JP5498570B2 - 精密構成要素の公差を迅速に検証するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、小型精密部品のための検査機に関し、より具体的には、高速の分類及び０．０００１”（インチ）までといった高精度公差チェック（厚さを非常に厳しい公差に制御する）、並びに変形した部品、湾曲した部品、又は過大寸法の部品をより完全なものにするための圧印加工が可能な、光学及び機械検査ステーションに関する。
（関連出願の相互参照）
本発明は、２００９年４月２７日に出願された米国仮出願番号６１／２１４，７１１号に基づく優先権を主張する。

本発明は、光学検査ステーション及び厳密公差検査のための精密機械ゲージ・ステーションの組み合わせ、並びに湾曲した部品、変形した部品、又は過大寸法の（厚過ぎる）部品を修理するための圧印加工ステーションからなる自動化システムである。付加的な機械ゲージ・ステーションは、部品が規定の公差に従って修理されたかを検証する。このシステム・アーキテクチャは、小さい又は研磨された表面特徴部を有するいかなる精密金属部品の検査及び修理にも適合可能であり、特に、鍵再設定可能な錠シリンダのロッキングバー及びラックの検査及び修理、並びに内部の溶接ピンの検査及び分類によく適している。本検査ステーションは、０．７秒から２．３秒までのサイクル時間で、これらの極小部品の部品公差の検証を可能にし、このことは潜在的に、製造の歩留まりを（１００％手動検査による）１１０Ｍ部品／年（１億１千万個／年）から自動化検査及び部品の「圧印加工」（修理）による２７５Ｍ部品／年（２億７５００万個／年）までより高く上昇させることができる。

圧印加工は、加工物を十分に高い応力に曝して、材料の表面上に塑性流動を生じさせる周知の精密打ち抜き加工方法である。圧印加工は、全ての産業用の部品の製造に用いられ、本明細書で言及される場合は、高浮き彫り部又は微細な特徴部を有する既存の部品を再形成して、欠陥を修正することを意味する。従って、本システムは、欠陥の検知及び修正の両方が可能な、小型精密部品のための大量検査システムである。

本発明のシステムは、製造する部品に適するような、目視検査ステーション、機械検査ステーション及び圧印加工ステーションの種々の組み合わせを組み込むことができる。ステーションはモジュール式であり、需要に応じて、ラック、ピン、ロッキングバーの各々について異なる製造シナリオがあり得る。システムの速度は、組み合わせられたゲージ及び目視公差チェックのために、構成要素を種々のカメラ検査ステーション及び機械ゲージ検査ステーション内に再配向する新規な超高速空気圧式分類／配置マトリクスにより達成される。

背景として、図１は、プラグ組立体１４と、錠シリンダ本体１２と、リテーナクリップ１６とを含む典型的な鍵再設定可能な錠シリンダを示す。プラグ組立体１４は、複数のばね荷重式ピン１１３を含む。プラグ組立体１４は、鍵穴用開口部５２と、鍵再設定ツール用開口部５４と、穿孔防止用玉軸受６０を受けるために半径方向外向きに延びる一対のチャネル５６とを含む。キャリア・サブ組立体４２は、キャリア９０と、複数のラック９２と、キャリア９０内に軸支され、ばね９５により付勢されたばね荷重式ロッキングバー９４と、戻りばね９８とを含む。キャリア・サブアセンブリ４２及びプラグ組立体１４は組み合わされて、錠シリンダ本体１２内に嵌合するシリンダを形成する。

錠シリンダ１０を鍵再設定するためには、有効鍵を鍵穴５２に挿入し、定位置から約９０度、反時計回り又は時計回りに回転させる。学習ツール又は他の先が尖った装置を、鍵再設定ツール用開口部５４に挿入し、キャリア９０に対して押し付け、キャリア９０を錠シリンダ１０の長手方向軸と平行に移動させて学習モードにする。有効鍵を取り外し、第２の有効鍵を挿入し、時計回り又は反時計回りに回転させる。キャリア９０は、戻りばね９８によりプラグ組立体１４の面に向けて付勢され、ラック９２がピン１１３と再係合される。ラック９２はそれぞれ、ピン１１３の環状ギア歯と係合するように構成された複数のギア歯を有する前面のピン係合面と、底部の半円形凹部と、複数のピッキング防止溝及び一対のロッキングバー係合溝を有する裏面とを含む。複数のばね荷重式ピン１１３は、環状ギア歯と、付勢ばね１１５を受けるための長手方向の中央ボアとを有するように、ほぼ円筒状である。ばね荷重式ロッキングバー９４は、キャリア９０の凹部に嵌合するように構成され、かつ、溝に嵌合するように構成された三角形の縁部も含む。

ラック９２、ピン１１３及びロッキングバー９４は、非常に厳しい公差で製造しなければならない極めて精密な小型部品である。製造環境において、このことは、徹底的な１００％の検査と、必要に応じて、現場で使用する前にコンプライアンスのための圧印加工を必然的に必要とする。製造環境においては、コンプライアンスのための徹底的な１００％の検査は、時間のかかる作業であることが、図１から明らかである。実際に、従来の検査方法は、大部分が手作業である。各々の個別部品を光学検査ステーション内に配置し、測定ゲージを参照しながら拡大した状態で目視検査するか、又は、幾何学的形状及び部品のサイズに応じて、機械ゲージにより測定しなければならない。この面倒なプロセスにより、大量生産が約３０Ｍ部品／年（３０００万個／年）に制限される。

必要とされるのは、ロッキングバー、ラック、及びピンの検査に適合可能な構成を用いる自動化された光学及び機械検査ステーションを備えた、厳しい公差を満たすために、図面の仕様を上回る湾曲した又は過大寸法のラック及びロッキングバーを自動的に圧印加工し（サイズ変更し）分類するためのシステムを介して、製造及び品質レベルを大幅に上昇させる自動化又は半自動化された検査プロセスである。

検査システムがモジュール式であることも望ましい。徹底的な検査には、目視検査及び機械ゲージ検査の組み合わせを必要とし、随意的には、検査に不合格になった構成要素の圧印加工が後に続く。ラック９２、ピン１１３及びロッキングバー９４は異なっており、生産要件も変わり得る。従って、検査及び圧印加工の特定の組み合わせ及びシーケンスも変わり得ることになる。その結果、各々の構成要素部品について、種々の検査及び／又は圧印加工の必要性を満たすのに利用可能ないくつかの好適なシステム構成があり得る。

米国特許第６，８６２，９０９号

本発明のシステムは、非常に厳しい公差で製造しなければならないラック、ピン及びロッキングバー、並びに他のあらゆる小型の高精密部品を含む鍵再設定可能な錠シリンダの構成要素について、上述されたことを達成できる。システムはモジュール式であり、システム構成及び動作における可能な変動に対応するように容易に再構成可能である。所望の数又はシーケンスの数にも関わらず、構成要素を分類し、複数の検査／圧印加工ステーションの各々を通って搬送し、それらに配向することが依然として必要である。この高速分類、搬送及び配向は、ここでは、組み合わせられたゲージ及び目視公差チェックのために構成要素を種々のカメラ検査ステーション及びゲージ・ステーション内に再配向する、新規な超高速空気圧式分類／配置マトリクスを用いて達成される。欠陥は、目視及び機械・ゲージ検査の組み合わせにより識別され、構成要素は、（１）不合格品、（２）合格品、（３）要圧印加工部品の３つの容器に分類される。分類機は、構成要素を配向し、待ち列から一列に分類された部品を分配するディスペンサに供給する。

圧印加工のために構成要素を単に分類するだけでなく、システムは、部品のサイズ変更のための統合圧印加工ステーションと、それに続く圧印加工結果のチェックのための機械厚さゲージとを有するように構成することもできる。自動化光学及び機械ゲージ検査ステーション、構成要素分類機、構成要素ディスペンサ、及び圧印加工ステーションは、ロッキングバー、ラック、及びピン構成要素の各々について上記に示した種々の機械構成に適合可能であり、本明細書においては、Ｘ方向におけるロッキングバーの厚さ及び真直度による分類のための目視検査ステーション及び機械ゲージと、９０度の部品回転のための構成要素分類機と、次いでＹ方向における厚さ及び真直度による分類のための別の目視検査ステーション及び機械ゲージと、を含むロッキングバー・システム構成との関連で説明される。

各々の構成要素部品に対して、種々の検査及び/又は圧印加工の必要性を満たすのに利用可能ないくつかの好適なシステム構成があり得る。例えば、本システムの次の構成は、次のような種々の構成要素に好適である。：すなわち、
１．ラック・システム構成（３例）
ａ．厚さ及び真直度検査及び分類のための目視検査ステーション、並びに機械ゲージ
ｂ．部品のサイズ変更のための圧印加工ステーションを有する機械ゲージ、及びサイズ変更された部品の分類のための別の機械ゲージ
ｃ．機械ゲージ及び部品のサイズ変更のための圧印加工ステーションを有する目視検査ステーション、並びに変更した部品の分類のための別の機械ゲージ
２．ピン・システム構成（２例）
ａ．望ましくない溶接ピン（金属射出成形（ＭＩＭ）焼結工程によりもたらされた）をシングルピンから分離するための供給装置ボウル
ｂ．溶接ピン分離装置及び目視検査ステーション
３．ロッキングバー・システム構成（３例）
ａ．Ｘ平面における厚さ及び真直度による分類のための機械ゲージを有する目視検査ステーション、９０度部品回転機、及びＹ平面における厚さ及び真直度による分類のための機械ゲージを有する目視検査ステーション
ｂ．部品のサイズ変更のための圧印加工を有する機械ゲージ、それに続くサイズ変更された部品の分類のための機械ゲージ
ｃ．機械ゲージ及び部品のサイズ変更のための圧印加工を有する目視検査ステーション、それに続くサイズ変更した部品の分類のための機械ゲージ

上述のシステム構成の各々において、ステーションの全て又は一部を電子的にイネーブル又はディスエーブルにすることができる。例えば、ロッキングバー・システム構成（ａ）の場合、目視検査ステーションをオフにし、機械ゲージをオンのままにしておくことができ、またその逆も可能である。
システムは、全体として、繰り返し精度０．００００５９０６で、０．０００１１８１１”までの公差検査が可能である。

本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付の図面と併せて、好ましい実施形態及び特定の修正の以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。

種々の精密公差構成要素を有する典型的な鍵再設定可能な錠シリンダを示す。 本発明の実施形態に従ってロッキングバーを検査するように適合された、１つの光学検査ステーション、部品回転機、及び２つの機械厚さゲージを有する自動機械の斜視図である。 超高速空気圧式分類／配置マトリクス６０を含む分類組立体４０の上から見た図である。 超高速空気圧式分類／配置マトリクス６０を横切る構成要素を示す一連の上から見た図である。 垂直位置、次いで９０度回転後の水平位置でカメラにより捕捉されたロッキングバーの画像である。 超高速空気圧式分類／配置マトリクス６０を横切る構成要素を示す一連の上から見た図である。 超高速空気圧式分類／配置マトリクス６０を横切る構成要素を示す一連の上から見た図である。 ロッキングバーが空気圧エアジェットによりステーションからステーションに搬送されるとき、ロッキングバーの位置を感知する光ファイバ・センサに用いられる増幅器を示す。 ロッキングバー分類機の設定及び較正のための設定パラメータを示すプログラム可能なコントローラ７０の２つの画面の写真である。 ロッキングバーの配向及び一定量供給に用いられる供給装置ボウル及び線形トラックの供給速度を制御する２つの増幅器を示す。 圧印加工ステーション８０の拡大斜視図である。

本発明は、高速の分類及び０．０００１”までの厳密公差チェック、及び湾曲した部品又は過大寸法の部品を修正するための圧印加工及び再検査が可能な、自動化された光学及び機械検査、分類及び圧印加工システムである。光学／機械検査及び圧印加工システムは、光学検査及び機械検査の両方、並びに圧印加工及び再検査に適した、具体的には、鍵再設定可能な錠シリンダのロッキングバー、ラック、及びピンの各々、並びに他の小型部品に適した、適用可能なマルチステーション・アーキテクチャを採用する。鍵再設定可能な錠シリンダの構成要素は、例えば、Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ他への特許文献１及び本明細書で再現される図１に示される。同じく、図１は、全てが、本システムにより容易にされるような光学及び機械検査、分類並びに圧印加工を必要とするラック９２、ピン１１３及びロッキングバー９４を有するこの鍵再設定可能な錠シリンダを示す。

本システムは、平均サイクル時間１．５秒（２．３秒（最大））で極小部品の部品公差の検証を可能にし、かつ、繰り返し精度０．００００５９０６”で、０．０００１１８１１”までの公差チェックが可能な、構成可能な一連の光学及び機械検査ステーション＋分類及び圧印加工ステーションを含む。

システムサイクル時間は、０．７秒から２．３秒まで可変であり、次の：
１．光学検査、機械ゲージング及び圧印加工のために選択された分類ステーションの数、
２．カメラにより光学的に検査する必要がある各構成要素の領域の数、
３．所望の構成要素の歩留まり、
によって決まる。

図２は、Ｘ平面に沿った厚さ及び真直度による分類のための目視検査ステーション＋機械ゲージ・ステーション、それに続く９０度部品回転機、次いでＹ平面における厚さ及び真直度による分類のための目視検査ステーション＋機械ゲージ・ステーションを含む、本発明の１つの例示的な実施形態による図１のロッキングバーを検査し、分類するための自動化された光学検査システムの斜視図である。

示される検査システムは、一般的に、ロッキングバーの直列型一列コンベア２０への振動供給のための振動供給装置ボウル１０を含む。コンベア２０は、個々のロッキングバーを移送し、それらを指標付けして１つずつ分類組立体４０内に送り込む。分類組立体４０は、組み合わせられたゲージ及び目視公差チェックのために、構成要素を種々のカメラ検査及び機械ゲージ検査ステーション内に再配向する超高速空気圧式分類／配置マトリクス６０を含む。具体的には、一列コンベア２０は、各ロッキングバーを分類組立体４０の分類／配置マトリクス６０内に移動させ、次に光学検査のために、各ロッキングバーをカメラ３０の下の第１の目視検査ステーション内に移動させる。光学カメラの撮像は、ラップトップコンピュータ９０などの遠隔ディスプレイと通信するマスト搭載型オーバーヘッド光学検査カメラ３０によりもたらされる。所望の光学検査数によって、必要に応じて１つ又は２つのマスト搭載型オーバーヘッド光学検査カメラ３０があり得る。２つのカメラにより、光学検査を２つの異なる平面で行うことができる。具体的には、カメラ３０は、コンピュータ９０上に表示された勾配スケールに対する目視公差チェックのために、Ｘ平面に沿ってロッキングバーを撮像する。次に分類／配置マトリクス６０は、９０度部品回転機において各ロッキングバーを横に回転させ、同様にコンピュータ９０上に表示された勾配スケールに対するＹ平面に沿った目視公差チェックのために、各ロッキングバーを第２の目視検査ステーション（第２のカメラ３０の下）に移動させる。次に分類／配置マトリクス６０は、各々が固定寸法の通過ゲート（以下に説明される）を調節するデジタル出力マイクロメータを含む２つの較正前機械ゲージ・ステーション６１、６２を通して、構成要素を案内する。ロッキングバーは、Ｘ平面に沿った厚さ及び真直度による分類のために第１の機械ゲージ・ステーション６１を通過する。次いで、分類／配置マトリクス６０は、９０度部品回転機において各ロッキングバーを横に回転させ、Ｙ平面における厚さ及び真直度による分類のために、各ロッキングバーを第２の機械ゲージ・ステーション６２に連続的に移動させる。

組み合わされた目視検査及び機械ゲージ検査の際に識別された欠陥は、自動化された圧印加工（再製品化）及び圧印加工された部品の再検査のために、圧印加工ステーション８０、次いで補足的機械ゲージ・ステーション６３に送られる。

タッチスクリーン・ディスプレイを有するプログラム可能なコントローラ７０が、動作全体を同期させる。組み合わせられた目視検査及び機械ゲージ検査を通過するロッキングバー、成功裏に圧印加工されたロッキングバー、及び圧印加工に失敗したロッキングバーは、回収ステーション５０の３つの容器へ：すなわち（１）機械ゲージで不合格になった部品は容器５１へ、（２）合格部品（不合格となり圧印加工されて現在は合格の部品を含む）は容器５２へ、（３）光学検査で不合格となった部品は容器５３へと分類される。システムは全体として、繰り返し精度０．００００５９０６で、０．０００１１８１１”に至る公差チェックが可能である。本明細書で示され、説明される実施形態は、ロッキングバーの検査に適合されているが、自動化された検査、分類及び圧印加工システムは、ロッキングバー、ラック及びピン構成要素の各々について最小の修正により適合可能である。

振動式供給装置ボウル１０は、構成要素を振動ボウルの上にまとめて受け入れ、それらを円形側壁に対して整列させる。構成要素は、側壁に対して一列に並び、そこで、直列型一列振動式供給コンベア２０（線形トラックとして配置された）に次々と供給される。振動式供給装置ボウル１０は、調整可能な振動周波数及び供給速度で連続動作する。種々の振動式供給装置が市販されており、これがロッキングバー（又は他の部品）を分類し、配向し、コンベア２０に対して一列で供給することができる限り、振動式供給装置ボウル１０として機能する。

構成要素は、振動式供給コンベア２０により一列に次々と搬送される。供給コンベア２０は、本発明の好ましい実施形態においては振動式コンベア（線形トラック）であるが、任意の好適な小型部品用コンベアとすることができる。振動式供給装置ボウル１０及び振動式コンベア２０の両方の振動周波数、よって供給速度は、個々の線形増幅器（図１０に関して以下に示され説明される）により調節される。

図３は、（１つ又は２つのマスト搭載型オーバーヘッド光学検査カメラ３０（図示せず）及び２つの機械ゲージ６１、６２による）組み合わせられた機械ゲージ及び光学公差チェックのために、構成要素をコンベア２０から種々のカメラ検査及び機械ゲージ・ステーション内に移送し、再配向する超高速空気圧式分類／配置マトリクス６０を含む、分類組立体４０の上から見た図である。構成要素は、上向きの配向で次々と一列に流入される。空気圧摺動部１０１は、コントローラのタッチスクリーン・ディスプレイ７０上で監視されるようなプログラム可能なコントローラの制御のもとで、個々の部品をマトリクス６０内にゲート制御する。この摺動部１０１は空気圧により前後に摺動し、摺動部１０１が最も右側の位置にあるとき、部品がゲート制御される。空気圧摺動部１０１は、左に移動して供給装置２０の構成要素の流れから受け取った単一の構成要素を第１のステーション（ここでは、Ｘ平面に沿った機械的検査のための第１の機械ゲージ・ステーション６２）に搬送する。摺動部１０１が右に再び移動すると、該摺動部１０１は閉鎖ゲートの役割を果たす。いくつかのこのような摺動部１０１、１０２、１０３を設けて、種々のステーションを通る構成要素部品の移動及びゲート制御を容易にし、各々は、プログラム可能なコントローラ７０により制御される空気圧シリンダにより作動される。摺動部の位置（左又は右）は、空気圧シリンダ上に取り付けられたセンサを介して、プログラム可能なコントローラ７０に伝えられる。

ゲート６３においてコンベア２０との間でゲート制御されると、次に構成要素は、空気圧によりマトリクス６０を通って送られ、機械検査のために第１の機械ゲージ・ステーション６２で停止され、次いで空気圧摺動部１０１により左にシフトされ、光学検査のために第１のカメラ光学検査ステーション６５内に送られ、機械検査及び光学検査のどちらもＸ平面において行われる。次に、構成要素は、部品回転機６７において横に９０度回転されて再配向され、空気圧摺動部１０２により左にシフトされ、Ｙ平面に沿った機械検査のために第２の機械ゲージ・ステーション６１内に、次いで光学検査のために第２のカメラ・ステーション６４に送られる。組み合わせられた検査の結果に応じて、構成要素は、構成要素を隔離する分離ステーション６８を通って空気圧摺動部１０３により右又は左にシフトされる。構成要素が圧印加工を必要とすると検査により判断された場合には、構成要素は、部品をリアルタイムで再製品化（圧印加工）してサイズ変更する圧印加工ステーション８０へと左に移送される。部品は、圧印加工され、次に圧印加工作業の品質チェックのために補足的機械ゲージ６３を通って送られる。機械ゲージ６３を通る圧印加工された構成要素は、図の下部の出口ゲート７１を通して、１つずつ一列にゲート制御され、このゲート制御は、プログラム可能なコントローラ７０の制御のもとで行われる。圧印加工を必要としない構成要素は、図の下部の出口ゲート６９を通して、１つずつ一列にゲート制御され、このゲート制御もまたプログラム可能なコントローラ７０の制御のもとで行われる。構成要素は、３つの容器の１つに、すなわち機械ゲージでの不合格部品は容器５１に、合格部品（圧印加工されたもの又はされていないもの）は容器５２に、光学検査での不合格部品は容器５３に排出することができる。プログラム可能なコントローラ７０は、ゲート制御及び空気力学を制御することにより同期動作を維持する。各ステーションで実施された検査の結果、単純な合格／不合格の判断がもたらされ、最終的に、部品を合格品、不良品、又は圧印加工（再製品化）に適しているとして割り当てることができる。この構成要素の操作の全てを実行するためのマトリクス６０は、間にある複数の陥凹した列により分離された複数の固定位置の隆起した列（水平方向に延びる）によって定められた基部８０を含む。複数の溝が、垂直方向に通り、かつ、基部８０に沿って端から端まで隆起した水平方向の列を横切る空気経路７２Ａ−Ｃを定める。複数の摺動インレイ８２Ａ−Ｃが基部８０内に摺動可能に取り付けられ、それぞれ陥凹した列内に着座される。摺動インレイ８２Ａ−Ｃもまたそれぞれ、空気経路を定める溝を含むが、摺動インレイ８２Ａ−Ｃは、対応する摺動部１０１−１０３によって空気圧により前後にシフトされ、構成要素を空気経路７２Ａ−Ｃの間で往復動させる。摺動インレイ８２Ａ−Ｃの各々は、そこを横切って延びる構成要素経路を有するように形成された矩形部材を含む。摺動インレイ８２Ａ−Ｃが基部８０内に着座されると、内部に形成された構成要素経路は、基部８０内に形成された空気経路７２Ａ−Ｃに対応し、それにより基部８０を横切って端から端まで延びる一文字に横切る構成要素経路がもたらされる。しかしながら、構成要素が摺動インレイ８２Ａ−Ｃ内に着座している間、その摺動インレイを空気圧により左又は右にシフトさせて、構成要素を空気経路７２Ａ−Ｃの異なるものの中に移動させることができる。従って、１つの経路を通って空気圧により移動する構成要素部品を、摺動インレイ８２Ａ−Ｃの空気圧の排気により別の経路にオフセットさせることができる。

空気源は、空気を対応する経路７２Ａ−Ｃ内に提供するためのマニホルド９０（上部の）内に結合された３本の空気ラインを含む。同様に、１２本の空気ラインが、空気圧摺動部１０１−１０３を供給する空気圧シリンダ（右の）に結合され、これらは摺動インレイ８２Ａ−Ｃを作動させて、種々のステーションを通る構成要素部品の移動及びゲート制御を容易にするために、プログラム可能なコントローラ７０により制御される。
このように、構成要素は、１つの空気経路７２Ｃに沿って移動を始め、搬送中、摺動インレイ８２Ａ−Ｃのいずれかによって別の構成要素経路にシフトされる。

全ての空気ラインは、コントローラに接続された対応するデジタル・オン／オフ空気圧シリンダにより制御される。示される実施形態においては、４つの摺動部１０１−１０４及び対応する摺動インレイ８２Ａ−Ｄがあり、従って４つの摺動部を両側で左右に動かすために８本の空気圧シリンダがある。光ファイバ・センサを用いて摺動インレイ１０１−１０４を出入りする部品を検知する。この情報は、摺動部１０１−１０４の移動を同期させるためにＰＬＣコントローラ７０に通信される。このように、光ファイバ・センサを介して、ＰＬＣコントローラ７０により部品詰まりが検知される。ＰＬＣコントローラ７０は、摺動部の移動を停止し、部品詰まりがエラーメッセージにより報告される。８つの空気圧シリンダは、１６本の空気圧シリンダは１６本の空気ラインを必要とする（各々のシリンダが２本の空気ラインを利用する）。これにより、プログラム可能なコントローラ７０による、集中型の自動高速同期オン／オフ動作及び圧力制御が可能になる。空気圧シリンダは、例えばＳＭＣ Ｉｎｃ.社から入手可能な市販のアクチュエータである。

ロッキングバーがマトリクス６０及びシステム全体を通って移動するとき、個々の構成要素の位置は、光ファイバにより追跡される。具体的には、図８は、ロッキングバーが空気圧エアジェットによりステーションからステーションに搬送されるときに、ロッキングバーの位置を感知する光ファイバ・センサのために用いられる増幅器の正面図である。増幅器の利得及びトリガの閾値は、システムの設定及び較正の際に設定される。構成要素の進行を追跡するために、実際のファイバ・センサは、種々のステーションにおいて所望されるように方向つけられる。

図９は、プログラム可能なコントローラに接続されたタッチスクリーン・ディスプレイ７０の写真である。タッチスクリーン・ディスプレイ７０は、種々の設定画面のユーザ・インターフェースを提供し、与えられた２つのものは、空気圧設定、遅延設定、最大不合格カウントを含む、プロセスのタイミング・シーケンスの設定を示す。
図１０は、振動式供給装置ボウル１０及び振動式コンベア２０の両方の振動周波数、従って供給速度を制御するための増幅器を示す。
図１１は、湾曲した部品又は過大寸法の部品を修正するために圧印加工及び再検査を行うための圧印加工ステーション８０及び補足的機械ゲージ６３を示す。ある検査（光学又は機械）で不合格となった構成要素は、空気圧式分類／配置マトリクス６０から外れるように進路が変えられ、油圧プレスの圧印加工ラム８２の下の圧印加工金型８４内に空気圧により移送及び再配向される。圧印加工ラム８２は、相当量の力を与えて構成要素を塑性的に変形させ、該構成要素が金型８４に適合するようにする。プレス自体は、商業的に入手可能な油圧作動プレスであり、様々な種類のものが容易に入手可能である。本構成要素については５０トン・プレスが許容可能であり、金型８４は、構成要素のタイプに応じて変わり得る。各構成要素は、圧印加工された後、機械検査のために機械ゲージ・ステーション６３に搬送される。機械ゲージ・ステーション６３は、上述した較正前機械ゲージ・ステーション６１、６２と類似しており、同様に、その圧印加工ステーション８０がうまく行われたことを確認する固定寸法通過ゲートを調節するデジタル出力マイクロメータを含む。構成要素が再び不合格とされると、構成要素は、不合格部品用容器５１内に分類され、合格した場合には合格部品用容器５２に分類される。

再び図３を参照すると、上述した分類／配置マトリクス６０のより詳細な説明が与えられる。このマトリクスは、構成要素を正確な静止位置に捕捉することができる固定長セルを定める、摺動インレイ８２Ａ−Ｃ及び空気経路７２Ａ−Ｃの網目状パターンを含む。空気圧式分類／配置マトリクス６０を通るセル及び経路の特定の数及び位置は、必要に応じて変わることがあり、示される実施形態においては、これらセルのうちの２つが、２つのカメラ光学検査ステーション６４、６５を定め、２つのセルが２つの機械ゲージ・ステーション６１、６２を定める。これらステーションの各々において、構成要素は非常に近接した範囲において動かない状態で効果的に保持され、そこで構成要素を正確に検査することができる。構成要素は、背面から赤色灯により照明される。６４０ｎｍの赤色の鋭利なカットフィルタがカメラの前面に取り付けられ、周囲光の干渉を減少させる。２つのカメラ・ステーション６４、６５の各々は、カメラ３０Ａ、３０Ｂによる光学検査のための測定用印の付いたプラスチック窓を前面に備えることに留意されたい。２つの機械ゲージ・ステーション６１、６２の各々は、固定寸法通過ゲートを調節するデジタル出力マイクロメータを含む。ゲートの寸法がマイクロメータにより部品の仕様に合わせて設定されると、部品は、合格構成要素であるか又は不合格構成要素であるかを示す、通過するか通過しないかのいずれかである。部品が湾曲している場合又は厚すぎる場合、ゲートのゲージ・プレートが一時的に開いて部品を通す。しかしながら、過大寸法の部品が通過した後、ゲージ・プレートは、正確に元の位置に戻る。移動するゲージ・プレートの位置は、高精度センサによって監視され、０．０００１”までプログラム可能なコントローラにより制御される。

ここで図４−図７を参照しながら、高速空気圧式分類／配置マトリクス６０を通る部品の横断を説明する。要約すると、分類組立体４０は、以下のステップを行う。
１）ロッキングバーを垂直方向に配向する、
２）各々のロッキングバーを分離する、
３）光学検査のためにカメラ１・ステーション６５に搬送する、
４）機械検査のために機械ゲージ１・ステーション６２に搬送する、
５）ロッキングバーを９０度回転させる、
６）光学検査のためにカメラ２・ステーション６４に搬送する、
７）機械検査のために機械ゲージ２・ステーション６３に搬送する、
８）ロッキングバーを圧印加工のために圧印加工ステーション８０に搬送する、
９）ロッキングバーを３つの容器：すなわち１）機械ゲージの不合格部品は容器５１、２）圧印加工されて現在は合格の部品は容器５２、及び３）光学検査の不合格部品は容器５３、のうちの１つに分類する。
ステップ１において、図４を参照すると、ロッキングバーは、マニホルド９０からの空気圧によりゲート６３において所定の位置にゲート制御され、最初に移動した摺動インレイ８２Ａにより停止させられる。ゲート６３の狭いスロットにより、ロッキングバーが垂直位置に配向される。
ステップ２において、ロッキングバーが分離される（例えば、別個の構成要素として隔離される）。
ステップ３において、プログラム可能なコントローラ７０の制御のもとで、摺動インレイ８２Ａが下向きに押され、これによりスロットがカメラ１・ステーション６５のものと位置合わせされる。マニホルド９０からの加圧空気が、光学検査のために、ロッキングバーをカメラ１・ステーション６５に射出する。次に続く摺動インレイ８２Ｂは、最初は遮断位置にあり、ロッキングバーをカメラ１・ステーション６５に捕捉することに留意されたい。２つのマスト搭載型オーバーヘッド光学検査カメラ３０Ａのうちの第１のものがズームインし、窓を通してロッキングバーを撮像する。

図５Ａは、ユーザに提供される光学検査画像を示す。カメラ１・ステーション６５は、画像をコンピュータ９０などの平面型スクリーン・モニタ上で見ることができるように、プログラム可能なコントローラ７０と「ハンドシェーク」通信モードで機能する常駐コントローラを有する。具体的には、カメラ３０は、コンピュータ９０上に表示された勾配スケールに対する目視公差検査のために、Ｘ平面に沿ってロッキングバーを撮像する。この例では、カメラ２・ステーション６４における撮像のために、第２のこのようなマスト搭載型カメラが設けられる。分類／配置マトリクス６０は、９０度部品回転機において各ロッキングバーを横に回転させ、同じくコンピュータ９０上に表示される勾配スケールに対する、Ｙ平面に沿った目視公差検査のために第２の目視検査ステーション６４（第２のカメラ３０の下）に移動させる。図５Ｂは、カメラ２・ステーション６４においてユーザに与えることができる光学検査画像を示す。示される構成においては、両方のカメラ・ステーションにおけるどちらのカメラも、一旦設定されると、メインコントローラとは独立して動作することができる、それぞれのオンボード・コントローラを有する。カメラ・コントローラは、いずれかの好適な「ハンドシェーク」通信プロトコル（ＲＳ−２３２又はその他）を介してメインＰＬＣコントローラと通信する。従って、カメラは、「画像のチェック中につき待機せよ」、又は「終了済み」、「合格部品又は不合格部品」などの信号をメインＰＬＣコントローラに送る。メインＰＬＣコントローラは、「了解しました」と応答し、タスクを完了し、カメラに「次のタスクを実行せよ」と命じる。カメラ１・ステーション６５及びカメラ２・ステーション６４の両方のコントローラは、合格部品又は不合格部品を区別するためのソフトウェアを用いることができるので、ユーザに光学検査画像を提供する必要は全くない。しかしながら、プロトタイプを製造する目的で、カメラ・パラメータをプログラムするためにスタンドアローン型ＩＢＭ ＰＣがカメラにネットワーク接続され、図５の光学検査画像がこのＩＢＭ ＰＣ上に表示された。画像は、カメラ・ステーションにより行われた光学検査を示すのに役立つ。

具体的には、カメラ１・ステーション６５が静止画像を撮るのに十分な時間、ロッキングバーがカメラ１ステーション６５において垂直位置に保持されるとすぐ、コントローラが、正確なソフトウェア・ベースの検査を完了し、ロッキングバーがプログラムされたグリッド線の所定のフットプリント内に収まることを確認する。コントローラ上に常駐するソフトウェアは、既存のグリッド線・フットプリント・データに対して構成要素を自動比較する能力を与えることが好ましい。この目的のために、種々の市販のソフトウェア・パッケージが存在する。ソフトウェアは、ロッキングバーの側縁部に沿って完全に２次元の幾何学形状の検査能力を与える。ソフトウェアは、自動的に合格／不合格を試験し、不合格の場合、摺動インレイ８２Ｂが移動され、ロッキングバーは、不合格用トラック内にシフトされ、そこで、不合格品用容器５１（又は、随意的に圧印加工用容器５３）に移送される。

図６に示されるように、ステップ４で最初の光学検査が成功裏に完了すると、摺動インレイ８２Ｂは一列ずれて動かされ、ロッキングバーは、マイクロメータ７７による機械検査のために、加圧空気により第１の機械ゲージ・ステーション６１に射出される。第１の機械ゲージ・ステーション６１内に着座している間、ロッキングバーの幅が、デジタルマイクロメータ７７により、固定寸法を有する通過ゲートにおいてチェックされる。ロッキングバーがゲートを通過できる場合、引き続き次のステーションに送られる。ロッキングバーがゲートを通過できない場合、摺動インレイ８２Ｃが移動されて、ロッキングバーは、不合格品用トラックにシフトされ、そこで、不合格品用容器５１（又は、随意的に圧印加工用容器５３）に移送される。

ステップ５において、成功裏の機械測定の後、ロッキングバーは、回転ステーションに移送され、そこで横に９０度回転される。回転は、エアノズル８７を用いて壁に対してロッキングバーを空気圧により噴射して横に立ち上がらせ、その立ち上がった状態を維持する摺動インレイ８２Ｃの狭いチャネルの中にロッキングバーを送り込むことにより達成することができる。

ステップ６において、ロッキングバーは、Ｙ軸に沿った第２の光学検査のために、摺動インレイ８７Ｃによりカメラ２・ステーション６４に搬送される。マニホルド９０からの加圧空気により、ロッキングバーがカメラ２・ステーション６４の中に射出され、次に続く摺動インレイ８２Ｄは最初に遮断位置にあり、ロッキングバーをカメラ２ステーション６４で捕捉する。２つのマスト搭載型オーバーヘッド光学検査カメラの第２番目の３０Ｂがズームインし、窓を通して回転されたロッキングバーを撮像する。

図５Ｂは、図５Ａに関して上述されたものと同じ方法でユーザに提供することができる光学検査画像を示す。ここでロッキングバーは、静止画像を撮るのに十分な時間にわたって、カメラ２ステーション６４において横長位置に保持されとすぐ、コントローラ７０上に常駐するソフトウェアが既存のグリッド線フットプリント・データに対して構成要素を自動比較するための能力を与える。カメラのソフトウェアは、自動的に合格／不合格を試験し、不合格の場合は、摺動インレイ８２Ｄが移動されて、ロッキングバーは、不合格部品用容器５１（又は、随意的に圧印加工部品用容器５３）に移送される不合格部品用経路の中にシフトされる。合格の場合は、摺動インレイ８２Ｄは部分的に移動されて、ロッキングバーは、第２の機械ゲージ・ステーション６２にシフトされる。

図７に示されるように、ステップ７において、第２の光学検査が成功裏に完了すると、摺動インレイ８２Ｃは移動され、ロッキングバーは、横向き（回転された）状態の機械検査のために、加圧空気により第２の機械ゲージ・ステーション６２に射出される。第２の機械ゲージ・ステーション６２内に着座している間、通過ゲートに設定された別のデジタルマイクロメータ６５を通すことにより、ロッキングバーの高さが手動でチェックされる。ロッキングバーがゲートを通過できる場合、そのまま進み続ける。通過できない場合、ロッキングバーは、不合格部品用経路の中にシフトされ、そこで不合格部品用容器５１（又は、随意的に圧印加工部品用容器５３）に移送される。

最終的に、ステップ８において、検査された構成要素は、回収ステーション５０において、３つの容器：１）不合格部品用容器５１、２）合格部品用容器５２、及び３）光学検査不合格部品用容器５３に蓄積される。
図９は、上述したシーケンスのための全てのタイミングパラメータが、設定ユーザ・インターフェースを用いてコントローラ７０においてどのように集中プログラムすることができるかを示す、プログラム可能なコントローラ７０の設定画面の２枚の写真を示す。

上述の目視検査ステーション、機械検査ステーション、圧印加工ステーション、構成要素分類機及び構成要素ディスペンサが、組み合わされたゲージ及び目視公差チェックのために、種々のカメラ検査及びゲージ検査ステーションへの、構成要素の超高速空気圧式分類及び再配向を提供することが、ここで明らかである。システムには、欠陥部品のサイズ変更のための統合圧印加工ステーションを装備することができる（圧印加工結果をチェックするための別の機械厚さゲージがその後に続くことが好ましい）。システムは、繰り返し精度０．００００５９０６で、０．０００１１８１１”に至る公差チェックが可能である。上述したロッキングバー・システム構成は、Ｘ平面における厚さ及び真直度による分類のための目視検査ステーション及び機械ゲージ、それに続く回転ステーション、次いでＹ平面における厚さ及び真直度による分類のための目視検査ステーション及び機械ゲージを含むが、当業者であれば、検査される特定の構成要素部品及び操作者の検査目標に応じて、種々の関連した構成が可能であることを容易に理解すべきである。具体的には、以下の組み合わせが、対応する構成要素部品に適すると考えられる。：すなわち、
１．ラック検査構成
ａ．厚さ及び真直度による分類のための目視検査ステーション、並びに機械ゲージ
ｂ．部品をサイズ変更するための圧印加工ステーションを有する機械ゲージ、及びサイズ変更された部品を分類するための別の機械ゲージ
ｃ．機械ゲージ及び部品のサイズ変更のための圧印加工ステーションを有する目視検査ステーション、並びにサイズ変更した部品の分類のための別の機械ゲージ
２．ピン試験構成
ａ．望ましくない溶接ピン（ＭＩＭ焼結工程によりもたらされた）をシングルピンから分離するための供給装置ボウル
ｂ．溶接ピン分離装置及び目視検査ステーション
３．ロッキングバー試験構成
ａ．Ｘ平面における厚さ及び真直度による分類のための機械ゲージを有する目視検査ステーション、９０度部品回転機、及びＹ平面における厚さ及び真直度による分類のための機械ゲージを有する目視検査ステーション
ｂ．部品のサイズ変更のための圧印加工を有する機械ゲージ、それに続くサイズ変更された部品の分類のための機械ゲージ
ｃ．機械ゲージ及び部品のサイズ変更のための圧印加工を有する目視検査ステーション、それに続くサイズ変更した部品の分類のための機械ゲージ

全ての上述した例示的な構成において、ステーションの全て又は一部を電子的にイネーブル又はディスエーブルにすることが可能である。例えば、ロッキングバー・システム、構成（ａ）において、目視検査ステーションをオフにし、機械ゲージをオンのままにすることが可能であり、その逆も同様である。

ここに好ましい実施形態及び本発明の基礎をなす概念の特定の修正を十分に述べたが、種々の他の実施形態、及び、本明細書で示され説明された実施形態の特定の変形及び修正は、基礎をなす概念を理解すれば、当業者であれば明らかに心に浮かぶであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲において具体的に記載されたもの以外の方法でも実施できることを理解すべきである。

１０：錠シリンダ
１２：錠シリンダ本体
１４：プラグ組立体
１６：リテーナクリップ
２０：コンベア
３０、３０Ａ、３０Ｂ：カメラ
４０：分類組立体
４２：キャリア・サブ組立体
５０：回収ステーション
５１：容器
５２：鍵穴
５３：容器
５４：再設定工具開口部
５６：チャネル
６０：穿孔防止用玉軸受
６１：機械ゲージ・ステーション
６２：機械ゲージ・ステーション
６３：捕捉的機械ゲージ
６４：カメラ光学検査ステーション
６５：デジタルマイクロメータ
６７：部品回転機
６８：分離ステーション
７０：ＰＬＣコントローラ
７２Ａ、Ｂ、Ｃ：空気圧経路
７７：マイクロメータ
８０：圧印加工ステーション
８２：圧印加工ラム
８２Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ：摺動インレイ
８４：圧印加工金型
８７：エアノズル
９０：コンピュータ
９２：ラック
９４：ロッキングバー
９５：ばね
９８：戻りばね
１０１、１０２、１０３、１０４：摺動部
１１３：ピン

Claims (10)

1. 精密構成要素の検査のための自動化システムであって、
   検査のために該精密構成要素部品を搬送し配置するための空気圧式分類マトリクスを含み、
   前記空気圧式分類マトリクスは、
   複数の隆起した列と前記隆起した列の間の少なくとも１つの陥凹した列と、該隆起した列の各々を横切る少なくとも２つの平行な溝とによって、第１の空気圧部品経路及び第２の空気圧部品経路が部分的に定められた表面を有する基部と、
   前記少なくとも１つの陥凹した列内に摺動可能に取り付けられた第１の摺動インレイと、
   を備え、
   前記第１の摺動インレイは、該第１の摺動インレイを横切り前記基部の前記少なくとも２つの平行な溝に平行な溝を有し、該第１の摺動インレイの前記溝は、該第１の摺動インレイが第１の位置にあるときに前記第１の空気圧部品経路を完全に定め、該第１の摺動インレイが第２の位置にあるときに前記第２の空気圧部品経路を完全に定めるように構成され、
   前記空気圧式分類マトリクスには、検査のために前記部品を静止状態に維持する検査ステーションが少なくとも１つ、前記第１の構成要素部品経路に沿って配置されており、
   前記自動化システムには、
   構成要素部品を前記第１の空気圧部品経路に沿って噴射するための、前記第１の空気圧部品経路と連通する第１の空気供給源と、
   構成要素部品を前記第２の空気圧部品経路に沿って噴射するための、前記第２の空気圧部品経路と連通する第２の空気供給源と、
   前記摺動インレイを、前記第１の位置と前記第２の位置との間で選択的にシフトさせて、構成要素部品を前記第１の空気圧部品経路と前記第２の空気圧部品経路との間で往復動させるための第１の空気圧アクチュエータと、
   前記噴射された構成要素部品が、前記第１の空気圧部品経路、前記第２の空気圧部品経路、又は前記第１及び第２の空気圧部品経路の組み合わせに送られるのを制御するための、前記空気圧アクチュエータ並びに前記第１及び第２の空気供給源と通信状態にあるプログラム可能論理コントローラと、
   をさらに含むことを特徴とする自動化システム。
2. 第１の検査ステーションにおいて静止状態にある前記構成要素部品を撮像するための第１のカメラをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の精密構成要素の検査のための自動化システム。
3. 前記第１のカメラは、前記第１の検査ステーションの上のブーム上に取り付けられることを特徴とする、請求項２に記載の精密構成要素の検査のための自動化システム。
4. 第２の検査ステーションにおいて静止状態にある前記構成要素部品を撮像するための第２のカメラをさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の精密構成要素の検査のための自動化システム。
5. 前記第２のカメラは、前記第２の検査ステーションの上のブーム上に取り付けられることを特徴とする、請求項４に記載の精密構成要素の検査のための自動システム。
6. 前記少なくとも１つの検査ステーションが、第１の検査ステーションと第２の検査ステーションとを含み、各々の構成要素を９０度回転させるための、前記第１の検査ステーションと第２の検査ステーションとの間の部品回転機をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の精密構成要素の検査のための自動化システム。
7. 前記少なくとも１つの検査ステーションにおいて前記構成要素部品を測定するためのマイクロメータをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の精密構成要素の検査のための自動システム。
8. 前記マイクロメータは、前記第１の空気圧経路における通過ゲートを較正することを特徴とする、請求項７に記載の精密構成要素の検査のための自動化システム。
9. 検査に不合格となった構成要素を圧印加工するための圧印加工プレス及び金型をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の精密構成要素の検査のための自動化システム。
10. 前記構成要素部品は、鍵再設定可能な錠シリンダのラック、ピン及びロッキングバーのうちのいずれか１つである、請求項１に記載の精密構成要素の検査のための自動化システム。

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