JP2010002319A - シート類の外形寸法測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シート類をコンベア搬送し、シート類の天地方向寸法、幅寸法および直角度を測定する装置を安価に提供する。
【解決手段】直進搬送コンベアの側面にシートを端寄せする機構を設け、コンベア側面に沿ってシートを搬送させ、シートの搬送量に比例した搬送パルスを発生させ、シートの搬送位置を３つの検出器の検知し、シート検知時および検知時間差の搬送パルスを計数演算することにより、シート部材の天地方向寸法、幅寸法、直角度を計測する。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンベア上を搬送する出版物や鋼板（以下シート部材）など、四角形の天地寸法、幅寸法および直角度を測定するシート類寸法測定装置に関する。

ベルトコンベアで搬送するシート部材１００の外形検査する装置は、図７で示すように、移動量を計測可能とするコンベアと、そのコンベア上部にＣＣＤ二次元イメージセンサを搭載する画像入力装置８２，８３，８４，８５（以下、２次元カメラ）が配置され、４台の２次元カメラ８２，８３，８４，８５には、コンベアを挟んで対向した位置にストロボが設けられている。

２次元カメラ８２，８３，８４，８５とストロボは、ベルトコンベアで搬送されるシート部材１００の大きさに合わせて撮影位置を調整できる構造となっている。シート部材１００の先端が、コンベア中央に配置された先端位置検出センサ８６直下に搬送された場合に、シート部材１００の４隅が２次元カメラ８２，８３，８４，８５のほぼ撮影中央部で撮影可能な位置に調整されている。

コンベア上のシート部材１００の先端が、先端位置検出センサ８６直下に到達すると、前記先端位置検出センサ８６の出力が撮影トリガとなり４台のストロボが同調発光する。２次元カメラ８２，８３，８４，８５は、シート部材１００の陰影画像データを２次元カメラ内８２，８３，８４，８５のメモリーに記憶し、順次演算処理部にデータ転送を行う。演算処理部は、４台の２次元カメラ８２，８３，８４，８５からの画像データを受信し、全ての画像データを取り込むと、画像の演算処理を開始する。高い測定精度が要求される場合は、高解像度画像データとなるため、高容量高速処理機能を搭載したカメラやその周辺機器で構成される。

演算処理部は、転送された画像データよりシート１００の４つのコーナの座標を計算し、その中の１つのコーナを基準点とし、その基準点からの傾き補正を行い、天地寸法、幅寸法および直角度を演算により求める。この演算方法は、特開平６−１４７８３６に開示されているように複雑で、高速演算機能が必要になる。演算により算出した天地方向寸法、幅寸法および直角度は、あらかじめ設定した許容値と比較して良否判定が行われ、後続の振分装置により、進路を振り分ける。

特開平４−３６４４０５号公報 特開平５−５２５２６号公報 特開平６−１４７８３６号公報 特開２００７−２５４０９４号公報

解決しようとする問題点は、２次元カメラを４台搭載し高コストになる点にある。高額な２次元カメラを４台使用する装置の映像データは、記憶容量が大きく、高速画像取込処理や高速データ転送が必要になり、２次元カメラ周辺機器も高性能な特性が要求される。また、周囲からの光学系ノイズや電気ノイズの進入により、映像取込時のフィルターや電気ノイズ対策も発生し、更にコストが高くなる欠点をもつ。

本発明は、コンベア上のシート部材を端寄せ搬送を行い、基準面に沿ってシートを搬送させ、３つの透過センサとシート部材の移動量を計測する簡易な方式により、シート部材の天地方向寸法、幅寸法およびシート部材の直角度を簡易計測できることを主要な特徴とする。

本発明のシート部材寸法測定装置は、高額な２次元カメラ４台と複雑な演算処部を機器構成から排除することができるため、カメラのピント調整や光学的な調整が無く、外部からの電磁波ノイズの影響も軽減でき、機器構成も簡略されため、安価に機器を提供できる利点がある。

ベルトコンベアで搬送する出版物や鋼板などの外形の検査工程において、天地方向寸法、幅寸法および直角度測定という目的を、直進搬送コンベアの側面にシートを端寄せする機構を設け、コンベア側面に沿ってシートを搬送させ、シートの搬送量に比例した搬送パルスを発生させ、シートの搬送位置を３つの検出器により検知し、シート検知時や検知時間発生時の搬送パルスを計数演算処理することにより、シート部材の天地方向寸法、幅寸法、直角度を計測ができるため、従来使用していた２次元カメラを削除し、画像転送処理をなくし、演算処理を軽減することのより、安価な電子機器部品による構成で実現した。

図１は、本発明装置の１実施例の斜視図であって、コンベア左側壁を基準面２０に、シート引き込み用コロコン１２、その後方に端寄せコンベア１４、その後方に直進用搬送させるためコンベアの搬送ベルト１６ａ、１６ｂを備えている。第１の検出器は、発光ダイオード１８ａ、と受光センサ１７ａにより構成され、基準面２０近傍の直進用コンベア内に設けられている。

第２の検出器は、発光ダイオード１８ｂ、と受光センサ１７ｂにより構成され、被測定部材の幅方向の最小寸法を離した位置に設置し、第３の検出器は、発光ダイオード１８ｃ、と受光センサ１７ｃにより構成され、被測定部材の幅方向の最大寸法を離した位置に調整配置する。本例では、第１の検出器と第２の検出器と第３の検出器の位置は、基準面２０に対して直角延長線上に配置されている。

コンベア本体１０で搬送されるシート部材１００は、コロコン１２の回転により矢印１１方向に搬送され、コロコン１２後続に設けられた端寄せコンベア１４に到達する。シート部材１００は、該端寄せコンベア１４により、進行方向１１から進行方向１３に進路を変えて、基準面２０側壁にシート部材１００側面を押し付けられる状態で搬送される。シート部材１００は、端寄せコンベア１４から搬送ベルト１６a、１６ｂに乗り移る。該搬送ベルト１６a、１６ｂは、駆動モータ２２の回転によりタイミングベルト２３に伝達され、駆動シャフト２５を回転により搬送力が伝達されている。駆動シャフト２５には、ロータリーエンコーダ２４が連結され、コンベア搬送量に比例したパルスが出力される構造となっている。

シート部材１００は、搬送ベルト１６a、１６ｂにより搬送されて、受光センサ１７ａ、１７ｂ直下を通過する。このとき、発光ダイオード１８ａ、１８ｂから放射される光は、前記シート部材１００により遮断され、受光センサ１７ａ、１７ｂに到達しなくなる。
直角（θ１＝９０°）に裁断されているシート１００が通過すると、発光ダイオード１８ａ、１８ｂから放射され、受光センサ１７ａ、１７ｂに到達する２つの光は、時間差なく遮断されるが、裁断不良によりの直角が出ていないシート部材１００（θ１≠９０°）が通過した場合は、光の遮断に時間差が生ずる。

受光センサ１７ａ、１７ｂのどちらか一方の受光センサが受光状態で、もう一方の受光センサが遮光状態の間、ロータリーエンコーダ２４からの発生パルスを第３のカウンタで計数し、該計数結果と許容値を比較し、比較結果が許容値を超える場合は不合格信号を出力し、許容範囲内であれば次の計測工程に進む。

図６のタイミングチャートの一例で前記内容を説明する。ロータリーエンコーダ２４の出力信号３１は、搬送中は常に搬送量に比例したパルスを発生している。受光センサ１７ａ、１７ｂの出力信号３２ａ、３２ｂは、通光時H遮光時Lとなる。図６の例では、受光センサ１７ａが遮光され出力３２ａがＬとなり、続いて受光センサ１７ｂが遮光され出力３２ｂがＬとなる。このタイミングＳ１−Ｓ２区間で発生したパルス３４ａを計数し合否判定を行う。合否判定処理後、計数リセットパルス３５により計数を初期化する。シート部材１００の天地方向寸法２６ａ、２６ｂの計測を実施するため、受光センサ１７ａの遮断タイミングＳ１から第１のカウンタ３３ａが計数を開始し、受光センサ１７ｂの遮断タイミングＳ２から第２のカウンタにより計数の開始も行う。

シート部材１００が更に搬送され、発光ダイオード１８ａ、１８ｂと受光センサ１７ａ、１７ｂ間の光路がシート部材１００による遮断状態から、シート部材天地方向の寸法と同量の搬送ベルト１６a、１６ｂを動作させると、点線で示すシート部材１００の位置に搬送される。この位置に搬送されると、シート部材１００による遮断がなくなり、発光ダイオード１８ａ、１８ｂから放射される光が、受光センサ１７ａ、１７ｂに到達する。

受光センサ１７ａの通光状態を検知したときに、第１のカウンタ３３ａの計数を停止、受光センサ１７ｂの通光状態を検知したときに、第２のカウンタ３３ｂの計数を停止する。また、受光センサ１７ａの通光状態検知と受光センサ１７ｂが通光状態検知に時間差がある場合は、その間のロータリーエンコーダ２４からの発生パルスを第３のカウンタで計数を行う。図６の示すタイミングチャートでは、Ｓ３のタイミングで受光センサ１７ａの通光状態を検知を示し、Ｓ４のタイミングで受光センサ１７ｂの通光状態検知を示している。

第１のカウンタの計数結果３３ａは、図４天地方向左の寸法２６ａに比例した値となり、第２のカウンタの計数結果３３ｂは、図４天地方向左の寸法２６ｂに比例した値となる。また、第３のカウンタの計数結果３４ｂは、シート部材１００の後端面と左側面の角θ２が直角に裁断されている場合、ゼロとなり、直角度が悪さにより大きくなる。前記、３つの計数カウンタの結果と、あらかじめ設定された許容値を比較演算し、許容範囲外の場合に、不合格信号を出力し、許容範囲内であれば次の計測工程に進む。

図４シート部材１００の幅寸法３９が、最大許容値を超えた場合は、図１の発光ダイオード１８ｃから放射され受光センサ１７ｃに到達する光が遮断される。一瞬でも、受光センサ１７ｃに到達する光が遮断された時は、シート部材１００の幅寸法不良となり、不合格信号を出力する。
シート部材１００の幅寸法３９が、最小許容値以下の場合は、発光ダイオード１８ｂから放射され受光センサ１７ｂに到達する光の遮断が、一部もしくは全くされない場合が発生し、第２のカウンタの計数カウンタ値や第３の計数カウンタ値が、規定値範囲外となる。

各工程で不合格信号が出力されると、図示しない後続コンベアは、非常排出機構が動作し、不適合品を正常なラインから切り離すと同時に、警報により作業者に不適合品発生を知らせる。

図２は、コンベア本体の基準面２０側壁に補助コンベア（以下、基準面コンベア１５）を設けたもので、摩擦係数が大きく厚いシート部材や軽いシート部材を扱う場合に用いる。基準面コンベア１５と搬送ベルト１６ａ、１６ｂは、同速運転できる機械的な連結を行い、シート部材側面と基準面２０側壁の摩擦を無くしている。

図３は、図２の検出部を上面より見た説明図である。基準面コンベア１５のベルト上面が基準面２０となる。
第１の検出器の光路２７ａと第２の検出器の光路２７ｂと第３の検出器の光路２７ｃは、基準面２０に対し直角Ｙ方向に配置されている。第１の検出器の光路２７ａは、基準面コンベア１５と搬送ベルト１６aの隙間を通過し、第２の検出器の光路２７ｂは、搬送ベルト１６ｂの外側で基準面２０から測定部材の幅方向の最小寸法を離した位置に設置し、第３の検出器の光路２７ｃは、搬送ベルト１６ｂの外側で基準面２０から被測定部材の幅方向の最大寸法を離した位置に配置する。

また、光路２８は、第２の検出器の光路２７ｂと第３の検出器の光路２７ｃに光学的な干渉がある場合、第３の検出器の光路２７ｃの配置を止め、Ｘ方向に移動した例である。

図５は、端寄せ方法の別の実施例である。コンベア本体１０の進行方向左側に基準面コンベア１５、進行方向右側に端寄せコンベア４２を配置した例であり、搬送ベルト１６a、１６ｂと基準面コンベア１５と端寄せコンベア４２は、同速度で運転している。端寄せコンベア４２は、支点４３を中心に可動でき、バネ等により回転方向４４に加圧できる構造となっている。検出器は、図示していないが第１〜第３の検出器が前記実施例同様に機能する。
端寄せ機構は、コンベアの基準面側を低くするように傾斜させて搬送しても良い。

実施例１、実施例２では、シート部材１００の通過検知を、発光ダイオードと受光センサの組み合わせで説明したが、発光ダイオードをレーザダイオードに変えて、精度を向上させる方法や、発光ダイオードと受光センサ間にスリットを配置する方法もある。また、発光ダイオードと受光センサの組み合わせで光路を設けたが、反射センサに置き換えても良い。

本発明は、出版物の裁断工程後の検査、工程での印刷用紙の検査、鋼鈑の裁断外形の検査に使用できる。

シート類寸法測定装置の実施方法を示した説明図である。（実施例１） シート類寸法測定装置の実施方法を示した説明図である。（実施例２） 図２の検出部を上面より見た説明図である。 シート類の測定項目の説明図である。 基準面端寄せ機構の他の例を示した図である。 検出器とエンコーダパルスを示したタイミングチャートである。 従来のシート類寸法測定装置を示した説明図である。

符号の説明

１０ コンベア本体
１４ 端寄せコンベア
１６ａ、１６ｂ 直進コンベアの搬送ベルト
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ 受光センサ
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ 発光ダイオード
２０ 基準面
２４ ロータリーエンコーダ
２６ａ、２６ｂ、３９ａ、３９ｂ 測定位置
４２ 端寄せコンベア
１００、１００ａ、１００ｂ シート部材

Claims (2)

1. コンベア上を搬送させてシート類の外形を測定する装置において、シート類をコンベア片側面に誘導させる端寄機構と、シート類を直進搬送させるコンベアと、前記コンベア片側面を基準面として扱い、該基準面近傍に配置する第１のシート類検出器と、該基準面から前記シート類の許容最小幅寸法離して配置した第２のシート類検出器と、該基準面から前記シート類の許容最大幅寸法離して配置した第３のシート類検出器と、前記直進コンベアの搬送量検出器を備え、第１のシート類検出器がシート類を検出中にコンベア搬送量を計数する第１の搬送量計数器と、第２のシート類検出器がシート類を検出中にコンベア搬送量を計数する第２の搬送量計数器と、第１のシート類検出器と第２のシート検出器のどちらか一方がシート類を検知した場合に、コンベア搬送量を計数する第３の搬送量計数器を備え、第１の搬送量計数器の計数値と第２の搬送量計数器の計数値と第３の搬送量計数器の計数値を各計数器に対応した許容値と比較判定する手段を備え、該比較判定結果と第３のシート類検出器の有無検知結果により、シート類の外形の良否判定を行うシート類外形測定装置
2. コンベア側壁に該コンベアと同期速度で動作する補助コンベアを配置したことを特徴とする請求項１のシート類の外形寸法測定装置

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