JP2555133B2 - 検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、周方向に伸びる孤状の周側面をもつ被検査
物を位置決めして、その周側面の寸法精度、表面状況等
を非接触方式の光式距離センサで検査する検査装置に関
する。

本発明は、例えば、ヨーク等の鍛造品に形成されてい
る周側面の寸法精度、表面状況等を検査する検査装置に
利用することができる。

［従来の技術］ 従来より、周方向に伸びる孤状の周側面をもつ製品が
提供されているが、このような被検査物の孤状の周側面
の寸法精度、表面状況等を検査することは、容易ではな
かった。

例えば、近年、自動車部品の分野では、第６図〜第８
図に示すように樹脂製の球状面100に摺接する周側面200
をもつヨーク201が提供されている。この周側面200は第
６図に示すように周方向に伸びて弧状をなしている。そ
してこのヨーク201では、ヨーク201の端面201aに機械加
工で形成された螺孔202にシャフト203のおねじ部が螺合
され、ヨーク201にシャフト203が取着される。

ところでこのヨーク201では、使用の際に、周側面200
と球状面100とが摺接する関係上、周側面200の厳格な寸
法精度が要求されている。そのため第８図に示すよう
に、周側面200の中心C1から所定の径D1で仮想線Ｓを描
き、仮想線Ｓと周側面200との交点P1、P2間の肉厚が所
定の肉厚寸法t1であることが要請されており、また、交
点P1と中心C1とを結んだ線L1と、交点P2と中心C1とを結
んだ線L2との拡開角度が所定角度θであることが要請さ
れている。このようなヨーク201の周側面200の寸法精度
を検査することは、従来のダイヤルゲージ、ノギス等の
測定機器では容易でない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、そ
の目的は、周方向に伸びる孤状の周側面をもつ被検査物
の該周側面の寸法精度、表面状況等を検査し得る検査装
置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の検査装置は、周方向に伸びる孤状の周側面を
もつ被検査物の周側面の検査すべき部分に開口する検査
窓をもち、周側面のうち検査窓に対面する部分以外の部
分に当接される球状押圧面をもち、少なくとも球状押圧
面で前記被検査物を挟持して被検査物の位置決めを行う
位置決め台と、 位置決め台の検査窓より検査光を被検査物の周側面に
照射して周側面の照射位置までの距離を測定する光式距
離センサと、を具備することを特徴とするものである。

本発明の検査装置で検査される被検査物としては、周
方向に伸びる孤状の周側面をもつものであり、例えば、
鍛造品、鋳造品、プレス加工品、溶接品、樹脂成形品、
セラミックス成形品等のいずれでもよい。

位置決め台は、検査窓と、球状押圧面とをもつ。検査
窓は、被検査物の周側面の検査すべき部分に開口してお
り、例えばスリット状とすることができる。球状押圧面
は、球体や半球体で形成しても、球体や半球体の一部で
形成してもよい。球状押圧面は、被検査物の周側面のう
ち検査窓に対面する部分以外の部分に当接可能である。
球状押圧面を被検査物の周側面に当接するにあたって
は、例えば、位置決め台をエアシリンダ装置、油圧シリ
ンダ装置等に接続し、エアシリンダ装置、油圧シリンダ
装置の作動で球状押圧面を被検査物の周側面に当接する
手段を採用できる。

光式距離センサは、被検査物の周側面の検査すべき部
分に検査光を照射して、自己と被検査物の周側面の照射
位置までの距離を測定するセンサである。光式距離セン
サは、通常、送光系と受光系とで構成されている。送光
系は、例えば、レーザビームを照射するレーザ発振器
と、送光レンズ系とから形成できる。受光系は、受光レ
ンズ系と位置検出素子とから形成できる。位置検出素子
としては、PSD（Position Sensitive Detector）また
はCCDなどのレーザ受光素子を採用できる。PSDは、受光
面をもつ光スポット位置検出用半導体であり、受光面に
光スポツトをうけると両端の電極から光スポツトまでの
距離に逆比例した電流を出力するものである。PSDで
は、被検査物の照射位置までの距離が変わると、PSDで
受ける光スポツトが移動するので、PSDの出力電流値か
ら三角測量法により、被検査物の周側面の照射位置まで
の距離を測定することができる。

本発明の検査装置では、光式距離センサおよび位置決
め台の少なくとも一方を移動させる駆動部を設けること
が望ましい。この場合、駆動部の駆動により、光式距離
センサの検査光を被検査物の周側面の検査すべき部分に
所定長さぶんスキャンさせることができる。駆動部とし
ては例えばステッピングモータを採用できる。

本発明の検査装置では、光式距離センサの出力信号に
応じて被検査物の周側面の検査すべき部分の良否を判定
する制御部を設けることが望ましい。

［作用］ 本発明の検査装置では、位置決め台の球状押圧面で被
検査物の周側面を押圧し、被検査物を位置決めして保持
する。このように位置決めされた状態では、検査窓は被
検査物の周側面の検査すべき部分に対向している。

位置決めした後、光式距離センサから検査光を被検査
物の周側面に向けて照射する。すると、検査光は検査窓
を通過し、被検査物の周側面の検査すべき部分に照射さ
れる。これにより光式距離センサから周側面の照射位置
までの距離が測定される。

［実施例］ 本発明の検査装置の一実施例について図面を参照して
説明する。

本実施例の検査装置では、第１図に示すように、位置
決め台１は、図略のエアシリンダ装置で作動されるもの
であり、上下１組で構成されており、基部２と、基部２
の配設された金属製の押圧部３とで形成されている。第
２図は上側の位置決め台１の平面図を示すものである。
第２図に示すように、位置決め台１には、直線状にのび
る検査窓４が形成されている。上側の位置決め台１の検
査窓４は、被検査物５の上側周側面６の検査すべき部分
に開口するものである。下側の位置決め台１の検査窓４
は、被検査物５の下側の周側面の検査すべき部分に開口
するものである。検査窓４の幅は２〜5mmであり、検査
窓４の長さは60〜70mmである。

さらに各押圧部３には球状押圧面８が形成されてい
る。球状押圧面８は、球体を形成する外面の一部で形成
されている面である。本実施例では球状押圧面８の半径
は52.28mmに設定されている。球状押圧面８は、被検査
物５の周側面６及び７に当接可能である。ここで、２個
の球状押圧面８は、第１図から明らかなように、面対称
とされている。本実施例では、被検査物５の周側面６及
び７は第３図から明らかなように、中心を通る面を介し
て面対称とされている。

第１図に示すように上側の位置決め台１の上方には上
案内レール部９が付設されている。上案内レール部９に
は上ヘッド10が上案内レール部９にそって移動可能に設
けられている。上ヘッド10には光式距離センサ11が設け
られている。

光式距離センサ11は、送光系と受光系とで構成されて
いる。送光系は、レーザビームを照射するレーザ発振器
11aと、図略の送光レンズ系とから形成されている。レ
ーザ発振器11aは半導体レーザ光を発振する発振器であ
る。受光系は、図略の受光レンズ系と位置検出素子とし
てのPSD11bとから形成されている。

また、下側の位置決め台１の下方には下案内レール部
12が付設されている。下案内レール部12には下ヘッド13
が下案内レール部12にそって移動可能に設けられてい
る。下ヘッド13には光式距離センサ14が設けられてい
る。

光式距離センサ11と同様に、光式距離センサ14は、送
光系と受光系とで構成されている。送光系は、半導体レ
ーザ光を発振するレーザ発振器14aと、図略の送光レン
ズ系とから形成されており、受光系は、受光レンズ系
と、位置検出素子としてのPSD14bとから形成されてい
る。

PSD11b、14bの受光面では、レーザビームの照射位置
までの距離に応じて、PSD11b、14bの受光面で受けるレ
ーザビームスポツトの位置が移動する。そのため、PSD1
1bから出力される電流値から三角測量法により、光式距
離センサ11と被検査物５の上側の周側面６の照射位置と
の間の距離を精度よく測定することができる。同様に、
PSD14bから出力される電流値から三角測量法により、光
式距離センサ14と被検査物５の下側の周側面７の照射位
置との間の距離を精度よく測定することができる。

本実施例では、上ヘッド10を上案内レール部９にそっ
て移動させる駆動モータ16が設けられている。更に、ヘ
ッド13を下案内レール部12にそって移動させる駆動モー
タ17が設けられている。駆動モータ16、17は、本実施例
では具体的にはステップモータを用いている。上ヘッド
10、下ヘッド13の走行速度は本実施例では100〜200m/se
cである。

本実施例の検査装置では、光式距離センサ11、14のPS
D11b、14bの出力信号に応じて被検査物５の上側の周側
面６および下側の周側面７のの検査すべき部分の良否を
判定する制御部18が設けられている。第１図に示すよう
に制御部18は、光式距離センサ11、14のPSD11b、14bか
らの出力信号が信号線15を介して入力されこれを増幅す
るセンスアンプ19と、センスアンプ19の出力信号をA/D
変換するA/Dコンバータ20と、制御回路部21と、メモリ2
2とを備えている。制御回路部21はインターフェースを
内蔵するマイクロコンピュータで形成されている。制御
回路部21は信号線23を介して駆動モータ16、17にそれぞ
れ接続されている。又、制御回路部21はCRTディスプレ
イ24に接続されている。

さて、本実施例の検査装置を用いる際には、先ず、２
個１組の位置決め台１間に被検査物５をセットした状態
で、図略のエアシリンダ装置を駆動して位置決め台１を
作動し、上側の位置決め台１の球状押圧面８で被検査物
５の上側の周側面６を押圧し、同様に、図略のエアシリ
ンダ装置を駆動して下側の位置決め台１を作動し、下側
の位置決め台１の球状押圧面８で被検査物５の下側の周
側面７を押圧する。押圧は緩かに行なう。この結果、被
検査物５は位置決めされ、ずれ動かぬように挟持され
る。このように位置決めされた状態では、第２図に示す
ように、上側の位置決め台１の検査窓４は、被検査物５
の上側の周側面６の検査すべき部分に対向している。同
様に、下側の位置決め台１の検査窓４も、被検査物５の
下側の周側面７の検査すべき部分に対向している。

上記したように位置決めした後、光式距離センサ11、
14から検査光としてのレーザビームを照射する。する
と、光式距離センサ11のレーザ発振器11aから照射され
たレーザビームは、上側の位置決め台１の検査窓４を通
過し、被検査物５の上側の周側面６の検査すべき部分に
照射される。そして、照射されたレーザビームは、上側
の周側面６の検査すべき部分で反射して上側の位置決め
台１の検査窓４を通過し、光式距離センサ11のPSD11bに
受けられる。

同様に、光式距離センサ14のレーザ発振器14aから照
射されたレーザビームは、下側の位置決め台１の検査窓
４を通過し、被検査物５の下側の周側面７の検査すべき
部分に照射される。そして、照射されたレーザビーム
は、下側の周側面７の検査すべき部分で反射して下側の
位置決め台１の検査窓４を通過し、光式距離センサ14の
PSD14bに受けられる。

このとき、駆動モータ16の駆動で上ヘッド10が上案内
レール部９にそって移動するので、光式距離センサ11の
レーザ発振器11aからのレーザビームは、被検査物５の
上側の周側面６をスキャンして横断する。同様に駆動モ
ータ17の駆動で下ヘッド13が下案内レール部12にそって
移動するので、光式距離センサ14のレーザ発振器14aか
らのレーザビームは、被検査物５の下側の周側面７をス
キャンして横断する。

ところで、PSD11b、14bからの出力信号は、信号線15
を介してセンスアンプ19に入力され、A/Dコンバータ20
を介して制御回路部21に入力される。すると、制御回路
部21は、PSD11b、14bからの出力信号に応じて演算し、C
RTディスプレイ24に画像を形成する。第４図にその画像
を示す。第４図では、周側面に相応する線6A、6B、周側
面７に相応する線7A、7Bが作成されている。

次に、制御回路部21を構成しているCPUが行う動作を
フローチャートを第９図を参照して説明する。即ち、図
示しない起動スィッチが投入されると、ルーチンが開始
され、ステップS100に進む。ステップS100では、レジス
タ、メモリ等を初期状態に設定する。ステップS102で
は、駆動モータ16、17を駆動する。この結果、上ヘッド
10が上案内レール部９にそって前進し、下ヘッド13が下
案内レール部12にそって前進する。ステップS104では、
光式距離センサ11、14のレーザ発振器11a、14aからレー
ザビームを照射する。ステップS106では、光式距離セン
サ11、14のPSD11b、14bの出力信号に応じたデータをメ
モリ22にストアする。ステップS108では、駆動モータ1
6、17を停止する。ステップS110では、データ処理サブ
ルーチンを実行する。即ち、光式距離センサ11で測定さ
れた被検査物５の上側の周側面と光式距離センサ11と間
の距離のデータ、及び、被検査物の５の下側の周側面７
と光式距離センサ14との間の距離のデータから、CRTデ
ィスプレイ24の画面に、前記した線6A、6B、線7A、7Bを
形成する。更に、中心C2のまわりを所定の径D1で線を描
き、その線と線6A、6Bとの交点P3、P4、その線と線7A、
7Bとの交点P5、P6を求め、交点P3と交点P5との間の距離
を肉厚寸法tr1とし、交点P4と交点P6との間の距離を肉
厚寸法tc2とする。更に交点P3と中心C2とを結ぶ線と、
交点P5と中心C2とを結ぶ線との拡開角度をθr1とし、交
点P4と中心C2とを結ぶ線と、交点P6と中心C2とを結ぶ線
との拡開角度をθr2とする。

そして、前記したように求められた肉厚のデータtr1
と、予め記憶されていた所定の基準データtc1とを比較
し、その差の絶対値|tr1−tc1|を求める。同様に、求め
られた肉厚のデータtr2と、予め記憶されていた所定の
基準データtc2とを比較し、その差の絶対値|tr2−tc2|
を求める。

また、光式距離センサ11、14で測定された角度の測定
データr1と、予め記憶されていた所定の基準データ
c1とを比較し、その差の絶対値｜r1−c1|を求め
る。同様に、光式距離センサ11、14で測定された測定デ
ータr2と、予め記憶されていた所定の基準データc2
とを比較し、その差の絶対値｜r2−c2|を求める。

そして、ステップS114で、|tr1−tc1|の値、|tr2−tc
2|の値、｜r1−c1|の値、｜r2−c2|の値が、そ
れぞれ基準値の範囲内にあるか否かを判定し、基準値の
範囲内にあれば、ステップS116に進み、CRTディスプレ
イ24に「OK」の信号を出力し、そのレーチンを終了す
る。

一方、ステップS114で、|tr1−tc1|の値、|tr2−tc2|
の値、｜r1−c1|の値、｜r2−c2|の値のいずれ
かが、基準値の範囲外にあれば、ステップS118に進み、
CRTディスプレイ24に「NG」の信号を出力し、そのルー
チンを終了する。

上記したように本実施例では、位置決め台１で被検査
物５の周側面６、７を保持し、光式距離センサ11、14か
らのレーザビーム照射によりその被検査物５の周側面
６、７の寸法精度、表面状況等をCRTディスプレイ24の
画面で迅速に判定することができる。

第５図は本実施例の検査装置の適用例を示す。この適
用例では、冷間鍛造プレス装置30で成形された被検査物
５を搬入搬出用ロボット31で冷間鍛造プレス装置30から
本実施例の検査装置の位置決め台１に移し変える。移し
変えた後に、２個１組の位置決め台１で被検査物５を位
置決めする。そして、被検査物５の寸法精度の測定が終
了したら、被検査物５をロボット31でベルトコンベヤ32
へ移し、ベルトコンベヤ32で次工程へ搬送する。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の検査装置によれば、位置
決め台の球状押圧面で被検査物の周方向に伸びる周側面
を保持し、その被検査物の周側面に光式距離センサが検
査光を照射するので、その被検査物の周側面の寸法精
度、表面状況等を迅速に判定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の検査装置の模式図、第２図は被検査
物を保持した位置決め台の平面図であり、第３図は被検
査物の寸法状態を示す説明図、第４図はCRTディスプレ
イに表示した画像の模式図、第５図は適用例を示す模式
図、第６図は被検査物の平面図、第７図は被検査物に軸
を取付けた状態の平面図、第８図は被検査物の使用状態
の断面図である。第９図は制御回路部を構成しているCP
Uのフローチャートである。 図中、１は位置決め台、４は検査窓、５は被検査物、６
および７は周側面、８は球状押圧面、11、14は光式距離
センサをそれぞれ示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周方向に伸びる弧状の周側面をもつ被検査
   物の前記周側面の検査すべき部分に開口する検査窓をも
   ち、前記周側面のうち前記検査窓に対面する部分以外の
   部分に当接される球状押圧面をもち、少なくとも前記球
   状押圧面で前記被検査物を挟持して前記被検査物の位置
   決めを行う位置決め台と、 前記位置決め台の前記検査窓より検査光を前記被検査物
   の前記周側面に照射して前記周側面の照射位置までの距
   離を測定する光式距離センサと、を具備することを特徴
   とする検査装置。