
は、上記ワーク回転装置２により回転されるワークＷの
表面の汚れを除去するためのものであって、具体的に
は、図５および図６に示すように、拭取り布Ｔを巻装し
た繰出リール４０、巻取リール４１、布ガイド４２およ
び回転駆動装置４３を主要部として構成されており、こ
れらはスライド本体４４上に装着されるとともに、この
スライド本体４４を往復動作させる往復駆動装置４５を
備えてなる。

【００３８】スライド本体４４は、図５に示すような平
面略三角形状とされ、装置本体２５に取り付けられた架
台５０上に装着されるとともに、その各頂点部分には、
上記繰出リール４０、巻取リール４１および布ガイド４
２が、それぞれ支軸４０ａ，４１ａ，４２ａにより回転
可能に軸支されている。

【００３９】このスライド本体４４は、上記ワーク回転
装置２にチャッキング支持されたワークＷに対して、矢
符方向へ往復移動（進退動作）可能とされるとともに、
往復駆動装置４５に駆動連結されている。往復駆動装置
４５はエアシリンダ，油圧シリンダ等の往復シリンダか
らなり、そのシリンダ本体４５ａが上記架台５０に取付
け支持されるとともに、そのピストンロッド４５ｂの先
端が上記スライド本体４４の下面に接続されている。こ
れにより、往復シリンダ４５のピストンロッド４５ｂが
突出退入動作すると、スライド本体４４が、後述する拭
取り位置Ｄと拭取面変換位置Ｅとの間で、矢符方向へ往
復動作される。

【００４０】繰出リール４０は巻装した拭取り布Ｔを布
ガイド４２に向けて繰り出すもので、その支軸４０ａま
わりに自由回転可能とされている。拭取り布Ｔはテープ
状のもので、超極微、超高密度および毛羽立たない高吸
水性の繊維布が好適に使用され、具体的にはポリエステ
ルとナイロンの合成繊維製布が使用されている。また、
図示の実施例においては、１巻約４５ｍの拭取り布Ｔが
繰出リール４０に巻装収納されている。

【００４１】巻取リール４１は、布ガイド４２を経て使
用済みの拭取り布Ｔを巻き取り回収するもので、その支
軸４１ａが回転駆動装置４３に駆動連結されている。こ
の回転駆動装置４３は、具体的にはサーボモータ等の電
動モータからなり、図６に示すように、上記スライド本
体４４の下面に上向き設けられるとともに、その駆動軸
４３ａに取り付けられた駆動歯車５１が上記支軸４１ａ
に取り付けられた従動歯車５２に歯合されている。これ
により、電動モータ４３が回転駆動すると、上記巻取リ
ール４１が矢符方向へ巻取り回転される。

【００４２】布ガイド４２は、繰出リール４０から繰り
出される拭取り布ＴをワークＷの表面に当接可能に案内
支持するもので、平面正三角形状とされて、各辺部側面
４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃが拭取り布Ｔの支持ガイド面と
されている。この布ガイド４２は、上記両リール４０，
４１間において、その中心つまり重心位置が支軸４２ａ
まわりに自由回転可能とされている。

【００４３】以上の構成において、繰出リール４０から
繰り出される拭取り布Ｔは、図５に示すように、ガイド
ローラ５５を経て上記布ガイド４２に導かれて、その支
持ガイド面４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃに沿って案内された
後、再びガイドローラ５６を経て上記巻取リール４１に
巻回されている。

【００４４】また、上記布ガイド４２の支持ガイド面４
２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃのいずれか一つ（図示の状態にお
いては支持ガイド面４２Ｂ）は、ワーク回転装置２にチ
ャッキング支持されたワークＷと平行に対向して配置さ
れるとともに、布ガイド４２のインデックス回転（矢符
方向）により、各支持ガイド面４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ
のいずれかがこの対向位置に順次位置決め停止される。

【００４５】例えば、図示のように、この対向位置に位
置決めされた支持ガイド面４２Ｂ上の拭取り布Ｔは、ス
ライド本体４４が上述した拭取り位置Ｄに前進した状態
において、ワーク回転装置２にチャッキング支持された
ワークＷの表面に、所定の圧力をもって当接する（図５
〜図７参照）。そして、この拭取り布Ｔの当接状態にお
いて、上記ワークＷがワーク回転装置２により回転され
ると、その表面の汚れが全長にわたって拭き取り除去さ
れる。なお、布ガイド４２は支軸４２ａまわりに自由回
転可能とされていることから、支持ガイド面４２Ｂ上の
拭取り布Ｔは、常時安定してワークＷの表面に沿って均
一に接触することとなる。

【００４６】支持ガイド面４２Ｂ上の拭取り布Ｔが、複
数本のワークＷの汚れを拭き取るにつれて、その拭き取
り布面（作用面）が次第に汚れてくると、上記布ガイド
４２のインデックス回転により、次の新しい支持ガイド
面４２Ｃ上の拭取り布面を使用する。この場合のインデ
ックス回転（作用面位置の変換動作）は、スライド本体
４４が上述した拭取面変換位置Ｅに後退した状態におい
て、巻取リール４１の巻取り動作に連動して行われる。

【００４７】すなわち、巻取リール４１が回転駆動装置
４３により回転して、拭取り布Ｔを巻き上げると、この
巻き上げられる拭取り布Ｔの引張力により、布ガイド４
２は矢符方向へ１／３回転だけインデックス回転して、
拭取り布Ｔの新しい拭き取り布面、つまり支持ガイド面
４２Ｃ上の拭取り布面が、ワークＷの対向位置に位置決
めされたところで停止する（インデックスされる）。

【００４８】この後、再びスライド本体４４が上述した
拭取り位置Ｄへ前進されて、支持ガイド面４２Ｃ上の拭
取り布面が、ワーク回転装置２にチャッキング支持され
たワークＷの表面に全長にわたって当接される（図７参
照）。

【００４９】以後同様の動作が繰り返されて、拭取り布
Ｔの拭き取り布面が常時新しい状態に保たれる。

【００５０】なお、布ガイド４２のインデックス位置の
検出については、スライド本体４４に取り付けられた位
置センサ１００が、布ガイド４２に取り付けられた３つ
の検出素子１０１，１０１，…を検出することにより行
われる。

【００５１】Ｄ．照明装置４：照明装置４は、ワーク回
転装置２にチャッキング支持されたワークＷの表面を照
明するもので、このワーク表面に対して上方から下向き
に照明するように配置されている。この照明装置４とし
ては蛍光灯等の線状照明器具が好適に使用される。

【００５２】Ｅ．ラインセンサカメラ５：ラインセンサ
カメラ５は、上記照明装置４に照明されたワークＷ表面
からの反射光を検出するもので、具体的にはワーク表面
における軸方向の線状領域からの反射光を検出する。ラ
インセンサカメラ５の構成は従来周知のものでよく、そ
の具体的構成の説明は省略するが、通常のカメラ機構と
同様な構造を有するレンズ、適当な画素数を有するライ
ンセンサ、およびラインセンサの検出信号を処理する回
路等から構成されている。

【００５３】ラインセンサカメラ５はワークＷの軸方向
長さに対応して、１台または複数台が装置本体２５上に
設けられた架台６０に配置される。図示の実施例におい
ては、３台のラインセンサカメラ５，５，…がワークＷ
表面に対向して平行配置されている。つまり、各ライン
センサカメラ５は、図８に示すように、ワークＷの３／
１長さ部分の表面をそれぞれ検出する。

【００５４】これらラインセンサカメラ５，５，…は、
上述した汚れ拭取り装置３と照明装置４に対して、図７
に示すような配置関係とされており（回転方向に約６０
°間隔で配置されている）、ワーク回転装置２よりワー
クＷが矢符方向へ回転されると、ワークＷの表面が、汚
れ拭取り装置３→照明装置４→ラインセンサカメラ５，
５，…の順で、これらの対向位置を通過するように構成
されている。

【００５５】これらラインセンサカメラ５，５，…は、
ワークＷがワーク回転装置２により１回転する間に、図
示の実施例においては上記汚れ拭取り装置３との配置関
係もあって、より厳密には１回転と１／３回転（４／３
回転）する間に、ワークＷの表面の状態（反射光）を読
み取り、その検出結果を判別装置６へ送る。

【００５６】図示の実施例においては、ワークＷがおよ
そ毎秒１回の速度で回転されており、ラインセンサカメ
ラ５の読み取り速度もそれに同期して、ワークＷの表面
の状態が読み取られる。したがって、ワークＷ一個当た
りの読み取り（測定）時間はおよそ１秒である。

【００５７】前述したように、ラインセンサカメラ５の
レンズは通常のカメラ機構と同じで、ラインセンサ５ａ
（図９参照）上にワークＷの表面の状態を結像するもの
である。

【００５８】例えば、５０００ｂｉｔつまり画素数が５
０００個のラインセンサ５ａ上に、ワークＷ表面の長さ
１００ｍｍの範囲が結像されるとすると、１ｂｉｔ当た
り２０μｍの分解能で、ワークＷ表面の状態を読み取る
ことができる。

【００５９】このラインセンサ５ａを２０ＭＨｚの駆動
クロック５ｂ（図９参照）で駆動すると、その走査速度
は２５０μｓｅｃとなり、長さ１００ｍｍのワークＷ表
面の状態を２５０μｓｅｃで読み取ることができる。

【００６０】ワークＷの長さを３００ｍｍとし、ライン
センサカメラ５の諸条件が上記のとおりとすると、ライ
ンセンサカメラ５は図示の実施例のように３台使用する
ことになり（図８参照）、走査速度は７５０μｓｅｃと
なる。

【００６１】したがって、このラインセンサ５ａの走査
速度と同期させて、ワークＷを上述したように毎秒１回
の速度で回転させることにより、直径が２０ｍｍで、長
さが３００ｍｍのワークＷについては、その表面の状態
を２０μｍ×２０μｍの面積分解能で読み取ることがで
きることになる。つまり、表面積１８，８４０ｍｍ
²（＝２０ｍｍ（直径）×３．１４（円周率）×３００
ｍｍ（長さ））のワークＷ表面は、２０μｍ×２０μｍ
＝４００μｍ²に分解して読み取ることになる。

【００６２】Ｆ．判別装置６：判別装置６は、上記ライ
ンセンサカメラ５，５，…の検出結果からワークＷ表面
の傷の有無を判別するもので、例えば図９に示すような
信号処理部と判別部を備える。

【００６３】つまり、信号処理部は、上記ラインセンサ
カメラ５からの検出信号（電気信号）を電気的に処理す
るもので、ラインセンサ５ａからの検出信号の雑音を除
去するバンドパスフィルタ回路６ａと、雑音除去された
検出信号の変化量を検出するための微分回路６ｂとを備
える。また、判別部は、この信号処理部で得られた処理
値（検出された変化量レベル）を予め設定された値（基
準電気信号レベル）と比較して、ワークＷ表面の傷の有
無を判別する判別回路６ｃからなる。この判別回路６ｃ
の判別結果は、出力回路６ｄを介して出力される。

【００６４】Ｇ．制御装置７：制御装置７は、上述した
各構成装置１，２，３，５および６等を相互に同期して
電気的に駆動制御するもので、マイクロコンピュータか
ら構成されてなり、ワークＷを軸線Ｘまわりに回転させ
て、ワークＷ表面の汚れを除去しながらその表面傷を光
学的に探傷するべく、上記各構成装置を駆動制御するよ
うにプログラムされている。

【００６５】次に、このプログラムに従って行われるワ
ークＷ表面の具体的な探傷工程を説明する。なお、以下
の説明は、探傷工程の理解を容易にするため、一つのワ
ークＷに着目して行う。

【００６６】入口コンベア２０により搬送されてく
るワークＷは、入口シュート２２を介して、ワーク搬入
位置Ａにある回転ローダ装置１のワーク収納部１８に投
入される。

【００６７】ワーク収納部１８に収納保持されたワ
ークＷは、ローダ本体１０のインデックス回転により、
ワークチャック位置Ｂまで運ばれて停止し、ここでワー
ク回転装置２のチャック装置２ａ，２ｂによりチャック
される（ローディングされる）。

【００６８】チャック装置２ａ，２ｂによりチャッ
キング支持されたワークＷは、駆動チャック部３０の回
転駆動により、矢符方向へ所定角度（本実施例において
は、前述のごとく４／３回転）だけ回転される。そし
て、このワークＷの回転中に所定の光学的測定が行われ
る。

【００６９】すなわち、まず汚れ拭取り装置３が拭取り
位置Ｄまで前進して、ワークＷの表面の汚れを拭き取
り、汚れが除去されたワークＷの表面は、照明装置４の
所を通過した後、ラインセンサカメラ５，５，…により
その反射光を検出される。検出結果は判別装置６へ送ら
れて、この検出結果からワークＷ表面の傷の有無が判別
される。

【００７０】所定の光学的測定が完了すると、駆動
チャック部３０の回転駆動が停止した後、チャック装置
２ａ，２ｂによるワークＷのチャッキング支持状態が解
除されて、測定済みのワークＷは、再びワークチャック
位置Ｂに待機するワーク収納部１８に収納保持される。
続いて、ローダ本体１０がインデックス回転して、ワー
クＷはワーク搬出位置Ｃまで運ばれて停止し、出口シュ
ート２３を介して、出口コンベア２１へ排出される。

【００７１】出口コンベア２１に排出されたワークＷ
は、上記判別装置６により傷のない良品と判別された場
合、そのまま出口コンベア２１により図外の良品回収部
へ搬送されて回収される。一方、上記判別装置６により
傷のある不良品と判別された場合、ワークＷは、図示し
ないＮＧ排出装置により出口コンベア２１上からＮＧ排
出口２４へ排出される。

【００７２】以後、これに続くワークＷ，Ｗ，…
も、上記からの工程を順次連続して実行される。

【００７３】しかして、以上のように構成された表面探
傷装置においては、上記一連の測定動作が、ワーク回転
装置２によりワークＷがその軸線Ｘまわりにほぼ一回転
する間に行われるため、従来のレーザセンサ方式に比較
して、大幅な測定時間の短縮が図られる。

【００７４】例えば、本実施例においては、ワークＷが
およそ毎秒１回の速度で回転しており、ラインセンサカ
メラ５の読み取り速度もそれに同期して読み取られるた
め、その読取り時間（測定時間）はおよそ１秒で、回転
ローダ装置１によるローディングの時間を加えてもライ
ンサイクルタイムは約６秒となる。前述したように、同
じ形状寸法のワークＷを、図９(b) に示すような３台の
レーザセンサａ，ａ，ａを用いて測定する場合の測定時
間が約６０秒で、ラインサイクルタイムも約８０秒に及
んでいることを考慮すると、本発明装置による時間短縮
効果は顕著である。

【００７５】また、ラインセンサカメラ５の使用によ
り、測定中の機械的な動作はワークＷの回転（しかも１
回転程度）のみであるから、ワークＷとラインセンサカ
メラ５との間の相対的な振れもほとんどなく、誤測定が
回避される結果、測定精度に高い信頼性が得られる。

【００７６】なお、上述した実施例はあくまでも本発明
の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれに
限定されることなく、その範囲内において種々設計変更
可能である。

【００７７】例えば、本発明の表面探傷装置を構成する
各装置についての具体的構成は、図示の実施例に限定さ
れず、同様な機能を有する限りにおいて適宜変更可能で
ある。

【００７８】例えば、ローダ装置１の主要部であるロー
ダ本体１０は、コストの低減化、軽量化等を考慮して、
一対のインデックス板１３ａ，１３ｂかなる簡素な構造
とされているが、一例として、円筒形状に形成されると
ともに、その外周部分にワーク収納部１８，１８，…が
設けられる構造でも良い。

【００７９】また、汚れ拭取り装置３の布ガイド４２
は、設置スペース等を考慮して、最もコンパクトな多角
形である平面略三角形状とされているが（図５参照）、
ワークＷの長さ寸法や使用する拭取り布Ｔの使用面積等
に応じて、四角形や五角形等の他の多角形状とされても
良い。

【００８０】また、本発明の表面探傷装置は、図示の実
施例のような全長にわたって同一外径を有する棒状ワー
クの他、テーパ外径を有する棒状ワークの探傷測定にも
適用可能である。

【００８１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
制御手段により、ワーク回転手段がワークの両端をチャ
ック支持しつつワークを軸線まわりに回転させている間
に、汚れ除去手段がワーク表面の汚れを除去しながら、
その表面を照明手段が照明するとともに、この反射光を
センサ手段が検出して、この検出結果から判別手段がワ
ーク表面の傷の有無を判別するから、従来のレーザセン
サ方式に比較して、探傷速度が早く、ラインサイクルタ
イムの大幅な短縮が図れる。

【００８２】すなわち、従来のレーザセンサ方式におい
ては、ワークを高速回転させながら、レーザセンサをワ
ークの軸方向へ移動させて、スパイラル状に走査すると
いう方法がとられているため、ワーク一個当たりの探傷
時間が長く、これがラインサイクルタイムの増大に大き
く影響していたが、本発明装置においては、ワーク回転
手段によりワークをほぼ一回転する間に探傷動作が行わ
れてしまうため、前述の実施例において例示されたよう
に、ワーク一個当たりの探傷時間は従来のレーザセンサ
方式に比較してはるかに短縮される。しかも、従来別工
程で行われていたワーク表面の汚れ除去工程も、汚れ除
去手段がワークの回転動作と協働して自動的に行うた
め、ラインサイクルタイムへの影響は全くない。

【００８３】さらに、上記ワーク回転手段に対するワー
クの搬入搬出が、インデックス回転するローダ手段によ
り行われる構成とすれば、ローディングに要する時間も
短縮されて、さらなるラインサイクルタイムの短縮が可
能となる。

【００８４】また、線状のセンサ手段の採用により、探
傷測定中の機械的な動作はワークの回転（しかも１回転
程度）のみであるから、ワークとセンサ手段との間の相
対的な振れもほとんどなく、測定誤差の発生が回避され
る結果、従来に比較して信頼度の高い測定精度が得られ
る。

【００８５】機械的な動作部分が従来に比較して少ない
ことから、全体構成が簡単かつコンパクトなものとな
り、装置コストを低く抑えることができるとともに、故
障も少ないため、ランニングコストの低減化も図ること
ができる。ちなみに、本発明装置にあっては、同程度の
測定精度を有する従来装置に比較して、６０％程度の装
置コストを実現できることが判明している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る工作物の表面探傷装置
を示す斜視図である。

【図２】同表面探傷装置を示す側面図である。

【図３】同表面探傷装置のローダ装置とワーク回転装置
を示す側面図である。

【図４】同ローダ装置のチャック装置を示す正面図で、
図４(a) は第１のチャック装置、図４(b) は第２のチャ
ック装置を示す。

【図５】同表面探傷装置の汚れ拭取り装置を示す平面図
である。

【図６】同汚れ拭取り装置を示す側面図である。

【図７】同表面探傷装置の汚れ拭取り装置、照明装置お
よびラインセンサカメラのワークに対する配置関係を示
す概略側面図である。

【図８】同表面探傷装置のラインセンサカメラのワーク
に対する配置関係を示す概略側面図である。

【図９】同表面探傷装置の電気的処理系統を示すブロッ
ク線図である。

【図１０】従来の工作物の表面探傷装置を示す概略構成
図で、図１０(a) はその基本構成を示し、図１０(b) は
その応用構成を示す。

【符号の説明】

１回転ローダ装置（ローダ手段）２ワーク回転装置（ワーク回転手段）２ａ，２ｂチャック装置３汚れ拭取り装置（汚れ除去手段）４照明装置（照明手段）５ラインセンサカメラ（センサ手段）６判別装置（判別手段）７制御装置（制御手段）１０回転ローダ装置のローダ本体１１駆動モータ（回転駆動部）１８回転ローダ装置のワーク収納部２０入口コンベア２１出口コンベア２２入口シュート２３出口シュート２４ＮＧ排出口３０駆動チャック部３１駆動部３３チャック爪３５従動チャック部３８回転ローラ付きチャック爪４０繰出リール４１巻取リール４２布ガイド４２Ａ〜４２Ｃ布ガイドの支持ガイド面４３電動モータ（回転駆動装置）４４スライド本体４５往復シリンダ（往復駆動装置）Ｗワーク（工作物）Ｘワーク回転軸線Ａワーク搬入位置Ｂワークチャック位置Ｃワーク搬出位置Ｄ拭取り位置Ｅ拭取面変換位置Ｔ拭取り布

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−249279（ＪＰ，Ａ) 特開平２−8737（ＪＰ，Ａ) 実公平３−48523（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/91

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】工作物を軸線まわりに回転させるワーク
回転手段と、工作物表面の汚れを除去する汚れ除去手段
と、工作物表面を照明する照明手段と、工作物表面から
の反射光を検出する線状のセンサ手段と、このセンサ手
段の検出結果から工作物表面の傷の有無を判別する判別
手段と、これら各構成手段を相互に同期して駆動制御す
る制御手段とを備えてなり、上記ワーク回転手段は、工作物の軸方向両端側に配され
て、この工作物の端部をチャック支持しつつ回転させる
第１および第２のチャック装置を備え、上記第１のチャック装置は、工作物の一端をチャックす
る駆動チャック部と、この駆動チャック部を回転駆動す
る駆動部とからなり、上記第２のチャック装置は、工作物の他端を自由回転可
能にチャック支持する従動チャック部を備え、上記制御手段は、工作物を軸線まわりに回転させて、工
作物表面の汚れを除去しながらその表面傷を光学的に探
傷するように、上記各構成手段を駆動制御するように構
成されていることを特徴とする工作物の表面探傷装置。
【請求項２】上記ワーク回転手段に対して工作物を搬
入搬出するローダ手段を備え、このローダ手段は、上記ワーク回転手段の第１および第
２のチャック装置間に配された回転ローダ装置の形態と
され、この回転ローダ装置は、上記両チャック装置のワーク回
転軸線と平行な軸線回りに回転可能に支持されたローダ
本体と、このローダ本体をインデックス回転させる回転
駆動部とを備え、上記ローダ本体の外周部に、工作物を上記両チャック装
置のワーク回転軸線と平行な状態で支持するワーク収納
部が周方向へ等間隔をもって複数箇所配設されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の工作物の表面探傷装
置。
【請求項３】上記ワーク収納部のインデックス回転軌
道は、上記両チャック装置のチャック部の動作範囲にお
いて、これらチャック部と干渉しない位置に設定され、上記ワーク収納部は、その一つがワークチャック位置に
インデックスされた状態において、他の二つがワーク搬
入位置とワーク搬出位置にそれぞれインデックスされる
ように配置されていることを特徴とする請求項２に記載
の工作物の表面探傷装置。
【請求項４】上記汚れ除去手段は、テープ状の拭取り
布を巻装した繰出リールと、使用済みの拭取り布を巻き
取り回収する巻取リールと、これら両リール間に設けら
れて、繰出リールから繰り出される拭取り布を工作物表
面に当接可能に案内支持する布ガイドと、上記巻取リー
ルを巻取り回転させる回転駆動装置とを備えてなり、上記布ガイドは、平面三角形状とされて、各辺部側面が
拭取り布の支持ガイド面とされるとともに、その重心位
置が自由回転可能に支持されてなり、上記駆動装置による巻取リールの回転動作に連動して、
上記布ガイドがインデックス回転されて、工作物に対向
する拭取り布の作用面位置が変換されることを特徴とす
る請求項１に記載の工作物の表面探傷装置。
【請求項５】上記汚れ除去手段は、上記巻取リール、
繰出リール、布ガイドおよび駆動装置を支持し、拭取り
位置と拭取面変換位置との間で往復移動可能とされたス
ライド本体と、このスライド本体を往復動作させる往復
駆動装置とを備えていることを特徴とする請求項４に記
載の工作物の表面探傷装置。