(57)【要約】【課題】従来の清浄度判定装置では、大型で複雑な形状に形成される部材をワークとする場合には、ワーク表面と投光部および受光部との位置関係を高精度に保持した状態で測定を行うことが困難であり、適正な判定を安定して行うことができなかった。【解決手段】投光部２０からワーク５０表面に赤外線光を照射して、受光部３０にて反射光を検出し、検出した反射光からワーク表面での吸光度を算出し、算出した吸光度を用いてワーク表面の清浄度を判定する装置１であって、前記投光部は、面光源２１と、照射された赤外線光を集束させる集束レンズ２３とを備え、前記受光部は、ワーク表面の汚れ物質５１に対して赤外吸収が生じる波長の赤外線光が透過可能な干渉フィルタ３３と、ワーク表面からの反射光を受光する受光センサ３１とを備え、赤外線光のワーク表面への照射範囲Ｒａを、ワーク５０表面からの反射光の受光範囲Ｒｂよりも大きく構成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク表面に赤外線光を照射する投光部と、
前記ワーク表面からの反射光を検出する受光部と、
前記受光部にて検出した反射光からワーク表面での吸光度を算出し、
算出した吸光度、および予め求めておいたワーク表面の汚れ物質付着量と吸光度との関係を用いて、ワーク表面の清浄度を判定する処理部とを備えた清浄度判定装置であって、
前記投光部は、所定の大きさを有した赤外線光を照射する面光源と、前記面光源から照射される赤外線光を集束させて集束光とするレンズとを備え、
前記受光部は、ワーク表面に付着する汚れ物質に対して赤外吸収が生じる波長の赤外線光が透過可能なフィルタと、前記フィルタを透過したワーク表面からの反射光を受光する受光器とを備え、
前記投光部から照射される赤外線光のワーク表面への照射範囲を、前記受光部におけるワーク表面からの反射光の受光範囲よりも大きく構成した、
ことを特徴とする清浄度判定装置。
【請求項２】
前記受光部における反射光の受光範囲は、前記ワーク表面において清浄度を判定する領域の大きさに応じて調節可能である、
ことを特徴とする請求項１に記載の清浄度判定装置。
【請求項３】
前記照射範囲の大きさは、前記清浄度判定装置において許容される前記投光部及び受光部とワーク表面との間の距離変動により生じる、受光範囲の照射範囲に対するワーク表面方向へのずれ量の大きさに応じた大きさに構成される、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の清浄度判定装置。
【請求項４】
ワーク表面に赤外線光を照射し、前記ワーク表面からの反射光を受光して、受光した反射光からワーク表面での吸光度を算出し、
算出した吸光度、および予め求めておいたワーク表面の汚れ付着量と吸光度との関係を用いて、ワーク表面の清浄度を判定する清浄度判定方法であって、
前記ワーク表面には、面光源から照射された所定の大きさを有する赤外線光を集束させた集束光を照射し、
前記ワーク表面からの反射光の受光は、
ワーク表面に付着する汚れ物質に対して赤外吸収が生じる波長の赤外線光が透過可能なフィルタを透過した反射光を受光することで行い、
照射される赤外線光のワーク表面への照射範囲が、前記ワーク表面からの反射光の受光範囲よりも大きい、
ことを特徴とする清浄度判定方法。
【請求項５】
前記反射光の受光範囲を、前記ワーク表面において清浄度を判定する領域の大きさに応じて調節する、
ことを特徴とする請求項４に記載の清浄度判定方法。
【請求項６】
前記照射範囲の大きさを、前記清浄度判定方法において許容される赤外線光の投光部及び受光部とワーク表面との間の距離変動により生じる、受光範囲の照射範囲に対するワーク表面方向へのずれ量の大きさに応じた大きさに構成する、
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の清浄度判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク表面に赤外線光を照射し、前記ワーク表面からの反射光を検出して、検出した反射光からワーク表面での吸光度を算出し、算出した吸光度と、予め求めておいたワーク表面の汚れ付着量と吸光度との関係とを用いて、ワーク表面の清浄度を判定する清浄度判定装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、エンジンのシリンダブロック、シリンダヘッド、およびチェーンケースや、トランスミッションのミッションケースを組み付ける場合、その組み付け面に液状ガスケット等のシール材を塗布してオイル漏れ等が発生することを防止している。
前記エンジンのシリンダブロック等やトランスミッションのミッションケースといった各部材における組み付け面は、鋳造部品に機械加工を施して形成されており、加工後の組み付け面には加工油が付着しているため、前記各部材を機械加工の後に洗浄して、付着した加工油を除去するようにしている。
【０００３】
前述のように、前記組み付け面に付着した加工油は洗浄により除去されるが、場合によっては完全に除去しきれずに、洗浄後の組み付け面に加工油が残留したり、また洗浄剤が加工面に残留したりすることがある。
このように、加工油や洗浄剤がシール材を塗布する組み付け面に残留していると、シール材のシール性が低下してオイル漏れ等の原因となるため、シール材が塗布される面（シール面）に加工油や洗浄剤等の汚れ物質が付着しているか否かを把握することが重要である。
そこで、従来は、シール面への汚れ物質の付着状況、すなわちシール面の清浄度を、次のようにして測定していた。
【０００４】
例えば、前記シール面に所定長さおよび所定幅の粘着テープを貼り付けして、貼り付けた粘着テープを貼り付け面に対する略垂直上方へ引張って剥離させ、その剥離に必要な荷重を計測し、計測した剥離荷重の大きさに基づいて前記シール面の清浄度を判定していた。
しかし、貼り付けた粘着テープの剥離荷重によりシール面の清浄度を判定する方法では、粘着テープの剥離等の作業を人手により行っていて、粘着テープの剥離角度や剥離速度等にばらつきが生じたり、粘着テープのシール面に対する粘着力の温度依存性が高いため、同じ清浄度でも温度によって測定される剥離荷重の大きさが異なったりするため、測定値の精度が低く適正な判定をすることが困難であった。
また、人手による測定のため測定に多くの時間を要することとなり、エンジンやトランスミッションの組立て工程におけるサイクルタイム内で測定を完了させることが困難であった。
【０００５】
このような問題点を解決して高い精度でシール面等のワーク表面の清浄度を判定する方法として、特許文献１に示すような技術がある。
つまり、特許文献１においては、投光部に備えられる赤外線光源からワーク表面に対して赤外線光を照射するとともに、汚染物質が付着するワーク表面にて反射した赤外線光を受光部にて受光して、受光した赤外線光の吸収量を検知し、検知した吸収量に応じてワーク表面の清浄度を測定する装置が考案されている。この場合、例えば有機分子に多く含まれるＣ-Ｈ基に対して吸収が生じる波長の赤外線光のみを検知することで、有機分子にて構成される汚染物質を検出するようにしている。
【特許文献１】特開２００２−３５０３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の特許文献１に記載される、ワーク表面に赤外線光を照射し、汚染物質が付着するワーク表面にて反射した赤外線光の吸収量を検知して、検知した吸収量に応じてワーク表面の清浄度の測定を行う従来の装置においては、一般的に、赤外線光を照射する光源として点光源を用い、点光源からの赤外線光をワーク表面の極狭い範囲に集光させて照射するとともに、赤外線光の受光範囲を前記照射範囲と同じ範囲に設定しているため、測定を行うワーク表面と前記装置との間の距離や角度が若干変化しただけでも、検知される赤外線光の吸収量が大きく変化して、ワーク表面の清浄度を適切に判定することができないという問題がある（例えば、許容できるワーク表面と前記装置との距離変化は±０．５ｍｍ程度）。
【０００７】
特に、従来において赤外線光の照射により表面の清浄度を判定する場合には、測定対象となるワークは、主に面粗度が小さく略鏡面状の表面を有する半導体基板等であり、このワークを据付型で大型に構成される装置のステージに高精度に位置決めして載置した上で、前記ワークに対して高精度に位置決めされた投光部および受光部により赤外線吸収量の測定を行っていたので、ワーク表面と前記装置との間の距離や角度のばらつきが問題になることはなかったが、大型で複雑な形状に形成される重量物であるエンジンやトランスミッションの構成部材となる鋳造部品をワークとする場合には、これらのワークを前記装置のステージに載置して、ワーク表面と投光部および受光部との位置関係を高精度に保持した状態で測定を行うことが困難であり、適正な判定を安定して行うことができなかった。
【０００８】
そこで、本発明においては、エンジンやトランスミッションの構成部材等のように大型で複雑な形状のワークについても、赤外線光の吸収量を精度良く測定して、ワーク表面の清浄度を容易かつ適切に判定することができる清浄度判定装置および方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する清浄度判定装置および方法は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、ワーク表面に赤外線光を照射する投光部と、前記ワーク表面からの反射光を検出する受光部と、前記受光部にて検出した反射光からワーク表面での吸光度を算出し、算出した吸光度、および予め求めておいたワーク表面の汚れ物質付着量と吸光度との関係を用いて、ワーク表面の清浄度を判定する処理部とを備えた清浄度判定装置であって、前記投光部は、所定の大きさを有した赤外線光を照射する面光源と、前記面光源から照射される赤外線光を集束させて集束光とするレンズとを備え、前記受光部は、ワーク表面に付着する汚れ物質に対して赤外吸収が生じる波長の赤外線光が透過可能なフィルタと、前記フィルタを透過したワーク表面からの反射光を受光する受光器とを備え、前記投光部から照射される赤外線光のワーク表面への照射範囲を、前記受光部におけるワーク表面からの反射光の受光範囲よりも大きく構成した。
これにより、清浄度判定装置は、該清浄度判定装置とワークとの距離や角度等の位置関係や、ワークの表面状態等といった不確定な変動要素に対する、受光器にて受光する反射光の強度変化、ひいては算出される吸光度の変化を抑えることができ、高いロバスト性をもって清浄度の判定を行うことができる。
従って、ワークがシリンダブロックやミッションケース等のように大きくて複雑な形状を有した部材であって、ワーク表面に対する清浄度判定装置の距離や角度等の姿勢を常に一定にすることが困難な場合でも、容易かつ安定的に清浄度の判定を適切に行うことが可能となる。
【００１０】
また、請求項２記載の如く、前記受光部における反射光の受光範囲は、前記ワーク表面において清浄度を判定する領域の大きさに応じて調節可能である。
これにより、様々な大きさのワークに対して、清浄度判定装置を用いての清浄度の判定を行うことが可能となり、該清浄度判定装置の汎用性を向上させることができる。
【００１１】
また、請求項３記載の如く、前記照射範囲の大きさは、前記清浄度判定装置において許容される前記投光部及び受光部とワーク表面との間の距離変動により生じる、受光範囲の照射範囲に対するワーク表面方向へのずれ量の大きさに応じた大きさに構成される。
これにより、清浄度判定装置にて許容される範囲内であれば、前記距離の大きな変動があった場合でも、受光範囲が照射範囲内に確実に収まることとなって、受光器にて受光する反射光強度の変動を抑えることができ、ワーク表面の清浄度の適切な判定を、容易かつ安定的に行うことが可能である。
【００１２】
また、請求項４記載の如く、ワーク表面に赤外線光を照射し、前記ワーク表面からの反射光を受光して、受光した反射光からワーク表面での吸光度を算出し、算出した吸光度、および予め求めておいたワーク表面の汚れ付着量と吸光度との関係を用いて、ワーク表面の清浄度を判定する清浄度判定方法であって、前記ワーク表面には、面光源から照射された所定の大きさを有する赤外線光を集束させた集束光を照射し、前記ワーク表面からの反射光の受光は、ワーク表面に付着する汚れ物質に対して赤外吸収が生じる波長の赤外線光が透過可能なフィルタを透過した反射光を受光することで行い、照射される赤外線光のワーク表面への照射範囲が、前記ワーク表面からの反射光の受光範囲よりも大きい。
これにより、清浄度の判定を行う清浄度判定装置とワークとの距離や角度等の位置関係や、ワークの表面状態等といった不確定な変動要素に対する、受光器にて受光する反射光の強度変化、ひいては算出される吸光度の変化を抑えることができ、高いロバスト性をもって清浄度の判定を行うことができる。
従って、ワークがシリンダブロックやミッションケース等のように大きくて複雑な形状を有した部材であって、ワーク表面に対する前記清浄度判定装置の距離や角度等の姿勢を常に一定にすることが困難な場合でも、容易かつ安定的に清浄度の判定を適切に行うことが可能となる。
【００１３】
また、請求項５記載の如く、前記反射光の受光範囲を、前記ワーク表面において清浄度を判定する領域の大きさに応じて調節する。
これにより、様々な大きさのワークに対して清浄度の判定を行うことが可能となり、該清浄度判定装置の汎用性を向上させることができる。
【００１４】
また、請求項６載の如く、前記照射範囲の大きさを、前記清浄度判定方法において許容される赤外線光の投光部及び受光部とワーク表面との間の距離変動により生じる、受光範囲の照射範囲に対するワーク表面方向へのずれ量の大きさに応じた大きさに構成する。
これにより、清浄度判定装置にて許容される範囲内であれば、前記距離の大きな変動があった場合でも、受光範囲が照射範囲内に確実に収まることとなって、受光する反射光強度の変動を抑えることができ、ワーク表面の清浄度の適切な判定を、容易かつ安定的に行うことが可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高いロバスト性をもってワーク表面の清浄度の判定を行うことができ、ワークがシリンダブロックやミッションケース等のように大きくて複雑な形状を有した部材であって、ワーク表面に対する前記清浄度判定装置の距離や角度等の姿勢を常に一定にすることが困難な場合でも、容易かつ安定的に清浄度の判定を適切に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
【００１７】
図１に示す清浄度判定装置１は、エンジンやトランスミッションの構成部材等の表面の清浄度を判定する装置であって、ワーク５０の表面に赤外線光を照射する投光部２０、およびワーク５０の表面にて反射した反射光を受光する受光部３０を有するセンサヘッド部１０と、前記センサヘッド部１０にて検知された反射光の吸光度に基づいてワーク５０表面の清浄度の判定を行う処理部４０とを備えている。
前記投光部２０および受光部３０は、一つのケース１１内に収納されている。
【００１８】
前記センサヘッド部１０の投光部２０は、面状の所定の大きさを有する赤外線光を照射する面光源２１と、ｐ偏光（照射される赤外線光のうち、ワーク５０表面に対する入射光と反射光の作る面内に電場ベクトルの方向が向いている成分）のみを透過させるｐ偏光子２２と、前記面光源２１から照射された赤外線光を集束させる集束レンズ２３とを備えている。
【００１９】
また、前記センサヘッド部１０の前記受光部３０は、前記面光源２１から照射され、ワーク５０の表面にて反射した反射光を集束させる集束レンズ３２と、前記集束レンズ３２により集束された反射光を受光する受光センサ３１と、前記集束レンズ３２と受光センサ３１との間に配置され、反射光のうち特定の波長の赤外線光のみを透過させる干渉フィルタ３３とを備えている。
【００２０】
前記干渉フィルタ３３は、円盤状部材に複数のフィルタ３３ａ・３３ａ・・・を周方向に配置して構成されており、モータ３４により回転軸３３ｂを中心にして回転駆動可能となっている。
前記複数のフィルタ３３ａ・３３ａ・・・は、互いに異なる波長の赤外線光を透過させるフィルタに構成されており、該複数のフィルタ３３ａ・３３ａ・・・のうちの一つは、有機物に含まれるＣ−Ｈ結合の振動波長域の赤外線光、つまりＣ−Ｈ結合の存在により吸光が生じる波長域の赤外線光を透過させるフィルタに構成されている。
なお、Ｃ−Ｈ結合の吸収波長ピ−クは３．４μｍとなっている。
【００２１】
前記処理部４０は、演算装置４１および記憶装置４２を備えており、前記演算装置では、受光センサ３１にて検知した反射光からワーク５０表面での吸光度を算出し、算出した吸光度からワーク５０表面の清浄度を判定することが行われる。また、前記記憶装置４２には、予め求められた、ワーク５０表面に付着している汚れ物質５１の量とワーク５０表面で反射した赤外線光の吸光度との関係が記憶されている。
【００２２】
本例の場合、例えば前記ワーク５０はエンジンのシリンダブロック、シリンダヘッド、およびチェーンケースや、トランスミッションのミッションケースであり、計測対象となる前記ワーク５０の汚れ物質５１は、機械加工する際の加工油や、付着した加工油を洗浄・除去するための洗浄剤である。
また、本清浄度判定装置１においてワーク５０表面の清浄度を判定する場合、センサヘッド部１０とワーク５０との間に所定の間隔ｄを設けた状態で、該センサヘッド部１０をセットするようにしている。
【００２３】
このように構成される清浄度判定装置１においては、次のようにしてワーク５０表面の清浄度が判定される。
まず、投光部２０の面光源２１から所定の大きさを有した赤外線光が照射され、照射された赤外線光はｐ偏光子２２を通過することでｐ偏光のみとなる。その後、赤外線光は集束レンズ２３を通過して集束され、集束光となった赤外線光がワーク５０表面における所定の大きさの範囲Ｒａに照射される。
【００２４】
照射された赤外線光はワーク５０表面にて反射し、その反射光は受光部３０の集束レンズ３２により集束され、前記干渉フィルタ３３を通過した後に、前記受光センサ３１にて受光される。前記受光部３０における受光は、所定の大きさの受光範囲Ｒｂにて行われる。
この場合、前記干渉フィルタ３３を通過することで、反射光のうち特定の波長の赤外線光のみが受光センサ３１にて受光されることとなる。
【００２５】
前記投光部２０からワーク５０表面への赤外線光の照射範囲Ｒａは、受光部３０における赤外線光の受光範囲Ｒｂよりも大きな範囲に構成されており、例えば前記照射範囲Ｒａの大きさは、前記受光範囲Ｒｂの大きさの略１０倍程度以上の大きさに設定されている。
【００２６】
前記受光センサ３１により受光された反射光は前記処理部４０に入力され、該処理部４０の演算装置４１にて反射光の吸光度が算出される。
ここで、赤外線光の吸光度は、ランベルト・ベールの法則に従って、次の[数１]により表わされる。
【００２７】
【数１】
2008215879.tif 000003
【００２８】
なお、前記[数１]において、Ｉは測定対象となるワーク５０の反射光強度（汚れ物質５１が付着しているワーク５０表面で反射した反射光の強度）であり、Ｉｏは基準ワーク（汚れ物質５１が付着しておらず清浄な表面を有するワーク）の反射光強度であり、ｋは定数であり、ｃは汚れ物質５１の濃度であり、Ｌは赤外線光が汚れ物質５１内を通過した長さとなる光路長である。
前記光路長Ｌは、詳細には図２に示すように、投光部２０からの照射光がワーク５０表面の汚れ物質５１内を通過する距離Ｌ１と、受光部３０への反射光がワーク５０表面の汚れ物質５１内を通過する距離Ｌ２とを加えた長さである。
【００２９】
つまり、吸光度は、[数１]によると、−ｌｏｇ（Ｉ／Ｉｏ）により算出することができ、前記演算装置４１においては、これにより吸光度を算出している。
このように算出される吸光度は、例えば前記受光センサ３１にて受光される赤外線光が、Ｃ−Ｈ結合により吸光が生じる波長域の赤外線光であった場合、ワーク５０表面で反射した際に汚れ物質５１中に含まれるＣ−Ｈ結合により吸光が生じ、受光センサ３１にて受光する反射光強度が弱くなるため、測定対象となるワーク５０の反射光強度Ｉが弱くなると（基準ワークの反射光強度Ｉｏは一定である）、前記吸光度が増加することとなる。
【００３０】
また、本例においては、計測対象となるワーク５０の汚れ物質５１は加工油および洗浄剤であって一定であり、前記汚れ物質５１の濃度ｃは一定とみなすことができるので、[数１]により「（赤外線光の吸光度）∝（光路長Ｌ）」の関係が成り立つ。
また、ワーク５０表面への汚れ物質５１の付着量が増大すると、該汚れ物質５１の厚みが増して、赤外線光が汚れ物質５１内を通過する距離Ｌが長くなることから、「（光路長Ｌ）∝（汚れ物質５１の付着量）」の関係が成り立つ。
さらに、ワーク５０の表面は、付着している汚れ物質５１の量が少ないほど清浄度が高いといえるので、「（汚れ物質５１の付着量）≒（ワーク５０表面の清浄度）」の関係が成り立つ。
【００３１】
従って、「（赤外線光の吸光度）∝（汚れ物質５１の付着量）≒（ワーク５０表面の清浄度）」の関係が成り立つと言え、（赤外線光の吸光度）と（汚れ物質５１の付着量）との関係を予め求めておけば、その関係を用いて前記演算装置４１にて算出した反射光の吸光度から、ワーク５０表面の清浄度を定量的に計測して判定することが可能となる。
【００３２】
そこで、処理部４０においては、図３に示すような「（赤外線光の吸光度）と（汚れ物質５１の付着量）との関係」を予め求めておき、前記記憶装置４２に記憶させている。
そして、前記演算装置４１においては、前述のように算出された吸光度を、記憶装置４２に記憶されている「（赤外線光の吸光度）と（汚れ物質５１の付着量）との関係」に当て嵌めて、ワーク５０表面への汚れ物質５１の付着量を求め、求めた汚れ物質５１の付着量からワーク５０表面の清浄度を判定するようにしている。
この場合、判定は、ワーク５０表面がどの程度の清浄度を有しているかを具体的な数値やランク等で表わすことで行うことができ、また、ワーク５０表面の清浄度が所定の閾値よりも高いか低いかで判定することもできる。
なお、図３によると、吸光度が高いほど汚れ物質５１の付着量が多く、ワーク５０表面の清浄度が低くなっていることがわかる。
【００３３】
以上のごとく、ワーク５０表面の清浄度の判定を行う清浄度判定装置１においては、面光源２１からのワーク５０に対する照射光の入射角θが、垂直からブリュースター角だけ傾斜させた角度となるように構成している。
ここで、ブリュースター角とは、面光源２１からの赤外線光が前記汚れ物質５１に入射するときに、該赤外線光におけるｐ偏光成分の汚れ物質５１表面での反射率が０になる入射角のことをいい、空気と汚れ物質５１の光の屈折率で決定される固有値である。本例の場合は、例えばブリュースター角は５６°となっている。
【００３４】
このように、本清浄度判定装置１では、面光源２１からの照射光の入射角をブリュースター角とするとともに、該照射光のうち前記ｐ偏光子２２を通過したｐ偏光のみがワーク５０表面に照射されるように構成しているので、照射光が汚れ物質５１の表面で反射したり、汚れ物質５２の層内で多重反射したりすることを防止でき、これらの反射により生じる赤外線光の吸収率の誤差を除去することができる。
これにより、ワーク５０表面の清浄度の判定精度を向上させることが可能となっている。
【００３５】
また、ワーク５０表面へ照射される赤外線光は、面光源２１からの照射光を集束レンズ２３にて集束しつつ、広い照射範囲Ｒａでワーク５０表面へ集束光を照射しているので、面光源２１とワーク５０との間の距離や角度、つまりセンサヘッド部１０とワーク５０との間隔ｄや、センサヘッド部１０のワーク５０に対する角度が若干変化した場合でも、反射光の強度変化が殆どなく、点光源からの赤外線光を照射した場合のように反射光の強度が大きく変化する場合とは異なって、算出される吸光度の大きさが変動することは殆どない。
さらに、広い範囲に集束光を照射することで、平行光を照射した場合に比べて光の指向性が弱まるため、ワーク５０表面の面粗度の影響や加工目の影響を受けにくくなり、吸光度の変動を抑えることができる。
【００３６】
また、本清浄度判定装置１においては、前記投光部２０からの赤外線光のワーク５０表面に対する照射範囲Ｒａの大きさを、前記受光部３０の受光範囲Ｒｂの大きさに対して大きく構成しているので、前記センサヘッド部１０とワーク５０との間隔ｄが変化した場合でも、前記受光部３０における受光センサ３１にて受光する反射光の強度変化を抑えることが可能となっている。
【００３７】
つまり、従来の、投光部の光源からワーク表面に対して赤外線光を照射するとともに、ワーク表面にて反射した赤外線光を受光部にて受光して、ワーク表面の清浄度を測定する装置では、一般的に、赤外線光の照射範囲Ｒａの大きさと受光範囲Ｒｂの大きさとが同じ大きさに設定されている。
【００３８】
このように、赤外線光の照射範囲Ｒａと受光範囲Ｒｂとを同じ大きさに設定した場合において、図４（ａ）に示すように、センサヘッド部１０とワーク５０との間隔ｄが適正な間隔ｄｏに保持されているときには、前記照射範囲Ｒａの位置と受光範囲Ｒｂの位置とが一致しており、投光部２０から照射した赤外線光の全てを受光部３０にて受光することができる（但し、汚れ物質５１による吸収分は除く）。
一方、図４（ｂ）に示すように、赤外線光の照射範囲Ｒａと受光範囲Ｒｂとを同じ大きさに設定した場合で、センサヘッド部１０とワーク５０との間隔ｄが、例えば適正な間隔ｄｏよりも大きな間隔ｄａとなったときには、前記照射範囲Ｒａの位置と受光範囲Ｒｂの位置とがずれるため、投光部２０から照射した赤外線光の一部しか受光部３０にて受光することができない。
【００３９】
このように、照射範囲Ｒａと受光範囲Ｒｂとを同じ大きさに設定した場合は、センサヘッド部１０とワーク５０との間隔ｄがすこしでもずれると、受光センサ３１にて受光する赤外線光量が適正な間隔ｄｏの場合に比べて減少して、受光センサ３１にて受光する反射光強度が変動することとなる。
【００４０】
これに対し、本清浄度判定装置１のように、赤外線光の照射範囲Ｒａを受光範囲Ｒｂよりも大きく構成した場合において、図５（ａ）に示すように、センサヘッド部１０とワーク５０との間隔ｄが適正な間隔ｄｏに保持されているときには、前記受光範囲Ｒｂの全てが照射範囲Ｒａの範囲内に含まれており、投光部２０から照射した赤外線光の全てを受光部３０にて受光することが可能となっている（但し、汚れ物質５１による吸収分は除く）。
一方、図５（ｂ）に示すように、赤外線光の照射範囲Ｒａを受光範囲Ｒｂよりも大きく構成した場合で、センサヘッド部１０とワーク５０との間隔ｄが、例えば適正な間隔ｄｏよりも大きな間隔ｄａとなったときには、前記照射範囲Ｒａの位置と受光範囲Ｒｂの位置とがずれることとなる。
しかし、前記照射範囲Ｒａは受光範囲Ｒｂよりも大きく構成されているので、両者の位置がずれた場合でも、前記受光範囲Ｒｂの全てが照射範囲Ｒａの範囲内に含まれることとなっており、投光部２０から照射した赤外線光の全てを受光部３０にて受光することが可能となっている（但し、汚れ物質５１による吸収分は除く）。
【００４１】
このように、赤外線光の照射範囲Ｒａを受光範囲Ｒｂよりも大きく構成した場合は、センサヘッド部１０とワーク５０との間隔ｄがずれたときでも、受光センサ３１にて受光する赤外線光量が変化せず、受光センサ３１にて受光する反射光強度の変動を抑えることができる。
【００４２】
また、前記照射範囲Ｒａの大きさは、前記清浄度判定装置１において許容される赤外線光の投光部２０及び受光部３０とワーク５０表面との間の距離変動（すなわち前記センサヘッド部１０とワーク５０との間隔ｄの変動）により生じる、受光範囲Ｒｂの照射範囲Ｒａに対するワーク表面方向へのずれ量の大きさに応じた大きさに構成して、前記間隔ｄの変動により受光範囲Ｒｂが照射範囲Ｒａに対してずれた場合でも、受光範囲Ｒｂの全てが照射範囲Ｒａ内に収まるように構成している。
つまり、少なくとも、赤外線光の入反射方向に延びる楕円形状に形成される照射範囲Ｒａの半長径を、前記間隔ｄの適正な間隔ｄｏからの変動により生じる受光範囲Ｒｂの照射範囲Ｒａに対するずれ量に応じて、受光範囲Ｒｂの半長径よりも長く構成して、該照射範囲Ｒａが受光範囲Ｒｂよりも大きくなるようにしている。
【００４３】
例えば、前記間隔ｄの変動量をＸとし、受光範囲Ｒｂの照射範囲Ｒａに対するずれ量をＹとし、前記入射角θの補角をθａとすると、「ｔａｎ（θａ）＝Ｘ／Ｙ」の関係が成り立つ。
本例の場合、赤外線光の入射角θがブリュースター角である５６°に設定されていて前記補角θａが３４°となるため、本清浄度判定装置１において許容される前記間隔ｄの適正な間隔ｄｏからの変動量Ｘを±４ｍｍに設定して、例えば前記間隔ｄを適正な間隔ｄｏから４ｍｍだけ大きくしたとすると（変動量Ｘ＝４とすると）前述の関係から、前記ずれ量Ｙは略６ｍｍ（厳密には５．９７ｍｍ）となる。
従って、照射範囲Ｒａの半長径は、少なくとも、受光範囲Ｒｂの半長径よりも前記ずれ量Ｙ（本例の場合略６ｍｍ）だけ大きく形成される。
【００４４】
なお、センサヘッド部１０とワーク５０との間には、前記間隔ｄの変動に加えて、該センサヘッド部１０とワーク５０との角度の変動（入射角θの変動等）等といった、照射範囲Ｒａと受光範囲Ｒｂとの位置ずれの原因となる変動が生じ得るため、前記照射範囲Ｒａの半長径の長さを、受光範囲Ｒｂの半長径に前記ずれ量Ｙを加えた値に、さらに所定の長さだけ加えた値とすることもできる。
さらに、照射範囲Ｒａの半短径も、受光範囲Ｒｂの半短径よりも長く構成して、より確実に受光範囲Ｒｂが照射範囲Ｒａ内に収まるようにすることもできる。
【００４５】
本例においては、例えば、受光範囲Ｒｂの半長径を４ｍｍおよび半短径を２．５ｍｍとし、照射範囲Ｒａの半長径を１５ｍｍおよび半短径を７．５ｍｍとして、前記照射範囲Ｒａの面積を受光範囲Ｒｂの面積の略１０倍程度（厳密には１１．２５倍）の大きさの面積となるように設定しており、前記間隔ｄの適正な間隔ｄｏからの変動が、本清浄度判定装置１にて許容される変動量Ｘのうち、最大の変動（例えば±４ｍｍ）があったとしても、該照射範囲Ｒａに受光範囲Ｒｂが確実に収まるように構成している。
【００４６】
このように、センサヘッド部１０とワーク５０との間隔ｄの変動により生じる、受光範囲Ｒｂの照射範囲Ｒａに対するずれ量の大きさに応じた大きさに、該照射範囲Ｒａを構成することで、清浄度判定装置１にて許容される範囲内であれば、前記間隔ｄの大きな変動があった場合でも、受光範囲Ｒｂが照射範囲Ｒａ内に確実に収まることとなって、受光センサ３１にて受光する反射光強度の変動を抑えることができ、ワーク５０表面の清浄度の適切な判定を、容易かつ安定的に行うことが可能である。
【００４７】
以上のように、本清浄度判定装置１は、センサヘッド部１０とワーク５０との距離や角度等の位置関係や、ワーク５０の表面状態等の不確定な変動要素に対する、受光センサ３１にて受光する反射光の強度変化、ひいては算出される吸光度の変化を抑えることができ、高いロバスト性をもって清浄度の判定を行うことができる。
これにより、ワーク５０がシリンダブロックやミッションケース等のように大きくて複雑な形状を有した部材であって、ワーク５０表面に対する清浄度判定装置１の距離や角度等の姿勢を常に一定にすることが困難な場合でも、容易かつ安定的に清浄度の判定を適切に行うことが可能となっている。
【００４８】
例えば、センサヘッド部１０とワーク５０との間隔ｄの変化による吸光度の大きさの変動について言えば、点光源からの赤外線光をワーク５０に照射し、照射範囲Ｒａと受光範囲Ｒｂとを同じ大きさに構成した場合では、算出される吸光度の変化が許容範囲から外れるのは、前記間隔ｄの変化が±０．５ｍｍ程度以上となったときであるが、本清浄度判定装置１の場合のように、面光源２１からの赤外線光を集束させつつ広い範囲に照射し、照射範囲Ｒａを受光範囲Ｒｂよりも大きく構成した場合は、前記間隔ｄの変化が±４ｍｍ程度の範囲内であれば算出される吸光度の変化を許容範囲内に収めることが可能となっている。
【００４９】
また、図６に示すように、前記清浄度判定装置１は、エンジンのシリンダブロック９１とシリンダヘッド９２を接合した部材における、チェーンケースの取り付け面９１ａ・９２ａの清浄度を判定するために用いることができる。
図６には、例えばシリンダブロック９１とシリンダヘッド９２とチェーンケース（図示せず）との３面合わせ部における、シリンダヘッド９２の取り付け面９２ａに赤外線光を照射している状態を示している。
【００５０】
前記取り付け面９１ａ・９２ａにはチェーンケースとの間をシールするシール材が塗布されるが、該取り付け面９１ａ・９２ａには、前記シール材によるシール性を阻害する汚れ物質５１として、加工クーラント中に含まれる加工油やエンジンオイル等の油分、および加工クーラントを洗浄するための界面活性剤が付着している可能性がある。
従って、本清浄度判定装置１により、前記取り付け面９１ａ・９２ａの清浄度を判定して、シリンダブロック９１とシリンダヘッド９２とチェーンケースとの３面合わせ部におけるシール性を確保するようにしている。
【００５１】
このように、取り付け面９１ａ・９２ａの清浄度を判定する場合、前述のように、前記投光部２０の面光源２１からｐ偏光子２２および集束レンズ２３を通じて前記取り付け面９１ａ・９２ａへ赤外線光を照射し、該取り付け面９１ａ・９２ａにて反射した赤外線光の反射光を、受光部３０の集束レンズ３２および干渉フィルタ３３を通じて受光センサ３１にて受光し、受光した反射光の強度に基づいて、前記処理部４０にて取り付け面９１ａ・９２ａの清浄度が判定される。
【００５２】
この場合、反射光が透過される干渉フィルタ３３のフィルタ３３ａは、前記油分や界面活性剤といった有機物に含まれるＣ−Ｈ結合により吸収される波長域の赤外線光を透過させるフィルタに構成されており、このＣ−Ｈ結合により吸収される波長域の赤外線光を測定波長として用いている。
このように、フィルタ３３ａにより所定の波長域の赤外線光のみから吸光度を測定し、清浄度の判定を行うことで、判定するための処理時間を短縮することが可能となり、例えばワーク５０の製造工程において、該ワーク５０表面の清浄度の判定を、製造ラインの中で全数に対して自動で行うことが可能となる。
【００５３】
また、本清浄度判定装置１においては、反射光を、前記測定波長を透過させるフィルタ３３ａに加えて、前記測定波長よりも短くてＣ−Ｈ結合により吸収されない波長域の赤外線光を透過させるフィルタ３３ａと、前記測定波長よりも長くてＣ−Ｈ結合により吸収されない波長域の赤外線光を透過させるフィルタ３３ａとに透過させ、この測定波長よりも短い波長および長い波長を参考波長として用い、これらの参考波長に対する測定波長の吸光度合いを吸光度として算出することが可能となっている。
このように、測定波長および２つの参考波長の３波長を用いて吸光度を算出することで、前記取り付け面９１ａ・９２ａ等のワーク５０の表面状態（反射率等）の影響を受けにくくなり、正確な吸光度を算出して的確な判定を行うことができる。
【００５４】
また、受光部３０による前記受光範囲Ｒｂは、投光部２０からの照射範囲Ｒａよりも小さく構成されているが、この受光範囲Ｒｂの大きさは、前記取り付け面９１ａ・９２ａ等の測定対象となるワーク５０表面の大きさに応じて、適宜調節可能に構成されている（但し、照射範囲Ｒａ＞受光範囲Ｒｂとなる範囲で調節を行う）。
このように、受光範囲Ｒｂの大きさを調節可能に構成することで、様々な大きさのワークに対して、本清浄度判定装置１を用いての清浄度の判定を行うことが可能となり、該清浄度判定装置１の汎用性を向上させることができる。
【００５５】
また、前記清浄度判定装置１におけるセンサヘッド部１０のケース１１には、把手１２が取り付けられており、作業者が該把手１２を把持して清浄度判定装置１を持ち運ぶことができるように構成されている。
このように、清浄度判定装置１を持ち運び可能とすることで、清浄度の測定対象となるワーク５０がシリンダブロックやミッションケースのように大きくて複雑な形状を有した部材であった場合でも、清浄度判定装置１をワーク５０のほうに移動させて容易に清浄度の判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】清浄度判定装置を示す側面断面図である。
【図２】赤外線光の汚れ物質内での光路長を示す側面断面図である。
【図３】ワーク表面の汚れ物質付着量と吸光度との関係を示す図である。
【図４】赤外線光の照射範囲と受光範囲とを同じ大きさに設定した場合において、センサヘッド部とワークとの間隔が適正であるとき、および適正な間隔よりも大きな間隔であるときの、照射範囲と受光範囲との位置関係を示す図である。
【図５】赤外線光の照射範囲を受光範囲よりも大きく設定した場合において、センサヘッド部とワークとの間隔が適正であるとき、および適正な間隔よりも大きな間隔であるときの、照射範囲と受光範囲との位置関係を示す図である。
【図６】清浄度判定装置を、エンジンを構成するシリンダブロックとシリンダヘッドとチェーンケースとの３面合わせ部の表面の清浄度を判定するために用いた例を示す側面断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    清浄度判定装置
１０    センサヘッド部
１１    ケース
１２    把手
２０    投光部
２１    面光源
２２    ｐ偏光子
２３    集束レンズ
３０    受光部
３１    受光センサ
３２    集光レンズ
３３    干渉フィルタ
３３ａ  フィルタ
４０    処理部
４１    演算装置
４２    記憶装置
５０    ワーク
５１    汚れ物質
ｄ    センサヘッド部とワークとの間隔
Ｒａ    照射範囲
Ｒｂ    受光範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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