JP2004513046A - 回転対称性を有した複数の対象物を連続的に移動させるための装置ならびにこの装置の視覚的検査やチェックに対する応用 - Google Patents

Abstract

本発明は、回転対称性を有した複数の対象物（１）を連続的に移動させるための方法に関するものであって、コンベヤ（５）を具備している。本発明は、コンベヤ（５）が、２つの平行ガイド（６）と、これらガイド上にわたって張られている少なくとも一対のベルト（８）と、を備え、一対のベルトの中間かつ上面上において、対象物が、ガイドと同じ高さレベルにおいて移動するものとされ、各ベルトに関し、上トラックと下トラックとの間には、角度（１１）が形成され、対をなすベルトが、ガイドに関してそれぞれ同じ回転方向とされているとともに、上トラックから下トラックに向けて測った角度（１１）が互いに同じとされ、さらに、同じ移動速度とされていることを特徴としている。好ましくは、対をなすベルトは、折り畳まれたような経路をなす単一のベルトから構成される。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明の目的は、回転対称性を有した複数の対象物を連続的に移動させるための装置である。目標とする応用の１つは、円筒形対象物を高速で検査することである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
この場合における移動とは、並進移動と回転移動との組合せを意味している。すなわち、複数の対象物は、回転しつつ、同時に、前方へと移動する。これにより、例えば、対象物の外観や特性を検査するためのセンサに対して、（例えば円筒形の場合には）側面全体を見せることができる。製造ラインや検査ライン上において、装置が、複数の対象物に対する操作を最小としつつ、複数の対象物を互いに近接させながら連続流でもって、複数の対象物を高速で移動させ得ることが望ましい。したがって、要求されているタイプの移動は、製造の連続性と各対象物の変位とを同時に可能とするものでなければならない。この課題を満たす装置は、移動の一様性を保証しなければならない。移動の一様性は、対象物の主軸に沿った並進移動と主軸回りの回転移動との双方において完全に連続的なものでなければならない。これにより、例えば、高速においてさえも、複数の対象物の前進速度に課せられた制約にもかかわらず、良好な品質の検査（視覚的検査応用の場合には、良好な品質の像を得ること）が可能となる。このタイプの装置の構成は、単純な原理をベースとするものでなければならず、また、その操作は、容易に調節できるものでなければならない。
【０００３】
コンベヤベルトや他の搬送装置は、周知である。しかしながら、複数の対象物を適切な向きとした後に複数の対象物を並進移動させつつ同時に回転させるという必要性は、特殊な問題点を引き起こす。複数の対象物の並進移動と回転移動との双方を同時に行うシステムの製造は、容易ではない。それは、対象物に対して異なる２つの力を印加する場合、回転移動と並進移動とが互いに妨害し合って、摩擦を引き起こす。これにより、最終的な移動の円滑さが低減する。しかしながら、『中心合わせ不要な』グラインディング機械ツールにおいて利用されている手法が存在する。この手法においては、斜めに印加される摩擦によって、円筒形部材に対して回転移動を印加する。この場合、円筒形部材は、長さ方向にも移動する。ただし、この手法は、部材が十分に長いものである場合においてのみ、利用可能である。さらに、この手法では、流れの連続性が保証されていない。
【０００４】
この原理は、１９９３年１０月５日付けでもって Ｒｏｈｒｅｒ Ｉｎｃ Ｃｏｍｐａｎｙ 社（米国）に対して付与された“Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ａｐｐａｒａｔｕｓ”という題名の米国特許明細書第５，２４９，９１２号における検査システムと同様のいくつかの検査システムにおいて繰り返されている。この場合、摩擦により対象物を回転駆動するベルトと、このベルトの上方においてこのベルトを貫通して配置されていて対象物を並進駆動する二重ガイドと、によって、円筒形対象物に対して２つの移動が印加される。この特許文献において開示された応用は、渦流検査である。この特許文献において開示された手法においては、反転チャネル経路をスライドさせることによって円筒形対象物の向きを調節し、これにより、複数の円筒形対象物の軸を、前進方向に軸合わせし、横方向（ただし垂直ではない）に移動することによって対象物を回転駆動するための無端ベルト上にわたって対象物を通過させることにより、対象物を回転駆動する。
【０００５】
うまくないことに、このシステムは、対象物とガイドとの間の摩擦のために制約を受ける。この摩擦は、高速での完全なる規則的螺旋移動を妨害する。ガイドによって係止されている対象物に対して無端ベルトからもたらされる回転と並進とに関する同時移動は、ガイドのタイプにかかわらず、必然的に、対象物とガイド（上記特許文献においては、反転チャネル）との間の摩擦を生成する。これにより、移動の一様性が妨害され、特に高速においては、ガタガタとした揺れや振動を引き起こす。このような摩擦や振動の結果として、例えば視覚的検査の場合には、光学的検出器によって撮影される対象物の像が、ぼやけてしまうこととなる。このように、このような装置においては、特に高速において、高精度の検査において必要とされるような非常に高画質の像を得ることはできない。さらに、非常に不規則的に現れるものではあるけれども、深刻に損傷した部分が現れた場合には、回転駆動が妨害され、実際に停止することさえある。寄生的な摩擦がガイドの移動に悪影響を及ぼすこととは別に、そのような損傷部分とベルトとの間の接触が単一ラインだけであることにより、そのような損傷部分をうまく駆動することは、非常に困難である。最後に、ガイド（例えば、一重レールまたは二重レール）の存在のために、検査用センサを収容するために利用可能なスペースが制限されてしまい、Ｒｏｈｒｅｒ特許に開示されているもの以外の複数のセンサを使用する検査応用においては、スペースが不十分なものとなってしまう。
【０００６】
本発明による装置は、移動を改良することを意図しており、特に、従来技術における装置において本来的に付随する欠陥を除去することによって、妨害摩擦という問題点を完全に克服することを意図している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転対称性を有した複数の対象物を連続的に移動させるための装置であって、コンベヤを具備してなり、このコンベヤが、２つの平行ガイド（例えば、円筒形、または、丸められたサーベル形）と、これらガイド上にわたって緊密に張られている少なくとも一対のベルトと、を備え、一対のベルトの中間かつ上面上において、対象物が、ガイドと同じ高さレベルにおいて移動するものとされ、各ベルトに関し、上トラックと下トラックとの間には、角度（１１）が形成され、対をなすベルトが、ガイドに関してそれぞれ同じ回転方向とされているとともに、上トラックから下トラックに向けて測った角度（１１）が互いに同じとされ、さらに、同じ移動速度とされていることを特徴とする装置を提供する。
【０００８】
単純化のために、可動ベルトの一部によって被覆されている２つの平行ガイドは、以下においては『ガイドベルト』と称される。これにより、対象物が、ガイドを被覆しているベルトの可動部分に対して接触していること、および、ガイド自体に対しては直接的に接触しないこと、が表現される。各ガイドベルトは、ガイドベルトが案内しているベルト部分に対して、角度α（直角ではない）を形成し、この角度αは、角度（１１）によって直接的に決定される。
【０００９】
２つのガイドベルとの間の間隔は、調節可能とされ、この間隔を調節することによって、自然なＶ字形状が形成される。このＶ字形状によって、対象物の両側面が、回転移動とガイドの軸方向に沿った並進移動との双方についてベルトシステムから駆動を受ける。並進移動と回転移動との比率は、角度（１１）によって決定され、ガイドに対してのベルトの傾斜角度が可変とされていることのために、調節可能である。
【００１０】
この構成においては、駆動され検査を受ける部分と対象物を係止している人工的ガイド（側方ガイド）との間には一切の寄生摩擦が存在せず、原理に基づく本来的な性質として、回転移動と並進移動とが同時に行われる。この構成では、対象物は、一様に駆動され、高速であってさえも、ガタガタとした揺れや振動が発生することがなく、検査を行うことができる。視覚的検査を行う場合には、非常に高画質の像を得ることができる。
【００１１】
本発明による装置は、ガタガタとした揺れや振動を除去することによってだけではなく、対象物と駆動面との間における接触面積を増大させることによっても、対象物の駆動を改良する。すなわち、運動学的に一様な複数の領域にわたって良好に分散されている（単一の接触ラインではなく、対象物上の少なくとも２つのエッジ）ようにして、対象物と駆動面との間における接触面積を増大させ、損傷部分に対してさえも、螺旋運動の一様性を改良する。対象物が、２つの平行ガイドベルト間の間隔によって案内されていることにより、調節可能な間隔は、対象物の直径に応じて、対象物の回転駆動／並進駆動を最適化するように選択される。この間隔は、対象物が大きくなるほど、大きいものとされる。これにより、２つのベルト部分によって自然的に形成されているＶ字形状ガイド内においてより深い位置において支持されることとなり、対象物の経路がより安定化される。また、間隔が大きくなるほど、対象物に対するグリップ力が大きくなり、ベルト部分による回転駆動がより良好となる。
【００１２】
最後に、任意のセンサや他の有効なデバイスを収容するために使用可能なスペースが、対象物の側面回りにおいて１８０°以上にわたって完全に自由となる。それは、対象物の案内のための人工的ガイド（側方ガイド）が完全に除去されているからである。
【００１３】
本発明による駆動装置の好ましい実施形態においては、対をなすベルトは、同一の連続ループに属し、下トラックと上トラックとが、互いに連接されているとともに、２つの連結トラックのそれぞれによって互いに連接されている。このような単一の回転ベルトを使用することにより、ガイドベルトのところにおける移動速度が、単純にかつ信頼性高く同期される。
【００１４】
このタイプの検査装置は、少なくとも１つの母線に沿って対象物を照射するための光源と、母線を視野とする像センサと、付加的には、カメラの視野内に対象物が到達したことをカメラに対して通知し得る例えば光学的センサといったようなセンサと、を具備することによって、対象物の光学的検査に適用される。この付加的なセンサは、対象物の移動方向の横方向において対象物の経路に沿って配置される。
【００１５】
光学的検査に対するこのような応用は、対象物の周囲の空間を自由に利用できるという、本発明の一般的特徴点を有効に利用している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１７】
図１を参照されたい。前方側へと駆動されて検査を受けるものとされた対象物は、複数の円筒状核燃料ペレット（１）とすることができる。複数のペレット（１）は、適切な供給デバイス（例えば、最初に、振動ボウル（２）へと供給され、その後、シュート（３）に沿って案内されつつ傾斜ガター上へと落下し、傾斜ガター上において軸合わせされる）から供給されている。ペレットは、コンベヤ（５）のうちの、光学的検出器（他の図に示されている）が設けられている本発明の特徴部分へと到達する。
【００１８】
コンベヤ（５）は、一対をなす平行ガイド（６）と、複雑な形状でもって張られた無端ループ（７）と、を備えている。無端ループは、実質的には、ガイドベルト（６）の周囲に巻回されて張られた一対のベルト（８）によって構成することができる。ベルト（８）は、ガイド（６）よりも上側および下側において互いに隣接した上トラック（９）および下トラック（１０）を有している。下トラック（１０）および上トラック（９）は、正確には重なり合っておらず、２つのベルト（８）に関して、鉛直軸回りにおいて上トラック（９）から下トラック（１０）に向けて測ったときに、同じ値（大きさおよび符号において同じ）をなす角度（１１）を形成している。さらに、２つの上トラック（９）は、配向の向きが同じであるとともに、図２に明瞭に図示しているように、それぞれ対応するガイド（６）回りにおけるベルト（８）の回転方向が同じである。２つのガイドベルト（６）は、同期デバイスを必要とすることなく、正確に互いに同じ速度とされている。それは、この実施形態においては、２つのガイドベルトが、同一のベルトの各部分を物理的に形成しているからである。ガイドベルト（６）は、円形バーとすることができる、あるいは、例えばサーベルといったような丸められた固体、すなわち、半円形に沿って湾曲したエッジを有した平面支持体とすることができる。
【００１９】
上記構成により、２つのベルト（８）の中央に到達したペレット（１）は、回転駆動と完全に円滑な並進移動との組合せを受ける。それは、２つの上トラック（９）が、ガイド（６）に沿った全く同一の回転速度および全く同一の並進移動速度でもって全く同一な態様でペレットを駆動するからである。したがって、停滞することなく、ペレット（１）は、検出器による検査を受けつつ、側面の一部に沿って連続的に駆動される。回転速度と並進移動速度との比率は、角度（１１）の値によって調節される。一対をなすロール（１２）が、ロールの周囲に上トラック（９）および下トラック（１０）を張るために、各ベルト（８）に対して使用されている。２つのベルト（８）が１つの連続ループ（７）に属しているこの実施形態においては、ループ（７）を駆動するには、ただ１つのモータ（１９）によって、４つのロール（１２）の中の１つのロールを駆動するだけで十分である。ループ（７）には、一対のロール（１２）間に張られているとともに上トラック（９）と下トラック（１０）とをそれぞれ互いに連結している２つの連結トラック（１３，１４）も含まれている。ループ（７）が１つであることのために、２つのベルト（８）の速度を完全に同期させることができる。ロール（１２）は、角度（１１）の値と両ベルト（８）の張力とを調節し得るよう、フレーム（図示せず）上において、調節可能な部分を有した支持体上に設置することができる。同様に、２つの平行ガイドベルト（６）の間隔が、調節可能とされる。これにより、ペレットの直径の関数としても、ペレットを駆動および案内することができる。複数のペレット（１）がループ（７）を超えて移動したときには、複数のペレット（１）は、両ガイド（６）の間に形成された開口内へと落下する。これにより、複数のペレットは、図示しない適切な吸引デバイスによって回収される。複数のペレットをベルト上に適切に配置し得るのであれば、任意のものとすることができる供給デバイスが、部分的には、コンベヤの中央部よりも上流側においてベルトの上部分を直接的に形成することができることに、注意されたい。
【００２０】
円筒形状とされた核燃料ペレットの二重駆動をもたらすための二重経路を有した単一ベルトという手法を使用した視覚的検査装置の効果的な製造は、ペレットに対する特殊な取扱いを行う必要なく非常に高画質の像でもって高速に検査を行い得る手段をもたらす。使用されている原理は、装置構成を単純化するとともに、装置に関する調整手順を単純化する。
【００２１】
位置決め装置を使用して視覚的検査を行うといったような好ましい応用においては、検出装置は、光源（１５）を有している。この光源は、ペレット（１）に向いているとともに、ビームを放出することができ、好ましくは平面ビームを放出することができる。ビームは、ペレット上の母線を照射する。検出器（１６）は、複数の輝度センサ（１７）からなる直線状ストリップから構成されており、この直線状ストリップは、カメラ（１８）に対して接続されている。光源（１５）からのビームは、ペレット（１）の母線（２５）を照射した後、検出器（１６）へと向かう。これにより、この母線の像が形成され、カメラ（１８）は、ペレット（１）が前方移動する際に複数の母線の像を集積し、ペレット（１）の全体像を得る。ペレット（１）の経路の前方側に配置されたセンサを使用することにより、検出器（１６）およびカメラ（１８）の視野内にペレットが到着したことを検出することができ、撮影を開始することができる。このような撮影プロセスは公知である。そのため、このプロセスに関する特別の説明は、省略する。
【００２２】
ペレット（１）における欠陥は、通常は、寸法誤差や、あるいは、例えばスプリンターやクラックや開放キャビティやマークやスクラッチやピッチングや異物の混入といったような局所的表面欠陥である。いずれの場合においても、それら欠陥によって、ペレット（１）の表面上に、非一様性が形成される。光源（１５）からの光は、ペレット（１）に対して垂直な母線に到達した後に、検出器（１６）に向けて反射されるようなものとされている。そうでない場合には、光は、不規則的に反射したり、極度に弱められたり、あるいは、センサストリップ（１７）の近傍には到達しない。
【００２３】
対象物の照射方法としては、２つの可能な変形例が存在する。
【００２４】
第１の変形例においては、光は、図２に示すように、ペレット（１）の上側の母線をかすめるような光とすることができる。通常の状況では、光は、拡散によってセンサストリップ（１７）へと向けられる。ペレット（１）にキャビティやクラック等が存在する場合には、光は、その場所においては正常に散乱されることがなく、対応するセンサ（１７）へと向かわない。この方法では、非常に良好な結果が得られる。しかしながら、ペレットからの散乱光の強度が非常に弱いことにより、強力な光源を必要とする（あるいは、非常に感度の大きなカメラ／対物レンズアセンブリを必要とする）。さらに、光ビームのかすめるような照射位置を微調整することができる。
【００２５】
第２の変形例においては、光は、ペレット（１）の任意の母線に向けて照射され、反射によってセンサへと向けられる。光は、ペレットの規則的部分で反射された場合には、良好に位置決めされたセンサの中央線に向けて、正確に最大強度でもって反射する。しかしながら、表面欠陥の部分では、センサの軸に向けて光ビームが反射することはなく、欠陥は、かなり暗いものとして検出される。この方法の利点は、強度がずっと小さいような照射を使用できることである。さらに、対物レンズを全開放としたときに実際に飽和像が得られるようにカメラの位置を調節することによって、システムを容易に調節できることである。
【００２６】
カメラ（１６）は、変位に対する横方向において発光／受光モードで動作する光学的マイクロセンサを使用することによって、ペレット上において同期される。このタイプのセンサは、極めて周知であるので、図示していない。
【００２７】
このタイプの装置は、視覚的検査に加えて、例えば他の任意のタイプのセンサ（光学的センサ、磁気的センサ、電気的センサ、超音波センサ、渦流センサ、等）を使用した検査といったような他の多くの応用に対しても、使用することができる。
【００２８】
この装置は、また、検査以外にも、対象物の回転駆動に際して大きな駆動力を必要としないような任意のプロセスに対して適用することができる。
【００２９】
より一般的には、本発明による装置は、回転対称性を有している限りにおいては、任意の形状とされた対象物を取り扱うことができる（例えば、円筒形対象物、球形対象物、等）。
【図面の簡単な説明】
【図１】搬送装置の全体を示す平面図である。
【図２】搬送装置における特徴部分を示す側面図である。
【図３】光学的検出器デバイスを示す図である。
【符号の説明】
１　核燃料ペレット（対象物）
５　コンベヤ
６　ガイド
７　連続ループ
８　ベルト
９　上トラック
１０　下トラック
１１　角度
１３　連結トラック
１４　連結トラック
１６　検出器
１７　センサ
１８　カメラ

Claims (8)

1. 回転対称性を有した複数の対象物（１）の連続的な移動を制御するための装置であって、
   コンベヤ（５）を具備してなり、
   該コンベヤ（５）が、２つの平行ガイド（６）と、該ガイド上にわたって張られている少なくとも一対のベルト（８）と、を備え、
   前記一対のベルトの中間かつ上面上において、前記対象物が、前記ガイドと同じ高さレベルにおいて移動するものとされ、
   各ベルトに関し、上トラックと下トラックとの間には、角度（１１）が形成され、
   対をなす前記ベルトが、前記ガイドに関してそれぞれ同じ回転方向とされているとともに、前記上トラックから前記下トラックに向けて測った前記角度（１１）が互いに同じとされ、さらに、同じ移動速度とされていることを特徴とする装置。
2. 請求項１記載の連続的な移動を制御するための装置において、
   対をなす前記ベルトが、同一の連続ループ（７）の一部を形成し、
   前記下トラック（１０）と前記上トラック（９）とが、互いに連続しているとともに、連結トラック（１３，１４）のそれぞれによって互いに連接されていることを特徴とする装置。
3. 請求項１または２記載の連続的な移動を制御するための装置において、
   １つのセンサからなる検出器（１６）または前記ガイド（６）に対して平行とされた１つのストリップをなす複数のセンサ（１７）からなる検出器（１６）が設けられ、
   該検出器は、前記対象物（１）によって反射されたまたは散乱された光を検出可能とされていることを特徴とする装置。
4. 請求項３記載の連続的な移動を制御するための装置において、
   前記対象物の上側の母線をかすめるようにして光が照射され、拡散によって反射された光が、前記センサがなす前記ストリップに対して入射するものとされていることを特徴とする装置。
5. 請求項３記載の連続的な移動を制御するための装置において、
   前記対象物（１）の任意に向けて光が照射され、反射された光が、前記センサ（１７）がなす前記ストリップに対して入射するものとされていることを特徴とする装置。
6. 請求項１または２記載の連続的な移動を制御するための装置において、
   前記対象物（１）の経路上に、前記カメラの視野内に対象物が到達したことを通知し得るセンサが、配置されていることを特徴とする装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の連続的な移動を制御するための装置において、
   前記対象物（１）内の欠陥を検出し得るシステム（１６）を具備していることを特徴とする装置。
8. 請求項１〜６のいずれかに記載されたような連続的な移動を制御するための装置の使用方法であって、
   原子核燃料ペレットの光学的検査に対して適用することを特徴とする方法。