JP2011220741A - 粉粒体検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粉体のワークは高速に移動させるとワークが舞い上がってしまう点、及び粒体のワークは隣接させずに個々に分離して検査することができずに誤検知率が高い点、こうした不具合なく高速かつ全量のワークの検査を行うことができない点を解消する。
【解決手段】粉粒体検査装置１は、ワークＷを表面上に吸着させることで受け取って、回転させて検査位置から良品・不良品の排出箇所へ搬送するために、筒状体４Ａの周面表裏を貫通する複数の微細な孔４ａが形成され、さらに、該筒状体４Ａの内部の空気を吸引する吸引機構４Ｃが接続された回転吸引搬送機構４と、回転吸引搬送機構４の外周面を覆ってワークＷを把持する通気カバー４Ｂと、回転吸引搬送機構４の周面外側に設けたカメラ５と、を備えることとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、微小かつ多量の粒体や粉体（以下、総称してワークという）の変色や異物の混入を検査して不良ワークを排出することができる粉粒体検査装置に関する。

例えば微小でありながらも個々が独立している（容易に他と一体化しない）ペレットなどの粒体は、取扱いの容易さから個別で例えば画像処理技術を用いた外観検査が可能であった。しかし、それでもさらに微小でかつ多量の粒体となると個別検査ではどうしても処理能力の限界があった。

また、上記粒体とは異なりさらに微小でかつ他と一体化しやすいパウダーなどの粉体は、粉体個別の上記画像処理技術を用いた外観検査は不可能ではないとしても多量という場合は多大な時間を要する。

すなわち、プラスチックなどの樹脂、ガラス、などの材料として出荷される粉体や粒体つまり本願でいうワークとは全量中に変色材料や異物が混入している可能性のあるものを意味し、変色材料や異物は排除すべく出荷前に検査される。

例えば、下記の特許文献１では、ワークを、検査に過剰な時間を要しない程度でかつ検査精度が著しく低下しない程度に微妙な調整により分散化すべく、ベルトコンベアへワークを供給するための振動フィーダの出口に振動分散板を設ける構成が開示されている。

特開平８−２１０９８４号公報

しかしながら、上記特許文献１の構成では、水平移動するベルトコンベア上に、ホッパーによって垂直方向からワークを供給するが、このとき、ベルトコンベアには何らのワークを保持する手段が設けられていないので、ワークが例えば数ミクロンの粒子で極めて軽量な粉体である場合には、該ベルトコンベアを高速に移動させると粉体が該ベルトコンベアの移動について行けずに舞い上がって、画像検査用のカメラの撮像に悪影響を与えるという不具合がある。

また、特許文献１の構成では、ワークが粉体ではなく粒体であれば振動分散板によって搬送方向と直交する方向への分散が可能であるが、該搬送方向に個々に分離される構成ではなく、この点で搬送方向に隣接したワーク同士の接触部位の影が生じて変色したワークと誤検知されるという不具合がある。よって、そもそもの検査精度としては誤検知が多いといった不具合も内在している。

解決しようとする問題点は、特許文献１を含む従来の粉粒体検査装置では、ワークが超微細な粒子である粉体の場合は、搬送手段を高速に移動させたりするとワークが舞い上がってしまう点、及びワークが粒体であっても外形寸法が極めて小さいので隣接させずに個々に分離して検査することができず誤検知率が高い点、並びにこうした不具合を解消しつつ高速かつ全量のワークの外観検査を行うことができなかった点である。

本発明の粉粒体検査装置は、ワークの供給手段と、ワークを表面上に吸着させることで受け取って、回転させて検査位置から良品・不良品の排出箇所へ搬送するために、筒状の周面表裏を貫通する複数の微細な孔が形成され、さらに、該筒状の内部の空気を吸引する吸引手段が接続された回転吸引搬送手段と、この回転吸引搬送手段の外周面を覆ってワークを把持する通気カバーと、回転吸引搬送手段の周面外側方に設けた撮像手段と、を備えたことを主要な特徴とする。

本発明は、回転吸引搬送手段はワークを吸着した状態で、撮像手段による検査位置、及び良品・不良品の排出箇所へ搬送するから、ワークが超微細な粒子である粉体の場合は該回転吸引搬送手段を高速に回転させても通気カバーで吸着把持されたワークが舞い上がってしまうことがなく、また、外形寸法が極めて小さい粒体のワークの場合は適度な径とピッチの孔を形成した通気カバーにより隣接させずに個々に分離して検査することができるから、高速かつ全量のワークの外観検査を行うことができるという利点がある。

図１は、本発明の粉粒体検査装置の構成図である。（実施例１） 図２は、本発明の粉粒体検査装置の主要構成を示す斜視図である。（実施例１） 図３は、本発明の粉粒体検査装置における回転吸引搬送手段を示す分解斜視図である。（実施例１） 図４は、本発明の粉粒体検査装置の他の構成を示す図である。（実施例２） 図５は、本発明の粉粒体検査装置のさらに他の構成を示す図である。（実施例３）

本発明は、粒状体のワークの場合は隣接したワーク同士の影が変色ワークとして誤検知され、また、粉状体のワークの場合は高速検査しようとすると舞い上がってしまうという課題を、供給手段から供給される検査されるべきワークを、表面上に吸着させることで受け取って、回転させて検査位置から良品・不良品の排出箇所へ搬送する回転吸引搬送手段と、この回転吸引搬送手段の外周面を覆ってワークを把持する通気カバーと、を備えることで解決した。

以下に、本発明の粉粒体検査装置に関するさらに詳細な構成を図１〜図５を参照して説明する。図１〜図３は実施例１の構成を示す。図４は実施例２、図５は実施例３、の構成を各々示す。なお、実施例２及び実施例３については、実施例１と重複する構成は同参照符号を付して説明を省略し、該実施例１と異なる構成について異なる参照符号を付して説明している。また、図２においては、ワークの供給構成を省略し、検査と良・不良の分別構成を主として示している。

図１〜図３に示す実施例１における粉粒体検査装置１は、平均粒径が５０μｍ以下の粉状体、又は平均粒径が５０μｍ以上の粒状体、の多量のワークＷ中の、変色したワークＷの有無や検査するワークＷ以外の異物の混入の有無を、誤検知の発生を抑制しつつ効率良く検査するために、次の構成とされている。前記５０μｍで重複する粒径のワークＷの場合は、当該ワークＷの特性上、個々に独立しており、個別検査が可能なものを粒状体として、また、前記粒状体ではなく所定量全体で検査を行うものを粉状体として、検査に供することとしている。

２は、ワークＷの供給手段であるホッパーであり、このホッパー２に先の工程を経たワークＷが検査のために貯蔵され、ここから後の工程へ、単位時間当たり一定の量となるように制御されて供給される。

３は、ホッパー２から供給されたワークＷを後述する回転吸引搬送機構４へ送るための搬送機構である。この搬送機構３は、本実施例１の場合は、該回転吸引搬送機構４に向けて下り勾配の傾斜とされた板状とされている。

ワークＷは、ホッパー２から切り出されるとこの搬送機構３を下って、下り端部付近で該回転吸引搬送機構４に移動する。さらに、搬送機構３は、傾斜させた下り端部に、回転吸引搬送機構４に移動できなかったワークＷを回収してホッパー２へ戻す回収部３Ａが設けられている。

４は、搬送機構３からワークＷを吸着させて受け取って、この受け取り位置から検査位置を介して良品・不良品の排出箇所へワークＷを搬送する回転吸引搬送機構（回転吸引搬送手段）である。

この回転吸引搬送機構４は図３に示すように、軸方向の両端面を有する中空の筒状体４Ａを主要構成としている。この筒状体４Ａの周面には、表裏を貫通する複数の微細な孔４ａが形成されている。回転吸引搬送機構４は、筒状とすることで、装置設置スペースを小さくすることができ、既存の検査ラインに容易に組み込むことができる。

孔４ａは、本実施例１の場合、ワークＷが粒状体、粉状体、の両方種類を必要に応じて検査可能な構成を想定としているから、孔４ａは、少なくとも筒状体４Ａの表面から裏面（内部）への吸気が可能な程度の微細な径とされている。

そして、回転吸引搬送機構４の筒状体４Ａの周面には、例えば粒状体のワークＷを検査する場合は該ワークＷの粒径に対する径とピッチが細かく設定された、例えば粉状体のワークＷを検査する場合は不織布のような目の細かい布状の、通気カバー４Ｂが設けられている。

つまり、ワークＷの形態に応じた通気カバー４Ｂを用いることで粒状体のワークＷの径が異なる場合や粉状体のワークＷの場合など、通気カバー４Ｂを取り替えるだけで幅広く対応させることができる点でメリットがある。

また、回転吸引搬送機構４は、筒状体４Ａの軸方向の両端面のうち少なくとも一方に吸気機構４Ｃのノズル４ｂがベアリング軸受けを介して接続されている。この吸気機構４Ｃは、例えば粉粒体検査装置１が稼働中に常時吸気を行う例えば後述する良品回収部７に接続していても構わない。

５は、本実施例では、回転吸引搬送機構４の筒状体４Ａにおける垂直頂上円弧の外側、例えば上方に設けた撮像手段としてのカメラである。このカメラ５は、図２に示すように、回転吸引搬送機構４の筒状体４Ａの軸方向に複数個配列されている。そして、複数のカメラ５は、各々撮像エリア（画角）が間欠しないように、撮像エリアが隣接あるいは若干重なるように配置している。また、この複数のカメラ５の近傍には複数の照明５Ａが設けられている。

６は、回転吸引搬送機構４の筒状体４Ａにおいてカメラ５による撮像位置からの回転下流位置に設けた不良品回収機構である。本実施例１では不良品回収機構６は上記のカメラ５に対応して複数設けられている。

すなわち、変色したワークＷや異物を検出した位置を撮像したカメラ５に対応する不良品回収機構６は、該不良品回収機構６の位置まで回転吸引搬送機構４が回転した際に回転吸引搬送機構４より高い吸引力で吸引作動させ、該カメラ撮像範囲内のワークＷを不良品として回収する。

なお、不良品回収機構６は、上記では回転吸引搬送機構４の筒状体４Ａの軸方向に複数並べて並行して回収を行えるようにしていたが、これに代えて、例えば水平及び垂直の移動が可能な１機の不良品回収機構が移動し、回転吸引搬送機構４より高い吸引力で不良品ワークＷを回収する構成であってもよい。

７は、回転吸引搬送機構４の筒状体４Ａにおいて不良品回収機構６が設けられた位置から回転下流位置に設けた良品回収機構である。良品回収機構７は、回転吸引搬送機構４の筒状体４Ａにおける軸方向全域に亘って設けられ、不良品回収機構６の位置を経て吸着状態にあるワークＷの全てを該回転吸引搬送機構４より高い吸引力で吸引して回収する。

上記構成の本実施例１における粉粒体検査装置１は、次のように動作する。まず、ワークＷが粉状体、例えばガラス材料である粒径３０μｍの珪素の粉末において変色や異物の有無を検査する際について説明する。粉状体のワークＷを検査する際の注意点は、容易に一体化（塊となる）しやすく、また、把持されていない状態で速い速度で搬送すると容易に舞ってしまう点である。

実施例１の粉粒体検査装置１は、まずホッパー２からワークＷが供給されると、搬送機構３の傾斜を滑って、このときのワークＷを回転吸引搬送機構４の吸引によって吸着把持する。この場合の回転吸引搬送機構４における通気カバー４Ｂは布状の材料が用いられ、ワークＷは該通気カバー４Ｂを介して吸着可能な一定量しか吸着しない。

すなわち、粉状体のワークＷは、層の厚みが厚いと、下層のワークＷを検査することができなくなる。したがって、通気カバー４ＢをワークＷに応じて適切なものにすれば、筒状体２Ａの全域に均一的かつできるだけ層厚を薄くしてワークＷを吸着しておくことができる。

ワークＷを吸着した回転吸引搬送機構４は、粉状体のワークＷであっても吸着した状態であるため、高速に回転させることができる。したがって、多量の粉状体のワークＷの検査が可能となる。ワークＷがカメラ５の位置に到達すると、カメラ５によりワークＷが撮像され、この画像データが不図示の制御部へ送られる。

制御部では、カメラ５の撮像データに基づいて画像処理技術を用いて変色や異物の検知を行う。また、制御部は、複数のカメラ５の各々の筒状体４Ａにおける撮像位置と、その筒状体４Ａの回転速度と、を関連付けて画像処理に供している。

すなわち、制御部は、あるカメラ５で撮像したデータ中に変色したワークＷを検知すると、不良品回収機構６の位置までの回転時間の経過後に、当該カメラ５に対応した不良品回収機構６を作動し、その範囲のワークＷを不良品として回収する。この後、良品と検知されたワークＷは、不良品回収機構６の位置を経過した後、良品回収機構７により回収される。

続いて、ワークＷが粒状体、例えば微細回路用の粒径平均７０μｍのはんだボールを検査する場合について説明する。上記粒径であって互いに接触して容易に一体化しない性質である粒状体のワークＷを検査する際の注意点は、容易に一体化はしないがワークＷ同士が隣接しないようにすることである。

つまり、ワークＷ同士の間隔が無い又は極めて小さい場合は、ワークＷ同士の隣接外形部位で輪郭線や影が生じ、この影がワークＷの変色として、また、異物として、誤って検知する要因となる。この場合、通気カバー４Ｂとして、ワークＷの粒径より小さくかつ粒径より大きいピッチの多数の孔が形成されたものを用いる。

この通気カバー４Ｂを用いることで、回転吸引搬送機構４で吸着搬送されるワークＷは、該通気カバー４Ｂの孔の位置に吸着されて隣接せず適度なピッチで整列された状態で搬送され、上記の誤検知が発生することが抑制されることとなる。なお、カメラ５で撮像する以降の処理は粉粒体のワークＷと同様なので説明を省略する。

このように、実施例１の構成であれば、粉状体、粒状体、いずれのワークＷであっても、回転吸引搬送機構４がワークＷを吸引するから、誤検知の要因を解消することができると共に単位時間あたりの検査量を著しく向上させることができる。

図４に示す実施例２は、ホッパー２及び搬送機構３から回転吸引搬送機構４までの間にベルトコンベア８を設け、さらに、ベルトコンベア８における回転吸引搬送機構４に至るまでにカメラ５１を設けている点が実施例１の構成と異なり、他は同様である。

実施例２では、ベルトコンベア８でワークＷを高速に搬送させる点で、粒状体のワークＷに用いて好適である。そして、ベルトコンベア８には、複数の孔８ａが形成されており、ここである程度ワークＷの分散整列化を図るようにしている。なお、孔８ａは窪みであっても構わない。

そして、回転吸引搬送機構４に至るまでにカメラ５１に臨む側の面について撮像して検査し、その後、回転吸引搬送機構４で該カメラ５１で撮像した面が吸着搬送されて、カメラ５では前記と反対側の面が撮像され検査される。

カメラ５１とカメラ５による撮像データに基づいて、ワークＷの表裏いずれか又は両面に欠陥のある不良品ワークＷは不良品回収機構６により回収され、良品のワークＷは良品回収機構７に回収される。

なお、実施例２の構成は、粉状体のワークＷであっても検査は可能である。その際には、ベルトコンベア８の表面に通気カバー４Ｂと同様のカバー（不図示）を設けて、孔８ａを介して該ベルトコンベア８の内部から吸引しつつワークＷを回転吸引搬送機構４まで搬送する。こうすればベルトコンベア８の速度を低速にしなくてよくなる。

この実施例２の構成であっても、上記実施例１と同等の作用効果を得ることができると共に、ワークＷの表裏を検査することができる点で、検査効率を低下させることなく誤検知をさらに抑制することができる。

図５に示す実施例３は、回転吸引搬送機構４における回転頂上手前にホッパー２及び搬送機構３を設けて、搬送機構３と回転吸引搬送機構４とのワークＷの移動経路途中に篩い３１を設けている点が、実施例１の構成とは異なり、他は実施例１と同様の構成である。

この実施例３における粉粒体検査装置１は、主として粉状体のワークＷを検査する場合に好適である。篩い３１は、粉状体ワークＷにおいて一体化した状態のものは回転吸引搬送機構４に送らず、粉状のワークＷだけを該回転吸引搬送機構４に送る。

なお、この篩い３１は、無振動のものでもよいが、振動するものを用いると、一体化（塊状）となった粉状体のワークＷを破砕して送ることができるほか、それでも強固に一体化したものは大きさで分別することもできる。そして、振動する篩い３１を用いると、回転吸引搬送機構４において薄い一定の層厚とすることができるから、表面的な検査の有効性が高くなる。

すなわち、一体化した粉状体のワークＷはその内部あるいはその下面（カメラ５で撮像されない面）に変色があった場合、表面的な検査で良品と判断される可能性、つまり誤検知が生じる可能性があるが、篩い３１を設けることで、そのような可能性を払拭でき、さらに誤検知を抑制することができる。

また、篩い３１で一定の薄い層厚とされた粉状体のワークＷは、そのように一定の薄い層厚とされた状態で、回転吸引搬送機構４において吸着状態となるから、該回転吸引搬送機構４が高速回転しても、その層厚が乱れることはなく、また、舞い上がったりすることもなく、安定した状態でカメラ５で外観検査を行うことができる。

なお、実施例３においても、粒状体のワークＷを検査することができる。すなわち、篩い３１は、この場合は、寸法が大きいワークＷをカメラ５による撮像前に検知するために用いることができ、篩い３１を通過したワークＷは少なくとも寸法が同等以下のものとされるから、制御部や画像処理の負担を軽減させ、検査速度を向上させることができる。

さらには、実施例３の篩い３１を実施例１，２に採用しても良いし、実施例２の吸引するベルトコンベア８を実施例１，３に採用しても良く、さらには、実施例２のベルトコンベア８と実施例３の篩い３１を実施例１に採用しても良く、実施例１〜３の構成の組み合わせは、回転吸引搬送機構４を採用する限りにおいてどのように変形しても構わず、その場合にあっても実施例１と同等の作用効果を得ることができる。

１ 粉粒体検査装置
２ ホッパー
３ 搬送機構
４ 回転吸引搬送機構
４Ａ 筒状体
４Ｂ 通気カバー
４Ｃ 吸気機構
４ａ 孔
５ カメラ
５Ａ 照明
６ 不良品回収機構
７ 良品回収機構
８ ベルトコンベア
３１ 篩い

Claims (1)

1. 粉体状又は粒体状のワークの変色ワークや異物の混入の有無を検査する粉粒体検査装置において、ワークの供給手段と、ワークを表面上に吸着させることで受け取って、回転させて検査位置から良品・不良品の排出箇所へ搬送するために、筒状の周面表裏を貫通する複数の微細な孔が形成され、さらに、該筒状の内部の空気を吸引する吸引手段が接続された回転吸引搬送手段と、この回転吸引搬送手段の外周面を覆ってワークを把持する通気カバーと、前記回転吸引搬送手段の周面外側に設けた撮像手段と、を備えたことを特徴とする粉粒体検査装置。

Images