JPS6099563A - 被研削ワ−クの外観検査方法 - Google Patents

被研削ワ−クの外観検査方法

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JPS6099563A
JPS6099563A JP58206233A JP20623383A JPS6099563A JP S6099563 A JPS6099563 A JP S6099563A JP 58206233 A JP58206233 A JP 58206233A JP 20623383 A JP20623383 A JP 20623383A JP S6099563 A JPS6099563 A JP S6099563A
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JP
Japan
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ground
dimensional sensor
dimension
scanning
inspection
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Pending
Application number
JP58206233A
Other languages
English (en)
Inventor
Kunihiko Yuya
油谷 邦彦
Yoshiaki Yoshinaga
吉永 儀明
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/12Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving optical means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

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】 本発明は各種軸受等の被研削ワークの外観検査方法に関
し、詳しくは上記軸受の外輪外径や転走面等の被研削面
におけるその表面状態及び研削幅寸法の良否を一次元セ
ンサを利用して検査する方法に関する。
イ、従来技術 例えば、第1図は被研削ワークである複列円すいころ軸
受(以下単に軸受と称す)の−例を示し、図に於いて、
(1)は軸受内輪(以下単に内輪と称す) (la) 
(la)は該内輪(1)の外周上に形成された転走面、
(2)は軸受外輪(以下単に外輪と称す)、(3)(3
)は該外輪(2)と上記内輪(1)(1)間に収容され
た円すいころ、(4)(4)は該円すいころ(3)(3
)を保持する保持器である。上記外輪(2)の外径は被
研削面(2’a )及びその両局端縁に形成された面取
り部(2b) 、 (2b)からなる。
上記軸受の製造工程では、例えば上記外輪(2)の外径
の被研削面(2a)を研削加工する場合、該被研削面(
2a)上に打ち傷等による凹みが生じていたり、或いは
熱処理時の変形であると、その被研削面(2a)上に黒
皮残り(未研削部分)が発生したりすることがあり、こ
のように黒皮残りが発生した軸受は不良品として判別し
なければならず、そのため上記被研削面(2a)につい
て適当な外観検査手段が必要とされている。
そこで従来、上記外観検査手段としては、作業者の目視
や自動検査装置等があり、特に作業者の目視による外観
検査が多く採用されている。この目視による外観検査で
は、例えば被研削面にゴミや油等が付着している場合、
それらを除去した後再度検査することが可能であり、検
査要素の自由度の点で、上記自動検査装置よりも有効で
ある。しかし上記外観検査に゛おける個人能力のバラツ
キ、長時間運転等の検査要素に関しては作業者の目視よ
りも自動検査装置の方が有効である。それにもかかわら
ず、目視による外観検査が多〈実施されているのは経済
性や自由度の検査要素に関して上記自動検査装置よりも
優れていたためであるが、近年、経済性の面で優れた廉
価な一次元センサ(CCD型イメージセンサ)等の検査
装置の出現により自動検査装置が目視による外観検査に
充分対向し得るようになり、目視による外観検査の方が
優れている検査要素の自由度の面に関しても外観検査か
らこの自由度を取り除くことが規格化された外観検査で
あるということも云え、この自由度は外観検査の検査要
素から除外できる。従って経済性の面で優れた上記−次
元センサを利用した外観検査方法が要望されている。
口0発明の目的 本発明の目的は、被研削面に発生した黒皮残りを検出す
ると同時に上記被研削面の研削幅寸法の良否を判別する
ことを可能ならしめる外観検査方法を提供することにあ
る。
ハ0発明の構成 本発明は被研削ワークの被研削面(2a)に入射光(X
)を投光する光源と、その被研削面(2a)からの反射
光(Y)を受光する一次元センサとを上記被研削面(2
a)と対向させて夫々配設し、−次元センサを被研削ワ
ークの軸方向と平行に走査し、且つ上記被研削ワークを
回転させることにより一次元センサの走査フレーム毎に
被研削面(2a)全周からの反射光(Y)を検出し、該
反射光(Y)による−次元センサの検出信号(A)を予
め設定されてしきい値レヘル(B)で二値化することに
より明暗レヘル(H) (L)のデジタル信号(C)に
変換し、最初の明レベル(H)が検出されると上記−次
元センサの出力パルス(E)をカウンタ(9)(17)
により上記走査フレーム毎に計数開始し、その後最初の
暗レベル(L)が検出されると上記出力パルス(E)を
計数完了することによりこのカウント値と予め決められ
た設定値とを比較判別し、上記被研削面(2a)の研削
幅寸法(L2)の良否及び黒皮残りの存否を検査するよ
うになしたことを特徴とする。
二、実施例 以下に本発明に係る外観検査方法の一実施例を第2図か
ら示す。この実施例では軸受の外輪外径の被研削面にお
ける外観検査について説明する。第2図及び第3図は上
記外観検査方法を説明するための概略原理図であり、第
1F!!Jと同一符号は同一物を示しその説明を省略す
る。同図に示すように軸受における外輪(2)の外径の
被研削面(2a)に入射光(X)(平行光)を投光する
光源(図示せず)と、その被研削面(2a)からの反射
光(Y)を受光する一次元センサ(図示せず)とを上記
被研削面(2a)と対向させて夫々配設する。この−次
元センサを軸受の回転軸方向と平行に走査させ、且つ上
記軸受を適宜の手段にて図示実線矢印方向に回転させる
ことにより上記−次元センサで軸受の回転軸方向におけ
る走査フレーム(図示鎖線)毎に被研削面(2a)全周
からの反射光(Y)を検出する。尚、上記−次元センサ
は自己走査特性を有する光電センサで、例えばフォトダ
イオードアレイによる固体撮像素子であるイメージセン
サが使用される。
上記−次元センサにて受光された反射光(Y)による外
輪(2)の外径の画像は電気信号であるビデオ信号(A
)に変換され、更に第4図(a)(b)に示すように上
記ビデオ信号(A)を所定のしきい値レベル(B)で二
値化することにより明暗レベル(H)(L)(ON−O
FFレベル)のデジタル信号(C)に変換する。このデ
ジタル信号(C)の明レベル()I )rは上記外輪(
2)の外径の被研削面(2a)である研削部分に対応し
、且つその暗レベル(L)は面取り部(2b) (2b
)等の未研削部分に対応する。
そして主起−次元センサを走査フレーム毎に走査させる
と、外輪(2)の外径の周端縁に未研削の面取り部(2
b) (2b)が形成されているため、−次元センサに
より検出されるデジタル信号(C)は暗レベル(I、)
となり、上記−次元センサの走査が外径の被研削面(2
a)の端部に達して上記デジタル信号(C)が最初の明
レベル(H)となると、−次元センサの出力パルスであ
る走査クロック信号(D)のクロックパルス数をカウン
タにより計数開始し、その後デジタル信号(C’)が最
初の暗レベル(L)になる時点で上記クロックパルス数
を計数完了する。
尚、通常上記軸受の外輪(2)の外径には刻印が施され
ており、この刻印部にはマスクをかけて一次元センサの
走査時、その刻印部ではマスク信号(E)により強制的
に明レベル(H)のデジタル信号(C)が検出されるよ
うにして検査対象から除外する。
上記軸受の外輪(2)の外径を外観検査するに際しては
、第3図及び第5図に示す如く外輪(2)の外径幅寸法
(LO)より両面取り部(2b) (2b)の幅寸法(
LL ) (Ll )を差し引いた研削幅寸法(L2 
) 、該研削幅寸法(L2)の許容差及び前記刻印部の
マスク位置、そのマスク幅寸法を初期設定しておく。上
記マスク位置は外輪(2)の外径幅寸法(LO)の中央
より略10mmの位置に規定されているが、上記外輪(
2)が方向整列されていないため、その左右両側に刻印
部が位置する可能性があるので上記マスク位置も左右両
側に設定する必要がある。
そして−次元センサの走査により計数された前記カウン
ト値に該−次元センサのビット長を乗じて得られた研削
幅の測定寸法と、許容差を考慮して設定された研削幅寸
法(L2)とを比較判別する。即ち外輪(2)の被研削
面(2a)上に黒皮残りが発生している場合、前述した
ように該黒皮残りの発生部分にて一次元センサの走査に
よる計数が終了するため、上記測定寸法が研削幅寸法(
L2)よりも短くなることにより上記黒皮残りが検出さ
れてその外輪(2)は不良品として排出される。また被
研削面(2a)上に黒皮残りが発生していない場合、−
次元センサの走査による計数は被研削面(2a)の端部
にて終了するが、そのカウント値による測定寸法が上記
研削幅寸法(L2)の許容差外であれば上述と同様にそ
の外輪(2)を不良品として排出し上記許容差内であれ
ば良品として排出する。
次に上記外観検査を第6図に示す検出回路及び第4図(
a)(b)に示す前述のタイミングチャートにて説明す
る。同図に示すように一次元センサの走査にて検出され
たビデオ信号(A)は増幅器(5)にて所定のレベルに
増幅され、該増幅器(5)の出力として得られたビデオ
信号(A)はコンパレータ(6)にて予め設定されたし
きい値レベル(B)により二値化されて明暗レベル(H
)(L)のデジタル信号(C)に変換される。一方上記
一次元センサがら送出される同期信号(F)の立ち上が
りがフリップ7oツブ(7)にセントされて一次元セン
サが走査フレーム毎に外輪(2)の外観検査を開始する
と、ゲート(8)が開き、上記デジタル信号(C)の最
初の明レベル(H)が検出されるト、走査クロック信号
(D)のクロックパルス数をカウンタ(9)にて計数開
始する。その後上記コンパレータ(6)の出力であるデ
ジタル信号(C)の暗レベル(L)が検出されるとイン
ハーク(10)を介してゲー1− (11)が開き、l
j安定マルチパイブレーク(12)の出力により」二記
フリップフロップ ゲー1−(8)が閉してカウンタ(9)でのクロックパ
ルス数の計数を終了する。そして研削幅の測定寸法に対
応したこのカラン1−値から、予め設定された研削幅寸
法(L2)に対応する規格値を減算回路(13)にて減
算し、該減算回路(13)の出力として得られた上記カ
ウント値と規格値との差はコンパレーク(14)に“C
上記研削幅寸法(1.、2)の許容差に対応した規格幅
と比較判別される。一方、上記同期信号( F)の立ち
」二かりによりフリップフロ・ノブ(15)がセットさ
れ、−次元センサによる1走査フレームでの外観検査が
開始したことになり、該フリップフLトツプ(15)の
出力によってゲート(16)が開いて走査クロック信号
(D)のクロックパルス数がカウンタ(17)にて計数
される。このカラン日直と予め設定された一次元センサ
のビット数とがコンパレータ(18)にて比較判別され
て一致すれば上記−次元センサによるl走査フレームで
の外観検査が終了したことになり、該コンパレータ(1
8)の出力により上記フリップフロップ(15)がリセ
ットされる。そして上記減算回路(13)の出力である
カウント値と規格値との差が規格幅よりも大きい場合、
上記コンパレータ(14)の出力によりフリップフロ・
ノブ(19)がセットされてゲート(20)を開き、N
G倍信号送出される。即ち第4図(a)に示す如く一次
元センサの第1番目の走査フレーム(図示(α)部分)
では走査クロック信号(D)のクロックパルス数のカウ
ント値が規格値の規格幅内にあり、換言すれば測定寸法
が研削幅寸法 (L2)の許容差内にあるためにOKと
なるが、第2番目の走査フレーム(図示(β)部分)で
は上記カウント値が規格幅外となってNGになり、その
外軸(2)は不良品として排出される。また第4図(b
)に示す如く黒皮残り発生により走査フレーム内でデジ
タル信号(C)の暗レベル(L)が検出されるため、上
記カウント値が規格幅外となってNGになり、その外輪
(2)も不良品として排出される。尚、上記検出回路で
は被研削面(2a)上の刻印部のマスク位置及びそのマ
スク幅寸法を設定する部分を省略しているが、該刻印部
ではマスク信号(E)により走査フレーム毎に左右マス
ク位置にて強制的にデジタル信号(C)を明レベル(H
)にしている。
ところで本発明で使用する一次元センサば固体撮像素子
であり、この種固体撮像素子は光量蓄積型であるため、
走査フレーム内で入射された光量の積分値に比例する。
そのため外輪(2)の外径形状と同等のビデオ信号(A
>を得ようとすれば走査フレーム内で上記外軸(2)の
回転速度が無視できる程度にフレーム周波数を高くする
必要がある。このフレーム周波数は検査精度並びに検査
時間により決定され、例えば外周120mmの外径を有
する外輪(2)を14/zrnの検査精度で検査する場
合、−次元センサとして2048bitのCCD型イメ
ージセンサを使用して2秒間で検査しようとすると、フ
レーム周波数は次のようになる。即ち1走査フレームで
被研削面(2a)が14μm以上移動しないためのフレ
ーム周波数は60 (mm/see ) /14 (u
 m) ′=.4.3(KHz)となり、4.3 KH
z以上にフレーム周波数を設定する必要がある。従って
上記−次元センサに必要なりロック周波数は2048 
(bit ) x4、3 (Kl(z) #B.B (
MHz)となるが、その−次元センサのクロック周波数
は最大で5MHzであるから該−次元センサは応答しな
い。そこでこの最大のクロック周波数より許容される最
大のフレーム周波数を逆算し、これにより検査精度を1
4μmとした場合の検査時間と、検査時間を2秒間とし
た場合の検査精度を以下にめる。即ち上記最大のフレー
ム周波数は5 (Ml(Z)/204B (bit )
 #2.44 (1(Hz)となり、検査精度を14μ
mとした場合、検査時間は2.44 ( K Hz)×
14(μm) #34.2 (mm/sec)、120
 (lIlm)/34.2 (mm/sec ) ζ3
.5 (sec )となる。また検査時間を2秒間とし
た場合、検査精度は60(mm/sec ) /2.4
4 (KHz) =25 (urn)となる。従って外
周120 mmの外径を有する外@(2)を2048b
itの一次元センザにて外fJ1検査する場合、検査精
度を14I1mにすると3.5秒の検査時間を必要とし
、この検査時間を短縮するためには上記−次元センサを
並列に複数個配設すればよい。例えば−次元センサを1
20 °間隔で外輪(2)の外周に3個配置した場合、
検査時間は120 (mm) / 3 x34.2 (
mm/sec ) =1.2 (see )となり短縮
される。また上記−次元センサの走査方向の視野を拡げ
るためには該−次元センサを直列に複数個配設すればよ
い。上記検査時間を2秒間とした場合の検査精度は25
μmであり、この場合の走査方向の視野は25 (、u
rn) X204B(bit ) #51.2 (mm
)となる。以上のように検査精度並びに検査時間が設定
されれば一次元センザをとのよ・)に配設すればよいか
が決定される。また上記−次元センサを複数個配設する
代わりにレンズ等の光学系を使用して増幅し、その−次
元センサの走査方向の視野を広げてもよい。
尚、上記実施例では軸受外輪の外径における外観検査に
ついて説明したが、本発明はこれに限定されることな(
、軸受の他の被研削面における外観検査についても適用
可能であることは勿論である。
ホ0発明の効果 本発明によれば廉価な一次元センサを使用して被研削面
上に発生した黒皮残りを検出すると同時に該被研削面の
研削幅寸法の良否を判別することが可能となり、経済性
に優れた外観検査を効率よく実行することができて作業
性も大幅に向上し、従来の作業者の目視による検査に充
分対抗し得る高精度の自動外観検査を実現することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は複列円すいころ軸受の一例を示す断面図、第2
図乃至第6図は本発明に係る外観検査方法の一実施例を
説明するためのもので、第2図及び第3図は軸受外輪を
示す斜視図、正面図、第4図(a)(b)はタイミング
チャート、第5図はフローチャート、第6図は検出回路
の一例を示すブロック構成図である。 (2a) −・被研削面、(9) (17) −カウン
タ、(A)−検出信号、(B )−りきい値レベル、(
C)−・・デジタル信号、(D)−出力パルス、(H)
(L)−明暗レベル、(L2)−研削幅寸法、(X )
−入射光、(Yl−反射光。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被研削ワークの被研削面に入射光を投光する光源
    と、その被研削面からの反射光を受光する一次元センサ
    とを上記被研削面と対向させて夫々配設し、−次元セン
    サを被研削ワークの軸方向と平行に走査し、且つ被研削
    ワークを回転させることにより一次元センサの走査フレ
    ーム毎に被研削面全周からの反射光を検出し、該反射光
    による一次元センサの検出信号を予め設定されたしきい
    値レベルで二値化することにより明暗レベルのデジタル
    信号に変換し、最初の明レベルが検出されると上記−次
    元センサの出力パルスをカウンタにより上記走査フレー
    ム毎に計数開始し、その後最初の暗レベルが検出される
    と上記出力パルスを計数完了することによりこのカウン
    ト値と予め決められた設定値とを比較判別し、上記被研
    削面の研削幅寸法の良否及び黒皮残りの存否を検査する
    ようになしたことを特徴とする被研削ワークの外観検査
    方法。
JP58206233A 1983-11-01 1983-11-01 被研削ワ−クの外観検査方法 Pending JPS6099563A (ja)

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