JPH07328147A

JPH07328147A - ボールの位置決め装置及び位置決め方法

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Publication number: JPH07328147A
Application number: JP6145430A
Authority: JP
Inventors: Kimihide Iwamoto; 公秀岩本
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1994-06-02
Filing date: 1994-06-02
Publication date: 1995-12-19
Anticipated expiration: 2014-01-06
Also published as: FR2720654B1; JP2842788B2; FR2720654A1

Abstract

(57)【要約】【目的】短時間で、かつボールが未加硫でシームライ
ン幅が狭くても確実に位置決めすることができるボール
の位置決め装置及び位置決め方法の提供にある。【構成】ボール１を回転可能として支持するボール支
持機構２にて、互いに直交する３軸ｘ，ｙ，ｚの交点を
原点Ｏとして原点Ｏにボール１の中心点Ｏ₁ を一致させ
る。撮影手段３にて、３軸ｘ，ｙ，ｚのうちの一軸ｚ方
向からボール１を撮影する。撮影手段３により得られた
画像から、ボール１のダンベル型シームライン４の一つ
の円弧12を含む平面に直交しかつ円弧12の中心を通る３
軸とボール表面23とが交わる点を、演算手段５にて演算
する。演算された点に基づいてボール支持機構２を駆動
させてボール１を所定ポジションに位置させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はボールの位置決め装置及
び位置決め方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、テニスボール等の表面にダンベ
ル型シームラインを有するボールの製造工程や検査工程
において、ボールを定位置に位置決めすることが必要で
ある。

【０００３】即ち、この種のボール（表面にダンベル型
のシームラインを有するボール）を製造する場合、ボー
ル核に、一対のメルトンダンベルを貼りあわせた後、プ
レス金型に投入して、加硫する。

【０００４】ところが、メルトンダンベルを貼り合わせ
る為に使用されるゴムのりが金型あわせ目にキャビティ
から食み出し、いわゆる「バリ」が形成される。そし
て、このあわせ目を必ず数ケ所においてシームラインが
横切る為、製品には数個の「バリ」が形成されていた。
この場合、プレス金型に未加硫のボールを投入するポジ
ションによって、あわせ目を横切るシームラインの数が
２〜４ケ所と変化する。品質上からこの数（つまり、
「バリ」の数）を２個とするのが好ましく、そのため、
位置決めしてボールをプレス金型に投入する必要があっ
た。

【０００５】また、ボールの品質検査工程に於て、自動
化を行なう際には必ずボールを一定位置で検査機に投入
する必要があり、さらに、ボールに付されるスタンプを
自動で行なう際にも一定位置でスタンプ機に投入する必
要があった。

【０００６】しかして、従来のボール位置決め方法とし
ては、シームラインとメルトンダンベルの反射光量を測
定するセンサの前でボールを回転させ、回転円上のどの
位置にシームラインがあるかを測定し、何度も繰り返し
ボールを回転させて最適な条件でシームラインが現われ
るよう位置決めする方法があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、位置決
めするまでに複数回ボールを回転させる必要があり、作
業時間が大となる欠点があった。その上、未加硫のボー
ルのシームラインは完成品のボールのシームラインに比
べてその幅寸法が小であり、センサで検出することは困
難であり、正確な位置決めが行ないにくかった。

【０００８】そこで、短時間で、かつボールが未加硫で
シームライン幅が狭くても確実に位置決めすることがで
きるボールの位置決め装置及び位置決め方法を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係るボール位置決め装置は、互いに直交
する３軸の交点を原点として該原点にボールの中心点が
一致するようにかつ該ボールを回転可能として支持する
ボール支持機構と、上記３軸のうちの一軸方向から上記
ボールを撮影する撮影手段と、該撮影手段により得られ
た画像から上記ボールのダンベル型シームラインの一つ
の円弧を含む平面に直交しかつ該円弧の中心を通る軸と
ボール表面とが交わる点を演算する演算手段と、演算さ
れた点に基づいて上記ボール支持機構を駆動させて上記
ボールを所定ポジションに位置させる制御手段と、を備
えたものである。

【００１０】また、本発明に係るボールの位置決め方法
は、互いに直交する３軸の交点を原点として該原点にボ
ールの中心点が一致するようにかつ該ボールを回転可能
として支持機構によって支持した後、該ボールを上記３
軸のうちの一軸方向から撮影し、その後、その得られた
画像から、上記ボールのダンベル型シームラインの一つ
の円弧を含む平面に直交しかつ該円弧の中心を通る軸と
ボール表面とが交わる点を演算し、次に、演算した点に
基づいて上記ボール支持機構を駆動させて上記ボールを
所定ポジションに位置させるものである。

【００１１】

【作用】互いに直交する３軸の交点を原点として該原点
にその中心点が一致するようにかつ回転可能として支持
されたボールを、上記３軸のうちの一軸方向から撮影す
ることができ、また、その撮影された画像から、ボール
のダンベル型シームラインの一つの円弧を含む平面に直
交しかつ該円弧の中心を通る軸とボール表面とが交わる
点を演算することができる。

【００１２】そして、この演算した点に基づいてボール
支持機構を駆動させることにより、ボールを回転させれ
ば、該ボールを所定ポジションに位置させることができ
る。

【００１３】つまり、演算した点を、一つの軸上に移動
させることにより、ボールを所定ポジションに位置させ
ることができ、位置決めすることができる。

【００１４】

【実施例】以下、実施例を示す図面に基づいて本発明を
詳説する。

【００１５】図１は本発明に係るボールの位置決め装置
の簡略ブロック図を示し、この装置は、ボール１（図２
等参照）を回転可能として支持するボール支持機構２
と、該ボール支持機構２に支持されているボール１を撮
影（撮像）する撮影手段３と、該撮影手段３より得られ
た画像から上記ボール１のダンベル型シームライン４の
一つの円弧の中心Ｌ（図５参照）の位置等を演算する演
算手段５と、該演算手段５からのデータに基づいて上記
ボール支持機構２を駆動させる制御手段６と、を備え
る。

【００１６】ところで、位置決めされるボール１は、図
２等に示すように、テニスボール等の表面にシームライ
ン４が形成されたボールであり、コアに、図７に示す一
対のメルトンダンベル７，７を貼りあわせた後、図８に
示すように、プレス金型８に投入し、加硫することによ
り製造される。

【００１７】従って、上下型９，10間のあわせ目Ｓに、
メルトルダンベル７，７を貼り合わせるためのゴムのり
が食み出し、図９に示すように、シームライン４上に
「バリ11」が生じる。

【００１８】また、シームライン４は、図10に示すよう
にイ，ロ，ハ，ニの４つの円弧12からなる。

【００１９】しかして、ボール支持機構２は、図２に示
すように、互いに直交する３軸ｘ，，ｙ，ｚの交点を原
点Ｏとして、該原点Ｏにボール１の中心点Ｏ₁ を一致さ
せた状態で該ボール１を保持することができる。

【００２０】即ち、ボール支持機構２は、ｘ軸上に配設
される一対の挾持体13，13と、ｙ軸上に配設される一対
の挾持体14，14と、を備える。挾持体13，14は、夫々、
先端に当接部15，16を有する回転軸17，18と、該回転軸
17，18を回転駆動させる駆動部19，20と、を備える。

【００２１】また、挾持体13，14は夫々軸方向に進退自
在なように、図示省略の流体圧シリンダ、又はスクリュ
ーシャフト、若しくはリンク機構等に取付けられ、これ
により、一対の挾持体13，13及び14，14は夫々前進状態
において先端の当接部15，16でボール１を挾持し、ボー
ル１を、夫々、ｘ軸又はｙ軸廻りに回転させることがで
きる。

【００２２】なお、挾持体13，14の軸方向移動は該挾持
体13，14全体を移動させる構成とするも、回転軸17，18
のみを駆動部19，20に対して進退させる構成とするも自
由である。また、このボール支持機構２にてボール１を
支持する際には、３軸ｘ，ｙ，ｚの交点を原点Ｏとして
該原点Ｏにボール１の中心点Ｏ₁ が一致するように昇降
自在な図示省略の支持部材にて支持される。

【００２３】次に、撮影手段３は、ｚ軸上に配設される
カメラ（例えば、固体撮像素子カメラ）を備え、ボール
１をｚ軸方向から撮影（撮像）することができ、図３に
示すように画面21上にボール１の画像22を映し出すこと
ができる。この場合、ボール１の支持位置と、カメラの
位置とを常に一定にすることにより、ボール１を同じ位
置でかつ同じ大きさの画像とすることができる。

【００２４】また、演算手段５は、上述の如く、シーム
ライン４の一つの円弧12の中心Ｌを演算すると共に、図
５に示すように、該円弧12を含む平面Ｍに直交しかつ該
円弧12の中心Ｌを通る直線Ｎと、ボール表面23とが交わ
る点24を演算する。

【００２５】即ち、図３に示すように、画面21上にｘ
軸，ｙ軸をとり、画面21に垂直な方向（カメラとボール
１中心Ｏ₁ を結ぶ方向）にｚ軸をとる。従って、ボール
半径Ｒは既知であるため、シームライン４上の点Ａ（ｘ
_A，ｙ_A）のｘ，ｙ，ｚ空間でのｚ座標も数１の式によ
り算出することができる。

【００２６】

【数１】

【００２７】同様に、シームライン４上の点Ｂ，Ｃにつ
いても、ｘ，ｙ，ｚの各成分を算出することができる。

【００２８】そして、ベクトルＡＢ，及び、ベクトルＢ
Ｃを求めれば、次の数２及び数３のようになる。

【００２９】

【数２】

【００３０】

【数３】

【００３１】ところで、点Ａ，Ｂ，Ｃを含む平面Ｍはベ
クトルＡＢ，ベクトルＢＣを含み、ベクトルＡＢ，ベク
トルＢＣに垂直なベクトルは、平面Ｍの法線ベクトルと
なり、このベクトルを方向ベクトルとし、ボール１の中
心Ｏ₁ である原点Ｏを通る直線が軸Ｎであるので、この
方向ベクトルで長さがボール１の半径Ｒであるものを算
出すると、ｘ，ｙ，ｚの各成分はボール１に設ける点24
の座標を示すことになり、点24を求めることができる。
即ち、点24をＰ点（特徴点）とすれば、ベクトルＰは数
４で示すものとなる。

【００３２】

【数４】

【００３３】また、演算手段５では、Ｐ点（特徴点）の
ｘ_P，ｙ_Pからｙ軸，ｘ軸方向に回転させる成分を算出
する。この成分に基づいて、図４に示す矢印の如くボー
ル１を回転させれば、点Ｐはｙ軸に現われる。

【００３４】従って、制御手段６では、演算手段５にて
算出された（ｘ，ｙ軸方向に回転させる）成分のデータ
を、ボール支持機構２に入力し、このデータに基づいて
該ボール支持機構２を駆動させ、点Ｐをｙ軸上に現われ
るようにする。

【００３５】このように、点Ｐ（つまり、点24）をｙ軸
上にもってきて、この状態で金型８に投入すれば、図８
に示すように、あわせ目Ｓを横切るシームライン４は２
ケ所となる。

【００３６】ところで、点Ａ，Ｂ，Ｃはシームライン４
の４つの円弧12のうちの一つの円弧12上になければ、特
徴点Ｐは求めることができないが、点Ａ，Ｂ，Ｃと特徴
点Ｐとの距離は一定である為、点Ａ，Ｂ，Ｃの内一つの
点が他の円弧12上にあれば、求めた特徴点Ｐの位置は誤
まっており、このような場合、各点Ａ，Ｂ，Ｃと特徴点
Ｐとの距離を考慮することにより、誤まった特徴点Ｐを
除外することができる。この場合、シームライン４上に
別の点Ａ，Ｂ，Ｃをとって真の特徴点Ｐを求めればよ
い。

【００３７】次に、図６に示すフローチャート図に従っ
て、ボールの位置決め方法を説明する。

【００３８】まず、ボール支持機構２によりボール１を
支持する。この場合、互いに直交する３軸ｘ，ｙ，ｚの
交点を原点Ｏとして該原点Ｏにボール１の中心点Ｏ₁ が
一致するようにかつボール１を回転可能として支持す
る。

【００３９】次に、撮影手段３にて、３軸ｘ，ｙ，ｚの
うちの一軸方向、つまり、ｚ軸方向からボール１を撮影
（撮像）して、図３に示すように、画面21上にボール１
の画像22を映し出す。つまり、画像処理を行なう。

【００４０】その後、シームライン４の一つの円弧12上
に任意の点Ａ，Ｂ，Ｃを抽出し、ベクトルＡＢ及びベク
トルＢＣを算出し、さらに、ベクトルＰを算出する。こ
の際、点Ｐと点Ａ，Ｂ，Ｃの距離が正しいか否かを判断
し、正しくなければ、再び別の点Ａ，Ｂ，Ｃを抽出し
て、その点Ａ，Ｂ，ＣによりベクトルＰを算出する。

【００４１】ベクトルＰの算出が終われば、この点Ｐを
ｙ軸上に現われるように、ボール支持機構２を駆動させ
てボール１を図４の矢印の如くｙ軸及びｘ軸廻りに回転
させれば、ボール１を所定ポジションに位置させる位置
決め作業が終了する。

【００４２】次に、図11はボール１にスタンプを押す場
合の工程図を示している。この場合、図６に示すフロー
チャート図に従って行なう方法を２回行なうことによっ
て位置決めを行なう。

【００４３】即ち、図11の（イ）に示す１回目の特徴点
Ｐを、ｙ軸上にもってくる際に、この特徴点Ｐを求める
際の点Ａ，Ｂ，Ｃがカメラから見てボール背面にくるよ
うに図11の（イ）に示す矢印のようにｙ軸及びｘ軸廻り
に回転させる。

【００４４】従って、図11の（ロ）に示すように、１回
目で求めた特徴点Ｐの円弧12以外の円弧12が正面に現わ
れる。この円弧12上に任意の点Ａ′，Ｂ′，Ｃ′をと
り、特徴点Ｑを求め、この特徴点Ｑを、点Ａ′，Ｂ′，
Ｃ′がボール背面にくるように、ｘ軸上にもってくれ
ば、図11の（ハ）に示すように、シームライン４の平行
部が正面に現われる状態に位置決めされ、この状態でこ
のボール１にスタンプすることができる。

【００４５】しかして、ボール支持機構２の挾持体13，
14は、図例では、夫々ｘ，ｙ軸上に配設されているが、
ｘ，ｚ軸又はｙ，ｚ軸上に配設するようにするも自由で
あり、この場合、挾持体13，14が配設されていない一つ
の軸上に撮影手段３のカメラを配設する必要がある。

【００４６】

【発明の効果】本発明は上述の如く構成されているの
で、次に記載する効果を奏する。

【００４７】ボール１がボール支持機構２にどのよ
うなポジションで支持されていても、該ボール１を所定
ポジションに位置させる位置決めを確実に行なうことが
できる。

【００４８】シームライン４をセンサにて検出する
のではなく、撮影手段３により画像として捕らえるの
で、シームライン４の幅寸法が小さい未加硫のボール１
でも確実に位置決めできる。

【００４９】位置決めされるまでのボールの回転作
業は、少なく、作業時間が大とならない。

【００５０】装置全体としても、複雑化せず、コス
ト高とならないと共に、処理（演算等）も簡単に行なえ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るボールの位置決め装置の簡略ブロ
ック図である。

【図２】ボール支持機構を示す簡略斜視図である。

【図３】撮影手段によるボールの画像図である。

【図４】ボールの回転方向を示す簡略図である。

【図５】軸とボール表面とが交わる点の説明図である。

【図６】フローチャート図である。

【図７】メルトンダンベルの平面図である。

【図８】加硫状態を示す断面図である。

【図９】ボールの斜視図である。

【図10】シームライン説明図である。

【図11】作業工程図である。

【符号の説明】

１ボール２ボール支持機構３撮影手段４ダンベル型シームライン５演算手段６制御手段 12 円弧 23 ボール表面 24 点Ｌ中心Ｍ平面Ｎ軸Ｏ原点Ｏ₁ 中心点ｘ軸ｙ軸ｚ軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに直交する３軸ｘ，ｙ，ｚの交点を
原点Ｏとして該原点Ｏにボール１の中心点Ｏ₁ が一致す
るようにかつ該ボール１を回転可能として支持するボー
ル支持機構２と、上記３軸ｘ，ｙ，ｚのうちの一軸ｚ方
向から上記ボール１を撮影する撮影手段３と、該撮影手
段３により得られた画像から上記ボール１のダンベル型
シームライン４の一つの円弧12を含む平面Ｍに直交しか
つ該円弧12の中心Ｌを通る軸Ｎとボール表面23とが交わ
る点24を演算する演算手段５と、演算された点24に基づ
いて上記ボール支持機構２を駆動させて上記ボール１を
所定ポジションに位置させる制御手段６と、を備えたこ
とを特徴とするボールの位置決め装置。
【請求項２】互いに直交する３軸ｘ，ｙ，ｚの交点を
原点Ｏとして該原点Ｏにボール１の中心点Ｏ₁ が一致す
るようにかつ該ボール１を回転可能として支持機構２に
よって支持した後、該ボール１を上記３軸ｘ，ｙ，ｚの
うちの一軸ｚ方向から撮影し、その後、その得られた画
像から、上記ボール１のダンベル型シームライン４の一
つの円弧12を含む平面Ｍに直交しかつ該円弧12の中心Ｌ
を通る軸Ｎとボール表面23とが交わる点24を演算し、次
に、演算した点24に基づいて上記ボール支持機構２を駆
動させて上記ボール１を所定ポジションに位置させるこ
とを特徴とするボールの位置決め方法。