JP2007010336A - Method and device for inspecting appearance - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、円筒体や円柱体など外形が円形である被検査物の長さ寸法や端面の表面粗さなどを検査するための外観検査方法及びその装置に関する。 The present invention relates to an appearance inspection method and an apparatus for inspecting a length dimension, a surface roughness of an end surface, and the like of an inspection object having a circular outer shape such as a cylindrical body or a cylindrical body.
従来この種の外観検査方法としては、例えば、円筒体の表面に光ビームを照射し、その反射光を光センサで検出し、その光センサの出力を演算回路により基準値と比較することにより円筒体の寸法を測定する方法が知られている(特許文献1)。また、直進又は回動する基板に、その一方の端面外部から他方の端面外側まで光ビームを走査させ、基板の表面及び端面から反射する反射光を受光センサで受光し、受光センサからの出力信号を処理することで基板表面や端面の欠陥を検査する方法も知られている(特許文献2)。 Conventionally, as this kind of appearance inspection method, for example, the surface of a cylindrical body is irradiated with a light beam, the reflected light is detected by an optical sensor, and the output of the optical sensor is compared with a reference value by an arithmetic circuit. A method for measuring body dimensions is known (Patent Document 1). In addition, a light beam is scanned from the outside of one end surface to the outside of the other end surface of the substrate that moves straight or rotates, and the reflected light reflected from the surface and end surface of the substrate is received by the light receiving sensor, and the output signal from the light receiving sensor There is also known a method for inspecting defects on the substrate surface and the end face by processing the above (Patent Document 2).
しかしながら、上記のように光ビームを利用した外観検査方法については既に知られているが、これらの検査方法では検査する項目が一つに限られているため、例えば円筒体の寸法測定と端面の欠陥について外観検査しようとする場合には別々に検査しなければならず、面倒であると共に検査時間が掛かってしまうという問題があった。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、被検査物の外観検査、特に外形が円形である被検査物の長さ寸法及び各端面の表面粗さなど複数の外観検査を一回の操作の中で同時に行えるようにして、検査方法の簡素化と検査時間の短縮を図れるようにした外観検査方法及びその装置を提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to perform a plurality of appearance inspections such as the length inspection of the inspection object having a circular outer shape and the surface roughness of each end surface in one operation. It is possible to provide an appearance inspection method and an apparatus thereof that can be performed at the same time to simplify the inspection method and shorten the inspection time.
かかる目的を達成するために、本発明に係る外観検査方法は、外形が円形をした被検査物の両端面に円周方向に沿ってレーザ光を照射し、各端面からの反射光を検出して各端面の変位を求め、この変位値に基づいて被検査物の長さ寸法及び端面の表面粗さを検査することを特徴とする。 In order to achieve such an object, the visual inspection method according to the present invention irradiates laser light along the circumferential direction to both end faces of an inspection object having a circular outer shape, and detects reflected light from each end face. Thus, the displacement of each end face is obtained, and the length dimension of the object to be inspected and the surface roughness of the end face are inspected based on the displacement value.
また、本発明に係る他の外観検査方法は、外形が円形をした被検査物の両端面に円周方向に沿ってレーザ光を照射すると共に、被検査物の両端面の周縁部に直径方向に沿ってレーザ光を照射し、各端面からの反射光を検出して各端面の変位を求め、この変位値に基づいて被検査物の長さ寸法、端面の表面粗さ及び端面形状を検査することを特徴とする。 In addition, another visual inspection method according to the present invention irradiates laser light along the circumferential direction on both end faces of a test object having a circular outer shape, and diametrically applies to peripheral edges of both end faces of the test object. Irradiate laser light along the line, detect the reflected light from each end face, determine the displacement of each end face, and inspect the length dimension, end surface roughness, and end face shape of the inspected object based on this displacement value It is characterized by doing.
また、本発明に係る外観検査装置は、外形が円形をした被検査物を定位置で回転させる駆動手段と、前記被検査物の軸方向の両側に配置され、前記被検査物の両端面にそれぞれレーザ光を照射しその反射光を検出する一対の変位計と、前記変位計から得られた各端面の変位値に基づいて被検査物の長さ寸法及び端面の表面粗さを検査する検査手段とを備えることを特徴とする。 Further, an appearance inspection apparatus according to the present invention is arranged on both sides in the axial direction of the inspection object, driving means for rotating the inspection object having a circular outer shape at a fixed position, and on both end surfaces of the inspection object. A pair of displacement meters each irradiating laser light and detecting the reflected light, and an inspection for inspecting the length dimension of the object to be inspected and the surface roughness of the end surface based on the displacement value of each end surface obtained from the displacement meter Means.
また、本発明に係る他の外観検査装置は、外形が円形をした被検査物を定位置で回転させる駆動手段と、前記被検査物の軸方向の両側に配置され、前記被検査物の両端面にそれぞれレーザ光を照射しその反射光を検出する一対の変位計と、前記変位計から得られた各端面の変位値に基づいて被検査物の長さ寸法、端面の表面粗さ及び端面形状を検査する検査手段とを備えることを特徴とする。 Further, another appearance inspection apparatus according to the present invention includes a driving means for rotating an inspection object having a circular outer shape at a fixed position, and both ends of the inspection object in the axial direction, and both ends of the inspection object. A pair of displacement meters that irradiate the surface with laser light and detect the reflected light, and the length dimension of the object to be inspected, the surface roughness of the end surface, and the end surface based on the displacement value of each end surface obtained from the displacement meter Inspecting means for inspecting the shape is provided.
本発明の外観検査方法は、被検査物の外観検査、特に外形が円形である被検査物の長さ寸法及び各端面の表面粗さなど複数の外観検査を一回の操作で行うことができるので、検査方法の簡素化と検査時間の短縮が図れるようになった。 The appearance inspection method of the present invention is capable of performing a plurality of appearance inspections such as a length dimension of an inspection object having a circular outer shape and a surface roughness of each end surface in one operation. Therefore, the inspection method can be simplified and the inspection time can be shortened.
また、本発明の外観検査装置は、上記外観検査方法を極めて簡易な手段で実行することができるといった効果を奏する。 In addition, the appearance inspection apparatus of the present invention has an effect that the appearance inspection method can be executed by an extremely simple means.
以下、添付図面に基づいて、本発明に係る外観検査方法及びその装置の実施形態を詳細に説明する。図1乃至図4には本発明に係る外観検査装置の主要部である検査ユニットが示されている。この検査ユニットは、外形が円形をした被検査物(この例では円筒管1)を定位置で回転させる駆動手段2と、前記円筒管1の軸方向の両側に配置される一対の変位計3と、この変位計3から得られた円筒管1の各端面4の変位データに基づいて円筒管1の長さ寸法及び端面4の表面粗さ等が予め設定された検査条件に合致するか否かを比較判定する検査手段としての制御装置5とを備える。
Embodiments of an appearance inspection method and apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. 1 to 4 show an inspection unit which is a main part of the appearance inspection apparatus according to the present invention. This inspection unit includes a driving means 2 for rotating an object to be inspected having a circular outer shape (in this example, a cylindrical tube 1) at a fixed position, and a pair of
前記円筒管1は、前記検査ユニットにセットされる前工程において、所定の形状に加工される。例えば、長い棒状の円筒管素材を所定寸法ごとに切断し、その切断した円筒管1の端面4をバイトによって切削して端面4の外周縁及び筒孔6の内周縁に面取り部7a,7bを形成したものである。このように加工された円筒管1は、例えば図3及び図4に示したようなワーク供給部10を介して検査ユニットに供給される。ワーク供給部10ではは、半円筒状のハーフパイプで形成されたフィーダ11によって円筒管1を漸次移動し、フィーダ11から繰り出し部12に一個ずつ送り出す。繰り出し部12は、上下2段の載置部13,14を備え、前記フィーダ11の先端から下段の載置部13に送り出された円筒管1は規制板15に当たって位置決めされた後、上段の載置部14に繰り出される。上段の載置部14ではその脇に配置されたエアー噴射装置16から円筒管1の筒孔6に向けてエアーが噴射され、筒孔6の内周面や両端面4に付着しているバイト滓が吹き飛ばされる。その後、円筒管1は上段の載置部14から前記検査ユニットに繰り出され、所定位置にセットされて検査が開始される。なお、前記フィーダ11はハーフパイプによって形成されているために、円筒管1を整列させながら漸次移動させることができる。即ち、フィーダ11のワーク載置面17が円弧状に形成されているために、円筒管1はワーク載置面17の最下点17aで安定した姿勢をとり、図4に示されるように、フィーダ11上の円筒管1は左右方向の位置ズレがほとんどない状態で整列される。なお、フィーダ11は、ワーク載置面17が円弧状に形成されていれば、この実施形態のようなハーフパイプである必要はない。
The
検査ユニットでは、円筒管1の長さ寸法が所定の許容範囲内に入っているかどうか、また、円筒管1の端面4の表面粗さが所定の粗さ以下であるかどうか、さらには端面4に形成した面取り部7a,7bの大きさが所定の許容範囲内にあるかどうかなどを検査する。前記制御装置5は変位計3でサンプリングした形状データを処理して変位値を演算し、この変位値が予め入力してある検査条件としての公差内にあるかどうかを比較して良否を判定する比較判定回路を備える他、検査条件などを設定するためのコントロールパネルや表示パネルなどを備えている。
In the inspection unit, whether the length dimension of the
前記円筒管1を定位置で回転させるための駆動手段2は、円筒管1が検査ユニットにセットされた時に円筒管1の下面2箇所を支持する一対の下部ローラ20a,20bと、一方の下部ローラ20aに回転力を付与するモータ21と、円筒管1の上面1箇所を支持する上部ローラ22とを備える。前記下部ローラ20a,20bは、前記繰り出し部12から繰り出された円筒管1を検査ユニットに導くための傾斜ガイド板23の下側に配置され、その一部が傾斜ガイド板23に開設された孔部24から上方に突出している。一方、上部ローラ22は、下部ローラ20a,20bに支持された円筒管1の鉛直線上に位置し、回転時には円筒管1の最上点に接触する。上部ローラ22は両端部がホルダ27によって支持され、また、ホルダ27には上部ローラ22を上下動するリフト装置の腕部28が連結されている。このように、円筒管1は回転時には一対の下部ローラ20a,20b及び上部ローラ22で三点支持されるが、更に、円筒管1を確実に支持するために、孔部24の前端上方には上下動可能なストッパ板25が配置されている。このストッパ板25は、円筒管1の検査時には孔部24の近傍位置まで下降し、円筒管1の前方近傍を遮蔽することで円筒管1が上記ローラ20,20b、22から外れるのを防止する。
The driving means 2 for rotating the
したがって、前記繰り出し部12から傾斜ガイド板23の上面に繰り出された円筒管1は、手前側の下部ローラ20bを乗り越え、図1及び図3に示したように、一対の下部ローラ20a,20bの間に載置される。次いで、上部ローラ22が下降して円筒管1の最上部に接触する。このようにして、円筒管1は下部ローラ20a,20bと上部ローラ22とによって支持されると共に、ストッパ板25が定位置まで下降する。次いで、モータ21の駆動によって下部ローラ20aが回転し、円筒管1に回転力が付与される。円筒管1から他方の下部ローラ20b及び上部ローラ22に回転力が付与されることで、円筒管1には安定した回転が得られる。このようにして、円筒管1は。検査時には図3に矢印で示した方向に一定スピードで回転し続ける。なお、図3図において、符号29は検査終了後に円筒管1を下部ローラ20a,20bの間から排出するための突き上げ棒である。
Therefore, the
前記円筒管1の軸方向の両側には、前記円筒管1の両方の端面4にそれぞれレーザ光を照射しその反射光を検出する一対の変位計3が配置される。この変位計3は、円筒管1の各端面4に対向する面にそれぞれ投光部30と受光部31とを備えており、投光部30から円筒管1の端面4に向けてレーザ光を照射すると共に、各端面4から受光部31に戻ってくる反射光を検出して各端面の変位を求めるものである。また、この変位計3は、図2に示したように、左右方向(A方向)及び上下方向(B方向)に移動可能となるよう設置されている。変位計3は、円筒管1の長さに応じて左右方向に調整され、円筒管1の太さに応じて上下方向に調整される。また、円筒管1の端面4に形成された面取り部7a,7bの形状を検査する際には変位計3を上下方向に移動させながら検出する。
On both sides of the
次に、図5に基づいて、前記変位計3の検出原理を簡単に説明する。この図に示されるように、変位計3の検出原理は、変位計3の投光部30から射出するレーザ光32を被検査体34に照射し、その時に戻ってくる反射光33を受光部31で検出するものである。先ず、被検査体34を基準位置P1で検査した時の受光部31での受光位置をQ1とする。次に、被検査体34が基準位置P1からP2に変位した時の受光部31での受光位置をQ2する。このように、被検査体34が基準位置P1からP2に変位したことに対応して受光部21では受光位置がQ1からQ2に距離bだけずれて検出されるので、このずれ量bに基づいて被検査体24の基準位置P1からP2への変位量aを求めることができる。そして、ここで求めた変位量aと予め設定された検査条件としての公差とを比較し、前記変位量aが検査条件の公差内、即ち許容された変位量の範囲内にあるかどうかの判定が行われる。
Next, the detection principle of the
図6は上述した変位計3の検出原理に基づいて、円筒管1の長さ寸法を検査する場合を示したものである。L1は左右に配設された変位計3の間の距離を示し、L2は予め設定された円筒管1の基準長さ寸法を示す。各変位計3と円筒管1の各端面4までの距離をl1,l2とする。各変位計3は固定しておき、円筒体1を定位置で回転させながらレーザ光32を円筒管1の端面4に照射し、円筒管1を一回転させたときの端面形状のデータをサンプリングする。端面4に照射するレーザ光32の位置は特に制約を受けないが、好ましくは端面4の中心付近である。また、サンプリングの回数は適宜である。そして、このサンプリングした形状データを処理して変位量を演算し、その変位量が予め設定してある公差内にあるかどうかを比較し、公差内にあれば円筒管1の基準長さ寸法L2の許容範囲内にあるとして良品として判定され、逆に公差外であれば円筒管1の基準長さ寸法L2より長すぎるか又は短すぎるとして不良品として判定される。具体的にはサンプリングした複数の測長データから測長の平均値を求め、この測長平均値と基準長さ寸法L2との差分が予め入力した公差の範囲内にあるか否かで判定する。なお、円筒管1を回転させながら測定するために、円筒管1が左右方向に多少横ぶれする恐れがあるが、それに伴う変位を左右の変位計3が相対的な変位として検出するために、その変位を相殺する補正回路を設けることで対応することができる。
FIG. 6 shows a case where the length dimension of the
また、前記でサンプリングした円筒管1の端面形状のデータに基づいて、端面4の表面粗さについての検査も同時に行うことができる。即ち、円筒管1の端面4に凹凸があった場合、それらは変位計3で測定した時の変位量として検出されるので、これらの変位量が予め設定されている検査条件の公差内にあるかどうかを比較し、公差内にあれば端面4が平滑であるとして判定される。具体的には前記複数の測長データの各々が予め入力した公差の範囲内に入っている割合(%)で判定する。この割合は、製品に求める精度との関係で個別に設定することができる。また、前記表面粗さの公差の許容値も、製品に求める精度との関係で、前記長さ寸法の公差の許容値と同一範囲とすることも、異なる範囲とすることもできる。端面4の表面粗さの検査は、円筒管1の端面4全体について形状データをサンプリングする必要はない。図7(a)にレーザ光の軌跡T1で示したように、円筒管1の端面4の中心付近を一周サンプリングすることで端面4の全体傾向が分かるので、上記の検査方法で判定しても実質上は問題がない。勿論、図7(b)にレーザ光の軌跡T2で示したように、端面4の内側付近から外側付近に螺旋を描くようにして形状データをサンプリングしてもよい。
Further, based on the end face shape data of the
図8は円筒管1の端面4の外周縁および内周縁に形成された一対の面取り部7a,7bの形状検査について説明したものである。図8に示される外周縁の面取り部7aの検査では、面取り部7aの所定角度θが正確に出ているか否かを、面取り部7aの深さ寸法dを測定することで判定している。この場合には円筒管1の回転を停止した状態で変位計3を端面4と平行に円筒管1の外側に向かって移動させ、面取り部7aの形状データをサンプリングし、そのサンプリングした形状データを処理して変位を演算し、その変位量と予め設定してある検査条件としての公差とを比較し、変位が公差内にあれば面取り部7aの深さが適正であり、結局面取り部7aの所定角度θが正確に出ているとして判定される。前記面取り部7a,7bは、チャックした円筒管1にバイトを当てて円筒管1を回転させながら一定角度で切削して形成するために、全周に亘ってほぼ一定の角度で面取りされる。したがって、上述したように、一箇所を検査すれば面取り部7a,7bの全体の傾向が分かるので、実質上は上記の検査方法で問題がない。なお、内周縁の面取り部7bの検査も同様の手段で行うことができる。
FIG. 8 illustrates the shape inspection of the pair of
図9は上述した外観検査装置を用いて円筒管1の端面4の形状を検査する場合のフローチャートを示したものである。先ず、外観検査装置の電源を投入して装置を初期化した後、検査条件を入力する。この検査条件は円筒管1の長さ寸法の公差、端面4の表面凹凸寸法の公差、端面4の外周縁及び内周縁に形成される面取り部7a,7bの深さ寸法の公差などである。次いで、変位計3を検査開始位置に移動したのち、前記検査条件の追加もしくは変更等があればメニュー操作を行う。前記の検査開始位置は、例えば円筒管1の筒孔6内において面取り部7bに近い位置に設定される。
FIG. 9 shows a flowchart for inspecting the shape of the
次に、シーケンサから円筒管1の位置決め信号が入ることで変位計3が前記検査開始位置から円筒管1の端面4の中心位置(図6において符号Sで示した位置)に向かって移動を開始する。その際、円筒管1は検査ユニットの所定位置で駆動手段2(駆動ローラ2及び従動ローラ12a,12b)とストッパ板15によって位置決めされているが、回転を停止した状態で検査される。変位計3の移動に伴って円筒管1の面取り部7aの形状データをサンプリングし、その形状データを処理して面取り部形状の変位を演算する。そして、その変位値が検査条件として入力した公差内にあるかどうかの比較を行い、公差内であれば次の検査に進み、公差から外れている場合には不良品であると判定して不良信号を出力し、図9中(イ)の位置に戻る。その際、不良信号の出力に基づいて検査ユニットの上部ローラ22を円筒管1から離間すると共に、ストッパ板25を引き上げ、さらに突き上げ棒29で円筒管1を押し上げて下部ローラ20aを乗り越えさせ、傾斜ガイド板23上に転がり落とす。転がり落ちた円筒管1は不良品として回収される。
Next, when the positioning signal of the
前記検査をパスした円筒管1には駆動手段2によって回転力が付与される。変位計3は、定位置で回転する円筒管1の端面4のほぼ中心位置を照射しながら円周上に沿って一周分の形状データのサンプリングし、その形状データを処理して端面4の凹凸形状の変位を演算する。そして、前記と同様、その変位値が検査条件として入力した公差内にあるかどうかの比較を行い、公差内であれば次の検査に進み、公差から外れている場合には不良品であると判定して不良信号を出力し再び(イ)の位置に戻る。ここでの判定は、円筒管1の長さ寸法が所定の公差内に収まっているかどうか、端面4の表面粗さが所定の公差内に収まっているかどうかの2項目について行うことになる。いずれか一方が公差内であっても、他方が外れていれば不良品として判定される。
A rotational force is applied to the
次の検査では、モータ21を停止して円筒管1の回転を止めた状態で行う。その状態で変位計3を円筒管1の端面4の中心位置から外側に向けて移動させ、端面4の外周縁に形成された面取り部7aの形状を検査する。内周縁の面取り部7bと同様、面取り部7aの形状データをサンプリングすると共に、その形状データを処理して面取り部形状の変位を演算する。そして、その変位値が検査条件として入力した公差内にあるか否かの比較を行い、そのデータが検査条件の公差内にあるか否かの判定を行い、公差内にあれば良品信号を出力し、公差から外れていれば不良品信号を出力する。この検査で一つの円筒管1に対する一連の検査が終了するので、良品信号及び不良信号のいずれを問わずフローチャートの(イ)の位置に戻る。また、検査の終わった円筒管1は、上記と同様、上部ローラ22が離間され、ストッパ板25が引き上げられると共に突き上げ棒29によって下部ローラ20aを乗り越え、傾斜ガイド板23から転がり落ちて良品と不良品とに仕分けられる。
In the next inspection, the motor 21 is stopped and the rotation of the
なお、上記の実施形態では円筒管1の検査方法について説明したが、本発明は円柱状のワークについても同様の検査を行うことができる。また、上記の実施形態では端面形状として面取り部の形状について説明したが、本発明は面取り部に限定されないことは勿論である。
In addition, although said embodiment demonstrated the inspection method of the
1 円筒管
2 駆動手段
3 変位計
4 端面
5 制御装置(検査手段)
7a,7b 面取り部
11 フィーダ
17 ワーク載置面
20a,20b 下部ローラ
22 上部ローラ
25 ストッパ板
30 投光部
31 受光部
32 レーザ光
33 反射光
DESCRIPTION OF
7a, 7b Chamfered portion 11
Claims (13)
前記被検査物の軸方向の両側に配置され、前記被検査物の両端面にそれぞれレーザ光を照射しその反射光を検出する一対の変位計と、
前記変位計から得られた各端面の変位に基づいて被検査物の長さ寸法及び端面の表面粗さを検査する検査手段とを備えることを特徴とする外観検査装置。 Driving means for rotating the inspection object having a circular outer shape at a fixed position;
A pair of displacement meters that are arranged on both sides in the axial direction of the object to be inspected, irradiate both end faces of the object to be inspected with laser light and detect the reflected light;
An appearance inspection apparatus comprising: inspection means for inspecting the length dimension of the object to be inspected and the surface roughness of the end face based on the displacement of each end face obtained from the displacement meter.
前記被検査物の軸方向の両側に配置され、前記被検査物の両端面にそれぞれレーザ光を照射しその反射光を検出する一対の変位計と、
前記変位計から得られた各端面の変位に基づいて被検査物の長さ寸法、端面の表面粗さ及び端面形状を検査する検査手段とを備えることを特徴とする外観検査装置。 Driving means for rotating the inspection object having a circular outer shape at a fixed position;
A pair of displacement meters that are arranged on both sides in the axial direction of the object to be inspected, irradiate both end faces of the object to be inspected with laser light and detect the reflected light;
An appearance inspection apparatus comprising: inspection means for inspecting the length dimension, the surface roughness and the end surface shape of the object to be inspected based on the displacement of each end surface obtained from the displacement meter.
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