JPH0641163Y2

JPH0641163Y2 - 表面検査装置

Info

Publication number: JPH0641163Y2
Application number: JP7678689U
Authority: JP
Inventors: 茂樹市村
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1989-06-29
Filing date: 1989-06-29
Publication date: 1994-10-26
Anticipated expiration: 2004-06-29
Also published as: JPH0316051U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野この考案は、たとえば玉軸受の軌道面などの検査に適し
た表面検査装置に関する。

従来の技術および考案の課題凹状の曲面の検査装置として、たとえば実開昭58-18776
1号に示すようなものが知られている。ところが、この
装置は、レーザ発振器、光ファイバ、半透鏡、円柱状レ
ンズ、円錐プリズム、光電変換器を組合わせて構成され
ており、構造が複雑である。また、被検査面で反射した
光が最終的に１本の光ファイバに集められて光電変換さ
れているため、その光量は被検査面全体での反射光を合
計したもので、被検査面全体を平均した判断となり、局
部的な異常は光量の変化が少なく、判定が難しい。しか
も、検査の対象が円筒面状に限られる。

光を利用した表面光検査方法として、他に、ビーム状光
線の反射光の強度変化によって判定するものもあるが、
幅の広い面の検査には、直反射光が均等な強さで得られ
るように、極細光線を振らすよう制御する必要があり、
機構が複雑となり、実施は難しく、検査対象物が限られ
る。

とくに外輪の軌道面の検査の場合、外輪の内側から軌道
面に光を照射しなければならないので、光学系を大きく
することができない。また、外輪内周の円筒面にさらに
凹状曲面である軌道面が形成されているので、上記のよ
うな従来の装置では、検査ができない。

このため、従来は、軌道面にいろいろな角度から光を当
てて、目視により、反射光のわずかな違いできずや粗さ
の異常を判断している。したがって、異常の見落としや
人による検査結果のばらつきがあった。

この考案の目的は、上記の問題をすべて解決し、たとえ
ば内周または外周円筒面に形成された別の曲面の検査も
できる表面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この考案による表面検査装置は、発光ダイオード、この
発光ダイオードから出て被検査面で反射した光を反射さ
せてその光路を略90度折り曲げる反射部材、およびこの
反射部材で反射された光を撮像する撮像手段を備え、上
記発光ダイオードと反射部材が共通の支持部材に支持さ
れているものである。

好ましくは、発光ダイオードは、拡散型のものである。

作用曲面の検査を行なう場合、発光ダイオードを被検査面の
焦点の近くに配置する。発光ダイオードからは、ある範
囲にわたってほぼ均等な強度の光が放射され、被検査面
の広い範囲に当たって反射する。発光ダイオードが被検
査面の焦点の近くに配置されているため、被検査面での
直反射光は平行光線となり、この光が反射部材で反射し
て略90度折り曲げられる。そして、反射部材で反射した
光が撮像手段によって撮像され、これを電気的に処理す
ることによって、被検査面の良否が判定される。

被検査面で反射した光を反射部材で略90度折り曲げて取
出しているので、発光ダイオードと直角プリズムだけを
被検査面に向ければよい。しかも、この発光ダイオード
と直角プリズムが共通の支持部材に支持されているの
で、この部分が小型になり、内周円筒面に形成された別
の曲面の検査の場合にも、支持部材を内周円筒面の内側
にいれて、検査をすることができる。また、発光ダイオ
ードからはある範囲にわたってほぼ均等な強度の光が出
るので、これを移動させたり、光を振ったりしなくて
も、広範囲の検査ができ、装置が簡単になる。

とくに、拡散型の発光ダイオードを用いた場合、比較的
広範囲にわたってほぼ均等な光量が得られ、精度の高い
検査ができる。

実施例以下、図面を参照して、この考案の実施例を説明する。

第１図は表面検査装置（１）の機械的構成を示し、第２
図はその電気的構成を示す。なお、以下の説明におい
て、上下左右は第１図についていうものとし、同図の紙
面表側を前、同裏側を後とする。

第１図の検査装置（１）は、玉軸受外輪（２）の軌道面
（３）の検査のために、外輪搬送装置（４）および外輪
回転装置（５）と組合せて用いられている。

搬送装置（４）は、ベース（６）の上面に水平搬送台
（７）を備えており、この台（７）の上を水平にされた
外輪（２）が前方に向かって搬送されるようになってい
る。また、ベース（６）および搬送台（７）の中間部に
は、円形の開口（８）が形成されている。

回転装置（５）は、適当箇所に上向きに固定されたパル
スモータ（９）、そのモータ軸（10）の上端部に設けら
れてベース（６）および搬送台（７）の開口（８）から
上方に突出した外輪保持部（11）、および適当箇所に上
向きに固定された保持部切替えシリンダ（空気シリン
ダ）（12）を備えており、その主要部の詳細が第３図お
よび第４図に示されている。

切替えシリンダ（12）のロッド（13）の上端部に水平な
昇降部材（14）が固定されている。昇降部材（14）の先
端部に切欠き（15）が形成され、この切欠き（15）の部
分に、モータ軸（10）の保持部（11）より下の部分が隙
間をあけて通されている。

保持部（11）の構成は、次の通りである。

モータ軸（10）の上端に、第１ガイド部材（16）と第２
ガイド部材（17）が固定されて、一体に回転するように
なっている。第１ガイド部材（16）は上部が開口した有
底円筒状をなし、モータ軸（10）の上に同心状に配置さ
れている。第１ガイド部材（16）の内径は外輪（２）の
外径よりわずかに大きく、外径はモータ軸（10）の上端
部の外径より大きい。第２ガイド部材（17）は円柱状を
なし、第１ガイド部材（16）内の中心に同心状に配置さ
れている。第２ガイド部材（17）の外径は第１ガイド部
材（16）の内径より小さく、高さは第１ガイド部材（1
6）の周壁の高さより低い。また、第２ガイド部材（1
7）の上端部には、外向き鍔部（17a）が形成されてい
る。そして、２つのガイド部材（16）（17）がこれらの
中心を通る１本のボルト（18）によってモータ軸（10）
に固定されている。

第１ガイド部材（16）内の第２ガイド部材（17）との間
に、下側保持部材（19）が昇降自在に取付けられてい
る。下側保持部材（19）は厚肉円筒状をなし、その下端
部には、第２ガイド部材（17）の鍔部（17a）の下側に
位置する内向き鍔部（19a）が形成されている。また、
下側保持部材（19）の上端面には、浅い円形凹所（20）
が形成されている。下側保持部材（19）の下部と第１ガ
イド部材（16）の底壁上面との間に、圧縮コイルばね
（第１ばね）（21）が設けられている。下側保持部材
（19）はばね（21）により上向きに付勢されて、通常
は、第３図に示すように、その内向き鍔部（19a）が第
２ガイド部材（17）の外向き鍔部（17a）に当たる上端
位置に停止しており、このとき、下側保持部材（19）の
上端面と第１ガイド部材（16）の上端面が面一になって
いる。そして、下側保持部材（19）は、下向きの力によ
り、ばね（21）に抗して少し下方に移動しうるようにな
っている。

第１ガイド部材（16）の外側に、略円筒状の上側保持部
材（22）が昇降自在にはめられている。上側保持部材
（22）の上端の左右２箇所に上方突出部（22a）が形成
され、これらの上端に、互いに接近する方向に曲った保
持爪（23）が形成されている。上側保持部材（22）の下
端に、これより内径の小さい厚肉円筒状のシュー（24）
がボルト（25）によって固定されている。シュー（24）
の周壁を貫通するように外側からガイドねじ（26）がね
じ込まれて、ロックナット（27）により固定されてお
り、ガイドねじ（26）の先端部（26a）がモータ軸（1
0）に形成された軸方向のガイドみぞ（28）にはめられ
ている。そして、これにより、モータ軸（10）の回転が
シュー（24）および上側保持部材（22）に伝えられて、
保持部（11）全体がモータ軸（10）とともに回転し、か
つシュー（24）および上側保持部材（22）がモータ軸
（10）に対して上下に移動しうるようになっている。上
側保持部材（22）内のシュー（24）の上端面と第１ガイ
ド部材（16）の底面との間に圧縮コイルばね（第２ば
ね）（29）が設けられており、これにより、シュー（2
4）および上側保持部材（22）が下向きに付勢されて、
シュー（24）の下端面が昇降部材（14）の切欠き（15）
の周囲の部分に圧接しうるようになっている。

切替えシリンダ（12）のロッド（13）が上にのびて昇降
部材（14）が上端位置に位置している場合、第３図に示
すように、シュー（24）の下端面が昇降部材（14）に圧
接させられ、シュー（24）および上側保持部材（22）は
ばね（29）に抗して上端位置まで上昇させられている。
このとき、上側保持部材（22）の円筒部分の上端は搬送
台（７）の上面と同じ高さかこれより少し下に位置し
て、突出部（22a）だけが搬送台（７）より上方に突出
しており、第１ガイド部材（16）の上面と爪（23）との
間隔が外輪（２）の幅より少し大きくなっている。

切替えシリンダ（12）のロッド（13）が下に縮んで昇降
部材（14）が下端位置まで下降すると、第４図に示すよ
うに、ばね（29）により、第１ガイド部材（16）の底壁
上面に下側保持部材（19）が当接するまでシュー（24）
が下降して、シュー（24）と昇降部材（14）との間に隙
間が生じ、第１ガイド部材（16）の上面と爪（23）との
間隔が外輪（２）の幅より少し小さくなる。そして、こ
のような状態で、モータ（９）を回転させることによ
り、保持部（11）全体が回転する。

検査装置（１）は、拡散型の発光ダイオード（30）、直
角プリズム（反射部材）（31）、CCD一次元イメージセ
ンサ（撮像手段）（32）および処理装置（33）を備えて
おり、その全体構成が第１図および第２図に、主要部の
詳細が第４図〜第６図に示されている。

発光ダイオード（30）とプリズム（31）は、共通の支持
部材（34）に固定されている。支持部材（34）は、左右
方向に水平にのびる基部（35）と、基部（35）の右端部
に垂直下向きにのびるように固定された中空状のプリズ
ム固定枠（36）と、プリズム固定枠（36）の下端部後面
に左右方向にのびるように固定された発光ダイオード固
定棒（37）とからなる。支持部材（34）の基部（35）の
左端部が、水平移動台（38）に下向きに固定された昇降
シリンダ（39）のロッド（40）の下端部に固定されてお
り、このロッド（40）の伸縮によって支持部材（34）が
昇降する。また、イメージセンサ（32）は、支持部材
（34）のプリズム固定枠（36）の真上に位置するよう水
平移動台（38）とは別体の適宜手段で調整移動可能な取
付部に固定されている。なお、必要により、移動台（3
8）にイメージセンサ（32）を取付けてもよい。移動台
（38）は、適当箇所に右向きに固定された水平移動シリ
ンダ（41）のロッド（42）の右端に固定されており、こ
のロッド（42）の伸縮により、移動台（38）および支持
部材（34）が左右方向に移動する。

プリズム（31）はプリズム固定枠（36）内の下端部に固
定され、その反射面（31a）が右斜め下方を向いてい
る。そして、プリズム（31）の左側のプリズム固定枠
（36）の壁とプリズム（31）の真上のプリズム固定枠
（36）の上端に、光を通す開口（43）（44）が形成され
ている。発光ダイオード固定棒（37）の左端面は斜め前
方を向いており、この面に発光ダイオード（30）が固定
されている。

上記の検査装置（１）による外輪（２）の軌道面（３）
の検査は、次のようにして行なわれる。

まず、支持部材（34）が上端かつ右端の待機位置に固定
し、回転装置（５）の昇降部材（14）が上端位置に位置
した状態で、前工程で洗浄などの必要な処理が終わった
外輪（２）が搬送台（７）上を前方に送られて、保持部
（11）の下側保持部材（19）の上にのる（第３図の状
態）。すると、昇降部材（14）が下端位置まで下降し、
これにより、上側保持部材（22）も下降して、爪（23）
が外輪（２）の上面に当たり、外輪（２）が第１ばね
（21）によって下側保持部材（19）と爪（23）の間に保
持される。外輪（２）が保持部（11）に保持されると、
支持部材（34）が下端位置まで下降して、プリズム固定
枠（36）の下部が外輪（２）の内側に入り、次に、支持
部材（34）が左に移動して、発光ダイオード（30）が軌
道面（３）の焦点の近くに位置する検査位置に支持部材
（34）が停止する（第４図の状態）。

このような状態で、モータ（９）が回転して、保持部
（11）および外輪（２）が低速で回転させられる。外輪
（２）が回転している間に、発光ダイオード（30）から
軌道面（３）に向けて、光が投射される。拡散型の発光
ダイオード（30）からは、ある範囲にわたってほぼ均等
な強度の光が出て、軌道面（３）の幅全体に当たる。そ
して、軌道面（３）の幅全体に斜めに当たった光が反射
し、発光ダイオード（30）と干渉することなく、開口
（43）を通ってプリズム（31）に入る。このとき、発光
ダイオード（30）が軌道面（３）の焦点の近くに位置し
ているので、軌道面（３）で反射した光は水平な平行光
線になる。このため、プリズム（31）に入った光は、反
射面（31a）で反射して、上方に90度折り曲げられ、上
向きの平行光線となって、開口（44）から取出され、イ
メージセンサ（32）によって撮像される。

イメージセンサ（32）の出力信号すなわち映像信号は、
処理装置（33）に送られる。処理装置（33）に送られた
映像信号は、増幅器（45）によって増幅されたのち、AD
変換器（46）によってデジタル化され、判定装置（47）
に送られる。判定装置（47）はコンピュータを備えてお
り、プログラムにより、デジタル化された映像信号の補
正が行なわれる。この補正により、平面の検査の場合と
同等の信号が得られ、これに基づいて良否の判定が行な
われる。この判定も、プログラムにより、映像信号の明
るい部分（明部分）の幅（以下信号幅という）を数種類
の基準値と比較すること、および信号幅内の信号のレベ
ルを数種類の判定レベルと比較することによって行なわ
れる。

軌道面（３）が正常な場合、第７図に示すように、信号
幅は軌道面（３）の幅（軌道幅）に等しく、信号幅内の
信号のレベルは判定レベルより明るい。ところが、たと
えば軌道面（３）の肩部に黒皮があって光を反射しない
ような場合は、第８図に示すように、信号幅が軌道幅よ
り小さくなる。したがって、信号幅を基準値と比較する
ことによって、黒皮などの欠陥を検知することができ
る。また、軌道面（３）にきずがある場合は、第９図に
示すように、信号幅は軌道幅と等しいが、きずに対応す
る部分では、光が平行に反射せず、反射光をイメージセ
ンサ（32）で受光できないため、信号のレベルが暗くな
る。軌道面（３）に他の部分より粗さの粗い粗面がある
場合も、第10図に示すように、粗面に対応する部分で
は、光が散乱されて、平行光線になって反射してくる光
量が減少するため、信号のレベルが暗くなる。したがっ
て、信号レベルを判定レベルと比較することによって、
傷や粗面などの欠陥が検知できる。このとき、検査部位
と映像信号は互いに対応しているため、異常部位の検出
も可能である。

そして、外輪（２）が１回転する間に、上記の検査を一
定間隔で行なうことにより、軌道面（３）全体の検査が
できる。

検査が終了すると、支持部材（34）が右に移動したの
ち、上昇して、待機位置に戻る。そして、昇降部材（1
4）が上端位置まで上昇し、上側保持部材（22）が上端
位置まで上昇する。これにより、爪（23）が外輪（２）
から離れるので、検査の終わった外輪（２）が前方に排
出され、同様に、次の外輪（２）の検査が行なわれる。

なお、実験の結果、波長620nmの赤色の発光ダイオード
を用いると感度が非常に良いことが確かめられている。
発光ダイオードの寸法は、軌道面の曲率の大きさなどに
応じて、適当に選定される。また、直角プリズムの寸法
も、軌道幅などに応じて、適当に選定される。

この考案による表面検査装置は、玉軸受内輪の軌道面の
検査にも適用できる。また、軸受軌道輪の軌道面だけで
なく、他の円弧状面または放物面などの曲面の検査にも
適用できる。

考案の効果この考案の表面検査装置によれば、上述のように、曲面
の検査を正確に行なうことができ、しかも構造が簡単で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例を示す表面検査装置、外輪搬
送装置および外輪回転装置の部分切欠き概略正面図、第
２図は表面検査装置の電気ブロック図、第３図は外輪搬
送装置および外輪回転装置の主要部を拡大して示す部分
切欠き正面図、第４図は表面検査装置、外輪搬送装置お
よび外輪回転装置の主要部を拡大して示す部分切欠き正
面図、第５図は表面検査装置の主要部を拡大して示す縦
断面図、第６図は第５図VI-VI線の断面図、第７図は映
像信号の１例を示す図、第８図は映像信号の他の１例を
示す図、第９図は映像信号のさらに他の１例を示す図、
第10図は映像信号のさらに他の１例を示す図である。（１）……表面検査装置、（２）……外輪、（３）……
軌道面、（30）……発光ダイオード、（31）……直角プ
リズム（反射部材）、（32）……イメージセンサ（撮像
手段）、（34）……支持部材、（36）……プリズム固定
枠、（37）……発光ダイオード固定棒。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】発光ダイオード、この発光ダイオードから
出て被検査面で反射した光を反射させてその光路を略90
度折り曲げる反射部材、およびこの反射部材で反射され
た光を撮像する撮像手段を備え、上記発光ダイオードと
反射部材が共通の支持部材に支持されている表面検査装
置。