JP2006200908A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 周面を広範囲に簡単かつ明瞭に精度よく検査することができる外観検査装置を提供する。
【解決手段】 屈曲部６ｂ，７ｂを使用者が手で持ち挿入口２ｃから反射鏡部４を挿入して、軸部材１の先端部１ｂに貫通孔５ａを嵌め込み反射鏡部４を下方に移動させる。その結果、貫通孔５ａによって反射鏡部４がガイドされて反射鏡部４が下降する。光源から反射鏡部４に光を照射すると、光源からの入射光線を軸部材１の外周面１ａに反射鏡部４が反射し、この反射鏡部４から反射した光のうち軸部材１の外周面１ａから反射した反射光線が反射鏡部４によって光源側に反射される。その結果、軸部材１の外周面１ａの画像が反射鏡部４に投影され映し出される。屈曲部６ｂ，７ｂを使用者が手で持ち、反射鏡部４を上方に移動させると、軸部材１の外周面１ａの画像が反射鏡部４に順次投影され映し出される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、検査対象物の周面の外観を検査するための外観検査装置に関する。

従来の外観検査装置は、搬送ラインに沿って移動するペットボトルのキャップ周面を撮影する撮影装置と、この撮影装置を囲む円形リング状の照明装置と、この照明装置からの光を反射してペットボトルのキャップ周面に照射するとともに、このキャップ周面からの反射光を撮影装置に向けて反射する円筒ミラーとを備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来の外観検査装置では、円筒ミラーが湾曲して形成されており、ペットボトルのキャップ周面に照明装置からの光を均一に照射し、この円筒ミラーに投影されるキャップ周面の鮮明な画像を撮影装置によって撮影している。

特開2002-257532号公報

このような従来の外観検査装置では、ペットボトルと撮影装置とが一定距離に固定されて配置されているため、キャップ周面が軸方向に長い場合にはこのキャップ周面の狭い範囲しか撮影することができないという問題点があった。また、従来の外観検査装置では、ペットボトルを移動させながらキャップ周面を検査するため、キャップ周面の画像にブレが生じキャップ周面を正確に撮影することができない問題点があった。さらに、従来の外観検査装置では、ペットボトルのキャップのように本体部から完全に露出する突出部については比較的容易に周面を撮影することができる。しかし、従来の外観検査装置では、突出部が凹部に収納されており突出部と凹部との間に僅かな隙間部のみが形成されているような場合には、この突出部に間隙部から均一に光を照射することができず突出部の周面を明瞭に撮影することができない。一方、ファイバースコープや歯科用ミラーなどを間隙部に挿入しても、周面の一部しか観察することができず検査が困難であった。このため、従来の外観検査装置では、突出部を凹部から完全に取り外して撮影する必要があり検査に手間がかかるという問題点があった。

この発明の課題は、周面を広範囲に簡単かつ明瞭に精度よく検査することができる外観検査装置を提供することである。

この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、検査対象物（１）の周面（１ａ）の外観を検査するための外観検査装置であって、入射光線（Ｌ₁）を反射させて前記周面に入射させるとともに、この周面から反射する反射光線（Ｌ₂）を入射させて、この周面の画像を映し出す反射鏡部（４）と、前記周面の周方向に対して直交する方向に前記反射鏡部が移動可能なように、この反射鏡部をガイドするガイド部（５）とを備える外観検査装置（３）である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の外観検査装置において、前記反射鏡部は、鏡面が凹面である凹面鏡（４ａ）を備え、前記ガイド部は、前記周面が軸部材（１）の外周面（１ａ）であるときに、前記反射鏡部が前記軸部材の軸方向に移動可能なように、前記凹面鏡の中心にこの軸部材が貫通する貫通孔（５ａ）を備えることを特徴とする外観検査装置である。

請求項３の発明は、請求項２に記載の外観検査装置において、前記反射鏡部は、前記軸部材を収容する収容穴（２ａ）の内周面（２ｂ）とこの軸部材の外周面との間に着脱自在に挿入可能であることを特徴とする外観検査装置である。

請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の外観検査装置において、前記反射鏡部を移動自在に手動で操作する操作部（６，７）を備えることを特徴とする外観検査装置である。

請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の外観検査装置において、前記反射鏡部を自動的に駆動する駆動部（８）を備えることを特徴とする外観検査装置である。

請求項６の発明は、 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の外観検査装置において、前記反射鏡部に映る画像を撮影する撮影装置（１１）及び／又は前記反射鏡部に光を照射する照明装置（１２）を装着する装着部（１３ｃ）を備えることを特徴とする外観検査装置である。

この発明によると、周面を広範囲に簡単かつ明瞭に精度よく検査することができる。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係る外観検査装置の使用状態を示す断面図であり、図１（Ａ）は外観検査装置が下方に位置する状態を示し、図１（Ｂ）は外観検査装置を上方に移動させた状態を示す。図２は、この発明の第１実施形態に係る外観検査装置の外観図であり、図２（Ａ）は正面図であり、図２（Ｂ）は平面図であり、図２（Ｃ）は図２（Ｂ）のII-IIC線で切断した状態を示す断面図である。図３は、この発明の第１実施形態に係る外観検査装置の反射鏡部の断面図である。

図１に示す軸部材１は、外観検査装置３によって検査される検査対象物であり、外観が円柱状又は円筒状である。軸部材１は、例えば、雌接子と着脱自在に嵌合して電気的に接続する雄接子などであり、雌接子の内周面と接触する外周面１ａを備えている。軸部材１は、先端部１ｂが曲面状に形成されており、基部１ｃが収容穴２ａの底部にねじ込まれ固定されている。

接続部２は、雌接子を有する端子部と着脱自在に接続する部分であり、収容穴２ａと、内周面２ｂと、挿入口２ｃとを備えている。収容穴２ａは、軸部材１を収容する部分であり、雌接子を有する端子部が嵌合する凹状の収容穴である。内周面２ｂは、軸部材１の外周面１ａと所定の間隔をあけて対向する面であり、収容穴２ａに形成されている。挿入口２ｃは、雌端子を有する端子部を収容穴２ａ内に挿入するための開口部である。

外観検査装置３は、軸部材１の外周面１ａの外観を検査するための装置である。外観検査装置３は、図１及び図２に示すように、反射鏡部４と、ガイド部５と、操作部６，７とを備えている。外観検査装置３は、図３に示すように、光源からの入射光線Ｌ₁を反射鏡部４によって軸部材１の外周面１ａに反射するとともに、この外周面１ａで反射した反射光線Ｌ₂を反射鏡部４によって光源側に再度反射することによって、この外周面１ａの画像を反射鏡部４に投影し映し出す。

図１〜図３に示す反射鏡部４は、入射光線Ｌ₁を反射させて軸部材１の外周面１ａに入射させるとともに、この外周面１ａから反射する反射光線Ｌ₂を入射させて、この外周面１ａの画像を映し出す部分である。反射鏡部４は、例えば、鏡面が凹面である凹面鏡４ａを備えている。反射鏡部４は、図３に示すように、収容穴２ａの内周面２ｂの内径よりも外径が僅かに小さく形成されており、収容穴２ａの内周面２ｂと軸部材１の外周面１ａとの間に着脱自在に挿入可能である。

ガイド部５は、軸部材１の外周面１ａの周方向に対して直交する方向（軸部材１の長さ方向）に移動可能なように、反射鏡部４をガイドする部分である。ガイド部５は、反射鏡部４が軸部材１に沿って移動可能なように反射鏡部４と一体に円筒状に形成されている。ガイド部５は、反射鏡部４が軸部材１の軸方向に移動可能なように、凹面鏡４ａの中心に軸部材１が貫通する貫通孔５ａを有し、この貫通孔５ａの内径が軸部材１の外径よりも僅かに大きく形成されている。

図１及び図２に示す操作部６，７は、反射鏡部４を移動自在に手動で操作する部分である。操作部６，７は、図２（Ａ）（Ｃ）に示すように、針金などのような容易に形状変更が可能な可撓性の線状部材であり、図２（Ｂ）に示すように凹面鏡４ａの中心に対して１８０度間隔をあけて対向して配置されている。操作部６，７は、例えば、この操作部６，７が特定の方向に位置するように反射鏡部４を収容穴２ａに挿入することによって、反射鏡部４に投影された軸部材１の外周面１ａの画像を撮影するときに、この外周面１ａの傷や摩耗の方向を特定するための指標として機能する。操作部６，７は、一方の端部に連結部６ａ，７ａが形成されており、他方の端部に屈曲部６ｂ，７ｂが形成されている。連結部６ａ，７ａは、溶接、接着又ははんだ付けなどによって反射鏡部４の外周部に連結される部分であり、屈曲部６ｂ，７ｂは、連結部６ａ，７ａとは反対側の操作部６，７の端部を略１８０度折り曲げて形成された部分である。屈曲部６ｂ，７ｂは、図１（Ａ）に示すように、反射鏡部４が収容穴２ａの底部に落ち込まないように接続部２の上面と接触してストッパ部として機能するとともに、図１（Ｂ）に示すように反射鏡部４を上下方向に移動させるときに使用者によって操作される把持部として機能する。

次に、この発明の第１実施形態に係る外観検査装置の使用方法について説明する。
図１に示す屈曲部６ｂ，７ｂを使用者が手で持ち、図２（Ａ）に示す挿入口２ｃから反射鏡部４を挿入して、軸部材１の先端部１ｂに貫通孔５ａを嵌め込み反射鏡部４を下方に移動させると、貫通孔５ａによって反射鏡部４がガイドされて軸部材１の軸方向に下降する。その結果、屈曲部６ｂ，７ｂの下端部が接続部２の上面と接触して反射鏡部４の下降が規制され、軸部材１の基部１ｃに反射鏡部４が位置決めされる。この状態で光源から反射鏡部４に光を照射すると、図３に示すように光源からの入射光線Ｌ₁を軸部材１の外周面１ａに反射鏡部４が反射し、この反射鏡部４から反射した光のうち軸部材１の外周面１ａから反射した反射光線Ｌ₂が反射鏡部４によって光源側に反射される。その結果、軸部材１の外周面１ａの画像が反射鏡部４に投影され映し出される。操作部６，７が特定の方向に位置するように反射鏡部４が収容穴２ａに挿入されたときには、反射鏡部４に投影された軸部材１の外周面１ａの傷や摩耗の方向が操作部６，７によって特定される。図２に示す屈曲部６ｂ，７ｂを使用者が手で持ち、図１（Ｂ）に示すように反射鏡部４を上方に移動させると、軸部材１の外周面１ａの画像が反射鏡部４に順次投影され映し出される。

この発明の第１実施形態に係る外観検査装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、反射鏡部４が入射光線Ｌ₁を反射させて軸部材１の外周面１ａに入射させるとともに、この外周面１ａから反射する反射光線Ｌ₂を入射させて、この外周面１ａの画像を反射鏡部４に映し出す。その結果、軸部材１の外周面１ａの全周の画像が反射鏡部４に投影されるため、この外周面１ａの全周を一度に複合的かつ多角的な視点から確認することができるとともに、外周面１ａの全周を一回で撮影することができる。また、この第１実施形態では、軸部材１の外周面１ａの周方向に対して直交する方向に反射鏡部４が移動可能なように、この反射鏡部４をガイド部５がガイドする。その結果、軸部材１の軸方向に反射鏡部４が移動可能であるため、従来の外観検査装置に比べて軸部材１の軸方向に沿って外周面１ａを広範囲に観察することができる。さらに、反射鏡部４をガイド部５がガイドするため、軸部材１に反射鏡部４を正確に位置決めすることができる。

(2) この第１実施形態では、鏡面が凹面である凹面鏡４ａを反射鏡部４が備え、反射鏡部４が軸部材１の軸方向に移動可能なように、凹面鏡４ａの中心にこの軸部材１が貫通する貫通孔５ａをガイド部５が備える。このため、軸部材１の外周面１ａを簡単な構造の凹面鏡４ａに投影して映し出すことができるとともに、軸部材１に貫通孔５ａが移動自在に嵌合するため、反射鏡部４を移動させながら軸部材１の軸方向に外周面１ａを広範囲に観察することができる。

(3) この第１実施形態では、収容穴２ａの内周面２ｂと軸部材１の外周面１ａとの間に反射鏡部４が着脱自在に挿入可能である。このため、収容穴２ａの内周面２ｂと軸部材１の外周面１ａとの間隙が僅かであり、光源からの光をこの外周面１ａに直接照射することが困難であっても、内周面２ｂと外周面１ａとの間に反射鏡部４を移動自在に挿入してこの外周面１ａの状態を容易に観察することができる。また、軸部材１の外周面１ａを検査するためにこの軸部材１を収容穴２ａから取り外すような手間のかかる作業が不要になり、効率的に短時間で外周面１ａを検査することができる。

(4) この第１実施形態では、操作部６，７によって反射鏡部４が移動自在に手動で操作される。このため、軸部材１の軸方向に沿って反射鏡部４を簡単にスライドさせることができるとともに。軸部材１の軸方向の任意の位置で反射鏡部４を停止させてこの外周面１ａの一部を重点的に検査することもできる。また、軸部材１の外周面１ａに傷や摩耗が発生しているときに、傷や摩耗の方向を特定するための指標として操作部６，７を利用することができる。

（第２実施形態）
図４は、この発明の第２実施形態に係る外観検査装置の構成図である。以下では、図１〜図３に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図４に示す外観検査装置３は、反射鏡部４と、ガイド部５と、駆動部８と、動作選択部９と、制御部１０と、撮影装置１１と、照明装置１２と、位置決め部１３とを備えている。外観検査装置３は、動作選択部９を使用者が操作して駆動部８の動作モードが選択されると、駆動部８によって反射鏡部４が上下方向に自動的に駆動して、軸部材１の外周面１ａの画像がこの反射鏡部４に投影され映し出される。

駆動部８は、反射鏡部４を自動的に駆動する機構部であり、ラック８ａと、ピニオン８ｂと、駆動力発生部８ｃとを備えている。ラック８ａは、側面に歯を有する直線状の板状部材であり、一方の端部が溶接、接着又ははんだ付けなどによって反射鏡部４に連結されている。ピニオン８ｂは、ラック８ａと噛み合う歯車であり、位置決め部１３に回転自在に支持されている。駆動力発生部８ｃは、ピニオン８ｂを回転駆動させるための駆動力を発生するモータなどである。

動作選択部９は、駆動部８の動作を選択する部分であり、反射鏡部４の昇降動作，動作開始、動作停止及び動作速度などの動作モードを切り替える切替スイッチを備えている。制御部１０は、動作選択部９の操作に応じて駆動部８を制御する部分であり、撮影装置１１は反射鏡部４に映る画像を撮影する装置である。照明装置１２は、反射鏡部４に光を照射する装置であり、撮影装置１１を囲むように配置された円環状のライトなどである。位置決め部１３は、駆動部８を所定の位置に位置決めする部分であり、駆動部８、動作選択部９、制御部１０、撮影装置１１及び照明装置１２を支持するケーシング部分を構成する。位置決め部１３は、ラック８ａを昇降自在にガイドするガイド部１３ａ，１３ｂと、撮影装置１１及び照明装置１２を着脱自在に装着する装着部１３ｃと、挿入口２ｃと着脱自在に嵌合する嵌合部１３ｄとを備えている。

この発明の第２実施形態に係る外観検査装置には、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第２実施形態では、反射鏡部４を駆動部８が自動的に駆動する。このため、検査時間が短縮化され軸部材１の外周面１ａを効率的に検査することができる。例えば、軸部材１の外周面１ａの軸方向に傷の発生しやすい箇所が複数存在するときには、これらの箇所に反射鏡部４を自動的に順次移動及び停止させて反射鏡部４を適切な位置に位置決めし検査することができる。

(2) この第２実施形態では、撮影装置１１及び照明装置１２を装着部１３ｃが装着する。このため、軸部材１の外周面１ａとの間の距離が正確になるとともに、撮影装置１１が所定の位置に固定されてブレが防止され、照明装置１２から外周面１ａに均一に光を照射することができる。

（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、コネクタのピンのような軸部材１を検査する場合を例に挙げて説明したがこれに限定するものではない。例えば、鉄道車両の車軸の外周面を検査する場合についてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、軸部材１の断面形状が円形である場合を例に挙げて説明したが、断面形状が多角形である場合についてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、軸部材１の外周面１ａを検査する場合を例に挙げて説明したが、筒部材の内周面を検査することもできる。この場合には、反射鏡部４の凹面鏡４ａを中心部が高く外周部が低い凸面鏡に変更することによって、筒部材の内周面を検査することができる。

(2) この第２実施形態では、撮影装置１１及び照明装置１２を装着部１３ｃに装着する場合を例に挙げて説明したが、これらのいずれか一方のみを装着可能な構造にすることもできる。また、この第２実施形態では、駆動部８が回転運動を直線運動に変換するラックピニオン機構である場合を例に挙げて説明したが、ラックピニオン機構以外の他の駆動機構を採用することもできる。

この発明の第１実施形態に係る外観検査装置の使用状態を示す断面図であり、（Ａ）は外観検査装置が下方に位置する状態を示し、（Ｂ）は外観検査装置を上方に移動させた状態を示す。 この発明の第１実施形態に係る外観検査装置の外観図であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）のII-IIC線で切断した状態を示す断面図である。 この発明の第１実施形態に係る外観検査装置の反射鏡部の断面図である。 この発明の第２実施形態に係る外観検査装置の構成図である。

符号の説明

１ 軸部材（検査対象物）
１ａ 外周面（周面）
２ 接続部
２ａ 収容穴
２ｂ 内周面
３ 外観検査装置
４ 反射鏡部
４ａ 凹面鏡
５ ガイド部
５ａ 貫通孔
６，７ 操作部
８ 駆動部
８ａ ラック
８ｂ ピニオン
８ｃ 駆動力発生部
９ 動作選択部
１０ 制御部
１１ 撮影装置
１２ 照明装置
１３ 位置決め部
１３ａ，１３ｂ ガイド部
１３ｃ 装着部
１３ｄ 嵌合部
Ｌ₁ 入射光線
Ｌ₂ 反射光線

Claims (6)

1. 検査対象物の周面の外観を検査するための外観検査装置であって、
   入射光線を反射させて前記周面に入射させるとともに、この周面から反射する反射光線を入射させて、この周面の画像を映し出す反射鏡部と、
   前記周面の周方向に対して直交する方向に前記反射鏡部が移動可能なように、この反射鏡部をガイドするガイド部と、
   を備える外観検査装置。
2. 請求項１に記載の外観検査装置において、
   前記反射鏡部は、鏡面が凹面である凹面鏡を備え、
   前記ガイド部は、前記周面が軸部材の外周面であるときに、前記反射鏡部が前記軸部材の軸方向に移動可能なように、前記凹面鏡の中心にこの軸部材が貫通する貫通孔を備えること、
   を特徴とする外観検査装置。
3. 請求項２に記載の外観検査装置において、
   前記反射鏡部は、前記軸部材を収容する収容穴の内周面とこの軸部材の外周面との間に着脱自在に挿入可能であること、
   を特徴とする外観検査装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の外観検査装置において、
   前記反射鏡部を移動自在に手動で操作する操作部を備えること、
   を特徴とする外観検査装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の外観検査装置において、
   前記反射鏡部を自動的に駆動する駆動部を備えること、
   を特徴とする外観検査装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の外観検査装置において、
   前記反射鏡部に映る画像を撮影する撮影装置及び／又は前記反射鏡部に光を照射する照明装置を装着する装着部を備えること、
   を特徴とする外観検査装置。
   

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