JP2022019003A

JP2022019003A - 球状物体外観検査装置

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Publication number: JP2022019003A
Application number: JP2020122514A
Authority: JP
Inventors: 喜彦蒲田; Yoshihiko Kamata
Original assignee: HU-BRAIN Inc
Current assignee: HU-BRAIN Inc
Priority date: 2020-07-17
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2040-07-17
Also published as: JP7296633B2

Abstract

【課題】球状物体が真円（球）であることが前提とされており、球状物体の転がりや回転の斑や偏りがあった場合にそれを確認することができず、全面を検査すること、また、全面が検査できているかの確認が困難な点を改善する。【解決手段】本発明は、球状物体（ワークＷ）を吸着固定する第１検査ステージ２及び第２検査ステージ３を備え、第１検査ステージ２で上半球を撮像し、第１及び第２検査ステージ２，３で球状物体を挟んで反転させて、第２検査ステージ３において露出している上半球（第１検査ステージ２では下半球）を撮像するようにした。【効果】球状物体は上半球、下半球を撮像する際に吸着固定されているから、転がりや回転させる手法のように偏りが生じることがなく、よって全面を確実に撮像、検査できる。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば球状の物体について疵や汚れの有無について効率よくかつ確実に全面検査することのできる球状物体外観検査装置に関するものである。

従来、大量の球状物体の効率的な検査を可能にすることを目的として、例えば先行文献１（特開平９－２２９９０８号）には、同心円状に配置された第１回転体の外周縁と第２回転体の内周縁の間隙を環状溝として形成し、この環状溝に置かれた球体を保持手段によって回転自在に保持し、第１及び第２回転体を第１及び第２駆動手段によって相互に異なる回転速度で回転させる探傷用回転装置が提案されている。

先行文献１は、第１～第３回転体を用い、このうち第３回転体の外周縁部に球体物質が個別に保持するための保持枠用の切り欠きが形成され、この切り欠きに順次球状物体が挿入され、検査位置まで回転体が回転することで上記構成の球状物体を搬送して順次外観検査が行われる。

一般的に、球状物体は、該球状物体を転がす又は回すといったような手法で全面を見ようとすると、球状物体が真円（球）であるとは限らず、意図するように転がるとは限らないので、全量について確実に全面を検査することが困難であり、また、全面を検査したことを確認することも困難である。このことは、特許文献１もまた同様である。

特開平９－２２９９０８号

本発明が解決しようとする問題は、従来の球状物体の検査装置では、球状物体が真円（球）であることが前提とされており、球状物体を転がしたり、回したりする手法で全面を検査する場合には、球状物体の転がりや回転の斑や偏りがあった場合にそれを確認することができず、結果的に、全面を検査すること、また、全面が検査できているかの確認も困難な点である。

上記課題を解決するために、本発明の球状物体外観検査装置は、球状物体を複数載置する該球状物体の直径より小さい吸引孔が所定間隔で形成されたポーラスプレート及びこのポーラスプレートの露出面の裏面側に設けられて内部を負圧とする負圧チャンバーからなり、互いの前記ポーラスプレート側が臨むように上下位置に配置される第１検査ステージ及び第２検査ステージと、前記第１検査ステージの上方に設けられた球状物体の載置位置の上方を複数箇所から撮影する撮像手段と、撮像後の球状物体を載置した前記第１検査ステージに該第２検査ステージを重ねて上下反転させた後、該第２検査ステージから該第１ステージを離間させる反転機構と、前記第１検査ステージ及び第２検査ステージを所定位置まで搬送する搬送機構と、を備えたことを主要な特徴とした。

本発明は、球状物体を転がしたり、回したりすることなく、第１及び第２検査ステージにおいて、負圧チャンバーでポーラスプレートの吸引孔に吸着固定した状態で撮像するので、球状物体の転がりや回転の斑や偏りが生じる可能性はなく、確実に全面を検査することが可能となる。

本発明の一実施例態様による球状物体外観検査装置の概略構成を示す図である。本発明の球状物体外観検査装置による外観検査手順を示す図である。本発明の一実施例態様による球状物体外観検査装置における第１検査ステージ（第２検査ステージ）を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は断面図、である。本発明の一実施例態様による球状物体外観検査装置における球状物体と吸引孔の関係を示し、（ａ）は上方から見た図、（ｂ）は断面図、である。本発明の一実施例態様による球状物体外観検査装置における撮像手段を示し、（ａ）は上方から見た図、（ｂ）は下方から見た図、（ｃ）は球状物体における各カメラの撮像領域を示す斜視図、（ｄ）は球状物体における各カメラの垂直位置と撮像領域を示す平面図、である。本発明の一実施例態様による球状物体外観検査装置における、（ａ）（ｂ）は反転機構の概略構成を示す図、である。本発明の他の実施例態様による球状物体外観検査装置の概略構成を示す図である。本発明の一実施例態様による球状物体外観検査装置における第１検査ステージ（第２検査ステージ）を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は断面図、である。本発明の一実施例態様による球状物体外観検査装置における撮像手段を示し、（ａ）は上方から見た図、（ｂ）は下方から見た図、（ｃ）は球状物体における各カメラの撮像領域を示す斜視図、（ｄ）は球状物体における各カメラの垂直位置と撮像領域を示す平面図、である。本発明の一実施例態様による球状物体外観検査装置における、（ａ）は搬送機構の概略構成を示す図、（ｂ）（ｃ）は反転機構の概略構成を示す図、である

本発明は、球状の物体について疵や汚れの有無について効率よくかつ確実に全面検査するという目的を、球状物体を複数載置する該球状物体の直径より小さい吸引孔が所定間隔で形成されたポーラスプレート及びこのポーラスプレートの露出面の裏面側に設けられて内部を負圧とする負圧チャンバーからなり、互いの前記ポーラスプレート側が臨むように上下位置に配置される第１検査ステージ及び第２検査ステージと、前記第１検査ステージの上方に設けられた球状物体の載置位置の上方を複数箇所から撮影する撮像手段と、撮像後の球状物体を載置した前記第１検査ステージに該第２検査ステージを重ねて上下反転させた後、該第２検査ステージから該第１ステージを離間させる反転機構と、前記第１検査ステージ及び第２検査ステージを所定位置まで搬送する搬送機構と、を備えることで達成した。

上記構成の本発明は、次のように球状物体の外観検査が行われる。ポーラスプレートが上面とされた第１検査ステージに球状物体が載置される。第１検査ステージでは負圧チャンバー内を減圧して負圧状態としており、球状物体が第１検査ステージにおけるポーラスプレートの吸引孔に吸着して位置が固定された状態となる。そして、この状態で、まず、球状物体の吸引孔から露出している上半球を撮像する。この後、例えば第１検査ステージを搬送機構により、ポーラスプレートが下面とされた第２検査ステージの吸引孔と第１検査ステージの球状物体を介した吸引孔とが一致する位置まで移動させる。

第１検査ステージを第２検査ステージの位置まで移動させた後、反転機構により、例えば第２検査ステージを下降（第１検査ステージ側へ移動）させて重ね、該第１検査ステージと該第２検査ステージとで球状物体を挟み込み、その後、第１検査ステージと第２検査ステージとの上下の関係を、該第２検査ステージのポーラスプレートが上面となり、該第１検査ステージのポーラスプレートが下面となるよう、反転させ、第２検査ステージの負圧チャンバー内の減圧を開始する。

このとき、第２検査ステージにおいて球状物体は、それまで第１検査ステージにおいて下半球となっていた部分が（上半球となって）露出する。この状態で、第２検査ステージが搬送機構により撮像手段の位置へ搬送されて、撮像される。これにより、球状物体が位置固定された状態で全面検査されることとなる。

また、上記構成において、例えば前記ポーラスプレートを白色半透明とし、前記負圧チャンバー内に拡散光源を設けた構成としてもよい。例えば光沢ある球状物体は、撮像手段と同方向に光源があるとハレーションが生じる可能性があるが、こうすることで、必要最小限の光量を得つつハレーションを抑制できる。

さらに、上記構成において、前記撮像手段は、撮像位置にある球状物体の真上から若干角度を有した部位及び前後左右斜め上方部位を撮像する台数を１セットとしてもよい。

例えば光沢ある球状物体は、撮像手段が映り込んでしまうことがあり、互いの撮像手段が映り込まないように設けることで、球状物体の外観検査精度が向上する。また、撮像手段移動機構を備えることで、第１又は第２検査ステージに整列した複数の球状物体を行又は列で順に個別に撮像することができ、全量検査が可能となる。

また、本発明は、上記構成において、前記ポーラスプレートにおける前記吸引孔は、開口径が球状物体の直径の２／３とされ、ピッチが球状物体の直径の２倍以上でかつ隣接する球状物体同士の間隔が直径以上となるように形成されていてもよい。

吸引孔は、開口径の直径が２／３より小さいと、吸引面積が少ないので、僅かな振動で吸引が解除されてしまう可能性があり、また、２／３より大きいと、該吸引孔に球状物体が嵌り込みすぎて撮像手段による撮像面積が少なくなり、反転させても撮像できていない領域が生じる可能性がある。また、吸引孔のピッチ（孔の中心間距離）を球状物体の直径の２倍以上でかつ隣接する球状物体同士の間隔が直径以上としておけば、撮像する球状物体に隣接する球状物体が映り込むことを抑制することができる。

以下、本発明の具体例について図１～図１０を参照して説明する。図１～図６には本発明の基本的な実施例（第１実施例）を、図７～図１０には本発明の他の実施例（第２実施例）を示す。なお、第２実施例については、第１実施例と重複する説明は省略して相違する構成のみ説明する。

（第１実施例）
１は、微小で球状の物体Ｗ（以下、ワークＷと言う）の全面外観検査を行う球状物体外観検査装置（以下、検査装置と言う）であって、主要構成は以下の通りである。２は、ワークＷを複数載置するための吸引孔２ａが所定間隔で形成されたポーラスプレート２Ａ及びこのポーラスプレート２Ａの露出面の裏面側に設けられて内部を負圧とする負圧チャンバー２Ｂからなる第１検査ステージである。

３は、第１検査ステージ２と同様の、吸引孔３ａが複数形成されたポーラスプレート３Ａ及びこのポーラスプレート３Ａの露出面の裏面側に設けられた負圧チャンバー３Ｂからなる第２検査ステージである。４は、第１検査ステージ２の上方に設けられ、ワークＷの載置位置の上方を複数箇所から撮影する撮像ユニット（撮像手段）である。

５は、撮像後のワークＷを載置した第１検査ステージ２に第２検査ステージ３を重ねて上下反転させ、その後、第２検査ステージ３から第１ステージ２を離間させる反転機構である。６は、前記第１検査ステージ及び第２検査ステージを所定位置まで搬送する搬送機構である。

続いて、第一実施例における検査装置１の各構成要素の詳細を説明する。第１検査ステージ２及び第２検査ステージ３（以下、第１検査ステージ２で説明する）は、図３（ａ）に示すように、例えば負圧チャンバー２Ｂ内底面で吸引孔３ａの下方に複数の拡散光源７を設けている。拡散光源７は、単位面積あたりで均一な光量を得る目的で複数設けており、指向性光源であると局部的に光量差が生じるので、例えば擦りガラス様のシェードを設けている。

また、本実施例では、例えば、ポーラスプレート２Ａは、白色半透明の樹脂製プレートを用いている。ポーラスプレート２Ａは、後述する撮像ユニット４と前記拡散光源７との関係で透光性を有した材料を用いている。

なお、ワークＷの材質（光沢や表面色）の関係で、ワークＷの上方から照明を当ててもハレーションが生じないならば、非透光性材料を用いても構わない。また、ポーラスプレート２Ａは、本実施例では、拡散光源７を用いる関係で、白色半透明のものを用いるが、拡散光源７を用いない場合は、例えば擦りガラス様のものを用いればよい。

ポーラスプレート２Ａに形成された吸引孔２ａは、本実施例では、例えば図４（ａ）に示すように、ワークＷの直径ｒの２／３の内径とされ、つまりワークＷが２／３だけ露出（突出）するように形成されている。また、吸引孔２ａは、ワークＷの直径ｒの２倍のピッチＡでかつ隣接するワークＷ同士の間隔Ｂが直径以上となるように形成されている。このようにすることで、ワークＷの撮像時に、後述する撮像ユニット４の配置と相俟って、隣接するワークＷが互いに映り込むことがなく、良好に撮像することができる。

さらに、図３（ａ）に示すように、負圧チャンバー２Ｂを構成する四側壁のうちの一つ側壁面の中央には、吸引ノズルの接続孔２ｂが形成されており、ここに不図示の吸引接続機構が接続されている。

撮像ユニット４は、第１実施例では、第１検査ステージ２の撮像位置と第２検査ステージ３の撮像位置の上方に次の同構成で各々固定的に設けられている。撮像ユニット４は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、撮像位置にあるワークＷの真上から若干角度を有した部位にカメラＣ１、一直径方向の斜め上部を撮像するカメラＣ２，Ｃ３、カメラＣ２，Ｃ３から９０°の位置（他直径方向）の斜め上部を撮像するカメラＣ４，Ｃ５を有している。なお、これらカメラＣ１～Ｃ５を総称するときは、カメラＣと記す。

また、撮像ユニット４は、カメラホルダ４Ａに、本実施例では例えばカメラＣ１は真上（ワークＷの中心軸）から約１５°の位置を、カメラＣ２～Ｃ５は、ワークＷの中心軸から約６０°の位置を、視野とするようにそれぞれ設けられている。

カメラＣ１～Ｃ５によって、ワークＷは図５（ｃ）のように撮像され、これをデータ的に平面視すると、カメラＣ１～Ｃ５によって図５（ｄ）に示すように各撮像領域が少しずつ重複して撮像されることとなる。よって、吸引孔２ａ上で露出したワークＷ全体の約６～７割（上半球全部、直径では２／３）が撮像されることになる。なお、この状態の下半球については後述する。

反転機構５は、本実施例では、図６に示すように構成している。図６（ｂ）（ｃ）に示す反転機構５は、例えば昇降と平面移動が可能とされたアーム５Ａ，５Ａと、このアーム部５Ａ，５Ａの各々の先端に設けた開閉自在のハンド部５Ｂ，５Ｂを備えている。

すなわち、反転機構５は、１台で、例えば予めハンドリングしているポーラスプレート３Ａが下面とされた第２検査ステージ３をアーム部５Ａ，５Ａにより第１検査ステージ２に向けて下降させて重ね合わせ、そのうえでハンド部５Ｂ，５Ｂにより第２検査ステージ３が下、第１検査ステージ２が上となるように反転させて搬送位置に載置し、上に位置する第１検査ステージ２をハンド部５Ａ，５Ａによりハンドリングして、初期位置へ退避移動するよう動作する構成とされている。なお、初期位置へ退避移動した第１検査ステージ２は、次の第１検査ステージ２に対しては「第２検査ステージ３」となる。

本発明の反転機構５は、基本的には上記のとおり上下のハンド部５Ｂで第１検査ステージ２、第２検査ステージ３の各々又は重ねた状態の両方を挟んでハンドリングするが、例えば第２検査ステージ３を、第１検査ステージ２の上方から重ねる場合、及び第１検査ステージ２を、第２検査ステージ３から退避させる場合には、第２検査ステージ３、第１検査ステージ２の、それぞれの下方に臨んだポーラスプレート３Ａ，２Ａとは反対の面を吸着して把持する機能も備えている。

すなわち、反転機構５は、不図示ながらハンド部５Ｂの挟持面（第１検査ステージ２、第２検査ステージ３に当接する面）に吸引手段の空気の吸引孔が形成されており、上側となるハンド部５Ｂの挟持面において負圧を発生させることで、一旦、第２検査ステージ３、第１検査ステージ２を、吸着して上方に持ち上げ、その後、上下のハンド部５Ｂで挟んでハンドリングする。

搬送機構６は、例えば、第１本実施例では、図１に示すように、図２に示す工程をコンベア、移動台、テーブル、で繋いで構成している。すなわち、搬送機構６は、ワークＷが載置された第１検査テーブル２を撮像位置まで搬送するコンベア６１と、撮像位置において固定された撮像ユニット４に対して第１検査テーブル２をＸ軸方向、Ｙ軸方向にピッチ搬送するタクトコンベア６２と、撮像を終えた第１検査テーブル２を反転位置まで搬送するコンベア６３と、重ねた状態の第１検査テーブル２と第２検査テーブル３を反転機構５によりハンドリングするための反転テーブル６４と、反転後の第１検査テーブル２と第２検査テーブル３が載置され、第１検査テーブル２が退避された後の第２検査テーブル３を撮像位置まで搬送するコンベア６５と、撮像位置において固定された撮像ユニット４に対して第２検査テーブル３をＸ軸方向、Ｙ軸方向にピッチ搬送するタクトコンベア６６と、上半球、下半球が撮像されたワークＷを載置した第２検査テーブル３を次工程へ搬送するコンベア６７と、を備えている。

本発明の検査装置１は、図２の手順でワークＷの上半球、下半球の外観検査が行われる。上流工程でワークＷが載置され、負圧チャンバー２Ｂ内が減圧されてワークＷが吸引固定状態とされた第１検査ステージ２（＃１）を、コンベア６１により第１検査ステージ２を撮像位置まで搬送される（＃２）。

第１検査ステージ２が撮像位置まで搬送されると、タクトコンベア６２により、撮像ユニット４に対して、第１検査ステージ２をＸ軸方向に１列ピッチ搬送して、その列の最初から最後のワークＷを撮像した後、Ｙ軸方向に１行ピッチ搬送して、Ｘ軸方向に前記とは逆に１列ピッチ搬送を繰り返して、全てのワークＷの第１検査ステージ２において露出している半球（説明上この状況下のワークＷの撮像部位を上半球と言う）について撮像され（＃３）、不図示の制御手段にて画像データ上に疵や汚れがないかが判断される。

第１検査ステージ２におけるワークＷの上半球の撮像を終えると、第１検査ステージ２はタクトコンベア６２によりそのままコンベア６３へ搬送され（＃４）、停止したコンベア６３において反転機構５によりハンドリングされた（ポーラスプレート３Ａが下方に向いている）第２検査ステージ３と、重ね合わされる（＃５）。ここまでは、第１検査ステージ２の負圧チャンバー２Ｂ内が減圧されている。

第２検査ステージ３（上側）と第１検査ステージ２（下側）とが重ね合された後、第１検査ステージ２の負圧チャンバー２Ｂ内の減圧を停止すると同時に第２検査ステージ３の負圧チャンバー３Ｂ内を減圧し、以降、撮像が終了するまで第２検査ステージ３の負圧チャンバー３Ｂを減圧してワークＷを吸着固定する。そして、この状態でコンベア６３により反転テーブル６４へ送り、この反転テーブル６４において、反転機構５が第１検査ステージ２と第２検査ステージ３との両者をハンドリングして該第１検査ステージ２が上側、該第２検査ステージ３が下側となるように上下反転させる（＃６）。

第１検査ステージ２が上側、該第２検査ステージ３が下側となるように上下反転させると、第１検査ステージ２において検査した上半球が、第２検査ステージ３において下半球となり、つまりそれまで第１検査ステージ３において露出していなかった下半球が第２検査ステージ３において露出することとなる（説明上この状況下のワークＷの撮像部位を下半球と言う）。そして、反転機構５は、一旦、第１検査ステージ２が上側、該第２検査ステージ３が下側の両者をコンベア６５に載置し、続いて第１検査ステージ２を第２検査ステージから、垂直に移動させた後、退避位置へ退避させる。なお、この退避した第１検査ステージ２は、次サイクルでは第２検査ステージ３という位置づけとなる。

第１検査ステージ２が第２検査ステージ３から退避した後、コンベア６５が稼働して、第２検査ステージ３を撮像位置となるタクトコンベア６６へと搬送する（＃７）。そして、タクトコンベア６６に第２検査ステージ３が載置されると、上記第１検査ステージ２で上半球を撮像したのと同様に、ピッチ搬送されて全てのワークＷの第２検査ステージ３において露出している下半球について撮像され（＃８）、不図示の制御手段にて画像データ上に疵や汚れがないかが判断される。

こうしてワークＷの下半球が撮像を終えた第２検査ステージ３は、タクトコンベア６６によりそのままコンベア６７へ搬送され、撮像データに基づいて疵や汚れのあるワークＷが分別される工程へ搬送される。

本実施例では、撮像ユニット４を２基備えた構成を示したが、搬送機構６のレイアウトによっては、反転後でワークＷの下半球を露出させた第２検査ステージ３を第１検査ステージ３の撮像位置に戻すように構成して、撮像ユニット４を１基としてもよく、検査ステージの台数や反転機構５と搬送機構６のレイアウトは、上記に限らない。

（第２実施例）
図７～図１０に示す第２実施例の検査装置１は、第１実施例と較べて次の点が相違する。第１検査ステージ２及び第２検査ステージ３について（第１検査ステージ２で代表説明）、図８（ａ）（ｂ）に示すように、負圧チャンバー２Ｂの底面の中央には、吸引ノズルの接続孔２ｂが形成されており、ここに不図示の吸引接続機構が接続される。なお、本実施例における吸引接続機構は、接続孔２ｂとの接続、切り離しが極めて容易に行えるようになっている。

また、撮像ユニット４は、図９に示すように、カメラホルダ４Ａに設けたカメラＣ１～Ｃ５は第１実施例と同様であるが、本第２実施例では、カメラホルダ４Ａは、Ｘねじ軸４ａとＹねじ軸４ｂが各々直交状に螺入されたスライダ４Ｂの下部に設けられている。なお、これらカメラホルダ４Ａ、Ｘねじ軸４ａ、Ｙねじ軸４ｂ、スライダ４Ｂが撮像手段移動機構を構成する。

撮像ユニット４は、複数のカメラＣを一体的に搭載したカメラホルダ４Ａを設けたスライダ４Ｂが、撮像位置のＸねじ軸４ａ、Ｙねじ軸４ｂの回動により移動しつつ、ワークＷを上方から撮像する。なお、ワークＷの撮像手段に関しては、ワークＷの大きさや一度に検査する個数により、例えば望遠で１台のＸ軸及びＹ軸に移動しないカメラで撮像する構成であっても構わない。

さらに、搬送機構６は、本第２実施例では、図７及び図１０に示すように構成している。搬送機構６は、テーブル６Ａにおいて、第１検査ステージ２及び第２検査ステージ３（あるいはより多くの検査ステージ）が移動する構成とされている。なお、本実施例におけるテーブル６Ａのレイアウトは、これに限られない。

テーブル６Ａは、本実施例では、例えば矩形の搬送面を第１及び第２検査ステージ２，３の縦横の寸法で４つが配置され、４区画の搬送面６Ａａ，６Ａｂ，６Ａｃ，６Ａｄに分割している（なお、これらを総称するときはテーブル６Ａと言う）。テーブル６Ａは、搬送面６Ａａから搬送面６Ａｂに向かう方向からワークＷの配置済みの第１検査ステージ２が搬送される搬入口６Ｂと、搬送面６Ａｄから搬送面６Ａａに向かう方向から検査済みの第２検査ステージ３が搬出される搬出口６Ｃと、がそれぞれ設けられている。

また、テーブル６Ａにおける搬送面６Ａａ～６Ａｄには、駆動型のローラＲ１，Ｒ２が設けられている。ローラＲ１は、搬送面６Ａａから搬送面６Ａｂ、搬送面６Ａｃから搬送面６Ａｄ、の方向に搬送されるよう設けられ、ローラＲ２は、搬送面６Ａｂから搬送面６Ａｃ、搬送面６Ａｄから搬送面６Ａａ、の方向に搬送されるよう設けられている。

さらに、テーブル６Ａにおける各搬送面６Ａａ～６Ａｄの中心を結んだ位置には溝６Ｄが設けられており、この溝６Ｄに不図示の吸引接続機構の吸引ノズルが位置し、第１及び第２検査ステージ２，３の接続孔２ｂ、３ｂが接近すると、例えば磁力で速やかに接続し、第１及び第２検査テーブル２，３の移動と共に溝６Ｄに沿って移動する構成とされている。

搬送機構６において、本実施例では、例えば撮像ユニット４は、搬送面６Ａａの上方に設けられている。なお、上記のとおり、搬送機構６のレイアウトは限定されず、搬送面６Ａａと搬送面６Ａｄの２箇所に撮像ユニット４を設けて、搬送面６Ａｄに搬出口６Ｃを設ける構成としてもよい。また、搬送機構６において、本実施例では、例えば反転機構５は、搬送面６Ａｂ上方に設けられている。

上記構成の検査装置１は、図２に示すように稼働する。搬送機構６に至る上流工程で第１検査ステージ２にワークＷを載置し（＃１）、搬入口６Ｃを介してローラＲ１に案内されてワークＷが載置された第１検査ステージ２が搬送面６Ａａ、つまり本例におけるワークＷの上半球の撮像位置に搬送される（＃２）。

第１検査ステージ２は搬送面６Ａａに搬送されると、上記のとおり溝６Ｄに位置する吸引接続機構の吸引ノズルと負圧チャンバー２Ｂの接続孔２ｂとが接続され、ただちに該負圧チャンバー２Ｂ内の減圧が開始される。負圧チャンバー２Ｂ内が負圧となると、ポーラスプレート２Ａの吸引孔２ａにワークＷが吸着固定される。

そして、搬送面６Ａａに第１検査ステージ２が位置したときに、撮像ユニット４を作動させて、該第１検査ステージ２上にあるワークＷの行又は列で走査状に個別に撮像し、不図示の制御手段にて画像データ上に疵や汚れがないかを判断する（＃３）。

搬送面６Ａａにおいて、ワークＷの上半球の撮像が完了すると、第１検査ステージ２は、ローラＲ１に案内されて搬送面６Ａｂに搬送される（＃４）。第１検査ステージ２が搬送面６Ａｂに搬送されると、ポーラスプレート３Ａを下方に向けた第２検査ステージ３を把持した反転機構５が搬送面６Ａｂ上に移動し、ここで下降して、第２検査ステージ３（上）の吸引孔３ａと第１検査ステージ２（下）の吸引孔２ａとがワークＷを介して対応するように重ねる（＃５）。

反転機構５は、第２検査ステージ３と第１検査ステージ２を重ねた後に、両者を一体としてハンド部５Ｂで把持し直して、続いて、第１検査ステージ２が上、第２検査ステージ３が下となるように反転させ、搬送面６ＡｃにローラＲ２に案内されつつ搬送される（＃６）。

反転機構５は、搬送面６Ａｃに第１検査ステージ２が上、第２検査ステージ３が下となるように載置した後、第１検査ステージ２だけを把持し直して、元の位置へ戻る。一方、第２検査ステージ３は、第１検査ステージ２が反転機構５によって搬送面６Ａｃから離間する間に搬送面６ＡｄにローラＲ１に案内されて移動する。

なお、搬送面６Ａｃに、第１検査ステージ２と共に載置された第２検査ステージ３は、上記のとおり溝６Ｄに位置する吸引接続機構の吸引ノズルと負圧チャンバー３Ｂの接続孔３ｂとが接続され、ただちに該負圧チャンバー３Ｂ内の減圧が開始される。負圧チャンバー２Ｂ内が負圧となると、ポーラスプレート３Ａの吸引孔３ａにワークＷが吸着固定される。

本実施例では、搬送面６Ａｄにおいて待機状態とされた第２検査ステージ３は、搬送面６Ａａが空いていることが不図示の制御部で確認されると、ローラＲ２に案内されて搬送面６Ａｄから搬送面６Ａａに搬送され（＃７）、搬送面６Ａａにおいて、ワークＷの第２検査ステージ３において露出している上半球（第１検査ステージ２において下半球）について撮像ユニット４により撮像され、不図示の制御手段にて画像データ上に疵や汚れがないかを判断する（＃８）。この後、第２検査ステージ３は、搬出口６Ｃから搬出され、撮像データに基づいて疵や汚れのあるワークＷが分別される工程へ搬送される。

本実施例では、撮像ユニット４を１基としていたので、搬送面６Ａａで上半球を外観検査した後、再度搬送された搬送面６Ａａで下半球を撮像するようにしたが、稼働する検査ステージの台数や反転機構５と撮像ユニット４を含めた搬送機構６のレイアウトは、上記に限らない。

以上のとおり、本発明は、第１検査ステージ２において吸着固定したワークＷについて上半球を撮像し、第２検査ステージ３を下降させてワークＷを挟み込み、反転させ、第２検査ステージ３において吸着固定して下半球が露出したワークＷを撮像するから、ワークＷは位置ずれが生じたり、撮像していない面が生じたりすることがなく、個々のワークＷの全面が確実に検査されることとなる。

１（球状物体外観）検査装置
２第１検査ステージ
２Ａポーラスプレート
２Ｂ負圧チャンバー
２ａ吸引孔
２ｂ接続孔
３第１検査ステージ
３Ａポーラスプレート
３Ｂ負圧チャンバー
３ａ吸引孔
３ｂ接続孔
４撮像ユニット（撮像手段）
４Ａカメラホルダ
４Ｂスライダ
４ａＸねじ軸
４ｂＹねじ軸
Ｃカメラ
５反転機構
６搬送機構
７拡散光源
Ｗワーク（球状物体）

Claims

微小で球状の物体の全面外観検査を行う球状物体外観検査装置であって、球状物体を複数載置する該球状物体の直径より小さい吸引孔が所定間隔で形成されたポーラスプレート及びこのポーラスプレートの露出面の裏面側に設けられて内部を負圧とする負圧チャンバーからなり、互いの前記ポーラスプレート側が臨むように上下位置に配置される第１検査ステージ及び第２検査ステージと、前記第１検査ステージの上方に設けられた球状物体の載置位置の上方を複数箇所から撮影する撮像手段と、撮像後の球状物体を載置した前記第１検査ステージに該第２検査ステージを重ねて上下反転させた後、該第２検査ステージから該第１ステージを離間させる反転機構と、前記第１検査ステージ及び第２検査ステージを所定位置まで搬送する搬送機構と、を備えた球状物体外観検査装置。
前記ポーラスプレートを白色半透明とし、前記負圧チャンバー内に拡散光源を設けた請求項１記載の球状物体外観検査装置。
前記撮像手段は、撮像位置にある球状物体の真上から若干角度を有した部位及び前後左右斜め上方部位を撮像する台数を１セットとした請求項１又は２記載の球状物体外観検査装置。
前記ポーラスプレートにおける前記吸引孔は、開口径が球状物体の直径の２／３とされ、ピッチが球状物体の直径の２倍以上でかつ隣接する球状物体同士の間隔が直径以上となるように形成されている請求項１～３のいずれかに記載の球状物体外観検査装置。