JPH01223305A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、周方向に伸びる弧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、周方向に伸びる弧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弧状の周側面の
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２
００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２
００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ｓｒｓを描き、仮想線Ｓと周側
面２００との交点Ｐ１．８２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とを結んだ線し１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、周方向に伸びる弧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。

［ｙＩ題を解決するための手段］ 本発明の検査装置は、周方向に伸びる少なくとも弧状の
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、周側面の他の一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ｉＷ１で検査される被検査物としては、周
方向に伸びる弧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間口し
ており、例えばスリット状とすることができる。球状抑
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
の他の一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　　５ｅｎｓｉｔｉｖ
ｅ　　［）ｅｔｅｃｔｏｒ）またはＣＯＤ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
ツト位置検出用半導体であり、受光面に光スポットをう
けると両端の電極から光スポッ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
ットが移動するので、ＰＳＤの出力電流値から三角８重
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（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、検査先は検査窓を
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ｍＰ１４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、回路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に
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１Ｎ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め検査窓５
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。

ざらに各押圧部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５
２．２８ｍｍ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
上ヘツド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。上ヘツド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、回路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、回路の受光レンズ系と位置検出素子
としてのＰＳｏｌｌｂ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１
２が付設されている。下案内レール部１２には下ヘツド
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。下ヘツド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、回路の送光
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。

ＰＳＤｌｌｂ、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、ＰＳＤｌｌｂ、１４ｂの受
光面で受けるレーザビームスポットの位置が移動する。

そのため、ＰＳＤｌｌｂ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、上ヘツド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、
下ヘツド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１６．１
７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。上ヘツド１０、下ヘツド１３の走行速度は本実施
例では１００〜２００ｍ／ｓｅｃである。

本実施例の検査装置では、光式距離センサ１１．１４の
ＰＳＤｌｌｂ、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１ｉは、光式距離センサ１１．１
４のＰＳＤｌｌｂ、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２２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デイ
スプレィ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
、閃格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、閃格のエアシリン
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β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Ｐ
ＳＤｌｌｂ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１
４のＰＳＤ１４ｂに受けられる。

このとき、駆動モータ１６の駆動で上ヘツド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１
１のレーザ発振器１１ａからのレーザビームは、被検査
物５の上側の周速面６をスキャンして横断する。同様に
駆動モータ１７の駆動で下ヘツド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
側の周速１１１ｉ７をスキャンして横断する。

ところで、ＰＳＤｌｌｂ、１４ｂからの出力信号は、信
号ｌ１１５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ｌ＋ｌＪ　ＩＩＩ回路部２１
に入力される。すると、制御回路部２１は、ＰＳＤｌｌ
ｂ、１４ｂからの出力信号に応じて演算し、ＣＲＴデイ
スプレィ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６Ａ１６Ｂ、周側面７に相応する線７Ａ１７Ｂ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、
図示しない起動スイッチが投入されると、ルーチンが開
始され、ステップ＄１００に進む。ステップ８１００で
は、レジスタ、メモリ等を初期状態に設定する。ステッ
プ５１０２では、駆動モータ１６．１７を駆動する。こ
の結果、上ヘツド１０が上案内レール部９にそって前進
し、下ヘツド１３が下案内レール部１２にそって前進す
る。ステップ５１０４では、光式距離センサ１１．１４
のレーザ発振器１１ａ、１４ａがらレーザビームを照射
する。ステップ８１０６では、光式距離センサ１１．１
４のＰＳＤｌｌｂ、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８１０８では、駆動
モータ１６．１７を停止する。ステップ＄１１０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デイスプレィ２４の画面に、前記
した線６Ａ、６Ｂ、線７Ａ１７Ｂを形成する。更に、中
心Ｃ２を所定の径Ｄ１で線を描き、その線と線６Ａ、６
Ｂとの交点Ｐ３、Ｐ４、その線と線７Ａ１７Ｂ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１ｔｒ１−ｔｃｌ　ｌ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１ｍｔｌｔｒ２−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ｅｒ１と、予め記憶されていた所定の基準デー
タｅｃ１とを比較し、その差の絶対ｆｉｌθｒｌ−ｅｃ
１１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ｅｒ２と、予め記憶されていた所定
の基準データｅＣ２とを比較し、その差の絶対値１ｅｒ
２−ｅ。

２１を求める。

そして、ステップ５１１４で、ｌ　ｔｒｉ−ｔＣｌｌの
値、ｌ　ｔｒ２−ｔｃ２１（７）値、１ｅｒｉ−θｃ１
１の値、Ｉθｒ２−θｃ２１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８１１６に進み、ＣＲＴデイスプレィ２４に
「ＯＫ」の信号を出力し、そのルーチンを終了する。

一方、ステップ＄１１４で、１ｔｒ１−ｔＣｌｌの値、
Ｉｔｒ２−ｔｃ２１の値、１ｅｒ１−ｅＣｌ　１（７）
値、１ｅｒ２−ｅｃ２１の値ノイずれかが、基準値の範
囲外にあれば、ステップ８１１８に進み、ＣＲＴデイス
プレィ２４にｒＮＧＪ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Ｉ
Ｉ６．７の寸法ｍ度、表面状況等をＣＲＴデイスプレィ
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ｖ４１の適用例を示す。

この適用例では、冷間鍛造プレス装Ｗ１３０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［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相の位置決め台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デイスプ
レィ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
ＣＰＵのフロチャートである。 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)

【特許請求の範囲】
1. （１）周方向に伸びる少なくとも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、前記周側面の他の一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。