特開 2023-147451 検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023147451

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 22/02 20060101AFI20231005BHJP

   G01N 22/00 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

G01N22/02 B

G01N22/00 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022054952

(22)【出願日】2022-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000000033

【氏名又は名称】旭化成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 達郎

(72)【発明者】

【氏名】射庭 彩人

(72)【発明者】

【氏名】木村 徹

(72)【発明者】

【氏名】池田 誠人

(57)【要約】

【課題】メンテナンス作業が容易な検査装置を提供する。
【解決手段】検査装置は、発信器と、第１の導波管１１と、共振器１２と、第２の導波管１３と、受信器と、受信器で受信した電磁波の変動に基づいて、線状体Ｆに含まれる異物を検出する検出部と、を備える。共振器１２は、導入口５０と、共振部４１と、通過孔４２と、導出口６０と、を有する。共振部４１は、一端が導入口５０に接続され、他端が導出口６０に接続され、電磁波が通過する固体の誘電体１００と、誘電体１００における導入口５０から導出口６０に向かう中心軸Ｐの周りに位置する外周面を覆う導電体１０１と、を有する。通過孔４２は、誘電体１００と導電体１０１を貫通するように形成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

線状体を検査するための検査装置であって、
電磁波を発信する発信器と、
前記発信器から発信された前記電磁波が通過する第１の導波管と、
前記第１の導波管を通過した前記電磁波が導入される導入口と、前記導入口から導入された前記電磁波が通過し共振する共振部と、前記共振部に設けられ、前記線状体が通過する通過孔と、前記共振部を通過した前記電磁波が導出される導出口と、を有する共振器と、
前記共振器の前記導出口から導出された前記電磁波が通過する第２の導波管と、
前記第２の導波管を通過した前記電磁波を受信する受信器と、
前記受信器で受信した前記電磁波の変動に基づいて、前記線状体に含まれる異物を検出する検出部と、を備え、
前記共振部は、
一端が前記導入口に接続され、他端が前記導出口に接続され、前記電磁波が通過する固体の誘電体と、
前記誘電体における前記導入口から前記導出口に向かう中心軸の周りに位置する外周面を覆う導電体と、を有し、
前記通過孔は、前記誘電体と前記導電体を貫通するように形成されている、
検査装置。

【請求項2】

前記誘電体は、樹脂またはセラミックスである、
請求項１に記載の検査装置。

【請求項3】

前記共振部の前記誘電体が前記導入口を介して前記第１の導波管内に延長した第１の延長部と、
前記共振部の前記誘電体が前記導出口を介して前記第２の導波管内に延長した第２の延長部とを、さらに備える、
請求項１または２に記載の検査装置。

【請求項4】

前記第１の延長部は、前記第１の導波管において前記電磁波が入射する方向に対して傾斜した入射端面を有し、
前記第２の延長部は、前記第２の導波管において前記電磁波が出射する方向に対して傾斜した出射端面を有する、
請求項３に記載の検査装置。

【請求項5】

前記入射端面及び前記出射端面は、３０°以上６０°以下の角度で傾斜している、
請求項４に記載の検査装置。

【請求項6】

前記第１の延長部及び前記第２の延長部は、誘電率が、空気により近い誘電率から前記共振部に近づくにつれて前記共振部の前記誘電体の誘電率に近づくように構成されている、
請求項３から５のいずれか一項に記載の検査装置。

【請求項7】

前記第１の延長部及び前記第２の延長部は、前記誘電率が異なる複数層を有する、
請求項６に記載の検査装置。

【請求項8】

前記導入口及び前記導出口は、絞り穴である、
請求項１から７のいずれか一項に記載の検査装置。

【請求項9】

前記共振器は、前記共振部を保持する治具をさらに有する、
請求項１から８のいずれか一項に記載の検査装置。

【請求項10】

前記治具は、前記共振器の前記通過孔に連通し、前記線状体が通過する治具通過孔を有する、
請求項９に記載の検査装置。

【請求項11】

前記治具は、前記共振部をはめ込み可能なはめ込み部を有する、
請求項９または１０に記載の検査装置。

【請求項12】

前記第１の導波管及び前記第２の導波管は、前記治具に固定されるフランジ部を有する、
請求項９から１１のいずれか一項に記載の検査装置。

【請求項13】

前記誘電体は、直方体形状又は円柱形状を有し、
前記導電体は、前記誘電体の前記外周面に被覆された金属膜である、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の検査装置。

【請求項14】

前記共振器の前記通過孔は、前記導入口から前記導出口に向かう方向に対し垂直方向に向けて形成されている、
請求項１から１３のいずれか一項に記載の検査装置。

【請求項15】

前記共振器は、複数の前記通過孔を有する、
請求項１から１４のいずれか一項に記載の検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ガラス繊維、プラスチック繊維のような線状体の製造ラインにおいて、設備や周囲環境、製造プロセスなどに起因して当該線状体にゴミや埃などの異物が付着する場合がある。線状体に付着した異物を検出するべく、空洞共振器内で線状体に電磁波を入射する検査装置が利用されている。かかる空洞共振器において、線状体に電磁波を入射すると、空洞共振器の内部の媒質と線状体の誘電率によって決まる周波数で共振が起こる。誘電率に差がある異物が線状体に含まれていると、その共振の周波数に変化が生じるため、その変化を捉えることで異物を検出することができる（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平６－６６７３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述の検査装置では、空洞共振器に線状体を貫通走行させるため、空洞共振器の空洞に、線状体から落下したごみや埃が溜まることが懸念される。空洞共振器の空洞にごみや埃が溜まると、それらを空洞から取り除く作業が必要になり、メンテナンス作業が大変である。

【0005】

そこで、本発明は、メンテナンス作業が容易な検査装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、共振部が、固体の誘電体と、誘電体を覆う導電体を有することで、上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明の態様は以下を含む。

【0007】

（１）線状体を検査するための検査装置であって、電磁波を発信する発信器と、前記発信器から発信された前記電磁波が通過する第１の導波管と、前記第１の導波管を通過した前記電磁波が導入される導入口と、前記導入口から導入された前記電磁波が通過し共振する共振部と、前記共振部に設けられ、前記線状体が通過する通過孔と、前記共振部を通過した前記電磁波が導出される導出口と、を有する共振器と、前記共振器の前記導出口から導出された前記電磁波が通過する第２の導波管と、前記第２の導波管を通過した前記電磁波を受信する受信器と、前記受信器で受信した前記電磁波の変動に基づいて、前記線状体に含まれる異物を検出する検出部と、を備え、前記共振部は、一端が前記導入口に接続され、他端が前記導出口に接続され、前記電磁波が通過する固体の誘電体と、前記誘電体における前記導入口から前記導出口に向かう中心軸の周りに位置する外周面を覆う導電体と、を有し、前記通過孔は、前記誘電体と前記導電体を貫通するように形成されている、検査装置。
（２）前記誘電体は、樹脂またはセラミックスである、（１）に記載の検査装置。
（３）前記共振部の前記誘電体が前記導入口を介して前記第１の導波管内に延長した第１の延長部と、前記共振部の前記誘電体が前記導出口を介して前記第２の導波管内に延長した第２の延長部とを、さらに備える、（１）または（２）に記載の検査装置。
（４）前記第１の延長部は、前記第１の導波管において前記電磁波が入射する方向に対して傾斜した入射端面を有し、前記第２の延長部は、前記第２の導波管において前記電磁波が出射する方向に対して傾斜した出射端面を有する、（３）に記載の検査装置。
（５）前記入射端面及び前記出射端面は、３０°以上６０°以下の角度で傾斜している、（４）に記載の検査装置。
（６）前記第１の延長部及び前記第２の延長部は、誘電率が、空気により近い誘電率から前記共振部に近づくにつれて前記共振部の前記誘電体の誘電率に近づくように構成されている、（３）から（５）のいずれか一項に記載の検査装置。
（７）前記第１の延長部及び前記第２の延長部は、前記誘電率が異なる複数層を有する、（６）に記載の検査装置。
（８）前記導入口及び前記導出口は、絞り穴である、（１）から（７）のいずれか一項に記載の検査装置。
（９）前記共振器は、前記共振部を保持する治具をさらに有する、（１）から（８）のいずれか一項に記載の検査装置。
（１０）前記治具は、前記共振器の前記通過孔に連通し、前記線状体が通過する治具通過孔を有する、（９）に記載の検査装置。
（１１）前記治具は、前記共振部をはめ込み可能なはめ込み部を有する、（９）または（１０）に記載の検査装置。
（１２）前記第１の導波管及び前記第２の導波管は、前記治具に固定されるフランジ部を有する、（９）から（１１）のいずれか一項に記載の検査装置。
（１３）前記誘電体は、直方体形状又は円柱形状を有し、前記導電体は、前記誘電体の前記外周面に被覆された金属膜である、（１）から（１２）のいずれか一項に記載の検査装置。
（１４）前記共振器の前記通過孔は、前記導入口から前記導出口に向かう方向に対し垂直方向に向けて形成されている、（１）から（１３）のいずれか一項に記載の検査装置。
（１５）前記共振器は、複数の前記通過孔を有する、（１）から（１４）のいずれか一項に記載の検査装置。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、メンテナンス作業が容易な検査装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施の形態に係る検査装置の構成の概略を示す説明図である。

【図2】検査装置の主要部分を中心軸を通る垂直断面で切断したＡ－Ａ断面図である。

【図3】検査装置の主要部分の構成を分解した分解図である。

【図4】共振部の構成を示す図である。

【図5】共振部内の電界強度の一例を示す腹の数ｎ＝３の場合の画像である。

【図6】異物がある場合と異物がない場合の受信電磁波の強度の一例を示すグラフである。

【図7】延長部を有する検査装置の主要部分のＡ－Ａ断面図である。

【図8】延長部がある場合と延長部がない場合の受信電磁波の強度の一例を示すグラフである。

【図9】複数の層を有する延長部を有する検査装置の主要部分のＡ－Ａ断面図である。

【図10】複数の通過孔を有する検査装置の構成の概略を示す説明図である。

【図11】共振部の他の構成例を示す図である。

【図12】検査装置の主要部分の他の構成例を分解した分解図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の実施の形態について、以下具体的に説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はその実施の形態のみに限定されるものではない。同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面中、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。

【0011】

図１は、本実施の形態に係る検査装置１の構成の概略を示す説明図である。図２は、検査装置１の主要部分をその中心軸Ｐを通る垂直断面で切断したＡ－Ａ断面図である。図３は、検査装置１の主要部分の構成を分解した分解図である。

【0012】

図１に示すように、検査装置１は、発信器１０と、第１の導波管１１と、共振器１２と、第２の導波管１３と、受信器１４と、検出部１５を備えている。

【0013】

発信器１０は、所定の共振周波数を中心とした所定の範囲（第１の範囲）の周波数を含む連続波を発生させる装置である。本実施形態では、発信器１０は、主にミリ波（３０ＧＨｚ以上３００ＧＨｚ未満）帯に属する電磁波を共振に利用することを想定し、ミリ波を含む電磁波を発信可能である。なお、発信器１０は、３００ＧＨｚ以上の電磁波、或いは３０ＧＨｚ以下の電磁波を発信可能であってもよい。

【0014】

第１の導波管１１は、発信器１０が発信した電磁波を共振器１２へ導くための部材である。第１の導波管１１の一端は発信器１０に接続され、第１の導波管１１の他端は共振器１２に接続されている。第２の導波管１３は、共振器１２から導出した電磁波を受信器１４へ導くための部材である。第２の導波管１３の一端は共振器１２に接続され、他端は受信器１４に接続されている。第１の導波管１１及び第２の導波管１３は、導電性部材である金属により形成されている。

【0015】

図２に示すように第１の導波管１１は、その内部に、電磁波が通過する方向（電磁波の進行方向Ｘ）に沿った空洞の導波路２０を有している。第２の導波管１３は、電磁波の進行方向Ｘに沿った空洞の導波路３０を有している。図３に示すように導波路２０、３０の電磁波の進行方向Ｘに垂直な断面（以下、単に「断面」ともいう。）は、方形形状を有する。導波路２０、３０の断面の断面積は、共振器１２で共振させる電磁波の周波数（共振周波数）によって決定することができる。本実施の形態において、導波路２０、３０の断面は、共振器１２が有する後述の共振部４１における電磁波の進行方向Ｘの端面と同一の寸法を有する。なお、導波路２０、３０の断面の断面積および形状は、共振器１２の共振部４１の端面と同一でなくてもよい。また、第１の導波管１１および第２の導波管１３の長さも特に限定されない。第１の導波管１１および第２の導波管１３には、例えば、ＥＩＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ａｌｌｉａｎｃｅ）規格において規定された、所定の周波数帯域の電磁波に対応する寸法を有する形状の導波路（導波管）を適宜選択して用いることができる。

【0016】

図１乃至図３に示すように第１の導波管１１は、共振器１２側の端部に、共振器１２を固定するための円盤状のフランジ部２１を有している。フランジ部２１は、例えば、共振器１２が有する後述の導入板４０及び治具４４と同じ外径を有している。同様に、第２の導波管１３は、共振器１２側の端部に、円盤状のフランジ部３１を有している。フランジ部３１は、共振器１２が有する後述の導出板４３及び治具４４と同じ外径を有している。

【0017】

共振器１２は、導入板４０と、共振部４１と、通過孔４２と、導出板４３と、治具４４を有している。

【0018】

導入板４０は、例えば円板形状を有している。導入板４０は、第１の導波管１１のフランジ部２１と共振部４１（治具４４）との間に配置されている。導入板４０は、その中心に、電磁波の進行方向Ｘに貫通する導入口５０を有している。導入口５０は、円形の小穴であり、絞り穴として機能する。導入口５０は、第１の導波管１１を通過した電磁波を共振部４１に導入することができる。

【0019】

導出板４３は、例えば円板形状を有している。導出板４３は、共振部４１（治具４４）と第２の導波管１３のフランジ部３１との間に配置されている。導出板４３は、その中心に、電磁波の進行方向Ｘに貫通する導出口６０を有している。導出口６０は、円形の小穴であり、絞り穴として機能する。導出口６０は、共振部４１を通過した電磁波を第２の導波管１３に導出することができる。

【0020】

導入板４０及び導出板４３は、フランジ部２１、３１と同じ外径を有している。なお、導入板４０及び導出板４３は、フランジ部２１、３１と必ずしも同じ形で同じ外径でなくてもよく、導波管１１、１３の断面および共振部４１の一端面１００ａまたは他端面１００ｂ（図４に記載）を覆える大きさで、導波管１１、１３および共振部４１と固定できればよい。導入板４０及び導出板４３は、電磁波が透過しないように導電体で構成されることが好ましい。また、導入板４０及び導出板４３の厚みは、電磁波を通過させない程度の厚みを確保しつつも可能な限り薄いことが好ましい。導入板４０及び導出板４３の厚みは、例えば、１μｍ以上１００μｍ未満である。本実施の形態では、厚み５０μｍの金属板に導入口５０および導出口６０を形成することで、導入板４０及び導出板４３が形成されている。

【0021】

導入口５０と導出口６０は、互いに対向するように配置されている。導入口５０と導出口６０は、例えば共振部４１の電磁波の進行方向Ｘに沿った中心軸Ｐ１上に配置されている。

【0022】

導入口５０と導出口６０は、共振部４１における電磁波の進行方向Ｘの端面の面積よりも小さい面積を有する。導入口５０と導出口６０は、共振部４１の端面の面積に対して例えば１５％以下、０．１５％以上の面積を有することが好ましい。この場合、導入口５０と導出口６０の面積が共振部４１の端面の面積に対して１５％を超える場合に比べて、導入口５０、導出口６０から電磁波の漏出を抑制することができる。また、０．１５％未満の場合に比べて、共振部４１における電磁波の強度を確保することができる。導入口５０と導出口６０は、例えば１ｍｍ以下、０．１ｍｍ以上の直径を有することが好ましい。この場合、導入口５０と導出口６０の直径が１ｍｍを超える場合に比べて、共振周波数をピークとした電磁波の波形（図６に示す）が急峻になり、異物Ｍを含む検査対象が通過したときの電磁波の波形の変化が大きく、異物Ｍに対する感度が大きくなる。また、直径が０．1ｍｍ未満の場合に比べて、共振部４１における電磁波の強度を確保することができる。

【0023】

図４は、共振部４１の斜視図である。共振部４１は、電磁波の進行方向Ｘに長い直方体形状を有している。共振部４１は、電磁波が通過する固体の誘電体１００と、誘電体１００の中心軸Ｐ１周りの外周面１００ｃを覆う導電体１０１を有している。

【0024】

誘電体１００は、電磁波を通過させる媒質であり、例えば樹脂またはセラミックスにより構成されている。誘電体１００は、電磁波の進行方向Ｘに長い直方体形状を有している。誘電体１００の長手方向（電磁波の進行方向Ｘ、中心軸Ｐ１方向）の一端面１００ａが導入口５０に接続され、他端面１００ｂが導出口６０に接続されている。

【0025】

導電体１０１は、誘電体１００にメッキ加工された金属膜である。導電体１０１は、誘電体１００の中心軸Ｐ１周りの外周面１００ｃに被覆されている。導電体１０１は、例えば１μｍ以上の厚みを有する。誘電体１０１の厚みが１μｍ以上であることで、誘電体１００を通過する電磁波が、メッキの金属膜を透過し外部に漏出することを防止することができる。なお、外周面１００ｃは、互いに対向する上面１００ｃ－１及び下面１００ｃ－２、互いに対向する２つの側面１００ｃ－３、１００ｃ－４からなる４つの面を有している。導電体１０１は、電磁波の進行方向Ｘの前後方向の端面が導入板４０及び導出板４３に接触し、中心軸Ｐ周りの外周面が治具４４に接触するように構成されている。

【0026】

共振部４１は、導入口５０から導出口６０に向かって、１つ以上の腹であってその腹の数ｎが奇数となる電磁波の定在波が生じるように構成されている。この定在波、所定の共振周波数成分を有する。一例として、本実施形態では、共振部４１で生じる定在波の腹の数ｎが３となるようにし（図５参照）、電磁波が特定の振動モードで共振するようにしている。なお、図５に示す３つの略円形の電界強度の中では、それぞれ、中央部分ほど強度が強くなっている。この図５についてさらに付言しておくと、もともとカラーで表現されていた電界強度画像を白黒の濃淡で表現している関係上、略円形の外側部分の電界強度が濃く現れているが、実際の電界強度は円の中央から離れるほど弱くなっている。本実施の形態において、例えば定在波の電界強度が強い腹の部分が３つ形成され、その一つは、共振部４１の電磁波の進行方向Ｘの中央付近に位置している。

【0027】

図４に示す通過孔４２は、検査対象である線状体Ｆが通過するための孔である。通過孔４２は、共振部４１（誘電体１００及び導電体１０１）における電磁波の進行方向Ｘの中央に形成されている。通過孔４２は、電磁波の進行方向Ｘに対し垂直な方向Ｙ、すなわち、誘電体１００の外周面１００ｃが有する対向する２つの平坦面（図４において上面１００ｃ－１、下面１００ｃ－２）に対し垂直方向Ｙに貫通している。これにより、通過孔４２は、共振部４１で生じる定在波の電界強度が強い部分に合わせて形成されている。また、通過孔４２は、線状体Ｆが共振部４１で発生する定在波の振幅の向きに通過するように形成されている。通過孔４２は、線状体Ｆよりも径が大きい円柱状の孔である。通過孔４２は、０．１ｍｍ以上２．２ｍｍ以下の直径を有する。通過孔４２が０．１ｍｍ以上であることで、線状体Ｆが共振部４１の壁面や角に擦れて傷がつくことを防ぐことができる。一方、通過孔４２が２．２ｍｍ以下であることで、電磁波の漏出を抑制し、電磁波強度のピークを急峻にすることができるので、感度のよい検査を行うことができる。通過孔４２は、１ｍｍ以上がより好ましい。通過孔４２の内表面には、誘電体１００が露出している。

【0028】

共振部４１で生じる電磁波の共振周波数ｆは次の式で示すことができる。式中、εは媒質（誘電体１００）の誘電率、μは媒質（誘電体１００）の透磁率、ａ、ｂ、ｃは、図４に示す共振部４１の寸法、ｌ、ｍ、ｎは、共振モードである。

【0029】

【数1】

【0030】

上記式から、共振部４１の寸法を小さくすることにより、高い周波数領域の共振周波数が得られる。一例として、ａ＝３．０ｍｍ、ｂ＝１．５ｍｍとし、また、ｎ＝３、ｃ＝７．２ｍｍとすることで、共振周波数７９ＧＨｚを有する定在波を共振部４１内に発生させることができる。かかる検査装置１では、線状体Ｆが通過する共振部４１に電磁波を入射し、共振部４１と線状体Ｆの誘電率によって決まる所定の共振周波数で共振させ、そこに誘電率が異なる異物Ｍが含まれている場合に生じる周波数の変化を捉えて線状体Ｆの異物Ｍを検出する。異物Ｍには、金属やプラスチックなどの誘電体の異物が含まれる。金属は、磁性、非磁性のいずれであってもよい。

【0031】

図１乃至図３に示すように、治具４４は、共振部４１を保持し、共振部４１を第１の導波管１１及び導入板４０、並びに導出板４３及び第２の導波管１３に固定する部材である。治具４４は、例えば円柱形状を有している。治具４４は、例えば金属製、樹脂製、或いはセラミックスである。治具４４は、導入板４０及び導出板４３と同じ外径を有している。なお、治具４４は、導入板４０及び導出板４３と必ずしも同じ形で同じ外径でなくてもよい。

【0032】

治具４４は、共振部４１をはめ込んで収容するはめ込み部１１０を有している。はめ込み部１１０は、治具４４の中心軸Ｐ１上に電磁波の進行方向Ｘに沿って貫通するように形成されている。はめ込み部１１０は、共振部４１と同形の直方体形状に形成されている。

【0033】

治具４４は、線状体Ｆが通過する治具通過孔１２０を有している。治具通過孔１２０は、共振部４１に形成された通過孔４２に対応する位置に垂直方向Ｙに向けて形成されている。治具通過孔１２０は、例えば通過孔４２と同じ内径を有する円柱状の孔であり、通過孔４２と連通している。

【0034】

図３に示すように第１の導波管１１のフランジ部２１、導入板４０及び治具４４は、それらを中心軸Ｐ方向（電磁波の進行方向Ｘ）に貫通するボルト１３０によって互いに固定されている。同様に、第２の導波管１３のフランジ部３１、導出板４３及び治具４４は、それらを中心軸Ｐ方向に貫通するボルト１３０によって互いに固定されている。

【0035】

受信器１４は、第２の導波管１３を通過した、共振周波数を含む電磁波を受信する。受信器１４で受信した電磁波の情報は、検出部１５に出力することができる。

【0036】

検出部１５は、共振器１２内での電磁波の変動に基づいて線状体Ｆの状態を評価する演算装置を有している。検出部１５は、受信器１４が受信する電磁波に含まれる所定の共振周波数の強度の変動に基づいて線状体Ｆの状態を評価することができ、あるいは、電磁波の発生周波数の変動に基づいて線状体Ｆの状態を評価することができる。例えば、線状体Ｆに異物が含まれている場合には、図６に示すように、電磁波のピークの周波数が変動する。検出部１５は、この電磁波のピークの周波数の変動を検出することで異物を検出する。検出部１５は、例えばコンピュータであり、記憶部に記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することで、線状体Ｆが有する異物Ｍの有無を検査することができる。

【0037】

次に、検査装置１における検査プロセスについて説明する。

【0038】

図１に示すように、検査対象である線状体Ｆが、共振器１２の通過孔４２内を所定の速度で通過する。線状体Ｆには、特に限定されないが、例えばガラス、プラスチック、天然繊維、金属等からなる糸状体や帯状体が含まれる。発信器１０から、ミリ波を含む電磁波が発信され、第１の導波管１１を通り、導入板４０の導入口５０から共振部４１に導入される。電磁波は、共振部４１の誘電体１００を通過する。このとき、電磁波の一部の共振周波数成分が共振部４１と共振する。共振部４１を通過した、共振周波数成分を含む電磁波が導出板４３の導出口６０から第２の導波管１３に導出され、第２の導波管１３を通り、受信器１４で受信される。

【0039】

受信器１４で受信した電磁波の情報は、検出部１５に出力される。検出部１５では、電磁波の周波数の情報に基づいて異物Ｍの有無を検出する。

【0040】

本実施の形態によれば、検査装置１の共振部４１が、電磁波が通過する固体の誘電体１００と、誘電体１００の外周面１００ｃを覆う導電体１０１を有し、通過孔４２は、誘電体１００と導電体１０１を貫通するように形成されている。このため、従来のように空洞共振器の空洞に線状体から落下したごみや埃が溜まることがない。空洞共振器の空洞にごみや埃が溜まると、共振周波数がドリフトして検出性能が変化する可能性あり、ごみや埃を取り除く作業が必要になるが、本実施の形態によれば、空洞に溜まったごみや埃を取り除く作業が必要なく、メンテナンス作業が容易になる。また、共振部４１が固定の誘電体１００とそれを覆う導電体１０１を有し、線状体Ｆが通過する通過孔４２が共振部４１を貫通するように形成されているので、共振部４１を簡単に製造することができ、その結果、検査装置１のコストを低減することができる。

【0041】

誘電体１００は、樹脂またはセラミックスであるので、加工しやすく、装置コストを低減することができる。

【0042】

導入口５０及び導出口６０は、絞り穴であるので、電磁波の漏出を抑制することができ、この結果、共振部４１に所定の周波数の電磁波を通過させ、共振部４１に所定の共振周波数を有する定在波を適切に発生させることができる。

【0043】

共振器１２は、共振部４１を保持する治具４４を有するので、例えば、別途製造された固体の誘電体１００を有する共振部４１を治具４４によって適切に保持して共振器１２として使用することができる。

【0044】

治具４４は、通過孔４２に連通し、線状体Ｆが通過する治具通過孔１２０を有しているので、共振器１２において線状体Ｆを適切に通過させることができる。

【0045】

治具４４は、共振部４１をはめ込み可能なはめ込み部１１０を有するので、例えば、別途製造された固体の誘電体１００を有する共振部４１を治具４４に適切または簡単に取り付けることができる。

【0046】

第１の導波管１１及び第２の導波管１３は、治具４４に固定されるフランジ部２１、３１を有するので、第１の導波管１１及び第２の導波管１３と治具４４との固定を好適に行うことができる。

【0047】

誘電体１００は、直方体形状を有し、導電体１０１は、誘電体１００の外周面１００ｃに被覆された金属膜である。これにより、共振部４１を簡単かつ低コストで製造することができる。なお、誘電体１００の形状は、直方体形状に限られず、円柱形状などであってもよい。

【0048】

共振器１２の通過孔４２は、導入口５０から導出口６０に向かう方向に対し垂直方向Ｙに向けて形成されている。これにより線状体Ｆと電磁波の進行方向Ｘが直角となり、線状体Ｆに付着した異物Ｍを精度よく検出することができる。

【0049】

以上の実施の形態において、図７に示すように、検査装置１は、共振部４１の誘電体１００が導入口５０を介して第１の導波管１１内に延長した第１の延長部２００と、共振部４１の誘電体１００が導出口６０を介して第２の導波管１３内に延長した第２の延長部２０１を備えていてもよい。

【0050】

第１の延長部２００及び第２の延長部２０１は、共振部４１の誘電体１００と同じ材質、例えば樹脂やセラミックスで構成されていてもよい。例えば第１の延長部２００及び第２の延長部２０１は、誘電体１００の同じ誘電率を有している。第１の延長部２００は、導入口５０内と、第１の導波管１１内の共振部４１側の一部を満たしている。第２の延長部２０１は、導出口６０内と、第２の導波管１３内の共振部４１側の一部を満たしている。

【0051】

第１の延長部２００は、第１の導波管１１において電磁波が入射する方向（電磁波の進行方向Ｘ）に対して傾斜した入射端面２００ａを有している。入射端面２００ａは、例えば、３０°以上６０°以下の角度α１で傾斜している。本実施の形態において、入射端面２００ａは、共振部４１における垂直方向Ｙに対向する下面や上面と平行な水平面に対して角度α１を有し、斜め上方に向けられている。入射端面２００ａが６０°以下であることで、端面の反射抑制効果が低下することを防止することができる。また、入射端面２００ａが３０°以上であることで、第１の延長部２００が長くなりすぎて第１の導波管１１の形状等の自由度を制限することを抑制することができる。

【0052】

第２の延長部２０１は、第２の導波管１３において電磁波が出射する方向（電磁波の進行方向Ｘ）に対して傾斜した出射端面２０１ａを有している。出射端面２０１ａは、例えば、３０°以上６０°以下の角度α２で傾斜している。本実施の形態において、出射端面２０１ａは、共振部４１における垂直方向Ｙに対向する下面や上面と平行な水平面に対して角度α２を有し、斜め上方に向けられている。入射端面２０１ａが６０°以下であることで、端面の反射抑制効果が低下することを防止することができる。また、入射端面２０１ａが３０°以上であることで、第２の延長部２０１が長くなりすぎて第２の導波管１３の形状等の自由度を制限することを抑制することができる。

【0053】

なお、かかる例では、導入口５０及び導出口６０内に、例えば延長部２００、２０１の樹脂を充填する必要がある。この場合、溶けた樹脂中に導入板４０及び導出板４３を浸漬し、導入口５０及び導出口６０内を樹脂で満たし、次に樹脂を硬化する。そして、樹脂を所定の形状に切削加工して誘電体１００を作成し、次にメッキ加工で導電体１０１を被覆し、その後当該共振部４１を第１の導波管１１、第２の導波管１３及び治具４４にはめ込んで、検査装置１を製造してもよい。

【0054】

かかる構成により、共振部４１における電磁波の端面反射を抑制し、共振部４１に入射する電磁波や共振部４１から出射する電磁波が減衰することを抑制することができる。図８は、入射端面２００ａ及び出射端面２０１ａがある場合と、入射端面２００ａ及び出射端面２０１ａがない場合における電磁波の強度の違いを検証したシミュレーション結果を示す。図８に示すように、入射端面２００ａ及び出射端面２０１ａがある場合の方が電磁波の強度が高いことが確認することができる。

【0055】

上記実施の形態において、第１の延長部２００及び第２の延長部２０１は、共振部４１に近づくにつれて誘電率が共振部４１の誘電体１００の誘電率に近づくように構成されていてもよい。例えば図９に示すように、第１の延長部２００及び第２の延長部２０１は、誘電率が互いに異なる複数層を有する。

【0056】

第１の延長部２００は、複数、例えば３つの第１の層２１０、第２の層２１１、第３の層２１２を有する。第１の層２１０～第３の層２１２は、それぞれ直方体形状を有し、電磁波の進行方向Ｘに沿ってこの順番で隙間なく設けられている。第１の層２１０は、空気の誘電率に最も近い誘電率を有し、第３の層２１２は、誘電体１００の誘電率に最も近い誘電率を有し、第２の層２１１は、第１の層２１０と第３の層２１２の間の誘電率を有する。すなわち、第１の層２１０～第３の層２１２の誘電率は、誘電体１００に近づくにつれて、空気の誘電率から誘電体１００の誘電率に次第に近づいていく。

【0057】

第１の延長部２００は、複数、例えば３つの第１の層２２０、第２の層２２１、第３の層２２２を有する。第１の層２２０～第３の層２２２は、それぞれ直方体形状を有し、電磁波の進行方向Ｘの逆方向に沿ってこの順番で隙間なく設けられている。第１の層２２０は、空気の誘電率に最も近い誘電率を有し、第３の層２２２は、誘電体１００の誘電率に最も近い誘電率を有し、第２の層２２１は、第１の層２２０と第３の層２２２の間の誘電率を有する。すなわち、第１の層２２０～第３の層２２２の誘電率は、誘電体１００に近づくにつれて、空気の誘電率から誘電体１００の誘電率に次第に近づいていく。

【0058】

なお、第１の延長部２００及び第２の延長部２０１における誘電率の異なる層は、３つに限られず、２つであってもよいし４つ以上であってもよい。また、第１の延長部２００及び第２の延長部２０１は、誘電率の異なる複数層になっておらず、連続的に次第に誘電率が変わっていくものであってもよい。

【0059】

かかる構成により、共振部４１に入射する電磁波や共振部４１から出射する電磁波が減衰することを抑制することができる。

【0060】

以上の実施の形態において、共振部４１に形成された、線状体Ｆの通過孔４２は、一つにかぎられず、複数であってもよい。例えば図１０に示すように通過孔４２が３つ形成されていてもよい。かかる場合、通過孔４２は、共振部４１の電界強度が強い部分（定在波の腹の部分）に設けられていてもよい。こうすることにより、複数本の線状体Ｆを同時に検査することができる。

【0061】

以上の実施の形態において、図１１及び図１２に示すように、共振部４１の誘電体１００の一端面１００ａと他端面１００ｂがメッキ加工され金属膜が形成されてもよい。この場合、一端面１００ａの中央には、メッキがない導入口３００が形成され、他端面１００ｂの中央には、メッキがない導出口３０１が形成される。導入口３００及び導出口３０１の口径は、それぞれ導入口５０、６０の口径よりも小さくてもよい。また、かかる例において、導入板４０（導入口５０）、導出板４３（導出口６０）はなくてもよい。

【0062】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。たとえば、当業者の通常の創作能力の範囲内で、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態に追加することができる。また、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態の対応する構成要素と置換することができる。

【0063】

例えば以上の実施の形態で記載した第１の導波管１１、共振器１２、第２の導波管１３等の形状は、他の形状であってもよい。共振器１２の共振部４１や治具４４の形状も他の形状であってもよい。治具４４は他の構造であってもよい。共振器１２は治具４４を有さなくてもよい。通過孔４２は、上記例において上下方向に貫通していたが、上下方向である必要はない。

【産業上の利用可能性】

【0064】

本発明は、メンテナンス作業が容易な検査装置を提供する際に有用である。

【符号の説明】

【0065】

１ 検査装置
１０ 発信器
１１ 第１の導波管
１２ 共振器
１３ 第２の導波管
１４ 受信器
１５ 検出部
４０ 導入板
４１ 共振部
４２ 通過孔
４３ 導出板
４４ 治具
５０ 導入口
６０ 導出口
１００ 誘電体
１０１ 導電体
Ｆ 線状体
Ｍ 異物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】