特許 6235816 成形品の欠陥検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6235816

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】成形品の欠陥検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/88 20060101AFI20171113BHJP

   G01M 3/38 20060101ALI20171113BHJP

   G01M 3/26 20060101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/88 Z

   G01M3/38 H

   G01M3/26 N

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-146340(P2013-146340)

(22)【出願日】2013年7月12日

(65)【公開番号】特開2015-17933(P2015-17933A)

(43)【公開日】2015年1月29日

【審査請求日】2016年6月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004385

【氏名又は名称】ＮＯＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100071205

【弁理士】

【氏名又は名称】野本 陽一

(74)【代理人】

【識別番号】100179970

【弁理士】

【氏名又は名称】桐山 大

(72)【発明者】

【氏名】末藤 孝

(72)【発明者】

【氏名】山本 裕行

【審査官】 越柴 洋哉

(56)【参考文献】

【文献】 特公昭３２−００６６００（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開平０２−１１４１５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１３１１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０７８６４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２３７０２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３１５８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１６９６６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０２００８３８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／８４−２１／９５８

Ｇ０１Ｍ ３／００− ３／４０

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ゴム状弾性材料で成形され少なくとも一端が開口された筒状の被検査物の欠陥を検査する装置であって、
前記被検査物を嵌着する検査台と、
前記被検査物の内周空間へこの内周空間が所定の圧力値となるように給気することによりこの被検査物を膨張させる給気手段と、
前記被検査物の表面を撮像する撮像手段と、
この撮像手段からの画像データを構成する各画素の輝度値をあらかじめ設定された閾値と比較し、輝度値が所定の閾値を超える画素の面積に基づいて欠陥部分の有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする成形品の欠陥検査装置。

【請求項2】

被検査物の内周空間の圧力を検出する圧力計測手段を備え、
前記判定手段が、前記圧力計測手段による計測値に基づいて欠陥部分が貫通しているか非貫通かを判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の成形品の欠陥検査装置。

【請求項3】

被検査物の内周空間への給気が、前記被検査物を嵌着する前記検査台に設けられた加圧気体供給路を介して行われる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の成形品の欠陥検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばダストカバーなど、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなり少なくとも一端が開口された筒状の成形品の欠陥の有無を検査するための装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ゴム状弾性材料からなる成形品の欠陥の有無を検査するための装置として、例えば下記の特許文献に開示されたようなものが広く知られている。

【0003】

この種の欠陥検査装置は、図５に示すように、ダストカバーなどゴム状弾性材料で筒状に成形された成形品である被検査物Ｗを載置する検査台１０１と、この検査台１０１を低速で旋回駆動させる駆動装置１０２と、検査台１０１上の被検査物Ｗに向けて照明光を照射する光源１０３と、被検査物Ｗの表面からの反射光を受光して撮像するＣＣＤカメラ等からなる撮像装置１０４と、駆動装置１０２の駆動制御や、撮像装置１０４からの画像データの画像処理による欠陥判定のための種々の演算処理を行う演算処理装置１０５を備える。

【0004】

すなわち上記構成を備える従来の欠陥検査装置は、被検査物Ｗの表面の画像が撮像装置１０４によって撮像され、その画像データが演算処理装置１０５に入力され、この演算処理装置１０５において、画像データの各画素の輝度値等の相違から、被検査物Ｗの表面に存在する欠陥を検出するものである。また、この種の欠陥検査装置においては、被検査物Ｗを不図示の押圧治具を用いて機械的に押圧変形させて小さな傷や亀裂などからなる欠陥部分を拡張させることにより、これを検出しやすくすることも知られている（例えば下記の特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実開平４−８９５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、押圧治具によって被検査物Ｗを変形させるものは、被検査物Ｗは治具と接触している部分しか変形しないため、部位に関係なく欠陥部分を均一に拡張させることは困難であり、しかも被検査物Ｗの形状に応じて異なる治具を用意する必要があるといった問題も指摘される。

【0007】

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、ゴム状弾性材料からなり少なくとも一端が開口された筒状の成形品の欠陥を検査する装置において、欠陥検査の信頼性を向上させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１の発明に係る成形品の欠陥検査装置は、ゴム状弾性材料で成形され少なくとも一端が開口された筒状の被検査物の欠陥を検査する装置であって、前記被検査物を嵌着する検査台と、前記被検査物の内周空間へこの内周空間が所定の圧力値となるように給気することによりこの被検査物を膨張させる給気手段と、前記被検査物の表面を撮像する撮像手段と、この撮像手段からの画像データを構成する各画素の輝度値をあらかじめ設定された閾値と比較し、輝度値が所定の閾値を超える画素の面積に基づいて欠陥部分の有無を判定する判定手段を備えることを特徴とするものである。

【0009】

上記構成によれば、被検査物の表面に傷や亀裂などによる欠陥部分が存在する場合、この欠陥部分が、被検査物の膨張前は閉じた状態であっても、給気手段からの給気によって被検査物を膨張させることで、前記欠陥部分が開くように拡張されるので、撮像手段による画像データから確実に抽出することができる。

【0010】

また、請求項２の発明に係る成形品の欠陥検査装置は、請求項１に記載の構成において、被検査物の内周空間の圧力を検出する圧力計測手段を備え、前記判定手段が、前記圧力計測手段による計測値に基づいて欠陥部分が貫通しているか非貫通かを判定することを特徴とするものである。

【0011】

上記構成によれば、被検査物の欠陥部分が非貫通の傷や亀裂などによるものである場合は、給気手段からの給気によって被検査物の内周空間の圧力は所定の時間以内に設定値に達するが、被検査物の欠陥部分が貫通した傷や亀裂などによるものである場合、給気手段から加圧供給された気体は貫通した欠陥部分から漏れるので、被検査物の内周空間の圧力は所定の時間以内に設定値に達しないため、これによって欠陥部分の貫通・非貫通の判定が可能となる。

【0012】

また、請求項３の発明に係る成形品の欠陥検査装置は、請求項１又は２に記載の構成において、被検査物の内周空間への給気が、前記被検査物を嵌着する前記検査台に設けられた加圧気体供給路を介して行われることを特徴とするものである。

【0013】

上記構成によれば、被検査物を検査台に嵌着する際に、この検査台に形成された加圧気体供給路を通じて被検査物の内周空間に給気することでこの被検査物が膨張されるので、嵌着作業及び取り外し作業を容易に行うことができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係る成形品の欠陥検査装置によれば、被検査物の内周空間への給気によって、被検査物を全周均一に膨張変形させ、従来の技術では検出不可能であった、閉じた亀裂等による欠陥部分が検出可能となり、被検査物の形状に応じて異なる治具を用意する必要もなく、しかも欠陥部分の貫通・非貫通の別も判定可能であり、欠陥検査の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係る成形品の欠陥検査装置の好ましい実施の形態を示す概略構成説明図である。

【図2】被検査物を膨張させずに撮像した画像の例を示す説明図である。

【図3】図２と同じ被検査物を給気によって膨張させた状態で撮像した画像の例を示す説明図である。

【図4】本発明に係る成形品の欠陥検査装置の他の好ましい実施の形態を示す概略構成説明図である。

【図5】従来技術による成形品の欠陥検査装置の一例を示す概略構成説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明に係る成形品の欠陥検査装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

【0017】

図１は、本発明の実施の形態による欠陥検査装置の概略構成を示すものである。すなわちこの欠陥検査装置は、ゴム状弾性材料で筒状に成形された成形品である被検査物Ｗが取り付けられる検査台１と、この検査台１を駆動させる駆動装置２と、検査台１上の被検査物Ｗに向けて照明光を照射するＬＥＤ等による光源３と、被検査物Ｗの表面からの反射光を受光して撮像する撮像装置４と、検査台１に取り付けられた被検査物Ｗの内周空間Ｓへ給気することによりこの被検査物Ｗを膨張させるエアポンプ５と、被検査物Ｗの内周空間Ｓの圧力を計測する圧力計６と、撮像装置４及び圧力計６からのデータに基づいて欠陥の判定を行う演算処理装置７を備える。

【0018】

図示の例において、被検査物Ｗは、例えば具体的にはダストカバーであり、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で成形されたものであって、ボールジョイント等における不図示のハウジングの外周面に密接嵌合可能な大径取付部Ｗ１と、ボールジョイント等における不図示のボールスタッドの軸部外周面に密接嵌合可能な小径取付部Ｗ２と、前記大径取付部Ｗ１と小径取付部Ｗ２の間を連結する筒状の可撓膜部Ｗ３とを備えるものである。

【0019】

検査台（ヤトイともいう）１は、駆動装置２によって低速で水平旋回されるターンテーブル１１と、このターンテーブル１１に回転中心と同心的に立設されたシャフト１２と、このシャフト１２における下部大径部１２ａに外挿されると共にセットスクリュ１４によって適当な高さに固定される下部取付治具１３と、前記シャフト１２における上部小径部１２ｂに不図示のセットスクリュ等によって前記下部取付治具１３より上方の適当な高さに固定される上部取付治具１５を有する。

【0020】

そしてこの検査台１は、被検査物Ｗ（ダストカバー）を、シャフト１２に外挿した状態で、大径取付部Ｗ１を下部取付治具１３に密接状態で取り付けると共に、小径取付部Ｗ２を上部取付治具１５に密接状態で取り付けることができるようになっている。

【0021】

検査台１におけるシャフト１２には、一端がエアポンプ５から延びる給気管５１に接続されると共に、他端が、下部取付治具１３と上部取付治具１５に取り付けられた被検査物Ｗの内周空間Ｓに開口するエア供給路１６が設けられている。このため被検査物Ｗの内周空間Ｓには、エアポンプ５によってエアを加圧供給することができるようになっている。なお、エア供給路１６は加圧気体供給路に相当するものである。

【0022】

また、検査台１における下部取付治具１３には、被検査物Ｗの大径取付部Ｗ１との密接位置に沿った環状溝１３ａ及びこの環状溝１３ａから延びて不図示の真空ポンプに接続される吸気路１３ｂが設けられており、上部取付治具１５にも、被検査物Ｗの小径取付部Ｗ２との密接位置に沿った環状溝１５ａ及びこの環状溝１５ａから延びて前記真空ポンプに接続される吸気路１５ｂが設けられている。すなわち真空ポンプの吸引作用によって、吸気路１３ｂ，１５ｂを介して環状溝１３ａ，１５ａに負圧を導入することで、被検査物Ｗの大径取付部Ｗ１及び小径取付部Ｗを検査台１における下部取付治具１３の上面及び上部取付治具１５の下面にしっかりと密着させることができるようになっている。

【0023】

撮像装置４は撮像手段であって、被検査物Ｗの外周面を向いた対物レンズと、この対物レンズによって結像した光をその明暗に応じた電荷に光電変換するＣＣＤ又はＣＭＯＳ等のイメージセンサとを備え、このイメージセンサからの電気信号を画像データとして出力するものである。

【0024】

エアポンプ５は給気手段であって、検査台１に取り付けられた被検査物Ｗの内周空間Ｓが所定の圧力となるように、給気管５１及びエア供給路１６を介して前記空間Ｓへエアを加圧供給するものである。

【0025】

圧力計６は圧力計測手段であって、エアポンプ５から供給されるエアによって加圧される被検査物Ｗの内周空間Ｓの圧力を計測し、その計測データを出力するものである。

【0026】

演算処理装置７は判定手段であって、例えば汎用のパーソナルコンピュータからなり、モニタディスプレイ、キーボードやマウスなどの入力装置、及び記憶装置を備えている。そしてこの演算処理装置７は所定の処理プログラムに従って、撮像装置４から取り込まれた画像データや、圧力計６からの計測データについて必要な演算処理を行い、設定された閾値などに基づく欠陥判定を行うものである。

【0027】

上記構成を備える欠陥検査装置を用いたダストカバーなどの被検査物Ｗの欠陥検査においては、まず被検査物Ｗを検査台１におけるシャフト１２に外挿し、この被検査物Ｗの大径取付部Ｗ１を下部取付治具１３に密接嵌合すると共に、小径取付部Ｗ２を上部取付治具１５に密接嵌合し、その嵌合部に沿った環状溝１３ａ，１５ａに不図示の真空ポンプによる負圧を導入することによって、被検査物Ｗの大径取付部Ｗ１及び小径取付部Ｗ２を検査台１の下部取付治具１３及び上部取付治具１５にしっかり密着させる。

【0028】

また、この被検査物Ｗの取付過程では、エアポンプ５によって被検査物Ｗの内周空間Ｓへエアを加圧供給することで、被検査物Ｗが膨張されるので、潤滑のための油脂類などを使用しなくてもシャフト１２への外挿作業を容易に行うことができ、ひいては検査台１への被検査物Ｗの取付作業を容易に行うことができる。

【0029】

そして、検査台１の下部取付治具１３及び上部取付治具１５の環状溝１３ａ，１５ａに負圧を導入することによって、被検査物Ｗの大径取付部Ｗ１及び小径取付部Ｗ２を検査台１の下部取付治具１３及び上部取付治具１５にしっかり密着させた状態では、前記内周空間Ｓは密閉空間となっているため、エアの加圧供給によって内周空間Ｓの内圧が上昇し、これによって被検査物Ｗが膨張変形される。すなわち被検査物Ｗとしてのダストカバーは、膨張変形前の状態では例えば図２に示すような外観であるのに対し、被検査物Ｗの内周空間Ｓへ所定の圧力値（例えば０．０６ＭＰａ程度の正圧）となるようにエアを加圧供給することによって、図３に示すように膨らんだ形状となる。

【0030】

そしてこの被検査物Ｗの表面に、光源３の点灯によって照明光を照射し、駆動装置２によってターンテーブル１１を低速で水平旋回させながら、これによってゆっくり旋回する被検査物Ｗの表面を、１回転の間に撮像装置４が所定の時間間隔で複数回撮像し、これによって全周を撮像し、その画像データを出力する。

【0031】

撮像装置４から出力される画像データは演算処理装置７に取り込まれ、この演算処理装置７では、画像データを構成する各画素の輝度値をあらかじめ設定した閾値と比較し、輝度値が所定の閾値を超える画素を抽出し、その画素数（面積）によって、欠陥部分であるか、欠陥ではない微小な加工痕などによるものであるかを判定する。

【0032】

そして、膨張変形前の状態では図２に示すように、比較的大きな欠陥Ａ１は顕在化しているのに対し、欠陥部分Ａ２，Ａ３は傷や亀裂などの部分が閉じた状態にあるために画像データに顕在化されないが、本発明の欠陥検査装置では、図３に示すように被検査物Ｗを膨張させることで、前記欠陥部分Ａ２，Ａ３が開くように拡張されるので、従来の技術では検出できなかった閉じた欠陥も撮像手段４による画像データに顕在化され、検出可能となる。

【0033】

一方、被検査物Ｗの内周空間Ｓの圧力は圧力計６により計測されており、その計測データが演算処理装置７に取り込まれている。もし、欠陥部分Ａが浅く、被検査物Ｗをその厚さ方向へ貫通しないものであれば、前記内周空間Ｓの圧力はあらかじめ設定された時間以内に所定の圧力値に達し、エアポンプ５によるエアの加圧供給を停止した後も、内周空間Ｓの圧力が維持されるが、欠陥部分Ａが被検査物Ｗをその厚さ方向へ貫通したものであれば、供給されたエアは貫通欠陥から外部へ漏れ、被検査物Ｗの内周空間Ｓの圧力はあらかじめ設定された時間以内に所定の圧力値に達しない（被検査物Ｗが所定の大きさに膨らまない）ことになる。あるいは所定の圧力値に上昇させても、エアポンプ５によるエアの加圧供給を停止すると、内周空間Ｓの圧力が経時的に低下していくことになる。

【0034】

したがって、圧力計６による計測データから、欠陥部分Ａが非貫通のものであるか貫通したものであるかを判別し、例えば撮像装置４からの画像データにより検出された欠陥部分が設定値より小さいものであっても貫通した欠陥であると判別された場合や、非貫通であると判別された場合でも撮像装置４からの画像データにより検出された欠陥部分の面積が設定値を超えた大きさである場合（亀裂の成長により貫通してしまうおそれのある欠陥）をＮＧとし、画像データにより検出された欠陥部分が設定値より小さくかつ非貫通であると判別された場合に良品とするなどの論理回路を構成することができる。

【0035】

そして本発明によれば、撮像装置４からの画像データのみによる検査でも、あるいは画像データによらず圧力計６による漏れ検出のみによる検査でも検出できなかった欠陥を検出することができる。

【0036】

なお、検査台１の下部取付治具１３及び上部取付治具１５の環状溝１３ａ，１５ｂの負圧を解除して検査台１から被検査物Ｗを取り外す際にも、エアポンプ５によって被検査物Ｗの内周空間Ｓへエアを加圧供給することで、取付時と同様に、作業を容易に行うことができる。

【0037】

次に図４は、本発明の他の実施の形態による欠陥検査装置の概略構成を示すものである。この欠陥検査装置において、図１に示す実施の形態と異なるところは、検査台１がシャフト１２を備えておらず、エアポンプ５による被検査物Ｗの内周空間Ｓへのエアの加圧供給が、下部取付治具１３（又は上部取付治具１５）に設けられたエア供給路１６から行われるようになっていることにある。

【0038】

詳しくは、検査台１における下部取付治具１３には、被検査物Ｗの大径取付部Ｗ１の上側の首部を外嵌可能な円柱状の凸部１３ｃが形成され、上部取付治具１５にも同様に、被検査物Ｗの小径取付部Ｗ２の下側の首部を外嵌可能な円柱状の凸部１５ｃが形成されており、この嵌合状態で、不図示の真空ポンプの吸引作用によって、吸気路１３ｂ，１５ｂを介して環状溝１３ａ，１５ａに負圧を導入することで、被検査物Ｗの大径取付部Ｗ１及び小径取付部Ｗを検査台１における下部取付治具１３の上面及び上部取付治具１５の下面にしっかりと密着させることができるようになっている。その他の構成は、基本的に図１と同等とすることができる。

【符号の説明】

【0039】

１ 検査台
１６ エア供給路（加圧気体供給路）
３ 光源
４ 撮像装置
５ エアポンプ（給気手段）
６ 圧力計（圧力計測手段）
７ 演算処理装置（判定手段）
Ｓ 内周空間
Ｗ 被検査物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】