JPS6266107A - 表面検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はセンサ・ホルダと、検査すべき表面上をあらか
じめ選択した移動路に沿ってセンサ・ホルダの移動を可
能にする装置とを備えた表面検査装置に関するものであ
る。

（従来の技術） この種の公知表面検査装Ｍ（西ドイツ国特許出願第３３
２４４４４号公開明細書）では、円筒状検査物の周囲の
環状路上を回転するセンサ・ホルダが設けられている。

センサ・ホルダと被検査表面間の間隔を一定に保つには
、センサ・ホルダを支承する円筒ドラムを制御系で２方
向に調節可能にして、ドラムが検査物と同一軸上になる
ようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） この種の制御が有効なのは、検査物の表面が実際に円筒
状である場合だけである。しかし、表面が円筒形状でな
い場合は、ドラムが１回転するつどその回転中に複数の
個所で調節が必要になり、このことは、高速の回転速度
が要求されることから実際上は不可能である。

この欠点を除くために、と記公知装置は、センサ・ホル
ダを空気系で工作物表面上に支持して、間隔の局所的変
動を空気圧で補償できるようにしている。しかし、かか
る空気系は、検査物が例えば、連続鋳造炉から送り出さ
れるスチール・スラブの場合には、表面検査時の温度が
例えば、８００ないし１０００℃であり、表面が粗くな
っているので問題がある。この結果、空気系で発生する
空気圧が場所によってばらつきを生じ、検査物とセンサ
・ホルダ間の間隔を十分な精度で一定に保つことが不可
能である。さらに、公知の空気系は、付加的に存在する
制御系による追加制御が行なえない。最後に、公知の表
面検査装置を平坦スラブのように、表面がほぼ平坦な他
の検査物に対して使用した場合も、同様にあまり効果が
ないことである。というのは、制御系によって間隔を一
定に保つことができるのは、センサ・ホルダと表面との
間隔が平均化している場合だけであり、間隔が平均化し
ていない個所の最大ずれがあまりに大きくなるからであ
る。このことは１表面に起伏があり、その輪郭が段階的
に変化する平坦スチール・スラブのような検査物に当て
はまることは明白である。

（問題点を解決するための手段） しかるに、未発明の目的は、」−述した種類の表面検査
装置において、センナ・ホルタの間隔調整を直接的に行
なわないですむように改善したことにある。

本発明の別の目的は、加熱された粗面でも問題なく検査
ができるように表面検査装置を設計したことにある。

本発明の更に別の目的は、その形状が検査される輪郭と
同一形状に適合可能であり、検査される表面との間隔が
あらかじめ選択された間隔である補助的支持面を提供す
ることにある。

Ｌ記問題を解決するために、本発明によれば、センサ・
ホルダをあらかじめ選択した移動路に沿って検査すべき
表面−Ｆを移動可能にする装置に、センサ・ホルダを支
持する案内面を設けると共に案内面により移動路を確定
し、かつその形状を検査表面の輪郭に合せて変形可能に
したことを特徴とする。

（効　　果） 本発明の利へは、センサ・ホルダの移動路を確定すると
共に、検査すべき表面の輪郭に合わせその形状が変形で
きる案内面を設けたことにある。

例えば、検査物表面の輪郭がセンサ・ホルダの移動方向
に変化しないとすれば、その表面に合わせて１回だけ案
内面を変形するだけで十分である。

なぜなら埴、センサ・ホルダは前後に移動するつど案内
面によって案内され、検査表面との間隔が案内面によっ
て、あらかじめ選択した間隔に保持されるからである。

前後移動に伴う局所的変動はそれらが一旦検出されると
、直ちにその変動に応じて案内面が調節されるので、問
題はない。さらに、表面の輪郭が移動中の検査物の長さ
方向に徐々に変化する場合には、案内面をその変化に応
じて徐々に変化させるだけで済む。これは設置済みの制
御装置で簡単に行なうことができる。従って、本発明に
係る表面検査装置は実際の使用に際して予想されるあら
ゆる重要な要求条件を満足するものである。

本発明のその他の目的、特徴および利点は本明細書およ
び特許請求の範囲に記載されている通りである。

（実　施　例） まず、第１図を参照して本発明の装置について説明する
。第１図において、検査物ｌは１組のローラ３上を矢示
Ａの方向に前送りされ、この検査物の表面２にひび割れ
、亀裂、その他の欠陥があるかが、その移動中に検査さ
れる。これらの欠陥を検出するために、欠陥検出センサ
５が検査物表面２の−［―方に間隔４を置いて配置され
ており、このセンサは検出データ処理システム（図示せ
ず）に送るようになっている。欠陥検出センサ５は２個
の並列板ばね１４によって下方に付勢されているセンサ
・ホルダ１２に固定事れている。板ばね１４はセンサ・
ホルダ１２のモ行案内装置として構成されている。セン
サ・ホルダ１２は板ばね１４による下方への付勢を受け
て、スイベル継手１３とスライド１１を介して案内レー
ル７の上側案内面にち接している。

板ばね１４は第１図の平面に対し直交する方向に往復動
する駆動ビーム１５に固定されており、駆動ビーム１５
はその表面を陰影線で示しているケーシング４内を往復
動するようになっている。

駆動ビーム１５が往復動すると、これに伴ってスライド
１１は案内レー′ルアの案内面ヒを前後に走行する。欠
陥検出センサ５を検査表面２に対して一定間隔Ａに保つ
ために（これは欠陥検出センサの動作にとって重要であ
る）、案内面７の輪郭は、本発明によれば、検査表面２
の輪郭に合わせて変更されるようになっている。

この目的のために、案内レール７はたわみ性のある、好
ましくは、弾性変形可能なビームで構成されている。こ
の案内レール７は第２図に示すように、複数の支持点８
で回数の７クチユエーターにに支持することが望ましく
、アクチュエータは例えばケーシング４上に固定された
ジャ・ンクまたはリフト・ギヤ９から構成され、各々は
例えば制御可能な電気モータなどの駆動装置１０に接続
されている。これらのジャック９により、案内レール７
は支持点８のいずれかで一ヒートに移動可能になってい
る。

第２図に示すように、検査表面はセンサ・ホルダの往復
動力向だけでなく、検査物ｌの移動方向（第１図中の矢
示Ａ）にも徐々に変化することがあり得るので、そのた
めに、センサ・ホルダ１２には間隔検出センサ６が付設
されている。センサ・ホルダ１２の往復動時の検査表面
２との間隔はセンサ・ホルダが支持点８のどれかを通過
するつど、間隔検出センサ６によって測定される。この
間隔検出センサ６は欠陥検出センサ５と同じく、誘導性
センサまたはうず電流で動作するセンサで構成すること
がＯｆ能である。この種のセンサは公知である・（西ド
イツ国特許出願第２０４４３３１号および第２７４６　
［１１８号公開明細書、米国特許第４゜２５８．３１９
号明細書、並びに１１本国特願昭６１−１５７１４７号
明細＠）。

間隔検出センサ６から出力された信号はコンバータ１６
に送り込まれ、そこで、間隔検出センサ６と検査表面２
どの間隔に比例する電気信号に変換される。この変換信
号はこの間隔の検出値または実際値を表している。これ
らの検出値は、各々が駆動装置の１つに接続されている
複数の制御増幅器１７に入力され、これらは増幅器にお
いて設定値メモリ１８に記憶されている設定値または正
常値と比較される。これらの検出値が設定値と異なって
いれば、案内レール７は、検出値と設定値が一致するま
で、また、支持点８を通過するときの間隔検出センサ６
と検査表面２どの間隔がそれぞれの設定値に一致するま
で、駆動装置１０とジャック９により対応する支持点８
の個所で一ヒ下動される。間隔の設定値すべてが一致し
ていれば、案内レール７とその案内面は、すべての支持
点８の個所の検査表面２と同じ間隔にあることになり、
したがって、検査表面２と同じ輪郭をもつことになる。

間隔検出センサ６と欠陥検出センサ５は共にセンサ・ホ
ルダに取り付けられており、セ／す・ホルダは案内レー
ル７とを走行するので、欠陥検出センサも、検査物を横
切って通過するとき、検査表面と一定間隔に位置するこ
とになる。

第２図および第３図に示すように、工作物１の幅方向の
案内レール７１１に複数のセンサ・ホルダ１２を支持し
、検査物１の幅の一部のセクションだけに交差してセン
サ・ホルダを往復動させることが可能である。この場合
には、各センサ・ボルダ１２に欠陥検出センサ５と間隔
検出センサ６を１個あて設けると共に、各センサ・ホル
ダ１２に関連して支持点８、ジャック９、駆動装置１０
、スイベル継手１３および板ばね１４の組を１個あて設
けである。また、各センサ・ホルダに１５ａｌ連する対
の板ばね１４をすべて、同一駆動ビーム１５に取り付け
ることが可能である。さらに、駆動ビーム１５か往復動
する長さは、各センサ・ホ゛ルダ１２と各間隔検出セン
サ６が、駆動ビームの往復動時に、■または２個所の支
持点８だけか、あるいはすべての支持点のうちのいくつ
かだけを通過するように選択することも可能である。こ
の場合には、各間隔検出センサ６は、それが通過する支
持点８だけを測定し、制御するために使用されることに
なる。従って、この目的のために、各間隔検出センサ６
または各支持点８ごとに関連するコンバータ１６と設定
値メモリ１８を接続することが可能である。

一卜述した種類の制御では、間隔調節は支持点８でのみ
行なわれるので、支持点８間では検査表面２が微細構造
であるため、欠陥検出センサ５と検査表面２間の間隔が
、所望設定値より若干ずれることが起こり得る。

かかる制御法に代る方法として、間隔検出センサ６が往
復動する全期間中に辻統的に間隔を測定すれば、検査表
面２から間隔の分析図を得ることができる。その分析図
を得たあとで、この分析図をデータ処理システムに入力
すれば、すべての支持点８の最も望ましい位置を最適化
処理によって判断することが可能である。この最適化処
理は案内レール７の曲面と検査表面２の曲面との差が最
小になるようにプログラムが０■能である。

第２図は検査物１を断面図で示したものであり、その表
面２の輪郭は非平坦であり、一方に側面１０２を備えて
いる。欠陥検出センサ５が矢示Ｂ方向に左右移動すると
きは、表面２の上方の間隔！では、案内レール７がジャ
ック９により変形され、検査物１の表面２の輪郭とほぼ
同一形状になるので、センサ５と表面２どの間隔は一定
のままになっている。なお、案内し・−ルアの寸法は、
その変形が夕い性限界内で行なわれる程度にすることが
望ましい。

案内レールアは、その輪郭が検査表面２の輪郭に合わせ
て変形しやすくするために、不静定たわ人外ビーム（ｓ
ｔａｔｉｃａｌｌｙ　ｉｎｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｅ　ｆ
ｌｅｘｕｒａｌ　ｂｅａ＋＋＋）の形体になっている。

この場合には、モ均間隔値に対応する直線上の移動範囲
全体に欠陥検出センサ５を移動させる場合よりも、その
輪郭が検査表面２の輪郭に一致しやすくなる。検査表面
２どの一致をより正確にするには、案内レール７に必要
な支持点８がそれだけ多くなる。支持点８の個数と欠陥
検出セン＋５と間隔検出センサ６（またはそのどちらか
）の個数は、相互に独ケして決めることが可能である。

以上に述べたものと同種の装置を検査物の側面に配置さ
せれば、案内レール１０７を付設して、その案内レール
を第２図中の矢示ｐで示すように、側面と一致するよう
に変形させることにより、間隔ｅ１にある側面の輪郭１
０２と一致させることも可能である。

第３図に示すように、駆動ビーム１５はケーシング４内
に支えられており、矢示Ｂ方向のみに移動可能になって
いる。この移動に必要な駆動装置は、基本的にねじれ棒
１９と表面検査装置の往復動部品全体からなる振動系と
して構成することが望ましい。ねじれ棒１９によって発
生したトルクはレバー２０によって長袖方向の力に変換
され、この力はフレキシブル・カップリング２１を介し
て駆動ビーム１５に作用するようになっている。

第４１Δは第３図の矢示２方向から見た駆動装置である
。振動系の弾性要素として働くねじれ林１９はその上端
゛がケーシング４内に固定保持され、その下端がケーシ
ング４内のベアリング２２に回転「１［能に取り付けら
れている。レバー２０はねじれ杯１９に固着され、ねじ
れ杯１９の下端と共に振幅連動を行なう。この振幅運動
はカップリング２１を介して駆動ビーム１５に伝えられ
、駆動ビーム１５は第３図に示すように、板ばねＩ４と
センサ・ホルダ１２を通してセンサ５と６を移動させる
ようになっている。

遠心力助振装置２３は、可変速モータ２５によって自在
シャフト２４を介して駆動されることにより、その固有
振動数または近傍振動数で振動系を励振する働きをする
。この励振は、例えば、パルス空気反発力発生装置やク
ランク駆動装置のように、始動時にスリー２ブ・クラッ
チを通して動作する他の装置によって発生させることも
０丁能である。振動系駆動装置は、同−出随人が先に行
なった出願明細書（西ドイツ国第３５２４１０６．３号
明細書、出即日１９８５年７月５日、米国特許出願第８
７７．８４６号明細書、出願日１９８６年６月２４日、
日本国特願昭６１−１５７１４７号、出扉日昭和６１年
７月３日）に詳しく説明されている。

振動系により、駆動装置は直接的な機械的駆動装置より
も実質的に小さくすることができる。共振系では、小さ
な助振装置を駆動させるだけで減衰損および摩擦損を補
償することができる。

減衰損や摩擦損を低く抑えるためには、スライド１１に
、またケーシング４内の駆動ビーム１５の取付は部に空
気圧または静圧ベアリングを使用するのが望ましい方法
である。この場合、ベアリングは月初によってリフトの
みを行なうベアリングにすることも、完全浮動ベアリン
グにすることも可ｆ指である。

２６５図はスライド１１用の空気圧ヘアリング３３を示
したものである。この場合には、複数のエア・ポケット
３０が、スライド１１の周囲に分布するように、スライ
ド１１内に形成されている。

空気は空気路３１を通って、また必要ならば、スロット
ル３２を通って、これらのエア・ポケット３０の各々に
送り込まれる。この空気圧の力を受けてスライド１１は
、板ばね１４が付勢する力↓に抗して持ち上げられる。

この結果、ギャップエが形成され、このギヤー２ブがら
空気が逃げるようになっている。スロットル３２および
スライド１１と案内レール７間のギャップヱは、一種の
ブリッジ回路の（動きをし、エア・ポケット３０内の空
気を自動的に調節する。スロットル３２を設けない場合
は、空気路３１を細くすればスロー２トルと同じ働きを
もたせることができる。

スライド１１が案内レール７の表面傾斜に畜舎できるよ
うにするには、センサ・ホルダ１２とスライド１１間に
スイベル継手１３を設けることが望ましい（第１図と第
２図参照）。

例えば断面が四角で、４つの当接面をもつ駆動ビーム１
５を取り付けるには、空気ベアリングの形体にすると最
良の結果が得られる。第６図と第７図はこの種の装置を
示したものである。同図に示すベアリングはばねで付勢
されたリフト空気ベアリングではなく、エア・ボケッ）
４１〜４８が各ち接面４０上を長さ方向に沿って並置さ
れている空気圧ベアリングである。この装置では、駆動
ビーム１５は、その当接面４０によって浮動しながら、
向い合うエアφポケット（例えば、４４と４７、あるい
は４２ｂと４５ｂ）間を案内される。

圧縮空気は、スロットル５０と空気路４９を経由してエ
アやポケット４１〜４８に送り込まれる。

この場合も、第５図で説明したように、スロットル５０
とギャップ５１は自動的に心合せされる一種のブリッジ
回路の働きをする０図示の取付は方法によれば、駆動ビ
ーム１５は６つの回部な自由度のうち５つに保持される
。センサを移動するための装置は第７図中の矢示Ｂと第
３図中の矢示Ｂ１の方向にのみ移動可能になっている。

第５図〜第７図に図示の空気ベアリングに代えて、流体
圧で動作する同種論体圧ベアリングを使用することも可
能である。また、例えば、ローラ・ガイドのように、他
の支持手段や案内を使用することも１嘗ｆ能である。

表面検査装置、特に案内レール７を支持する好適実施例
を示したのが第８図の断面図である。この実施例では、
ケーシング４は検査体ｌの幅方向に延設された支持アー
ム５３を備え、ジャック９と、例えば、ウオーム・ドラ
イブ形体の駆動手段１０はケーシング４の上側に取り付
けられている。

各ジャック９は支持アーム５３に挿通され、移動自在に
取り付けられたロッド５４に作用し、ロッド５４の自由
端側はレバー５５の一方のアームに軸支されている。レ
バー５５はその中央が、支持アーム５３の下側に固定さ
れたサポート５７に取り付けられたピボット・ピン５６
に回動自在に取り付けられている。レバー５５の他方の
アームは、ロッド５４に並置されると共に、支持アーム
５３の穴に移動自在に取り付けらている口７ド５８に回
動自在に軸支されている。支持アーム５３の上部から突
出するロッド端側には、案内レール７の周囲を締め付け
るシャックル５９が取り付けられている。かかるシャッ
クル５９は複数個、ジャ、り９．駆動装置１０、および
ロッドなどの部品５４〜５８と共に、案内レール７の長
さ方向に沿って設けられており、各シャックル５９は第
１図と第２図に図示の支持点８を構成している。各駆動
装置１０には、第１図図示の制御増幅器１７が取り付け
られている。その他の部品については、第１図〜第３図
のそれと同一符号で示しである。

間隔検出センサ６のいずれかで設定値と実際値との間に
差異が検出されると、調整信号が駆動系１０に送られる
。これにより、ロッド５４は検査物１の表面２方向に前
後に移動し、これと同時にロッド５８が反対方向に前後
移動する。移動方向の反転は、ロッド５４、レバー５５
およびロット５８の協働によって行なわれる。ロッド５
８の移動により、ロット５８に取り付けられた案内レー
ル７の部分が、検査表面２に吋して同じ動きをするので
、間隔が所望通りに変化するように調節される。案内レ
ール７はシャックル５′９によって固定保持されている
ので、固定保持された案内レール部分が移動すると、そ
れに伴って次に隣り合うシャックル５９または案内レー
ル部分がどの位置にあるかに関係なく、ロッド５８は相
反方向の両方に移動することになる。

」−述したように、本発明は、センサ・ホルダと。

センサ・ホルダを検査すべき表面上をあらかじめ選択し
た移動路に沿って移動可能にする手段とを備えた表面検
査装置において、センサ・ホルダが検査表面上を所定間
隔で移動できるようにするために前記移動手段に、移動
路を確定し、その移動中にセンサ・ホルダを案内するた
めの案内レールを設け、さらに、案内レールを検査表面
の輪郭に合わせて変形するための手段を設けたものであ
る。

本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、種
々態；様に変更が可能である。このことは、特番こ、図
示した駆動系と制御系に当てはまるが、例えば、センサ
・ホルダの往復動を引き起こす装置およびセンサ５と６
の種類についても同様である。従って、第８図に図示し
た実施例は、付勢機構によって、案内レールを支持アー
ム５３側に向けて下方に付勢するように変更が可能であ
るにの場合には、部品５４．５５および５８からなる反
転機構は、押し付けるだけの動作をするので、案内レー
ルを遊びなしでヒ下方向に簡単に移動することができる
。断面角形の駆動ビーム１５に代えて断面円形のビーム
を使用しても、同様にビームの回転防ｌＦ装置とするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に基づく表面検査装置の概略側
面図である。 第２図は第１図中の矢示Ｘ方向から見た表面検査装置で
ある。 第３図は第１図中の矢示Ｙ方向から見た表面検査装置で
ある。 第４図は第１図ないし第３図図示の表面検査装置に使用
される共振駆動装置を示す。 第５図は第１図ないし第３図図示の表面検査装置に使用
される流体圧スラスト・ベアリングを示す。 第６図および第７図は第４図の表面検査装置に使用され
る空気圧ベアリングの縦断面図である。 第８図は第１図ないし第３図の表面検査装置の蜆実施例
の断面図である。 ６・・・間隔検出センサ　　７．１０７・・・案内レー
】し９．１０・・・調節装置　　１１・・・スライド１
２・・・センサ・ホルタ、１Ｆ常値発信装置１３・・・
スイベル継手　　１５・・・駆動ビーム３０〜３２．４
１〜５１・・・空気圧リフト・ベアリング

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　センサ・ホルダと、検査すべき表面上をあらかじめ
   選択した移動路に沿ってセンサ・ホルダを移動する手段
   とからなる表面検査装置において、センサ・ホルダを移
   動する手段は、移動路を設定し、センサ・ホルダの移動
   時にセンサ・ホルダを案内するための案内レール（７、
   １０７）とを備えると共に、前記案内レール（７、１０
   ７）を、検査すべき表面の輪郭に適合する形状にするた
   めの手段を備えている表面検査装置 ２　案内レールは弾性変形可能なビームでなり、該ビー
   ムと検査すべき表面との間の間隔を、移動路に沿う複数
   の個所で調節可能にした特許請求の範囲第１項記載の表
   面検査装置 ３　案内レール（７、１０７）を、移動路に沿って複数
   の制御可能な調節装置（９、１０）に固着した特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の表面検査装置 ４　案内レール（７、１０７）と検査すべき表面との間
   隔を、あらかじめ選択した値に保持するための複数の自
   動制御装置を備えており、各自動制御装置は、前記調節
   装置（９、１０）の１つと、センサ・ホルダ（１２）に
   取り付けられた間隔検出センサ（６）からなる実際値発
   信装置と、正常値発信装置（１８）とを備えている特許
   請求の範囲第３項記載の表面検査装置 ５　センサ・ホルダ（１２）を、付勢された支持手段に
   より案内レール（７、１０７）上に支持した特許請求の
   範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の表面検査装
   置 ６　前記支持手段は、移動路に平行に移動可能な駆動ビ
   ーム（１５）にその一端が取り付けられ、他端がセンサ
   ・ホルダ（１２）に取り付けられた２つの板ばねを備え
   ており、該２板ばねが平行案内装置を構成する特許請求
   の範囲第５項記載の表面検査装置 ７　前記支持手段は案内レール（７、１０７）上に支持
   されたスライド（１１）と、案内レールとセンサ・ホル
   ダ（１２）間に配置されたスイベル継手（１３）とを備
   えた特許請求の範囲第５項または第６項記載の表面検査
   装置 ８　センサ・ホルダ（１２）を移動するための振動装置
   を設け、該振動装置を、助振装置（２３、２４、２５）
   によってその固有振動数またはその近傍振動数で駆動す
   ることとした特許請求の範囲第１項ないし第７項のいず
   れかに記載の表面検査装置 ９　振動装置とスライド（１１）の両方またはどちらか
   一方を、空気圧または流体圧リフト・ベアリング（３０
   〜３２、４１〜５１）で案内することとした特許請求の
   範囲第１項ないし第８項のいずれかに記載の表面検査装
   置。 １０　センサ・ホルダ（１２）を複数設け、これらを案
   内レール（７、１０７）上に支持した特許請求の範囲第
   １項ないし第９項のいずれかに記載の表面検査装置 １１　センサ・ホルダ（１２）を共通駆動ビーム（１５
   ）に連結した特許請求の範囲第１０項記載の表面検査装
   置