JP2016085188A - スタッドボルト検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スタッドボルトの選別又は製品良否を判定し、これらの処理を極めて高速で行うことができるスタッドボルト検査装置を提供する。【解決手段】２本の搬送ワイヤー１１でスタッドボルトを搬送する搬送ライン１０を設け、スタッドボルトの側面から輪郭を撮像するラインカメラ２０を設置する。所定のスタッドボルトの選別又は合否を画像判定する判定装置４０を設け、特定のスタッドボルトを搬送ライン１０の終端部で分離する分離器５０を設け、搬送ワイヤー１１がスタッドボルト側面の上下の輪郭に重ならない位置に配置する。【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤー搬送を利用してスタッドボルトを検査することが可能なスタッドボルト検査装置に関する。

スタッドボルトとは、両端にねじ部を有する埋め込み型のボルトで、主に自動車のエンジンブロックなどに多用されている。例えば、一方の部品のネジ孔に一端部をねじ止めし、固定する部品の挿通孔に他端部を通してナットで固定する使用方法が一般的で、用途に応じて多種類のスタッドボルトが使用されている。

特許文献１に、雄螺子の螺子部の螺旋形状を測定するための雄螺子の測定装置と、この螺子部が規格に適合するか否かの合否判定をするための雄螺子の判定装置が記載されている。

この装置によると、雄螺子の螺子部に測定光を照射して螺子部の形状を測定するもので、測定光により得られる螺子部の軸線に沿う最大断面形状の投影像の外縁に基づいて、螺子部の検出位置と螺子部の軸線との間の垂直距離を演算することで、螺子部の螺旋形状の半径を求めるように構成したものである。

一方、特許文献２に記載のスタッドボルト自動探傷装置には、スタッドボルト内に探触子を挿入して探傷検査をする装置が記載されている。この装置では、下端部に探触子を備えた探触子昇降機構と、該探触子昇降機構を昇降させて探触子をスタッドボルト内に装入する昇降機構と、スタッドボルト内に装入された探触子をスタッドボルトの軸芯まわりに回転させる回転機構と、探触子を位置決めする位置決め用ガイドとで構成したものである。

特許第５０３３６７２号公報 特許第３３７１５３６号公報

特許文献１の装置ように、螺子部の最大断面形状の投影像に基づいて、螺子部の半径を求めるように構成した装置によると、螺子部を突出させた状態で支持する支持部や、支持部に支持された状態の雄螺子の螺子部を測定するための測定部などを備える必要がある。

すなわち、特許文献１にて計測する雄螺子は、支持部に固定した状態で螺子部を測定するものである。そのため、一度に計測可能な雄螺子の本数は、支持部に固定可能な数に限定されている。したがって、特許文献１の測定装置は、多数のボルトの中から異品種の混入発見や、ネジ部未加工など致命的な不具合を連続的に発見するには適していない装置であった。

一方、特許文献２に記載のスタッドボルト自動探傷装置は、使用状態のスタッドボルトを定期点検する際に適していても、使用前のスタッドボルトを選別し、多数のスタッドボルトの中から異品種の混入発見や、ネジ部未加工などの致命的な不具合の発見には使用できない装置である。

スタッドボルトには、肉眼で見ても判別できないような類似した種類があることから、多数のスタッドボルトの中から異品種、異品番の混入発見することは、安全性の上で重要な作業になっている。更に、各種のスタッドボルトにおいて、ネジ部未加工などの致命的な不具合の発見は極めて重要な検査項目である。

ところが、このような検査を合理的に行う検査装置はこれまで提案されていなかった。しかも、スタッドボルトの用途が広がるにつれて種類の数や使用本数などが増加しており、多数のスタッドボルトを高速で検査することができる検査装置が求められている。

そこで本発明は、上述の課題を解消すべく創出されたもので、類似した種類のスタッドボルトを選別すると共に、各種スタッドボルトの製品良否を判定し、しかもこれらの処理を極めて高速で行うことができるスタッドボルト検査装置の提供を目的とするものである。

上述の目的を達成すべく本発明における第１の手段は、スタッドボルトＳの輪郭の撮像情報に基づいて特定のスタッドボルトＳを検出する検査装置において、平行な２本の搬送ワイヤー１１間に横向きのスタッドボルトＳを載置し、該スタッドボルトＳを一方向に搬送する搬送ライン１０と、該搬送ライン１０の側部に配置されスタッドボルトＳの側面からスタッドボルトＳの輪郭を撮像するラインカメラ２０と、ラインカメラ２０の撮像情報から所定のスタッドボルトＳの選別又は合否を画像判定する判定装置４０と、該判定装置４０で検出された特定のスタッドボルトＳを搬送ライン１０の終端部で分離する分離器５０とを備え、搬送ライン１０は、スタッドボルトＳの下側面を支持する搬送ワイヤー１１が、ラインカメラ２０にて撮像するスタッドボルトＳ側面の上下の輪郭に重ならない位置に配置するように構成したことにある。

第２の手段は、前記搬送ライン１０の側部に、スタッドボルトＳの長手両端面を同時に撮像するエリアカメラ３０を配置し、前記判定装置４０は、前記ラインカメラ２０が撮像したスタッドボルトＳの輪郭を判定する輪郭判定手段１００と、エリアカメラ３０が撮像したスタッドボルトＳの長手両端面を判断する端面判断手段２００とに基づいて特定のスタッドボルトＳを検出するように構成している。

第３の手段において、前記輪郭判定手段１００は、前記スタッドボルトＳの長手端部の形状から左右の向きを判定し、撮像した画像を反転することにより一定の向きに揃える第一判定手段１１０と、画像を一定の向きに揃えたスタッドボルトＳの輪郭からスタッドボルトＳの全長を求める第二判定手段１２０と、スタッドボルトＳの輪郭から有効なネジ部Ｓ１の範囲を特定し、各ネジ部Ｓ１の幅と位置を求める第三判定手段１３０と、スタッドボルトＳの輪郭から帯部Ｓ２の位置を特定し、該帯部Ｓ２の直径を求める第四判定手段１４０とを備えている。

第４の手段において、前記端面判断手段２００は、前記スタッドボルトＳの長手両端面の画像に判定用の二重輪郭線から成る識別マークＷを重ねる第一判断手段２１０と、内側輪郭線Ｗ１より内部の領域の内側平均輝度を求める第二判断手段２２０と、内側輪郭線Ｗ１と外側輪郭線Ｗ２との間の領域の外側平均輝度を求める第三判断手段２３０と、内側平均輝度と外側平均輝度との輝度の比較に基づいて長手両端面の凹凸を判定する第四判断手段２４０とを備えたものである。

本発明の請求項１に記載の如く、ラインカメラ２０によるスタッドボルトＳの輪郭の撮像情報に基づいて検査するように構成したことにより、類似した種類のスタッドボルトを選別すると共に、各種スタッドボルトの製品良否を判定し、しかもこれらの処理を極めて高速で行うことができるようになった。

すなわち、搬送ライン１０は、搬送ワイヤー１１上に載置したスタッドボルトＳの下側面を支持するように設置され、該搬送ワイヤー１１がラインカメラ２０にて側面から撮像するスタッドボルトＳの上下の輪郭に重ならないように構成したことで、輪郭の撮像情報に基づいて検査する際に、搬送ワイヤー１１が妨げ成らずに済む。この結果、類似した種類のスタッドボルトを選別すると共に、各種スタッドボルトの製品良否を正確に判定することができる。しかも、スタッドボルトＳを載置して高速で搬送する搬送ワイヤー１１により、極めて高速で検査することができる。

請求項２のように、ラインカメラ２０とエリアカメラ３０とを組み合わせ、ラインカメラ２０が撮像したスタッドボルトＳの輪郭を判定する輪郭判定手段１００と、エリアカメラ３０が撮像したスタッドボルトＳの長手両端面を判断する端面判断手段２００とに基づいて特定のスタッドボルトＳを検出するように構成したことで、スタッドボルトＳの輪郭及び長手端部を正確に判定することが可能になった。この結果、肉眼で見ても判別できないような類似した多数のスタッドボルトの中から異品種、異品番の混入を発見すると共に、各種スタッドボルトの製品良否を確実に判定することができるようになった。

請求項３、４の如く、判定装置４０は、輪郭判定手段１００及び端面判断手段２００に基づいて判定することにより、特に、多数のスタッドボルトＳを短時間で連続的に判定することが可能になった。

本発明装置の一実施例を示す概略図である。 本発明装置の搬送ラインによる搬送例を示す要部斜視図である。 本発明装置のラインカメラを示す要部斜視図である。 本発明装置のエリアカメラを示す要部斜視図である。 本発明装置の分離手段を示す要部斜視図である。 本発明のラインカメラにて撮像した画像の輪郭を示す図である。 本発明のエリアカメラにて撮像した画像の両端面を示す図である。 本発明の輪郭判定手段を示すブロック図である。 本発明の端面判定手段を示すブロック図である。 （イ）〜（ニ）はスタッドボルトの種類を示す側面図である。

本発明によると、類似した種類のスタッドボルトを選別すると共に、各種スタッドボルトの製品良否を判定し、しかもこれらの処理を極めて高速で行うことができるなどといった当初の目的を達成した。

本発明の基本構成は、各種形状のスタッドボルトＳを検査する装置である。スタッドボルトＳには、例えば図１０（イ）乃至（ニ）のごとく、ネジ部Ｓ１や帯部Ｓ２の位置や形状、あるいは長手端部の形状などから極めて多くの種類がある。

このようなスタッドボルトＳを検査する本発明装置は、搬送ライン１０、ラインカメラ２０、エリアカメラ３０、判定装置４０、分離器５０等を備えたものである（図１参照）。そして本発明装置は、スタッドボルトＳの輪郭や、端部形状に基づいて検査するように構成している（図６、図７参照）。

搬送ライン１０は、平行な２本の搬送ワイヤー１１上に横向きにしたスタッドボルトＳを長手方向に沿って載置するもので、この搬送ワイヤー１１にて載置したスタッドボルトＳを一方向に搬送する装置である（図１参照）。この搬送ライン１０は、スタッドボルトＳの下側面を支持する搬送ワイヤー１１がスタッドボルトＳの上下の輪郭に重ならないようにしている（図６参照）。

すなわち、スタッドボルトＳを支持する状態の搬送ワイヤー１１は、搬送ワイヤー１１上に載置したスタッドボルトＳの下側面からスタッドボルトＳの直径中心までの範囲で搬送ワイヤー１１を支持するように設置する（図２参照）。そうすると、スタッドボルトＳを側面から撮像した輪郭の位置よりも中心に近い位置で搬送ワイヤー１１が重なるので、スタッドボルトＳの輪郭を判定する際に搬送ワイヤー１１が妨げにならない（図６参照）。

図示の搬送ライン１０は、エンドレスに加工された太さ０．６ｍｍの搬送ワイヤー１１を、パルスモータ１２で駆動される駆動プーリー１３や、搬送ワイヤー１１に張力を与えるテンショナプーリー１４（図１参照）、搬送ワイヤー１１を途中で支えて移動を安定させる支持ローラー１５にて搬送ワイヤー１１を一方向に送るように構成している（図２参照）。図示例では、パーツフィーダＰから搬送ワイヤー１１上に順次送られるスタッドボルトＳを、毎秒４００ｍｍの速度で搬送しながら検査するように構成している（図１参照）。

ラインカメラ２０は、スタッドボルトＳの輪郭を側面から撮像するカメラで、搬送ライン１０の側部に配置されている（図１参照）。スタッドボルトＳの輪郭を撮影する場合、ラインカメラ２０を使用することで、スタッドボルトＳの長さに応じて一枚の画像として撮影することができる。このラインカメラ２０によると、例えば、長尺ボルトの全体を撮影することも可能になるので、様々な長さのスタッドボルトＳの輪郭を撮像するのに好適である。

ラインカメラ２０は、スタッドボルトＳの反対側面にバックライト２１を配置し(図３参照)、スタッドボルトＳの輪郭を撮像するものである（図６参照）。すなわち、スタッドボルトＳの通過をセンサで感知し、所定の撮像位置で撮像すると、スタッドボルトＳの影が撮影される（図６参照）。この際、ラインカメラ２０は、スタッドボルトＳの端部がラインカメラ２０の正面に到達する２．５ｍｍ手前から撮像（ラインスキャン）を開始し、その後スタッドボルトＳの長さプラス２．５ｍｍ通過するまで撮像し、横長の一枚の画像を取得する。例えば、全長４５ｍｍのスタッドボルトＳでは、撮像全長が５０ｍｍになる。

エリアカメラ３０は、スタッドボルトＳの長手両端面を同時に撮像するカメラで、ラインカメラ２０と同じく搬送ライン１０の側部に配置されている（図１参照）。このエリアカメラ３０は、スタッドボルトＳの端部を夫々ピンポイントで撮影するのに好適である（図７参照）。図示例では、スタッドボルトＳの長手両端面に対し、斜め４５度の方向から撮像するようにエリアカメラ３０を配置する（図４参照）。一方、搬送ライン１０の下方にＬＥＤ照明３１を配置して、スタッドボルトＳの長手両端面がこの照明光に正反射するように構成している。そして、ラインカメラ２０と同様に、スタッドボルトＳの通過をセンサで感知し、所定の撮像位置で撮像する。尚、図示例では、２台のエリアカメラ３０を使用しているか、プリズム等を使用して１台のエリアカメラ３０にて撮像することも可能である（図示せず）。

判定装置４０は、ラインカメラ２０とエリアカメラ３０との各撮像情報から所定のスタッドボルトＳの合否を画像判定する装置である（図１参照）。この判定装置４０には、ラインカメラ２０が撮像したスタッドボルトＳの輪郭を判定する輪郭判定手段１００と、エリアカメラ３０が撮像したスタッドボルトＳの長手両端面を判定する端面判断手段２００とを備えている。

輪郭判定手段１００は、第一判定手段１１０乃至第四判定手段１４０にてスタッドボルトＳの輪郭を求める（図８参照）。すなわち、ラインカメラ２０が撮像した画像には(図６参照)、判定装置４０の画面４１において、スタッドボルトＳのネジ部の輪郭をネジ部ごとに示すネジ部輪郭線Ｔ１と、上下左右の外形全体を示す外形線Ｔ２と、帯部の位置を示す帯形線Ｔ３とが表示される。この際、搬送ワイヤー１１の影１１Ａは、スタッドボルトＳ側面の上下の輪郭に重ならない位置に配置されていることが判る。

この輪郭判定手段１００において、第一判定手段１１０により、スタッドボルトＳの長手端部の形状から左右の向きを判定し画像反転により一定の向きに揃える。この場合、スタッドボルトＳの画像から、左右のネジ部の長さ、端部の直径、端部の形状などに基づいて左右を判定する。次に、第二判定手段１２０により、一定の向きに揃えたスタッドボルトＳの輪郭からスタッドボルトＳの全長を求める。更に、第三判定手段１３０は、スタッドボルトＳの輪郭から有効なネジ部Ｓ１の範囲を特定し、各ネジ部Ｓ１の幅と位置を求める。そして、第四判定手段１４０において、スタッドボルトＳの輪郭から帯部Ｓ２の位置を特定し、該帯部Ｓ２の直径を求めるものである。

一方、端面判断手段２００は、第一判断手段２１０乃至第四判断手段２４０にてスタッドボルトＳの長手両端面を判断する（図９参照）。すなわち、第一判断手段２１０は、スタッドボルトＳの長手両端面の画像に判定用の二重輪郭線から成る識別マークＷを重ねる手段である（図７参照）。次に、第二判断手段２２０は、内輪郭線Ｗ１より内側の領域の内側平均輝度を求める手段となる。更に、第三判断手段２３０は、内側輪郭線Ｗ１と外側輪郭線Ｗ２との間の領域の外側平均輝度を求める手段である。そして、第四判断手段２４０において、内側平均輝度と外側平均輝度との輝度の比較に基づいて長手両端面の凹凸の有無を判断する。すなわち、長手両端面に凹領域がある場合は、内側平均輝度と外側平均輝度との輝度の比が小さくなり、凹領域が無い場合、その比は１に近くなる。この結果から凹凸の有無を判断する。

分離器５０は、判定装置４０にて種類や合否が判定されたスタッドボルトＳを搬送ライン１０の終端部で分離する部位である（図１参照）。図示の分離器５０は、搬送ライン１０の終端部に配置したフラッパ５１の揺動移動にて分別する（図５参照）。すなわち、搬送ライン１０の終端部から送られたスタッドボルトＳは、揺動するフラッパ２１の位置に応じて良品と不良品とに分別されるものである。この際、通過するスタッドボルトＳの判定結果と、フラッパ２１の位置を比較し、スタッドボルトＳが良品の場合にフラッパ２１が良品側の位置にあることをチェックし、スタッドボルトＳが不良品の場合にフラッパ２１が不良品の位置にあることをチェックすることで、誤分別を防止している。

本発明において、スタッドボルトの検査装置としているが、この他、長尺ボルトなど、スタッドボルトに似た部材の検査にも使用可能である。また、本発明は図示の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での設計変更は自由に行えるものである。

Ｐ パーツフィーダ
Ｓ スタッドボルト
Ｓ１ ネジ部
Ｓ２ 帯部
Ｔ 輪郭
Ｔ１ ネジ部輪郭線
Ｔ２ 外形線
Ｔ３ 帯形線
Ｗ 識別マーク
１０ 搬送ライン
１１ 搬送ワイヤー
１１Ａ 影
１２ パルスモータ
１３ 駆動プーリー
１４ テンショナプーリー
２０ ラインカメラ
２１ バックライト
３０ エリアカメラ
３１ ＬＥＤ照明
４０ 判定装置
４１ 画面
５０ 分離器
５１ フラッパ
１００ 輪郭判定手段
２００ 端面判断手段

Claims (4)

1. スタッドボルトの輪郭の撮像情報に基づいて特定のスタッドボルトを検出する検査装置において、平行な２本の搬送ワイヤー間に横向きのスタッドボルトを載置し、該スタッドボルトを一方向に搬送する搬送ラインと、該搬送ラインの側部に配置されスタッドボルトの側面からスタッドボルトの輪郭を撮像するラインカメラと、ラインカメラの撮像情報から所定のスタッドボルトの選別又は合否を画像判定する判定装置と、該判定装置で検出された特定のスタッドボルトを搬送ラインの終端部で分離する分離器とを備え、搬送ラインは、スタッドボルトの下側面を支持する搬送ワイヤーが、ラインカメラにて撮像するスタッドボルト側面の上下の輪郭に重ならない位置に配置するように構成したことを特徴とするスタッドボルト検査装置。
2. 前記搬送ラインの側部に、スタッドボルトの長手両端面を同時に撮像するエリアカメラを配置し、前記判定装置は前記ラインカメラが撮像したスタッドボルトの輪郭を判定する輪郭判定手段と、該エリアカメラが撮像したスタッドボルトの長手両端面を判断する端面判断手段とに基づいて特定のスタッドボルトを検出するように構成した請求項１記載のスタッドボルト検査装置。
3. 前記輪郭判定手段は、前記スタッドボルトの長手端部の形状から左右の向きを判定し、撮像した画像を反転することにより一定の向きに揃える第一判定手段と、画像を一定の向きに揃えたスタッドボルトの輪郭からスタッドボルトの全長を求める第二判定手段と、スタッドボルトの輪郭から有効なネジ部の範囲を特定し、各ネジ部の幅と位置を求める第三判定手段と、スタッドボルトの輪郭から帯部の位置を特定し、該帯部の直径を求める第四判定手段とを備えた請求項２記載のスタッドボルト検査装置。
4. 前記端面判断手段は、前記スタッドボルトの長手両端面の画像に判定用の二重輪郭線から成る識別マークを重ねる第一判断手段と、内側輪郭線より内部の領域の内側平均輝度を求める第二判断手段と、内側輪郭線と外側輪郭線との間の領域の外側平均輝度を求める第三判断手段と、内側平均輝度と外側平均輝度との輝度の比較に基づいて長手両端面の凹凸を判定する第四判断手段とを備えた請求項２記載のスタッドボルト検査装置。

Images