JPS637325B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は円型部材の表面欠陥検査方法及び装
置、特に表面欠陥を非接触で光学的に自動検査で
きる改良された表面欠陥検査方法及び装置に関す
るものである。

各種産業分野において密封シールその他多くの
用途に供される円型部材が用いられ、その材質と
してもゴム等の弾性材あるいはプラスチツク等
種々の材質が使用されている。この種の円型部材
は各シール部を有し、このシール部の欠陥が大き
な問題となる場合があり、従来においても、この
シール部の欠陥を精密に検査する方式が要望され
ていた。

例えば、周知のように油圧あるいは水圧装置に
おいて各種のシール部材が用いられており、特に
シリンダ内で摺動するピストン等にはリング状あ
るいはカツプ状の円型シール部材が用いられ、こ
れらの円型シール部材は圧力伝達を行う最も重要
な機能部品を形成する。従つて、円型シール部材
のシール面は高精度で加工されなければならず、
その表面欠陥は圧力漏洩、耐久力低下更にシール
部材の破損等を引起す原因となり、装置に組込ま
れる前に充分にその品質が検査されなければなら
ない。

前述した円型シール部材として自動車等のブレ
ーキシリンダにおけるゴム製のカツプが周知であ
り、運転者のブレーキ踏力を油圧力に変換して車
輪に制動力を与える重要な機能部品を形成し、カ
ツプの品質低下は自動車の制動機能に大きな悪影
響を与えるため、良好な品質及び高い耐久性が要
求される。従つて、自動車等のカツプはブレーキ
シリンダに組込む前にその全数が検査され微細な
表面欠陥であつても確実に検出し、このようなカ
ツプを不良品として除去しなければならない。

従来の円型シール部材の欠陥検出は主として目
視により行われ、前述したカツプ等では全数に対
して目視検査が行われているため、多くの検査員
を必要とする欠点があつた。また、目視検査では
個人差あるいは疲労度により検査精度に大きなバ
ラツキが生じ、更に大量のシール部材を自動的か
つ効果的に検査することができないという欠点が
あつた。

また、前述したカツプ等の円型シール部材は通
常の場合１枚のゴムシート上に複数個のカツプが
同時成型され、その後の加工工程においてシート
から各カツプが切離されて単体の製品となる。そ
して、この切離し加工は切断刃を所定部位に押当
て行うので、切断刃の刃面荒れあるいは加工時の
ゴムの逃げ等によつてこの加工面からなる平面部
に疵がつき易いという問題があり、この平面部は
ブレーキシリンダ等と直接摺動接触することはな
いが、平面部の疵すなわち肌荒れ、バリ、ピンホ
ール、ヒビ割れ、切れ込み等の表面欠陥に起因し
てカツプの耐久性が著しく低下し短時間の使用に
てシール面自体に欠陥が拡大するという問題があ
つた。そして、この平面部の欠陥は切断刃の損耗
度に起因することが多く、このために、円型シー
ル部材の平面部検査は加工工程直後に行うことが
好適であり、従来のように製品として保管されて
いるシール部材を最終工程で検査する場合には、
切断刃の異常発見が遅れ、大量の不良シール部材
を発生させるという問題があり、従来において
も、検査工程を加工工程直後に設けることが望ま
れているが、前述した目視による検査では実際上
このようなことが検査者の安全管理その他の面か
ら行うことができないという欠点があつた。

本発明は上記従来の課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、円型部材の表面欠陥を自動的
に非接触で光学検査することができ、安定した検
査を行い、かつ加工工程直後に自動検査可能な平
面部検査方法及び装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る方法
は弾性体から成り円錐面、平面部及び端面境界部
から成るシール部を有する円型シール部材を順次
一定の姿勢で自動的に検査部へ送給し、検査部に
て送給された円型シール部材を回転させながら、
該円型シール部材の前記円錐面に定振幅で平行走
査される検査光を、また前記平面部に対してスリ
ツト光束を大きな入射角で、更に前記端面境界部
に対して平行光線から成るスリツト光束を、それ
ぞれ照射し、円錐面及び平面部からの正反射光と
端面境界部からの透過光とをそれぞれ受光して電
気信号に変換し、該電気信号をこれに基づいて得
られた浮動閾値と比較して回転台の少なくとも１
回転中連続的に処理してこの間に円型シール部材
の前記各部の表面欠陥に相応する信号を抽出し、
該抽出信号に基づいて表面欠陥の良否を判定し、
連続的に各円型シール部材を良品又は不良品とし
て選別することを特徴とする。

また、本発明に係る装置は検査基台に回転自在
に設けられ弾性体から成り円錐面、平面部及び端
面境界部から成るシール部を有する円型シール部
材を載置回転する回転台と、回転台に被検査円型
シール部材を順次一定の姿勢で送給する自動送給
機構と、円型シール部材の前記円錐面に回転台の
回転軸とほぼ平行に回転台の回転速度より速い速
度で定振幅の平行走査制御される検査光を照射す
る偏光走査光源と、円型シール部材の前記端面境
界部に端面境界部を透過する平行光線から成るス
リツト光束を照射するとともに該円型シール部材
の前記平面部を横切るスリツト光束を大きな入射
角で照射するスリツト光束発生装置と、円錐面か
らの正反射光を受光して電気信号に変換する第１
の光電検出器と、端面境界部からの透過光を受光
して電気信号に変換する光電検出アレイと、光電
検出アレイの出力に基づいて透過光による端面境
界を検出する境界検出回路と、平面部からの正反
射光を受光して電気信号に受光する第２の光電検
出器と、第１の光電検出器と境界検出回路と第２
の光電検出回路の電気信号を回転台の少なくとも
１回転中連続的に浮動閾値との比較によつて処理
し円型部材の表面欠陥を検出する欠陥検出回路
と、欠陥検出回路の欠陥検出信号に応じて検査の
完了した円型シール部材を良品又は不良品として
選別する選別機構と、を含み、表面欠陥を非接触
で光学的に検査できることを特徴とする。

以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説
明する。

第１図には本発明において表面欠陥の検査に供
される円型部材の好適な一例としての自動車用カ
ツプが示され、この円型シール部材１０は軟質ゴ
ムから成り、軸５００に対して線対称の形状から
成り、自動車用ブレーキシリンダ内に挿入されて
その外周面がシール面として働く。第１図のシー
ル部材１０では４個所の主要なシール部を有し、
すなわちシリンダと接触する２個の円錐台面から
成る円錐面１０ａ，１０ｂ、両円錐面１０ａ，１
０ｂの稜を形成する端面境界部１０ｃそしてシー
ル部材１０の上面にあるリング状の加工面からな
る平面部１０ｄを含み、以下の実施例において
は、これらの円錐面１０ａ，１０ｂ、端面境界部
１０ｃ及び平面部１０ｄの表面欠陥を同時に検査
する装置について説明する。

第２図は本発明に係る表面欠陥検査装置の全体
構成が示され、またその要部断面が第３図に示さ
れている。装置基板１２には複数の支柱１４にて
検査基台１６が固定支持されており、該検査基台
１６には回転台１８が回転自在に設けられ、第１
図に示した円型シール部材１０が回転台１８上に
載置回転される。すなわち、回転台１８の回転台
軸２０が検査基台１６の下面に固定された回転機
構２２に連結されており、後述する回転機構２２
内のモータによつて回転台１８すなわち円型シー
ル部材１０が一定速度で回転駆動されることとな
る。

前記回転台１８へ被検査円型シール部材１０を
その加工直後に順次所定の姿勢で送給するために
自動送給機構２４が設けられ、自動送給機構２４
は整列フイーダ２６、直進フイーダ２８、搬送シ
リンダ３０及び吸着シリンダ３２を含み、円型シ
ール部材１０が自動的に送給される。すなわち、
整列フイーダ２６及び直進フイーダ２８は装置基
板１２に防振ゴム３４にて支持されたフイーダ基
板３６に固定されており、図示していない振動源
にて両フイーダ２６，２８に所定の機械的微振動
を与えることによつて整列フイーダ２６内に投入
された複数の円型シール部材１０は順次その姿勢
が一定に整列された後、直進フイーダ２８によつ
て直進送給される。そして、直進フイーダ２８の
出側端には検査基台１６に固定されたストツク台
３８が設けられており、直進フイーダ２８から直
進送給された円型シール部材１０はストツク台３
８上に一旦停止する。ストツク台３８上にシール
部材１０があるか否かの検出は一対の光学センサ
４０，４２により行われ、ストツク台３８上にシ
ール部材１０がある場合に吸着シリンダ３２の先
端に設けられている吸着ヘツド４４がシール部材
１０に向つて下降し、エアーの吸引力によつてシ
ール部材１０が吸着ヘツド４４に吸着され、吸着
シリンダ３２により上昇移動される。この後、ス
トツク台３８には直進フイーダ２８から次のシー
ル部材１０が直進送給され、次の検査のために待
機する。吸着ヘツド４４により吸着上昇されたシ
ール部材１０は搬送シリンダ３０の前進によつて
前記回転台１８の上方に移動され、シール部材１
０の軸５００が回転台１８の軸と一致するように
シール部材１０が吸着シリンダ３２の下降及び吸
着ヘツド４４の作動によつて載置される。

以上のようにして、被検査円型シール部材１０
は自動送給機構２４によつて正しく回転台１８に
送給され、吸着シリンダ３２は搬送シリンダ３０
によつて再び元の位置へ復帰し次の送給作動に備
える。尚、送給機構は回転台１８に被検査円型シ
ール部材１０を載置できる任意の機構とすること
ができる。

シール部材１０が回転台１８に載置されると、
回転台１８は回転機構２２によつて所定速度で回
転駆動され、同時にシール部材１０の円錐面１０
ａ，１０ｂ、端面境界部１０ｃ及び平面部１０ｄ
には光学系ユニツト４６に設けられた偏向走査光
源及びスリツト光束発生装置から所定の検査光が
照射され、機械的に非接触な光学的表面欠陥検査
作用が開始される。すなわち、シール部材１０の
円錐面１０ａ，１０ｂに対しては、偏向走査光源
の投光レンズ４８から回転台１８の回転軸とほぼ
平行に回転台１８の回転速度より速い速度で走査
制御される円錐面検査光が照射され、また、シー
ル部材１０の端面境界部１０ｃに対してはスリツ
ト光束発生装置の投光鏡５０から端面境界部１０
ｃを透過する端面境界部検査スリツト光束が照射
され、更にシール部材１０の平面部１０ｄにはス
リツト光束発生装置のスリツト部５２から平面部
１０ｄを横切る平面部検査スリツト光束が大きな
入射角で照射される。

本発明においては、前述したように、回転する
シール材１０の各面に各検査光が照射されるとと
もに、各面からの反射光が受光されて光学的な表
面欠陥検査が行われ、このために、装置には、円
錐面１０ａ，１０ｂからの正反射光を受光して電
気信号に変換する第１の光電検出器５４，５６、
そして、端面境界部１０ｃからの透過光を受光し
て電気信号に変換する光電検出アレイ５８、更
に、平面部１０ｄからの正反射光を受光して電気
信号に変換する第２の光電検出器６０が設けられ
ている。実施例において、前記各検出器５４，５
６、検出アレイ５８及び検出器６０はそれぞれ検
査基台１６に固定された支柱６２，６４，６６に
固定されている。尚、各面の検査光の照射及び反
射光、透過光の受光検出装置は単独又は組合せて
使用することができ、単一の検査基台に固定され
てもあるいは複数の検査基台に分離して固定され
てもよい。

前記光電検出アレイ５８には光電検出アレイ５
８の出力に基づいて透過光の端面境界部１０ｃの
端面境界を検出する境界検出回路６８が接続さ
れ、図において、境界検出回路６８は支柱６４に
固定された回路ユニツト内に設けられている。

前記各光電検出器により検出された反射光に基
づく電気信号は欠陥検出回路において回転台１８
の少なくとも１回転中連続的に処理され円型シー
ル部材１０の表面欠陥が検出される。実施例にお
いて、欠陥検出回路はマイクロコンピユータ７０
及びインターフエイス７２から成り、各検査系の
データを集約演算し欠陥判定が自動的に行われ
る。

そして、前記マイクロコンピユータ７０及びイ
ンターフエイス７２による判定結果は表示部７４
のランプ表示その他によつて良否表示が行われ、
また以下に述べる選別機構へ判定信号を供給して
検査の完了した円型シール部材１０の選別を行
う。

なお、前記表示部７４は表面欠陥の良否を
「OK」または「NG」として表示し、また連続的
に検査されるシール部材の不良率を示すためにラ
ンプ点灯回数を計数するカウンタを有する。

選別機構７５は検査基台１６の下方で装置基板
１２上に設けられた良否収納箱７６及び不良品収
納箱７８を含み、回転台１８の近傍に向つて開口
した排出ダクト８０の排出口が良品ダクト８２及
び不良品ダクト８４を介して前記両収納箱７６，
７８に導かれている。そして、両ダクト８２，８
４の分岐点には軸８６にて回動自在に軸支された
ダンパ８８が設けられており、該ダンパ８８の回
動が判定シリンダ９０によつて制御されている。
すなわち、マイクロコンピユータ７０の判定結果
が良品である場合には、判定シリンダ９０はダン
パ８８を第３図で示されるように回動制御して排
出ダクト８０と良品ダクト８２とを連通させ円型
シール部材１０を良品収納箱７６へ排出し、一方
不良品の判定時には、判定シリンダ９０はダンパ
８８を反時計方向へ回動して排出ダクト８０を不
良品ダクト８４に連通させ、円型シール部材１０
を不良品収納箱７８へ選別排出する。判定シリン
ダ９０の作動は表示部７４の判定表示と同時に行
われ、この後検査の完了した円型シール部材１０
はエアノズル９２から吹出すエアーによつて排出
ダクト８０内に吹送られ、前述した選別作用によ
つていずれかの収納箱７６，７８へ排出される。
なお、実施例においては、判定シリンダ９０また
はダンパ８８の故障時には、ダンパ８８は常に不
良品ダクト８４を開く方向に付勢され、検査終了
後の全円型シール部材１０を不良品収納箱７８に
向つて排出する構成から成る。尚、選別機構にお
いて、上記以外に、良品は良品収納箱に排出し、
不良品発生時には検査装置を停止させ、ランプ、
ブザー等にて不良発生を報知することも可能であ
る。

以上のようにして、本発明によれば、全自動で
円型シール部材１０の表面欠陥を検査することが
でき、以上の検査を繰返し行うことによつて迅速
に正確な表面欠陥検査を行うことが可能となる。

以下に、前述した円型シール部材１０の各表面
すなわち円錐面１０ａ，１０ｂ、端面境界部１０
ｃ及び平面部１０ｄの光学的欠陥検出部の構成及
び作用を順次詳細に説明する。

第４図には本発明に用いられる円錐シール面検
査機構の要部が示され、前記円型シール部材１０
は回転台１８上に載置されており、シール部材１
０の軸５００と回転台１８の回転台軸５０２とが
ほぼ同一軸に前述した自動送給機構２４により位
置決めされている。回転台１８には前述した回転
機構２２が連結され、すなわち回転台軸２０には
傘歯車１００が固定されており、モータ１０２に
固定された小傘車１０４と前記傘歯車１００とを
噛合結合することにより、モータ１０２の回転に
よつて回転台１８すなわち円型シール部材１０が
矢印Ａ方向に回転駆動されることとなる。回転台
軸２０の下端にはエンコーダ１０６が固定されて
おり、シール部材１０の回転位置及び角度が回転
角信号として電気的に検出され、この信号がマイ
クロコンピユータ７０内に設けられた欠陥検出回
路１０８へ供給されている。

シール部材１０の近傍には光学系ユニツト４６
内に設けられた偏向走査光源１１０が設けられて
おり、該偏向走査光源１１０はレーザ１１２を含
み、ヘリウムネオンレーザ等の気体レーザ１１２
からは単色性及び指向性の良好な細光線が放射さ
れ、該細光線はプリズム系１１４を通つて光偏向
器１１６へ送り込まれる。光偏向器１１６はそれ
自体の振動周期によつて振動する鏡あるいは外部
から供給される交流信号に同期して光偏向作用を
行う鏡等を有し、実施例においては広角度に偏向
可能なガルバノミラーが用いられている。光偏向
器１１６の偏向面は前記回転台１８の回転軸５０
２に沿つて設定されており、この結果、光偏向器
１１６から反射された偏向光は回転軸５０２に向
つて進み、更にこの偏向光は光偏向器１１６の矢
印Ｂ、Ｃの振動に従つて走査制御されることとな
る。もちろん、光偏向器１１６の前記ミラー振動
による走査速度は前記回転台１８の回転速度より
充分速く設定されている。偏向走査光源１１０は
更に投光レンズ４８を含み、前記扇形に走査され
る偏向光は投光レンズ４８によつて走査面に沿つ
た平行光線に変換され、この平行光線がシール部
材１０の円錐シール面１０ａ，１０ｂに走査照射
される。すなわち、投光レンズ４８にて平行に走
査される光線によつて、シール部材１０の品種あ
るいは偏心等に起因する検査感度の変動を除去す
ることができ、また、この光線は集束されている
ので検出分解能を著しく向上させることができ
る。

前記偏向走査光源１１０からの平行光線はシー
ル部材１０の両円錐シール面１０ａ，１０ｂによ
り反射され第１の光電検出器５４，５６により受
光され電気信号に変換される。両光電検出器５
４，５６は両円錐シール面１０ａ，１０ｂの表面
に欠陥がない状態で正反射光を受光する位置に設
けられ、両検出器５４，５６の検出電気信号は欠
陥検出回路１０８へ供給される。

前述した回転台１８、偏向走査光源１１０及び
光電検出器５４，５６からの検査情報は前記欠陥
検出回路１０８へ供給され、回転台１８の少なく
とも１回転中連続的にこれらの情報が処理され、
円錐シール面１０ａ，１０ｂの欠陥から生じる乱
反射により欠陥を検出し、欠陥検出回路１０８の
出力により前述した表示部７４及び選別機構７５
の作動が制御される。

円錐シール面検査機構は以上の構成から成り、
以下にその作用を説明する。

本実施例においては回転台１８の１回転により
１個のシール部材１０の検査が完了し、その後自
動送給機構２４によつて次のシール部材１０が回
転台１８上に載置される。この時、シール部材１
０の軸５００は回転台１８の回転軸５０２とほぼ
一致した位置に設定されるが、両軸５００，５０
２に若干の狂いがあつても本発明においては、偏
向走査源１１０からの照射平行光線は充分に検査
が必要とされる円錐シール面１０ａ，１０ｂをカ
バーする照射領域を有し、また両円錐シール面１
０ａ，１０ｂからの正反射光はその位置が若干変
動した場合においてもこれらの正反射光に対して
充分大きな面積を有する光電検出器５４，５６に
より受光されるので、前記軸５００，５０２の狂
いは検査性能に大きな影響を与えることはない。

シール部材１０が回転台１８に載置された後、
モータ１０２により回転台１８は一定速度で回転
駆動され、同時に偏向走査光源１１０からは前記
回転台１８の回転速度より大きな走査速度で細く
絞られた走査光が円錐シール面１０ａ，１０ｂに
照射される。

第５図には投光レンズ４８から照射された光に
よつてシール部材１０の円錐シール面１０ａ，１
０ｂがその全面にわたつて走査される状態が示さ
れ、シール部材１０の矢印Ａ方向への回転と照射
光の往復走査移動Ｄによつて５０４で示される光
点軌跡が得られ、回転台１８の１回転中に全円錐
シール面１０ａ，１０ｂを走査可能である。な
お、第３図の光点軌跡５０４は説明を簡単にする
ために粗く示してあるが、実際には偏向走査光源
１１０の偏向速度を回転台１８の回転速度に比し
て大きく設定するので、光点軌跡５０４は極めて
密な軌跡を描くこととなる。

投光レンズ４８からの照射光は、両円錐シール
面１０ａ，１０ｂから反射され、正反射光として
光電検出器５４，５６に進むが、両円錐シール面
１０ａ，１０ｂに欠陥その他が存在する場合に
は、反射光は乱反射し、この結果、欠陥部走査時
には光電検出器５４，５６の検出信号値が著しく
減少することが理解される。従つて、この出力信
号の変動を欠陥検出回路１０８で検出することに
よりシール部材１０の良否を検査することが可能
となる。

第６図には照射光の１走査周期間における光電
検出器５４の出力波形が示され、第６図Ａから明
らかなように、偏向走査は円錐シール面１０ａの
上方から開始され時刻t₁からt₂までの範囲で円錐
シール面１０ａの走査を完了し、更に下方へ向う
走査によつて円錐シール面１０ｂの走査を行い、
時刻Ｔ／２にて最下走査位置に達し、ここから反
転走査が行われ、再び円錐シール面１０ｂを走査
した後時刻t₃からt₄にて下から上へ向う円錐シー
ル面１０ａの走査を行い、時刻Ｔにて１走査を完
了する。

第６図Ｂ、Ｃは光電検出器５４の電気的出力信
号を示し、Ｂは円錐シール面１０ａが正常な平面
状態を有する場合、そしてＣは円錐シール面１０
ａに欠陥がある場合を示す。第６図Ｂから明らか
なように、時刻t₁〜t₂、t₃〜t₄においては光電検
出器５４から若干の変動は有するもののほぼ一定
の検出信号が得られ、正反射光が安定しているこ
とからこの走査領域内では欠陥がないと判断する
ことができ、一方、第６図Ｃでは、表面欠陥によ
る乱反射の結果電気的出力信号が著しく低下する
部分があり、このことから、円錐シール面１０ａ
に疵の表面欠陥があると判断することができる。

以上のようにして、光電検出器５４あるいは５
６からの電気的検出信号を回転台１８の１回転中
連続的に処理すれば円錐シール面１０ａ，１０ｂ
全面にわたつた欠陥検出を行うことができるが、
円錐シール面１０ａ，１０ｂの場所による反射率
の不均一、シール部材１０と回転台１８との偏心
その他の原因によつて回転台１８の１回転中に表
面欠陥がないにも拘らず大きな信号値変動が生じ
る場合がある。第７図Ａには回転台１８の１回転
中に前述した種々の原因により周期的な変動が生
じる場合を示し、このような大きな変動を含む信
号に対しては欠陥検出回路１０８として従来の一
般的な固定閾値による比較では正しい検査結果を
得ることはできない。すなわち、第７図Ｂには回
転板１回転中の前検出信号に対して固定閾値V_H
を適用した状態が示され、ノイズ混入を防ぐため
に固定閾値V_Hをある程度大きくすると、第７図
Ｂのように正常部でありながら完全に欠陥信号と
判断される場合が生じ、このような固定閾値比較
型の欠陥検出回路を本発明に用いることは困難で
ある。

このために、従来の他の欠陥検出方式として浮
動閾値方式の回路が提案されており、第８図Ａで
示されるように、実線で示される検出信号値に対
してこれに対応した若干の遅れを有する破線で示
される浮動閾値を設定し、両者の比較により第８
図Ｂで示される弁別信号を出力する回路構成から
成る。この浮動閾値方式によれば、第７図で示し
た周期的検出信号値変動等の影響を除去すること
ができるが、浮動閾値の時間遅れにより、実際の
欠陥が縮小して検出され、あるいは円錐シール面
１０ａの走査開始点あるいは終了点における欠陥
を検出することができない等の欠点があつた。

以上のことから、本発明の実施例では、第９図
に示される欠陥検出回路１１０が用いられ、従来
の浮動閾値方式を更に改良して本発明のような表
面欠陥を確実に検出できる回路を提供している。

第９図には光電検出器５４側の処理回路が示さ
れているが、光電検出器５６側も同一の処理回路
から成る。光電検出器５４は光ダイオード等を含
み円錐シール面１０ａからの正反射光をその受光
量に対応した電気量の電気信号に変換し、その出
力が一方で比較器１１８の正入力端に供給され、
また他方が浮動閾値に変換されて比較器１１８の
負入力端に供給される。すなわち、光電検出器５
４の出力は遅延回路１２０にて所定量遅延され、
減衰器１２２によりその出力が減衰される。この
結果、減衰器１２２の出力は正常表面からの正反
射光に対してはその変動を小さくし、一方欠陥表
面からの乱反射光に対しては充分検出可能な信号
変化特性を与えることができる。減衰器１２２の
出力には加算器１２４にてバイアス電圧発生器１
２６のバイアス電圧が加算され、このバイアス電
圧は光電検出器５４の暗電圧より僅かに大きい電
圧値に設定されており、この結果、加算器１２４
からは浮動閾値が出力される。本実施例において
特徴的なことは、加算器１２４の浮動閾値がサン
プルホールド回路１２８を介して前記比較器１１
８へ供給されていることであり、サンプルホール
ド回路１２８のホールド入力には比較器１１８の
出力が供給されており、サンプルホールド回路１
２８から出力される浮動閾値は比較器１１８から
欠陥検出信号が出力された時の閾値にホールドさ
れることとなり、また比較器１１８の検出信号が
消滅した時に再びサンプルホールド回路１２８の
ホールド作用が解除され、加算器１２４からの浮
動閾値をそのまま比較器１１８へ出力することが
できる。

以上のようにして光電検出器５４の欠陥検出が
行われ、比較器１１８の出力が更に電気的に処理
されてシール部材の良否を判定する信号に変換さ
れるが、前述した欠陥検出信号発生作用を以下に
第１０図の波形図を参照しながら説明する。

第１０図Ａは比較器１１８の両入力を示し、実
線は光電検出器５４から直接供給される正入力そ
して破線はサンプルホールド回路１２８から供給
される浮動閾値入力を示している。また第１０図
Ｂには比較器１１８の出力が示され、円錐シール
面１０ａの表面が正常な状態には「１」信号がそ
して欠陥表面の場合には「０」信号が出力され
る。

円錐シール面１０ａの表面状態が検出される時
刻t₁までの初期状態では正反射光は光電検出部５
４に供給されないので、比較器１１８の出力は
「０」となり、この時、サンプルホールド回路１
２８はホールドモードとなり、それ以前の浮動閾
値を保持している。時刻t₁から円錐シール面１０
ａの光走査が開始され、光電検出器５４に正反射
光が受光されるとその出力は上昇しサンプルホー
ルド回路１２８にホールドされていた閾値より光
電検出器５４の出力が高くなると比較器１１８は
反転し「１」信号を出力する。この結果、サンプ
ルホールド回路１２８のホールドが解除され、そ
の出力である浮動閾値は光電検出器５４の出力電
圧を遅延し更に減衰した電圧を出力することとな
る。そして、表面に欠陥がある場合に光走査が欠
陥部に到達すると光電検出器５４の受光量は急激
に低下し、この結果、検出出力も急激に低下す
る。そして、時刻t₅において比較器１１８の出力
が「０」となり欠陥検出信号が出力されるととも
に、この瞬間にサンプルホールド回路１２８を再
びホールドし、この時の浮動閾値電圧を保持する
ことができる。そして、光走査が欠陥を通過し受
光量が正常に復帰すると、光電検出器５４の出力
は再びサンプルホールド回路１２８の出力より高
くなり、時刻t₆にて比較器１１８が反転し再びサ
ンプルホールド回路１２８は追従モードに復帰す
る。従つて、欠陥部を走査しているt₅〜t₆期間中
サンプルホールド回路１２８はその出力値がホー
ルドされることとなり、従来のような欠陥信号の
縮小あるいは走査領域両端における未検出等を確
実に防止することができる。円錐シール面１０ａ
を下から上へ走査する時刻t₃〜t₄においても同様
のサンプルホールド作用が行われ、時刻t₇〜t₈に
おいて前述したサンプルホールド回路１２８のホ
ールド作用が行われる。

以上のようにして、本実施例によれば、従来の
浮動閾値方式の欠点を解消し、反射光量の変化に
追従して最適な比較閾値の調整を行うことがで
き、従来の欠陥縮小あるいは境界部における弁別
不能等を解消することが可能となる。

第９図において、比較器１１８の欠陥検出信号
はデジタル処理されるためにゲート１３０の一方
の入力に供給され、ゲート１３０の他方の入力に
供給されているクロツク発振器１３２のクロツク
パルスとの論理積がとられ、復向走査の半周期の
ゲート１３０を通過するクロツクパルスが第１カ
ウンタ１３４に計数される。第１カウンタ１３４
の計数値は光偏向器１１６の偏光制御回路１３６
の出力により偏向走査の半周期毎にリセツトされ
ており、この結果、第１カウンタ１３４の計数値
は走査周期の半周期内における欠陥検出時間の増
大により減少することとなり、これによつて欠陥
の大大きさをデジタル値として検出することがで
きる。

同時に、比較器１１８の出力は直接第２カウン
タ１３８にて計数されている。第２カウンタ１３
８も偏向制御回路１３６の出力により偏向走査の
半周期毎にリセツトされている。前記両カウンタ
１３４，１３８の出力は直接及びオアゲート１４
０を介して演算器１４２に供給され、回転台１８
の１回転中両カウンタ１３４，１３８からの計数
値を演算処理する。従つて、演算器１４２では、
各半周期毎に検出される第１カウンタ１３４の計
数値をそれ以前の計数値と比較して両者の差から
計数値の急変により表面の欠陥を検出することが
でき、また偏向走査方向と直角方向に長い欠陥に
対しては第２カウンタ１３８からの計数値にて欠
陥判別を行うことができる。すなわち、第１カウ
ンタ１３４の計数値変動は偏向走査方向に長い欠
陥部を計数値の変動として検出し、また偏向走査
方向と直角方向に対しては第１カウンタ１３４の
計数値変動は少ないが、第２カウンタ１３８から
は各半周期毎に欠陥の有無を検出することがで
き、これが所定期間連続している場合に演算器１
４２は欠陥信号を出力することができる。第２カ
ウンタ１３８は各半周期毎に少なくとも１個の欠
陥がある時に２以上の計数値を出力し、このため
に、オアゲート１４０は第２カウンタ１３８の２
ビツト以上のＱ出力を論理和演算しており、少な
くとも１個の欠陥がある時に演算器１４２へオア
ゲート１４０から有欠陥信号を出力し、演算器１
４２はこれを回転台１８の回転方向にわたつて演
算し、欠陥を識別することができる。

以上のようにして、欠陥検出回路１１０の良否
判定信号は直接表示部７４によりシール部材１０
の良否判定を行い、また選別機構７５によつて不
良シール部材を除去することができる。

次に、第２，３図の端面境界部１０ｃの検査機
構を第１１，１２図に基づいて説明する。

第１１，１２において、前述した光学系ユニツ
ト４６にはスリツト光束発生装置１４４が設けら
れており、該スリツト光束発生装置１４４はラン
プあるいはレーザ等からなる平行光束発生用の光
源実施例においてはレーザ１１２及びこの平行光
束をハツチングで示した（第１２図）スリツト光
束に変換して外部へ照射するレンズ鏡系１４６と
を含み、投光鏡５０を出たスリツト光束５０６が
前記円型シール部材１０の端面境界部１０ｃを透
過して照射される。そして、前記スリツト光束５
０６の光路上には光電検出アレイ５８がスリツト
光束５０６に沿つて、すなわち回転台１８の半径
方向に沿つて設けられており、円型シール部材１
０の端面境界部１０ｃを透過したスリツト光束を
光電変換することができる。実施例における光電
検出アレイ５８は１列に整列配置されたダイオー
ドアレイ等から成り、ダイオードアレイが電気的
に接続された走査回路１４８とともに自己走査型
光電検出アレイを形成している。前記光電検出ア
レイ５８の出力に基づいて透過光の端面境界部１
０ｃの端面境界を検出するために境界検出回路６
８が設けられており、光電検出アレイ５８を走査
駆動するために境界検出回路６８にはクロツク発
振器１５０が設けられ、その走査クロツク５０８
によつて走査回路１４８を順次走査駆動し、光電
検出アレイ５８が第１２図の左方向から順次光電
変換されることとなる。走査回路１４８の走査開
始をトリガするために、クロツク発振器１５０の
出力は走査開始信号発生器１５２に供給され、走
査開始信号５１０にて前記走査回路１４８の走査
が開始される。走査開始信号５１０は更に前記走
査クロツク５０８を計数するカウンタ１５４のリ
セツト信号としても用いられ、光電検出アレイ５
８の走査開始とともにカウンタ１５４が零から走
査クロツク５０８の計数を開始する。光電検出ア
レイ５８の光電変換信号は比較器１５６へ供給さ
れ、比較器１５６は実施例においてワンシヨツト
回路から成り、光電検出アレイ５８の走査されて
いる素子へ光照射がある場合には比較器１５６か
らは出力が発生しないが光電検出アレイ５８の走
査されている素子が端面境界部１０ｃの影部に入
り光照射がなくなつた時に比較器１５６からは出
力が供給され、端面境界部の端面境界を検出する
ことができる。すなわち、比較器１５６の出力は
カウンタ１５４の計数停止入力に供給されてお
り、境界走査時にカウンタ１５４は走査クロツク
５０８の計数を停止する。そして、カウンタ１５
４の計数値はラツチ回路１５８にてラツチされ、
光電検出アレイ５８の１回の走査毎にラツチ回路
１５８のラツチ値が境界検出回路６８の検出信号
として欠陥検出回路１０８へ供給される。なお、
比較器１５６の出力はラツチ回路１５８へロード
信号としてまた欠陥検出回路１０８へインターラ
プト信号として供給されている。

本実施例における端面境界部欠陥検査機構は以
上の構成からなり以下にその作用を説明する。

自動送給機構２４から被検査円型シール部材１
０が回転台１８へ供給されると、前述したように
回転台１８は回転駆動され、同時にスリツト光束
発生装置１４４からは円型シール部材１０の端面
境界部１０ｃに向つてスリツト光束５０６が図の
下方から照射される。このスリツト光束５０６は
回転台１８のほぼ半径方向に長い断面形状を有
し、またその長手方向幅は円型シール部材１０の
直径その他の変更によつても充分端面境界部１０
ｃをカバーするだけの大きさに設定されており、
種類の異なる各種の円型シール部材１０を同一の
検査装置にて検査することが可能となる。

前述したスリツト光束５０６の照射により、端
面境界部１０ｃの端面境界は光電検出アレイ５８
上に正確に投影されることとなる。すなわち、ス
リツト光束５０６が端面境界部１０ｃにより遮断
されない領域では、そのまま光電検出アレイ５８
に到達しその投影面は「明」となり、一方、端面
境界部１０ｃにて遮断された影の部分はその投影
面が「暗」となり、この明暗の境界部が端面境界
部１０ｃの端面境界を正確に示すこととなる。従
つて、本発明における光学検査では、端面境界部
１０ｃへの結像を必要とすることなく、端面境界
部１０ｃはスリツト光束５０６内の任意の位置に
おくことが可能となり、前述したシール部材１０
の直径その他の変更時にも何ら調整を必要とする
ことがなく極めて実用価値の高い検査装置を得る
ことが可能となる。

光電検出アレイ５８の明暗の境界は境界検出回
路６８により検出され、明暗の境界が光電検出ア
レイ５８のいずれかの素子上にあるかによつて境
界信号を弁別することができる。この弁別作用は
周知の手法により行うことができ、例えば光電検
出アレイ５８の各素子に番地を付し、各番地を走
査クロツク５０８の計数値によつて弁別すること
が可能となる。すなわち、実施例における自己走
査型光電検出アレイは走査開始信号５１０によつ
て各素子を順次走査クロツク５０８に従つて走査
し、各素子への入射光量を走査クロツク５０８に
同期した時系列の信号として出力し、この光電変
換信号は端面部１０ｃに対応した明暗境界を走査
した直後に零となり、この時の走査クロツク計数
値がカウンタ１５４に計数され、この計数値がラ
ツチ回路１５８で保持されることとなる。この保
持値は明暗境界にある光電検出素子の特定番地に
対応し、境界検出回路６８から境界信号として欠
陥検出回路１０８へ出力されることとなる。

本発明において、回転台１８の回転速度は光電
検出アレイ５８の１走査周期に比して充分遅い速
度に設定されており、この結果、端面境界部１０
ｃはその端面境界がもれなく検査されることとな
る。

欠陥検出回路１０８は回転台１８の１回転中の
境界検出信号を比較し、表面欠陥がある場合の境
界での著しい信号値変化に基づいてこの欠陥を検
出することができ、この欠陥検出は円型シール部
材１０と回転台１８との軸違いその他による周期
的変動を除去するために、光電検出アレイ５８の
各走査毎に比較され、欠陥検出時の信号値急変に
より前記欠陥検出作用を行うことができる。そし
て、欠陥検出回路１０８の出力は表示部７４及び
選別機構７５を作動させ、良否表示及び不良品除
去を行うことができる。

次に第２，３図に示した平面部１０ｄの検査機
構を第１３図に基づいて説明する。

前記スリツト光束発生装置１４４から分光され
たスリツト光束は第２，３図に示したスリツト部
５２を介して第１３図の平面部１０ｄに平面部１
０ｄを横切るスリツト光束５１２として大きな入
射角θで照射されている。

円型シール部材１０の平面部１０ｄにて反射さ
れた反射光５１４は第２の光電検出器６０にて電
気信号に変換され、実施例における光電変換器６
０は受光レンズ１６０及び光電変換器１６２を含
み、平面部１０ｄからの正反射光が受光されると
ともに受光量に対応した電気信号に変換され、こ
の電気信号が前記欠陥検出回路１０８へ供給され
る。

欠陥検出回路１０８の出力は表示部７４及び選
別機構７５へ供給され、各円型シール部材１０の
平面部１０ｄに欠陥があるか否かにより良不良の
表示を行い、また表面欠陥のある円型シール部材
１０を不良品として除去することができる。

平面部検査機構は以上の構成から成り、以下に
その作用を説明する。

平面部１０ｄに向つて照射されるスリツト光束
５１２はその長手方向が円型シール部材１０の半
径方向に向い、この結果、円型シール部材１０の
寸法あるいは品種が変更され、または回転台１８
との軸の不整あるいはシール部材１０の歪み等の
影響を受けることなく常にスリツト光束５１２を
その平面部１０ｄに照射することができる。ま
た、スリツト光束５１２の入射角θは大きく設定
され、実施例においては70゜程度に設定されてお
り、この結果、黒色ゴムのような極めて低反射率
の材質から形成されている円型シール部材１０に
対しても正反射方向に大きな反射光５１４を生じ
させることができ、ノイズ混入の少ない効果的な
反射作用を得ることが可能となる。また、入射角
θを大きくすることにより、平面部１０ｄの幅が
大きく変化した場合においても、平面部１０ｄを
確実にスリツト光束５１２内に納めることがで
き、形状の異なる種々の円型シール部材１０を同
一の検査装置にて検査することができるという利
点も有する。

以上のようにして、回転台１８の少なくとも１
回転により、平面部１０ｄを全面に渡つてスリツ
ト光束５１２にて照射することができ、この時の
反射光５１４を光電検出器６０により検出するこ
とにより、平面部１０ｄの全面を検査することが
可能となる。すなわち、平面部１０ｄの表面が正
常である場合には、ほぼ均一の光量を有する反射
光５１４が得られ、この結果光電検出器６０の電
気信号もほぼ一定値となるが、平面図１０ｄに疵
その他の表面欠陥がある場合には、反射光５１４
は乱反射によつて著しく減少し、この結果光電検
出器６０の電気信号も著しく低下し、この電気信
号値の変化を欠陥検出回路１０８により電気的に
処理することによつて欠陥を確実に高精度で検出
することが可能となる。

前記光電検出器６０の受光レンズ１６０は光検
出の視野、視方向を限定し、背景光あるいは拡散
光の入射を阻止してノイズ混入を防ぐために有効
であり、その光軸はほぼ正反射方向に設定されて
いるが、平面部１０ｄへの結像は不要でその視野
及び視方向は充分に大きな領域を有するように設
定されており、平面部１０ｄの位置が若干移動し
た場合においても良好な光検出作用を達成するこ
とができ、円型シール部材１０の大きさあるいは
回転台１８への設置位置が変化しても良好な検出
作用を得ることが可能となる。

以上のようにして光電検出器６０の出力は表面
欠陥に対応した変化を示し、このことから円型シ
ール部材１０の良否を判定することができるが、
電気的な信号処理をする欠陥検出回路１０８の好
適な実施例が第１４図に示されている。

平面部１０ｄからの反射光５１４は回転台１８
の１回転に対して周期的な変動を有し、この変動
は表面欠陥の有無に拘らず平面部の角度あるいは
シール部材１０の偏心等に起因し、この周期的変
動を除去するために、実施例における欠陥検出回
路１０８は検出信号と対応した浮動閾値を検出信
号と比較して表面欠陥を識別する機能を有する。

第１４図において、欠陥検出回路１０８は比較
器１６４を有し、その負入力端には光電検出器６
０の検出信号が直接供給され、また正入力端には
光電検出器６０の検出信号に対応する浮動閾値が
供給されている。すなわち、光電検出器６０の出
力はローパスフイルタ１６６及び減衰器１６８を
通つて高次成分が除去されるとともに所定の減衰
作用が行われ、浮動閾値として比較器１６４へ供
給されている。

第１５図には欠陥検出回路６０の特性図が示さ
れ、第１５図Ａには実線で光電検出器６０の出力
が示され、またこれにほぼ追従しかつ高次成分が
除去されるとともに電圧値が減衰された浮動閾値
が破線にて示されている。この浮動閾値方式によ
れば、平面部１０ｄの全周に渡る低次の反射率不
均一、回転の偏心、光源光量の変動等の影響を軽
減することができ、常に均一の欠陥検出精度を得
ることが可能となる。第１５図Ａにおいて欠陥部
は出力の著しい減少として示され、この時浮動閾
値はロータスフイルタ１６６の作用によつてこの
急激な変動を平滑しているので、欠陥部におい
て、光電検出器６０の出力は浮動閾値より低下す
ることとなり、第１５図Ｂで示されるように比較
器１６４からは「１」なる検出信号を得ることが
できる。

尚、前述した実施例においては、円型部材を円
型シール部材として説明したが、ゴム栓あるいは
ゴムリング等の円型部材にも本発明は適用可能で
ある。

以上説明したように、本発明によれば、従来の
目視ではほとんど検出できなかつた微細な表面欠
陥をも極めて高精度に検出することができ、また
大量の円型シール部材を迅速に非接触で自動検査
可能となり、また平面部の欠陥に起因する円型シ
ール部材の不良あるいは耐久性低下を確実に防止
することができる。

また、本発明によれば、自動検査装置を加工工
程の直後に配置することができ、平面部の欠陥に
よつて切断刃の損耗等を迅速に発見することがで
き、円型シール部材の不良率を著しく低下させる
ことが可能となる。

更に、本発明によれば、自動車ブレーキ用のカ
ツプ等に有効な検査装置を提供することが可能と
なり、またゴム等の軟質材から成る円型シール部
材に何らの機械的応力を加えることなく非接触で
正確な検査を行うことができるという利点を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によつて検査される円型シール
部材の好適な一例を示す断面図、第２図は本発明
に係る表面欠陥検査装置の好適な実施例を示す斜
視図、第３図は第２図の―断面図、第４図は
本発明に係る円錐シール面検査機構の好適な実施
例を示す概略構成図、第５図は第４図における円
錐シール面の偏向走査状態を示す説明図、第６図
は第４図における光電変換作用を示す波形図、第
７図及び第８図は従来の光電変換作用の問題点を
示す波形図、第９図は第４図の実施例に用いられ
る欠陥検出回路の具体的な実施例を示す回路図、
第１０図は第９図の欠陥検出作用を示す波形図、
第１１図は本発明に係る端面境界部検査機構の好
適な実施例を示す概略構成図、第１２図は第１１
図の回路構成を含む概略説明図、第１３図は本発
明に係る平面部検査機構の好適な実施例を示す概
略構成図、第１４図は第１３図における欠陥検出
回路の好適な実施例を示す回路図、第１５図は第
１４図の作用を説明する波形図である。 １０……円型シール部材、１０ａ，１０ｂ……
円錐シール面、１０ｃ……端面境界部、１０ｄ…
…平面部、１８……回転台、２４……自動送給機
構、４６……光学系ユニツト、４８……投光レン
ズ、５０……投光鏡、５２……スリツト部、５
４，５６……第１の光電検出器、５８……光電検
出アレイ、６０……第２の光電検出器、６８……
境界検出回路、７５……選別機構、１０８……欠
陥検出回路、１１０……偏光走査光源、１４４…
…スリツト光束発生装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弾性体から成り円錐面、平面部及び端面境界
   部から成るシール部を有する円型シール部材を順
   次一定の姿勢で自動的に検査部へ送給し、検査部
   にて送給された円型シール部材を回転させなが
   ら、該円型シール部材の前記円錐面に定振幅で平
   行走査される検査光を、また前記平面部に対して
   スリツト光束を大きな入射角で、更に前記端面境
   界部に対して平行光線から成るスリツト光束を、
   それぞれ照射し、円錐面及び平面部からの正反射
   光と端面境界部からの透過光とをそれぞれ受光し
   て電気信号に変換し、該電気信号をこれに基づい
   て得られた浮動閾値と比較して回転台の少なくと
   も１回転中連続的に処理してこの間に円型シール
   部材の前記各部の表面欠陥に相応する信号を抽出
   し、該抽出信号に基づいて表面欠陥の良否を判定
   し、連続的に各円型シール部材を良品又は不良品
   として選別することを特徴とする円型シール部材
   の表面欠陥検査方法。 ２ 検査基台に回転自在に設けられ弾性体から成
   り円錐面、平面部及び端面境界部から成るシール
   部を有する円型シール部材を載置回転する回転台
   と、回転台に被検査円型シール部材を順次一定の
   姿勢で送給する自動送給機構と、円型シール部材
   の前記円錐面に回転台の回転軸とほぼ平行に回転
   台の回転速度より速い速度で定振幅の平行走査制
   御される検査光を照射する偏光走査光源と、円型
   シール部材の前記端面境界部に端面境界部を透過
   する平行光線から成るスリツト光束を照射すると
   ともに該円型シール部材の前記平面部を横切るス
   リツト光束を大きな入射角で照射するスリツト光
   束発生装置と、円錐面からの正反射光を受光して
   電気信号に変換する第１の光電検出器と、端面境
   界部からの透過光を受光して電気信号に変換する
   光電検出アレイと、光電検出アレイの出力に基づ
   いて透過光による端面境界を検出する境界検出回
   路と、平面部からの正反射光を受光して電気信号
   に受光する第２の光電検出器と、第１の光電検出
   器と境界検出回路と第２の光電検出回路の電気信
   号を回転台の少なくとも１回転中連続的に浮動閾
   値との比較によつて処理し円型部材の表面欠陥を
   検出する欠陥検出回路と、欠陥検出回路の欠陥検
   出信号に応じて検査の完了した円型シール部材を
   良品又は不良品として選別する選別機構と、を含
   み、表面欠陥を非接触で光学的に検査できること
   を特徴とする円型シール部材の表面欠陥検査装
   置。