JP3938074B2

JP3938074B2 - ボール真球度検査装置

Info

Publication number: JP3938074B2
Application number: JP2003062991A
Authority: JP
Inventors: 信彦石川; 和弘松下
Original assignee: Mitsubishi Materials Techno Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Techno Corp
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2023-03-10
Also published as: JP2004271353A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、めっき用の非鉄金属ボール（銅球、スズ球、亜鉛球）、大径ベアリングその他の工業用金属ボールや、テニスボール、ボウリングの球、野球ボールその他のスポーツ・娯楽用ボールなど各種のボールの真球度を検査する際に適用するに好適なボール真球度検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気めっき法においては、大小さまざまなサイズ（例えば、直径５５ｍｍ、１１ｍｍなど）の非鉄金属ボールが多数めっき槽に投入されて用いられる。このとき、電流の伝わり方をうまく制御するため、非鉄金属ボールは互いに点接触するのが好ましい。したがって、とりわけ大径の非鉄金属ボールについては、その表面の曲率が小さいことから、点接触を確保するため高い真球度が求められる。
【０００３】
従来、この非鉄金属ボールの真球度を検査する際には、水平面から少し傾けてレールを設置し、このレール上に非鉄金属ボールを搭載して転動させ、このときの転がり具合を目視でチェックし、そこから非鉄金属ボールの真球度に関する良否判定を行う検査方法（以下、レール転動検査方法という。）が主に採用されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このレール転動検査方法では次のような不都合があった。
【０００５】
第１に、検査者が非鉄金属ボールの転がり具合に基づいて真球度の良否判定を行なわなければならないので、真球度検査を適正に行なうためには熟練を要するばかりか、熟練者といえどもその判定結果に個人差があり、必ずしも判定結果の信頼性が高いとは言えない。第２に、レールとの接触によって非鉄金属ボールに微細な傷が付き、品質が低下する恐れがある。
【０００６】
この辺の事情は、めっき用の非鉄金属ボール以外のボール（工業用金属ボール、スポーツ・娯楽用ボールなど）についても同様である。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、熟練者でなくてもボールの真球度検査を適正かつ簡便に行えるとともに、人的な判定誤差を排除して判定結果の信頼性を高めることができ、さらにボールの損傷による品質低下を回避することが可能なボール真球度検査装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
まず、請求項１に記載の本発明は、ボール（４０）の表面に沿うように形成された吸着面（２２ｂ）と、この吸着面の中央部に開口する形で形成された供給口（２２ｃ）とを備え、前記供給口から前記吸着面と前記ボールとの間隙に流体を供給して負圧を生じさせることにより、前記ボールを前記吸着面に非接触吸着しうるボール非接触吸着装置（２２）を有し、このボール非接触吸着装置で前記ボールを非接触吸着したときの当該ボールの振動を検出する振動検出手段（３５）を設け、この振動検出手段が検出した振動に基づいて前記ボールの真球度に関する良否を判定する判定部などの判定手段（３６）を設けて構成される。
【０００９】
また、請求項２に記載の本発明は、前記判定手段（３６）として、前記振動検出手段（３５）が検出した振動を所定の基準値との大小関係によって２値化するものを採用して構成される。さらに、請求項３に記載の本発明は、前記振動検出手段（３５）として、前記ボール非接触吸着装置（２２）の吸着面（２２ｂ）と前記ボール（４０）との間隙の圧力変動で当該ボールの振動を検出するもの（圧力測定装置など）を採用して構成される。
【００１０】
これらの構成を採用することにより、ボールの真球度は、このボールがボール非接触吸着装置によって非接触吸着された状態でその振動（圧力変動）を検出し、この検出結果から良否を判定することが可能となる。
【００１１】
また、請求項４に記載の本発明は、前記振動検出手段（３５）として、非接触型センサで前記ボール（４０）の振動を検出するものを採用して構成される。かかる構成により、非接触型センサを用いるため、ボールの振動に悪影響を与えることなく振動（圧力変動）の検出を行うことが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本発明に係るボール真球度検査装置の一実施形態が組み込まれたボール選別機を示す図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線による断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線による断面図、
図２は図１に示すボール選別機の制御装置を示す制御ブロック図である。
【００１４】
このボール選別機１は、図１に示すように、平板状の基板２を有しており、基板２上には４本の支柱３を介して投入レール５が、水平面に対して所定の傾斜角度（例えば、３°）だけ傾いて設置されている。投入レール５の先端部近傍には、第１ストッパ６が第１エスケープシリンダ８によって昇降自在に設けられているとともに、この第１ストッパ６から前方にボール４０の直径ほど離れた位置に第２ストッパ７が第２エスケープシリンダ９によって昇降自在に設けられている。
【００１５】
また、基板２上には、図１に示すように、本発明に係るボール真球度検査装置２０が投入レール５の前方（図１（ｂ）左方）に設置されており、ボール真球度検査装置２０は支持プレート２１、ボール非接触吸着装置２２、ボール搭載台２３および昇降シリンダ２４から構成されている。すなわち、基板２上には支持プレート２１が立設されており、支持プレート２１にはボール非接触吸着装置２２が固着されている。このボール非接触吸着装置２２は、図２に示すように、直方体状の本体２２ａを有しており、本体２２ａの下部には吸着面２２ｂがボール４０の表面に沿うように所定の半径（ボール４０の半径より僅かに大きい半径）の半球面状に凹設されている。また、本体２２ａには、供給口２２ｃが吸着面２２ｂの中央部、すなわち軸心部（この実施形態では頂部）に開口する形で形成されているとともに、圧力測定口２２ｄが吸着面２２ｂの中央部と周縁部との間に開口する形で形成されている。さらに、支持プレート２１にはボール搭載台２３が昇降シリンダ２４によって昇降自在に設けられており、通常このボール搭載台２３はボール非接触吸着装置２２の下方で投入レール５の前方（図１（ｂ）左方）に位置決めされている。
【００１６】
また、基板２上には、図１に示すように、４本の支柱１２を介して良品排出レール１５が、水平面に対して所定の傾斜角度（例えば、３°）だけ傾く形でボール真球度検査装置２０の右方に設置されているとともに、４本の支柱１３を介して不良品排出レール１６が、水平面に対して所定の傾斜角度（例えば、３°）だけ傾く形でボール真球度検査装置２０の左方に設置されている。さらに、基板２上には分別シュート１７がその両端部を２本の仕分けシリンダ１８、１９で支持された形でボール非接触吸着装置２２の下方で良品排出レール１５と不良品排出レール１６との間に設置されており、一方の仕分けシリンダ１８を突出させれば、図１（ｃ）に想像線で示すように、分別シュート１７が不良品排出レール１６側に傾斜し、他方の仕分けシリンダ１９を突出させれば、分別シュート１７が良品排出レール１５側に傾斜する。なお、ボール非接触吸着装置２２の下方にはボール搭載台２３および分別シュート１７が設置されているが、両者は互いに干渉することなくそれぞれの動作（昇降動作、傾斜動作）を円滑に行うことができる。
【００１７】
さらに、ボール選別機１には、図２に示すように、制御装置３０が組み込まれており、制御装置３０は主制御部３１を有している。主制御部３１には給気制御部３２が接続されており、給気制御部３２にはコンプレッサなどの給気装置３３が接続されている。そして、給気装置３３はボール非接触吸着装置２２の供給口２２ｃに接続されている。また、主制御部３１には演算部３４が接続されており、演算部３４には圧力測定装置３５が接続されている。そして、圧力測定装置３５はボール非接触吸着装置２２の圧力測定口２２ｄに接続されている。また、主制御部３１には判定手段として判定部３６が接続されている。さらに、主制御部３１にはシリンダ制御部３７が接続されており、シリンダ制御部３７は第１エスケープシリンダ８、第２エスケープシリンダ９、昇降シリンダ２４および仕分けシリンダ１８、１９に接続されている。
【００１８】
ボール選別機１は以上のような構成を有するので、このボール選別機１を用いてボール４０をその真球度の良否で選別する際には、第１ストッパ６および第２ストッパ７が上昇した状態で、投入レール５上に複数個（図１では５個）のボール４０を搭載する。すると、これらのボール４０は投入レール５上を前進し、第１ストッパ６に当接して停止する。この状態で、制御装置３０の主制御部３１に対してボール４０の選別作業を指令する。これを受けて主制御部３１は、以下に述べるとおり、各ボール４０を順次その真球度の良否に基づいて選別していく。なお、ここでは１個のボール４０についてのみ説明するが、残りのボール４０についても同様である。
【００１９】
すなわち、まず主制御部３１はシリンダ制御部３７に対して第１ストッパ６の一時的下降を指令する。これを受けてシリンダ制御部３７は、第１エスケープシリンダ８を駆動して第１ストッパ６を下降させ、１番目（最前）のボール４０が第２ストッパ７まで前進して停止したところで、第１エスケープシリンダ８を駆動して第１ストッパ６を元どおり上昇させる。このとき、２番目のボール４０は第１ストッパ６に当接して停止した状態となる。
【００２０】
次に、主制御部３１はシリンダ制御部３７に対して第２ストッパ７の一時的下降を指令する。これを受けてシリンダ制御部３７は、第２エスケープシリンダ９を駆動して第２ストッパ７を下降させ、図２に一点鎖線で示すように、１番目のボール４０がボール搭載台２３に供給されたところで、第２エスケープシリンダ９を駆動して第２ストッパ７を元どおり上昇させる。このとき、２番目以降のボール４０は第１ストッパ６に引っ掛かって投入レール５上に停止したままである。
【００２１】
その後、主制御部３１はシリンダ制御部３７に対してボール搭載台２３の上昇を指令する。これを受けてシリンダ制御部３７は、昇降シリンダ２４を駆動してボール搭載台２３をボール４０とともに上昇させて、図２に二点鎖線で示すように、ボール４０をボール非接触吸着装置２２の吸着面２２ｂに至近距離まで近づける。
【００２２】
次いで、主制御部３１は給気制御部３２に対して給気を指令する。これを受けて給気制御部３２は、給気装置３３を用いてボール非接触吸着装置２２の供給口２２ｃから空気を高速で流出させる。すると、この空気はボール非接触吸着装置２２の吸着面２２ｂとボール４０との間隙に高速で供給されて負圧が生じるため、図２に実線で示すように、ボール４０は吸着面２２ｂ側に吸引されてボール搭載台２３から浮いた状態となる。ただし、ボール４０が吸着面２２ｂに近づき過ぎると、両者の間隙が狭くなって流路抵抗が増すので、空気の圧力が大きくなる。したがって、ボール４０は吸着面２２ｂに対して所定の間隔をおいて非接触で安定して吸着されることになる。
【００２３】
この状態で、主制御部３１は演算部３４に対して圧力変動の測定を指令する。これを受けて演算部３４は、圧力測定装置３５を用いて吸着面２２ｂとボール４０との間隙の圧力変動を圧力測定口２２ｄを介して測定し、その結果を主制御部３１に出力する。
【００２４】
その後、主制御部３１は給気制御部３２に対して給気の停止を指令し、給気制御部３２は空気の供給を停止する。すると、それまでボール非接触吸着装置２２の吸着面２２ｂに非接触吸着されていたボール４０が自重で落下し、図２に二点鎖線で示すように、ボール搭載台２３上に搭載された状態に戻る。また、主制御部３１はシリンダ制御部３７に対してボール搭載台２３の下降を指令し、シリンダ制御部３７は昇降シリンダ２４を駆動してボール搭載台２３をボール４０とともに下降させる。
【００２５】
次に、主制御部３１は判定部３６に対して真球度の判定を指令する。これを受けて判定部３６は、吸着面２２ｂとボール４０との間隙の圧力変動を所定の基準値（しきい値）と比較して２値化する。すなわち、ボール４０の真球度が良好であれば、供給口２２ｃから流出した空気はボール４０の表面に沿って対称的に流れ落ちるため、ボール４０が微小な振幅で振動して圧力変動が小さくなり、ボール４０の真球度が良好でなければ、供給口２２ｃから流出した空気が乱れて非対称的な流れが生じるため、ボール４０が大きい振幅で振動して圧力変動が大きくなるとの考えに立脚し、圧力変動が基準値以下の場合は、ボール４０の真球度が良好であると判定し、主制御部３１に２値化信号として「１」を出力し、逆に圧力変動が基準値を超える場合は、ボール４０の真球度が良好でないと判定し、主制御部３１に２値化信号として「０」を出力する。
【００２６】
最後に、主制御部３１は、判定部３６が出力した２値化信号に基づき、ボール４０をその真球度の良否で振り分ける。すなわち、この２値化信号が「１」である場合には、ボール４０の真球度が良好であるため、仕分けシリンダ１９を突出させて分別シュート１７を良品排出レール１５側に傾斜させる。すると、ボール搭載台２３上のボール４０は、分別シュート１７上を転動して良品排出レール１５に供給される。他方、この２値化信号が「０」である場合には、ボール４０の真球度が良好でないため、仕分けシリンダ１８を突出させて分別シュート１７を不良品排出レール１６側に傾斜させる。すると、ボール搭載台２３上のボール４０は、分別シュート１７上を転動して不良品排出レール１６に供給される。ここで、ボール選別機１によるボール４０の選別作業が終了する。
【００２７】
このように、ボール４０の真球度は、ボール非接触吸着装置２２によってボール４０が非接触吸着された状態で圧力変動を検出し、この検出結果に基づいて良否が判定されるので、熟練者でなくてもボール４０の真球度検査を適正かつ簡便に行うことができる。しかも、従来のレール転動検査方法と異なり、人的な判定誤差が発生する危険性はないため、判定結果の信頼性は高く、真球度検査に伴ってボール４０に微細な傷が付いて品質低下を招く恐れもない。また、ボール非接触吸着装置２２によって非接触吸着されたボール４０は、その状態のまま少しずつ自転するので、ボール４０の全表面にわたってその真球度を検査することができる。
【００２８】
なお、上述の実施形態においては、ボール４０の振動を圧力変動で間接的に検出する場合について説明したが、この振動の検出方法は他にも種々考えられる。例えば、変位計やレーザなど各種の非接触センサを用いてボール４０の振動を直接的に検出することもできる。この場合、非接触型センサであるが故に、ボール４０の振動に悪影響を与えることなく圧力変動の検出を行うことができるので、この検出ひいてはボール４０の真球度の良否判定を一層正確に行うことが可能となる。
【００２９】
また、上述の実施形態においては、ボール４０の真球度検査に際して、ボール非接触吸着装置２２を固定したままボール４０を上昇させて検査する場合について説明したが、逆にボール４０を固定したままボール非接触吸着装置２２を下降させて検査することも勿論できる。
【００３０】
また、上述の実施形態においては、良品排出レール１５および不良品排出レール１６を設置した場合について説明したが、不良品排出レール１６を省いて良品排出レール１５だけ設置しておき、真球度が良好なボール４０は良品排出レール１５に供給するとともに、真球度が良好でないボール４０は適当な回収箱（図示せず）に落下させて回収するようにしてもよい。
【００３１】
また、上述の実施形態においては、半球面状に凹設された吸着面２２ｂを備えたボール非接触吸着装置２２を有するボール真球度検査装置２０について説明したが、ボール非接触吸着装置２２の吸着面２２ｂにボール４０を非接触吸着させているのは、主としてボール４０の頂点近傍と吸着面２２ｂとの間隙で生じている負圧によるものであるので、この吸着面２２ｂの形状は必ずしも半球面状とする必要はなく、例えば立体角で（１／２）πステラジアン程度の一部球面状に凹設された吸着面２２ｂを採用することも可能である。
【００３２】
さらに、上述の実施形態においては、ボール非接触吸着装置２２の供給口２２ｃから流出させる流体として空気を使用する場合について説明したが、ボール非接触吸着装置２２の供給口２２ｃから流出してボール４０を吸着面２２ｂに非接触吸着できるものである限り、空気以外の流体を代用しても構わない。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜３に記載の本発明によれば、ボールの真球度は、このボールがボール非接触吸着装置によって非接触吸着された状態でその振動（圧力変動）を検出し、この検出結果から良否を判定することが可能となることから、熟練者でなくてもボールの真球度検査を適正かつ簡便に行えるとともに、人的な判定誤差を排除して判定結果の信頼性を高めることができ、さらにボールの損傷による品質低下を回避することが可能なボール真球度検査装置を提供することができる。
【００３４】
また、請求項４に記載の本発明によれば、非接触型センサを用いるため、ボールの振動に悪影響を与えることなく振動（圧力変動）の検出を行えることから、ボールの真球度の良否判定を一層正確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るボール真球度検査装置の一実施形態が組み込まれたボール選別機を示す図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線による断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線による断面図である。
【図２】図１に示すボール選別機の制御装置を示す制御ブロック図である。
【符号の説明】
１……ボール選別機
２０……ボール真球度検査装置
２２……ボール非接触吸着装置
２２ｂ……吸着面
２２ｃ……供給口
３５……圧力測定装置（振動検出手段）
３６……判定部（判定手段）
４０……ボール

Claims

ボール（４０）の表面に沿うように形成された吸着面（２２ｂ）と、この吸着面の中央部に開口する形で形成された供給口（２２ｃ）とを備え、前記供給口から前記吸着面と前記ボールとの間隙に流体を供給して負圧を生じさせることにより、前記ボールを前記吸着面に非接触吸着しうるボール非接触吸着装置（２２）を有し、
このボール非接触吸着装置で前記ボールを非接触吸着したときの当該ボールの振動を検出する振動検出手段（３５）を設け、
この振動検出手段が検出した振動に基づいて前記ボールの真球度に関する良否を判定する判定手段（３６）を設けたことを特徴とするボール真球度検査装置。
前記判定手段（３６）として、前記振動検出手段（３５）が検出した振動を所定の基準値との大小関係によって２値化するものを採用したことを特徴とする請求項１に記載のボール真球度検査装置。
前記振動検出手段（３５）として、前記ボール非接触吸着装置（２２）の吸着面（２２ｂ）と前記ボール（４０）との間隙の圧力変動で当該ボールの振動を検出するものを採用したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボール真球度検査装置。
前記振動検出手段（３５）として、非接触型センサで前記ボール（４０）の振動を検出するものを採用したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボール真球度検査装置。