(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形ワークの表面の粗さ，不規則性，傷，汚れ等の表面品質を自動的に検査する検査装置であって、前記円筒形ワークを垂直に回転可能に搭載する搬送パレットと、該搬送パレットを移動させるコンベアと、所定位置に配置され前記円筒形ワークの表面品質を検出する検出ヘッドと、該検出ヘッドの配設される位置において前記搬送パレット上の前記円筒形ワークの上端に係合して、該円筒形ワークを回転可能に保持する上部押え機構部とを設けることを特徴とする円筒形ワークの表面品質自動検査装置。
【請求項２】
前記搬送パレットは、前記コンベア上に直接搭載されるパレット基台と、該パレット基台上に載置される台座支持筒と、該台座支持筒内に収納され前記パレット基台上に載置される三っ爪チャックと、前記台座支持筒に着脱可能に枢支され前記円筒形ワークの下端に係合して該円筒形ワークを回転可能に支持する台座とを有するものからなり、前記三ッ爪チャックには、前記台座に支持された前記円筒形ワークの内面に回転軸受を介して当接係合する子爪が設けられると共に該子爪を空気圧により拡径又は縮径するためのオートカプラが設けられることを特徴とする請求項１に記載の円筒形ワークの表面品質自動検査装置。
【請求項３】
前記三ッ爪チャックの前記子爪と干渉しない部位には、中子支持棒が立設して固持され、前記中子支持棒の上端には前記円筒形ワークの内径を案内する中子が設けられることを特徴とする請求項２に記載の円筒形ワークの表面品質自動検査装置。
【請求項４】
前記上部押え機構部は、上部ベース台側に上下動自在に支持される移動台と、該移動台を作動する作動手段と、前記移動台側に着脱可能に枢支され前記円筒形ワークの上端をセンタ支持するセンタポンチと、前記移動台側に配設され前記センタポンチを回転駆動するモータとを有するものからなることを特徴とする請求項１に記載の円筒形ワークの表面品質自動検査装置。
【請求項５】
前記センタポンチは、前記移動台側にオートハンドチェンジャを介して着脱可能に支持され、円筒形ワークの形状に対応して交換可能に支持されるものであることを特徴とする請求項４に記載の円筒形ワークの表面品質自動検査装置。
【請求項６】
前記移動台と前記上部ベース台との間には前記移動台の重量を補償するためのばね部材が介在されるものであることを特徴とする請求項４に記載の円筒形ワークの表面品質自動検査装置。
【請求項７】
前記上部ベース台は、移動可能に建物等の不動側に垂下支持されるものであることを特徴とする請求項４に記載の円筒形ワークの表面品質自動検査装置。
【請求項８】
前記検出ヘッドは、少なくとも円筒形ワークの表面の傷や汚れ，物理的な欠陥，表面の粗さ等の表面品質を検出し得るものからなり、前記円筒形ワークの全長に距って走査可能に形成されるものであることを特徴とする請求項１に記載の円筒形ワークの表面品質自動検査装置。
【請求項９】
円筒形ワークの表面の粗さ，不規則性，傷，汚れ等の表面品質を自動的に検査する検査方法であって、前記円筒形ワークの投入位置において前記円筒形ワークの下端を搬送パレット上に回転可能に搭載保持する第１の手順と、前記円筒形ワークを搭載した所定位置にある検出ヘッドの場所までコンベアにより移動し該場所において前記円筒形ワークの上端に上部押え機構部を係合せしめて前記円筒形ワークを回転可能に立設支持せしめる第２の手順と、前記立設支持された円筒形ワークを回転せしめながら前記検出ヘッドを走査させてその表面品質を検査する第３の手順と、検査済の前記円筒形ワークの上端から前記上部押え機構部を開放し該円筒形ワークを前記コンベアにより搬送し円筒形ワークの排出位置において次工程側に排出する第４の手順とを行うことを特徴とする円筒形ワークの表面品質自動検査方法。
【請求項１０】
前記コンベアは、前記円筒形ワークの投入位置から排出位置まで連続して形成され、順次投入される前記円筒形ワークを連続移送して検査するものであることを特徴とする請求項９に記載の円筒形ワークの表面品質自動検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒形ワークの表面の全面にわたり、その表面の粗さや不規則性を機械的手段又は光学的手段，電気的手段等を用いて検査する装置及び方法に係り、特に、円筒形ワークを垂直状態に回転可能に正しく立設支持し、該円筒形ワークを回転させながら検査を行うようにした円筒形ワークの表面品質自動検査装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円筒物体等のワークの外観，表面層の欠陥等を検査する公知技術としては各種のものがあるが、例えば、特公昭６０−５５７６２号公報や特開平７−１４００７９号公報が挙げられる。
特公昭６０−５５７６２号公報の「円筒物体外観検査装置」は、２本の回転ローラーの上に被検査円筒物体を載置させ、円筒物体の自重を利用してその摩擦力により該円筒物体を回転させ、光学的な検査手段によって該円筒物体の外観品質を行うものである。
一方、特開平７−１４００７９号公報の「表面層欠陥検出装置」は、平行に配置される２本の軸の夫々の両端に設けられた４本の回転ローラー上に円筒物体を横置きし、前記公知技術と同様に円筒物体の自重を利用してその摩擦力によって円筒物体を回転させ、検査光を照射する検査光照射装置とその散乱反射光量を検出する受光センサとにより前記円筒物体の表面層の欠陥を検査するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特公昭６０−５５７６２号公報の検査装置は、円筒物体の端面も検査するものからなり、全体としてかなり複雑な構造のものからなる。また、この検査装置の場合には、円筒物体の外形の円筒度によって円筒物体の振れが決まってしまう問題点がある。
また、回転ローラーには円筒物体の表面の汚れや凹凸が転写される恐れがあり、このままの状態で検査を続けると回転ローラーの形状精度が悪くなり、結果として円筒物体の回転精度が低下するという問題点がある。また、２本の回転ローラーには、摩擦車を介してモータからの回転力が伝達されるため、摩擦車と２本の回転ローラーの円筒度や直径寸法を高精度に保持しなければ滑り等が生じ、円筒物体そのものを傷つけてしまう問題点もある。
【０００４】
一方、特開平７−１４００７９号公報の検出装置は、前記の公知技術と同様に、円筒物体の外形の円筒度等によって円筒物体の振れが決まってしまう問題点がある。
また、回転ローラには円筒物体の表面の汚れや凹凸が転写される恐れがあり、このままの状態で検査を続けると回転ローラーの形状精度が悪くなり、結果として円筒物体の回転精度が低下するという問題点がある。
また、回転ローラーは、円筒物体の表面を保護するためにその表面にゴム素材料を用いているが、このゴム素材料の厚みの不均一から円筒物体が偏心状態で回転し、例えば、偏心量が最大０．２ｍｍ程度も生じ、高精度の欠陥検出が難しいという問題点がある。また、半径方向の寸法の異なる他の円筒物体の欠陥検出は可能であるが、長さ方向の寸法が異なる円筒物体に対しては対応しにくいという問題点がある。
【０００５】
本発明は、以上の問題点を解決するもので、円筒形ワークを高精度に支持でき、回転ローラー等との摩擦力を用いることなく円筒形ワークを回転でき、半径方向の寸法や長さ方向の寸法が相異する円筒形ワークの検査もでき、円筒形ワークの表面品質を高精度に検査でき、コンパクトにまとめられて省スペース化や設備コストの低減が可能な円筒形ワークの表面品質自動検査装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の円筒形ワークの表面品質自動検査装置は、円筒形ワークの表面の粗さ，不規則性，傷，汚れ等の表面品質を自動的に検査する検査装置であって、前記円筒形ワークを垂直に回転可能に搭載する搬送パレットと、該搬送パレットを移動させるコンベアと、所定位置に配置され前記円筒形ワークの表面品質を検出する検出ヘッドと、該検出ヘッドの配設される位置において前記搬送パレット上の前記円筒形ワークの上端に係合して、該円筒形ワークを回転可能に保持する上部押え機構部とを設けることを特徴とする。
【０００７】
また、上記の目的を達成するために、請求項２に記載の円筒形ワークの表面品質自動検査装置は、請求項１において、前記搬送パレットは、前記コンベア上に直接搭載されるパレット基台と、該パレット基台上に載置される台座支持筒と、該台座支持筒内に収納され前記パレット基台上に載置される三っ爪チャックと、前記台座支持筒に着脱可能に枢支され前記円筒形ワークの下端に係合して該円筒形ワークを回転可能に支持する台座とを有するものからなり、前記三ッ爪チャックには、前記台座に支持された前記円筒形ワークの内面に回転軸受を介して当接係合する子爪が設けられると共に該子爪を空気圧により拡径又は縮径するためのオートカプラが設けられることを特徴とする。
【０００８】
また、上記の目的を達成するために、請求項３に記載の円筒形ワークの表面品質自動検査装置は、請求項２において、前記三ッ爪チャックの前記子爪と干渉しない部位には、中子支持棒が立設して固持され、前記中子支持棒の上端には前記円筒形ワークの内径を案内する中子が設けられることを特徴とする。
【０００９】
また、上記の目的を達成するために、請求項４に記載の円筒形ワークの表面品質自動検査装置は、請求項１において、前記上部押え機構部は、上部ベース台側に上下動自在に支持される移動台と、該移動台を作動する作動手段と、前記移動台側に着脱可能に枢支され前記円筒形ワークの上端をセンタ支持するセンタポンチと、前記移動台側に配設され前記センタポンチを回転駆動するモータとを有するものからなることを特徴とする。
【００１０】
また、上記の目的を達成するために、請求項５に記載の円筒形ワークの表面品質自動検査装置は、請求項４において、前記センタポンチは、前記移動台側にオートハンドチェンジャを介して着脱可能に支持され、円筒形ワークの形状に対応して交換可能に支持されるものであることを特徴とする。
【００１１】
また、上記の目的を達成するために、請求項６に記載の円筒形ワークの表面品質自動検査装置は、請求項４において、前記移動台と前記上部ベース台との間には前記移動台の重量を補償するためのばね部材が介在されるものであることを特徴とする。
【００１２】
また、上記の目的を達成するために、請求項７に記載の円筒形ワークの表面品質自動検査装置は、請求項４において、前記上部ベース台は、移動可能に建物等の不動側に垂下支持されるものであることを特徴とする。
【００１３】
また、上記の目的を達成するために、請求項８に記載の円筒形ワークの表面品質自動検査装置は、請求項１において、前記検出ヘッドは、少なくとも円筒形ワークの表面の傷や汚れ，物理的な欠陥，表面の粗さ等の表面品質を検出し得るものからなり、前記円筒形ワークの全長に距って走査可能に形成されるものであることを特徴とする。
【００１４】
さらに、上記の目的を達成するために、請求項９に記載の円筒形ワークの表面品質自動検査方法は、円筒形ワークの表面の粗さ，不規則性，傷，汚れ等の表面品質を自動的に検査する検査方法であって、前記円筒形ワークの投入位置において前記円筒形ワークの下端を搬送パレット上に回転可能に搭載保持する第１の手順と、前記円筒形ワークを搭載した所定位置にある検出ヘッドの場所までコンベアにより移動し該場所において前記円筒形ワークの上端に上部押え機構部を係合せしめて前記円筒形ワークを回転可能に立設支持せしめる第２の手順と、前記立設支持された円筒形ワークを回転せしめながら前記検出ヘッドを走査させてその表面品質を検査する第３の手順と、検査済の前記円筒形ワークの上端から前記上部押え機構部を開放し該円筒形ワークを前記コンベアにより搬送し円筒形ワークの排出位置において次工程側に排出する第４の手順とを行うことを特徴とする。
【００１５】
また、上記の目的を達成するために、請求項１０に記載の円筒形ワークの表面品質自動検査方法は、請求項９において、前記コンベアは、前記円筒形ワークの投入位置から排出位置まで連続して形成され、順次投入される前記円筒形ワークを連続移送して検査するものであることを特徴とする。
【００１６】
投入位置によりコンベア側に投入された円筒形ワークはコンベア上の搬送パレットの台座と三ッ爪チャックにより回転可能に支持されると共に子爪や中子により安定支持される。この状態で検出ヘッド側に移送された円筒形ワークは、その上端に係合する上部押え機構部により回転可能に支持されると共に、そのモータにより回転される。
即ち、円筒形ワークは上下端を安定支持された状態で回転される。回転している円筒形ワークの表面全体を検出ヘッドにより走査することにより円筒形ワークの表面品質がノータッチの状態で検査される。
これにより高精度の表面品質の検査ができる。検査済の円筒形ワークは上部押え機構部が解除された状態でコンベアにより移送され、排出位置から次工程側に排送される。
同様の工程が順次投入される円筒形ワークに対して適用される。また、円筒形ワークの半径方向や長さ方向の寸法が変っても、円筒形ワークの上下端に係合する各部材が容易に交換できるため、これ等に対応した装置に段取り換えして同様な検査が行われる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の円筒形ワークの表面品質自動検査装置及び方法の実施の形態を図面を参照して詳述する。
まず、図１により本発明の円筒形ワークの表面品質自動検査装置の全体構成を説明する。検査対象物である円筒形ワーク１を検査する表面品質自動検査装置２は、大別して搬送パレット３、コンベア４、検出ヘッド５及び上部押え機構部６等とからなる。
【００１８】
図１に示すように、円筒形ワーク１は、図略の前工程からロボット等の搬入手段により投入位置７からコンベア４上の搬送パレット３上に搭載される。
なお、この投入位置に配置される空気供給部８により、円筒形ワーク１は搬送パレット３に固持される。検出ヘッド５は所定位置に配置され、その位置には上部押え機構部６が配置される。上部押え機構部６はこの位置まで搬送されてきた搬送パレット３上の円筒形ワークの上端を回転可能に保持し、円筒形ワークを回転させる。
検出ヘッド５により検査された円筒形ワーク１は上部押え機構部６から開放されコンベア４上を移送され、排出位置９に到る。排出位置９には搬送パレット３の空気を排気するための空気排出部１０が設けられ、円筒形ワーク１は搬送パレット３から開放されて排出位置９から次工程側に排送される。
【００１９】
次に、表面品質自動検査装置の各構成要素の構造を説明する。
まず、コンベア４はエンドレスコンベアからなり、多数個の搬送パレット３が搭載可能な形状からなる。図略の駆動手段によりコンベア４は駆動される。なお、図１ではコンベア４上の搬送パレット３は矢印の反時計方向に駆動される。
【００２０】
次に、図２，図３により搬送パレット３の構造を説明する。搬送パレット３は、パレット基台１１と、その上に載置される台座支持筒１２と、三ッ爪チャック１３と、台座１４等とからなる。
図２に示すように、パレット基台１１はコンベア４上に搭載可能な平板状部材からなる。また、台座支持筒１２は三ッ爪チャック１３を内部に収納し得る中空円筒体状のものからなり、その上端側には着脱板１５や軸受１６を介して台座１４が搭載される。台座１４は図４に示すように、円筒形ワーク１の下端１ａをその上端側に支承するものからなる。
従って、円筒形ワーク１の半径方向の寸法が変った場合にはこれに見合う台座１４を採用し、これに対応して軸受１６や着脱板１５の寸法を換えることにより共通の台座支持筒１２に支持される。
【００２１】
三ッ爪チャック１３には三つの爪があり、夫々の爪には子爪１７が設けられている。また、図２，図３に示すように子爪１７には回転軸受１８が嵌着される。また、三ッ爪チャック１３にはオートカプラ１９が連結され、このオートカプラ１９を介して圧油空気を三ッ爪チャック１３内に導入することにより子爪１７は拡径する方向に移動し、圧縮空気を抜くことにより子爪１７は縮径する方向に移動する。
また、三ッ爪チャック１３の中央部には中子支持棒２０が立設固定され、その上端には中子２１が連結される。中子２１は円筒形ワーク１内に挿入され円筒形ワークを支持する。また、中子支持棒２０の外径は、子爪１７が縮径方向に移動しても干渉しない寸法に形成される。
【００２２】
図４は以上の構造の搬送パレット３により円筒形ワーク１を立設支持した状態を示すものである。円筒形ワーク１はその下端１ａを台座１４の上端に係合して支持される。また、中子２１は円筒形ワーク１の内面を支持する。また、オートカプラ１９からの三ッ爪チャック１３への圧縮空気の導入により子爪１７が拡径方向に開き、その回転軸受１８が円筒形ワーク１の内径に当接する。以上により、円筒形ワーク１は搬送パレット３上に回転可能の状態で保持されると共に、回転軸受１８や中子２１により正確に中心支持される。
【００２３】
次に、上部押え機構部６を図５により説明する。まず、建物等に配設されるレール２２には上部ベース台２３が垂下支持される。移動台２４は上部ベース台２３に直動ガイド２５を介して上下動自在に支持される。移動台２４と上部ベース台２３間には作動手段の１つである空圧シリンダ２６が架設される。また、移動台２４は、バネ部材２７が連結され、移動台２４側の重量補償を行うべく機能する。
【００２４】
移動台２４にはモータ２８が固定されると共に軸受ホルダ２９が固定される。軸受ホルダ２９に枢支される回転軸３０はベルト３１等を介しモータ２８側と連結される。また、回転軸３０にはオートハンドチェンジャ３２を介してセンタポンチ３３が連結される。
なお、オートハンドチェンジャ３２により各種形状のセンタポンチ３３の工具交換が可能である。
センタポンチ３３は図５に示すように、下端側にテーパ部３４を形成するものからなり、テーパ部３４の下端は図５（ｂ）に示すように円筒形ワーク１の上端１ｂ内に嵌まり込み、円筒形ワーク１を保持する。以上の構造により、空圧シリンダ２６を作動することによりセンタポンチ３３が円筒形ワーク１側に下降してその上端１ｂ側に押圧されると共に、モータ２８を作動することによりセンタポンチ３３が回転し、これに伴って円筒形ワーク１を回転させることができる。
【００２５】
検出ヘッド５は、円筒形ワーク１の表面品質を検査するもので、図４及び図６に示すように、所定位置に配設される。その構造としては本例では特に限定するものではなく、機械的，光学的，電気的の各手段が採用される。また、少なくとも円筒形ワーク１の表面の傷，凹凸，汚れ，粗度等を検出する機能を有するものが必要である。また、図６に示すように、円筒形ワーク１の全長にわたって走査して検査できるような構造のものからなる。
【００２６】
次に、本発明の表面品質自動検査装置２による円筒形ワーク１の検査方法の概要を説明する。コンベア４上の投入位置７の近傍にある搬送パレット３に円筒形ワーク１を搭載する。
具体的には、空気供給部８から圧縮空気が供給されない状態にある三ッ爪チャック１３の子爪１７は縮径側に移動しているため、円筒形ワーク１は中子２１に案内されて台座１４の上端に当接して搭載される。
この状態でオートカプラ１９を介し空気供給部８から圧縮空気を三ッ爪チャック１３内に導入する。
これにより、子爪１７が開き、その回転軸受１８が円筒形ワーク１の内面に当接する。子爪１７は等間隔少なくとも３個あるため、円筒形ワーク１は搬送パレット３によりその下端側を求心支持される。
また、この状態では円筒形ワーク１は回転軸受１８を介して三ッ爪チャック１３側に支持され、且つ台座１４も軸受１６により枢支される。そのため、円筒形ワーク１は搬送パレット３に対し回転可能に支持される。
【００２７】
円筒形ワーク１は搬送パレット３に下端側を保持された状態で図１及び図６に示すようにコンベア４の移送によって送られ検出ヘッド５のある所定位置に到達する。
この位置において、図６に示すように上部押え機構部６が位置合わせされ、上部押え機構部６を下降させることによりセンタポーチ３３が円筒形ワーク１の上端１ｂに挿入される。以上により、円筒形ワーク１は図６に示すように上下端を保持される。この状態で上部押え機構部６のモータ２８を回転することにより円筒形ワーク１が回転し検出ヘッド５により表面品質の検査が行われる。
【００２８】
検出ヘッド５による検査が終了したら、上部押え機構部６を上方に移動する。これにより、円筒形ワーク１は搬送パレット３のみにより支持され、コンベア４に沿って移送される。排出位置９の近傍まで搬送パレット３が移送されると、三ッ爪チャック１３のオートカプラ１９に空気排出部１０が係合し、三ッ爪チャック１３内の圧縮空気が排出され、子爪は縮径方向に移動し円筒形ワーク１は自由状態にある。従って、排出位置から次工程側に排送することができる。
【００２９】
図１は多数個の円筒形ワーク１を順次コンベア４上に搭載して検査する場合を示している。これ等も前述の検査方法に基づき順次検査される。また、円筒形ワーク１の寸法が変った場合には、原則として台座１４や中子２１を対応するものに変更すると共に、センタポンチ３３を対応するものに交換することにより容易に行われる。
また、本発明の検査装置は従来技術のものと異なり、円筒形ワーク１の表面は回転ローラー等と接触するものでなく、そのままの状態で検査される。それにより、高精度の検査結果を得ることができる。なお、実験例の１つとして長さ４００ｍｍ，外径４０ｍｍ，肉厚１ｍｍ程度の円筒形ワーク１は上端における振れ精度が０．１ｍｍ以下であり、これを一定の速度３０ｒｐｍで回転させることができることが実証されている。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、円筒形ワークは他のローラー等に全く接触することなく、また、これ等から何らの影響を与えることなく、垂直に正しく立設され、且つ回転可能に配置される。従って、特別な熟練を必要とすることなく、表面の傷，汚れ，粗度，数１０μｍ以下の凹凸や欠陥等を正確に検査することができる。
また、円筒形ワークの形状が変って短時間で対応することができる。また、全体構造がコンパクトにまとめられ、省スペース化が可能である。また、空圧シリンダ等も単に円筒形ワークを回転させるだけでよく、円筒形ワークの下端が搬送パレット側に対し枢支されているため、小容量のもので十分である。これにより、設備コストの低減も図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の円筒形ワークの表面品質自動検査装置の全体構成図。
【図２】本発明の円筒形ワークの表面品質自動検査装置の搬送パレットの詳細構造を示す軸断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線拡大断面図。
【図４】本発明の円筒形ワークの表面品質自動検査装置の搬送パレットに円筒形ワークの支持状態を示す部分軸断面図。
【図５】本発明の円筒形ワークの表面品質自動検査装置における上部押え機構部の詳細構造を示す正面図。
【図６】本発明の円筒形ワークの表面品質自動検査方法を説明するための説明図。
【符号の説明】
１    円筒形ワーク
１ａ  下端
１ｂ  上端
２    表面品質自動検査装置
３    搬送パレット
４    コンベア
５    検出ヘッド
６    上部押え機構部
７    投入位置
８    空気供給部
９    排出位置
１０  空気排出部
１１  パレット基台
１２  台座支持筒
１３  三ッ爪チャック
１４  台座
１５  着脱板
１６  軸受
１７  子爪
１８  回転軸受
１９  オートカプラ
２０  中子支持棒
２１  中子
２２  レール
２３  上部ベース台
２４  移動台
２５  直動ガイド
２６  空圧シリンダ
２７  バネ部材
２８  モータ
２９  軸受ホルダ
３０  回転軸
３１  ベルト
３２  オートハンドチェンジャ
３３  センタポンチ
３４  テーパ部
【図１】
0003592521.tif 000002
【図２】
0003592521.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003592521.tif 000005
【図５】
0003592521.tif 000006
【図６】
0003592521.tif 000007