JPH0736248Y2 - 鍛造品の表面検査装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） 本考案は、鍛造品表面の凹状の欠陥を検出する表面検査
装置に関する。

（従来の技術） 鍛造品は金型内に入れられた材料をハンマによって叩打
して製品にするため、鍛造後の製品表面はおおむね平滑
な状態になっている。しかし、何らかの原因によって、
鍛造後の製品表面に凹状の欠陥（窪み）が存在している
ことがあり、この欠陥の大きさが許容値を越えていれば
不良品として扱う必要がある。

鍛造を行なう際には、金型と材料の摩擦を減らす目的あ
るいは摩耗や焼付きを防止するなどの目的から、金型内
面や材料表面にワックス状あるいは半固形状の潤滑剤を
施すことが行われている。従って鍛造後の製品の表面に
は、上記潤滑剤が、あたかも白っぽい粉をまぶしたよう
に付着している。表面に欠陥のない鍛造品の表面肌は平
坦であり、その表面肌に残留している潤滑剤の量も少な
い。このため、例えば鋼製の鍛造品の表面はおおむね黒
っぽい色を呈している。

ところが鍛造品の表面に前述した凹状欠陥が存在してい
ると、この欠陥部分に上記潤滑剤が白い塊のように多量
に溜まっている。そこで本考案者らは、こうした白い部
分を見付けることで、欠陥を発見することが可能である
ことに着目した。すなわち、検査員が目視によって鍛造
品の表面に残留する白い潤滑剤の大きさを判断すること
により、白い部分が所定の大きさ以上あった時に不良品
として選別するのである。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、上述した目視観察による検査では、検査
員の熟練度や個人差による検査結果のばらつきや、検査
ミスが発生する可能性がある。しかも検査に細心の注意
が必要であり、検査員の疲労が大きいとともに、検査に
長時間を要することも問題である。また、鍛造品の穴部
内壁面などの狭小な部分は目視検査が難しく、欠陥を見
落とす可能性がある。

従って本考案の目的は、鍛造品の欠陥を能率良く自動的
にかつ確実に検出できるような鍛造品の表面検査装置を
提供することにある。

［考案の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を果たすために開発された本考案装置は、鍛造
品の開口部の外側に配置される装置本体と、上記装置本
体に上端部が連結されていて上記鍛造品の開口部の内側
に挿入される円筒状の検査ヘッドとを具備し、上記装置
本体は、走査光を発射する複数の発光器と、各発光器に
対応して設けられかつ各発光器から発射された走査光を
反射する可動ミラーと、上記可動ミラーを回動させるこ
とによって走査光をスキャンさせるアクチュエータと、
上記可動ミラーで反射した走査光を検査ヘッドの方向に
導くとともに検査ヘッドから戻ってくる光を透過するハ
ーフミラーと、上記ハーフミラーを透過した走査光を受
光することによって被検査面に残留している上記潤滑剤
による反射光量の強さに応じた電気信号を出力するセン
サとを備え、上記検査ヘッドは、その下端部周面に上記
被検査面に対向して開口する導光部と、上記ハーフミラ
ーで反射した走査光を上記導光部を経て被検査面に送出
するとともに被検査面から戻ってきた光を上記ハーフミ
ラーの方向に反射させる固定ミラーとを備え、かつ、上
記装置本体と検査ヘッドを上記被検査面に対して移動さ
せるヘッド駆動機構と、上記センサによって検出された
光量が所定範囲を越えた時に凹状欠陥が存在していると
判断するコントローラとを具備している。

（作用） 発光器から発射された光ビームは、ミラー等を含む導光
手段を介して被検査面に導かれ、その反射光がセンサに
取り込まれ、反射光の強さに応じた電気信号に変換され
る。被検査面に凹状欠陥が存在している場合、そこに残
留する潤滑剤が白っぽい色を呈しているために周囲の部
位よりも強い反射光がセンサに入力される。この反射光
量にもとづいて、欠陥の有無や欠陥の大きさが検出され
る。

（実施例） 以下に本考案の一実施例について、図面を参照して説明
する。第１図および第２図に示された検査装置１は、例
えば第３図に示されるような鍛造品２の内面を検査する
のに使用される。鍛造品２の一例は、自動車の駆動機構
系の継手部に使われるトリポードケースのような高強度
と精密さが要求される鋼製の部品であり、中空孔３を有
している。この鍛造品２の表面は、おおむね黒っぽい色
であるが、鍛造時に使われた潤滑材が表面に多少付着し
ている。鍛造品２の内面側に、互いに対向する一対の被
検査面4,5が鍛造品２の周方向に３組存在している。第
４図中に矢印で示した範囲が被検査領域である。

本実施例の検査装置１は、装置本体10の下部に、上記鍛
造品２の中空孔３に挿入される３つの検査ヘッド11を備
えている。各検査ヘッド11は互いに同一の構成であり、
第１図に示されるように、それぞれ２系統ずつのスキャ
ニング手段12,13を備えている。スキャニング手段13,14
は互いに同一の構成であり、それぞれ検査ヘッド11の先
端部に導光部15,16を有している。導光部15,16は、互い
に背向する位置関係で設けられており、それぞれ被検査
面4,5に離間対向して位置させられる。

装置本体10の内部に、光ビーム17,18を発射する発光器2
0,21が設けられている。発光器20,21の一例としてレー
ザダイオードが推奨されるが、場合によってはLED等の
適宜の発光源が使われてもよい。

発光器20,21から発射された２系統の光ビーム17,18は、
それぞれ導光手段22,23によって導光部15,16に導かれ、
更に被検査面4,5に対し直角方向（図面上では水平方
向）に照射される。しかもこの導光手段22,23は、上記
光ビーム17,18を被検査面4,5の幅方向にスキャンさせる
ように構成されている。本実施例では、光ビーム17,18
をスキャンさせる手段として、ガルバノメータのように
電動アクチュエータ30,31によって所望の周速度で回転
させられる可動ミラー32,33と、装置本体10に固定され
たハーフミラー34,35と、導光部15,16の近傍に内蔵され
た固定ミラー36,37などが使われている。

ハーフミラー34,35の図示上方に、反射光を電気信号に
変換するセンサ40の一例として、面状の半導体位置検出
素子（PSD）が設けられている。この光電変換センサ40
は、被検査面4,5で反射された光ビームの反射光41,42を
取り込むとともにその光量を検出するものであり、光量
に応じた電気信号（電流ないし電圧のアナログ値）に変
換するようになっている。このセンサ40から出力される
電気信号は、マイクロプロセッサ等を用いたコントロー
ラ43に送られ、予め設定しておいた基準値と比較される
とともに、所定光量を越える反射光が検出された時に、
不良品として判断するようにしてある。なお、上記セン
サ40は、PSDの代りに、例えば集光レンズとフォトダイ
オードを組合わせたものなどを使ってもよい。

本実施例に採用されているコントローラ43は、前述した
スキャニング手段12,13による２系統の反射光41,42の光
量を、１つのセンサ40を用いて検出するようにしてい
る。従ってこの場合、発光器20,21を交互に発光させる
とともに、その発光タイミングに同期させて各スキャニ
ング手段12,13ごとの受光量を交互に評価するといった
時分割処理を行なうことにより、２つの被検査面4,5の
特定位置の反射光量を識別しつつ交互にスキャニングを
遂行してゆくようにしている。

上記検査ヘッド11は、ヘッド駆動手段の一例としての駆
動機構50によって、鍛造品２の軸線方向（図示上下方
向）、すなわち上記スキャン方向と交差する方向に移動
させられる。この駆動機構50は、一例として、モータ51
とリードスクリュー52を用いて、検査ヘッド11をガイド
53に沿って昇降動させるものであり、エンコーダ等の検
出器によって検査ヘッド11の位置を把握できるようにし
てある。ヘッド駆動機構50の下方に、鍛造品２を所定位
置に保持するためのチャック55が設けられている。な
お、検査ヘッド11を上記方向に駆動する手段として、上
記駆動機構50以外の周知の機構を採用できることは言う
までもない。

上記構成の表面検査装置１は、チャック55によって保持
された鍛造品２の中空孔３に図示上方から検査ヘッド11
を挿入し、発光器20,21から発射されたレーザ等の光ビ
ーム17,18を、可動ミラー32,33で反射させるとともに、
ハーフミラー34,35と固定ミラー36,37を介して被検査面
4,5に対し直角方向から照射する。被検査面4,5で反射し
た反射光41,42は、固定ミラー36,37で反射し、ハーフミ
ラー34,35を透過してセンサ40に取り込まれる。このセ
ンサ40においては、反射光41,42の光量に応じた電気信
号に変換される。

第３図に例示したように、鍛造品２の内面に、ある程度
の大きさの凹状欠陥56が存在していると、この欠陥56に
溜っている前記潤滑剤に光ビーム17,18が反射するた
め、正常な平滑な表面の箇所に比較して反射光量が大と
なる。このため、例えば第５図に示したように、センサ
40から送出される電気信号が増大し、欠陥56の存在を知
ることができる。このセンサ40によって欠陥56の大きさ
が検出され、欠陥56の大きさが所定値（例えばφ2mm）
を越えた時に不良品であると判断される。

以上の検査プロセスは、可動ミラー32,33の回転による
水平方向のスキャンを行なったのち、ヘッド駆動機構50
によって検査ヘッド11を所定量だけ上下方向に移動さ
せ、再びスキャンを繰返すといった反復動作により、被
検査面4,5の全面にわたって行われる。

本実施例装置１は３つの検査ヘッド11を備えており、し
かも各検査ヘッド11にそれぞれ２系統ずつのスキャニン
グ手段12,13が設けられているため、合計６箇所の被検
査面を同時に検査できる。但し、検査ヘッド11を１つの
みで備えているものであっても本考案の所期の目的は達
成できる。また、前記実施例では１つの検査ヘッド11に
２系統のスキャニング手段12,13が設けられているが、
必ずしもこのような構成でなくてもよく、スキャニング
手段12,13のうちいずれか一方のみを備えて、被検査面
4,5を片側ずつ検査するようにしたものであってもよ
い。その場合には前記実施例よりも検査時間が長くなる
が、本考案の所期の目的は達成できる。

また、検査ヘッドや導光手段、センサ、ヘッド駆動手段
等の具体的態様は本考案の要旨を逸脱しない範囲で適宜
に選択して実施できるのであって、前記実施例のみに制
約されるものではない。

［考案の効果］ 本考案によれば、鍛造品の表面欠陥に付着・残注してい
る潤滑剤を利用して、欠陥の発見を検査員の目視に頼る
ことなく自動的に速やかに行なうことができ、検査ミス
や検査ばらつきの発生も防止できる。しかも本考案によ
れば、鍛造品の穴部内壁面などのように狭小で目視検査
が難しい部位でも凹状欠陥を見落とすことがなくなり、
検査を正確に行うことができる。そして本考案では、鍛
造品内面に挿入される検査ヘッドには固定ミラーのみを
設ければよく、走査光を移動させる可動ミラーやアクチ
ュエータおよびハーフミラー等は外部の装置本体に設け
るようにしており、しかも複数のスキャニング手段で分
担して被検査面を走査する構成としているため、検査ヘ
ッドの小型化（特に、径方向のコンパクト化）が可能で
あり、小径な穴内面の検査も可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示し、第１図は検査装置の検
査ヘッド部分の構成を概略的に示す構成説明図、第２図
は検査装置の全体の正面図、第３図は鍛造品の一例を示
す斜視図、第４図は第３図に示された鍛造品の被検査面
を示す平面図、第５図は欠陥が存在している場合のセン
サの電気的信号の変化を示す図である。 １……表面検査装置、２……鍛造品、4,5……被検査
面、11……検査ヘッド、15,16……導光部、17,18……光
ビーム、20,21……発光器、22,23……導光手段、40……
光電変換センサ、41,42……反射光、50……ヘッド駆動
機構。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】鍛造時に潤滑剤が使われた中空孔を有する
   鍛造品の孔内面の凹状欠陥を検査するための装置であっ
   て、 上記鍛造品の開口部の外側に配置される装置本体（10）
   と、上記装置本体（10）に上端部が連結されていて上記
   鍛造品の開口部の内側に挿入される円筒状の検査ヘッド
   （11）とを具備し、 上記装置本体（10）は、走査光を発射する複数の発光器
   （20,21）と、各発光器（20,21）に対応して設けられか
   つ各発光器（20,21）から発射された走査光を反射する
   可動ミラー（32,33）と、上記可動ミラー（32,33）を回
   動させることによって走査光をスキャンさせるアクチュ
   エータ（30,31）と、上記可動ミラー（32,33）で反射し
   た走査光を検査ヘッド（11）の方向に導くとともに検査
   ヘッド（11）から戻ってくる光を透過するハーフミラー
   （34,35）と、上記ハーフミラー（34,35）を透過した走
   査光を受光することによって被検査面に残留している上
   記潤滑剤による反射光量の強さに応じた電気信号を出力
   するセンサ（40）とを備え、 上記検査ヘッド（11）は、その下端部周面に上記被検査
   面に対向して開口する導光部（15,16）と、上記ハーフ
   ミラー（34,35）で反射した走査光を上記導光部（15,1
   6）を経て被検査面に送出するとともに被検査面から戻
   ってきた光を上記ハーフミラー（34,35）の方向に反射
   させる固定ミラー（36,37）とを備え、 かつ、 上記装置本体（10）と検査ヘッド（11）を上記被検査面
   に対して移動させるヘッド駆動機構（50）と、 上記センサ（40）によって検出された光量が所定範囲を
   越えた時に凹状欠陥が存在していると判断するコントロ
   ーラ（43）と、 を具備したことを特徴とする鍛造品の表面検査装置。