JP3636357B2

JP3636357B2 - 異常球検出装置及び異常球検出方法

Info

Publication number: JP3636357B2
Application number: JP2002050648A
Authority: JP
Inventors: 元通伊藤; 拓志上田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2022-02-27
Also published as: US6818849B2; US20020139730A1; JP2003093976A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単球を主体とする多数の小さな球体の中から、連球などの異常球を検出するための異常球検出装置及び異常球検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属、樹脂、或いはガラスなどの材料からなり高い真球度を要求される小球（以下、ボールと称する）は、種々の方法で製造されている。例えば、半田ボールは、溶融した材料を気体中または溶媒中に吐出して冷却することにより製造されている。しかしこの製造方法では、所定真球度を有する単一の球体（以下単球という）以外に、単球が複数個連なった球体（以下連球という）や楕円球体など異常球も形成されるので、形成後の多数のボールの中から異常球を検出することが行われている。従来から、多数のボールの中から連球を検出するために、例えば特開平１１−３１９７２８号に記載されているような斜面転がしと呼ばれる方法がとられてきた。この方法は、ボールが傾斜面を転がり落ちる時、単球と連球とでは落下時の挙動が異なることを利用したもので、装置を簡素化できるという利点がある。しかし、この方法では、同径の単球同士が連接した連球を検出することはできるが、直径の異なった球が連なった連球（以下、異径連球と呼ぶ）を必ずしも精度良く検出できないという問題がある。
【０００３】
単球と異径連球を精度よく検出できるようにするために、特開平１１−３１９７２２号に記載された装置が提案されている。この装置は、多数の小さなボールが転がり落ちる傾斜面を有する部材と、ボールを傾斜面に供給する供給部と、傾斜面より転がり落ちてくる単球を回収する回収部を備え、供給部と傾斜面との間及び／又は傾斜面の途中に球体の落下方向と平行な溝を設けたものである。即ち、異径連球が溝に入ると、異径連球の中心軸が落下方向に一致するようになり、小径球が溝と大径球との間でくさびとして作用し、回転落下が停止することを利用するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記傾斜溝を付加した装置では、検出精度を左右する溝の傾斜角度、形状、寸法などの具体的構成は、検出する単球の個々のケースに合せて予備テストで決めるので、必ずしも効率的ではない。しかも実際の製造では、小径球が大径球とほぼ同じサイズで略同径連球と見なせるようなものから、小径球が極めて小さく単球と見なせるようなものまで種々の形態の連球が発生し、各々回転落下の形態が異なる。このため、中心軸が落下方向に一致しないまま回転して落下するあるいは落下方向に一致してもくさび作用が働かない略同径連球、また、大径球だけが回転して落下する単球に近い連球など、連球の中には途中で停止せずに落下してしまうものがあり、高精度で単球から検出することは難しい。
従って本発明の目的は、多数のボールの中から連球等の異常球を精度よく検出することができる装置及び方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の異常球検出装置は、ほぼ一定の直径を有する多数の単球を主体とする微小な多数の球体の中から少なくとも二の単球が連なった球体、一の単球にそれと異なった直径の単球が連なった球体または単球の直径と短軸が同等で長軸が大きな楕円状の球体を異常球として検出する装置であって、分離して配設され前記単球を収納可能な複数の受容部を備えた保持手段と、前記受容部の開口端から突出した球体の突出部分を検出する突出部検出手段と、前記突出部検出手段で検出された前記突出部分の検出情報をもとに異常球判定を行う異常球判定手段とを有し、前記受容部は略円柱形状をなす有底孔であるとともにその深さと開口面の直径は前記単球の直径と略同一であり、前記突出部検出手段は、前記受容部の開口端付近の表面を含むように該受容部の上方に設定された所定のエリアに対し光軸が水平になるよう配設され該エリア全体に光を照射する発光部と、前記エリアを介し前記発光部と相対する位置に配設され前記エリアを通った光を受光する受光部とを備えており、前記異常球判定手段は、前記受光部で受光した光で形成された像の暗部から前記表面と前記突出部分とを検出し、該表面を基準に前記突出部分の突出量を前記検出情報として算出し、該突出量が基準値より大なる球体を異常球として判定することを特徴としている。
本発明の異常球検出装置は、ほぼ一定の直径を有する多数の単球を主体とする微小な多数の球体の中から少なくとも二の単球が連なった球体、一の単球にそれと異なった直径の単球が連なった球体または単球の直径と短軸が同等で長軸が大きな楕円状の球体を異常球として検出する装置であって、分離して配設され前記単球を収納可能な複数の受容部を備えた保持手段と、前記受容部の開口端から突出した球体の突出部分を検出する突出部検出手段と、前記突出部検出手段で検出された前記突出部分の検出情報をもとに異常球判定を行う異常球判定手段とを有し、前記受容部は略円柱形状をなす有底孔であるとともにその深さと開口面の直径は前記単球の直径と略同一であり、前記突出部検出手段は、前記受容部の開口端付近の表面を含むように該受容部の上方に設定された所定のエリアに対し光軸が傾斜するように配設され該エリア全体に光を照射する発光部と、前記エリアを介し前記発光部と相対するとともに該エリアに対し光軸が水平となるように配設され前記エリアを通った光を受光する受光部とを備えており、前記異常球判定手段は、前記受光部で受光した光で形成された像の明部から前記突出部分を検出し、前記突出部分の突出量を前記検出情報として算出し、該突出量が基準値より大なる球体を異常球として判定することを特徴としている。
前記本発明における受容部は、基体に穿孔して形成してもよいし、複数の部材を組合わせて形成してもよく、単球が受容部の底部で支持されるように収まり、その頂部が受容部表面と略面一になるようにする。
前記保持手段は、前記単球が装入可能なように該単球と略同一の直径で形成された複数の略円柱形状の貫通穴を有するとともに該単球の直径と略同一の厚さを有する平板によりなる穿孔部材と、前記穿孔部材の一面に密着する平滑な表面を有する基体とからなり、前記受容部は、前記穿孔部材の貫通穴と前記基体の表面とにより形成されているようにすることが好ましい。なお、上記で言う単球の直径と略同一とは、単球の公称直径に寸法公差を含めた範囲に加え、受容部の形成誤差など通常の工業製造レベルで生じる許容誤差値を含めた範囲内であることを意味する。
【０００６】
また、前記保持手段は、前記基体が円板状をなすとともに前記穿孔部材が前記基体の外周面に円環状に密着されてなるものであって前記基体の軸心廻りに自在に回転可能に構成されており、前記突出部検出手段は前記保持手段のほぼ頂部に設けた検査領域において前記突出部分を検出可能な位置に配設され、前記除去手段は前記検査領域より下流に配設され、さらに、前記保持手段の検査領域より上流において前記受容部に球体を供給する球体供給手段と、前記除去手段の下流において前記受容部から球体を回収する球体回収手段とを有することが望ましい。
【０００７】
本発明の異常球検出方法は、ほぼ一定の直径を有する多数の単球を主体とする微小な多数の球体の中から少なくとも二の単球が連なった球体、一の単球にそれと異なった直径の単球が連なった球体または単球の直径と短軸が同等で長軸が大きな楕円状の球体を異常球として検出する方法であって、深さと開口面の直径が前記単球の直径と略同一で前記単球を収納可能な略円柱形状をなす分離して配設された複数の有底孔に球体を装入し、前記有底孔の開口端付近の表面を含むように該受容部の上方に設定した所定のエリアに対し光軸が水平な状態で該エリア全体に光を照射し、前記エリアを通った光を受光し、受光した光で形成された像の暗部から前記表面と前記有底孔の開口端から突出した球体の突出部分とを検出し、該表面を基準に前記突出部分の突出量を算出し、該突出量が基準値より大なる球体を異常球として判定するこことを特徴としている。
また、本発明の異常球検出方法は、ほぼ一定の直径を有する多数の単球を主体とする微小な多数の球体の中から少なくとも二の単球が連なった球体、一の単球にそれと異なった直径の単球が連なった球体または単球の直径と短軸が同等で長軸が大きな楕円状の球体を異常球として検出する方法であって、深さと開口面の直径が前記単球の直径と略同一で前記単球を収納可能な略円柱形状をなす分離して配設された複数の有底孔に球体を装入し、前記有底孔の開口端付近の表面を含むように該受容部の上方に設定した所定のエリアに対し光軸が傾斜した状態で該エリア全体に光を照射し、前記エリアに対し光軸が水平な状態で前記エリアを通った光を受光し、受光した光で形成された像の明部から前記有底孔の開口端から突出した球体の突出部分を検出し、前記突出部分の突出量を算出し、該突出量が基準値より大なる球体を異常球として判定することを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面により説明する。
説明の簡素化のために、異常球とし連球を例にして説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、長軸方向寸法が所定直径寸法より大きな楕円形状或は長円形状のような真円度が所定範囲にないもの、又は直径が所定範囲より大きなものなどにも適用することができる。
（実施例１）
図１は、本発明の異常球検出装置の一実施例を示す概略構成図である。異常球検出装置１は、図示矢印方向に回転する円形保持手段２と、その周囲に配設された供給手段３と、発光部４及び受光部５を備えた突出部検出手段６を有し、本実施例では、保持手段２から異常球又は良品球を取出して回収する除去手段７と、保持手段に残ったボールが落下して回収される容器８を備えている。
上記検出装置によれば、保持手段２の回転方向から見てその頂部の上流側にある供給エリアＢで、供給手段３から保持手段２の表面にボール１０が順次供給され、次いでそこに保持されたボール１０が頂部近傍の検査エリアＡを通過する時に、突出部検出手段６により保持手段２の表面から突出したボール部分が光学的に検出され、検査エリアＡ下流の第１の回収エリアＣで異常球又は良品球が除去手段７により取出され、保持手段２の底部側の第２の回収エリアＤで保持手段２に残された球体は容器８内に落下し回収される。なお、第１の回収エリアＣは、保持手段２からボールが自然落下しないよう検査エリアＡから９０°以内に設定する。上記検出装置を構成する主要部の詳細は次の通りである。
【０００９】
［保持手段］
保持手段２は、円板状基体２０とその平坦な外周面に密接して装着された穿孔部材２１とを有する。穿孔部材２１は、図２に示すように金属、樹脂、又はゴムなどの材料で形成されたシート状部材に、エッチング、レーザ加工あるいは機械加工などの手法で貫通穴９を形成したものであり、貫通穴９は例えば千鳥状、あるいは格子状などの規則的パターンに従って配置され、穴の位置が数値化できる配置パターンとすることが好ましい。穿孔部材２１は円板状基体２０の外側にぴったりと装着されているので、円板状基体２０の外周面は各貫通穴９の底面となる。その結果、保持手段２は、表面にボール１０が個々に分離して収まる受容部２２を多数有することになる。
【００１０】
図３は、受容部２２に単球１１が装入された状態を示す断面図である。図３に示すように、受容部２２は、処理対象のボール１０に含まれる単球１１が上下左右にほぼぴったりと収まるような寸法に形成する。このためには、穿孔部材２１の厚さＴと、貫通穴９の直径Ｄは、いずれも単球１１の公称直径ｄにほぼ一致するように定めればよい。実用上は、貫通穴９の直径Ｄは、単球１１の装入率と検出すべき連球の検出率を考慮しながら、単球１１が入り易いように公称直径ｄより僅かに大きくする。穿孔部材２１の厚さＴは、単球１１の寸法公差と、穿孔部材自体の厚さバラツキや円板状基体２０への装着精度からくる受容部の深さ精度と、検出対象の連球仕様や後述する連球検出処理方法との関係を考慮して定めればよい。厚さＴを単球の直径に対し小さい方に設定すると、正常な単球でも検出され易くなりノイズが多くなるし、直径に対し大きい方に設定すると、小さな小球の異径連球を見逃し易くなる。説明の簡易化のために、本実施例における受容部２２の深さは、ボールの公称直径ｄと同一寸法であるとして説明する。
また、本発明の検出装置を使用する場合は、段取替え時に速やかに対応できるように、ボール１０の大きさに応じた複数の穿孔部材２１或いは保持手段２を準備しておくことが望ましい。
【００１１】
本発明では、保持手段２は円板状基体２０のように外周が円状のものに限らず、例えば、上記と同様の穿孔部材２１を平板状基体に貼り付けた平面テーブル形態として、往復移動させるようにしてもよい。また、受容部２２は、基体２０の表面に所定深さの穴を直接形成して、穿孔部材２１を用いない構成としてもよく、この場合の穴の底面は、底面より下に小球１２ａ（図４参照）が入り込まないようにするため、平面またはボールとほぼ同一の曲率を有する曲面とすることが好ましい。
【００１２】
［供給手段］
保持手段２の回転方向からみて検査エリアＡの上流側に配設されている供給手段３は、例えば振動式パーツフィーダ３０とそれに連なる断面がコの字形のシュート３１を含み、シュート３１は、その先端部が穿孔部材２１の表面に接触または近接するように配設され、受容部２２が形成されている幅Ｗ（図２参照）を包含する範囲にわたって、穿孔部材２１との間にボール１０を貯留できるように構成されている。シュート３１の先端は、保持手段２の頂部から反時計方向に４５°〜６０°程度離れた位置に配置されている。受容部２２の直径は上述した寸法に形成されるので、シュート３１から供給されたボール１０は、保持手段２の回転に伴い貯留部に順次出現してくる受容部２２内に入っていく。受容部２２に装入されたボール１０が検査エリアＡ付近に至ると、受容部２２の軸心は垂直になるので、ボール１０は、確実に受容部２２の底部に当接する。従って、直径が所定寸法公差範囲の単球１１であれば、ゴミが付着しているような場合を除いては、穿孔部材２１の表面から所定量以上突出することはない。
【００１３】
[突出部検出手段]
突出部検出手段６は、穿孔部材２１の表面から突き出したボールの突出部分を光学的に検出するもので、保持手段２の検査エリアＡ付近に向かって光を照射する発光部４と、検査エリアＡを挟んで発光部４に対向して配設された受光部５とを有している。穿孔部材２１の幅方向にわたって光を照射するために、発光部４はその光軸Ｌが保持手段２の外周面の接線方向に位置するように配設されている。発光部４は、散乱光を照射するものでよいが、突出部分の輪郭を明瞭にするために、指向性を有する光を照射することが好ましく、レーザ光を照射することがより好ましい。受光部５としては、ＰＳＤ（Position Sensor Detector）、ＣＣＤカメラあるいはラインセンサなどを用いることができる。発光部４と受光部５をこの様に配置しているので、穿孔部材２１表面及び表面からの突出部分で遮られることなく透過した光が達した受光素子（画素）は受光量が大きいので明として、透過光が達しなかった画素は受光量が小さいので暗として処理される。
【００１４】
前述したように、受容部２２の深さは単球１１の公称直径ｄと同一に形成されているが、ボールの直径には所定の寸法公差（半田ボールの場合、通常数μｍ〜十数μｍ）が認められている。従って、所定寸法公差内の単球１１であっても許容最大寸法値から公称直径値の間にあるものは、受容部２２から多少は突出することになるが、十数μｍ程度の突出量であれば、光学的に感度を低くすることでほとんど検出しないようにすることができる。即ち、１画素当たりの実際寸法の設定を大きくしたり、受光量から画素の明暗を規定する輝度又は電気信号のレベル（閾値）を高く設定したり、発光部４の照射光強さを弱くしたりすることで実現できる。しかし、連球など所定量以上突出するものを信頼性高く検出するためには、あまり感度を低くしない方が好ましく、対象ボールの性状、連球検出仕様などに応じて、上記方法を適宜選択して調整して用いるとよい。
【００１５】
[異常球判定処理]
本実施例では、連球か否かの判定は、突出部検出手段６において、受光部５で光学的に突出部分として検出された画素が存する場合は直ちに連球であると判定することができる。しかし、上述の光学的感度の調整程度によっては、所定寸法公差内の単球１１であっても寸法公差が大きいものは突出部分として検出されたり、受容部２２の深さ精度によっては、その深さが単球の許容最小寸法値より小さくなり、正常な単球１１であっても穿孔部材２１の表面から所定公差量分以上突出する場合がある。このため、受光部５に連球判定手段（不図示）を接続し、受光部５から出力される信号をもとに連球判定を行うようにするとよい。連球判定方法としては、受光部５が光学的に突出部分として検出した画素を画像処理等で幾何学的に処理する方法を用いることができ、例えば、検査エリアＡにおける光遮蔽部分として検出された画素の内、穿孔部材２１の幅方向表面に対する画素は直線状に並ぶので、それより突出した部分に対応する画素部分の数、高さ或いは面積などを算出し、基準値を越えた場合に連球であると判定するとよい。
【００１６】
また、レーザ光を照射した場合は、干渉縞を受光するような光学系を設け、干渉縞の変化によって突出部分を検出してもよい。即ち、突出部分がない場合は穿孔部材２１の表面に平行な干渉縞が直線的に現れるが、突出部分がある場合はこの部分で干渉縞が大きくうねるので、明暗変化のある画素が多数存することになる。即ちこの場合は、突出部検出手段６で感度高く小さな突出部分でも検出することができるが、さらに、連球判定手段で、例えば干渉縞の本数を基準として連球であるか否かの判定を行うことが好ましい。
【００１７】
また、突出部検出手段６は上述したように配設されているので、突出部分が検出された場合、受光素子内でのその画素の位置から、幅方向のどの受容部２２におけるものかも知ることができる。なお、本発明では、発光部４及び受光部５を、その光軸が保持手段２の回転軸心と同方向になるように配置して検出を行ってもよく、この場合、検査エリアの幅を狭くできるので、短時間で検出することができるという利点がある。但し、この場合は、軸方向に直列に多数の受容部２２が形成されているので、突出部分を検出してもその突出部分と受容部２２との対応を取ることはできず、その幅方向のボールを全て異常球と見なさなければならない。
【００１８】
前述したように、受容部２２に装入されたボール１０が単球１１であれば、図３に示すように、ボール１０は穿孔部材２の表面から所定量以上はみ出すことはない。一方、図４の右側の受容部２２に示すように、ボール１０が同径連球１３またはそれに近い連球であれば、ほとんどの場合、その一部分が穿孔部材２１の表面から突出し、突出部検出手段６で検出することができる。しかし、異径連球１２については、小球１２ａのサイズが小さいと、その姿勢によっては受容部２２の壁面との隙間に丁度小球１２ａが収まって、穿孔部材２１の表面から突出しないことがある。図４の左側の受容部２２に、このような状態に装入された異径連球１２の例を示す。
【００１９】
図４において、受容部２２の直径Ｄとボール１０の公称直径ｄとが同一寸法であるとすると、表面から突出しない小球１２ａの最大直径は幾何学的計算によって求めることができ、大球１２ｂの直径ｄの約０．１７倍であることがわかる。即ち、小球１２ａの直径が大球１２ｂの直径の０．１７倍以下である異径連球１２は、受容部２２に装入された時の姿勢によっては、異径連球１２の一部が受容部２２から突出せず、突出部検出手段６で検出できないことがある。従って、ボール１０の寸法公差や突出部検出手段６の検出精度等を考慮すると、信頼性高く判定できる異径連球１２は、小球１２ａの直径が大球１２ｂの直径の０．２倍以上あるものであると考えられる。
【００２０】
ボールには連球が含まれていないことが望ましいが、実用上は、小径の小球１２ａを含む異径連球１２を含んでいても問題が生じない場合がある。例えば半田ボールの場合、通常は大球１２ｂの０．３倍までの直径を有する小球１２ａが含まれていても許容されることが多い。従って小球１２ａの大きさが大球１２ｂの直径の０．３倍以上あるような異径連球を確実に穿孔部材２１の表面に突出させるためには、幾何学的計算上は受容部２２の直径Ｄをボール１０の公称直径ｄの約１．２倍以下にしなければならないことがわかる。換言すれば、直径Ｄはボール１０の公称直径ｄの約１．２倍まで大きくしてもよく、ボール１０を容易に受容部２２へ装入することができる。このように、異径連球１２で許容される小球２１ａの大きさに応じて、ボール１０が装入される受容部２２の直径Ｄを決めることができる。なお、受容部２２の平面形状は必ずしも直径Ｄの真円でなくてもよく、例えば、長軸側寸法がＤで、幅がｄより大でＤより小の長穴であるような略楕円形状又は長円形状でもよい。
【００２１】
上述したように、突出部検出手段６で光学的に突出部分が検出されなければ、検査エリアＡにあるボール１０は、単球１１か或いは極めて小さい小球１２ａをもった異径連球１２であり、問題のないボールであると判定される。一方、光学的に突出部分が検出されると、前述したように、直ちにこのボール１０を排除すべき連球と判定してもよいし、連球判定手段に信号を出力しそこで排除すべき連球とすべきか否かを判定するようにしてもよい。いずれの処理方法を用いるかは、検査対象となるボールの性状や検査仕様、検出装置の製作精度及び突出部検出手段６の感度調整などに基づいて定めればよい。なお、上記では排除すべき異常球として、小球が所定寸法以上の異径連球を例に説明したが、異物が付着した単球や、所定寸法公差以上に大きい単球や、長軸が所定寸法以上ある略楕円球など、連球と同様の形状形態を有するボールについても検出可能であることは容易に推察できるであろう。
【００２２】
［分離動作及び回収動作］
突出部検出手段６又は連球判定手段で連球など排除すべき異常球（不良品）があると判定されると、不良品検出信号が出力され、この信号を利用して不良品を排除して良品群から分離することができる。例えば、検査エリアＡ下流の第１の回収エリアＣに、保持手段２からボールを取除く除去手段７を設け、不良品検出信号により除去手段７の駆動を制御すれば、不良品を取出して回収することができる。除去手段７としては、ボールを受容部から吸引して取出す機構を有するものが好ましく、例えば減圧吸引ハンドを備えたロボットを用いれば、保持手段２の表面の幅方向における不良品の位置情報が入力されれば、不良品だけを吸引して排除することができる。また、不良品は確実に排除するという点から、不良品を含んだ周辺のボールを一まとめに吸引して排除するようにしてもよい。除去手段７で取出されずに保持手段２に残留しているボール１０は良品群であり、保持手段２底部の第２の回収エリアＤに設けた容器８に落下させて全て回収する。また、第１の回収エリアＣにおいて、除去手段７で良品を吸引して回収するようにし、残った全てのボールを不良品として第２の回収エリアＤで容器８に落下させて回収してもよい。なお、第２の回収エリアＤにおけるボール回収にも吸引手段を用いるようにしてもよい。また、第１の回収エリアＣではボールを取出さず、ボールが第２の回収エリアＤに回転してくるタイミングに合せて、容器８を良品収納用と不良品収納用のものとに入れ換えるようにして、分別してもよい。また、保持手段２の回転を、不良品が第１の回収エリアの所定の位置にきた時に停止するようにし、ランプ等で警報を発し人手で排除するようにしてもよい。
【００２３】
（実施例２）
本発明においては、ボール１０の受容部２２への装入と受容部２２からのボール１０の取出しをより確実に行うために、図５に示す保持手段を用いてもよい。図５は、理解を容易にするために、保持手段の一方の側壁部材を取除いた状態を示したものである。この保持手段２は、穿孔部材２１を装着した円筒部２３の内部に、回転しないリブ部２４をその先端が内径部とシール性を保つように組付け、負圧エリア２５、大気圧エリア２６及び加圧エリア２７に区分するとともに、受容部２２と円筒部２３の内部が連通するように、円筒部２３を焼結金属などの多孔質材料で形成するか、多数の貫通穴を設ける。即ち、ボール１０の供給エリアＢから第１の回収エリアＣに至るまでの領域では、円筒部２３の内部を負圧にする。これにより、穿孔部材２１に吸引力が作用して、ボール１０の装入を容易に行うことができ、かつボール１０を確実に保持できる。第１の回収エリアＣでは円筒部２３の内部は大気圧にする。これにより、受容部２２には吸引力も加圧力も作用しないので、球体を確実に除去できる。第２の回収エリアＤでは受容部２２には加圧力が作用し、ボールを確実に排出することができる。
【００２４】
（実施例３）
図１では、突出部検出手段６では透過光を用いて検出する例を示したが、図６に示すように、反射光を用いて検出することもできる。これは、発光部４から検査エリアＡの幅方向にわたってスリット光を照射し、受容部２２内のボール１０で反射した光を受光部５で受光することにより行うものである。受光部５と発光部４の配置例を図６（ａ）に示す。前述したと同様に、受光部５は、光軸Ｌが検査エリアＡにおける保持手段２の接線とほぼ一致するように配設する。発光部４は、検査エリアＡを挟んで受光部５の反対側から検査エリアに斜め上方からスリット光を照射するように配設する。発光部４からの照射光には指向性の強い光を用いるとよく、特にレーザ光を照射することが好ましい。
【００２５】
受光部５と発光部４を図６（ａ）のように配置した場合、単球１１が受容部２２から突出していなければ、図６（ｂ）に示すように、入射光は照射面において入射角度と同じ角度で正反射されるが、受光部５に向かって反射する光は、受容部２２の壁面で遮られ、受光部５では受光されない。図６（ｃ）に示すように、異径連球１２であっても、受容部２２から突出した部分（１２ａ）をもつものであれば、反射光の一部は受光部５に向かい入射する。透過光に比して反射光の輝度は高いので、小さな突出部分も検出することができる。なお、前述したと同様に、受容部２２から突出するものであっても寸法公差内の単球１１であれば、ハードウエア的又はソフトウエア的フィルター等で輝度又は電気信号レベルを下げ、所定閾値以下として検出しないようにすることができるが、検出された場合は、連球判定手段に出力し、画像処理等により連球判定を行うことが好ましい。なお、受光部５と発光部４の位置関係を逆にしても同様に検出することができる。
【００２６】
（実施例４）
本発明では、図７に示すように、穿孔部材２１としてベルト状部材を用いてもよい。図７において、図１と同一部分は同一の符号で示す。図７（ａ）に示すものは、ベルト状の穿孔部材２１を一対のプーリー２８、２８に巻回し、一方のプーリーに駆動源を接続し、所定位置に固定した平板１４の表面をベルト状の穿孔部材２１が滑動するように構成したものである。図７（ｂ）に示すものは、ベルト状の穿孔部材２１を大径のプーリー２８ａと小径のプーリー２８ｂに巻回し、一方のプーリーに駆動原を接続した構成を有するものである。この場合、大径のプーリー２８ａを小径のプーリー２８ｂより上位に位置するように配設すると、供給手段、突出部検出手段などを図１におけると同様に配設することができる。なお図７（ｂ）で大径のプーリー２８ａを固定して、別の駆動手段でベルト状の穿孔部材２１がその上を滑動するように構成してもよい。また、図７（ｃ）に示すように、保持手段２として、表面が平滑なベルト状部材２０１の表面にベルト状の穿孔部材２０２を貼り合せた構造とすると、ベルトとしての強度を高めることができるし、供給手段、突出部検出手段などの配設の自由度が高くなる。
【００２７】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、保持手段を固定し、突出部検出手段を移動するような構成にすることも可能である。
また、上記実施例では、保持手段の受容部深さは単球の公称直径と同一に形成されているとして説明し、この場合には正常な単球であっても受容部から突出することがあること、及びその場合の連球判定方法についても説明した。従って、当初から受容部の深さを単球の直径より明らかに小さく、例えば直径寸法の１／２にしても対応することができる。この場合、受容部開口部の直径より大きな直径のボールでも、この受容部で分離して保持することができ、保持手段は対象のボール径が変わっても、ある程度汎用的に使用できるという利点がある。しかし、保持されたボールは全数突出部分が検出され、突出部分の情報を画像処理等で処理して異常球の判定をしなければならないため、前述した対象ボールにほぼ専用的に形成された受容部における場合に比して判定時間は長くなる。また、小球が受容部からはみ出して横になった状態の連球が保持された時は、横方向からの突出部検出情報だけでは小球が大球の陰になり検出できない。このためには、上方からの平面的な撮像情報を加えた判定論理で不良品を判定するようにとよい。
以上説明したように、本発明は、金属や樹脂、ガラスなど溶融体から所定の精度に形成されるボール、例えば半田ボールに適用すると好適であり、また軸受けボールにも適用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は次の効果を有している。
（１）多数の球体から、一つ一つの球体を、球体の大きさに合せて形成した受容部に分散保持し、これを光学的に検出して判定するので、異常球検出の信頼性が高い。
（２）受容部に分散保持した球体のうち、受容部から突出した球体について異常球を判定するので、効率的に検出できる。
（３）不良品判定信号に基づき、良品又は不良品を取出す除去手段を駆動させることができるので、自動で良品と不良品を分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の異常球検出装置の一実施例を示す概略断面図
【図２】本発明に用いる穿孔部材の平面図
【図３】単球が装着部の受容部に装入された状態を示す断面図
【図４】連球が装着部の受容部に装入された状態を示す断面図
【図５】保持手段の他の例を示す斜視図
【図６】本発明における突出部検出手段の他の例を説明するための図
【図７】本発明の他の実施例を示す概略断面図
【符号の説明】
１・・異常球検出装置、２・・保持手段、３・・供給部材、４・・発光部、
５・・受光部、６・・突出部検出手段、７・・除去手段、８・・容器
１０・・半田ボール、１１・・単球、１２・・異形異常球、
１２ａ・・小球、１２ｂ・・大球、１３・・同径異常球、
２１・・穿孔部材、２０・・円板状基体、２２・・受容部、

Claims

ほぼ一定の直径を有する多数の単球を主体とする微小な多数の球体の中から少なくとも二の単球が連なった球体、一の単球にそれと異なった直径の単球が連なった球体または単球の直径と短軸が同等で長軸が大きな楕円状の球体を異常球として検出する装置であって、分離して配設され前記単球を収納可能な複数の受容部を備えた保持手段と、前記受容部の開口端から突出した球体の突出部分を検出する突出部検出手段と、前記突出部検出手段で検出された前記突出部分の検出情報をもとに異常球判定を行う異常球判定手段とを有し、
前記受容部は略円柱形状をなす有底孔であるとともにその深さと開口面の直径は前記単球の直径と略同一であり、
前記突出部検出手段は、前記受容部の開口端付近の表面を含むように該受容部の上方に設定された所定のエリアに対し光軸が水平になるよう配設され該エリア全体に光を照射する発光部と、前記エリアを介し前記発光部と相対する位置に配設され前記エリアを通った光を受光する受光部とを備えており、
前記異常球判定手段は、前記受光部で受光した光で形成された像の暗部から前記表面と前記突出部分とを検出し、該表面を基準に前記突出部分の突出量を前記検出情報として算出し、該突出量が基準値より大なる球体を異常球として判定することを特徴とする異常球検出装置。
ほぼ一定の直径を有する多数の単球を主体とする微小な多数の球体の中から少なくとも二の単球が連なった球体、一の単球にそれと異なった直径の単球が連なった球体または単球の直径と短軸が同等で長軸が大きな楕円状の球体を異常球として検出する装置であって、分離して配設され前記単球を収納可能な複数の受容部を備えた保持手段と、前記受容部の開口端から突出した球体の突出部分を検出する突出部検出手段と、前記突出部検出手段で検出された前記突出部分の検出情報をもとに異常球判定を行う異常球判定手段とを有し、
前記受容部は略円柱形状をなす有底孔であるとともにその深さと開口面の直径は前記単球の直径と略同一であり、
前記突出部検出手段は、前記受容部の開口端付近の表面を含むように該受容部の上方に設定された所定のエリアに対し光軸が傾斜するように配設され該エリア全体に光を照射する発光部と、前記エリアを介し前記発光部と相対するとともに該エリアに対し光軸が水平となるように配設され前記エリアを通った光を受光する受光部とを備えており、
前記異常球判定手段は、前記受光部で受光した光で形成された像の明部から前記突出部分を検出し、前記突出部分の突出量を前記検出情報として算出し、該突出量が基準値より大なる球体を異常球として判定することを特徴とする異常球検出装置。
前記保持手段は、前記単球が装入可能なように該単球と略同一の直径で形成された複数の略円柱形状の貫通穴を有するとともに該単球の直径と略同一の厚さを有する平板によりなる穿孔部材と、前記穿孔部材の一面に密着する平滑な表面を有する基体とからなり、前記受容部は、前記穿孔部材の貫通穴と前記基体の表面とにより形成されている請求項１または２のいずれかに記載の異常球検出装置。
前記異常球判定手段で異常球が在ると判定された場合には、該異常球又は単球を前記受容部から取出す除去手段を備えている請求項１乃至３のいずれかに記載の異常球検出装置。
前記保持手段は、前記基体が円板状をなすとともに前記穿孔部材が前記基体の外周面に円環状に密着されてなるものであって前記基体の軸心廻りに自在に回転可能に構成されており、
前記突出部検出手段は前記保持手段のほぼ頂部に設けた検査領域において前記突出部分を検出可能な位置に配設され、前記除去手段は前記検査領域より下流に配設され、
さらに、前記保持手段の検査領域より上流において前記受容部に球体を供給する球体供給手段と、前記除去手段の下流において前記受容部から球体を回収する球体回収手段とを有することを特徴とする請求項４に記載の異常球検出装置。
ほぼ一定の直径を有する多数の単球を主体とする微小な多数の球体の中から少なくとも二の単球が連なった球体、一の単球にそれと異なった直径の単球が連なった球体または単球の直径と短軸が同等で長軸が大きな楕円状の球体を異常球として検出する方法であって、
深さと開口面の直径が前記単球の直径と略同一で前記単球を収納可能な略円柱形状をなす分離して配設された複数の有底孔に球体を装入し、
前記有底孔の開口端付近の表面を含むように該受容部の上方に設定した所定のエリアに対し光軸が水平な状態で該エリア全体に光を照射し、前記エリアを通った光を受光し、
受光した光で形成された像の暗部から前記表面と前記有底孔の開口端から突出した球体の突出部分とを検出し、該表面を基準に前記突出部分の突出量を算出し、該突出量が基準値より大なる球体を異常球として判定することを特徴とする異常球検出方法。
ほぼ一定の直径を有する多数の単球を主体とする微小な多数の球体の中から少なくとも二の単球が連なった球体、一の単球にそれと異なった直径の単球が連なった球体または単球の直径と短軸が同等で長軸が大きな楕円状の球体を異常球として検出する方法であって、
深さと開口面の直径が前記単球の直径と略同一で前記単球を収納可能な略円柱形状をなす分離して配設された複数の有底孔に球体を装入し、
前記有底孔の開口端付近の表面を含むように該受容部の上方に設定した所定のエリアに対し光軸が傾斜した状態で該エリア全体に光を照射し、前記エリアに対し光軸が水平な状態で前記エリアを通った光を受光し、
受光した光で形成された像の明部から前記有底孔の開口端から突出した球体の突出部分を検出し、前記突出部分の突出量を算出し、該突出量が基準値より大なる球体を異常球として判定することを特徴とする異常球検出方法。