JP2016170083A - 部品検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】検査装置1は、段付貫通孔(内径の大きい大径穴部と、その底面に形成された内径の小さい貫通部で構成された、内部に段差のある貫通孔)を、内径の大きい大径穴部に関してはピンを挿入して、物理的接触により欠陥を検出し、内径の小さい貫通部に関しては、光の通過を確認することにより光学的に欠陥を検出する。内径の小さい貫通部をピンの挿入により検査すると、ピン折れが発生しやすいが、検査装置1は、ピンによる検査は、ピン折れが発生しにくい内径の大きい大径穴部とし、内径の小さい貫通部は光学的方法により非接触で検査するため、検査中におけるピン折れによる不具合の発生を効果的に抑制することができる。
【選択図】図4
Description
このようにピンを挿入して穴部を検査する技術として、特許文献1の「プリント基板の基板穴の検査装置」がある。この技術は、プリント基板に形成された基準穴を検査するものであって、ゲージピンを基準穴に挿入して、穴の有無、大きさなどを検査するものである。
(2)請求項2に記載の発明では、前記判定手段は、前記第1の検出手段と前記第2の検出手段によって欠陥が検出されなかった場合は、前記部品を合格と判定し、前記第1の検出手段と前記第2の検出手段のうちの少なくとも一方で欠陥が検出された場合は、前記部品を不合格と判定する、ことを特徴とする請求項1に記載の部品検査装置を提供する。
(3)請求項3に記載の発明では、前記部品には、複数の穴部が形成されており、前記第1の検出手段は、前記複数の穴部の位置に対応した複数の突部を有しており、前記複数の穴部に前記複数の突部を同一動作で挿入して、個々の前記穴部の欠陥を検出する、ことを特徴とする請求項1、又は請求項2に記載の部品検査装置を提供する。
(4)請求項4に記載の発明では、前記第1の検出手段は、複数の位置決めピンを有しており、前記複数の突部を前記複数の穴部に同一動作で挿入する前に、前記部品に形成されている複数の基準穴に前記複数の位置決めピンを挿入して、前記部品の位置決めを行う、ことを特徴とする請求項3に記載の部品検査装置を提供する。
(5)請求項5に記載の発明では、前記第2の検出手段は、前記複数の穴部の底面に形成された複数の貫通部の欠陥を同時に検出する、ことを特徴とする請求項3、又は請求項4に記載の部品検査装置を提供する。
(6)請求項6に記載の発明では、前記第1の検出手段と前記第2の検出手段は、前記貫通部の貫通方向が重力とは異なる方向となるように前記部品を支持して検出する、ことを特徴とする請求項1から請求項5までのうちの何れか1の請求項に記載の部品検査装置を提供する。
(7)請求項7に記載の発明では、前記部品の方向を維持したまま自重により降下させる傾斜した経路を備え、前記第1の検出手段と前記第2の検出手段は、前記降下する部品を所定の部材に当接させて停止させることにより前記部品を支持する、ことを特徴とする請求項6に記載の部品検査装置を提供する。
検査装置1(図4)は、段付貫通孔(内径の大きい大径穴部と、その底面に形成された内径の小さい貫通部で構成された、内部に段差のある貫通孔)を、内径の大きい大径穴部に関してはピンを挿入して、物理的接触により欠陥を検出し、内径の小さい貫通部に関しては、光の通過を確認することにより光学的に欠陥を検出する。
内径の小さい貫通部をピンの挿入により検査すると、ピン折れが発生しやすいが、検査装置1は、ピンによる検査は、ピン折れが発生しにくい内径の大きい大径穴部とし、内径の小さい貫通部は光学的方法により非接触で検査するため、検査中におけるピン折れによる不具合の発生を効果的に抑制することができる。
図1の各図を用いて、段付穴を検査する方法について説明する。
段付貫通孔(段付穴)は、部品(ワーク)の表面から途中まで形成された大径穴部と、大径穴部の底面に形成され、大径穴よりも内径の小さい貫通部(貫通穴)から構成されている。
本実施の形態では、大径穴部は、大径穴部検査ユニットで検査し、貫通部は、貫通部検査ユニットで検査する。
図1(a)は、検査対象である部品10の一例を示している。上図は、上面図であり、下図は断面図である。
部品10は、一例として、矩形状の外形を有する板状の機械部品であって、厚さ方向に複数の貫通孔が形成されている。
なお、本実施の形態では、基準貫通孔11、12を貫通孔にて形成したが、位置決めができればよいので、貫通していない穴であってもよい。
なお、本実施の形態では、貫通孔13、14、15を丸穴とするが、角穴でもよい。
例えば、貫通孔14は、部品10の一方の端面から所定の深さまで形成された大径穴部141と、大径穴部141の底面に、大径穴部141より内径が小さく、大径穴部141と同心に形成された貫通部142から構成されている。
ここでは、一例として、大径穴部151の深さは、大径穴部141よりも深く形成されている。
以下では、大径穴部141、151が形成された側の端面を上端面、他方の側の端面を下端面と呼ぶことにし、他の部材の上下方向もこれに倣うものとする。
なお、以下の説明で用いる上下方向は、便宜的なものであり、後述する検査装置1では、部品10を立てた状態で(即ち、上下方向が水平方向となった状態で)検査する。
検査治具31は、部品10と同様の大きさを有する板部材20と、その下端面(部品10に向かう側の面)に形成された複数の突起部から形成されている。
このように、剣山状に形成された検査治具31を部品10に向かって差し込む設計とすることにより、複数個の大径穴部を同時に検査することができる。
また、検査治具31は、検査のみならず、残留切粉を落とす機能も有している。
基準ピン21、22は、ピン24、25よりも長く形成されており、その先端は、基準貫通孔11、12に案内されやすいようにテーパ形状に形成される。
このようにして、基準ピン21、22を用いて、検査治具31に対する部品10の位置決め精度を高めることができる。
基準ピン21、22により部品10の位置決めがなされた後、図1(c)に示したように、引き続いてピン24、25が、大径穴部141、151に挿入される。
ピン24、25もすき間ばめにて大径穴部141、151に挿入されるようになっている。
ピン24、25と大径穴部141、151の断面方向、及び端面方向の接触状態を検出することにより、大径穴部141、151が適切に形成されているか否かを判別することができる。
なお、本実施の形態では、ピン24、25の形状を大径穴部141、151に合わせて円柱形状としたが、大径穴部141、151の内径より小さい寸法形状で大径穴部141、151に干渉しなければ、角柱形状などの任意の形状とすることができる。
大径穴部検査ユニット30は、検査治具31を用いて大径穴部141、151の欠陥を検知するアセンブリである。
板部材20の上端面には、棒部材33の下端が当該上端面に対して軸方向が垂直上方となるように固定されている。
棒部材33の上端は、板部材32の下端面に固定されており、板部材20と板部材32は、端面が平行となるように棒部材33によって結合されている。
板部材32の下端面には、後述の板部材37との接触を検知する接触センサ34が設置されている。
板部材37と板部材20の間には、板部材37を板部材32の側に付勢するコイルばね35が棒部材33と同心に設置されている。
板部材37は、コイルばね35の弾性力によって接触センサ34に押圧されて静止し、これによって板部材32から一定距離の位置に保持される。
これによって検査治具31が空中に保持され、その下側の領域に検査対象の部品10を設置する空間が確保される。
まず、検査治具31の下側の空間に部品10を設置する。
この状態で、上下動機構36を駆動して検査治具31を下降させて検査治具31の各ピンを部品10の対応する穴に挿入する。
上下動機構36は、ピン24、25が大径穴部141、151の検査に必要なだけ挿入されると停止するように、その可動範囲が設定されている。
そのため、板部材32は、板部材37に対して移動せず、接触センサ34は、板部材37の上端面に接触したままとなる。大径穴部検査ユニット30は、このように接触センサ34が板部材37から離れたことを検知しないことにより、欠陥がないことを検出する。
図の例では、大径穴部151が形成されていないため、部品10の上端面にピン25の下端が当接して検査治具31が上方に押し上げられる。
これによって接触センサ34が板部材37の上端面から離れ、これが接触センサ34の出力から検知されて、大径穴部141、151の少なくとも一方に欠陥があることが検出される。
そして、大径穴部検査ユニット30は、複数の穴部の位置に対応した複数の突部を有しており、複数の穴部に複数の突部を同一動作で挿入して、個々の穴部の欠陥を検出している。
更に、大径穴部検査ユニット30は、位置決めピンとして機能する基準ピン21、22を有しており、部品に形成されている複数の基準穴に複数の位置決めピンを挿入して部品の位置決めを行っている。
なお、検査治具31では、板部材37に対する検査治具31の変位を接触センサ34で検出したが、変位が検出できるものであればよく、近接センサ、通電センサ、変位計などを用いることができる。
貫通部検査ユニット40は、部品10の一方の端面を撮影するカメラ6、他方の端面を照明する照明5、及び、カメラ6で撮影した画像を解析する図示しないコンピュータを用いて構成されている。
照明5で部品10の端面に光を照射した状態で、これに対向する端面をカメラ6で撮影すると、貫通孔13、貫通部142、152を通過する光が撮影される。
画像41には、各穴を通過した光が撮影されている。
コンピュータは、画像41において、貫通孔13、貫通部142、152に該当する領域43、44、45に写っている明るい領域53、54、55の面積を計算し、当該面積が所定の閾値以上なら、これら貫通部が正常に形成されており検査合格であると判断する。
このように、貫通部検査ユニット40は、ピン折れの発生しやすい細い貫通部を光の通過(透過)によって検査する。
また、貫通部検査ユニット40において、照明5の代わりに発光素子を用い、カメラ6の代わりに受光素子を用いることもできる。
そして、貫通部検査ユニット40は、複数の貫通部を通過する光を同時に撮影することにより、複数の穴部の底面に形成された複数の貫通部の欠陥を同時に検出している。
検査装置1は、搬送レール2、大径穴部検査ユニット30、貫通部検査ユニット40、及びコンピュータ7などから構成されている。
搬送レール2は、部品10を搬送する搬送経路が内部の長手方向に形成された部材であって、長手方向が水平面に対して所定の角度だけ傾斜して設置されている。
また、部品10の姿勢は、搬送経路によって規定されており、部品10は、貫通部の貫通方向が水平となる姿勢を維持したまま(即ち、部品10の端面を立てた状態で)、搬送レール2内の搬送経路を高い側から低い側に自重により降下する。
このように、搬送レール2の搬送経路は、部品の方向を維持したまま自重により降下させる傾斜した経路として機能している。
位置決めピン3は、搬送レール2の上流側に設けられており、位置決めピン4は、下流側に設けられている。
このように、検査装置1の大径穴部検査ユニット30、及び貫通部検査ユニット40による検査手段は、降下する部品を所定の部材に当接させて停止させることにより当該部品を支持する。
大径穴部検査ユニット30は、検査治具31をくり抜き窓63から搬送レール2の内部に挿入できるようになっており、位置決めピン3によって搬送レール2の途中の検査位置に支持された部品10に対して検査治具31を挿入し、大径穴部141、151の検査を行う。
部品10の貫通孔の貫通方向と、照明5の光の照射方向、及びカメラ6の撮影方向は、何れも同じ直線上にあるため、照明5から照射された光は当該貫通孔を通過し、カメラ6によって撮影される。
このように、大径穴部検査ユニット30と貫通部検査ユニット40は、部品10の端面を立てた状態で検査するため、貫通部の貫通方向が重力とは異なる方向となるように部品を支持して検査している。
大径穴部検査ユニット30での検査に関しては、コンピュータ7は、位置決めピン3を挿入して搬送レール2を降下してくる部品10を大径穴部検査ユニット30の検査位置に停止させる。
検査が終わると、コンピュータ7は、位置決めピン3を抜いて部品10を自重により降下させて貫通部検査ユニット40の方へ送出する。
そして、コンピュータ7は、照明5で照らされた部品10をカメラ6で撮影し、その画像41を解析して貫通孔13、貫通部142、152の欠陥の有無を判断する。
検査が終わると、コンピュータ7は、位置決めピン4を抜いて部品10を自重により降下させて送出する。
図示しないが、搬送レール2の更に下端側には、合格品を搬送する合格品搬送路と不合格品を搬送する不合格品搬送路が形成されており、コンピュータ7は、経路切替装置を駆動して、合格品は、合格品搬送路に送出し、不合格品は不合格品搬送路に送出する。
そして、当該判定手段は、大径穴部検査ユニット30で欠陥が検出されず、かつ、貫通部検査ユニット40で欠陥が検出されなかった場合は、部品を合格と判定し、少なくとも一方で欠陥が検出された場合は、部品を不合格と判定している。
コンピュータ7は、CPU(Central Processing Unit)71、ROM(Read Only Memory)72、RAM(Random Access Memory)73、インターフェース74、入力装置75、出力装置76、記憶装置77などがバスラインで接続して構成されている。
本実施の形態では、搬送レール2に部品10を投入する投入装置の制御、ピン駆動装置の制御、検査治具31の動作制御、カメラ6からの画像データの取り込み、画像データの位置補正、貫通孔13〜15の合否判定、及び合格品と不合格品の仕分け制御などを行う。
RAM73は、読み書きが可能なメモリであって、CPU71が動作する際のワーキングメモリを提供する。
より詳細には、CPU71は、カメラ6で撮影した画像データや貫通孔13、貫通部142、152の判定に用いる光が通過した部分の面積の基準値、即ち、基準面積をRAM73上に展開し、画像上の光が通過した部分の面積と基準面積を比較して欠陥の有無を判断する。
基準面積データは、部品10に形成されている各貫通孔13、貫通部142、152の位置とこれらの判断基準の基準面積を規定している。
CPU71は、検査プログラムを実行することにより、検査動作を行い、基準面積データを用いて欠陥の有無を判断する。
コンピュータ7は、インターフェース74を介して通信することにより、位置決めピン3、4を個別に抜き差ししたり、検査治具31を駆動して接触センサ34からの信号を受信したり、カメラ6から画像データを受信したり、ピン駆動装置や経路切替装置を制御したりする。
出力装置76は、例えば、検査画面を表示するモニタ画面、警告音などを出力するスピーカ、検査結果を印刷するプリンタなど各種の情報を作業者に提供するための出力装置である。
以下の処理は、検査装置1のCPU71が検査プログラムに従って行うものである。
まず、CPU71は、ピン駆動装置を駆動して位置決めピン3、4を搬送レール2の経路に挿入する(ステップ5)。
部品10は、搬送レール2を降下し、位置決めピン3に当接して大径穴部検査ユニット30の検査位置に停止する。
次に、CPU71は、大径穴部検査ユニット30を駆動して検査治具31を部品10の大径穴部141、151に挿入し(ステップ15)、接触センサ34の検出値により欠陥の有無を判断する(ステップ20)。
その後、CPU71は、ピン駆動装置によって位置決めピン3を引き抜いて解除する(ステップ25)。
部品10は、搬送レール2を降下し、位置決めピン4に当接して貫通部検査ユニット40の検査位置に停止する。
この欠陥有無の判断は、画像41のズレ量補正と、通過光面積による欠陥判断とによる。
画像41のズレ量補正は、カメラ6で撮影した画像41における部品10の搬送経路方向のずれ量、及び、回転方向のずれ量に応じて、基準面積データの座標系を補正することをいう。ステップ20における欠陥の判断の際に、部品10は、検査治具31の基準ピン21、22が基準貫通孔11、12に挿入されることで基準となる検査位置(基準面積データの座標系の原点位置)となっているが、その後ステップ23で挿入した検査治具31を解除した際に部品10がズレる場合があるため、このズレ量を補正するものである。但し、部品10の形状等により、検査治具の解除によるズレを生じない場合には、ズレ量補正は不要である。
このパターンマッチング処理は公知の技術であるため詳しい説明は省略するが、基準貫通孔11、12の形状、配置等の特徴に基づいて、基準面積データと撮影された画像データに示された対象から、基準貫通孔11、12を特定する処理をいう。
次に、CPU71は、特定した基準貫通孔11、12の画像41に規定された座標値と、基準面積データに基づいて取得した基準貫通孔11、12の座標値とを比較して、撮影された部品10の傾きを検出する。
具体的には、CPU71は、画像データに示される基準貫通孔11、12の座標値から算出される直線と、基準面積データに基づいて取得した基準貫通孔11、12の座標値から算出される直線とを比較して、画像データに示される部品10が、画像基準面積データに示される部品10に対してどの程度傾いているか、傾きを算出する。
そして、CPU71は、算出された傾きに応じて、基準面積データを回転させることにより、ズレ量補正を行う。
部品10は、搬送レール2を降下し、CPU71は、経路切替装置を駆動して降下してくる部品10を合格品の搬送路に誘導することにより合格品に対する処理を行う(ステップ50)。
その後、CPU71は、位置決めピン3、4を解除する(ステップ65)。
部品10は、搬送レール2を降下し、CPU71は、経路切替装置を駆動して降下してくる部品10を不合格品の搬送路に誘導することにより不合格品に対する処理を行って(ステップ80)、ステップ55に移行する。
部品10は、搬送レール2を降下し、CPU71は、経路切替装置を駆動して降下してくる部品10を不合格品の搬送路に誘導することにより不合格品に対する処理を行って(ステップ80)、ステップ55に移行する。
以上の処理により、部品10が合格品と不合格品に仕分けされる。
(1)大きい内径と小さい内径を有する段付穴(段付貫通孔)において、大きい内径の部分を突部の挿入により検査し、小さい内径の部分を光の通過により検査することにより、当該段付穴が適切に形成されていることを確認することができる。
(2)内径の小さい部分には、ピンを差し込まないため、ピン折れを防ぐことができ、これにより、次工程での異物による装置破損などの不具合を防止することができる。
(3)内径の小さい部分の貫通をピンの挿入により検査する場合、当該貫通を確認するセンサを備えないと、誤判断が発生しやすいが、検査装置1は、光の通過で検査できるため、このようなセンサを備える必要がない。
(4)検査用のピンとして太くて短いものを使用できるため、ピン折れの発生率を著しく低減することができる。
2 搬送レール
3、4 位置決めピン
5 照明
6 カメラ
7 コンピュータ
10 部品
11、12 基準貫通孔
13〜15 貫通孔
16 検査対象領域
20 板部材
21、22 基準ピン
24、25 ピン
30 大径穴部検査ユニット
31 検査治具
32 板部材
33 棒部材
34 接触センサ
35 コイルばね
36 上下動機構
37 板部材
40 貫通部検査ユニット
41 画像
43〜45、51〜55 領域
63、64 くり抜き窓
71 CPU
72 ROM
73 RAM
74 インターフェース
75 入力装置
76 出力装置
77 記憶装置
141、151 大径穴部
142、152 貫通部
Claims (7)
- 部品に形成された穴部に所定の突部を挿入して、前記穴部の欠陥を検出する第1の検出手段と、
前記穴部の底面に形成された、前記穴部の内径よりも小さい内径の貫通部の欠陥を、当該貫通部を通過する光に基づいて検出する第2の検出手段と、
前記第1の検出手段の検出結果と前記第2の検出手段の検出結果に基づいて前記部品の合否を判定する判定手段と、
前記判定した判定結果を出力する出力手段と、
を具備したことを特徴とする部品検査装置。 - 前記判定手段は、前記第1の検出手段と前記第2の検出手段によって欠陥が検出されなかった場合は、前記部品を合格と判定し、前記第1の検出手段と前記第2の検出手段のうちの少なくとも一方で欠陥が検出された場合は、前記部品を不合格と判定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の部品検査装置。 - 前記部品には、複数の穴部が形成されており、
前記第1の検出手段は、前記複数の穴部の位置に対応した複数の突部を有しており、前記複数の穴部に前記複数の突部を同一動作で挿入して、個々の前記穴部の欠陥を検出する、
ことを特徴とする請求項1、又は請求項2に記載の部品検査装置。 - 前記第1の検出手段は、複数の位置決めピンを有しており、前記複数の突部を前記複数の穴部に同一動作で挿入する前に、前記部品に形成されている複数の基準穴に前記複数の位置決めピンを挿入して、前記部品の位置決めを行う、
ことを特徴とする請求項3に記載の部品検査装置。 - 前記第2の検出手段は、前記複数の穴部の底面に形成された複数の貫通部の欠陥を同時に検出する、
ことを特徴とする請求項3、又は請求項4に記載の部品検査装置。 - 前記第1の検出手段と前記第2の検出手段は、前記貫通部の貫通方向が重力とは異なる方向となるように前記部品を支持して検出する、
ことを特徴とする請求項1から請求項5までのうちの何れか1の請求項に記載の部品検査装置。 - 前記部品の方向を維持したまま自重により降下させる傾斜した経路を備え、
前記第1の検出手段と前記第2の検出手段は、前記降下する部品を所定の部材に当接させて停止させることにより前記部品を支持する、
ことを特徴とする請求項6に記載の部品検査装置。
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