JPH04247Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は軸心回転する外周円形の被検査材の表
面欠陥を光学的に検出する装置に関し、更に詳述
すれば鋼管等の被検査材の周面へ照射した光の正
反射方向がその曲がり等のために周方向に変化し
てもこれに追従して検査が可能な表面検査装置を
提案するものである。

〔従来技術〕

外周が円形、例えば棒鋼、鋼管ネジ等の表面欠
陥を検出する装置として光学的検出装置がある。
この装置は第３図に示すように回転又はスパイラ
ル送りしている鋼管１の半径方向に固設されたレ
ーザ投光器２から鋼管１の周面にレーザ光を直接
照射して、或いは回転又は揺動する光スキヤナー
４に当ててそれからの正反射光（以下単に反射光
という）を鋼管１の軸長方向に走査させるべく照
射し、同じく鋼管１の半径方向に固設された欠陥
検出用の受光器３０，３１にて周面からの反射光
を受光してその受光量を判定基準として鋼管１の
表面欠陥を検出するように構成されており、鋼管
１のレーザ光照射位置に表面欠陥が存在する場合
に反射光の方向が変化して受光器３０，３１にて
捉えられる受光量が変化することを利用してい
る。

しかしながらこの装置による場合は鋼管１が真
円でなく或いは曲がつているとき、また例えば第
８図に示す如く鋼管１を回転支承すべくその下側
に配したロール３２，３２に曲がり、偏肉等があ
るときには、誤検査、欠陥検出精度の低下を惹起
していた。即ち、これは鋼管１からの反射光の方
向が鋼管１又はロール３２，３２の回転によつて
変化し、特に周方向に変化し、所定の位置に設け
ている受光器３０，３１を外れるときがあり、こ
のとき受光器３０，３１がこれを捉えることがで
きず、このため表面欠陥の存在により受光量が減
少したと誤判定することによるためである。また
反射光が受光器３０，３１から外れないまでも反
射光中心と受光器中心とが不一致となるために受
光量レベルが低下して誤判定を招来することがあ
る。

〔目的〕

本考案は斯かる事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは軸心回転する外周が
円形の被検査材の周面へ光を照射して、そこから
の反射光の方向が被検査材の真円度、曲がり或い
は回転駆動するためのロールの曲がり、偏肉等の
被検査材表面欠陥以外の要因に基づいて変化する
場合に、正反射光の方向変化に追随させて表面欠
陥を正確に検出できるようにすると共に、この追
随制御を反射光が所定レベル以上となつてから行
うようにして誤検査を防止した光学的な表面検査
装置を提供することにある。

〔考案の構成〕

本考案に係る表面検査装置は、外周が円筒形の
被検査材を軸心回転しつつその周面に照射された
光の正反射光を捉えて表面欠陥を検査する装置に
おいて、前記正反射光を捉えるべく欠陥検出用の
受光部及び該検出用受光部と受光面を同方向に向
けて被検査材の周方向に並設した複数の追従用受
光部を備えた受光器と、該受光器を前記正反射光
の周方向変化に追従させるべく受光器を案内する
案内部材、受光器を移動させる駆動部及び被検査
材が軸心回転開始後、追従用受光部からの入力電
気信号が所定値以上になると追従動作を行わせる
制御部を備えた追従手段と、追従動作の開始後検
査を行う手段とを具備する事を特徴とする。

〔実施例〕

以下に本考案を図面に基づいて具体的に説明す
る。第１図は本考案の実施例を示す模式図であ
り、図中１は図示しない移送装置によりその軸長
方向（白抜矢符方向）にスパイラル送りされてい
る被検査材たる鋼管である。移送装置は、例えば
オペレータにより検査開始信号が発せられるとま
ず鋼管１を軸長方向へ送らずに回転せしめ、先端
側の端部を検査し、その時発せられる移送開始信
号（後述）を入力するとスパイラル送りするよう
になつている。鋼管１の上方には、光を受けてそ
の反射光を軸長方向に走査する適宜面積の鏡面体
である光スキヤナー４が設置されており、光スキ
ヤナー４は鏡面が下側を向くように枢軸が傾けら
れている。光スキヤナー制御器５は検査開始信号
が入力されると光スキヤナー４を、レーザビーム
の反射点を中心として一定角速度で往復回動す
る。

光スキヤナー４より少し離れた同高位置にはレ
ーザ投光器２がその投光窓を光スキヤナー４へ向
けて設置されており、検査開始信号に基づいてレ
ーザ投光器２が生ぜしめたレーザ光は水平に光ス
キヤナー４へ照射され、ここで下方へ反射され、
その反射光は光スキヤナー４下方の鋼管１表面へ
その軸長方向に走査される。

鋼管１上の走査域には正反射光（以下単に反射
光という）の光路に追従して検査するようになし
た角筒状の受光器３が向けられており、受光器３
はその上、下に貫通する孔が開設されており、鋼
管１より少し離れて鋼管１と同心の円弧状に設け
られ、外周面にラツクを形成したガイドレール１
１をその孔に挿通させ、これを介して鋼管１周り
の回動可能に設けられている。

受光器３にはガイドレール１１のラツクと螺合
するウオーム歯車１２及びウオーム歯車１２を回
転駆動するサーボモータ９が取付けられており、
受光器３はサーボモータ９にてウオーム歯車１２
が回転せられることにより鋼管１と同心状である
が鋼管１の回転とは無関係に移動する。受光器３
を移動する機構としては、その他種々のものを使
用可能である。

第２図は受光器３を入光側より見た断面図であ
り、受光器３は角筒状をなし、その内部の一側に
表面欠陥検出用の受光部３ａを、また他側に、上
下に適長離隔した追従用の受光部３ｂ，３ｃを同
方向に向くように備えている。

受光部３ａは鋼管１からの反射光の受光量に基
づいて表面欠陥を検出するものであり、光電変換
素子を内蔵し、これにて受光量をそのレベルに応
じた電気信号として出力し、その出力信号を欠陥
検査器１０へ与える。欠陥検査器１０は入力信号
に基づき表面欠陥を検出する。なお受光部３ａの
面積が小さい場合又は受光部３ａへ十分な光量を
確保できない場合等には受光部３の鋼管１側開口
に凸レンズを取付けるのが良い。

受光部３ｂ，３ｃは鋼管１からの反射光の周方
向変化を検出するものであり、同様に光電変換素
子を内蔵し、受光量に応じたレベルの電気信号を
出力し、出力信号を夫々サンプルホールド回路
６，７へ与える。

なお受光部３ａ，３ｂ，３ｃの受光窓は所定の
広がりをもつて位置しているが、鋼管１の表面か
らの正反射光も鋼管１の表面が完全な鏡面でない
限り散乱成分が混在するため所定の広がりを有し
ているから、いずれの受光部３ａ，３ｂ，３ｃも
正反射光を捉えることが可能である。

光スキヤナー制御器５は光スキヤナー４を往復
回動させる駆動信号を出力するものであり、この
駆動信号を利用して例えば往動開始時よりも少し
遅れた時点でホールド指令信号を出力し、出力信
号をサンプルホールド回路６，７へ与えるように
なつている。

サンプルホールド回路６，７はホールド指令信
号が入力されるとそのときの受光部３ｂ，３ｃか
らの信号を夫々次のホールド指令信号が入力され
るまでホールドし、夫々にホールドされた信号を
比較器１４，１５へ各出力する。またサンプルホ
ールド回路６，７の各ホールド信号を差動増幅器
１６の＋−入力端子へ出力する。

比較器１４，１５は設定しきい値以上の信号が
入力されるとハイレベル信号を出力して、夫々の
出力側に接続されたスイツチングトランジスタ１
７，１８をオンし、これによつて差動増幅器１６
を動作状態にする構成としてある。またスイツチ
ングトランジスタ１７，１８出力はこれを移送装
置に移送開始信号として出力し、鋼管１をスパイ
ラル送りさせる。

差動増幅器１６はサンプルホールド回路６，７
から２つの入力信号の差分を増幅して増幅信号を
追従制御のためのサーボアンプ１３へ出力する。
両スイツチイングトランジスタ１７，１８が共に
オフである場合は差動増幅器１６は非動作状態と
なる。

サーボアンプ１３は差動増幅器１６出力をゼロ
にする方向へサーボモータ９を所要量回転させる
べく制御する。両スイツチングトランジスタ１
７，１８がオフのとき、即ち差動増幅器１６が非
動作状態の場合はサーボモータ９を停止させたま
まである。

サーボモータ９の回転により受光器３がウオー
ム歯車１２及びガイドレール１１を介して鋼管１
の周方向に移動せしめられる。

〔作用〕

次に本考案装置の動作につき説明する。検査す
るに際して受光器３をガイドレール１１の所定の
初期位置に占位せしめる。この初期位置は曲がり
のない鋼管１が正しく定置されている場合のレー
ザ光の正反射方向と略々等しい位置としておけば
よい。

また鋼管１は移送装置上に先端側の管端が受光
器３の前方に位置するように載置されている。

そして検査開始信号が発せられると、移送装置
は鋼管１をまず軸心回転させ、また同時にレーザ
投光器２を起動し、更に光スキヤナー制御器５に
より光スキヤナー４を往復回動させ始める。鋼管
１に曲がりが存在し、また移動装置による偏心回
転があると反射光は受光部３ｂ，３ｃの上下に外
れた方向へ向かうことがあるが、１回転する間に
は必ず受光部３ｂ，３ｃの位置を通る。従つて受
光部３ｂ又は３ｃが反射光を受光した時にスイツ
チングトランジスタ１７又は１８がオンし、受光
器３が反射光に追従し、また移送装置がスパイラ
ル送りを開始し、これにより検出用受光部３ａ、
欠陥検出器１０は表面欠陥の追従検査を開始す
る。

而して受光部３ｂ，３ｃは夫々受光量に応じた
レベルの電気信号をサンプルホールド回路６，７
へ出力し、サンプルホールド回路６，７は光スキ
ヤナー制御器５からのホールド指令信号を入力す
ると受光部３ｂ，３ｃ夫々の出力信号をホールド
し、この信号を次のホールド指令信号が入力され
るまで差動増幅器１６及び比較器１４，１５へ出
力する。

比較器１４，１５の出力に基づき差動増幅器１
６はその差信号分、即ち両受光部３ｂ，３ｃのレ
ベル差分を増幅してサーボアンプ１３へ出力し、
サーボアンプ１３はその入力信号に基づいてサー
ボモータ９を回転させ、ガイドレール１１下方へ
受光器３を移動するように作動する。

これにより受光器３は反射光の方向変化分だけ
下方に周動せしめられて受光部３ｂ，３ｃには同
量の反射光が入光する。

従つて受光部３ａは、鋼管１又は回転用ロール
３２の曲がり、偏肉等による鋼管１上でのレーザ
光照射位置の変動があつても鋼管１からの反射光
の表面欠陥による反射方向変化以外の方向変化に
追従でき、誤検査、検出精度の低下がなく表面の
欠陥検出ができる。

なお上記説明ではレーザ光を使用しているが、
本考案はこれに限らず、他のビーム光を使用する
ものにも適用できる。

また上記説明では追従用の受光部を２箇所使用
しているが、本考案はこれに限らず３箇以上使用
するものにも適用できる。

〔効果〕

以上詳述した如く本考案は被検査材の曲がり等
或いは移送装置により検査開始時に反射光の方向
が検出用受光部を外れる場合でもその反射光に追
従する状態にした後、検査するようにしているの
で、誤検査、検出精度の低下を特に軸心回転開始
当初の誤検査を排除できる。

鋼管に曲がりが存在する場合、回転開始直後に
は、まだ追従手段は正常動作をおこなえず、検出
用受光部３ａに入射する反射光では正常な検査を
行うことができない。追従手段が正常動作を開始
していない状態、つまり正反射光が検出用受光部
３ａに直接入射していない状態で検査信号を判定
した場合、誤つた結果を得ることになる。

本考案ではこれの防止が可能である。最初に被
検査材がセツトされたときに、被検査材からの正
反射光が概略検出用受光部３ａに入射している状
況の場合には、回転スパイラル送りを開始する前
から追従用受光部３ｂ，３ｃに光が入射し、追従
を開始できる。

しかし鋼管の曲がりが大きく、鋼管からの正反
射光が検出用受光部３ａから大きく外れている場
合には、追従用受光部３ｂ，３ｃにはまつたく光
が入射しない状況となり、当然追従のための動作
を開始できず、このまま検査を開始すれば誤つた
検査結果を得ることになる。

このような状況下でも本案装置を用いれば良好
な検査結果を得ることができる。つまり、たとえ
被検査材からの正反射光が検出用受光部３ａから
大きく外れている場合でも鋼管の回転開始により
１回転するまでには、必ず正反射光が検出用受光
部３ａに入射するので、追従用受光部３ｂ，３ｃ
にも追従動作開始可能な強度の光が入射する。こ
の入射を待つた後、検査を開始するからである。
このように本案装置は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す模式図、第２図
は本考案の欠陥検出用受光部と追従用受光部との
配置を示す模式的断面図、第３図、第４図は従来
技術の説明図である。 １……鋼管、２……レーザ投光器、３……受光
器、３ａ……検出用受光部、３ｂ，３ｃ……追従
用受光部、９……サーボモータ、１３……サーボ
アンプ、１４，１５……比較器、１６……差動増
幅器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 外周が円筒形の被検査材を軸心回転しつつその
   周面に照射された光の正反射光を捉えて表面欠陥
   を検査する装置において、 前記正反射光を捉えるべく欠陥検出用の受光部
   及び該検出用受光部と受光面を同方向に向けて被
   検査材の周方向に並設した複数の追従用受光部を
   備えた受光器と、 該受光器を前記正反射光の周方向変化に追従さ
   せるべく受光器を案内する案内部材、受光器を移
   動させる駆動部及び被検査材が軸心回転開始後、
   追従用受光部からの入力電気信号が所定値以上に
   なると追従動作を行わせる制御部を備えた追従手
   段と、追従動作の開始後検査を行う手段と を具備することを特徴とする表面検査装置。