JP2001296248A - 球状体外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 球状体表面の凸凹に影響を受けることなく
球状体の重心を芯として回転させて安定して高速で外観
検査できる球状体の外観検査装置の提供。 【解決手段】球状体Ｂを１個づつ切り出して球状体回転
装置５へ供給する供給装置１と、供給装置１に連設さ
れ、傾動フレーム１０上にサスペンション機構８を介し
て支持されるとともに、球状体を支持して回転させる、
表面に弾性体を有する弾性体ローラー６，７を備えた球
状体回転装置５と、球状体回転装置５の上方に設けられ
た、球状体の外観を検査する光電センサー１１，１２
と、球状体回転装置５で検査済みの球状体を払い出す払
い出し装置とを備えた球状体外観検査装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、球状体の表面傷、
凹凸変形などを外観検査する球状体外観検査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼球やセラミック球等の球状体の
外観検査として、例えば特開平８−２７１４４５号公報
には、球状体を定位置に保持して円周方向に回転させ、
球状体の近傍の定位置に配置されるとともに、光軸を球
状体の略中心に向くように配置し、更に球状体の全表面
を球状体の回転中心線と直交する輪切り方向で連続する
複数の円周部に分け、その各分割円周部分の夫々に対向
させて固定配置した光電センサーにより、球状体表面か
ら光電センサーまでの距離の変化を電圧変化に変換し、
その出力信号に基づいて表面傷、凹凸変形などを検査す
る方法が記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の検査方法は、球
状体下面を定位置に保持して回転する方式であるため、
ベアリングなどの球状体のように、表面の凹凸が球半径
に比して小さい場合には、傷の大きさを検出可能であ
る。しかし、メッキのアノードボールに使用される転造
銅球のように、半径に比して傷の凹凸が無視できない大
きさの球状体は、球状体の中心が下面の凸凹により回転
中に上下に変動するので、ゴースト信号が上面傷の測定
値に影響を与え、従来の傷の検査方法は使用できない。

【０００４】そこで、本発明は、球状体表面の凸凹に影
響を受けることなく、球状体の重心を芯として回転させ
て安定して高速で外観検査できる球状体の外観検査装置
を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の球状体外観検査
装置は、球状体を１個づつ切り出して球状体回転装置へ
供給する供給装置と、供給装置に連設され、傾動フレー
ム上にサスペンション機構を介して支持されるとともに
球状体を支持して回転させる、表面に弾性体を有する弾
性体ローラーを備えた球状体回転装置と、球状体回転装
置の上方に設けられた、球状体の外観を検査する光電セ
ンサーと、球状体回転装置で検査済みの球状体を払い出
す払い出し装置とを備えたことを特徴とする。

【０００６】また、球状体回転装置にそれぞれ独立して
駆動する一対の弾性体ローラーを平行に２組配置しても
よい。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、球状体回転部の固有振
動数を回転数と傷によって決まる目的信号の周波数より
も小さくなるようにすることにより、計測時間範囲内で
重心一定に保ち、ゴースト信号の影響を受けずに安定し
て検査できる。

【０００８】また、球体の回転エネルギー・並進エネル
ギー・位置エネルギーを有効に利用し、球体の供給・払
出し時間を短縮、高速できる。

【０００９】２組の弾性体ローラーの回転数に差を与
え、固定した光電センサーに対して回転軌跡に角度を付
け、球にスピン回転を与えることにより、２回以上所望
の回数だけ計測することにより、配置された光電センサ
ーの計測ピッチよりも小さな凸凹を検出することができ
る。

【００１０】

【実施例】実施例１ 図１は本発明の球状体の外観検査装置の一実施例の平面
図、図２は同側面図、図３は切り出し部及び回転部の平
面図、図４は切り出し部及び回転部の側面図である。

【００１１】供給装置１は、Ｖ溝が形成された供給ガイ
ドレール１ａの前端に４つの羽根を備えた供給羽根２が
設けられている。供給羽根２はモータ３により９０度刻
みで回転し、滞留した球状体Ｂを１個づつ切り出す。

【００１２】供給羽根２に続いて球状体の転動方向に下
向きに傾斜した平行のガイドレール４が配置されてい
る。ガイドレール４は、入口のレベルをガイドガイドレ
ール４の間に設けられた球状体回転装置５の第一の弾性
体ローラー６の外径を越える高さに設定して落差をもた
せ、球状体が第一の弾性体ローラー６を乗り越えるよう
に配置される。また、ガイドレール４は、弾性体ローラ
ー６，７の領域では検査のため回転する球状体の下面の
レベルより低くし、払い出し時に弾性体ローラー６，７
が下降すると球状体が載るレベルにする。ガイドレール
４上を転がってゆく球状体の速度は、球状体回転装置５
へ球状体が到達したとき弾性体ローラー６，７の外周の
速度とほぼ同じとなるように設定する。

【００１３】球状体回転装置５には、スポンジ等の弾性
体で形成された第１の弾性体ローラー６に続いて同じく
スポンジ等の弾性体で形成された第２の弾性体ローラー
７が設けられ、第１の弾性体ローラー６と第２の弾性体
ローラー７とは、それらの間でガイドレール４より落下
した球状体が回転する回転部を形成する。

【００１４】各弾性体ローラー６，７は、駆動モーター
６ａ，７ｂで独立して駆動可能に設けられている。第１
の弾性体ローラー６と第２の弾性体ローラー７との間に
落下した球状体Ｂは、弾性体ローラー６，７の弾性体に
若干埋まり込むように支持されて回転するので、回転中
に弾性体ローラー６，７から横へ落ちることはない。

【００１５】各弾性体ローラー６，７は、それぞれサス
ペンション機構８を介して傾動装置９で傾動する傾動フ
レーム１０に支持されている。サスペンション機構８と
しては、バネ、オイルダンパ支持機構等を使用すること
ができる。傾動装置９は、傾動することにより球状体が
高速に出側に払い出される。

【００１６】球状体回転装置５の測定領域の上方には、
球状体の赤道上部の半球の外観を検査するための複数の
光電センサー１１が配置されている。光電センサー１１
は、球状体表面から光電センサー１１までの距離の変化
を電圧変化に変換する。

【００１７】また、弾性ローラー７上方に、弾性体ロー
ラー７の回転中心の変位を電圧変化に変換する光電セン
サー１２が設けられている。

【００１８】第２弾性体ローラー７に続いて球状体を払
い出す払い出し装置が設けられ、払い出し装置として、
Ｖ溝を有する払い出しレール１３が配置され、払い出し
レール１３の途中には、良品、不良品の選別装置とし
て、不良品を払い出しレール１３の外に排出する際に回
動する不良品排出バー１４が設けられている。

【００１９】制御装置１５は、光電センサー１１と光電
センサー１２の球状体が回転する一定時間の電圧変化を
傷の検出に必要な回数のサンプリングレートでデジタル
信号に変換し、基準値、校正値にて補正し、得られたデ
ータから、平均値、最大値、最小値、標準偏差を計算、
アルゴリズムにしたがって、しきい値と比較し、良品、
不良品の判別を行う。

【００２０】次に本発明の外観検査装置の動作について
説明する。

【００２１】供給装置１の供給ガイドレール１ａから供
給された球状体Ｂは供給羽根２を回転させて滞留した球
状体を１個づつ切り出し、ガイドレール４上へ一定の早
さで送り出す。

【００２２】球状体は回転しつつガイドレール４上を転
がって、球状体回転装置５の第１の弾性体ローラー６と
第２の弾性体ローラー７で形成される測定領域へ落下す
る。落下の際、サスペンション機構８と弾性体ローラー
６，７は、球状体回転装置５に到着した球状体の落下エ
ネルギーを吸収し、回転エネルギーへの移行が阻害され
ることはない。球状体の並進運動エネルギーは、回転エ
ネルギーへ利用されるのでなめらかに一定位置での回転
を始める。

【００２３】また、弾性体ローラー６，７は、球状体表
面の小さな傷の凸凹を吸収し、サスペンション機構８は
比較的大きな傷による変動を押さえ、球状体の回転中心
を重心位置に一定に保つことに寄与する。

【００２４】駆動モーター６ａ，７ｂは、弾性体ローラ
ー６，７を一定方向一定速度にて回転させ、光電センサ
ー１１は、球状体表面から光電センサーまでの距離の変
化を電圧変化に変換し、一方、光電センサー１２は弾性
体ローラー７の回転中心の変位を電圧変化に変換する。

【００２５】制御装置１５は、光電センサー１１と光電
センサー１２の信号により、演算装置により良品・不良
品の判別を行う。

【００２６】検査完了後、傾動装置９は球状体回転装置
５全体を傾動下降させ、計測の終わった球状体をガイド
ガイドレール４に載せると、計測中の球状体のもつ回転
の慣性エネルギーは即座に払い出し方向の運動エネルギ
ーに移行するため、払い出し速度への急速な加速が行わ
れ、払い出しレール１３へ着地させる。したがって、瞬
時に払い出しは完了し、傾動装置９が上昇するときに
は、すでに次の検査対象の球状体が第一の弾性体ローラ
ー６の位置にあってもよい。このようにして、きわめ
て、高速の検査が実現される。

【００２７】該当する球状体の判別結果により、制御装
置１５で選別された不良品は不良品排出バー１４が回動
して外観検査装置の外に排出される。

【００２８】図５は同一球状体を使用した本発明と従来
例の検査結果を示すグラフである。従来例では図５
（ａ）に示される波形が得られたが、重心一定で回転し
ないために、センサーと球体の位置が安定せず、傷の
形、位置に信号が一致していなかった。これに対して、
本発明の実施例では、図５（ｂ）に示される波形が得ら
れ、重心一定で回転し、センサと球体の位置が安定する
ので、傷の形、位置に信号が一致していた。

【００２９】実施例２ 図６は本発明の外観検査装置の球状体回転装置の球状体
回転装置の別実施例を示す平面図で、本実施例の球状体
回転装置５は、一対の弾性ローラー６，７及び弾性ロー
ラー６ａ，７ｂを２組平行に配置したものである。

【００３０】制御装置１５は、２組の弾性ローラー６，
６ａと弾性ローラー７，７ａの回転数にわずかな差を与
えることによって、球状体の光電センサー１１の走査面
に対して一定の角度を与える。これにより、人工衛星の
軌跡のように球状体の全表面を走査することができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明の外観検査装置の効果は次のとお
りである。 （１）転造で製造された銅球など半径方向の凸凹が大き
い球体の外観検査においても、微小傷から大きな凸凹ま
で広い範囲の傷に対して検査が可能である。

【００３２】（２）球状体回転装置からの球状体の払い
出しに回転の慣性エネルギーを利用するため、払い出し
機構を単純化することができるとともに、球体の払い出
しを高速化することが可能である。

【００３３】（３）球状体の供給、検査、演算、排出、
分別を独立した位置で行っているので、処理時間は球状
体回転装置に対象物が存在する時間である「供給の一部
＋計測＋排出の一部」だけでよく、供給 演算、分別の
処理時間に影響を受けないので、大きな処理量（個数／
毎分）が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の球状体の外観検査装置の一実施例の平
面図である。

【図２】図１に示す外観検査装置の側面図である。

【図３】切り出し部及び回転部の平面図である。

【図４】切り出し部及び回転部の側面図である。

【図５】本発明と従来例の検査結果を示すグラフであ
る。

【図６】本発明の外観検査装置の球状体回転装置の回転
部の別実施例の平面図である。

【符号の説明】

１：供給装置、１ａ：供給ガイドレール、２：供給羽
根、３：モータ、４：ガイドレール、５：球状体回転装
置、６，７：弾性体ローラー、８：サスペンション機
構、９：傾動装置、１０：傾動フレーム、１１，１２：
光電センサー、１３：払い出しレール、１４：不良品排
出バー、１５：制御装置、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田渋 康行 北九州市戸畑区大字中原46−59 日鐵プラ ント設計株式会社内 (72)発明者 羽子田 良和 北九州市戸畑区大字中原46−59 産機エン ジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA49 AA53 AA65 BB07 BB15 FF44 FF61 MM03 PP12 QQ05 QQ25 QQ42 SS04 TT01 TT03 2G051 AA90 AB07 CA01 CB01 DA01 DA08 DA13

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 球状体を１個づつ切り出して球状体回転
   装置へ供給する供給装置と、 供給装置に連設され、上下可動のフレーム上にサスペン
   ション機構を介して支持されるとともに球状体を支持し
   て回転させる、表面に弾性体を有する弾性体ローラーを
   備えた球状体回転装置と、 球状体上方に設けられた、球状体の外観を検査する光電
   センサーと、球状体回転装置で検査済みの球状体を払い
   出す払い出し装置と、を備えたことを特徴とする球状体
   外観検査装置。
2. 【請求項２】 ４枚の羽根をもった供給車と、該供給車
   を９０度刻みで、等時間間隔に回転させる間歇駆動モー
   タと、第１のローラーを乗り越え、球状体回転装置へ落
   下するように配置したガイドレールと、を有することを
   特徴とする請求項１記載の球状体外観検査装置。
3. 【請求項３】 払い出し装置に不良な球状体を排出する
   選別装置が設けられていることを特徴とする請求項１、
   ２又は３記載の球状体外観検査装置。
4. 【請求項４】 球状体回転装置に、一対の弾性体ローラ
   ーを平行に２組配置し、左右組の速度差を調整可能にし
   たことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の球状
   体外観検査装置。