JP4735827B2

JP4735827B2 - Ｘ線透視検査装置

Info

Publication number: JP4735827B2
Application number: JP2005297012A
Authority: JP
Inventors: 憲一前田; 武志井上
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2025-10-11
Also published as: JP2007107936A

Description

本発明は、各種製品等の内部欠陥の有無等を非破壊のもとに検査する、産業用のＸ線透視検査装置に関する。

被検査物の内部欠陥の有無などを非破壊のもとに検査する産業用のＸ線透視検査装置においては、一般に、図５に模式的に示すように、互いに対向配置されたＸ線源ＳとＸ線検出器Ｉの間に、被検査物Ｗを搭載するためのテーブルＴが設けられる。通常、テーブルＴとしては、被検査物ＷをＸ線光軸Ｌに直交する方向に移動させるべくＸＹテーブルが用いられ、また、そのＸＹテーブルＴを当該テーブルの表面に直交する軸を中心として回転させる回転駆動機構が設けられる。更に、その回転駆動機構とＸＹテーブルＴは、Ｘ線光軸Ｌ方向に移動させる上下機構動が設けられる。更にまた、Ｘ線源Ｓを中心としてＸ線検出器Ｉを傾動させる傾動機構（図示略）を備えたものも多用されている。

以上のようなＸＹテーブルや回転駆動機構、上下動機構、あるいは傾動機構を駆動することにより、オペレータは被検査物中の注目すべき領域をＸ線検出器の視野中心とし、また、任意の拡大率のもとに、任意の方向、任意の角度からその領域を観察することができる（例えば特許文献１参照）。

ここで、ＸＹテーブルは、通常、被検査物を直接的に載せるため、そのテーブル、つまり被検査物の搭載部分の材質は、Ｘ線を透過させやすい例えばＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）板等によって構成される。そして、このＸＹテーブルを回転させる回転駆動機構は、被検査物の搭載部分を透過するＸ線を遮らないような機構が採用される。

従来のＸ線透視検査装置に用いられる回転駆動機構の例を図６に示す。この図６において、（Ａ）は回転駆動機構の平面図で、同図（Ｂ）にはＸＹテーブル並びにベース、およびＸ線源を含めた縦断面図である。

この例において、回転駆動機構６０は、旋回ギア６１と、それに噛み合う駆動ギア６２と、旋回ギア６１を旋回自在に支持する薄型の旋回軸受６３を主たる構成要件とし、旋回軸受６３の外輪（固定輪）を旋回基台６４上に固定するとともに、内輪（回転輪）に旋回ギア６１を固定している。そして、ＸＹテーブル６５を旋回ギア６１の上面にスペーサ６６を介して搭載している。この構成により、駆動ギア６２を回転駆動することにより、ＸＹテーブル６５が鉛直軸の回りに回転する。

旋回ギア６１はリング状に加工され、その内径寸法は旋回軸受６３の内輪の内径寸法とほぼ同等とされることにより、Ｘ線源ＳからのＸ線がこの旋回ギア６１ないしは旋回軸受６３の内側を通り、ＸＹテーブル６５を介してその上に載せられる被検査物に照射されることになり、Ｘ線源Ｓに対向配置されているＸ線検出器（図示せず）の視野を確保できるようになっている。
特開２００４−３６１０９９号公報

ところで、以上のような旋回ギア６１と旋回軸受６３を組み合わせた従来の回転駆動機構によると、その回転中心の振れは旋回軸受６３の回転精度に依存する。検査視野を確保するためには比較的大径の旋回軸受が必要であり、高い回転精度の旋回軸受は高価なものとなる。しかも、転がり軸受は、一般に、図６に示すように予圧を付与しな状態で用いる場合、その転動体（ボール）と内・外輪との間の径方向隙間（ラジアル隙間）の存在により、その隙間以下に心振れを抑えることはできない。

そして、その心振れの大きさや向きは、被検査物の重量や旋回ギアの回転力、圧力角等により異なり、回転角度と心振れの方向と大きさとが殆ど相関を持たず、心振れ抑制の対策を立てにくいという問題がある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、その主たる課題は、回転中心の振れを従来に比してより小さくすることのできる回転駆動機構を持つＸ線透視検査装置を提供することにあり、他の課題は、その機構の特徴を活かして、回転駆動機構の回転中心が多少振れても、ＸＹテーブル上ではその振れを可及的に小さく抑制することのできるＸ線透視検査装置を提供することにある。

上記の主たる課題を解決するため、請求項１に係る発明のＸ線透視検査装置は、互いに対向配置されたＸ線源とＸ線検出器の間に、被検査物を搭載して平面上で互いに直交する２方向に移動するＸＹテーブルを備えるとともに、そのＸＹテーブルを上記平面に直交する軸の回りに回転させる回転駆動機構を備えたＸ線透視検査装置において、
上記回転駆動機構が、上記ＸＹテーブルを搭載し、かつ、外周部に従動プーリが固定された回転リングと、その回転リングをその回転軸の方向および径方向に支持するそれぞれに３個以上の径方向支持ローラ群および軸方向支持ローラ群と、モータにより回転が与えられる駆動軸に固定された駆動プーリと、その駆動プーリおよび上記従動プーリ間に掛け回されたベルトを含み、そのベルトは、上記回転リングが上記駆動プーリ側に引き寄せられるようにテンションが付与され、上記３個の径方向支持ローラのうちの２個は、そのテンションにより上記回転リングが引き寄せられた状態で当該回転リングが押し付けられる位置に配置されていることによって特徴づけられる。

また、他の課題を解決するため、請求項２に係る発明のＸ線透視検査装置は、上記回転リングの回転角度と回転中心のｘ−ｙ方向への振れとの関係を記憶する記憶手段と、その記憶手段の内容を用いて、上記回転リングの回転時にその回転角度に応じて上記ＸＹテーブル上での振れを無くするように当該ＸＹテーブルを自動的に駆動する制御手段を備えていることによって特徴づけられる。

本発明は、回転駆動機構にギア伝導機構を用いず、ベルト伝導を用いるとともに、そのベルト伝導機構の従動プーリを回転リングの外周部に固定し、回転リングはそれぞれ複数の径方向支持ローラおよび軸方向支持ローラで支持し、ベルトのテンションにより従動プーリ並びに回転リングを径方向一定の向きに引き寄せて複数の径方向支持ローラに押しつけた状態で回転駆動することによって、課題を解決しようとするものである。

すなわち、３個以上の径方向支持ローラで径方向に支持され、かつ、その外周部に従動プーリが固定された回転リングは、従動プーリに掛け回されたベルトのテンションにより一定の方向に引き寄せられ、径方向支持ローラ群のうちの定まった２個のローラに常に押しつけられながら回転する。従って、各径方向支持ローラとその支持軸等の間に径方向の隙間が存在していても、それに関係なく、もっぱら回転リングと径方向支持ローラの真円度に起因する心振れのみが生じ、その抑制のための対策が比較的容易となる。しかも、その心振れは、回転リングの回転角度によりその方向と大きさがほぼ一意に決まる。

請求項２に係る発明はこの点を利用したものであり、回転リングの回転角度と回転中心のｘ−ｙ方向への振れ量との関係を記憶手段に記憶しておき、回転駆動機構の駆動によるＸＹテーブルの回転時に、刻々の回転角度に応じて、心振れをキャンセルするようにＸＹテーブルを自動的に駆動する。これにより、請求項１に係る発明の対策、つまり機械的な対策によりにより心振れを少なくしたうえで、ＸＹテーブル上において更にその心振れを見かけ上少なくすることができる。

請求項１に係る発明によれば、ＸＹテーブルを搭載して回転を与える回転リングは、その回転時に、ベルトのテンションにより従動プーリとともに２個の径方向支持ローラに押しつけられので、従来の旋回軸受を用いたギア駆動方式のような旋回軸受の隙間に起因する心振れが発生せず、回転リングと径方向支持ローラの真円度を高精度化することによって比較的容易に心振れを抑制することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る発明の回転駆動機構の特徴である、回転リングの回転角度と心振れとの向きと大きさがほぼ一意に決まることを利用し、その回転角度と心振れとの関係を記憶しておき、回転リングの刻々の回転角度に応じてＸＹテーブル上での振れがなくなるように当該ＸＹテーブルを自動的に駆動するので、テーブルを回転させたときの被検査物のＸ線透視画像が振れることを可及的に少なくすることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の要部構成である回転駆動機構を表す図であり、図１（Ａ）は回転駆動機構１の平面図で、同図（Ｂ）はその回転駆動機構１に加えてＸＹテーブル並びにベース、およびＸ線源を含めた縦断面図である。また、図２には回転駆動機構１０の斜視図を示す。

回転駆動機構１は、回転リング１１と、その外周部に固定もしくは一体に形成された従動プーリ１２、モータ１３により回転が与えられる駆動軸１４、その駆動軸１４に固定された駆動プーリ１５、その駆動プーリ１５と従動プーリ１２に掛け回されたベルト１６を主たる構成要件とし、回転リング１１が鉛直方向（ｚ軸方向）に沿った回転軸Ｒの回りに回転する。

回転リング１１の上面に、ＸＹテーブル２がスペーサ２１を介して搭載されている。このＸＹテーブル２は、被検査物をその上面に搭載し、駆動機構（図示略）により水平面上で互いに直交する２軸方向（ｘ，ｙ軸方向）に移動する。

以上の回転リング１１並びにＸＹテーブル２の下方にＸ線源Ｓが配置されており、同じく回転リング１１並びにＸＹテーブル２の上方にはＸ線検出器（図示略）が配置されている。ＸＹテーブル２のテーブル本体はＣＦＲＰ等のＸ線を透過させやすい材料で形成され、その下の回転リング１１およびこれを支える旋回基台３は、Ｘ線源ＳからのＸ線を遮ることなくＸ線検出器に到達するように所要の内径寸法とされている。これにより、Ｘ線源ＳからのＸ線はＸＹテーブル２上に搭載された被検査物を透過してＸ線検出器に入射し、そのＸ線検出器の出力から被検査物のＸ線透過データが出力される。その出力は従来と同様に、キャプチャーボード等の画像取り込み回路を介してパーソナルコンピュータに取り込まれ、被検査物のＸ線透過像が表示器に表示される。

さて、回転リング１１は、この例において４個の径方向支持ローラ１１ａ〜１１ｄによって径方向（水平方向）に支持されるとともに、同じく４個の軸方向支持ローラ１１ｅ〜１１ｈによって軸方向（鉛直方向）に支持されている。

図３に径方向支持ローラ１１ａ〜１１ｄおよび軸方向支持ローラ１１ｅ〜１１ｈによる回転リング１１の支持部分の拡大縦断面図を示す。これらの径方向支持ローラ１１ａ，軸方向支持ローラ１１ｅはいずれも転がり軸受が用いられており、旋回基台３にねじ込まれた固定軸３１，３２にそれぞれ内輪が嵌合固定され、外輪の外周面により回転リング１１を径方向もしくは軸方向に支持している。

また、ベルト１６はタイミングベルトが用いられ、駆動プーリ１５、従動プーリ１２はタイミングプーリである。そして、このベルト１６は、駆動プーリ１５および従動プーリ１２間で所要のテンションが付与され、従って、従動プーリ１２は常に駆動プーリ１５側へと向かう力が作用している。なお、ベルト１６にテンションを付与するために、必要に応じて一対のテンションプーリをループの両側に設けてもよい。

以上の構成において、モータ１３を駆動することにより、ベルト１６を介して従動プーリ１２並びに回転リング１１が回転軸Ｒの回りを回転するが、このとき、ベルト１６のテンションにより従動プーリ１２並びに回転リング１１が駆動プーリ１５側に引き寄せられる結果、回転リング１１は４個の水平方向支持ローラ１１ａ〜１１ｄのうち、駆動プーリ１５側の２個のローラ１１ａ，１１ｂに対して押しつけられた状態で回転する。従って、回転リング１１の心振れは主として径方向支持ローラ１１ａ〜１１ｄにより支持されている部位の真円度に基づくものとなり、心振れを抑制するための対策が容易となる。その結果、径方向に隙間が存在する状態で回転させる従来の旋回軸受と旋回ギアを用いた回転駆動機構に比して、心振れを小さくすることができると同時に、回転リング１１の回転角度と心振れの大きさ並びに向きとの関係がほぼ一意的となる。

この回転リング１１の回転角度と心振れとがほぼ一意的となる点を利用し、更に実効的な心振れを少なくすることができる。以下に、その手法の例について述べる。

図４は本発明の実施の形態における回転駆動機構１およびＸＹテーブル２の駆動制御に関連する回路構成を示すブロック図である。回転駆動機構１のモータ１３は、回転駆動機構駆動回路４１から供給される信号によって駆動制御され、また、ＸＹテーブル２は、ＸＹテーブル駆動回路４２からの駆動制御信号によってｘまたはｙ軸方向に移動する。

回転駆動機構駆動回路４１およびＸＹテーブル駆動回路４２は、それぞれパーソナルコンピュータを主体とする制御部４３の制御下に置かれており、この制御部４３には、ジョイスティックやマウス、キーボード等からなる操作部４４が接続されており、この操作部４４をオペレータが操作することによって、回転駆動機構１もしくはＸＹテーブル２をそれぞれ所望の角度もしくは方向・距離だけ移動させることができる。

制御部４３には記憶部４５が接続されており、この記憶部４５には、回転駆動機構１の回転角度と心振れの関係が記憶されている。この関係は、回転駆動機構１を実際に駆動して、回転リング１１の刻々の回転角度における心振れを実測することによって求めることができる。そして、制御部４３では、回転駆動機構１の駆動時に、記憶部４５に記憶されている回転リング１１の回転角度と心振れの関係を読み出し、その心振れを打ち消すようにＸＹテーブル２に対して自動的に駆動制御信号を供給する。この制御によると、回転駆動機構１に多少の心振れが存在していても、その心振れに対抗してＸＹテーブル２がｘ，ｙ軸方向に移動してこれを打ち消すので、ＸＹテーブル２上ではその心振れが見かけ上殆どなくなり、その上に載せられている被検査物のＸ線透過像には、その心振れの影響は殆ど現れない。

本発明の実施の形態の回転駆動機構の説明図で、（Ａ）は回転駆動機構の平面図であり、（Ｂ）は回転駆動機構に加えてＸＹテーブルおよびＸ線源を含めた縦断面図である。本発明の実施の形態の回転駆動機構の斜視図である。本発明の実施の形態における径方向支持ローラおよび軸方向支持ローラによる回転リングの支持部分の拡大断面図である。本発明の実施の形態における駆動回路の要部を示すブロック図である。Ｘ線透視装置の一般的な配置関係の説明図である。従来のＸ線透視装置に用いられている回転駆動機構の例の説明図で、（Ａ）は回転駆動機構の平面図、（Ｂ）はＸＹテーブルおよびＸ線源を含めた縦断面図である。

符号の説明

１回転駆動機構
１１回転リング
１２従動プーリ
１３モータ
１４駆動軸
１５駆動プーリ
１６ベルト
２ＸＹテーブル
３旋回基台
４１回転駆動機構駆動回路
４２ＸＹテーブル駆動回路
４３制御部
４４操作部
４５記憶部
ＳＸ線源

Claims

互いに対向配置されたＸ線源とＸ線検出器の間に、被検査物を搭載して平面上で互いに直交する２方向に移動するＸＹテーブルを備えるとともに、そのＸＹテーブルを上記平面に直交する軸の回りに回転させる回転駆動機構を備えたＸ線透視検査装置において、
上記回転駆動機構が、上記ＸＹテーブルを搭載し、かつ、外周部に従動プーリが固定された回転リングと、その回転リングをその回転軸の方向および径方向に支持するそれぞれに３個以上の径方向支持ローラ群および軸方向支持ローラ群と、モータにより回転が与えられる駆動軸に固定された駆動プーリと、その駆動プーリおよび上記従動プーリ間に掛け回されたベルトを含み、そのベルトは、上記回転リングが上記駆動プーリ側に引き寄せられるようにテンションが付与され、上記３個の径方向支持ローラのうちの２個は、そのテンションにより上記回転リングが引き寄せられた状態で当該回転リングが押し付けられる位置に配置されていることを特徴とするＸ線透視検査装置。
上記回転リングの回転角度と回転中心のｘ−ｙ方向への振れとの関係を記憶する記憶手段と、その記憶手段の内容を用いて、上記回転リングの回転時にその回転角度に応じて上記ＸＹテーブル上での振れを無くするように当該ＸＹテーブルを自動的に駆動する制御手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線透視検査装置。