JPS5830533B2 - キンゾクザイリヨウノ ヒヨウメンキズジドウタンシヨウソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、金属材料の角材、丸材、板材の微細な表面
キズを検出し、その自動標示を行なうようにした表面キ
ズ探傷装置に関する。

従来、金属材料（以下代表的に鋼材という）の表面キズ
は、これら材料を磁化したのち、蛍光磁粉を該材料表面
に付着させ、ブラックライトを照射して目視検査を行な
ってきた。

しかし、目視検査は検査上の労力、視力に依存するため
、検出能率が低く、さらにキズの見落し、無駄マーク（
キズがないにも拘らずキズ標示するもの）をつけていた
。

このため出願人は、先に特許第６５６４１３号（特公昭
４７−６３５０号）装置を発明し、この目視検査工程の
自動化を図り、実用生産試験で好或積を得、現在では自
動化の域に入っている。

しかし完全操業に入るには欠点のあることが判ったので
、その欠点の改良した装置をこの度発明したものである
。

すなわち、前述の特許第６５６４１３号装置では、第５
図に示すライトバンドル２４′（数１０μ径のグラスフ
ァイバーを束ねてでてきたブロック）を、第４図に示す
ライトバンドル２４のように、像倍率からきまる枚数を
一端は２４ａのように重ね、他端は２４ｂのように円周
上に同間隔に同順配列された検出側ライトバンドルを同
じグラスファイバーでできた走査側ライトバンドルで同
順配列にしたがって、１→２→３→（ｎ−１）→ｎと一
周して、レンズ２２でライトバンドル２４の一端２４ａ
上に結ばれた被検査材の像を走査してキズの有無を検出
していた。

被検査材表面を均一照度にして、被検査材面を走査した
場合、理論的には第６図のようにレンズによる口径食の
影響で端部の透過率が若干低下するのみのはずである。

（図中Ａは被検資材寸法、Ｂは走査領域を示す）しかし
、この装置では第７図のように各ライトバンドルの蛍光
透過率がばらつき、最高透過率に対し最低透過率は４０
φも低い。

この原因としては■ライトバンドルの製作に高度の技術
を要し、さらに必ず起こるファイバーの断線があり、■
バンドル端面を平担に研磨しても、ファイバー一本一本
を見ると、軸方向に対して完全には垂直方向に研磨され
てなく、光の入射角がばらばらであることによる。

この第７図に示すような検出系を用いてキズ検出をする
際はキズの見落しがないようにするために、第７図ａ点
でキズが検出できるように輝度を設定しなければならな
い。

しかしａ点以外の所では検出感度がａ点より高いため、
すべて無駄マークの原因となる。

また、これがキズ研削工程での研削能率を下げることに
なる。

実際にはライトバンドル２４ａの直前に第７図とは逆の
透過特性を持つフィルタまたはスリットを入れて、第γ
図ａの透過率にあえて低く合わせて、全透過率をなるべ
く一定にして用い無駄マークを少なくしている。

グラスファイバーは光の透過率が低く、微弱人」射蛍光
を減衰させる上に、上記のような作用をするので、電気
信号に変換するための増幅用光電子増倍管１１の電圧を
高くしなければならず、このことによりショットノイズ
が発生しやすくなり（無駄マークの原因）また寿命も短
く性能が維持ニしにくい。

この発明は、上述の特許第６５６４１３号装置で発見さ
れた不具合を解決するもので、従来のライトバンドル方
式による表面キズ検出をドラム回転方式に改良して、光
電変換光量を増大し、キズ３検出性能を向上させ、無駄
マークを防いで研削工程の研削能率を上昇させたもので
ある。

この発明の要旨は、角鋼材等の被検査材を磁化して、そ
の表面キズ部に蛍光磁粉を付着させた後、ブラックライ
トの照射により蛍光磁粉を発光させ、３発光物体像をレ
ンズ系部材で回転ドラム上に作り、この像面上において
回転ドラムに刻まれた細いスリットで死に時間なく走査
検出し、さらに光電子増倍管によって電気信号に変換す
るとともに、前記スリットと同期信号発生用のスリット
が重なつ４またときのみ同期信号が発生するように構成
し、表面キズの有無と位置の両方を自動的に標示するよ
うにした装置である。

この発明の構成は、ドラム円周面にスリット１０を複数
個刻設した回転ドラム６と、該回転ドラム６と被検査材
１との間に配設された被検査材１の表面キズの縮小像を
回転ドラム６面に結像させるレンズ系部材（フィルター
３．レンズ４．シリンドリカルレンズ５）と、回転ドラ
ム６のスリット１０を通過した光を電気信号に変換する
光電光電変換器１１と、前記回転ドラム６内側の発光源
１２から発する光を同期信号発生用のスリット板１７を
へて受光器１４で電気信号に変換して標′示同期回路３
０へ伝達する同期信号発生手段と、複数個の表面キズ標
示器１８とからなるもので、以下にその詳細を作用、効
果と共に詳述する。

（１） キズの有無の検出 第１図、第２図において、ブラックライト２により紫外
線を被検査材１上に全面にわたり強度が一定になるよう
に照射し被検査材１の上に付着している蛍光磁粉を発光
させる。

フィルタ３は蛍光波長以下の光を遮断するためのもので
ある。

これにより蛍光磁粉からの発光光線とブラックライト２
の反射光線とを弁別する。

レンズ４により被検査材１とその両側に少々の余裕を取
った領域１９の第一次実像２０をつくる。

第一次実像２０は光軸に対し垂直であるので、シリンド
リカルレンズ５で回転ドラム６上に曲がった第２次実像
２１．をつくる。

この時重要なのは、第２次実像２１の曲率と回転ドラム
６の曲率を一致させることである。

さらにこの回転ドラム６をタイミングベルト７で回転す
ることにより、このようにして得られた第２次実像２１
を回転ドラム６上に刻まれた、細いスリット１０で走査
する。

スリットとスリットの間隔を第２次実像の大きさにして
おけば被検査領域の走査終了と次の走査開始の間に死に
時間がなくなる。

スリット１０を通過した光を鏡面８のコンデンサレンズ
９によって光電子増倍管１１に導くことにより、キズの
有無を検出する。

（２）キズの位置の検出 被検査材１の定速移動方向Ｘとその直角方向の同期方法
、すなわち表面キズが被検査材表面のどの位置にあるか
は、つぎの方法で検知する。

同期信号発生には第２図の第２次実像２１を走査してい
るスリット１０と回転ドラム６上で１８０度ずれた位置
にあるスリットを用いる。

第１図。第３図において、発光源としての発光ダイオー
ド１２を凸レンズ１５の焦点に置き平行光束をドラム６
の内面につくる。

１３．１４はフォトトランジスタであり、受光器として
のフォトトランジスタ１４は凸レンズ１６の焦点に置い
である。

１７は同期信号発生用のスリット板であり、被検査材表
面の分割数（チャンネル数）、すなわち標示器１８と同
数だけの等間隔のスリットが第２次実像の大きさに対応
した間隔に刻んである。

走査開始用同期信号のスリットはスリット板１７の下半
面に、他のシフト信号用スリットは上半面にある。

ここで発光ダイオード１２から発せられてスリット１０
を通過した光は走査開始用同期信号のスリット板１７の
下半面のスリットを通ってフォトトランジスタ１３で受
光されるようになっているさらにスリット１０をを通過
した光は続いて多数の同期信号発生用のスリット板１７
の上半面のスリットを次々と通過するたびにフォトトラ
ンジスタ１４で受光されて同期信号が発生される。

回転ドラム６上のスリットとスリット板１７上のスリッ
トが重なった時のみフォトトランジスタ１４が働いて同
期信号が発生する。

この同期信号により決められたチャンネルに設定キズ以
上のキズが存する場合（第９図において基準設定器２９
より信号が標示遅延回路３１に流れる場合）、この同期
信号に対応する標示器１８が働いて、表面キズの存在と
位置を的確に標示する。

（すなわちキズの上に標示する。

）尚、第９図は光電子増倍管１１と表面キズ標示器１８
との間の電気回路を示すブロック・ダイヤグラムで、図
中２６は前置増幅器、２７は減衰器、２８は主増幅器、
２９は基準設定器、３０は標示同期回路、３１は標示遅
延回路、３２は標示長さ信号発生器、３３は標示器作動
回路を示す。

この発明は上記した構成となっているから被検査材面を
均一照度にして、被検査材を走査した場合、透過率はレ
ンズの口径食とシリンドリカルレンズによる第２次実像
の照度の歪を考慮しても、はぼ第８図のようになる。

実際には、角鋼の場合はコーナ一部は四分円状になって
おり、この曲りをレンズで見ると斜視している状態にな
るので、輝度は高くなる傾向となり、はとんど全面にわ
たって透過率は一定とみなすことができる。

この時、第８図のｂ点でキズ検出輝度を設定すれば、は
ぼ全面にわたり同一感度で検出できるので、無駄マーク
がなくなり、キズ研削工程での研削能率を上げることに
なる。

また、微細蛍光入射光を有効に利用できるため光電子増
倍管の電圧が低くてよくショットノイズを無視でき、寿
命も延び安定した信頼性を得ることができる。

光電変換できる光量はライトバンドル方式では、入射光
量の約２０係、この発明装置のドラム回転方式では約６
４係であり、約３倍の変換光量が得られる。

尚上記は主に角材の表面の検出について説明したが、丸
材については回転しながら検出することもできるし、円
周方向に複数個検出装置を配設すれば丸材を回転せずに
検出することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明装置の原理図、第２図は原理詳細図、
第３図は同期信号発生方法を示す図、第４図は特許第６
５６４１３号の装置の原理図、第５図は同特許中で用い
られたライトバンドルを示す図、第６図〜第８図は被検
査材表面を均一照度にした時の蛍光透過率を示し、第６
図は理論的な特性、第７図は特許第６５６４１３号装置
の特性、第８図はこの発明装置の特性をそれぞれ示す図
、第９図は光電子増倍管１１と表面キズ標示器１８との
間の電気回路を示すブロック・ダイヤグラムである。 １・・・被検査材、２・・・ブラックライト、３・・・
フィルタ、４・・・レンズ、５・・・シリンドリカルレ
ンズ、６・・・回転ドラム、８・・・鏡、１０・・・ス
リット、１１・・・光電子増倍管、１２・・・発光ダイ
オード、１３゜１４・・・フォトトランジスタ、１５．
１６・・・凸レンズ、１７・・・同期信号発生用スリッ
ト板、１８・・・標示器、２０・・・第１次実像、２１
・・・第２次実像、３０・・・標示同期回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ドラム円周面にスリット１０を複数個刻設した回転
   ドラム６と、該回転ドラム６と被検査材１との間に配設
   されて被検査材１の表面キズの像を前記回転ドラム６の
   円周面に結像させるレンズ系部品３，４．５と、前記回
   転ドラム６のスリット１０を通過した光を電気信号に変
   換する光電変換器１１と、前記回転ドラム６内側の発光
   源１２から発する光を被検査材１表面の分割数に対応し
   た等間隔のスリットを設けたスリット板１７をへて受光
   器１３、続いて受光器１４で受光して電気信号に変換し
   て標示同期回路３０へ伝達する同期信号発生手段と、表
   面キズ標示器１８とからなり、ブラックライト２から発
   する光を磁化された被検査材１の表面キズ部に付着した
   蛍光磁粉へ照射して、その発光物体像をレンズ系部材３
   ，４．５を介して回転ドラム６の円周面に結像させ、こ
   れをスリット１０で走査検出し、さらに光電変換器１１
   で電気信号に変換し、スリット１０を通過した光と、ス
   リット板１７のスリットを通過した光とが重なったとき
   に同期信号が発生し、この同期信号に対応する表拵キズ
   標示器１８が働いて表面キズを標示するように構成した
   金属材料の表面キズ自動探傷装置。 ン