(57)【要約】  【課題】  ボビンの表面形状を正確に測定し、不良のボビンを確実に検出することができるボビン検出装置及びこれを用いた検出方法を提供する。  【解決手段】  本発明に係るボビン検査装置は、円筒状のボビンの一方端を支持可能であり、当該ボビンを軸周りに回転させる支持部材４１と、支持部材４１に支持されたボビンを径方向から挟む位置に配置されたレーザ投光部４２１及びレーザ受光部４２２を有する計測部４２と、レーザ投光部４２１とレーザ受光部４２２との間で、レーザ光の進行方向に対して支持部材４１からずれた位置に配置された基準ピン４３とを備え、支持部材４１は、計測部４２に対してボビンの軸方向に相対移動可能に構成されており、ボビン及び基準ピン４３に照射されたレーザ光により、受光部４２２に投影されたボビン及び基準ピン４３の位置を検出可能に構成されている。【選択図】  図３
2005106713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のボビンの一方端を支持可能であり、当該ボビンを軸周りに回転させる支持部材と、
前記支持部材に支持されたボビンを径方向から挟む位置に配置されたレーザ投光部及びレーザ受光部を有する計測部と、
前記レーザ投光部とレーザ受光部との間で、レーザ光の進行方向に対して前記支持部材からずれた位置に配置された基準部材と
を備え、
前記支持部材は、前記計測部に対してボビンの軸方向に相対移動可能に構成されており、
ボビン及び基準部材に照射されたレーザ光により、前記レーザ受光部に投影されたボビン及び基準部材の位置を検出可能に構成されているボビン検査装置。
【請求項２】
前記支持部材に支持されるボビンの近傍に配置され、鉛直方向に延びる指標を有する位置決め部材をさらに備えている請求項１に記載のボビン検査装置。
【請求項３】
前記支持部材、計測部、基準部材を収容する筐体をさらに備えており、当該筐体は移動可能に構成されている請求項１または２に記載のボビン検査装置。
【請求項４】
前記筐体は、前記支持部材を駆動するコンプレッサを収容しており、当該コンプレッサは、前記筐体の外部に配置した状態で前記支持部材を駆動可能に構成されている請求項３に記載のボビン検査装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のボビン検査装置を用いたボビン検査方法であって、
前記支持部材にボビンの一方端を設置する第１のステップと、
前記レーザ投光部からレーザ光を照射し、前記レーザ受光部に投影されたボビンの径方向の一端部及び他端部の位置と、投影された前記基準部材の一端部の位置とを有する位置情報を検出する第２のステップと
を備えているボビン検査方法。
【請求項６】
前記第２ステップでは、前記支持部材を所定角度ずつ回転させ、一の回転位置につき前記支持部材を前記計測部に対して相対移動させてボビンの軸方向における所定間隔毎の位置情報を検出し、
前記第２ステップで検出された前記基準部材の一端部から、ボビンの径方向の一端部及び他端部までの距離を算出し、それらの差から当該ボビンの直径を算出する第３のステップと
算出されたボビンの直径を基準円の直径と比較し、その差が所定値以上であれば不良ボビンと判定する第４のステップと
をさらに備えている請求項５に記載のボビン検査方法。
【請求項７】
前記第２ステップでは、前記支持部材を所定角度ずつ回転させ、一の回転位置につき前記支持部材を前記計測部に対して相対移動させてボビンの軸方向における所定間隔毎の位置情報を検出し、
ボビンの軸方向の測定開始位置及び測定終了位置における前記位置情報から、前記測定開始位置及び測定終了位置におけるボビンの断面形状の中心をそれぞれ算出し、これら中心を結んだ仮想線を規定する第５のステップと、
前記位置情報から前記ボビンの直径の中心点の位置を算出する第６のステップと、
前記中心点と仮想線との距離を算出し、その距離が所定値以上であれば不良ボビンであると判定する第７のステップと
をさらに備えている請求項５に記載のボビン検査方法。
【請求項８】
前記第２ステップでは、前記支持部材を所定角度ずつ回転させ、一の回転位置につき前記支持部材を前記計測部に対して相対移動させてボビンの軸方向における所定間隔毎の位置情報を検出し、
ボビンの軸方向の測定開始位置及び測定終了位置における前記位置情報から前記測定開始位置と測定終了位置におけるボビンの断面形状の中心をそれぞれ算出し、これら中心を結んだ仮想線を規定する第８のステップと、
前記位置情報におけるボビンの径方向の一端部から前記仮想線までの距離を算出し、当該距離が所定値以上であれば不良ボビンであると測定する第９のステップと
をさらに備えている請求項５に記載のボビン検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム等を巻き取るボビンの形状を検査するボビン検査装置、及びこれを用いた検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンター等で用いられるインクリボンは、円筒状のボビンに印字用フィルムを巻き取って形成される。このとき、ボビンが曲がっていたり、ボビン表面に凹凸があると、巻き取ったフィルムの表面が波打ったり、或いはフィルムのテンションがボビンの軸方向の位置によってばらつくことがあった。このように、ボビンが正しく形成されていないと、インクリボンの見た目が悪くなることに加え、プリンター等での使用に支障をきたすという問題があった。
【０００３】
このような不良のボビンを検出するために、従来より用いられている装置としては、例えば特許文献１に記載の倣い測定装置がある。この装置では、倣いプローブによって、ボビンの表面を所定の測定圧で押圧しながら、倣いプローブと被測定物とを相対移動させている。そして、この相対移動の軌跡からボビンの表面の輪郭形状を測定し、基準となる形状と比較することで、不良ボビンを検出していた。
【特許文献１】特開２０００−３９３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記のような倣い測定装置では、倣いプローブによってボビンを押圧しながら表面形状を測定しているため、プローブの押圧力によって測定中のボビンが傾くおそれがあった。また、次のような問題もある。このような装置ではボビンの外周面を倣うため、この倣いの邪魔にならないように、ボビンの内壁面を押圧等して支持する必要がある。しかしながら、このような内壁面の押圧によってボビンを強固に固定するのは難しく、この固定状態では倣いプローブによる比較的弱い押圧力によっても傾くおそれがあった。したがって、従来の装置では、ボビンの表面形状を正確に計測するのは困難であった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ボビンの表面形状を正確に測定し、不良のボビンを確実に検出することができるボビン検出装置及びこれを用いた検出方法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】
【０００６】
本発明に係るボビン検査装置は、円筒状のボビンの一方端を支持可能であり、当該ボビンを軸周りに回転させる支持部材と、前記支持部材に支持されたボビンを径方向から挟む位置に配置されたレーザ投光部及びレーザ受光部を有する計測部と、前記レーザ投光部とレーザ受光部との間で、レーザ光の進行方向に対して前記支持部材からずれた位置に配置された基準部材とを備え、前記支持部材は、前記計測部に対してボビンの軸方向に相対移動可能に構成されており、ボビン及び基準部材に照射されたレーザ光により、前記レーザ受光部に投影されたボビン及び基準部材の位置を検出可能に構成されている。基準部材は、支持部材と計測部とを相対的に軸方向に移動させるときのレールガイドの動揺（ガタ）の影響をなくすために、測定対象となるワークの横において、直線性及び平滑性を保証する基準として設けるものである。
【０００７】
この構成によれば、レーザ光を照射してボビンの形状を計測する際に、基準部材を用いて導出している。これにより、次のような利点がある。すなわち、レーザ光には、レーザ投光部からレーザ受光部に向かう間に外乱等によって、ゆれが生じることがある。そのため、例えば投影されたボビンの直径は、このゆれを含んでいるおそれがあり、必ずしも正確な測定値を表すものではない。これに対して、固定された基準部材からの距離に基づいてボビンの形状を求めると、レーザ光のゆれを吸収したことになる。したがって、ボビンの正確な直径を測定することが可能となる。
【０００８】
上記ボビン検査装置において、前記支持部材に支持されるボビンの近傍に配置され、鉛直方向に延びる指標を有する位置決め部材をさらに備えていることが好ましい。このような鉛直方向に延びる指標を基準とすることで、目測によってボビンを垂直に設置することができる。
【０００９】
また、上記支持部材、計測部、基準部材（位置決め部材）を収容する筐体をさらに備え、当該筐体を移動可能に構成することが好ましい。この構成により、検査装置を容易に移動させることができ、検査装置の機動性を向上することができる。ここで、筐体に支持部材を駆動するコンプレッサを収容してもよい。この場合、このコンプレッサが、筐体の外部に配置した状態で支持部材を駆動可能に構成されていることが好ましい。これは、コンプレッサを筐体内に収容した状態にしておくと、その振動によって計測に影響を与えるおそれがあるからである。したがって、上記のように筐体の外部に配置した状態で支持部材を駆動できるようにしておくと、コンプレッサの振動が計測に影響を与えるのを防止することができる。
【００１０】
また、本発明に係るボビン検査方法は、上記ボビン検査装置を用いたものであり、前記支持部材にボビンの一方端を設置する第１のステップと、前記レーザ投光部からレーザ光を照射し、前記レーザ受光部に投影されたボビンの径方向の一端部及び他端部の位置と、投影された前記基準部材の一端部の位置とを有する位置情報を検出する第２のステップとを備えている。
【００１１】
この方法によれば、上記基準部材を用いているため、レーザの揺れの影響を受けることなく、正確な表面形状を計測することができる。さらに、ボビンの不良を判定する方法としては、次の３つの方法を挙げることができる。１つ目の方法は、上記第２ステップで、前記支持部材を所定角度ずつ回転させ、一の回転位置につき前記支持部材を前記計測部に対して相対移動させてボビンの軸方向における所定間隔毎の位置情報を検出し、前記第２ステップで検出された前記基準部材の一端部から、ボビンの径方向の一端部及び他端部までの距離を算出し、それらの差から当該ボビンの直径を算出する第３のステップと、算出されたボビンの直径を基準円の直径と比較し、その差が所定値以上であれば不良ボビンと判定する第４のステップとを備えた方法である。この方法により、ボビンの断面形状が真円とどの程度相違しているかを導出することができる。
【００１２】
２つ目の方法は、第２ステップで、前記支持部材を所定角度ずつ回転させ、一の回転位置につき前記支持部材を前記計測部に対して相対移動させてボビンの軸方向における所定間隔毎の位置情報を検出し、ボビンの軸方向の測定開始位置及び測定終了位置における前記位置情報から、前記測定開始位置及び測定終了位置におけるボビンの断面形状の中心をそれぞれ算出し、これら中心を結んだ仮想線を規定する第５のステップと、前記位置情報から前記ボビンの直径の中心点の位置を算出する第６のステップと、前記中心点と仮想線との距離を算出し、その距離が所定値以上であれば不良ボビンであると判定する第７のステップとを備えた方法である。この方法により、ボビンの軸のぶれを導出することができる。
【００１３】
３つ目の方法は、前記第２ステップで、前記支持部材を所定角度ずつ回転させ、一の回転位置につき前記支持部材を前記計測部に対して相対移動させてボビンの軸方向における所定間隔毎の位置情報を検出し、ボビンの軸方向の測定開始位置及び測定終了位置における前記位置情報から前記測定開始位置と測定終了位置におけるボビンの断面形状の中心をそれぞれ算出し、これら中心を結んだ仮想線を規定する第８のステップと、前記位置情報におけるボビンの径方向の一端部から前記仮想線までの距離を算出し、当該距離が所定値以上であれば不良ボビンであると判定する第９のステップとを備えている方法である。この方法により、ボビンの表面の凹凸状態を導出することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ボビンの表面形状を正確に測定することができ、不良のボビンを確実に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係るボビン検査装置の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１はボビン検査装置の正面図、図２は図１に示す検査部の正面図、図３は図２の平面図である。
【００１６】
図１に示すように、この検査装置１は、底面に複数のキャスター２が設けられ、移動可能に構成された筐体３を備えている。この筐体３の側面には、窓３１が設けられており、この窓３１から臨む筐体３の内部には、ボビンの検査を行う検査部４が設けられている。この検査部４では、レーザ光を用い非接触でボビンの形状を計測し、その計測値は筐体３の外部に設けられたパーソナルコンピュータ等の計算機５に出力される。計算機５はこの計測値に基づいて演算を行い、対象となるボビンが不良であるか否かの判定を行う。また、筐体３の内部には、後述する検査部４の機器を駆動するためのコンプレッサ６が収納されている。このコンプレッサ６は、通常は筐体３の中に収納されて、筐体３とともに移動可能となっているが、筐体３の外部に取り出した状態で駆動することも可能となっている。なお、上記計算機５も筐体３の内部に配置してもよい。
【００１７】
次に、検査部について図２及び図３を参照しつつ説明する。検査部４には、検査対象となるボビンを支持する支持部材４１と、支持されたボビンに対してレーザ光を照射しボビンの形状を測定する計測部４２とが設けられている。支持部材４１の上面には、ボビンを固定するための３本の取付ピン４１１が立設されており、これら取付ピン４１１は径方向に移動可能となっている。また、支持部材４１は、上下方向に移動可能に構成されるとともに、ボビンの軸周りに回転可能となっている。以上のような、取付ピン４１１、及び支持部材４１の移動は、上記したコンプレッサ６を駆動源として行われる。
【００１８】
計測部４２は、支持部材４１を水平方向に挟む位置に配置されたレーザ投光部４２１及びレーザ受光部４２２とを有している。レーザ投光部４２１から照射されたレーザ光は、ボビンに照射された後、レーザ受光部４２２に受光されるようになっている。また、レーザ受光部４２１の近傍には、ボビンの位置を測定する際の基準となる基準ピン（基準部材）４３が固定されている。この基準ピン４３は鉛直方向に延び、レーザ光の照射方向Ｌに対して、支持部材４１から水平方向にずれた位置に配置されている。図３に示すように、この計測部４２では、レーザ投光部４２１から照射されたレーザ光によってボビン及び基準ピン４３をレーザ受光部４２に投影し、４つの位置情報、つまり基準ピン４３の一端部Ｅ１及び他端部Ｅ２の位置と、ボビンの一端部Ｅ３及び他端部Ｅ４の位置とを計測する。そして、これら計測値が位置情報として計算機５へと出力され、ボビンの不良を判定するための種々の演算がなされる。
【００１９】
また、検査部４には、ボビンを垂直に設置するための位置決め板４４が設けられている。この位置決め板４４は、支持部材４１の背面側、つまり支持部材４１を挟んで筐体３の窓３１と反対側の位置に設けられており、窓３１側を向く面に、鉛直方向に延びる位置決め線（指標）４４１が表示されている。さらに、支持部材４１と窓３１との間、つまり支持部材４１の前面側には、鉛直方向に延びる位置決めピン４５が設けられている。この位置決めピン４５、支持部材４１、位置決め線４４１は、水平方向の一直線上に配置されており、作業者は、位置決めピン４５と位置決め線４４１とを基準として、ボビンを垂直に設置するようになっている。
【００２０】
次に、ボビンの表面形状の測定手順について説明する。まず、支持部材４１上の取付ピン４１１がボビンの一方端に挿入されるように、ボビンを支持部材４１の上面に設置する。続いて、取付ピン４１１を径方向外方に移動させボビンの内壁面を押圧する。これにより、ボビン４１１が支持部材４１に固定される。このとき、作業者は、位置決め線４４１と位置決めピン４５とを基準として、ボビンが垂直に設置されているかを目測で確認し、ボビンが位置決め線４４１や位置決めピン４５からずれている場合には再度設置作業を行う。続いて、支持部材４１を駆動して表面形状の計測を開始する。初期状態では、ボビンの下端付近に計測部４２が位置するように、支持部材４１が配置されている。そして、この状態から支持部材４１を下降させる。このように支持部材４１を下降させると、レーザ受光部４２２に投影されて得られる位置情報が、軸方向に所定間隔毎に計測され、計算機５に出力される。こうして、ボビンの下端から上端までの所定の距離についての位置情報を計測すると、支持部材４１は停止し、ボビンの軸周りに所定角度回転した後、上昇を開始する。そして、支持部材４１の上昇の過程で、この回転位置における位置情報を計測する。その後、支持部材４１を所定角度ずつ回転させながら、上昇と下降とを繰り返し、各回転位置における位置情報を、軸方向に所定間隔毎に計測する。
【００２１】
続いて、計測結果の取り扱い、つまり不良ボビンの判定方法について説明する。以下では、その一例として、ボビンを５度ずつ回転させた計７２箇所の回転位置において、軸方向に０．５ｍｍ毎に計２６０箇所のデータを測定した。つまり、１８７２０点（＝７２×２６０）のデータを計測した。本実施形態では、上記のように計測した位置情報から、３種類の演算値、つまりボビンの円筒度、同軸度、及び平滑度を導出する。
【００２２】
まず、円筒度について説明する。まず、計測された位置情報に基づいて、基準ピン４３の一端部の位置Ｅ２とボビンの一端部の位置Ｅ４との距離Ｘ、及び基準ピン４３の一端部の位置Ｅ２とボビンの他端部の位置Ｅ３との距離Ｙを算出する。そして、これらの差、つまりＸ−Ｙを計算することで、ボビンの直径を導出する。こうして、すべての計測点についてボビンの直径を導出した後、各回転位置において、軸方向の各位置の直径の中から最大値を導出する。そして、これら最大値を対応する回転位置に並べたものを円筒度とし、基準となる真円と比較する。こうして演算された円筒度をグラフ化したものを図４に示す。同図において、線Ａが円筒度を表し、線Ｂが基準となる真円を表す。円筒度は、ボビンの断面形状が真円とどの程度相違するかを示したものである。この例では、線Ａには２つの突起（同図の右上と左下）が表されているが、これはボビンの成型時に生じるバリである。そして、線Ａで表される円筒度と、基準の真円とを比較し、線Ａと線Ｂとの間の径方向の距離の最大値が１００μｍ以上となっていれば、不良ボビンと判定する。このとき、さらに品質を向上するには、２０μｍ以上で、不良ボビンと判定することもできる。
【００２３】
続いて、同軸度について説明する。まず、図５に示すように、計測した位置情報に基づいて、軸方向の測定開始位置及び測定終了位置におけるボビンの断面形状を算出する。続いて、これら断面形状からその中心を導出し、測定開始位置の中心と、測定終了位置の中心とを結ぶ直線を仮想線Ｎとして規定する。次に、ボビンの直径の中心Ｃ１、すなわちＣ１＝（Ｘ−Ｙ）／２をすべての計測点について算出する。そして、軸方向の各位置において、各回転位置の中心Ｃ１の中から最大の中心Ｃ１を求め、仮想線Ｎとの距離Ｓ１、つまり同軸度を導出する。こうして導出された距離Ｓ１を軸方向の対応する位置に並べたものが図６である。同軸度は、ボビンの軸のぶれを示すものである。そして、この絶対値Ｓ１が１００μｍ以上となっていれば、不良ボビンと判定する。
【００２４】
最後に、平滑度について説明する。まず、上記同軸度と同様に、仮想線を規定する。続いて、図７に示すように、位置Ｅ３と仮想線Ｎとの距離Ｄ１をすべての計測点について算出する。そして、軸方向の各位置において、各回転位置の距離Ｄ１の中から最大のもの、つまり平滑度をそれぞれ求める。図８では、距離Ｄ１を回転位置ごとにすべて示したものであるが、このうちの仮想線Ｎから最も離れたものが平滑度になる。平滑度は、ボビン表面の凹凸の度合いを示したものであり、この値が２０μｍ以上となっていれば、不良ボビンと判定する。
【００２５】
以上のように、本実施形態によれば、レーザ光を照射してボビンの形状を計測する際に、投影されたボビンの直径を、基準ピン４３を用いて導出している。これにより、次のような利点がある。すなわち、レーザ光には、レーザ投光部４２１からレーザ受光部４２２に向かう間に外乱等によって、ゆれが生じることがある。そのため、投影されたボビンの直径、つまり図３に示すＥ３とＥ４との距離は、このゆれを含んでいるおそれがあり、必ずしも正確な測定値を表すものではない。これに対して、本実施形態では、固定された基準ピンからの距離によって、つまり図３に示すＸとＹとの差によってボビンの直径を求めているため、レーザ光のゆれを吸収した状態で導出されたものとなる。したがって、ボビンの正確な直径を測定することが可能となる。
【００２６】
また、この基準ピン４３を用いることによって、本実施形態では、平滑度という概念を導入している。これによって、円筒度や同軸度だけでは検知できないボビン表面の凹凸を検出することができ、ボビンの不良をより多面的に検出することができる。
【００２７】
また、上記計測においては、仮想線Ｎという概念を用いて同軸度及び平滑度を求めている。この仮想線Ｎは、測定開始位置の断面の中心と、測定終了位置での断面の中心とを結んで規定したものである。この仮想線Ｎを用いることにより、次の利点がある。例えば、ボビンを支持部材４１に設置するときに、正確に垂直に設置されていなければ、同軸度や平滑度がずれた状態で算出されるため、正確な計測ができない。これに対して、仮想線Ｎは、測定開始位置の断面の中心と、測定終了位置での断面の中心とを結んだものであるため、ボビンを基準とすると、垂直な軸と等価なものとして考えることができる。すなわち、垂直な軸と等価な仮想線を用いているため、同軸度や平滑度は、ボビンを垂直に設置した状態で導出しているのと同じになる。そのため、支持部材４１に対してボビンを正確に垂直に設置しなくても、上記した位置決め板４４等を用いた目測レベルで垂直に設置されていれば、正確な同軸度や平滑度を導出することができる。その結果、ボビン設置時にかかる時間を短縮することができ、測定作業を効率よく行うことができる。
【００２８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、計測部４２を固定し、支持部材４１を移動させることで、ボビンの測定を行っているが、これを反対にすることもできる。すなわち、支持部材４１又は計測部４２のいずれか一方が移動するように、両者が相対的に移動するように構成されていればよい。
【００２９】
また、上記実施形態では、基準部材としてピンを用いているが、本発明に係る基準部材はこれに限定されるものではなく、その位置をレーザ受光部に投影でき、直線性(平滑性)を保証できるものであれば、ピアノ線や、矩形状部材でも構わない。
【００３０】
また、円筒度、同軸度、及び平滑度の判定基準となる数値は、上記したものに限定されるものではなく、ボビンの大きさや品質基準に応じて適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係るボビン検査装置の正面図である。
【図２】図１に示す検査装置における検査部の正面図である。
【図３】図１に示す検査装置における検査部の平面図である。
【図４】円筒度の測定結果の一例である。
【図５】同軸度を説明する図である。
【図６】同軸度の測定結果の一例である。
【図７】平滑度を説明する図である。
【図８】平滑度の測定結果の一例である。
【符号の説明】
【００３２】
１  ボビン検査装置
３  筐体
４  検査部
４１  支持部材
４２  計測部
４２１  レーザ投光部
４２２  レーザ受光部
４３  基準ピン（基準部材）
６  コンプレッサ
【図１】
2005106713.tif 000003
【図２】
2005106713.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005106713.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005106713.tif 000008
【図７】
2005106713.tif 000009
【図８】
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