JP2007517641A - 留め具（ファスナー）の点検装置 - Google Patents

Abstract

大量のファスナーをいろいろな幾何学的観点から１００％点検し選別出来る高速ファスナー点検装置が提供される。この装置は外円周と内円周を持ち、外円周から内円周に光線状に伸びた沢山の溝を持つ回転盤３０を含む。ファスナーが溝の中で頭を上にし、足を溝に入れている時、妨げのない側面像を捉える事が出来る。積み込み機構４０、ジャミング防止機構５０、選別機構１００、は回転盤３０の外円周に沿って位置している。ファスナーが溝に入っている時にそのイメージを捉え映像点検するカメラ６０，７０が最低一台は備えられる。イメージ分析器が映像点検カメラに作動連結されており、ファスナーが欠陥品であるかどうかを決定する。イメージ分析器が欠陥のあるファスナーを見つけると、選別機構１００が働き、回転盤３０からその欠陥ファスナーを取り除く。
【選択図】図１

Description

本発明は、概して、ねじくぎの様な留め具（ファスナー）を点検する方法と装置に関するものである。

発明の背景

ねじ山の付いたねじくぎの様な留め具（ファスナー）が自動的に機械で取り付けられる組み立て作業において、欠陥ファスナーがあった場合には、組み立てられた製品に害が及ぶだけではなく、その修理に多額の費用が掛かる。この為に、使用する前にファスナーの外面の欠陥を点検する品質管理が急を要している。過去においては、ファスナーは作業員によって、目と手作業で点検されていた。しかし、ねじ山の付いたファスナーは、例えば一時間に数千と言う、普通高速で大量に造られる。従って、その様な大量生産の中から目でもって欠陥品を見分けるのには大変時間が掛かると同時に正確さを欠く事になる。ファスナーの大量生産において品質管理をするのに、限られた数量の製品だけを調べるサンプリング方法が使われていた。しかし、ファスナーに対する欠陥品を完全に無くする動きが使用者側から強く出され、出荷する前に１００％点検されなければならない結果となり、統計的にある割合の製品だけを検査する方法は受け入れられなくなった。

欠陥ファスナーが出荷される前に、供給者によって取り除かれるためには、すべての重要な寸法基準から一つ一つを品質評価する必要性が急激に進んでいる。

ファスナーの１００％製品点検がなされる試みとして、製品に触れないで自動的に品質を点検するいくつかのシステムが実際に開発された。

カトー等に与えられた米国特許第４，４５７，６２２号 によれば, ねじくぎを移動させる機械装置、その移動中に前もって決められた寸法に合っているかどうかを測る計測器、合格、不合格の信号を出す比較測定器、そして欠陥ねじくぎであるかどうかを区分けする分類器等によって構成されているねじくぎ点検装置が発表されている。

カメイ等に与えられた米国特許第４，５９８，９９８号によれば、ファスナーのねじ山の付いた表面に光を当て、光の反射の強度の違いによって表面の欠陥を調べる点検装置が発表されている。

トムソンに与えられた米国特許第４，８２３，３９６号によれば、ファスナーの映像を造り出すカメラ、またファスナーの実際の寸法と要求されている寸法とを比較するコンピューターとによって構成されている自動点検装置が発表されている。

グッドリッチ等に与えられた米国特許第５，８２３，３５６号 によれば、ねじ山付きファスナーが連続して供給され、ファスナーのねじ山の側面を機能的に試験する場所に送り込む。ファスナーが前もって決められた寸法及び特徴を達成しているかどうかを調べる多くの測定器が移動する途中に配列されている。移動部分の終わり近くには分類器が配置されており、欠陥品と合格品を分類していく、その様な点検装置が発表されている。

通常の物に触れないで点検する装置は非常に有益であるが、それらすべてに何らかの限界がある。一つの限界は、見つけられる欠陥の種類が限られていることである。点検される幾何学的特徴を増やす為には、複雑な計測機能と計測器が必要とされる。また他の限界は通常の点検装置では、違ったサイズとか違った種類のファスナーが与えられたとき簡単に扱えないと言うことである。また通常の装置では、高速で多量の小さいファスナーを点検し分類していく能力を持っていないのである。

発明の概略

本発明は、外円周と内円周を持つ回転盤と、外円周から内円周に光線状に伸びた沢山の溝とで構成された高速ファスナー点検装置を提供する。光線状の溝は多数のファスナーを受け入れる様に造られている。ファスナー積み込み機構、ジャミング防止機構、そして選別機構は回転盤の外円周に沿って設置されている。多数のファスナーが積み込み機構によって順序正しく光線状の溝に送り込まれる。ジャミング防止機構はファスナーが光線状の溝に送られる時に問題が起こらない様にする為、積み込み機構の近くに設置されている。ファスナーが光線状の溝に入っている間に一つ一つのファスナーのイメージを捉え観察点検するカメラが最低一台は備えられる。ファスナーに欠陥があるかどうかを捉えたイメージから分析する為にイメージ分析器は映像分析カメラに作動連結されている。欠陥ファスナーがイメージ分析器によって見つけられると、選別機構が働き、その欠陥ファスナーは回転盤から取り除かれる。本発明によるファスナー点検装置はいろいろな幾何学的特徴を踏まえ、１００％ファスナーを点検する様に改作され、高速で大量のファスナーを選別する事ができる。

本発明の利点と新規な特徴は、以下の発明の詳細な説明を添付図面と一緒に考える時、より明らかになるであろう。

図１は、本発明の好ましい実施形態によるファスナー点検装置の上面図である。
図２は、本発明の好ましい実施形態によるファスナー点検装置の斜視図である。
図３は、本発明の好ましい実施形態による回転盤の斜視図である。
図４は、側面点検カメラと回転盤の一部を示している。
図５は、本発明の好ましい実施形態による積み込み機構及びジャミング防止機構の基本的構成要素を示した斜視図である。
図６は、上面を点検するカメラの設置された回転盤の一部を示している。

発明の詳細な説明

図１を参照すると、本発明の好ましい実施形態によるファスナー点検装置は、供給容器１０、送り機構２０、点検される沢山のファスナーを支える車輪型の回転盤３０から成る簡潔に組み立てられた装置である。積み込み機構４０は、送り機構２０と回転盤３０の間に位置し送り機構２０から回転盤３０へファスナーを一つずつ積み込んでいく。ジャミング防止機構５０は積み込み機構４０の近くに位置し、ファスナーが回転盤３０に移される時のジャミングを防止する。ガイドフレーム３１，３２は回転盤３０の円周に沿って設置され、遠心力によってファスナーが飛び落ちないように円の枠を造っている。点検機器は側面を調べる二台のカメラ６０と７０と上面からの点検カメラ９０である。側面点検カメラ６０，７０の為に後方から光を出す機能８０が備えてある。ガイドフレーム３１にある開いた部分３３及び３４は側面からの点検を可能とするために備えられている。

供給容器１０は大量のファスナーが供給でき、通常の振動によって送り出していく大きな皿の様な物が好まれる。送り機構２０は供給容器１０と回転盤３０の間に位置し、順序正しくファスナーを供給容器１０から回転盤３０に送る。供給容器１０と送り機構２０は基盤１１に備え付けられている、一方、回転盤３０は他の基盤１２に備え付けられている。送り機構２０は一対の平行ガイドレール２１と２２から成っており、その中間の送り溝２３をはっきりさせている。送り溝２３の横幅は、各々のファスナーの頭の直径よりも小さいが、足の部分より大きい。従って、ファスナーが送り溝２３に近づいた時、ファスナーの頭が上になり、足が送り溝２３に吊るされるようになる。平行ガイドレール２１と２２は違ったサイズのファスナーの為に送り溝２３の溝幅を変える必要性から、お互いに動かして幅を調整する事が出来る。上側のガイドレール２４は平行ガイドレール２１，２２と協調し、送られているファスナーの頭の部分が送り溝２３の中でしっかりと支えられる事になる。上側ガイドレール２４と平行ガイドレール２１，２２のもっと真近かな形を図４で見ることが出来る。送り溝２３に沿って、ファスナーを回転盤３０に向って流れ方向に動かしていく為には、通常、幾つかの方法が用いられる。例えば、平行ガイドレール２１，２２を供給容器１０から傾斜させる事も出来る。又代わりとしては、平行ガイドレール２１，２２に振動器を付け、振動によってファスナーを送り溝２３に沿って動かす事も出来る。

図２を参照すると、回転盤３０は外円周に３０ａがあり、内円周に３０ｂがある。そして数多くの光線状の溝３７が外円周から内円周に伸びている。多数の光線状支えプレート３６は回転盤３０の上に据え付けられ、３７ａで見られる間隔を造る為に、一つ一つ間隔を置いて設置される。各々の間隔３７ａは、各ファスナーの頭の直径よりも小さく、足の直径よりも大きい。この配置によって、 図３に見られるように、ファスナーＳの頭は、支えプレート３６の上に乗っかり、又足は溝３７の中で浮いている形となる。留め栓３８は支えプレート３６の回転盤３０上の位置付けをする、又、３９のねじを強く締める事によって、支えプレートを回転盤３０の上で安定させる。回転盤３０は時計回りに回転し、光線状の溝３７にぶら下っているファスナーＳは時計回りの方向に円を描いて運ばれていく。

図４を参照すると、積み込み機構４０は、トラックトップカバー４２ａと固定リニアトラック４４から構成され、トラックトップカバー４２はストッパー４３にくっ付いている。リニアトラック４４は組み立て部品４６によって、基盤１２に備え付けられている。ジャミング防止機構５０はスプリングの付いているジャミング防止用アーム５１とスプリング５２から構成されている。図５では、積み込み機構４０の基本構成要素が示され、又、トラックトップカバー４２が説明の為に切り離して示されている。固定リニアトラック４４は、解放溝４５がその一部で、送り溝２３と同列にある。トラックトップカバー４２はファスナーの頭を手引きする溝４２ａが付いており、ファスナーの違ったサイズによって取り替えられるようになっている。トラックトップカバー４２とリニアトラック４４はファスナーを送り溝２３から順序正しく光線状の溝３７に送り込む為に助け合う。リニアトラック４４を通ってファスナーが動いていく為に使われる方法は、振動器とエアージェットシステムである。積み込み作業中は解放溝４５と光線状溝３７は一列となり、一個のファスナーが同列の光線状溝３７に移される。そして、回転盤３０は時計回りの方向に動き、隣接の光線状溝３７が解放溝４５と一列となり、次のファスナーがこの光線状溝３７に移される。この積み込みの仕組みが繰り返される事によって、ファスナーは連続して順序正しく光線状の溝３７に移されていく。ストッパー４３は事実上リニアトラック４４とは垂直に位置し、新しく入れられたファスナーが回転盤３０の回転と共に、回転盤３０の中央に動いてしまう事を防ぐ役割をする。ジャミング防止アーム５１は曲線の端５１ａを持っており、本質的には回転盤３０の円周の曲線に合った曲線を５１ａは持っている。ジャミング防止用アーム５１はスプリング５２の働きによって、ファスナーＳが解放溝から出る時にジャミングが起こると、回転盤３０の円周から離れ引っ込む事が出来る。二個或いはそれ以上のファスナーＳが同じ光線状溝３７に入ろうとする時、ジャミングが起こる。ジャミングが起こった時、ジャミング防止アーム５１は回転盤３０の外円周から離れ引っ込む事によって、曲線の端５１ａと回転盤３０の外円周の間に出来る隙間Ｘへ動かなくなったファスナーを逃がす事が出来る。そして、逃げたファスナーは隣接の空の溝３７に入る。ジャミング防止用アーム５１は移動設置出来る部分５３によって、基盤１２の上に備え付けられている。

もう一度、図４を参照すると、上面点検カメラ９０は側面点検カメラ６０と７０の図が妨げられないように、ここには表示されていない。側面用カメラ６０はレンズ６１が付いており、腕がね６２によって基盤１２に据え付けられている。カメラ６０は各々のファスナーが３３の場所に来たとき、妨げのないファスナーの側面イメージを捉えられるようにできている。側面用カメラ７０は拡大カメラで、レンズ７１が付いており、腕がね７２によって基盤１２の上に備え付けられている。カメラ７０はファスナーが開いた部分３４にきた時にファスナーのより近い側面イメージを捉えるためにカメラ６０よりもより回転盤３０に近く位置している。後方からの光８１及び８２は回転盤３０の内円周の内側に位置しており、ファスナーが各々開いた部分３３と３４にきた時、カメラ６０と７０の為に適切な光をファスナーに放つように造られている。後方からの光８１と８２は腕がね８３の上に据付けられており、それは組み立て部分８４と８５によって、基盤１２の上に備え付けられている。（後方からの光８１は図１で見ることが出来る。）

図６を参照すると、上面を点検するカメラ９０はレンズ９１が付いており、支え構造９２と９３によって、相応しい場所に置かれている。特別の光９３は点検カメラ９０の為に適当な光を与え、レンズ９２の下に据付られている。光線９３は腕がね９５によって相応しい場所に置かれている。点検カメラ９０は基盤９６に据付けられているが機械的な操作によって滑り動かす事が出来る。上面点検カメラ９０は各々のファスナーの上面にクラック、窪み、歪汚れが無いかどうかを調べる事が出来る。

ガイドフレーム３１，３２は多くの支え足３５によって支えられている。エアージェット１００は上面点検カメラ９０から距離を置いて、ガイドフレーム３２の上に設置されている。エアジェット１００の下には捨てられるファスナーを受け取る廃棄シュート１０１がある。エアジェット９０は捨てられるファスナーにエアーを吹き付けて、廃棄シュート９１に吹き入れてしまう事が出来る。スイーパー１０２は、エアージェット１００から距離をおいて、ガイドフレーム３２の自由な端の所に取り付けられている。良品のファスナーを受け入れる合格シュート１０３はスイーパー１０２の下に取り付けられている。

側面点検用カメラ６０と７０、そして上面点検用カメラ９０は、捉えたイメージを分析する為に、イメージ処理コンピューター（ここには表示されていない）に作動連結されている。コンピューターにはファスナーの合格点検基準が前もって記憶されている。ファスナーの側面点検基準は、頭の高さ、頭の直径、足の長さ、ねじ山の傾斜度、その他プログラム出来る寸法が含まれる。側面から取られたイメージによって、ファスナーの実際の寸法が得られる。コンピューターは実際に得られた寸法と、前もって記憶されている点検基準とを比較し、ファスナーが欠陥品であるかどうかを決定する。上面点検からは、クラック、汚れ、同心性、等が決められる。側面点検或いは上面点検によって、もしファスナーが欠陥品であると決定されると、エアージェット１００が働き、そのファスナーがちょうどエアージェット１００の下に来た時に、捨てられるファスナーを廃棄シュート１０１へ吹き入れてしまう。もし、コンピューターがファスナーは合格品であると決定した場合は、その合格ファスナーは、スイーパー１０２に行くまで回転盤３０の中に残り、そこで合格シュート１０３に掃き入れられる。

本発明の点検装置は、種類やサイズの違ったファスナーを扱う時に、それに応じて変更を早くすることが出来る。その他の利点としては、前もってプログラムしてある点検基準を簡単に、早く変更する事が出来る、装置の問題がほとんどない、装置の維持が簡単、機器もソフトウエアも改良していける等が考えられる。

本発明の好ましい実施形態がここに述べられているが、この発明は述べられた詳細或いは図面に限られてしまう物ではなく、添付する請求の範囲内で、修正されるかもしれない事を理解されるべきである。

Claims (14)

1. 各ファスナーが頭と足の部分を持つ多数のファスナーを点検し、選別する点検装置であって、前記装置は、
   外円周と内円周と前記外円周から前記内円周へ延びる多数の放射状の溝とを有する回転盤であって、各放射状の溝は、前記ファスナーの前記頭を上にし、前記足を前記溝に吊るしているファスナーを受けるよう構成された回転盤と、
   前記回転盤を回転させる手段と、
   前記ファスナーを前記放射状の溝に順次送る積み込み機構と、
   前記ファスナーが前記放射状の溝に送られる際に詰まることを防止するジャミング防止機構と、
   前記ファスナーが前記放射状の溝に送られた後、各ファスナーのイメージを捉えるよう作動可能な少なくとも１つの画像点検カメラと、
   前記捉えられたイメージを分析するための、前記少なくとも１つの画像点検カメラに作動可能に接続され、前記捉えられたイメージに示されたファスナーが欠陥品であるかどうかを決定するイメージ分析器と、
   前記欠陥ファスナーが前記イメージ分析器によって特定されると、前記回転盤から欠陥ファスナーを除去するための選別機構と、
   を備え、
   前記積み込み機構と、前記ジャミング防止機構と、前記選別機構とは、前記回転盤の前記外円周に沿って位置している点検装置。
2. 前記積み込み機構と前記選別機構との間の地点で前記回転盤の前記外円周に沿って位置するスイーパーと、
   前記スイーパーに隣接して位置する合格シュートと、
   をさらに備え、
   前記スイーパーは前記回転盤から前記合格シュートへ欠陥のないファスナーを一掃するよう適合されている、請求項１に記載の点検装置。
3. 二台の側面点検カメラであって、一方のカメラは他方のカメラより前記回転盤の前記外円周近くにあり、前記イメージ分析器は前記側面点検カメラの両方に作動可能に接続されている、請求項１に記載の点検装置。
4. 前記側面点検カメラは、前記ファスナーが放射状の溝に送られた後、前記各ファスナーの妨げられないイメージを捉える、請求項１に記載の点検装置。
5. 各ファスナーの上面を点検する上面点検カメラが設けられている、請求項１に記載の点検装置。
6. 前記積み込み機構は、
   前記回転盤へ前記ファスナーを案内する解放溝付きリニアトラックであって、前記リニアトラックは、前記回転盤の前記外円周に隣接して位置する下流端を有し、前記解放溝は、各ファスナーの前記頭の直径よりも小さいが前記足の直径よりも大きい幅を有している、解放溝付きリニアトラックと、
   前記リニアトラックの上に設けられ、前記解放溝を覆うトラックトップカバーと、
   各ファスナーが放射状の溝に移された後、各ファスナーが前記回転盤の前記内円周の方へ移動するのを防ぐために、前記リニアトラックの前記下流端に隣接して位置するストッパーと、
   を備える、請求項１に記載の点検装置。
7. 前記ジャミング防止機構は、前記リニアトラックに隣接して位置するジャミング防止アームを備え、前記ジャミング防止アームは前記回転盤の前記外円周に隣接して位置する湾曲縁部を有し、前記ジャミング防止アームは、前記ファスナーが詰まった時に前記回転盤の前記外円周から前記湾曲縁部を引っ込めることができるよう、スプリングが搭載されている、請求項６に記載の点検装置。
8. 前記選別機構は、
   前記回転盤から前記欠陥ファスナーを吹き落とすエアージェット供給源と、
   前記エアージェット供給源に隣接して位置し、前記欠陥ファスナーを受け取る廃棄シュートと、
   を備える、請求項１に記載の点検装置。
9. 隣接する支持プレート間で間隔が規定されるように前記回転盤上に放射状に配置された多数の支持プレートが前記回転盤に設けられ、各間隔は、各ファスナーの前記頭の直径より小さいが前記足の直径よりも大きい幅を有し、各間隔は、前記足が前記放射状の溝内に延びている間に前記ファスナーの前記頭が前記支持プレート上に残ることができるように各放射状の溝と位置合わせされている、請求項１に記載の点検装置。
10. 複数のファスナーを供給する振動供給皿と、
    間に送り溝を規定する一対の平行なガイドレールと、
    をさらに備え、
    前記平行なガイドレールは、前記振動供給皿と前記積み込み機構との間に配置されて、前記ファスナーは、前記送り溝に沿って、前記振動供給皿から前記積み込み機構へと順次送られ得る、請求項１に記載の点検装置。
11. 前記少なくとも１つの画像点検カメラが前記ファスナーの前記側面イメージを捉える際に、各ファスナーを照らす光源をさらに備えている、請求項１に記載の点検装置。
12. 多数のファスナーを自動的に点検し選別する方法であって、前記方法は、
    （ａ）外円周と内円周と前記外円周から前記内円周へ延びる多数の放射状の溝とを有する回転盤であって、各放射状の溝はファスナーを受けるよう構成された回転盤と、
    （ｂ）前記回転盤を回転させる手段と、
    （ｃ）前記ファスナーを前記放射状の溝に順次送る積み込み機構と、
    （ｄ）前記ファスナーが前記放射状の溝に送られる際に詰まることを防止するジャミング防止機構と、
    （ｅ）前記ファスナーが前記放射状の溝に送られた後、各ファスナーの側面イメージを捉えるよう作動可能な少なくとも１つの画像点検カメラと、
    （ｆ）前記捉えられたイメージを分析するための、前記少なくとも１つの画像点検カメラに作動可能に接続され、前記捉えられたイメージに示された前記ファスナーが欠陥品であるかどうかを決定するイメージ分析器と、
    （ｇ）前記欠陥ファスナーが前記イメージ分析器によって特定されると、前記回転盤から欠陥ファスナーを除去するための選別機構と、
    を備えた点検装置を設けることと、
    前記点検装置を用いて多数のファスナーを点検することと、
    欠陥ファスナーを前記点検されたファスナーから分けることと、
    を含む方法。
13. 各ファスナーは頭と足の部分を有する、請求項１２に記載の方法。
14. 多数のファスナーを自動的に点検し選別する方法であって、前記方法は、
    外円周と内円周と前記外円周から前記内円周へ延びる多数の放射状の溝とを有する回転盤であって、各放射状の溝はファスナーを受けるよう構成された回転盤を設けることと、
    前記回転盤を回転させることと、
    複数のファスナーを前記放射状の溝に１個ずつ順次送ることと、
    各ファスナーが放射状の溝に送られた後、各ファスナーの妨げられない側面イメージを捉えるよう少なくとも１つの画像点検カメラを作動させることと、
    前記捉えられたイメージに示される前記ファスナーが欠陥品であるかどうかを決定するために前記捉えられたイメージを分析することと、
    前記欠陥ファスナーが特定されると、前記回転盤から欠陥ファスナーを除去することと、
    前記欠陥のないファスナーを前記回転盤上で集めることと、
    を含む方法。

Images