(57)【要約】      （修正有）【課題】流路が直線でない管継手の内径側の表面を外観検査するのに好適な、極めて簡単な構成で安価に製造することができる光源の反射器及びこれを用いた外観検査用ライトを提供する。【解決手段】光を透過しやすい柱状の材料でなり、柱状の材料の一方の端部が斜めに切断された形状を有する１又は２以上の反射面を備える反射器１の構成により、反射面と対向する面を激しく光らせることができる。この反射器をホルダー２を用いてライト本体３に固定することにより、管継手４の反対側まで照度の高い光を照射できる外観検査用ライトを構成することができる。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
光を透過しやすい柱状の材料でなり、
前記柱状の材料の一方の端部が斜めに切断された形状を有する１又は２以上の反射面を備える
反射器。
【請求項２】
前記反射面の数が１であり、
柱状の材料の中心軸と、前記反射面の最大径とのなす角の大きさが度数法で４５度よりも大きく５５度よりも小さい
請求項１に記載の反射器。
【請求項３】
前記反射面の数が２であり、
２つの反射面のなす２面角の大きさが度数法で６０度よりも大きく７０度よりも小さい
請求項１に記載の反射器。
【請求項４】
前記反射面の数が４であり、
４つの反射面のうち隣り合わない２つの反射面のなす２面角の大きさが度数法で６０度よりも大きく７０度よりも小さい
請求項１に記載の反射器。
【請求項５】
円柱の直径が８ｍｍ以上、２５ｍｍ以下である
請求項１乃至４のいずれかに記載の反射器。
【請求項６】
アクリル樹脂でなる
請求項１乃至５のいずれかに記載の反射器。
【請求項７】
ライト本体と、
前記ライト本体の発光面を覆うようにして着脱可能に設けられたホルダーと、
前記ホルダーに設けられた挿入孔に着脱可能に保持された請求項１乃至６のいずれかに記載の反射器とを備え、
前記反射器の反射面は、前記ホルダーを挟んで前記発光面と反対側に位置する
外観検査用ライト。
【請求項８】
前記ホルダーが可視光を透過しない材料でなる
請求項７に記載の外観検査用ライト。
【請求項９】
前記ライト本体の光源が発光ダイオードである
請求項７又は請求項８に記載の外観検査用ライト。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、製品に可視光を照射して外観検査を行う際に用いられる光源用の反射器及びこれを用いた外観検査用ライトに関する発明であり、これに限定されるものではないが、管継手の内径側の表面の外観検査に好適に用いることができる外観検査用ライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
工業製品の外観検査は、検査員の視覚を通じて得られた情報に基づいて製品の合否判定を行う品質検査方法のひとつである。外観検査は、特別な機械や装置を必要としないため、容易に行うことができる。また、肉眼によって製品表面のわずかなキズ、汚れ又は異物等を検知することができる点で優れた検査方法である。
【０００３】
外観検査を実施するにあたっては、検査しようとする製品に十分な照度の光を照射する必要がある。このことは、作業効率の観点からだけでなく、検査員の労働環境の観点からも極めて重要である。例えば、日本工業規格ＪＩＳ  Ｚ  ９１１０（照度基準総則）によれば、視作業における維持照度（ある面の平均照度を、使用期間中に下回らないように維持すべき値。）は、精密機械、電子部品の製造、印刷工場での極めて細かい視作業について１５００ルクス（ｌｘ）、繊維工場での選別、検査、印刷工場での植字、校正、化学工場での分析などの細かい視作業について１０００ルクス、一般の製造工場などでの普通の視作業について５００ルクスなどと、それぞれ定められている。
【０００４】
外観検査に用いられるライトには、従来から白熱灯や蛍光灯などを使用したライトが用いられてきたが、最近では消費電力が少なく強い光束が得られる発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用したライトが広く使われている。例えば、特許文献１には、複数のＬＥＤを複数列配置した長方形の照明光源とフレキシブルアームとで構成された目視検査用照明の発明が開示されている。また、例えば、特許文献２には、拡大鏡の周囲に赤色、緑色及び青色に発光する発光ダイオードを交互に複数個配置した目視検査用ライトの発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５８５８９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９２１２５号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
上で引用した特許文献１及び特許文献２に記載された発明に係るライトは、いずれも複数の発光ダイオードにより生じた光を検査対象に照射して、外観検査に必要な照度を確保することができるという点で一定の効果を発揮するものである。しかしながら、検査対象の形状、色、表面状態、光源と検査対象の相対的な位置関係、検査対象の何を検査項目とするかなどの諸条件によっては、これらの従来技術に係るライトを用いても検査対象の外観検査に必要な照度が得られない場合がある。
【０００７】
例えば、日本工業規格ＪＩＳ  Ｂ  ２３０１（ねじ込み式可鍛鋳鉄製管継手）に規格が定められた管継手のうち、流路が直線でないもの、すなわち、エルボ、Ｔ（ティー）、ショートベント及びロングベントなどの形状のもの、では、光が管継手の流路を通過することができない。このため、管継手の内径側の表面を外観検査しようとした場合に、ライトと反対側の端部まで光が到達しないので、当該端部では十分な照度を得ることが困難であるという課題がある。
【０００８】
また、一般に、管継手の内径側の表面を外観検査しようとする場合、管継手の内径側の表面の法線は光が侵入する方向に対してほぼ垂直に近くなるため、内径側の表面の照度は暗くなる。加えて、これらの形状の管継手の内径にめねじが設けられている場合は、ねじ山によって光が散乱されるため、めねじが設けられた内径側の表面の照度はさらに低下する。
【０００９】
上記の課題に対して、複数の発光ダイオードが互いの距離を保って配置されたライトではなく、単一の発光ダイオード又は複数の発光ダイオードが一箇所に集約されたライトを管継手の内部に挿入して、光源と検査対象との距離を短縮することで課題の解決をはかることが考えられる。しかしながら、管継手の内部に挿入することができるライトの大きさは限られており、出力が限定されるため、十分な光量を得ることが困難である。管継手の口径が小さければ小さいほど、この困難は増大する。
【００１０】
また、上記の課題に対し、光量の大きなライトから光ファイバーなどを使って管継手の内径側の表面に向かって強力な光を導くことも考えられる。しかしながら、ライトの構造が複雑で大掛かりになるため、設備費が増大したり、故障によるトラブル発生のリスクが増大したりする。
【００１１】
本考案は、上記の諸課題に鑑みてなされたものであり、極めて簡単な構成で安価に製造することができる光源の反射器の考案及びこの反射器と既存のライト本体とを組み合わせてなる外観検査用ライトの考案であって、例えば、流路が直線でない管継手の内径側の表面を外観検査するのに好適な外観検査用ライトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本考案者は、既存のライト本体と、簡単な構成で安価に製造することができる部材とを組み合わせて、流路が直線でない管継手の内径側の表面に効率的に光を照射する手段について鋭意研究した。その結果、可視光を透過しやすい柱状の材料の一方の端部を斜めに切断することにより、切断面が光の反射面として作用することを知見した。そして、ライト本体から照射された光を柱状の材料の他方の端部から入射し、反射面で反射させると、反射面で反射された光が反射面に対向する柱状の材料の側面から外部に向かって照射される際に、表面において光が強く散乱され、その表面が「第２の光源」として機能し、ライト本体の光源に匹敵する極めて強い光源となることを知見するに至り、本考案を完成させた。
【００１３】
すなわち、本考案は、光を透過しやすい柱状の材料でなり、柱状の材料の一方の端部が斜めに切断された形状を有する１又は２以上の反射面を備える反射器の考案である。かかる構成により、本考案に係る反射器は、反射面に対向する柱状の材料の側面からその中心軸と垂直な方向に向かって強い光を照射することができる。
【００１４】
本考案の好ましい実施の形態において、反射面は１つ、２つまたは３つであり、柱状の材料の中心軸と、反射面の最大径とのなす角の大きさ又は２つの反射面のなす２面角の大きさを特定の範囲に調整することが好ましい。同一の光源で比較した場合、角度範囲を好ましい範囲に調整することにより、そうでない場合に比べて反射器の表面から照射される光の照度を高めることができる。
【００１５】
また、本考案は、ライト本体と、ライト本体の発光面を覆うようにして着脱可能に設けられたホルダーと、ホルダーに設けられた挿入孔に着脱可能に保持された本考案に係る反射器とを備え、反射器の反射面は、前記ホルダーを挟んで発光面と反対側に位置する外観検査用ライトの考案である。かかる構成により、本考案に係る外観検査用ライトは、検査対象の形状、色、表面状態、検査部位及び検査項目その他の条件に応じてライト本体と反射器の相対的な位置を最適な状態に調整することができるとともに、反射器の反射面側の端部を例えば流路が直線でない管継手の一方の端部の内径に挿入することにより、管継手の中心部分に位置する前記端部を強い光源として機能させ、管継手の他方の端部の内径側の表面に十分な照度の光を照射することができる。
【考案の効果】
【００１６】
本考案の構成によれば、極めて簡単な構造で安価に製造することができる反射器及びホルダーを既存のライト本体と組み合わせるだけで、反射器の先端部をライト本体の光源に匹敵する強力な「第２の光源」として機能させることができる。
そして、反射器の先端を例えば流路が直線でない管継手の一方の端部の内径に挿入することにより、管継手の他方の端部の内径側の表面に十分な照度の光を照射することができるので、少額の設備投資により外観検査に必要な照度を確保することができるとともに、検査員の労働環境を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る反射器の一の実施の形態を示す側面図。
【図２】本発明に係る外観検査用ライトの一の実施の形態を示す側面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１８】
本考案を実施するための形態につき、以下図を参照しながら詳細に説明する。
なお、ここに記載する実施形態はあくまで例示であり、本考案の実施形態はここに記載された形態に限定されない。
【００１９】
本考案に係る反射器は、光を透過しやすい柱状の材料でなり、柱状の材料の一方の端部が斜めに切断された形状を有する１又は２以上の反射面を備える反射器である。本考案に係る反射器は、柱状の材料の一方の端部から光が入射され、他方の端部に備えられた反射面で入射光が反射され、反射光が反射面と対向する表面から外部に照射されることにより、光の反射器としての機能を発揮する。
【００２０】
本考案に係る反射器を構成する柱状の材料は、光源から入射された光の光路を形成する必要から、光を透過しやすい材料であることを要する。本考案に係る反射器の用途は製品の外観検査であるから、ここでいう「光」とは、原則として可視光である。但し、蛍光探傷のような特殊な用途に使用される場合は、本考案に係る「光」に紫外光や赤外光が含まれる場合がある。
【００２１】
光を透過しやすい材料の具体例としては、ガラス、クリスタルガラス、水晶、合成樹脂などの一般に光学部品に使用される透明な材料を使用することができる。また、光を透過しやすい材料は必ずしも無色透明のものである必要はなく、使用の目的によっては特定の波長の光を優先的に透過させて透過光が着色されるようなフィルターの機能を有した材料であってもよい。
【００２２】
本考案に係る反射器では、柱状の材料の長手方向に光が透過する際に、柱状の材料の表面に達した光の一部は外部に漏れ、残りは柱状の材料の表面で反射されて長手方向に進行する。表面から外部に漏れる光と表面で反射される光の比率は、光の入射核及び柱状の材料と空気の屈折率の差に依存する。光が外部に漏れることを防止して照明の効率を高めるには、例えば、柱状の材料の径方向に対して光の屈折率が分布しているような特殊な材料を採用することが効果的である。しかし、本考案は反射器をできるだけ低価格で提供することを目的としているので、柱状の材料全体にわたって屈折率が均一である低価格の汎用材料を採用することが好ましい。
【００２３】
本考案に係る反射器の反射面は、柱状の材料の一方の端部が斜めに切断された形状を有している。柱状の材料の中心軸に対して反射面が斜めに形成されることにより、柱状の材料の長手方向に進行してきた光の一部は直進し、残りは進行方向に対してほぼ垂直に反射される。光が直進して外部に漏れることを防止して照明の効率を高めるには、例えば、反射面の表面に光の反射膜を形成することが効果的である。しかし、本考案は反射器をできるだけ低価格で提供することを目的としているので、反射面に費用のかかる反射膜の形成などはせずに、切断加工したままの表面状態で使用することが好ましい。
【００２４】
本考案において、反射面を柱状の材料の一方の端部が斜めに切断された形状に形成するには、例えば、柱状の材料の一方の端部を斜めに切断加工した後、切断面の凹凸がなくなり鏡面状になるまで研磨すればよい。鏡面状の滑らかな表面にする理由は、表面における光の散乱を防止するためである。
【００２５】
本考案において、柱状の材料の断面形状については特に限定がないが、例えば、円柱、四角柱、六角柱などを用いることができる。柱状の材料だと、中心軸に垂直な断面の形状が長手方向に対して常に同一であるため、後述するホルダーへの固定に際して反射器を任意の位置にスライドして固定することができるという効果を有する。断面形状が円の場合は、ホルダーに対して反射面の向きを任意の方向に回転して調整することができるので、好ましい。  
【００２６】
本考案において、柱状の材料の端部のうち反射面と反対側の端部の形状については特に限定がないが、例えば、柱状の材料の中心軸に垂直な平面で構成することができる。この表面についても、光の散乱を防止するために鏡面状に研磨しておくことが好ましい。また、入射光の反射を防止する目的で、柱状の材料の中心軸に垂直な平面に対してわずかに傾斜が設けられた平面で構成してもよい。
【００２７】
本考案の好ましい一の実施の形態において、図１に例示するように、反射器１の反射面１ａの数が１であり、柱状の材料の中心軸と、反射面の最大径とのなす反射角１ｂの大きさが度数法で４５度よりも大きく５５度よりも小さい。この実施の形態において、光は図１の左側の端部から反射器の内部に入射し、柱状の材料の長手方向に沿って右に向かって進行した後、右側の端部の反射面１ａで反射される。反射光は、図１の右側の端部において反射面から図１の上方に向かって進行し、反射面と対向する表面から外部に照射される。この際に、反射面と対向する表面において光が強く散乱され、この表面があたかも「第２の光源」、すなわち光源とは別の新たな光源、が存在するかのように作用し、強烈な光を発生させることができる。
【００２８】
反射角１ｂの大きさが度数法で４５度よりも大きく５５度よりも小さいときは、上記の効果が最大限に発揮される。一方、反射角１ｂの大きさがこの範囲から外れる場合は、反射面と対向する表面における光の散乱が弱まる。反射角１ｂがちょうど４５度の場合によりも、反射角１ｂが４５度よりも大きいときに光の照度が最大となる理由は明らかではないが、反射面と対向する柱状の材料の表面に入射する反射光の入射角が直角でない方が光の散乱が大きいためではないかと推測される。
【００２９】
本考案の好ましい他の実施の形態において、反射面の数が２であり、２つの反射面のなす２面角の大きさが度数法で６０度よりも大きく７０度よりも小さい。この実施の形態において、光は図１の場合と同様に柱状の材料の一方の端部から反射器の内部に入射し、柱状の材料の長手方向に沿って進行した後、他方の端部の２つの反射面でそれぞれ反射される。反射された２つの反射光は、互いに交差しながら逆方向に進行し、他の反射面の表面から外部に照射される。この際に、それぞれの反射面において他の反射面からの反射光が強く散乱され、この表面があたかも「第２の光源」、すなわち光源とは別の新たな光源、が存在するかのように作用し、強烈な光を発生させることができる。
【００３０】
２つの反射面のなす２面角の大きさが度数法で６０度よりも大きく７０度よりも小さいときは、上記の効果が最大限に発揮される。一方、２面角の大きさがこの範囲から外れる場合は、反射面と対向する表面における光の散乱が弱まる。
【００３１】
本考案の好ましいさらに他の実施の形態において、反射面の数が４であり、４つの反射面のうち隣り合わない２つの反射面のなす２面角の大きさが度数法で６０度よりも大きく７０度よりも小さい。この実施の形態においては、隣り合わない２つの反射面で反射面の数が２の場合と同様の効果を奏し、２組の反射面により強烈な光が発生する。
【００３２】
本考案の好ましい実施の形態において、柱状の材料の最大径が５ｍｍ以上、２５ｍｍ以下である。最大径が５ｍｍ未満だと、光源から柱状の材料に入射する光束が少ないので十分な照度が得られない。また、最大径が２５ｍｍを超えると、反射器と組み合わせるライト本体が大型になってしまい、操作性が低下するので好ましくない。より好ましい柱状材料の最大径の範囲は８ｍｍ以上、１５ｍｍ以下である。
【００３３】
本考案の好ましい実施の形態において、柱状の材料はアクリル樹脂でなる。アクリル樹脂は透明度が高く、ガラスに比べて軽量で、かつ、容易に加工したり表面を鏡面研磨したりすることができるので、好ましい。
【００３４】
本考案に係る外観検査用ライトは、図２に例示するように、ライト本体３と、ライト本体の発光面３ｂを覆うようにして着脱可能に設けられたホルダー２と、ホルダー２に設けられた挿入孔に着脱可能に保持された本考案に係る反射器１とを備え、反射器の反射面は、ホルダーを挟んで発光面と反対側に位置する。本考案に係る外観検査用ライトは、光源３ａで発生した光を本考案に係る反射器１の先端で強く散乱させることにより、例えば、流路が直線でない管継手４の内径側の表面のうち、反射器の先端を挿入した端面と反対側の端面の近い表面に強い光を照射することができる。
【００３５】
ライト本体３は、例えば、電池を電源とし、片手で持って操作することができる市販のライトをそのまま使用することができる。発光面３ｂの最大径は、これに限定されないが、外観検査を行おうとする管継手の内径と同等か、これよりも大きいことが、外観検査における外観検査用ライト及び管継手の操作性の観点から好ましい。また、ライト本体３は、光源３ａと発光面３ｂの中間に光束を拡大又は縮小することができるコンデンサレンズを備えたものであってよい。
【００３６】
ホルダー２は、図２においてハッチングが施されている部材であり、ライト本体３の発光面３ｂを覆うようにして着脱可能に設けられている。ホルダー２は、例えば、ホルダー２を円筒形状とし、ライト本体３の発光面３ａ側の外周にホルダー２の内径がぴったりとはまるように構成することができる。また、ホルダー２をライト本体３に着脱可能に設けることにより、ライト本体３に対するホルダー２の位置をスライドさせて最適な位置に調整可能にできると同時に、外観検査用ライトとしての使用時以外は通常のライトとして使用することができる。ホルダー２をライト本体３に着脱可能に設けるには、例えば、ホルダー２の内径側に溝を設けてＯリングを挿入するなどの具体的な手段を採ることができる。
【００３７】
ホルダー２の中心には挿入口が設けられ、そこに本発明に係る反射器を着脱可能に保持することができる。反射器１をホルダー２に着脱可能に設けることにより、ホルダー２に対する反射器１の位置をスライドさせて最適な位置に調整可能にできると同時に、反射器のうち管継手の内径に挿入される部分の長さを調整可能にすることができる。具体的には、例えば、挿入口を反射器の外径形状がぴったりとはまるように構成したり、挿入口の途中に溝を設けてＯリングを挿入したりするなどの手段を採ることができる。
【００３８】
上記の構成のホルダー２により、反射器１は、反射面がホルダー２を挟んで発光面３ｂと反対側に位置するようにしてライト本体に固定される。各部材をこのような位置関係に配置することにより、ライト本体の光源３ａから発生した光は、発光面３ｂから照射された後、反射器２の位置の端部から入射して進行した後反射面で反射し、初めの入射方向とほぼ垂直な方向に照射される。よって、図２に例示するように、検査対象である管継手４の一方の端部から反射器２の先端を挿入すれば、管継手４の端部のうち光源から遠い方の端部の内径部の表面に十分な照度で光を照射することができる。
【００３９】
本考案に係る外観検査用ライトの好ましい実施の形態において、ホルダーが可視光を透過しない材料でなる。この構成により、発光面３ｂから照射された光は反射器１を通してしか外部に照射されないので、外観検査の際に余分な光を遮断することができ、検査の効率や安全性が向上する。ホルダーは加工性に優れ、ある程度柔軟で軽量な材料で構成することが好ましい。具体的には、エンジニアリングプラスチックやナイロンなどの合成樹脂が好適である。合成樹脂に公知の着色剤を添加することで、可視光を透過させないことができる。
【００４０】
本考案に係る外観検査用ライトの好ましい実施の形態において、ライト本体３の光源３ａが発光ダイオードである。発光ダイオードは少ない消費電力で強い光束を実現することができるので、本考案のような照度の向上が必要な用途に好適である。
【実施例】
【００４１】
本考案の効果につき、実施例を用いてさらに詳細に説明する。ここに記載された実施例は本考案の実施の形態の一の具体例に過ぎず、本考案はここに記載された実施例に限定されない。
【００４２】
（比較例）
ライト本体として、パワーチップ型発光体ダイオード（最大光束４００ルーメン）を１基搭載した市販のライトを用意した。ライトの外径は約４０ｍｍ、全長は約１３０ｍｍ、電源は単四電池４個であった。ライト本体のスイッチを入れ、発光面から照射される光を、呼び径４０ｍｍのエルボ形状のねじ込み式可鍛鋳鉄製管継手の一の端面から内部に照射し、他の端面から漏れ出る光を照度計（横河メータ＆インスツルメンツ株式会社製、５１００１ディジタル照度計）の計測面に照射したところ、計測された光の照度は１５８０ルクスであった。
【００４３】
（実施例１）
次に、直径が１０ｍｍ、長さが１００ｍｍの円柱形状のアクリル製部材を６本用意し、ａ．両端が平面のもの、ｂ．一方の端部が半球状のもの、ｃ．一方の端部が反射角４５度の斜め形状のもの、ｄ．一方の端部が反射角５０度の斜め形状のもの、ｅ．一方の端部が反射角６０度の斜め形状のもの、ｆ．一方の端部が四角錐形状のもの、をそれぞれ機械加工により作製し、加工面を鏡面研磨した。そして、図２に示したようにライト本体、ホルダー、反射器及び管継手を配置し、ライトのスイッチを入れ、管継手の開放側の端部から漏れ出る光の照度を計測した。計測された光の照度は、ａ．２３００ルクス、ｂ．１９６０ルクス、ｃ．５０５００ルクス、ｄ．６２９００ルクス、ｅ．７３００ルクス、ｆ．９０４０ルクスであった。
【００４４】
この実施例により、反射器の先端の形状が斜め形状の場合、反射面と対向する表面が激しく光り、中でも反射角が５０度のものでは比較例に比べておよそ４０倍の照度の光を照射できることがわかった。
【００４５】
（実施例２）
実施例１と同じアクリル製部材を４本用意し、ｇ．２面角が９０度の２つの反射面、ｈ．２面角が６０度の２つの反射面、ｉ．２面角が４５度の２つの反射面、ｊ．２面角が３０度の２つの反射面を備えた反射器、をそれぞれ機械加工により作成し、加工面を鏡面研磨した。そして、図２に示したようにライト本体、ホルダー、反射器及び管継手を配置し、ライトのスイッチを入れ、管継手の開放側の端部から漏れ出る光の照度を計測した。計測された光の照度は、ｇ．８５００ルクス、ｈ．２６４００ルクス、ｉ．４４４０ルクス、ｊ．４９３０ルクスであった。
【００４６】
この実施例により、反射器の先端の形状が２つの反射面の場合であっても、２面角の大きさによっては、比較例よりも高い照度の光を照射できることがわかった。
【符号の説明】
【００４７】
１  反射器
１ａ  反射面
１ｂ  反射角
２  ホルダー
３  ライト本体
３ａ  光源
３ｂ  発光面
４  管継手
【図１】
0003191955.tif 000003
【図２】
0003191955.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月28日(2014.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
前記柱状の材料の最大径が５ｍｍ以上、２５ｍｍ以下である
請求項１乃至４のいずれかに記載の反射器。