JP2004093294A

JP2004093294A - 品質検査装置

Info

Publication number: JP2004093294A
Application number: JP2002253868A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Shukume; 宿女　正敏
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP4005880B2

Abstract

【課題】人の聴覚に頼ることなくクラック検査を自動で行うことができるので、より効率的で生産性を向上させる。
【解決手段】中央に貫通孔を有する平板状の被検査部材Ｐを用い、被検査部材Ｐを検査基板５上へ落下させて発生する振動音を集音する集音機６と、振動音の周波数出力ピークとその周波数波長とを検出する周波数アナライザ７と、予めクラックがない被検査部材の振動音の出力ピークとその周波数をもとに周波数範囲と周波数出力範囲を第１の範囲として定め、前記周波数アナライザの検出値が前記第１の範囲に入るか否かによりクラックの有無を判定する比較演算回路８と、比較演算回路の判定結果を基に被検査部材を良品と不良品に仕分ける選別機構９とからなる品質検査装置である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中央に貫通孔を有する平板状の被検査部材のクラック、重量、厚み選別を高速で判別する品質検査装置に関し、特に、ハードディスク装置に使用されるスペーサや各種ポンプに使用されるシールリングの品質検査を高速に行うことができる品質検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、製品のクラックを検査する方法として、クラック箇所に探傷液を染みこませてクラックを外観検査するレッドチェック検査と呼ばれる判別方法が行われている。
【０００３】
この方法では、小さなクラックを判別するのは難しく検査員の熟練が必要であり、製品を大量に検査する方法としては不向きであった。
【０００４】
中央に貫通孔を有する平板状の被検査部材のクラックを検査する方法として、中央に貫通孔を有する平板状の被検査部材を検査基板上に落下させて、その振動音を聞き分けることでクラックの検査を行う方法もあった。この方法は、クラックの無い製品は「チリリ〜ン」という振動音が響くのに対し、クラックが貫通孔の内部と外部に通じている製品はその振動音が低音で鈍いという特徴を人の聴覚により聞き分けて判別を行っていた。
【０００５】
このような振動音による品質検査方法としては、建物の外壁に張り付けたタイルのモルタルの状態をハンマーにて叩いて周波数アナライザを用いて探傷試験する方法があった（特開平９−１５２４２７号公報参照）。
【０００６】
一方、生産ライン上で、重量、厚みを選別する方法としては、重量計を用いたり、光学式センサ、レーザを使ったセンサを被検査部材の通過するライン上に設置しておき、センサが感知した範囲にて厚みを判別したりする方法があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の人の聴覚により振動音を聞き分けてクラック検査を行う方法では、振動音の区別には熟練を要する上に、大量にクラック検査を行う場合には人為的ミスが発生して信頼性に欠けていた。
【０００８】
また、モルタルの状態をハンマーにて叩いて周波数アナライザを用いて探傷試験する方法は、判定の効率が悪く、生産性のある方法ではなかった。
【０００９】
さらに、生産ライン上で、重量、厚みを選別する方法としては、測定誤差も大きく、正確な数値を得ることは困難であった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記の課題を鑑み、中央に貫通孔を有する平板状の被検査部材を用い、該被検査部材を検査基板上へ落下させて発生する振動音を集音する集音機と、前記振動音の周波数出力ピークとその周波数波長とを検出する周波数アナライザと、予めクラックがない被検査部材の振動音の出力ピークとその周波数をもとに周波数範囲と周波数出力範囲を第１の範囲として定め、前記周波数アナライザの検出値が前記第１の範囲に入るか否かによりクラックの有無を判定する比較演算回路と、該比較演算回路の判定結果を基に被検査部材を良品と不良品に仕分ける選別機構とからなる品質検査装置としたものである。
【００１１】
また、請求項１にてクラックのないと判定した良品の被検査部材について、前記比較演算回路で、予め前記良品の被検査部材で、その重量下限値の振動音の出力ピークとその周波数及び重量上限値の振動音の出力ピークとその周波数から第２の範囲を定め、前記周波数アナライザの検出値が前記第２の範囲に入るか否かを判定することにより所定の重量値の被検査部材を判別することを特徴とする品質検査装置としたものである。
【００１２】
さらには、請求項２にて第２の範囲にあると判定した被検査部材について、前記比較演算回路は、予め同一の断面積と比重を有した被検査部材で、その重量下限値の振動音の出力ピークとその周波数及び重量上限値の振動音の出力ピークとその周波数から第３の範囲を定め、前記周波数アナライザの検出値が前記第３の範囲に入るか否かを判定することで所定の厚みの被検査部材を判別することを特徴とする品質検査装置としたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明を添付する図面に示す具体的な実施例に基づいて以下詳細に説明する。
図１は、本発明の品質検査装置の構成図を示している。
品質検査装置は上部に形成するホッパー１、ホッパー１の下部に配置した被検査部材Ｐを小出しに分離整列させるパーツフィーダ２、パーツフィーダ２から排出された被検査部材Ｐを搬送する直進フィーダ３、直進フィーダ３の被検査部材Ｐを落下させてクラックの検査を行う落下シュート４、落下した被検査部材Ｐを着地させて落下した振動音を発生させる検査基板上５、その振動音を集音する集音機（以下、マイクロフォーンという）、周波数アナライザ７、比較演算回路８、被検査部材Ｐを良品と不良品に仕分ける選別機構９、不良品と良品をそれぞれ入れる仕分ボックス９ａとから構成されている。
【００１４】
なお、図１のように被検査部材Ｐは、中央に貫通孔を有する平板状のセラミック部材が用いられ、例えば、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミニウム等で形成されたものである。
【００１５】
また、検査基板５としては、アルミナセラミックやサファイアなのでように剛性が高く耐摩耗性のある材料が好ましい。また、検査基板５の衝突面は、落下してくる被検査部材Ｐに対して水平に配置するよりも、図１に示すように被検査部材Ｐの排出する方向に衝突面を傾けて配置することで、生産ラインでの被検査部材Ｐの流れをスムーズにすることができ、検査時間を短縮することが可能となる。
【００１６】
そして、品質検査装置の動作については、被検査部材Ｐをホッパー１に投入し、パーツフィーダ２にてホッパー１から被検査部材Ｐを小出しに分離整列させ、直進フィーダ３にて１個ずつ直列に整列させた被検査部材Ｐを、１個ずつ落下シュート４に通過させて検査基板上５に落下させる。そして、その時に発生する振動音をマイクロフォン６にて集音し、その振動音を周波数アナライザ７にて周波数出力ピークとその周波数波長を検出し、その検出値が比較演算回路８にて予め定められた周波数範囲と周波数出力範囲に入るか否かは判定し、その判定結果を選別機構９の判別アクチュエーターに信号を送ることで良品と不良品を振り分け、仕分ボックス９ａに仕分けられる。
【００１７】
なお、この良否判定にかかる時間及び各駆動部、搬送、アクチュエーターの動作時間は被検査部材１個あたり０．５秒以下となるように構成されている。
【００１８】
次に更に具体的なクラック検査、重量検査、厚み検査を行うクラック判定方法について図２のフローチャート図により説明する。
まず、被検査部材Ｐを検査基板５上へ落下させ、被検査部材Ｐが検査基板５上に達した振動音を発生した時点から数ｍｓｅｃ〜数１０ｍｓｅｃ後の被検査部材Ｐから発せられる振動音をマイクロフォン６により集音する。この時の集音タイミングはピックアップセンサ１０で監視し、更に、その信号を制御回路１１に送り、トリガ回路１２で入力タイミングを選定する。また、それと同時に、マイクロフォン６から集音された入力信号を増幅器１３にて増幅し、不要な周波数帯をハイパスフィルタ１４で除去し、周波数アナライザ７にて振動音の周波数特性、即ち、周波数出力ピーク値とその周波数波長とを検出する。
【００１９】
この場合、被検査部材Ｐが検査基板５に落下させ、クラックのない被検査部材Ｐの周波数特性は図５のように周波数出力ピークの山を有する波形となり、クラックのある被検査部材Ｐの周波数特性は図６のように周波数出力ピークの周波数における周波数出力ピークが全く異なるように現れている。
【００２０】
ところで、一般にクラックのない被検査部材Ｐの振動音は周波数出力ピーク値の値が高く、クラックのある被検査部材Ｐの振動音とには周波数出力ピーク値が１０ｄＢ以上の差があるので、本発明ではこの特徴を利用して予め定めるクラックがない被検査部材Ｐの振動音の出力ピークとその周波数を実験により第１の範囲として求め判定間違いを少なく品質検査を行うことが可能となる。本発明では、この第１の範囲をしきいちメモリ１５に登録している。
【００２１】
例えば、図３はクラックのない被検査部材Ｐの振動音を集音した集音特性を示す図で、●印は検出した周波数出力ピーク値となる。四角枠で囲んだ範囲は予め定められたクラックがない被検査部材の振動音の出力ピーク値とその周波数であり、これをもとに第１の範囲が定められている。例えば、この出力ピークとその周波数の前後を周波数範囲と周波数出力範囲として第１の範囲を直線の四角枠内に示し、実際に周波数アナライザ７で検出したピーク値が入るか否を比較演算回路８にて比較判定している。このように周波数アナライザ７の検出値が第１の範囲に入るか否かによりクラックの有無を判定する。
【００２２】
更に比較演算回路８で比較判定した結果を制御回路１１に電気信号（０・１判定）として送り、被検査部材Ｐを選別させる選別アクチュエーター９（選別機構）を動作させて、良品または不良品の仕分けを行う。
【００２３】
次に、比較演算回路８でクラックがない良品と判断された被検査部材Ｐにおいて、重量検査を行うことができる。
【００２４】
即ち、比較演算回路８が上述のようなクラックの有無を判定するだけでなく、重量の判定も行うことができる。
この判定方法としては、予め良品の被検査部材Ｐで、その重量下限値の振動音の出力ピークとその周波数及び重量上限値の振動音の出力ピークとその周波数から以下に示す第２の範囲を定めている。
【００２５】
この第２の範囲について図４を用いて説明する。図４（ａ）はクラックのない被検査部材について、その重量に差がある場合の振動音を集音した波形のイメージ図であり、（ｂ）はその第２の範囲における拡大図である。（ａ）に示すように四角点線枠内は第１の範囲を、四角直線枠内は第２の範囲を示す。そして、●印は被検査部材の重量が規定重量範囲内にある場合の周波数出力ピーク値を示し、■印は被検査部材の重量が規定重量範囲にない場合の周波数出力ピーク値を示したものである。
【００２６】
図に示すように、重量の大きな被検査部材Ｐの周波数出力ピーク値は、主に左側に、即ち、周波数の低い位置にピークが現れ、逆に重量の小さな被検査部材Ｐでは周波数の高い位置にピーク値が現れる。この傾向は被検査部材Ｐの重量が大きいほど周波数のピーク値が大きく移動するものである。従って、被検査部材Ｐの振動音を検出した周波数出力ピーク値から重量判定を行うことができる。
【００２７】
これを利用して、第１の範囲よりも更に絞り込んだ第２の範囲が設定される。
即ち、図４（ｂ）に示すように、予め、良品の被検査部材Ｐで、その重量下限値の振動音の出力ピークとその周波数の値Ｘ及び重量上限値の振動音の出力ピークとその周波数の値Ｙから四角線枠に示す第２の範囲を設定する。この第２の範囲も、しきいちメモリ１５に登録され、比較演算回路８により周波数アナライザ７の検出値が第２の範囲に入るか否かを判定する。これにより判定された判定結果を基に被検査部材Ｐをクラック検査と同時に選別機構９で良品と不良品に仕分けるものである。このように重量を基準として仕分けることで、簡単な構成で重量が均一なものを抽出することができる。
【００２８】
次に、上述の重量が選定された被検査部材Ｐにおいて、更に、厚みの検査を行うことができる。
即ち、比較演算回路８が上述のようなクラックの有無を判定するだけでなく、厚みの判定も行うことができる。この場合、同一の断面積と比重を有した被検査部材Ｐが対象となる。例えば、ハードディスク装置に使用されるスペーサは、金型を用いた一軸加圧成形により形成されているため、同一の比重のものが量産され、これを用いて厚みを測定している。
この判定方法としては、重量下限値と上限値における被検査部材の厚み寸法を計算して第３の範囲として定める。図４（ｂ）に示す四角点線枠の第２の範囲は被検査部材Ｐの断面積、比重を問わない範囲により設定したものであるが、第３の範囲は同一の断面積と比重を有した被検査部材Ｐの重量範囲に限って設定されているので、この範囲から厚みの範囲を設定することができる。
【００２９】
この第３の範囲をしきいちメモリ１５に登録しておき、周波数アナライザ７に入った被検査部材Ｐの周波数波長が周波数範囲に入るか否かを比較演算回路８により比較判定し、上述と同様の方法にて厚み寸法の良品、不良品の仕分けを行う。
【００３０】
なお、上述のように、厚み測定のみの行う実施の形態を説明したが、重量判定について、厚み判定と同じ試験で同時に行うようにできることはいうまでもない。即ち、クラックのない良品と判定したものについて、同一の断面積、比重を有する被検査部材Ｐを予め用意し、この被検査部材Ｐについて、重量判定を行うとともに、厚み判定をも同様に行うことが可能である。従って、この場合は第２の範囲と第３の範囲とが同じ範囲となる。
【００３１】
【実施例】
［実施例１］
本発明の品質検査装置を用いてクラックのない被検査部材とクラックのある被検査部材を適当に混合させてそれぞれの周波数波長と周波数出力の違いを確認した。
被検査部材としては、外径２５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚み２ｍｍのファルステライトセラミックス（比重２．８）からなるリング状ワークを用いた。
予め定めたクラックがない被検査部材における周波数範囲と周波数出力範囲を調べ、その周波数範囲を０．６ｋＨｚ〜１．７ｋＨｚとし周波数出力範囲を−１９ｄＢ〜−１ｄＢと第１の範囲を設定した。
また、図５にクラックのない被検査部材の周波数特性、図６にクラックのある被検査部材の周波数特性を示す。これらの図は、被検査部材を落下シュートの高さ５０ｍｍ位置から検査基板上に落下させて振動音を発生させ、振動音が発生した時点から５０ｍｓｅｃ後の波形である。また、低い周波数域、高い周波数域にはハイパスフィルタを用いることにより減衰させ、この周波数域をカットすることで判別に影響がでないようにしている。
【００３２】
実験の結果、図５のクラックのない被検査部材には図中の中央辺りに周波数出力の高いピーク値があるのに対し、図６のクラックのある被検査部材にはそのピーク値が見られないことがわかる。そして、この周波数出力ピーク値のレベル差は１５〜２０ｄＢあり、クラックの有無を区別するのには充分な周波数出力レベルであることが分かる。
【００３３】
クラックのない被検査部材とクラックのある被検査部材を各１０個評価し、その周波数出力ピークと周波数波長を調べた結果を表１に示し、図７にクラックのない被検査部材の出力ピークを●印にて記し、クラックのある被検査部材の出力ピークを■印にてプロットし、予め設定したクラックがない被検査部材の周波数範囲と周波数出力範囲を四角枠にて記した図を示す。
【００３４】
【表１】

【００３５】
表１及び図７から分かるように、クラックのない被検査部材の出力ピークは四角枠内にあり、クラックのない被検査部材の出力ピークは四角枠外にあるので、これを比較演算回路にて比較判別することでクラックの有無を判別し、選別機構にて良品と不良品に仕分けることができた。
【００３６】
［実施例２］
本発明の品質検査装置を用いて厚み寸法に差のある被検査部材を適当に混合させてそれぞれの周波数波長と周波数出力の違いを確認した。被検査部材としては、外径２５ｍｍ、内径２０ｍｍファルステライトセラミックス（比重２．８）からなるリング状ワークを用い、その厚み寸法は１．９ｍｍ〜２．１ｍｍのものを適当に混合させた。
【００３７】
予め実験により被検査部材の重量下限値０．９７５ｇのピーク周波数波長であった１．１ｋＨｚ、上限値１．０２５ｇのピーク周波数波長であった１．３ｋＨｚの範囲を第２の範囲（第３の範囲）として設定した。
【００３８】
このリング状ワーク１０００個についてクラックの有無の検査と重量規格０．９７５〜１．０２５ｇの品質検査により良品、不良品の仕分けを行い、良品、不良品のリング状ワークについて検査員がクラックの目視検査と重量検査を再確認したところ、判定ミスなく作業が完了していた。
【００３９】
また、リング状ワークの断面形状と比重は一定であったので、その厚み寸法を計算することができ、厚み寸法１．９５ｍｍ〜２．０５ｍｍの寸法判定による品質検査をも行えた。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、人の聴覚に頼ることなくクラック検査を自動で行うことができるので、より効率的で生産性を向上させることができる品質検査装置を提供することができる。
【００４１】
また、クラックのない良品と判定した被検査部材について、光学式センサやレーザなどのセンサを用いることなく生産ライン上で被検査部材の重量や厚み寸法も同時に検査が可能な品質検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクラック検査機を説明する工程図である。
【図２】本発明のクラック検査機を説明するブロック図である。
【図３】クラックのない被検査部材Ｐの振動音を集音した波形の集音特性を示す図である。
【図４】（ａ）はクラックのない被検査部材について、その重量に差がある場合の振動音を集音した波形の周波数特性図であり、（ｂ）はその第２の範囲における拡大した周波数特性図である。
【図５】クラックのない被検査部材の周波数特性を示す図である。
【図６】クラックのある被検査部材の周波数特性を示す図である。
【図７】クラックがある被検査部材の出力ピークとクラックがない場合の被検査部材の出力ピークを示す図である。
【符号の説明】
Ｐ：中央に貫通孔を有する平板状の被検査部材
１：投入ホッパー
２：パーツフィーダ
３：直進フィーダ
４：落下シュート
５：検査基板
６：マイクロフォン
７：周波数アナライザ
８：比較演算回路
９：選別機構（判別アクチュエータ）

Claims

中央に貫通孔を有する平板状の被検査部材を用い、該被検査部材を検査基板上へ落下させて発生する振動音を集音する集音機と、
前記振動音の周波数出力ピークとその周波数波長とを検出する周波数アナライザと、
予めクラックがない被検査部材の振動音の出力ピークとその周波数をもとに周波数範囲と周波数出力範囲を第１の範囲として定め、前記周波数アナライザの検出値が前記第１の範囲に入るか否かによりクラックの有無を判定する比較演算回路と、
該比較演算回路の判定結果を基に被検査部材を良品と不良品に仕分ける選別機構とからなる品質検査装置。
請求項１にてクラックのないと判定した良品の被検査部材について、
前記比較演算回路で、予め前記良品の被検査部材で、その重量下限値の振動音の出力ピークとその周波数及び重量上限値の振動音の出力ピークとその周波数から第２の範囲を定め、前記周波数アナライザの検出値が前記第２の範囲に入るか否かを判定することにより所定の重量値の被検査部材を判別することを特徴とする請求項１記載の品質検査装置。
請求項１にて第１の範囲にあると判定し、かつ、予め同一の断面積と比重を有した被検査部材について、
前記比較演算回路は、その重量下限値の振動音の出力ピークとその周波数及び重量上限値の振動音の出力ピークとその周波数から厚みにおける第３の範囲を定め、前記周波数アナライザの検出値が前記第３の範囲に入るか否かを判定することで所定の厚みの被検査部材を判別することを特徴とする請求項１に記載の品質検査装置。