JP2006284465A - テーパーベアリングの鍛造リング素形品の形状不良及び疵の検査方法及びその検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 テーパーベアリングの鍛造リング素形品の製造において、鍛造による形状不良品や疵を迅速良好に検出し、良品・不良品を選別する方法及びその装置を提供する。
【解決手段】 被検査品１８であるテーパーベアリングの鍛造リング素形品のリング側面２１を上下に配置し、コンベアー３で搬送しながら鍛造リング素形品のリング側面２１を上方からＣＣＤカメラ１１で撮影し、撮影したリング側面２１の画像から事前に設定したリング寸法およびコントラスト状態に起因する局部的な影として現れる異常画像を検出することにより鍛造リング素形品の形状不良及び疵を検知して不良品を判別するテーパーベアリングの鍛造リング素形品の形状不良及び疵の検査方法である。
【選択図】 図４

Description

この発明は鍛造リング素形品の外観形状の不良を判定する検査に関し、特にテーパーベアリングの鍛造リング素形品の外観の検査に関する。

鍛造リング素形品の製造、特にテーパーベアリングの鍛造リング素形品の製造では、鍛造リング素形品であるテーパー外輪やテーパー内輪の素形品に大きなバリや幅方向のダレを生じ、あるいは、テーパー外輪やテーパー内輪の素形品の幅部に欠肉を生じるなどの欠陥を生じて不良品となる場合がある。このような不良品を生じた場合は、生じた不良品を製造ラインから除去し、残りを良品として次工程のラインに流して完成品とする必要がある。

従来、テーパーベアリングの鍛造リング素形品における形状判定の検査方法は、例えば図７の（ａ）及び（ｂ）に示すように、テーパー外輪のリング３１のリング側面３２を上下方向に位置した状態でコンベアー３３に載置して検査位置に搬送し、検査位置で回転ローラー３４によりリング３１を従動ローラー３５の側に押しつけ、リング３１を回転方向４０に回転しながらリング３１のリング側面３２の周縁３６をセンサー３７で検知してその形状を検査する。この検査により鍛造によるリング３１の形状不良品を見出すと、これを跳ねだし品３８とし跳ね出し装置３９によりコンベアー３２から押し出して排除し、形状良品のみを合格品として次工程のコンベアーに流していた。しかし、この従来の検査装置による検査方法では、検査対象のリング３１を検査位置で回転方向４０に回転する必要があり、リング３１の１個当たりの検査に時間を要していた。

ところで、従来のベアリングレースなどの熱間鍛造による製造において、熱間鍛造装置から熱間鍛造されたベアリングレースを排出するガイドシュートに、このベアリングレースが引っ掛かる場合がある。一方、熱間鍛造装置の金型を冷却するための冷却水がこのガイドシュートに降りかかるため、この降りかかった冷却水により熱間鍛造によるベアリングレースがガイドシュートに引っ掛かって止まっていると冷却されることとなる。この結果、ベアリングレースが水により急冷されて冷却割れを生じるものがある。そこでガイドシュートを通過するベアリングレースの温度を赤外線で検知し、ガイドシュートに引っ掛かってその温度が所定値以上であると、このベアリングレースを不良品として検知して除外し、良品に混入することを阻止する検査装置が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この装置による方法は鍛造による成形不良品を検知する方法に適用することはできない。

さらに、鍛造品がシュートを落下するときに生じる打痕疵を生じないようにし、かつ、素材の切断端の部分から鍛造された鍛造品は不良品として排除するものが開発されている（例えば、特許文献２参照。）。しかし、このものは得られた鍛造品に不良品が生じた場合に、その不良品を検知して排除するものでなく、素材に原因があり最初から不良品となることが判っているものを単に排除するものである。

特開平５−２１５７１０号公報 特開平１１−１８８４５３０号公報

この発明が解決しようとする課題は、テーパーベアリングの鍛造リング素形品の製造において、鍛造による形状不良品や疵を迅速良好に検出し、良品・不良品を選別する方法及びその装置を提供することである。

上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、被検査品１８であるテーパーベアリングの鍛造リング素形品のリング側面２１を上下に配置してコンベアー３で搬送しながら鍛造リング素形品のリング側面２１を上方からＣＣＤカメラ１１で撮影し、撮影したリング側面２１の画像から事前に設定したリング寸法およびコントラスト状態に起因する局部的な影として現れる異常画像を検出することにより鍛造リング素形品の形状不良及び疵を検知して不良品を判別することを特徴とするテーパーベアリングの鍛造リング素形品の形状不良及び疵の検査方法である。

請求項２の発明では、上記の検査方法を実施するための装置で、被検査品１８であるテーパーベアリングの鍛造リング素形品のリング側面２１を上下に配置して低所から高所へ傾斜状としたコンベアー３で搬送しながら鍛造リング素形品を搬送するコンベアー３と、このコンベアー３の両側部６からコンベアー３上に張り出し横方向の検査位置を合わせる幅寄せガイド７と、コンベアー３の終端部４の検査位置５の上方に設置したＣＣＤカメラ１１と、これらの検査位置５とＣＣＤカメラ１１の間のリング状照明具１０と、検査位置５の手前のコンベアー３の側部６に設けたスタートセンサー９と、コンベアー３に隣接設置された被検査品１８の良品・不良品を判別するための制御判別装置２５と、コンベアー３の先端下方の被検査品１８の良品・不良品を制御判別装置２５からの信号に基づき選別する選別板１３と、選別板１３の下方の良品収納箱１６と不良品収納箱１７と、選別板１３と不良品収納箱１６との中間に下方に落下する不良品を検知する不良品通過センサー１７とを有することを特徴とするテーパーベアリングの鍛造リング素形品の形状不良及び疵の検査装置である。

本発明は、コンベアーで搬送中のテーパーベアリングのテーパー外輪またはテーパー内輪の鍛造リング素形品を停止させたり回転させたりすることなく、搬送状態でＣＣＤカメラで撮影して鍛造リング素形品の形状を検査でき、さらに従来の目視による検査で発生していた鍛造リング素形品の形状の不良の見逃しが低減でき、本発明の検査によりテーパー外輪またはテーパー内輪の鍛造リング素形品の品質を従来の検査によるものに比して格段に向上させることができるなどの優れた効果を奏する。

本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら説明する。図１は本発明の検査を実施するための検査装置１を示す。図１の（ａ）は検査装置１の平面図で、（ｂ）は検査装置１の側面図である。図２は検査する被検査品１８のテーパー外輪１９を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。図３は検査する被検査品１８のテーパー内輪２０を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。図４は、本発明のＣＣＤカメラ１１を用いたテーパーリングの鍛造リング素形品の被検査品１８をテーパー外輪１９を例としてその外観の検査方法を説明する図であり、（ａ）は断面で示すテーパー外輪１９とリング状照明具１０とそれらの上部のＣＣＤカメラ１１を側面から見た概略図で、（ｂ）はテーパー外輪１９のリング側面を上部から見た各測定部位を示す平面図である。図５は被検査品１８のテーパー外輪１９に生じたダレ２３とバリ２４による欠陥並びにその画像を示し、（ａ）はダレ２３及びバリ２４の欠陥を有するテーパー外輪２０の側面図で、（ｂ）はダレ２３及びバリ２４の欠陥の画像を示す平面図である。図６は本発明の鍛造リング素形品の自動寸法・外観の検査装置のデータ処理フロー図である。

図１において、本発明の１実施の形態のテーパーベアリングの鍛造リング素形品である被検査品１８の検査装置１は、架台２にコンベアー３を傾斜状に設置して有し、低所から高所へコンベアー４を移動する。このコンベアー３によりテーパーベアリングのテーパー外輪１９あるいはテーパー内輪２０の被検査品１８を検査位置５に搬送する。この場合被検査品１８はそのリング側面２１を上下に配してコンベアー３に載置される。コンベアー３の両側部６には幅寄せガイド７が取り付けられ、この幅寄せガイド７はコンベアー３の両側からコンベアー３上に張り出され、コンベアー３で搬送中の被検査品１８をコンベアー３の幅方向の所定の検査位置５に幅寄せ可能に移動して締め付けねじ８で固定されている。コンベアー３の終端部４の上方には、コンベアー３の側方上部からカメラ架台１２によりＣＣＤカメラ１１が下向きに設置されている。このＣＣＤカメラ１１とコンベアー３の間には、被検査品１８を均一に照明するためのリング状照明具１０が設置されている。さらにＣＣＤカメラ１１の設置位置の手前のコンベアー３の側部６にスタートセンサー９を配設し、コンベアー３で搬送されてくる被検査品１８を検知してＣＣＤカメラ１１の直下の撮影最適位置でＣＣＤカメラ１１を作動させて撮影するようにシャッタータイミングを調整するものとしている。

コンベアー３に隣接して制御判別装置２５を設置している。ＣＣＤカメラ１１で撮影した被検査品１８の画像を制御判別装置２５で直に画像処理し、各画像から得られる各部位の寸法及び形態を示すコントラストからなる画像と予め記憶した良品の各部位の寸法及び形態を示すコントラストとを対比して被検査品１８の良品及び不良品を判別する。一方、コンベアー４の先端の下方には、被検査品１８の判別に合格した良品と不良品を制御判別装置２５からの判別信号に基づき選別するエアーシリンダー１４で駆動される選別板１３を有する。この選別板１３の下方には、良品を収納する良品収納箱１５と不良品を収納する不良品収納箱１６を配設している。上記において制御判別装置２５で被検査品１８の良品及び不良品の判別した信号は直に選別板１３のエアーシリンダー１４に送られる。この信号を受けてエアーシリンダー１４は良品ならば良品収納箱１５に、不良品ならば不良品収納箱１６に収納するように選別板１３の排出方向の傾動をそれぞれの方向に反転して切り替えして良品及び不良品を落下させる。この場合、落下により通過する不良品を不良品通過センサー１７で検知しカウントし、このカウント信号を制御判別装置２５に送信し、制御判別装置２５にその個数を表示するものとしている。

上記の検査装置１を用いて検査する本発明の方法について説明する。テーパーベアリングの鍛造リング素形品である被検査品１８のテーパー外輪１９またはテーパー内輪２０のリング側面２１を上下に位置させてコンベアー３上に載置し、ＣＣＤカメラ１１の撮影による検査位置５にコンベアー３で搬送する。この場合、コンベアー側部６に取り付けられてコンベアー３上に張り出した幅寄せガイド７により被検査品１８をコンベアー３の一定位置に幅寄せしながらコンベアー３で搬送する。この搬送により被検査品１８がＣＣＤカメラ１１で撮影される検査位置５に近づくと、コンベアー３の側部に設置のスタートセンサー９で被検査品１８を感知し、被検査品１８が検査位置５に到達した際に、検査位置５の上方に設置したリング状照明具１０で均一に被検査品１８を照明してＣＣＤカメラ１１で撮影するものとしている。この場合、ＣＣＤカメラ１１は画像分解能が２００万画素以上の高画素で被検査品１８のリング側面２１を撮影するものとしている。このときＣＣＤカメラ１１のシャッタースピードは１／２４０秒〜１／５００秒に設定され、被検査品１８の動きによる誤差の発生が抑えられている。撮影された画像は即時にコンベアー３の側部に設置の制御判別装置２５によりコンピューター画像処理され、設定された判定基準に従った条件で被検査品１８の良品・不良品の判定を自動的に行う。この判定結果は直ちにコンベアー３の排出端に近接して設けられた選別板１３のエアーシリンダー１４に送信され、被検査品１８の良否に応じて、選別板１３を良品収納箱１５と不良品収納箱１６に傾動して振り分け排出する。

上記の方法及び装置で測定する鍛造リング素形品のテーパー外輪１９及びテーパー内輪２０の各検査部位を図２及び図３に示す。この場合、被検査品１８の寸法範囲はテーパー外輪１９の外径で６０ｍｍ〜１７０ｍｍとし、テーパー内輪２０の外径で５０ｍｍ〜１４０ｍｍとする。テーパー外輪１９の検査部位は図２の（ａ）のリング側面２１で示すと、外径２６、内径２７、外径２６と内径２７の間の偏肉２８及び狭幅側面の肉厚２９とこれらのデータから得られる外径真円度及び疵の検査である。テーパー内輪２０の検査部位は図３の（ａ）の外径２６、内径２７、外径２６と内径２７の間の偏肉２８及び小径側面の小外径３０であり、さらにこれらのデータから得られる外径真円度及び疵検査である。これらの検査の結果、鍛造リング素形品の不良品として跳ね出す基準は、テーパー外輪１９では、外径２６の規格公差±０．２ｍｍ、内径２７の規格公差±０．６ｍｍ、偏肉２８の規格公差±０．６ｍｍ、外径真円度の規格公差±０．１８ｍｍをそれぞれ公差外れとし、さらに肉厚２９の最小値≦２ｍｍを外れとし、図５に示すダレ、バリの有するものを疵検査外れとし、また、テーパー内輪２０では、外径２６の規格公差±０．６ｍｍ、内径２７の規格公差±０．６ｍｍ、偏肉２８の規格公差±１．０ｍｍ、小径側面の小外径３０の規格公差±０．６ｍｍ、外径真円度の規格公差±０．６ｍｍをそれぞれ公差外れとし、ダレ、バリの有するものを疵検査外れとし、いずれかの公差外れ又は疵検査外れを有するテーパー外輪１９あるいはテーパー内輪２０を不良品として跳ねだすものとし、制御判別装置２５に規格値として登録しておく。

上記の本発明の装置による検査方法の測定及び判定のメカニズムについて、図４を用いて説明する。先ず、図４の（ａ）に示すように、被検査品１８であるテーパー外輪１９のリング側面２１を上下にしてテーパー状のリング斜面２２を上側に位置し、このテーパー外輪１９の上方にリング状照明具１０を配置して下方のリング側面２１に一方向からライトを照明する。この状態でリング状照明具１０の上方の中央にはＣＣＤカメラ１１を設置し、リング側面２１の明部及び暗部を撮影する。撮影された画像は制御判別装置２５に送られ、コンピューター画像処理され、明部の距離及び暗部の距離の各部分における画素数を距離に換算して明部の距離及び暗部の距離を得る。得られたこれらの距離から明部の境界線を、図４の（ｂ）に示すように、点線として決定する。この境界線の決定をリング側面２１の３６０°全周にて実施し、その中での最大値及び最小値を検出する。これを図４の（ｂ）に示すリング側面２１の外径２６、内径２７、偏肉２８及び狭幅側面の肉厚２９の各部位で実施しその値を検出する。この検出された各部位の最大値・最小値が、上記の制御判別装置２５に登録した規格値と比較する。規格値内に入るものは良品と判別し、規格値を一つでも外れるものは不良品と判別する。この場合、図５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、ダレ２３の部分は（ｂ）に見られるように照明により暗部となり肉厚２９の値が測定することできず、不良品と判別される。またバリ２４の部分は同じく（ｂ）に見られるように照明により局部的な影となり、疵を有する不良品と判別される。以上はテーパー外輪１９について説明したが、テーパー内輪２０についても同様に良品と不良品の判別が実施できる。

図６に本発明のテーパーベアリングの鍛造リング素形品の自動寸法・外観の検査装置のデータ処理フローを示す。この場合、被検査品１８の検出は、図６の右側のフローの各条件を予め設定可能な制御判別装置２５を使用し、左側のフローに示すように制御判別装置２５でシャッタータイミングを調整して画像を取込み、検出結果を演算処理して出力し、良品・不良品を判定し検査を終了し、この判定信号を選別板１３を駆動するエアーシリンダー１４に送り、良品・不良品を上記のとおり選別して良品収納箱１５または不良品収納箱１６に装入する。

本発明の検査装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 被検査品のテーパー外輪の測定箇所を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 被検査品のテーパー内輪の測定箇所を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 本発明のＣＣＤカメラによるテーパー外輪の検査方法を説明する図で、（ａ）は断面で示すテーパー外輪とリング状照明具と上部のＣＣＤカメラを側面から見た概略図、（ｂ）はテーパー外輪のリング側面を上部から見た各測定部位を示す平面図である。 被検査品のテーパー外輪に生じたダレとバリによる欠陥並びにその画像を示し、（ａ）はダレ及びバリを有するテーパー外輪の側面図、（ｂ）はダレ及びバリの画像を示す平面図である。 本発明の鍛造リング素形品の自動寸法・外観の検査装置のデータ処理フロー図である。 従来の鍛造リング素形品の形状判定の検査方法および装置を示し、（ａ）は装置の平面図で、（ｂ）は測定するリングの部分の拡大側面図である。

符号の説明

１ 検査装置
２ 架台
３ コンベアー
４ 終端部
５ 検査位置
６ 側部
７ 幅寄せガイド
８ 締め付けねじ
９ スタートセンサー
１０ リング状照明具
１１ ＣＣＤカメラ
１２ カメラ架台
１３ 選別板
１３ａ 良品取出し板
１４ エアーシリンダー
１５ 良品収納箱
１６ 不良品収納箱
１７ 不良品通過センサー
１８ 被検査品
１９ テーパー外輪
２０ テーパー内輪
２１ リング側面
２２ リング斜面
２３ ダレ
２４ バリ
２５ 制御判別装置
２６ 外径
２７ 内径
２８ 偏肉
２９ 狭幅側面の肉厚
３０ 小径側面の外径
３１ リング
３２ リング側面
３３ コンベアー
３４ 回転ローラー
３５ 従動ローラー
３６ 周縁
３７ センサー
３８ 跳ね出し品
３９ 跳ね出し装置
４０ 回転方向

Claims (2)

1. テーパーベアリングの鍛造リング素形品のリング側面を上下に配置してコンベアーで搬送しながら鍛造リング素形品のリング側面を上部から照明しながら上部に配置のＣＣＤカメラで撮影し、撮影したリング側面の画像から事前に設定したリング寸法およびコントラスト状態に起因する局部的な影として現れる異常画像を検出することにより鍛造リング素形品の形状不良及び疵を検知することで不良品を判別することを特徴とするテーパーベアリングの鍛造リング素形品の形状不良及び疵の検査方法。
2. テーパーベアリングの鍛造リング素形品を搬送するコンベアーと、コンベアーの両側部からコンベアー上に張り出す幅寄せガイドと、コンベアーの終端部の検査位置の上方に設置のＣＣＤカメラと、検査位置とＣＣＤカメラの間のリング状照明具と、検査位置の手前のコンベアーの側部に設けたスタートセンサーと、コンベアーに隣接設置された鍛造リング素形品の良品・不良品の判別用の制御判別装置と、コンベアーの先端下方の鍛造リング素形品の良品・不良品を制御判別装置からの信号に基づき選別する選別板と、選別板の下方又は横方向の良品収納箱と不良品収納箱と、選別板と不良品収納箱との中間に下方又は横方向に落下する不良品を検知する不良品通過センサーとを有することを特徴とするテーパーベアリングの鍛造リング素形品の形状不良及び疵の検査装置。

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