JPH0629700B2 - 寸法検査方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、被検査物における基準点（固定点など寸法
上の基準になる点）から縁部（角部・稜線部など）まで
の二次元寸法、すなわちｘ寸法（ｘ軸方向の寸法。たと
えば横向き寸法）とｙ寸法（ｙ軸方向の寸法。たとえば
縦向き寸法）とを、同時に検査する方法および検査装置
に関する。

［従来の技術］ 上記のような二次元寸法検査の対象となる被検査物の一
例として、複写機用のトナー掻き落としブレードがあ
る。同ブレード（第１図・第２図の符号Ａ）は、一般に
ポリウレタンで形成されたブレード本体（符号Aa）とそ
の取付用金具（符号Ab）とからなる。金具部分で複写機
内に取り付けられてブレード本体の稜線が感光ドラムの
表面に押し付けられ、この稜線によって、感光ドラムの
表面に残ったトナーを掻き落とす。金具の取付点からブ
レードの稜線までの二次元寸法（第１図のｘ軸・ｙ軸方
向の各寸法）が規定どおりでなければトナーを十分に掻
き落とせないため、これらの寸法は厳密にチェックされ
なければならない。

こうしたブレードの寸法検査は、従来、下記の方法で行
われていた。すなわち、 ａ）金具の取付点を基準点として固定したうえ、ダイヤ
ルゲージなどの接触式測定器をｘおよびｙ方向から上記
稜線に当て、その指示値（測定値）により寸法の良否を
判定する。

ｂ）金具の取付点を基準点として固定するとともに、光
源・レンズなどからなる投影器をｘおよびｙ方向に向け
てやはり固定し、これにより拡大した稜線の像をスクリ
ーン上に投影したうえ、その像を見て、稜線の位置（つ
まり取付点からの寸法）が所定の範囲内かどうかを判定
する。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の方法は、いずれも、ｘ寸法およびｙ
寸法を二段階に分けて検査するものであった。つまり、
接触式測定器（上記a)の方法）または投影器（同b)の方
法）により、まずｘ軸方向の寸法を検査したうえ、同様
にｙ軸方向の検査をしなければならない。このため、１
組の測定器または投影器による場合には、２工程の検査
が必要なので時間がかかり、一方、１工程でほぼ同時に
ｘおよびｙ寸法を検査しようとすれば、２組の測定器ま
たは投影器が必要となって設備費やその設置スペース、
あるいは検査人員が増える。

とくに上記a)の方法では、測定器の接触子をブレード本
体に押し当てるため、押圧力の違いから測定誤差が生じ
やすい。押圧力については、個人差があるうえ、同一人
であっても常に一定とは限らないので、この方法による
検査精度には限界がある。また、ブレードはｘ軸・ｙ軸
方向と直角な方向（第１図で紙面と直角な方向）に相当
の長さをもつが、その全長にわたって連続的に検査を行
うことは、この方向によっては不可能である。

なお、こういった二次元寸法検査に関する不都合は、例
にあげた複写機用のブレードに限らず、基準点から特定
の縁部までのｘおよびｙ寸法を検査する必要のある各種
被検査物について共通するものである。

この発明の目的は、上述したｘおよびｙ寸法の検査を１
工程で（つまり同時に）精度よく行うことのできる方
法、および、その検査方法を最少人員で迅速に実施する
ための装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ この発明の寸法検査方法は、被検査物における基準点か
ら縁部までのｘ寸法およびｙ寸法を検査する方法であっ
て、 イ）ｘ軸・ｙ軸のいずれにも平行でない鏡面体を、その
エッジが被検査物の縁部に対しｘ軸方向には離れｙ軸方
向には重なる位置にして、上記基準点位置から不動に配
置しておき、 ロ）上記縁部とエッジと鏡面体に映る縁部とを、ｘ軸と
直角な方向に投影し、 ハ）その投影像における縁部とエッジとの間隔により上
記ｘ寸法を検査し、同じく投影像におけるエッジと鏡面
体に映った縁部との間隔によりｙ寸法を検査する −ものである。

またこの発明の寸法検査装置は、被検査物における基準
点から縁部までのｘおよびｙの二次元寸法を検査する装
置であって、上記基準点を固定して被検査物を取り付
ける取付台、角度およびエッジの位置を適宜に設定し
て上記基準点位置から不動に配置される鏡面体、光源
およびレンズを含み、上記縁部と鏡面体のエッジと鏡面
体に映る縁部とをｘ軸と直角な方向に投影する投影器、
上記投影器による結像位置に受光面が配置され、投影
像における各部の明暗に応じた電気信号を出力するイメ
ージセンサー−を備えたものである。

なお、この検査装置については、請求項３に記載したと
おり、上記の取付台をｘ軸・ｙ軸と直角な方向に移動可
能にしたり、請求項４のとおり、投影像における上記明
暗の間隔が一定値を超えまたは下回るとき被検査物の異
常を報知する構成にしたりするのもよい。

［作用］ この発明の寸法検査方法に従って被検査物と鏡面体とを
配置した場合、ｘ軸と直角な方向（たとえばｙ軸方向）
から鏡面体のエッジ付近を見れば、被検査物の縁部と鏡
面体のエッジのほか、鏡面体に映った被検査物の縁部が
見える。なぜなら鏡面体は、この縁部を映すよう上記イ)
のとおりに、ｘ軸・ｙ軸のいずれにも平行でなく、その
エッジが被検査物の縁部に対しｘ軸方向には離れｙ軸方
向には重なる位置に置いたからである。

上記の方向から見たエッジと縁部との間隔はエッジから
縁部までのｘ寸法にほかならず、そのとき鏡面体に映っ
て見える縁部とエッジとの間隔には、エッジから縁部ま
でのｙ寸法が表われている。そこで上記ロ)のように、縁
部とエッジと鏡面体に映る縁部とを投影したうえ、投影
像における上記二つの間隔を測定（絶対値は測らずに標
準寸法と比較するだけでもよい）する。縁部とエッジと
鏡面体に映る縁部とは投影像においてもこの順に並んで
現われ、上記の二間隔が隣合うことから、上記測定は１
工程で容易に行われる。

被検査物の基準点位置に対し鏡面体は不動に配置され、
したがって基準点に対するエッジの位置関係も一定であ
るため、上記で測定した二間隔、つまりエッジから縁部
までのｘおよびｙ寸法を表わす間隔により、ハ)のように
被検査物における基準点から縁部までのｘ寸法およびｙ
寸法を知ることができる。なお、この検査方法は非接触
式のものであるため、個人差による誤差は生じにくい。

この発明の寸法検査装置（請求項２）は、取付台上に取
り付けた被検査物における基準点から縁部までの二次元
寸法を、上記の鏡面体と投影器とを用い、上述の検査方
法に従って実現できるものであるが、上記投影像をイメ
ージセンサー（光電変換器）の受光面に結像するよう構
成したものである。イメージセンサーは投影像における
各部の明暗に応じた電気信号を出力するが、その受光面
には投影器により上記の二間隔を明・暗に分けた像が結
像されるので、つまりは各間隔に応じた信号が出力され
る。この信号は、上述のようにエッジから縁部までのｘ
およびｙ寸法に対応するものであるため、この信号によ
り被検査物の基準点から縁部までのｘ、ｙ寸法を知り得
る。その際、電気信号の処理によって、各寸法の絶対値
をそのまま表示したり、規定値に対する許容範囲内にあ
るかどうかを表示したりすることができる。

したがって、この検査装置による上記ｘおよびｙ寸法の
検査は、最少限（一人）の人員により、１工程で迅速に
行われる。

請求項３に記載の寸法検査装置によれば、ｘ軸・ｙ軸方
向には基準点を固定したまま、被検査物を取付台ととも
にｘ軸・ｙ軸と直角な方向へ移動できるため、その方向
に及ぶ連続的な寸法検査が可能である。

また請求項４の寸法検査装置では、被検査物の基準点か
ら縁部までのｘおよびｙ寸法が規定の範囲内にあるかど
うか、つまり被検査物の良否の判定が、検査員によらず
装置自体によってなされる。

［実施例］ この発明の一実施例である寸法検査装置の正面図および
側面図を第２図(a)・(b)に示す。この装置の検査対象
は、複写機（図示せず）用のトナー掻き落としブレード
Ａである。ブレードＡは、ポリウレタン製のブレード本
体Aaと取付用金具Abとを一体にして製造されたもので、
金具Abに設けた切欠きAcを複写機内取付フレーム上の突
起（図示せず）に嵌合して位置ぎめされたうえネジ穴Ad
の部分で同フレームにネジどめされる。そしてブレード
Ａは、感光ドラム（図示せず）の表面に当接する本体Aa
の一稜線（後述の稜線Ｐ）を用いてトナーを掻き落と
す。図示の検査装置は、製造されたブレードＡについ
て、金具Abの取付点つまり切欠きAcを基準点とし、これ
から上記稜線までの二次元寸法が規定どおり（設計上の
許容範囲内）かどうかを検査するものである。

第２図の装置を説明する前に、この装置の基本構成と検
査原理を第１図(a)〜(d)に基づいてまず説明する。同図
(a)は第２図(b)の要部を拡大し断面表示したものである
が、これに示す通り、本装置にはブレードＡの取付台1
0、傾斜した鏡面をもつプリズムミラー20、レンズ31や
光源36・37を有する投影器30、そして受光面41を含むイ
メージセンサー40が備わっている。

取付台10には、上記した複写機内取付フレームと同じ突
起10aが形成されており、これに金具Abの切欠きAcを嵌
め合わせてブレードＡが取り付けられる。切欠きAcから
ブレード本体Aaの稜線Ｐまでの二次元寸法が検査される
べき寸法であるため、その切欠きAcに嵌まる突起10aの
位置は同図(a)の平面内では動かないようにしておく。
なお、二次元寸法をｘおよびｙで表わすために、以下で
は突起10aの付け根の中央位置を原点Ｏとし、これより
図の左方向（ブレードＡのいわば「倒れ」の方向）にｘ
軸をとり、それと直角な方向（ブレードＡの幅の方向）
にｙ軸をとるものとする。このようなｘおよびｙを用い
て表わせば、必要な検査は、稜線Ｐの座標（x_P,y_P）を
知り、それが規定どおりかを判定することだといえる。

プリズムミラー20は、その鏡面がｘ軸およびｙ軸と45°
をなす角度に配置され、同図(b)のように、鏡面下端に
あるストレートエッジＱが稜線Ｐに対してｘ軸方向には
やや（0.5mm程度）離れ（つまり座標でいえばx_Q＞
x_P）、ｙ軸方向にはやや（同上）重なる（つまりy_Q＜
y_P）位置になるよう固定している。ｘ軸・ｙ軸方向のこ
れらの離れおよび重なりの寸法を、それぞれΔｘ、Δｙ
とする。原点ＯおよびエッジＱの位置は不動であるが、
稜線Ｐの位置はブレードＡごとに異なるため、寸法Δ
ｘ、ΔｙにはブレードＡの個々の寸法差がそのまま現わ
れる。いいかえれば、稜線Ｐの座標（x_P,y_P）に代え
て、寸法Δｘ、Δｙを知ることにより所期の検査を行う
ことができる。

投影器30は、後述する受光面41上に稜線Ｐ付近の拡大
（ｍ倍の）投影像を結ぶためのもので、一組のレンズ31
にくわえ、下方（ｙ軸の負方向）および右方（ｘ軸の負
方向）にそれぞれ光源36・37を備えている。なお、拡大
倍率ｍはたとえば20倍前後とする。

こうした投影器30によって、イメージセンサー40の受光
面41には第１図(c)のような像げ結ばれる。同図中の線
ｐは稜線Ｐの投影像、線ｑはエッジＱの投影像、そして
線ｐ′はミラー20に映った稜線Ｐの投影像である。この
場合、線ｐと線ｑとの間には、光源36から稜線Ｐとエッ
ジＱとの間隔Δｘを通る光による明部ができ、線ｑと線
ｐ′との間には、光源36の光がミラー20で遮られるとと
もに光源37の光に対して影になる寸法Δｙの部分による
暗部ができる。また図中で、線ｐより右側はどちらの光
も当たらない暗部となり、線ｐ′より左側はミラー20で
反射された光源37の光による明部となる。ｘ軸と直角な
方向に投影しているために線ｐと線ｑとの間隔δｘはΔ
ｘ×ｍに等しく、ミラー20の傾斜が45°であるため線ｑ
と線ｐ′との間隔δｙはΔｙ×ｍに等しい（δｘ、δｙ
とも0.5mm×20＝10mm前後である）。このため、間隔δ
ｘおよびδｙの寸法は、稜線Ｐの座標（x_P,y_P）に関す
る固体差を、ｍ倍に拡大して表わしているといえる。

イメージセンサー40の受光面41には受光窓42を開設し、
この窓42内に、１個あたりの大きさが17μｍの受光素子
を約2000個、線ｐ・線ｑ・線ｐ′と直角な方向に密に配
列している。各素子は光を受けたとき正の電圧信号を出
すので、本図(c)に示す投影像を受けたときの全素子の
信号を並べると本図(d)のようになる。受光窓42では、
(m＝）20倍に拡大された投影像を１個あたり17μｍの素
子で感知するため、ブレードＡにおける１μｍ（＝0.00
1mm）前後の寸法誤差が読みとれる。

イメージセンサー40のコントローラ（図示せず）は、上
記各素子からの信号を２値化して明部・暗部に区分し、
間隔δｘおよびδｙに対応する信号に置き換えたうえ、
それらが設定範囲（ブレードＡの規定寸法に合わせたも
の）にあるかどうかを判定する。こうして間隔δｘまた
はδｙが設定範囲から外れていると判定される場合は、
稜線Ｐの座標（x_P,y_P）が規定どおりでないので、イメ
ージセンサー40のコントローラはブレードＡの寸法が不
良（異常）であることを示す信号を出力し、ブザーやラ
ンプなどにより警報する。

さて、第２図の装置は、基本的には以上のようにしてブ
レードＡの寸法検査を行うものである。ピリズムミラー
20は台盤１上の支持器21により水平位置および高さ調整
可能に支持され、投影器30（光源は別）およびイメージ
センサー40は支持柱２に対し上下位置調整可能に取り付
けられている。また、支持柱２に付設したハロゲンラン
プ35から光ファイバー38が２束とり出され、光源36・37
としての発光端へそれぞれ導かれている。

そして、前述した二次元寸法の検査をブレードＡの全長
にわたって実施できるように、取付台10については、第
２図(a)の左右、つまり前記ｘ軸・ｙ軸と直角なｚ軸の
方向にスライドできる構造にした。すなわち、取付台10
をスライドベース11上に配置し、このベース11を軌道12
に載せるとともに、サーボモータ14に連結した送りネジ
13にベース11の一部を螺合させている。サーボモータ14
を駆動することにより、ブレードＡは取付台10・ベース
11とともにｚ軸方向に移動する。ただしこれらは、前述
の通りｘ軸・ｙ軸方向には（つまり第２図(b)の紙面内
では）不動である。

またスライドベース11には、取付台10にブレードＡを固
定するためのロータリークランプ15を付設している。ブ
レードＡの切欠きAcを取付台10の突起10aに嵌めたう
え、このクランプ15のアーム15aを回して引き寄せれ
ば、ブレードＡは取付台10に押圧固定されるので、ネジ
穴Adにネジを通して固定するより能率的である。

この検査装置を使用して同一種の多数のブレードＡに関
し上記の二次元寸法を検査する場合、最初にブレードＡ
に合わせてミラー20や投影器30、イメージセンサー40な
どの位置調整を行えば、あとは次の手順を繰り返せばよ
い。

ロータリークランプ15を用い、上記の要領でブレード
Ａを取付台10に取り付ける。

サーボモータ14を駆動して、取付台10などとともにブ
レードＡをｚ軸方向に移動させる。

ブレードＡが移動する間、その寸法検査が前述の原理
で続けられ、いずれかの箇所でｘ、ｙどちらかの寸法が
規定範囲外になれば「寸法不良」として警報が出され
る。

ブレードＡがｚ軸方向に移動し終わると、ロータリー
クランプ15による固定を解除してブレードＡを取り外
す。このとき、警報のあったブレードＡは不良品として
除外し、警報のなかったものだけを合格品とする。

このように、本装置による寸法検査については、非接
触式の検査であることに加え、検査員（立会員）は主と
してブレードＡの着脱を行うだけでよく、測長・判定と
いった作業が不要なので、人為的ミスが生じにくい、
ブレードＡの全長（ｚ軸方向）に及ぶ連続的な検査がで
きる、ｘ寸法およびｙ寸法の検査が１工程で即座に、
しかも立会員１名により容易に行われる−といった利点
がある。

続いて、この発明の他の実施例について説明する。第１
実施例（第１・２図）と共通する部分については、同一
の符号を付して詳細な説明は省略する。

第３図に第２実施例の寸法検査装置の基本構成を示す。
本装置は、概要的には第１実施例の装置とほぼ同様に構
成されているが、図示のように、投影用の光の使い方に
関して相違する。すなわち、１個の光源32とハーフミラ
ー33とを組み込んだ投影器30′を用い、その光源32から
発せられて被検査物Ｂで反射された光による投影像をイ
メージセンサー40の受光面41に結像させている。

したがって、受光面41上にはやはり線ｐ（稜線Ｐの
像）、線ｑ（エッジＱの像）、および線ｐ′（鏡面体20
に写った稜線Ｐの像）がこの順に並んで投影されるが、
各線間の明暗は前記第１実施例におけるもの（第１図
(c)参照）と逆になる。第１実施例では光源（２個）か
らの光のうち被検査物のそばを通った光が明部となるの
に対し、本実施例の装置では、被検査物Ｂに当たって反
射した光が明部として受光面41に結像されるからであ
る。本装置においても、この投影像からイメージセンサ
ー40が被検査物Ｂの寸法の良否を判定する。投影像の明
暗を明確にする点から、被検査物Ｂとしてはその表面の
光反射率のよいものが好適である。

第４図は、この発明の第３実施例に関する原理図であ
る。この実施例は第１実施例（第１図）と同様に、組レ
ンズ71および光源72・73を有する投影器により受光面81
上に投影像を結ばせるものであるが、ｘ軸・ｙ軸が斜交
座標系をなすケースである。この被検査物Ｃには縁部Ｐ
の下方に凸部Caがあるので、ｙ軸の方向に光を照射して
も凸部Caに遮られて縁部Ｐの像を投影することができな
い。そこで、直交座標系に代わる図のような斜交座標系
での縁部Ｐのｘ、ｙ座標により、被検査物Ｃの寸法検査
を行うのである。すなわち、このｘ軸と直角な方向に像
を投影して線ｐ・線ｑの間隔から縁部Ｐのｘ座標を知
り、線ｑ・線ｐ′の間隔から（座標軸間の角度および鏡
面体61の傾斜角度等に基づく補正をして）そのｙ座標を
知る。

第５図(a)・(b)に示す第４実施例は、積極的には光源を
用いず、またイメージセンサーによる自動判定を省略し
た検査装置を表わしている。そしてこの例では、被検査
物Ｄが円柱体であり（円柱体以外のものでも検査でき
る）、取付心Dcを基準点として、これに対する外周面上
の２縁部Da・Dbにつきそれぞれｘ寸法・ｙ寸法を検査し
て、被検査物Ｄの偏心度をチェックする。被検査物Ｄに
対してたとえば明白色な背景体75・76を配置し、レンズ
74を投影器としてスクリーン82（たとえば磨りガラス）
上に、被検査物Ｄの縁部Daの像（線da）、鏡面体62のエ
ッジＱの像（線ｑ）、および鏡面体62に映った縁部Dbの
像（線db）を同図(b)のように拡大投影する。被検査物
Ｄと背景体75・76とのコントラストからこれらの像は明
確に判別できるうえ、スクリーン82には、上記ｘ寸法・
ｙ寸法の規定値（許容偏心度）に対応する限界線82a・8
2bを表示してある（鏡面体62の位置が不動なので線ｑは
不動）ので、被検査物Ｄの寸法の良否は目視により容易
かつ迅速に判定できる。

最後に第６図は、レンズを用いない簡易な検査を表わし
ている。被検査物Ｅの縁部Ｐおよび鏡面体のエッジＱの
付近が拡大して投影されるように、光源77・78として点
光源（またはｚ軸方向に長い線光源）を配置するととも
に鏡面体63の角度設定をしたうえ、縁部ＰやエッジＱに
基づく像（レンズによる結像ではなく影としての像）を
図のようにスクリーン83上に投影する。この像につい
て、目視判定あるいはイメージセンサーによる信号処理
を行えば、他の実施例と同様に被検査物Ｅの縁部Ｐに関
する二次元寸法検査ができる。

［発明の効果］ この発明の寸法検査方法によれば、一つの投影像に並ん
で現われる二つの間隔によって、必要な二次元の寸法が
一度に検査できる。

またこの発明の寸法検査装置によれば、二次元寸法の検
査が、検査員１名による１工程で迅速・容易に行われる
うえ、検査上の個人差がなくなる。

さらに、請求項３の検査装置によれば、被検査物の長手
方向の全箇所について連続的に検査することができ、請
求項４の装置によれば、被検査物の良否判定に関する人
為的ミスが皆無になる。

【図面の簡単な説明】

第１図・第２図はこの発明の第１実施例に関するもので
ある。第１図(a)は基本構成および検査原理を示す図面
であり、同図(b)はそのｂ部拡大図、同図(c)はそのｃ−
ｃ部矢視図、同図(d)はイメージセンサーの電圧信号図
である。また第２図(a)は寸法検査装置の正面図、同図
(b)はそのｂ−ｂ部矢視図（側面図）である。 第３図・第４図・第５図(a)・第６図は、それぞれ第２
・第３・第４・第５の実施例に関する基本構成図または
検査原理図である。なお第５図(b)は、同図(a)で投影像
を受けたスクリーンの平面図である。 10…取付台、20，61，62，63…鏡面体（20はプリズムミ
ラー）、30，30′…投影器、40…イメージセンサー、4
1，81，82，83…受光面（82，83はスクリーン）、Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ…被検査物（Ａはブレード）、Ｐ…縁部
（または稜線）、Ｑ…エッジ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査物における基準点から縁部までのｘ
   およびｙの二次元寸法を検査する方法であって、 イ）ｘ軸・ｙ軸のいずれにも平行でない鏡面体を、その
   エッジが被検査物の縁部に対しｘ軸方向には離れｙ軸方
   向には重なる位置にして、上記基準点位置から不動に配
   置しておき、 ロ）上記縁部とエッジと鏡面体に映る縁部とを、ｘ軸と
   直角な方向に投影し、 ハ）その投影像における縁部とエッジとの間隔により上
   記ｘの寸法を検査し、同じく投影像におけるエッジと鏡
   面体に映った縁部との間隔によりｙの寸法を検査する ことを特徴とする寸法検査方法。
2. 【請求項２】被検査物における基準点から縁部までのｘ
   およびｙの二次元寸法を検査する装置であって、 上記基準点を固定して被検査物を取り付ける取付台、 角度およびエッジの位置を適宜に設定して上記基準点位
   置から不動に配置される鏡面体、 光源およびレンズを含み、上記縁部と鏡面体のエッジと
   鏡面体に映る縁部とをｘ軸と直角な方向に投影する投影
   器、 および、上記投影器による結像位置に受光面が配置さ
   れ、投影像における各部の明暗に応じた電気信号を出力
   するイメージセンサー を備えたことを特徴とする寸法検査装置。
3. 【請求項３】上記の取付台を、ｘ軸・ｙ軸と直角な方向
   に移動可能にした請求項２に記載の寸法検査装置。
4. 【請求項４】投影像における上記明暗の間隔が一定値を
   超え、または下回るとき、被検査物の異常を報知する請
   求項２または３に記載の寸法検査装置。