JP6225175B2 - 軸体の良否検査装置 - Google Patents

Description

この発明は、ねじ、釘、ボルト、リベットなど、頭部付き軸体の良否検査を行う軸体の良否検査装置、詳しくは、軸径の異なる軸体の搬送を１つの回転テーブルで行うことを可能にした軸体の良否検査装置に関する。

軸体の良否検査を行う軸体の良否検査装置の従来例として、例えば、下記特許文献１に示されるようなものがある。

同文献に開示された検査装置は、中心の支軸を支点にして回転させる回転テーブルの外周に、定ピッチで切欠き溝を設け、ワークフィーダから供給されるワーク（検査対象の頭部付き軸体）をその切欠き溝に導入する。

ワークは、首部を回転テーブル外周の切欠き溝に入り込ませ、頭部を円盤の上面に載せて吊り下げ状態に支える。

ワークフィーダ設置点の下流（搬送方向前方）には、回転テーブルの外周に沿って固定ガイドが設置される。

ワークフィーダから前記切欠き溝に移されたワークは、その固定ガイドによって切欠き溝からの抜け出しが防止される。そして、この状態で切欠き溝に保持されたワークが回転テーブルの回転に伴って搬送され、搬送路の途中に設けられた検査部を通過する際に軸部や頭部などの良否検査が実施される。

特開２０１０−１４２７７０号公報

頭部付き軸体の検査装置に用いられている軸体搬送用の回転テーブルは、回転テーブルの外周に設ける切欠き溝のサイズを、検査する軸体の軸径に合致させている。

回転テーブルで吊り下げた軸体が搬送中に動いたり傾いたりすると検査精度が低下することから、回転テーブルによる支持は安定した吊り下げ姿勢を保つことが重要であり、その要求を満たすために、切欠き溝のサイズを搬送する軸体の軸径に合致させる必要がある。

ところが、検査する軸体は多種多様であり、その中には軸径の異なるものも当然に存在する。その軸径の異なる軸体の検査を同一検査装置で行なうために、従来は、切欠き溝のサイズを異ならせた回転テーブルを何枚も用意し、その回転テーブルを軸体の軸径にあったものと交換する方法で軸径の変化に対応していた。

しかしながら、この方法では、数多くの回転テーブルを準備する必要があり、経済的でない。また、回転テーブルの交換に時間を費やすことから、検査装置の稼働率にも悪影響が出ている。

回転テーブルの交換は、検査装置に含まれるカメラなどが障害物となることから、そのカメラなども取り外して行う必要があり、そのために、熟練者でも４０〜９０分程度の時間を費やしているのが実情である。

この発明は、その交換作業を不要となすこと、即ち、軸径の異なる数種類の軸体を安定搬送の機能を維持してひとつの回転テーブルで搬送可能となし、さらに、軸体の全域の検査を可能となした軸体検査を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、外周に定ピッチで設けた切欠き溝にワークフィーダから供給される頭部付き軸体の首部を受け入れ、その頭部付き軸体を吊り下げて搬送する回転テーブルと、その回転テーブルによって作り出される搬送路の途中に設けられる検査部を有し、前記検査部に前記回転テーブルの径方向外側から搬送途中の頭部付き軸体を撮影するカメラを含ませた軸体の良否検査装置を改善の対象にしてその装置を以下の通りに構成した。
即ち、前記回転テーブルを、上下に相対回転可能に重ね合わせる上側円盤及び下側円盤と、前記切欠き溝と同数の、各々が前記上側円盤と同一厚みの板状部材を具備させて構成した。

また、前記上側円盤の外周に前記切欠き溝の各々を作り出す第１切欠き部を、前記下側円盤の外周に前記第１切欠き部に対応させた第２切欠き部をそれぞれ設け、前記板状部材は、前記上側円盤の外周の第１切欠き部に入り込ませて下側円盤の上面に固定した。

そしてさらに、前記切欠き溝のテーブル回転方向前後の溝縁の片側を前記第１切欠き部の側縁で、他側を前記板状部材の側縁でそれぞれ構成した。

また、前記第２切欠き部は、テーブル回転方向前後の平行な側縁とそれらの側縁に直交する端縁を備えた角溝として構成し、前記側縁間の距離がサイズ調整の可能な前記切欠き溝の最大溝幅よりも大に設定された形状にした。

かかる検査装置は、前記回転テーブルの外周の切欠き溝に搬送する軸体（検査対象の軸体）の首部を導入し、その軸体の頭部（鍔付き頭部を備える軸体は頭部と一体の鍔も頭部の一部と考える）を前記上側円盤と前記板状部材の２者で支えて軸体を吊り下げ、この状態で回転テーブルを前記支軸と共に回転させて吊り下げた軸体を搬送路に流す。

なお、前記第２切欠き部は、側縁と端縁を鏡面仕上げしたものが好ましい。また、前記切欠き溝は、溝底をＶ溝にすると好ましく、さらに、溝底から径方向内側に延びだすスリットを前記上側円盤と前記板状部材との間に備えさせるのも好ましい。

このほか、前記上側円盤と下側円盤を相対回転させるための操作部を付加するのも好ましい。

この発明の軸体の良否検査装置は、回転テーブルが２枚の円盤（上側円盤と下側円盤）を組み合わせて構成されており、その２枚の円盤を相対回転させるとテーブル外周に形成される切欠き溝の幅が変動する。

このために、切欠き溝の幅を軸体のサイズに合わせて変化させることができ、軸径の異なる多種類の軸体をひとつの回転テーブルで搬送することが可能になる。

また、下側円盤の上面に上側円盤と同一厚みの板状部材を取付けてその板状部材と上側円盤による軸体頭部の支持面の高さを揃えたので、軸体を傾けずに支持することができる。加えて、前記切欠き溝のテーブル回転方向前後の溝縁が同一高さ位置に揃うことから溝縁による軸体の振れ止めもバランスよくなされ、安定搬送の機能も確保される。なお、板状部材は下側円盤に一体に設けられたものであってもよい。

また、下側円盤に設ける第２切欠き部を、テーブル回転方向前後に平行な溝縁を有し、溝幅が前記切欠き溝の最大幅よりも大に設定された形状にしたことで、検査部のＣＣＤカメラが撮影した画像（特に、軸体の首部の画像）が鮮明になり、検査の精度、信頼性が高まる。

前記切欠き溝の溝底をＶ溝にしたものは、Ｖ溝による求心作用を利用して軸体の位置決めを安定させることができる。

また、切欠き溝の溝底から径方向内側に延びだすスリットを備えさせたものは、切欠き溝に入りこんだ軸体の首部もカメラでより鮮明に撮影したり、センサで検出したりすることができる。

さらに、前記上側円盤と下側円盤を相対回転させるための操作部を付加したものは、上側円盤と下側円盤を簡単に相対回転させることができる。

この発明の軸体の良否検査装置の一例の概要を示す平面図である。 図１の軸体の良否検査装置の回転テーブルを、上下の円盤を切断して示す側面図である。 図１の軸体の良否検査装置に用いた回転テーブルの一部の斜視図である。 図１のIV−IV線に沿った位置の断面図である。 切欠き溝の幅を最大に広げた状態を示す平面図である。 切欠き溝の幅を最大に広げた回転テーブルにワークの軸体を吊り下げた状態を示す要部の側面図である。 切欠き溝の幅を最小に縮めた状態を示す平面図である。 切欠き溝の幅を最小に縮めた回転テーブルにワークの軸体を吊り下げた状態を示す要部の側面図である。 （ａ）〜（ｄ）は切欠き溝の溝底を急斜面にして切欠き溝の溝幅を、軸径の異なる軸体用に変化させた状態を示す要部の平面図である。 図１のＸ−Ｘ線に沿った位置の断面図である。 実施例の検査装置のカメラで撮影した画像の一例を示す図である。 比較検査装置のカメラで撮影した画像の一例を示す図である。 比較検査装置の回転テーブルに設けた第２切欠き部の斜視図である。

以下、この発明の軸体の良否検査装置の実施の形態を添付図面の図１〜図１０に基づいて説明する。

図１及び図２に示すように、この発明の軸体の良否検査装置１は、回転テーブル２と、その回転テーブル２を中心の支軸３と共に回転させる回転駆動源４を有する。

また、頭部付き軸体を供給するワークフィーダ（図のそれは直進フィーダ）１２と、ワークフィーダ設置点よりも搬送方向前方において回転テーブル２の外周に沿って設置されて頭部付き軸体の前記切欠き溝からの飛び出しを防止する位置固定のガイド１３と、回転テーブルによる搬送路の途中に設ける検査部I、IIを有する。

検査部Ｉには、搬送途中の頭部付き軸体を上から撮影するカメラ１４が設けられている。

また、検査部IIには、搬送途中の頭部付き軸体を横から撮影するカメラ１５と、カメラ設置側に配置される照明器具１９（図１０参照）と、バックライト２０（図１０参照）が設置されている。カメラ１５は、市販品のＣＣＤカメラであるが、ＣＣＤカメラであることは必須ではない。メーカも問わない。カラーカメラであるか白黒カメラであるかも問わない。

図示の検査装置の検査部は、２箇所になっているが、検査部Iの無い装置や、検査部が３箇所以上設けられた装置にもこの発明は適用される。

回転テーブル２は、図１、図３に示すように、外周に周方向に定ピッチで切欠き溝５を有する。この回転テーブル２は、上面に板状部材６を取付けたリング状の下側円盤２ｂ上にこれもリング状の上側円盤２ａを重ね、この組み合わせ円盤に上側円盤２ａと下側円盤２ｂを相対回転の各位置に固定するロック機構７と相対回転の操作部９を付加して構成している。

支軸３は、外周に鍔ｆを設けた円盤取付け部３ａ（図１参照）を有する。その円盤取付け部３ａは、回転駆動源４に駆動されて回転する回転部３ｂ上に芯出しして装着し、ノブ付きボルト３ｃで締付けて回転部に固定している。

上述した上側円盤２ａと下側円盤２ｂは、ロック機構７によって互いに締結しており、下側円盤２ｂが円盤取付け部３ａの外周に設けた鍔ｆに締結具８を使用して着脱自在に固定される。図示の締結具８はボルトであるが、これに限定されるものではない。回転駆動源４は、回転速度の制御が可能なモータである。

回転テーブル２の上側円盤２ａと下側円盤２ｂは、支軸３を支点にした相対回転が許容されるように重ね合わせている。

その上側円盤２ａと下側円盤２ｂの板厚ｔ（図２参照）は特に制限されないが、薄い方が好ましく、例えば、外径２００ｍｍ〜４００ｍｍの回転テーブルの場合、板厚ｔ＝３ｍｍでも歪の無いものを作れた。上側円盤２ｂの厚みが薄いほど、検査のバリエーションを広げ易い。

板状部材６は、切欠き溝５と同一ピッチで同数設けている。上側円盤２ａの外周には、切欠き溝５の設置ピッチと同一ピッチで第１切欠き部１０を設けており、その第１切欠き部１０に下側円盤２ｂの上面外周に固定した板状部材６を入り込ませている。

例示の検査装置は、単品の板状部材６を、下側円盤２ｂの上面外周に取付けたが、この板状部材６は下側円盤２ｂと一体に形成されていてもよい。

下側円盤２ｂの外周には、上側円盤の第１切欠き部１０に対応させた第２切欠き部１１を切欠き溝５と同一ピッチで同数設けている。

その第２切欠き部１１は、回転テーブル２の回転方向前後に平行な側縁１１ａ、１１ｂを有し、それらの側縁の径方向内端間が側縁に対して直交する端縁１１ｃを介して繋がり、なおかつ、側縁１１ａ、１１ｂ間の距離がサイズ調整の可能な前記切欠き溝の最大溝幅よりも大となる形状に仕上られている。

第２切欠き部１１の側縁１１ａ、１１ｂと端縁１１ｃは、鏡面加工された面にするとＣＣＤカメラ１５で映した画像がより鮮明になって好ましかった。

ＣＣＤカメラ１５は、回転テーブル２の径方向外側から回転中心に向けて配置されて搬送途中の頭部付き軸体Ａを側方から撮影する。

照明器具１９は、ＣＣＤカメラ１５と同じ軸線上に置いた同軸照明１９ａと、ドーム照明１９ｂを組み合わせたものを例示した。

図１０に示すように、バックライト２０は、搬送路を間にしてＣＣＤカメラ１５に対面する位置に配置されている。

切欠き溝５のテーブル回転方向前部の溝縁５ａは、板状部材６のテーブル回転方向後部の側縁で構成し、切欠き溝５のテーブル回転方向後部の溝縁５ｂは、上側円盤２ａに設けた第１切欠き部１０のテーブル回転方向前部の側縁で構成している。

このように、切欠き溝５のテーブル回転方向前後の溝縁５ａ、５ｂを、上側円盤２ａと下側円盤２ｂ上の板状部材６に設けたことによって、図５及び図７に示すように、切欠き溝５の溝幅Ｗを上側円盤２ａと下側円盤２ｂの相対回転によって変化させることが可能になっている。

その溝幅Ｗの調整により、例えば、軸径φ４ｍｍ〜φ１０ｍｍの軸体（頭部付きボルト）を同一回転テーブルを使用して搬送することが可能になった。この他に、径φ３ｍｍ〜φ６ｍｍの頭部付きボルトに対応した回転テーブルも試作して軸径の異なる軸体を問題なく搬送できることを確認した。

なお、板状部材６を切欠き溝５よりもテーブル回転方向後方に配置して、切欠き溝５の溝縁５ｂをその板状部材６のテーブル回転方向前部の溝縁で、切欠き溝５の溝縁５ａを第１切欠き部１０のテーブル回転方向後方の側縁でそれぞれ構成することもでき、この形態でも図示の装置と同様の作用、効果が得られる。

ロック機構７は、上側円盤２ａに設けた周方向長孔７ａと、その周方向長孔７ａに挿通して下側円盤２ｂにねじ込むロックねじ７ｂと、上側円盤２ａの内周側上面に当てたリング状押さえ板７ｃとからなるものを示した。周方向長孔７ａは、上側円盤２ａと下側円盤２ｂの規定量の相対回転を許容する目的で設けられた孔である。

その周方向長孔７ａは複数あり、その複数の周方向長孔を回転テーブルの回転中心と同心の円上に配置している。

図示のロック機構７は、ロックねじ７ｂを締め付けると押さえ板７ｃが締付けられて上側円盤２ａと下側円盤２ｂが相対回転の各位置に固定される。このロック機構７は、上側円盤２ａと下側円盤２ｂを相対回転の各位置に固定できるものであればよく、例示のものに限定されない。

上側円盤２ａと下側円盤２ｂにボルトを貫通させてそのボルトの先端にナットを螺合させ、ボルトの頭部とナットとで上側円盤２ａと下側円盤２ｂを挟みつけるものなどでもよい。この構造は、相対回転を許容する周方向長孔を下側円盤２ｂに設けることも可能である。

操作部９は、上側円盤２ａと下側円盤２ｂの相対回転操作を行うものであって、図４に示すように、上側円盤２ａと下側円盤２ｂ上にそれぞれボルト９ａ、９ｂを立設し、そのボルト９ａ、９ｂをつまんで上側円盤２ａと下側円盤２ｂ粗相対的に回転させるようにしている。

押さえ板７ｃには、上側円盤２ａと下側円盤２ｂの相対回転を阻害しないための遊びｇをボルト９ａ、９ｂとの間に生じさせる干渉回避孔９ｃを設けてある。

また、上側円盤２ａにも、上側円盤２ａと下側円盤２ｂの相対回転を阻害しないための遊びｇをボルト９ｂとの間に生じさせる干渉回避孔９ｄを設けてある。

また、ボルト９ａは上側円盤２ａに、ボルト９ｂは下側円盤２ｂにそれぞれねじ込み、各々の緩みをロックナット９ｅで防止している。

切欠き溝５は、溝底５ｃを図１、図３、図５、図７、図９に示したようなＶ溝にすると、そのＶ溝による求心作用を利用して軸体Ａの位置決めを安定させることができる。

切欠き溝５の溝底５ｃをＶ溝にする場合、そのＶ溝の図９に示した開き角θは、搬送する軸体の軸径に適合した角度を求めて設定するのがよい。例えば、軸径がφ６ｍｍを超える軸体を対象にした検査装置の場合、その角度θは７７°程度が適していた。また、φ３ｍｍ〜φ６ｍｍ程度の軸径の軸体を対象にした検査装置については、溝底５ｃを急斜面にしてその角度θを４６°程度にするのがよかった。

その切欠き溝５に、溝底５ｃから径方向内側に延びだすスリット５ｄを備えさせると、そのスリット５ｄを通して切欠き溝５に入りこんだ軸体Ａの首部に照明光を当てることができ、軸体Ａの首部もカメラで撮影することができる。ただし、図３に示したような形状の第２切欠き部１１がなければ、首部の画像は不鮮明になる。

軸体の良否検査装置は、これ等の要素のほかに各種センサや、既述の特許文献１にも記載されているような要素、例えば、ＣＣＤカメラで撮影した画像を処理し、処理後の画像の面積変化などから撮影した軸体の軸径などを求めて良否判定を行う演算・判定部２１や判定結果を表示する表示部２２などを組み合わせて構成される。

その検査装置で検査された軸体は、選別機構１６によって選別されて不良品が不良品排出口１７に、良品が良品排出口１８にそれぞれ送られる。選別機構１６は、エアーで軸体を切欠き溝から吹き外すものや、良品通過時に退避する移動規制具で不良品を不良品排出口１７に誘導し、良品はもうひとつの移動規制具で良品排出口１８に誘導するものなどが周知である。

回転テーブル２は、同一径の単板の円盤で構成されるものと比較すると、外周の切欠き溝の設置数がスペース面での設置規制を受けるために少なくなる。このため、この発明の検査装置の回転テーブルに設ける切欠き溝は、その数を、既存の検査装置の同一径の回転テーブルに設けている切欠き溝の数に対して所定の割合で少なくするのがよい。

今、既存の検査装置の回転テーブルの切欠き溝数が６０個あるとして、この発明で設ける切欠き溝の数を例えば半分の３０個にする。この場合、回転テーブルを既存テーブルに比べて倍速で回転させることで、この発明の回転テーブルを既存の回転テーブルと入れ替えて、既存の検査装置をそのまま使用することができる。

図１〜図８に示した回転テーブル（第２切欠き部の表面を鏡面加工したテーブル）を備える軸体検査装置（発明品）と、図１３に示した形状の第２切欠き部、即ち、径方向内側が狭くなってスリット状になっている第２切欠き部１１を下側円盤に設けた軸体検査装置（比較品）（第２切欠き部１１とカメラ、レンズ以外の部位は２者とも同一仕様）を試作して性能の違いを比較した。

発明品の検査部IIに設けたＣＣＤカメラは、キーエンス社製、品番：ＣＶ−０３５Ｍ（３０万画素モノクロカメラ）、使用レンズ：株式会社ヴィ・エス・テクノロジー社製、品番ＳＶ−２５１４Ｖである。
比較品の検査部IIに設けたＣＣＤカメラは、キーエンス社製、品番：ＣＶ−０３５Ｃ（３０万画素カラーカメラ）、使用レンズ：ヴィ・エス・テクノロジー社製、品番ＳＶ−Ｆ３５１６−ＹＴＦである。
同軸照明１９ａは、イマック社製、品番：ＩＦＶ−Ｃ４０ＤＷ ＤＣ１２Ｖ，ドーム照明１９ｂは、イマック社製、品番：ＩＤＤＡ−ＫＨ１２０ＤＷ ＤＣ１２Ｖ，バックライト２０は、イマック社製、品番：ＩＤＨＭ−３２／６２ＨＲＴ ＤＣ１２Ｖ，使用した照明電源は、イマック社製、品番：ＩＤＧＡ−３０Ｍ４である。

検査点からＣＣＤカメラ設置点までの距離はＬ１＝１８０ｍｍ、検査点から照明器具１９までの距離はＬ２＝１５ｍｍ、検査点からバックライト２０までの距離はＬ３＝４５ｍｍ、撮像時のシャッタースピードは発明品：１／２０００秒、比較品：１／５０００秒、軸体（ワーク）の移動速度：およそ４００ｍｍ／ｓ（厳密には一定速ではない）である。

この比較試験で得られた画像を図１１と図１２に示す。図１１は発明品の画像、図１２は比較品の画像である。

この２つの画像からわかるように、回転テーブルの下側円盤２ｂに図１２の形状の第２切欠き部１１を設けた比較品は軸体Ａの首下の画像がぼやけて不鮮明になっている。これに対し、第２切欠き部１１を図３の形状にしたものは、軸体Ａの首下の画像が鮮明である。

発明品と比較品は、使用したカメラ、レンズ及び撮像時のシャッタースピードが異なるが、軸体Ａの首下以外の箇所の画像は発明品、比較品とも鮮明であるので、首下の画像が鮮明差の違いは、明らかに第２切欠き部１１の形状の違いによるものと考えられる。

いずれにしろ、発明品は軸体の全域を鮮明に撮影して検査することができ、良否検査の精度と信頼性が高まる。

１ 軸体搬送装置
２ 回転テーブル
２ａ 上側円盤
２ｂ 下側円盤
３ 支軸
３ａ 円盤取付け部
３ｂ 回転部
３ｃ ノブ付きボルト
４ 回転駆動源
５ 切欠き溝
５ａ テーブル回転方向前部の溝縁
５ｂ テーブル回転方向後部の溝縁
５ｃ 溝底
５ｄ スリット
６ 板状部材
７ ロック機構
７ａ 周方向長孔
７ｂ ロックねじ
７ｃ 押さえ板
８ 締結具
９ 操作部
９ａ、９ｂ ボルト
９ｃ、９ｄ 干渉回避孔
９ｅ ロックナット
１０ 第１切欠き部
１１ 第２切欠き部
１１ａ，１１ｂ 側縁
１１ｃ 側縁に直交する面（端縁）
１２ ワークフィーダ
１３ ガイド
１４、１５ カメラ
１６ 選別機構
１７ 不良品排出口
１８ 良品排出口
１９ 照明器具
１９ａ 同軸照明
１９ｂ ドーム照明
２０ バックライト
I, II 検査部
ｆ 鍔
ｔ 円盤の厚み
ｇ 遊び
θ 切欠き溝のＶ溝にした溝底の開き角
Ａ 軸体

Claims (5)

1. 外周に定ピッチで設けた切欠き溝（５）にワークフィーダ（１２）から供給される頭部付き軸体（Ａ）の首部を受け入れ、その頭部付き軸体を吊り下げて搬送する回転テーブル（２）と、その回転テーブルによって作り出される搬送路の途中に設けられる検査部（II）を有し、前記検査部（II）に前記回転テーブル（２）の径方向外側から搬送途中の頭部付き軸体（Ａ）を撮影するカメラを含ませた軸体の良否検査装置であって、
   前記回転テーブル（２）が、上下に相対回転可能に重ね合わせる上側円盤（２ａ）及び下側円盤（２ｂ）と、前記切欠き溝（５）と同数の、各々が前記上側円盤（２ａ）と同一厚みの板状部材（６）を具備させて構成され、前記上側円盤（２ａ）の外周に前記切欠き溝（５）の各々を作り出す第１切欠き部（１０）が、前記下側円盤（２ｂ）の外周に前記第１切欠き部（１０）に対応させた第２切欠き部（１１）がそれぞれ設けられ、前記板状部材（６）は、前記上側円盤（２ａ）の第１切欠き部（１０）に入り込ませて下側円盤（２ｂ）の上面に固定され、
   前記切欠き溝（５）のテーブル回転方向前後の溝縁の片側が前記第１切欠き部（１０）の側縁で、他側が前記板状部材（６）の側縁でそれぞれ構成され、
   前記第２切欠き部（１１）は、テーブル回転方向前後の平行な側縁（１１ａ，１１ｂ）とそれらの側縁に直交する端縁（１１ｃ）を備えた角溝として構成され、前記側縁（１１ａ，１１ｂ）間の距離がサイズ調整の可能な前記切欠き溝（５）の最大溝幅よりも大に設定されている軸体の良否検査装置。
2. 前記第２切欠き部（１１）の側縁（１１ａ，１１ｂ）と端縁（１１ｃ）を、鏡面加工された面にした請求項１に記載の軸体の良否検査装置。
3. 前記切欠き溝（５）の溝底（５ｃ）をＶ溝にした請求項１又は２に記載の軸体の良否検査装置。
4. 前記切欠き溝（５）の溝底（５ｃ）から径方向内側に延びだすスリット（５ｄ）を備えさせた請求項１〜３のいずれかに記載の軸体の良否検査装置。
5. 前記上側円盤（２ａ）と下側円盤（２ｂ）を所定の相対回転させるための操作部（９）を備えた請求項１〜４のいずれかに記載の軸体の良否検査装置。

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