(57)【要約】【課題】  レーザ光源と受光センサのみの簡易な装置で容易に極細のパイプ形状を含む丸棒の外周面の疵や汚れ等の表面欠陥を検出することができる丸棒検査装置及び丸棒検査方法を提供することにある。【解決手段】  パイプ形状を含む丸棒の軸に略垂直に外周面に平行光であるレーザ光を照射するレーザ光源と、丸棒の軸断面視で、丸棒の軸におけるレーザ光の入射方向とのなす角度が９０度を超え１８０度未満になるように設けられた受光センサとを備え、レーザ光の外周面での反射光を受光センサで受光し、受光した光のレベルから外周面を検査することを特徴とする。【選択図】図１
2011209092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプ形状を含む丸棒の外周面の疵や汚れ等の表面欠陥を検査する丸棒検査装置において、
該丸棒の軸に略垂直に該外周面に平行光であるレーザ光を照射するレーザ光源と、
該丸棒の軸断面視で、該丸棒の軸における該レーザ光の入射方向とのなす角度が９０度を超え１８０度未満になるように設けられた受光センサとを備え、
該レーザ光の該外周面での反射光を該受光センサで受光し、該受光した光のレベルから該外周面を検査することを特徴とする丸棒検査装置。
【請求項２】
前記丸棒の軸における前記レーザ光の入射方向と前記受光センサとのなす角度が、約１３０度〜約１７０度であることを特徴とする請求項１記載の丸棒検査装置。
【請求項３】
前記レーザ光源から発射されるレーザ光の波長が、３００ｎｍ〜７００ｎｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の丸棒検査装置。
【請求項４】
前記受光センサが、前記丸棒の軸を中心に前記レーザ光の入射方向から時計回りの位置と反時計回りの位置との２カ所に設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の丸棒検査装置。
【請求項５】
前記レーザ光源からのレーザ光で、前記丸棒での反射光以外のレーザ光を遮光するための遮光板を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の丸棒検査装置。
【請求項６】
パイプ形状を含む丸棒の外周面の疵や汚れ等を検査する丸棒検査方法において、
該丸棒の軸に略垂直に該外周面に平行光であるレーザ光を照射し、
該丸棒の軸断面視で該丸棒の軸における該レーザ光の入射方向とのなす角度が鈍角になるように設けられた受光センサで、該レーザ光の該外周面での反射光を受光し、
該受光した光のレベルから該外周面を検査することを特徴とする丸棒検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプ形状を含む丸棒の外周面の疵や汚れ等の表面欠陥を検査する丸棒検査装置及び丸棒検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧延等により製造された長尺の鋼材等の丸棒の外周面の疵や汚れ等の表面欠陥の検査が行われている。この丸棒検査装置としては、例えば、特許文献１に示すようなものがある。特許文献１の丸棒検査装置では、丸棒を磁化し、丸棒が磁化されることにより丸棒の表面に存在する疵に磁極が生じ、この疵に粉末を付着させ、この粉末の付着の程度により、疵の程度を判定している。具体的には、粉末が表面疵の形状が反映された模様を呈し、その模様をＣＣＤ素子等のイメージセンサで測定し、画像処理に準じる方法で模様を解析し、疵の程度を判定している。
【０００３】
従来の丸棒検査装置では、丸棒を磁化したり画像処理を掛けたりと装置が複雑で高価で、磁化できない丸棒を検査できないという課題があり、本願発明者は、この課題を解決する方法として、特許文献２に示す丸棒検査装置を発明した。
【０００４】
この特許文献２に示す丸棒検査装置は、丸棒の軸に略垂直に外周面に光を照射する光源と、丸棒の軸断面視で、丸棒の軸における光源の入射方向とのなす角度が９０度を超え１８０度未満になるように設けられた受光センサとを備え、光源からの光の外周面での反射光を受光センサで受光し、受光した光のレベルから外周面を検査することを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−７１０６８号公報
【特許文献２】特開２００８−１８５３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の光源からの光で検査できる丸棒の径は１ｍｍ〜３ｍｍで、さらに細い径の丸棒の検査は困難である。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、レーザ光源と受光センサのみの簡易な装置で容易に極細のパイプ形状を含む丸棒の外周面の疵や汚れ等の表面欠陥を検出することができる丸棒検査装置及び丸棒検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の丸棒検査装置は、パイプ形状を含む丸棒の軸に略垂直に外周面に平行光であるレーザ光を照射するレーザ光源と、丸棒の軸断面視で、丸棒の軸におけるレーザ光の入射方向とのなす角度が９０度を超え１８０度未満になるように設けられた受光センサとを備え、レーザ光の外周面での反射光を受光センサで受光し、受光した光のレベルから外周面を検査することを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の丸棒検査装置は、丸棒の軸におけるレーザ光の入射方向と受光センサとのなす角度が、約１３０度〜約１７０度であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の丸棒検査装置は、レーザ光源から発射されるレーザ光の波長が、３００ｎｍ〜７００ｎｍであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の丸棒検査装置は、受光センサが、丸棒の軸を中心にレーザ光の入射方向から時計回りの位置と反時計回りの位置との２カ所に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の丸棒検査装置は、レーザ光源からのレーザ光で、丸棒での反射光以外のレーザ光を遮光するための遮光板を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の丸棒検査方法は、パイプ形状を含む丸棒の軸に略垂直に外周面に平行光であるレーザ光を照射し、丸棒の軸断面視で丸棒の軸におけるレーザ光の入射方向とのなす角度が鈍角になるように設けられた受光センサで、レーザ光の外周面での反射光を受光し、受光した光のレベルから外周面を検査することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１、請求項３及び請求項６の発明によれば、パイプ形状を含む丸棒の軸断面視で、丸棒の軸におけるレーザ光の入射方向とのなす角度が９０度を超え１８０度未満になるように設けられた受光センサとを備え、レーザ光の外周面での反射光を受光センサで受光し、受光した光のレベルから外周面を検査することから、レーザ光源と受光センサのみの簡易な装置で容易に極細の丸棒の外周面の疵や汚れ等の表面欠陥を検出することができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、丸棒の軸におけるレーザ光の入射方向と受光センサとのなす角度が、約１３０度〜約１７０度であることから、疵や汚れ等の表面欠陥に対して感度が向上し、より精度の高い極細の丸棒の外周面の疵や汚れ等の表面欠陥の検出が可能となる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、受光センサが、丸棒の軸を中心にレーザ光の入射方向から時計回りの位置と反時計回りの位置との２カ所に設けられていることから、効率的に極細の丸棒の外周面の疵や汚れ等の表面欠陥の検出が可能となる。
【００１７】
請求項５の発明によれば、レーザ光源からのレーザ光で、丸棒での反射光以外のレーザ光を遮光するための遮光板を設けたことから、受光センサに入射する不要な光を遮り、より精度の高い極細の丸棒の外周面の疵や汚れ等の表面欠陥の検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る丸棒検査装置の構造の一例を示す説明図である。
【図２】同丸棒検査装置の構造を示す説明図である。
【図３】同丸棒検査装置の構成を示す構成図である。
【図４】同丸棒検査装置の動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、本発明に係る丸棒検査装置の構造の一例を示す説明図である。図２は、同丸棒検査装置の構造を示す説明図である。図３は、同丸棒検査装置の構成を示す構成図である。図４は、同丸棒検査装置の動作を示す説明図である。
【００２０】
図における丸棒検査装置１は、パイプ形状を含む丸棒ｗの外周面の疵や汚れ等の表面欠陥を検査し、疵や汚れ等の表面欠陥の有無を判断するための装置である。丸棒検査装置１は、円筒状で中央を丸棒ｗが通過する誘導筒７，８と誘導筒７，８をそれぞれ回転自在に軸支する軸受基台５，６を、回転軸が同一軸になるように平行して備えている。そして、誘導筒７と誘導筒８との間には、円環状の回転基台１０が設けられ、誘導筒７と誘導筒８との間には間隔がある。さらに、誘導筒７，８の内周７ａ，８ａは、丸棒ｗが通過するのに十分な径を有しており、特に、誘導筒７，８同士が対向する側の内周７ａ，８ａが、部分的に肉盛りされ、丸棒ｗが振動せずに通過可能な狭内周７ｂ，８ｂとなっている。そして、丸棒検査装置１は、丸棒ｗが、回転基台１０及び誘導筒７，８の回転中心を通過可能に作られている。また、誘導筒７の誘導筒８とは反対の側には、モータ３２が設けられ、モータ３２が誘導筒７を回転させ、回転基台１０及び誘導筒８も同時に回転する。
【００２１】
そして、回転基台１０には、素子基台２１に保持され丸棒ｗの外周面に向かってレーザ光を照射するレーザ光源２０、センサ基台２７ａ，２７ｂに保持されレーザ光源２０のレーザ光が丸棒ｗの外周面で反射した反射光を受光する受光センサであるフォトダイオード２５ａ，２５ｂ、反射光をフォトダイオード２５ａ，２５ｂに向かって集光する集光レンズ２６ａ，２６ｂ、レーザ光源２０のレーザ光が直接フォトダイオード２５ａ，２５ｂに入射しないようにする遮光板１５を備えている。レーザ光源２０は、丸棒ｗの軸に略垂直に丸棒ｗの外周面に光が当たる位置に配置されている。レーザ光源２０は、波長が３００ｎｍ〜７００ｎｍで、より具体的には、赤色レーザ（中心波長：赤色（６５０ｎｍ））、緑色レーザ（中心波長：緑色（５３２ｎｍ））、バイオレットレーザ（中心波長：青紫（４０５ｎｍ））、青色レーザ（中心波長：青色（３７５ｎｍ））等である。
【００２２】
ここで、受光センサであるフォトダイオードは、２つあり、１つのフォトダイオード２５ａは、丸棒ｗの軸断面視で、丸棒ｗの軸におけるレーザ光源２０からのレーザ光の入射方向とのなす角度（図３のθａ、図３でレーザ光源２０から反時計回りの位置の角度）が９０度を超え１８０度未満になるように配置されている。また、もう１つのフォトダイオード２５ｂは、丸棒ｗの軸断面視で、丸棒ｗの軸におけるレーザ光源２０からのレーザ光の入射方向とのなす角度（図３のθｂ、図３でレーザ光源２０から時計回りの位置の角度）が９０度を超え１８０度未満になるように配置されている。そして、モータ３２により誘導筒７，８を含め回転基台１０が回転することで、丸棒ｗ、レーザ光源２０及びフォトダイオード２５ａ，２５ｂの配置が維持された状態で、丸棒ｗの外周面の外側を、レーザ光源２０、フォトダイオード２５ａ，２５ｂ及び遮光板１５が回転することになる。
【００２３】
図３に示しように、レーザ光源２０には電源２２が接続され、レーザ光源２０からレーザ光が発射されることになる。また、フォトダイオード２５ａには、フォトダイオード２５ａが出力する受光した光のレベルを処理し疵や汚れ等の表面欠陥の有無を判定するデータ解析部３０が接続されている。
【００２４】
このように構成された丸棒検査装置１の動作を図４を基に説明する。尚、図４においては、丸棒ｗの断面を集光レンズ２６ａやフォトダイオード２５ａに比べて比較的大きく記載しているが、これは丸棒ｗを強調して説明するためである。すなわち図４（ａ）に示すように、レーザ光源２０からのレーザ光が、丸棒ｗの外周面で反射して、その反射光が集光レンズ２６ａで集められフォトダイオード２５ａに入射する。尚、図４及び本説明は、フォトダイオード２５ａに関して説明しているが、フォトダイオード２５ｂについても同様である。
【００２５】
このフォトダイオード２５ａが捉える反射光のレベルは、図４（ｂ）に示すように、疵や汚れ等の表面欠陥がなければほぼ一定のレベル（ベースライン・レベル）になるが、表面欠陥があると反射光の光量が減少し、表面欠陥に応じたレベル分低下することになる。この反射光量減少を、データ解析部３０で検出することにより、丸棒ｗの疵や汚れ等の表面欠陥の検査が可能となる。尚、反射光のベースライン・レベルは、ほぼ安定しているものの若干の変動があることから、レベルの移動平均を行い、反射光量減少のみを適切に判定できるようにしてもよい。尚、検査自体は角度θａ，θｂが９０度を超え１８０度未満であれば可能であるが、角度θａ，θｂが小さいと表面欠陥によるレベルの低下が少ないことから、より精度を向上させる観点からは、約１３０度〜約１７０度の範囲が好ましい。また、表面欠陥による反射光量減少の絶対値から判断することも可能であるが、角度θａ，θｂにより反射光のレベル（ベースライン・レベル）が異なることを考慮すると、反射光量減少のレベル（ベースライン・レベル）に対する変位を用いることが好ましい。
【００２６】
以上のように本実施例の丸棒検査装置１によれば、レーザ光源２０からのレーザ光の外周面での反射光をフォトダイオード２５ａ，２５ｂで受光し、受光した光のレベルから外周面を検査することから、レーザ光源２０とフォトダイオード２５ａ，２５ｂのみの簡易な装置で容易に丸棒ｗの外周面の疵や汚れ等の表面欠陥を検出することができる。また、本実施例の丸棒検査装置１は、非接触で検査を行うことから、検査にあたって丸棒ｗの揺れや振動に影響されにくい。但し、丸棒ｗが極細になってくると揺れや振動の影響を受けやすくなるため、本実施例の丸棒検査装置１では、誘導筒７，８の内周７ａ，８ａに狭内周７ｂ，８ｂを設けている。尚、丸棒ｗの太さを例示すると、例えば直径が約０．１ｍｍで、約０．０１ｍｍの表面欠陥を検出することができる。このように、従来の光源として発光ダイオードを使用していた場合に直径が約１ｍｍ〜約３ｍｍの丸棒で、幅が約０．１ｍｍ〜約０．５ｍｍの疵の検出が可能であった場合に比べ、極細の丸棒ｗの表面欠陥の検出が可能となっている。
【００２７】
尚、本実施例では、レーザ光源２０とフォトダイオード２５ａ，２５ｂを丸棒ｗの周囲で回転させ、丸棒ｗの全周の検査を可能としているが、レーザ光源２０とフォトダイオード２５ａ，２５ｂとを固定し、丸棒ｗを回転させて全周の検査を行うことも可能である。但し、例えば線材のように長尺でそれ自身を回転させることが困難な丸棒の場合は、レーザ光源２０とフォトダイオード２５ａ，２５ｂとが回転する方が好ましい。
【００２８】
ここで、上述のような極細の丸棒ｗの全周を検査する場合、受光センサを本実施例のように２つ設けることでより効率的な検査を行うことができるようになるが、１つであってもよい。本実施例の場合、例えば、丸棒ｗの全周検査時の丸棒通過速度は、２５ｍｍ／ｓで、回転基台１０の回転速度が１２０ｒｐｍである。
【００２９】
尚、本実施例のように、レーザ光源２０からのレーザ光で、丸棒ｗでの反射光以外のレーザ光を遮光するための遮光板１５を設けたことから、フォトダイオード２５ａ，２５ｂに入射する不要な光を遮り、より精度の高い極細の丸棒ｗの外周面の疵や汚れ等の表面欠陥の検出が可能となる。
【００３０】
また、より安価なレーザ光源を用いる場合には、赤色レーザを用いればよいが、より精度の高い検出を行いたい場合には、波長の長い色を選択するようにすればよい。さらに、本実施例では、受光センサとしてフォトダイオードを用いたが、より細密な検出を行うために、光電子増倍管（フォトマル）を用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明によれば、レーザ光源と受光センサのみの簡易な装置で容易に極細のパイプ形状を含む丸棒の外周面の疵や汚れ等の表面欠陥を検出することができる丸棒検査装置及び丸棒検査方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・・・丸棒検査装置
４・・・・・基台
５・・・・・軸受基台
６・・・・・軸受基台
７・・・・・誘導筒
７ａ・・・・内周
７ｂ・・・・狭内周
８・・・・・誘導筒
８ａ・・・・内周
８ｂ・・・・狭内周
１０・・・・回転基台
１５・・・・遮光板
２０・・・・レーザ光源
２１・・・・素子基台
２２・・・・電源
２５ａ・・・フォトダイオード
２５ｂ・・・フォトダイオード
２６ａ・・・集光レンズ
２６ｂ・・・集光レンズ
２７ａ・・・センサ基台
２７ｂ・・・センサ基台
３０・・・・データ解析部
３２・・・・モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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