JP2021009053A - 端子の外観検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１つのカメラで、カメラを回転させずに、端子の外周面を周方向の任意の角度から撮影することができるようにする。【解決手段】回転体４と、その内部に挿入された端子１２を、端子の中心軸線Ｌ１を回転体の回転軸線Ｌ２上に一致させた状態で支持する端子支持手段１０と、回転軸線上に受光軸Ｌ３を一致させた状態で固定的に設けられたカメラ７と、回転体の内部に一体回転するよう装備され、入光端（入光鏡）７１が端子１２の外周面に臨むように配置され、出光端（出光鏡）７３がカメラ７の受光軸Ｌ３上に配置され、入光端に入光した端子の外周面の光学像を出光端からカメラに向けて出光する光学像伝送手段７０と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、電線の端末に圧着された端子の検査対象部位（圧着部等）をカメラで撮影して外観検査する端子の外観検査装置に関する。

電線の端末に端子を圧着した端子付電線を製造する場合、電線の端末の絶縁被覆を適当な長さだけ剥ぎ取って芯線を露出させ、その芯線の露出部を端子の後部の導体圧着部にセットして導体圧着部を加締める。また、絶縁被覆のある部分に端子の後部の被覆圧着部を加締める。こうすることで、端子付電線が製造される。

ところで、この種の端子付電線の圧着部分やその周辺に不良があると、製品として使用できなくなる。そのため、製造過程において圧着部分の外観検査を行って不良品を排除するようにしている。自動により外観検査を行う場合には、カメラで端子の圧着部分を撮影し、撮影した画像を、予め用意した良品の画像と比較して良否判定を行うようになっている。この場合、端子の品番によっては、一方向からの撮影のみでは適正な良否判定ができないことがある。そのため、端子の周方向の複数の角度位置で圧着部分を撮影することが行われている。

例えば、特許文献１には、端子の中心軸線周りに複数のカメラを配置し、カメラを端子の中心軸線周りに回転させることで、複数位置で端子をカメラで同時撮影する外観検査装置が開示されている。

特開２０１１−１０７０２４号公報

しかし、特許文献１に記載の外観検査装置では、複数のカメラを設けているうえ、各カメラを回転させるようにしているため、構造が複雑になり、コストが高くなる。また、カメラの配線ケーブル等の関係により、カメラの回転範囲に制約が生じ、それを補うためにカメラの台数を増やすと、構造が一層複雑化しコストアップになるという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、１つのカメラで、カメラを回転させずに、端子の外周面を周方向の任意の角度から撮影することができ、それにより、構造の簡略化とコストの低減を図ることができる端子の外観検査装置を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る端子の外観検査装置は、下記（１）〜（５）を特徴としている。
（１） 電線の端末に圧着された端子の外観検査装置であって、
回転軸線を中心に回転する回転体と、
前記回転体の内部に挿入された前記端子を、検査対象部位の全外周を開放させた非回転の状態で且つ前記端子の中心軸線を前記回転軸線上に一致させた状態で支持する端子支持手段と、
前記回転軸線上に受光軸を一致させた状態で設けられたカメラと、
前記回転体の内部に該回転体と一体回転するように装備され、入光端が前記端子支持手段に支持された端子の外周面に臨むように配置され、出光端が前記カメラの受光軸上に配置され、前記入光端に入光した前記端子の外周面の光学像を前記出光端から前記カメラに向けて出光する光学像伝送手段と、
を備える、
ことを特徴とする端子の外観検査装置。

（２） 前記光学像伝送手段が、
前記入光端を構成する入光鏡と、
前記出光端を構成する出光鏡と、
前記入光鏡に入光して反射された前記端子の外周面の光学像を、前記出光鏡まで反射により伝送し、前記出光鏡から前記カメラに向けて出光させる１枚以上の中間鏡と、
を有する、
ことを特徴とする上記（１）に記載の端子の外観検査装置。

（３） 前記回転体は、
前記回転軸線に平行な内側面を持ち且つ各内側面に光学素子支持溝を備えた一対の側板を有しており、
前記入光鏡と出光鏡と中間鏡は、
前記一対の側板の内側面の光学素子支持溝に両側縁を嵌めることで、前記一対の側板の間に挟持されている、
ことを特徴とする上記（２）に記載の端子の外観検査装置。

（４） 前記回転体の回転および前記カメラによる撮像を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記回転体を所定の角度回転させるごとに前記カメラを制御して前記端子の外周面の光学像を取得させる、
ことを特徴とする上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の端子の外観検査装置。

（５） 前記制御装置は、前記回転体の内部に挿入された前記端子の投影画像を、所定の角度の範囲に亘って取得するよう前記回転体および前記カメラを制御し、
前記投影画像のうち前記端子の高さが最も低く撮影された位置を基準位置に設定し、当該端子の外観検査を開始する、
ことを特徴とする上記（４）に記載の端子の外観検査装置。

上記（１）の構成の端子の外観検査装置によれば、端子の外周面に臨むように入光端が配置された光学像伝送手段が回転することで、端子の外周面の光学像を全周にわたって、固定的に設けられた１つのカメラで撮影することができる。また、撮影時に回転を止めなくてもよいため、角度に縛られず周方向の任意の位置で端子の外周面の光学像を素早く撮影することができる。したがって、端子の品番に応じて撮影箇所を設定することができ、品番によって不良が出やすい箇所を確実に外観検査することができる。

上記（２）の構成の端子の外観検査装置によれば、光学像伝送手段の要素として設けた鏡の反射を利用するだけで、端子の外周面の光学像をカメラで撮影することができる。そのため、構造が簡単で低コスト化が図れる。

上記（３）の構成の端子の外観検査装置によれば、光学像伝送手段の要素として設けた鏡の取り付けや保持を簡単且つ確実に行うことができる。そのため、構造が簡単で組み立ても容易であり低コスト化が図れる。

上記（４）の構成の端子の外観検査装置によれば、制御装置が回転体とカメラとを連動させて制御するので、所望の角度から撮影された端子の外周面の光学像を自動的に取得することができる。

上記（５）の構成の端子の外観検査装置によれば、検査対象となる端子が傾いた状態で回転体の内部に挿入された場合においても、その端子の傾きの角度が補正された所望の角度の光学像を撮影し取得することができる。

本発明の端子の外観検査装置によれば、１つのカメラで、カメラを回転させずに、端子の外周面を周方向の任意の角度から撮影することができ、それにより、構造の簡略化とコストの低減を図ることができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の実施形態に係る端子の外観検査装置の全体概要を示す斜視図である。 図２は、同外観検査装置の全体断面図である。 図３は、同外観検査装置の要部の断面図である。 図４は、同外観検査装置の要部の斜視断面図である。 図５は、同外観検査装置の回転体の構成図で、図５（ａ）は外観斜視図、図５（ｂ）は一方の側板を外した状態を示す斜視図である。 図６は、本発明の実施形態に係る外観検査装置を組み込んだ端子圧着ラインの全体概要図である。 図７は、同外観検査装置において、挿入セットされる端子が傾いている場合の検査基準の角度位置を求める方法の説明図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

図１は本実施形態に係る端子の外観検査装置の全体概要を示す斜視図、図２は全体断面図、図３は要部断面図、図４は要部の斜視断面図である。

図１〜図４に示すように、本実施形態の外観検査装置１は、電線１１の端末に圧着された端子１２の検査対象部位（圧着部等）をカメラ７で撮影して外観検査する装置である。この外観検査装置１は、ベースプレート２上に立設された固定フレーム３と、固定フレーム３にベアリング３１を介して回転自在に支持された回転体４と、回転体４に回転力を伝えるベルト５１を用いた回転伝達機構５と、回転伝達機構５を介して回転体４を駆動するモータ６と、撮像手段としてのカメラ７と、カメラ７の前に配置されたレンズ８と、回転体４の内部に配置された光学像伝送手段７０と、検査すべき端子１２を支持する端子支持手段１０と、を備えている。

図２及び図３に示すように、この外観検査装置１では、ほぼ水平に共通軸線Ｌが設定されている。回転体４は、共通軸線Ｌ上に設定された回転軸線Ｌ２を中心に図４中矢印Ｎのように回転するように設けられている。端子支持手段１０は、回転体４の内部に挿入された端子１２を、検査対象部位の全外周を開放させた非回転の状態で支持し、このとき端子１２の中心軸線Ｌ１を共通軸線Ｌ上に一致させた状態で支持する。

カメラ７は、回転体４から離れた位置に配置されており、共通軸線Ｌ上に受光軸Ｌ３を一致させた状態でカメラ台９上に載置固定されている。光学像伝送手段７０は、回転体４の内部に回転体４と一体回転するように装備されており、入光端に相当する入光鏡７１と、出光端に相当する出光鏡７３と、１枚以上の中間鏡７２と、を備えている。

入光鏡７１は、端子支持手段１０によって支持された端子１２の外周面に反射面７１ａを臨ませて配置されている。具体的には、回転軸線Ｌ２に対して４５°の傾きを持って配置されており、端子１２の外周面の光学像を、共通軸線Ｌと平行にカメラ７方向に向かって反射する。

中間鏡７２と出光鏡７３は、それぞれプリズムで構成されている。中間鏡７２は、回転軸線Ｌ２から離れて配置されており、中間鏡７２の反射面７２ａは、入光鏡７１からの反射光を受けて、その反射光を共通軸線Ｌに向けて反射する。出光鏡７３は、カメラ７の受光軸Ｌ３上つまり共通軸線Ｌ上に配置されており、出光鏡７３の反射面７３ａは、中間鏡７２からの反射光を受けて、その反射光をレンズ８を通してカメラ７に向け反射する。

すなわち、入光鏡７１と出光鏡７３と中間鏡７２は、入光鏡７１に入光した端子１２の外周面の光学像を、中間鏡７２を経由し、出光鏡７３からカメラ７に向けて出光するような関係で配置されている（これを「伝送条件」という）。なお、入光鏡７１、出光鏡７３、中間鏡７２の向きや配置は、上の伝送条件を満たせば、任意に設定可能である。また、鏡やプリズムを用いる代わりに、光ファイバなどの他のタイプの伝送手段を用いて、端子の外周面の光学像をカメラ７に収めることも可能である。

図５は、外観検査装置１の回転体４の構成図で、図５（ａ）は外観斜視図、図５（ｂ）は一方の側板を外した状態を示す斜視図である。

図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、回転体４は、軸線方向一端に配された円形端面板４１と、軸線方向他端に配置された矩形端面板４３と、円形端面板４１と矩形端面板４３との間に配置されて両端面板４１、４３を一体に結合する一対の側板４２Ａ、４２Ｂと、を備えている。一対の側板４２Ａ、４２Ｂは、回転体４の回転軸線Ｌ２に平行な内側面を持ち、各内側面に、入光鏡７１と中間鏡７２と出光鏡７３をそれぞれ支持するための光学素子支持溝４６、４７、４８を備えている。そして、入光鏡７１と中間鏡７２と出光鏡７３は、一対の側板４２Ａ、４２Ｂの内側面の光学素子支持溝４６、４７、４８に両側縁を嵌めることにより、一対の側板４２Ａ、４２Ｂの間に位置決めした状態で挟持されている。

なお、カメラ７側に位置する円形端面板４１には、出光鏡７３からの反射光をカメラ７に向けて送り出すためのスリット４１ａが設けられている。また、端子１２の挿入側に位置する矩形端面板４３の中心には、端子１２を回転体４の内部に挿入するための挿入孔４３ａが設けられている。

図３に示すように、この回転体４の外周には、ベルト５１の巻回歯を外周円筒部に有する枠体４５が嵌合固定され、その枠体４５がベアリング３１に嵌合されることで、回転体４が固定フレーム３に回転自在に支持されている。また、回転体４の端子挿入側は、固定フレーム３に取り付けられたカバー３５によって覆われ、カバー３５の中で回転体４が回転するようになっている。

次に作用を説明する。
この外観検査装置１を用いて端子１２の外観検査を行う場合は、電線１１の端末に圧着された端子１２を、端子支持手段１０を用いて回転体４の内部に挿入し、所定の検査位置に位置決め保持する。その状態で、回転体４を回転させ、１周３６０°のうちの任意の角度位置で、端子１２の外周面の光学像をカメラ７で撮影する。すなわち、端子１２の外周面の光学像は、入光鏡７１により中間鏡７２に向けて反射され、中間鏡７２から出光鏡７３に向けて反射され、出光鏡７３からレンズ８を経てカメラ７に入射し、画像データとして取得される。図３中の太線矢印Ｙは、光学像の伝送経路を示している。

例えば、３６０°を１６分割した２２．５°刻みの角度位置で、カメラ７により端子１２の外周面の光学像を取得する。分割数は任意に設定可能であり、より粗い分割数（例えば８分割）にすることもできるし、より細かい分割数（例えば３２分割）にすることもできる。また、撮影する位置を、分割数によらずに任意に設定することも可能である。

撮影角度位置の割り出し及び当該位置における光学像の取得については、例えば、外観検査装置１全体の駆動を制御する不図示の制御装置が、モータ６の制御装置により算出された回転体４の回転角度を入力し、予め設定した回転角度のときにカメラ７を制御して光学像をカメラ７に取り込んだり、回転体４の回転角度を検出する回転センサを別に設けて、その検出信号に応じて端子の外周面の光学像をカメラ７に取り込んだりする。

以上の説明のように、本実施形態に係る外観検査装置１によれば、端子１２の外周面に臨むように入光端（入光鏡）７１が配置された光学像伝送手段７０が回転することで、端子１２の外周面の光学像を端子１２の周方向の全周にわたって、固定的に設けられた１つのカメラ７で撮影することができる。また、撮影時に回転体４の回転を止める必要がないので、角度に縛られず周方向の任意の位置で端子１２の外周面の光学像を素早く撮影することができる。したがって、端子１２の品番に応じて撮影箇所を設定することができ、品番によって不良が出やすい箇所を確実に外観検査することができる。

カメラ７で取得した画像は、上記制御装置内のマイコンなどを用いて、予め正常品を撮影した画像と比較し、良品か不良品かの判断を下す。これらの比較及び判断は、マイコンの画像処理により自動で行うことができる。外観検査装置１を単独の卓上機として使用する場合は、例えば、取得した画像や判定結果を、図１及び図２に示すディスプレイ６０に表示することができる。

なお、撮影条件を良くするために、図示しない照明装置で被写体（端子の検査対象部位）を照らすようにするのが好ましい。また、被写体である端子１２を挟んで入光鏡７１と反対側に、被写体の光学像をよりクリアにするための背景部材を配置するのもよい。

また、良品と不良品を判定する検査項目としては、一般電線の圧着部の場合、「芯線引き込み異常の有無」、「被覆噛み込み異常の有無」、「皮剥き異常の有無」、「芯線ほつれ異常の有無」、「ベルマウス異常の有無」、「背バリ大の異常の有無（圧着装置の歯型の消耗が分かる）」、「アンビル傷の有無」などを挙げることができる。また、同軸電線の場合は、一般電線の項目の上に更に「編組折り返し異常の有無」、「アルミ箔のほつれ異常の有無」、「絶縁体残り異常の有無」などを挙げることができる。

また、実施形態の外観検査装置１によれば、光学像伝送手段７０の要素として設けた鏡（入光鏡７１、中間鏡７２、出光鏡７３）の反射を利用するだけで、端子１２の外周面の光学像をカメラ７で撮影することができる。そのため、構造が簡単で且つ低コスト化が図れる。

また、本実施形態の外観検査装置１によれば、回転体４の構成要素である一対の側板４２Ａ、４２Ｂの光学素子支持溝４６、４７、４８に入光鏡７１、中間鏡７２、出光鏡７３の両側縁をそれぞれ嵌めることで、鏡を保持しているので、鏡の取り付けや保持を簡単且つ確実に行うことができる。そのため、構造が簡単で組み立ても容易であり低コスト化が図れる。

次に同軸電線に端子金具を圧着する一連の工程に外観検査装置を組み込んだ場合の例について簡単に説明する。

図６は、本実施形態の外観検査装置を組み込んだ端子圧着ラインの全体概要図である。
この製造ラインでは、図６の右端から左端に向けて工程が進む。電線及び端子は、図面に直交する方向に軸線を向けて配置され、チャックに保持されて、順次、各工程の作業内容を実行する装置にセットされる。外観検査装置は、その一連の工程の複数箇所に装備されている。

工程順に説明すると、最上流に、電線セット機構８１が配置されている。次に以降の順番に、第１皮剥き機構８２、第１圧着機構８３、カメラ機構８４、編組反転機構８５、第２皮剥き機構８６、第２圧着機構８７、編組解き機構８８、第１カメラ３６０°機構（本実施形態の外観検査装置）８９、第３圧着機構９０、第２カメラ３６０°機構（本実施形態の外観検査装置）９１、払出し機構９２が配置されている。

このように、本実施形態の外観検査装置が上記端子圧着ライン内において、すなわちインラインで用いられる場合には、通常は当該端子圧着ライン全体を制御する装置に各機構の動作を設定したり状況を表示したりするためのディスプレイが設置されているので、図１や図２に示したディスプレイ６０を省略することができる。

また、回転体４の内部に対する端子１２の挿入角度に変動（端子の中心軸線Ｌ１周りの回転方向の変動）がある場合には、それに応じて、撮影する際の基準位置を設定する必要がある。例えば、図７に示すように端子１２の圧着部が検査位置にセットされた場合、まず、外観検査のための光学像の取得の前に、所定の角度に亘って端子１２の投影画像を取得する。そして、投影画像の高さ（厚さ）の一番小さい撮影位置を基準位置として設定する。

例えば、投影画像の高さがＡの位置ではｔ１、Ｂの位置ではｔ２、Ｃの位置ではｔ３であり、ｔ２が最小である場合は、厚さが最小となるＢの位置を基準位置（０°）とし、以降の外観検査画像の取得を行う。

ここで、上述した本発明の実施形態に係る端子の外観検査装置の特徴をそれぞれ以下［１］〜［５］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 電線（１１）の端末に圧着された端子（１２）の外観検査装置（１）であって、
回転軸線（Ｌ２）を中心に回転する回転体（４）と、
前記回転体（４）の内部に挿入された前記端子（１２）を、検査対象部位の全外周を開放させた状態で且つ前記端子（１２）の中心軸線（Ｌ１）を前記回転軸線（Ｌ２）上に一致させた状態で支持する端子支持手段（１０）と、
前記回転軸線（Ｌ２）上に受光軸（Ｌ３）を一致させた状態で設けられたカメラ（７）と、
前記回転体（４）の内部に該回転体（４）と一体回転するように装備され、入光端（７１）が前記端子支持手段（１０）に支持された端子（１２）の外周面に臨むように配置され、出光端（７３）が前記カメラ（７）の受光軸（Ｌ３）上に配置され、前記入光端（７１）に入光した前記端子（１２）の外周面の光学像を前記出光端（７３）から前記カメラ（７）に向けて出光する光学像伝送手段（７０）と、
を備える、
ことを特徴とする端子の外観検査装置（１）。

［２］ 前記光学像伝送手段（７０）が、
前記入光端を構成する入光鏡（７１）と、
前記出光端を構成する出光鏡（７３）と、
前記入光鏡（７１）に入光して反射された前記端子（１２）の外周面の光学像を、前記出光鏡（７３）まで反射により伝送し、前記出光鏡（７３）から前記カメラ（７）に向けて出光させる１枚以上の中間鏡（７２）と、
を有する、
ことを特徴とする上記［１］に記載の端子の外観検査装置（１）。

［３］ 前記回転体（４）は、
前記回転軸線（Ｌ２）に平行な内側面を持ち且つ各内側面に光学素子支持溝（４６、４７、４８）を備えた一対の側板（４２Ａ、４２Ｂ）を有しており、
前記入光鏡（７１）と出光鏡（７３）と中間鏡（７２）は、
前記一対の側板（４２Ａ、４２Ｂ）の内側面の光学素子支持溝（４６、４７、４８）に両側縁を嵌めることで、前記一対の側板（４２Ａ、４２Ｂ）の間に挟持されている、
ことを特徴とする上記［２］に記載の端子の外観検査装置（１）。

［４］ 前記回転体（４）の回転および前記カメラ（７）による撮像を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記回転体（４）を所定の角度回転させるごとに前記カメラ（７）を制御して前記端子（１２）の外周面の光学像を取得させる、
ことを特徴とする上記［１］ないし［３］のいずれかに記載の端子の外観検査装置。

［５］ 前記制御装置は、前記回転体（４）の内部に挿入された前記端子（１２）の投影画像を、所定の角度の範囲に亘って取得するよう前記回転体（４）および前記カメラ（７）を制御し、
前記投影画像のうち前記端子（１２）の高さが最も低く撮影された位置を基準位置に設定し、当該端子（１２）の外観検査を開始する、
ことを特徴とする上記［４］に記載の端子の外観検査装置。

４ 回転体
７ カメラ
１０ 端子支持手段
１１ 電線
１２ 端子
４２Ａ，４２Ｂ 側板
４６，４７，４８ 光学素子支持溝
７０ 光学像伝送手段
７１ 入光鏡（入光端）
７２ 中間鏡
７３ 出光鏡（出光端）
Ｌ１ 端子の中心軸線
Ｌ２ 回転軸線
Ｌ３ 受光軸

Claims (5)

1. 電線の端末に圧着された端子の外観検査装置であって、
   回転軸線を中心に回転する回転体と、
   前記回転体の内部に挿入された前記端子を、検査対象部位の全外周を開放させた非回転の状態で且つ前記端子の中心軸線を前記回転軸線上に一致させた状態で支持する端子支持手段と、
   前記回転軸線上に受光軸を一致させた状態で設けられたカメラと、
   前記回転体の内部に該回転体と一体回転するように装備され、入光端が前記端子支持手段に支持された端子の外周面に臨むように配置され、出光端が前記カメラの受光軸上に配置され、前記入光端に入光した前記端子の外周面の光学像を前記出光端から前記カメラに向けて出光する光学像伝送手段と、
   を備える、
   ことを特徴とする端子の外観検査装置。
2. 前記光学像伝送手段が、
   前記入光端を構成する入光鏡と、
   前記出光端を構成する出光鏡と、
   前記入光鏡に入光して反射された前記端子の外周面の光学像を、前記出光鏡まで反射により伝送し、前記出光鏡から前記カメラに向けて出光させる１枚以上の中間鏡と、
   を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の端子の外観検査装置。
3. 前記回転体は、
   前記回転軸線に平行な内側面を持ち且つ各内側面に光学素子支持溝を備えた一対の側板を有しており、
   前記入光鏡と出光鏡と中間鏡は、
   前記一対の側板の内側面の光学素子支持溝に両側縁を嵌めることで、前記一対の側板の間に挟持されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の端子の外観検査装置。
4. 前記回転体の回転および前記カメラによる撮像を制御する制御装置を備え、
   前記制御装置は、前記回転体を所定の角度回転させるごとに前記カメラを制御して前記端子の外周面の光学像を取得させる、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の端子の外観検査装置。
5. 前記制御装置は、前記回転体の内部に挿入された前記端子の投影画像を、所定の角度の範囲に亘って取得するよう前記回転体および前記カメラを制御し、
   前記投影画像のうち前記端子の高さが最も低く撮影された位置を基準位置に設定し、当該端子の外観検査を開始する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の端子の外観検査装置。

Images