JP6496584B2 - 物品の受け渡し装置、物品の受け渡し方法、および物品の検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、微小な物品を磁気で吸着して保持し、１台の保持装置から他の保持装置に受け渡すことができる一対の保持装置およびその受け渡し方法に関する。また、本発明は、その受け渡し方法を用いる物品の検査装置に関する。

近年、電子機器等の小型化や各種機械装置の精密化などにより、微小な部品の使用が増加している。そのため、製造、検査、出荷など様々な工程で、これら微小な部品を保持するための装置が利用されている。

そのような装置の例として、物品をノズルに真空吸着して保持する装置が知られている。しかしながら、真空吸着による装置は、物品の吸着面に溝・突条等の凹凸があったり、物品を貫通する穴が存在するような場合には使用することができず、保持できる物品の形状に制限がある。

一方、特許文献１〜３には、物品を磁気で吸着して保持する装置が記載されている。磁気吸着による装置は、対象となる物品の材質が限定されるものの、比較的多様な形状の物品を保持することができる。また、高性能磁石の開発により、吸着できる材質の種類は増加している。

特開２００８−１８８７４７号公報 特開２００６−１５０５２９号公報 特開平６−０９９３８７号公報

例えば、精密部品等では、物品の表面全体を検査することがある。多種多様な物品の外観を複数の方向から見て検査するには、物品を何らかの方法で保持して、多関節ロボットアームによって物品の姿勢を変えながら、カメラで撮像する方法を用いることができる。その際、装置で保持された面は観察することができないので、方向を変えて物品を保持し直す必要がある。一つの方法として、保持した物品を一旦台上に置いて、物品を反転させた後に再度物品を吸着・保持することができる。しかし、この方法には、時間がかかるという問題がある。２台の保持装置を用意して、物品を１台の保持装置から他の保持装置に直接受け渡すことができれば、物品の反転操作に伴う時間を短縮することができる。しかしながら、特許文献１〜３に記載された装置では、物品を受け渡すことは想定されておらず、これらの文献に受け渡しに適した構造等に関する記載もない。

本発明は、上記を考慮してなされたものであり、微小な物品を保持し、１台の保持装置から他の保持装置に直接受け渡すことが可能な一対の物品保持装置、および受け渡し方法を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような一対の物品保持装置を用いる物品検査方法を提供することも目的とする。

本発明の一対の物品保持装置は、第１および第２の保持装置からなる。そして、前記第１および第２の保持装置はいずれも、非磁性材からなるスリーブと、前記スリーブの軸方向に直線運動する可動ロッドが該スリーブ内に挿入されたリニアアクチュエーターと、前記可動ロッドに直接または間接に固定されて前記スリーブ内に収容され、１個の永久磁石または少なくとも１個の永久磁石を含む複数の磁性部材の組み合わせによって構成された磁石ユニットとを有する。そして、前記第１保持装置の磁石ユニットの前方端面と前記第２保持装置の磁石ユニットの前方端面が、同種の第１磁極である。

ここで、前方とは保持装置から見て保持する物品のある方向をいい、後方とはその反対方向をいう。また、磁石ユニットまたは可動ロッドが前方へ移動することを前進といい、後方へ移動することを後退という。磁性部材とは磁性材からなる部材であり、磁性材とは永久磁石と軟質磁性材を含む概念である。第１磁極はＮ極またはＳ極であり、第２磁極は第１磁極と逆のＳ極またはＮ極である。

一対の物品保持装置を構成する第１および第２の保持装置は、各々独立して物品を保持することができる。そして、第１および第２の保持装置が連携することにより、第１の保持装置から第２の保持装置に、物品を直接受け渡すことができる。

好ましくは、前記第１および／または第２の保持装置は、前記磁石ユニットを構成する部材のうち最も前方にある部材が、前記スリーブの軸方向に貫通する穴を有する環状または筒状である。あるいは、好ましくは、前記第１および／または第２の保持装置は、前記磁石ユニットの前方端面の少なくとも中央部が、前方に凸の球面である。

また、好ましくは、前記第１および／または第２の保持装置は、前記磁石ユニットを構成する部材のうち最も前方にある部材が永久磁石である。このとき、さらに好ましくは、前記第１および／または第２の保持装置は、前記磁石ユニットが２以上の磁性部材からなり、前記永久磁石が、後方に隣接する磁性部材に磁力により吸着して結合されている。

また、好ましくは、前記第１および／または第２の保持装置は、前記永久磁石がＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石である。また、好ましくは、前記第１および／または第２の保持装置は、前記磁石ユニットの前方端面における磁束密度が３００ｍＴ以上である。

また、好ましくは、前記第１および／または第２の保持装置は、前記リニアアクチュエーターがエアシリンダーである。

本発明の物品の受け渡し方法は、上記いずれかの一対の物品保持装置を用いる。そして、前記第１保持装置を用いて物品を保持するステップと、前記第２保持装置を、前記第１保持装置と反対側から、前記物品に吸着させるステップと、前記第１保持装置のスリーブを前記物品に当接させたまま、前記第１保持装置の磁石ユニットを後退させるステップと、前記物品から前記第１保持装置全体を引き離すステップとを有する。

本発明の物品検査装置は、上記いずれかの一対の物品保持装置を用いる。そして、前記第１保持装置と、前記第１保持装置が先端に固定され、該第１保持装置に保持された物品を所定姿勢で第１所定位置に移動する第１多関節ロボットアームと、前記第１所定位置にある前記物品に投光する第１照明と、前記第１照明に投光された前記物品を撮像する第１カメラと、前記第２保持装置と、前記第２保持装置が先端に固定され、該第２保持装置に保持された物品を所定姿勢で第２所定位置に移動する第２多関節ロボットアームと、前記第２所定位置にある前記物品に投光する第２照明と、前記第２照明に投光された前記物品を撮像する第２カメラとを有する。そして、前記第１多関節ロボットアームによって前記物品が移動可能な範囲と、前記第２多関節ロボットアームによって前記物品が移動可能な範囲とが一部で重なっている。

前記物品検査装置は、前記第１所定位置と前記第２所定位置が同一の位置であり、前記第１照明と前記第２照明が同一の照明であり、前記第１カメラと前記第２カメラが同一のカメラであってもよい。

好ましくは、前記第１および／または第２照明がローアングル照明である。

本発明の一対の物品保持装置または物品受渡方法によれば、微小な物品を保持し、１台の保持装置から他の保持装置に直接受け渡すことができる。また、本発明の物品検査方法によれば、１台の保持装置から他の保持装置に直接受け渡すことにより、物品の外観検査にかかる時間を短縮することができる。

第１の実施形態の一対の物品保持装置の構造を示す図である。 第１の実施形態の保持装置の吸着動作を示す図である。 第１の実施形態の一対の物品保持装置による受け渡し動作を示す図である。 比較例である一対の物品保持装置による受け渡し動作を示す図である。 物品を受け渡すときの磁力線を示す図である。 第２の実施形態の一対の物品保持装置の構造を示す図である。 磁石ユニットの構成の変形例を示す図である。 スリーブ形状の変形例を示す図である。 貫通穴が形成された物品の位置決め機構を説明するための図である。 第３の実施形態の一対の物品保持装置の構造を示す図である。 物品検査装置の一実施形態の全体構成を示す図である。 物品検査装置の一実施形態の撮像部の構成を示す図である。 物品の輪郭とスリーブの大きさの関係を示す図である。

本発明の一対の物品保持装置の実施形態を図に基づいて説明する。各図では、構造の理解を容易にするために、一部の部材を適宜断面で示した。また、各実施形態における第１保持装置と第２保持装置の構造・動作は同じである。具体的には、第１保持装置における部材と、当該部材を示す番号の末尾に「ａ」を付した第２保持装置における部材は、同じ形状・機能を有する。第１保持装置についての好ましい材質、サイズ等に関する説明は、第２保持装置についてもそのまま妥当する。

本発明の一対の物品保持装置の第１の実施形態を図１〜５に基づいて説明する。

図１において、本実施形態の一対の保持装置１０、２０は、第１の保持装置１０と第２の保持装置２０からなる。以下に、第１保持装置の構造を説明する。

第１保持装置１０は、スリーブ３０と、エアシリンダー３５と、磁石ユニット４０とを有する。スリーブは、前方（図１の下側）の端に開口３２を有する。エアシリンダーは、本体３６がフランジ３８を介してスリーブに固定されており、可動ロッド３７がスリーブ内に収容されている。磁石ユニットはエアシリンダーの可動ロッドの先端に固定されている。エアシリンダーが伸びると、磁石ユニットが前進して、開口部で物品を吸着することができる。

スリーブ３０は、非磁性材からなる。非磁性材としては、プラスチック、銅、アルミニウム等を用いることができる。なかでも、プラスチックを用いることが好ましい。スリーブの開口端３１が物品に当接するときに、物品を傷つけにくいからである。

また、スリーブ開口端３１には、物品のずれを抑制するためにすべり止め部を設けてもよい。すべり止め部は、例えば、厚さ０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度のゴムや樹脂製の弾性体シートを開口端３１に貼着して形成することができる。

スリーブ３０の形状は特に限定されないが、円筒形であることが好ましい。後述する物品の検査に利用するときに、吸着した物品の向きによらず、物品の輪郭からはみ出しにくく、照明の邪魔になりにくいからである。

エアシリンダー３５は、本体３６がフランジ３８を介してスリーブ３０に固定されている。エアシリンダーをフランジに固定する方法およびスリーブを固定する方法は、ねじ留め等公知の方法を用いることができる。また、フランジを用いず、エアシリンダー本体を直接スリーブに固定してもよい。本体３６がスリーブに固定されていることによって、エアシリンダーが伸縮すると、スリーブ内に収容された可動ロッド３７がスリーブに対して相対的に、その軸方向に直線運動することができる。

エアシリンダー３５はリニアアクチュエーターの一種である。リニアアクチュエーターは、種々のエネルギーを直線運動に変換する装置である。リニアアクチュエーターとしては、エアシリンダーの他に、油圧シリンダー、電動シリンダー、リニアモーターを用いたもの、モーターの回転運動を運動変換機構により直線運動に変換するものを用いることができる。なかでも、小型化が可能で、精確な制御が容易であることから、エアシリンダーを用いるのが好ましい。

磁石ユニット４０は、可動ロッド３７の先端に固定されている。これにより、エアシリンダー３５が伸縮すると、可動ロッドの直線運動に伴って、磁石ユニットがスリーブ３０内面に案内されてスリーブの軸方向に直線運動する。

磁石ユニット４０は、本実施形態では単一の永久磁石５０からなる。磁石ユニットの前方端面４７が第１磁極（例えばＮ極）であり、反対側の後方端面４８が第２磁極（例えばＳ極）である。このように開口３２に面して磁極を形成することにより、磁石ユニットの前方端面から出る磁束密度が大きくなり、強い吸着力が得られる。

なお、磁石ユニットは、少なくとも１個の永久磁石を含む複数の磁性部材の組み合わせによって構成されていてもよい。磁石ユニットの他の構成例は後述する。

永久磁石５０としては、磁力の強いものを用いることが好ましい。これにより、より多種の材質からなる物品を吸着することができるからである。永久磁石は、好ましくはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石（ネオジム磁石）である。あるいは、永久磁石の種類に関わらず、磁石ユニット４０の前方端面４７における磁束密度が、好ましくは３００ｍＴ以上であり、より好ましくは４００ｍＴ以上であり、特に好ましくは５００ｍＴ以上である。これにより、一般的な磁石に吸着されないオーステナイト系のステンレス鋼からなる物品や、鉄、コバルト、ニッケル、クロム、マンガンなどを成分として含む多くの合金からなる物品を吸着することができる。また、強い磁力で強力に保持することで、微小な物品を高速に搬送できる。なお、入手の容易さの点からは、永久磁石の磁束密度は７００ｍＴ以下であることが好ましい。

次に、本実施形態の第１保持装置による物品の吸着動作を図２に基づいて説明する。

図２には、保持装置１０の先端部分と物品９０が示されている。物品９０は片状である。

図２Ａにおいて、保持装置１０を物品９０の吸着面９５に正対させる。

次いで、図２Ｂにおいて、保持装置を物品に近づけて、スリーブの開口端３１を物品の吸着面９５に当接させる。保持装置をロボットアーム等によって操作する場合は、ロボットの目となるカメラで物品の位置を確認ながら保持装置の姿勢・位置を調整することにより、正確な動作が可能である。

次いで、図２Ｃにおいて、エアシリンダーを伸ばし、可動ロッド３７と磁石ユニット４０を前進させて物品９０に吸着させる。このとき、スリーブ開口端で物品を押さえたまま、磁石ユニットを近づけていくので、吸着の瞬間に物品が動くことがない。また、点ではなく、開口端の円周全体で物品押さえるので、吸着の瞬間に物品が回転することもない。なお、磁力が強い場合は、磁石ユニットの前方端面４７がスリーブの開口端３１よりわずかに引っ込んだ位置で、十分な吸着力が得られる。その場合は、磁石ユニットの前方端面が物品９０に接触する直前で止めてもよい。エアシリンダーによって精確な位置送りができるため、このような制御も可能である。

次いで、図２Ｄにおいて、物品を保持した状態で、保持装置を移動させることができる。このときも、スリーブ開口端３１が物品に接触した状態を保つことが好ましい。ロボットアームなどを用いて保持装置を移動させる場合には、物品に大きな力が作用することがある。スリーブ開口端を物品に当接した状態を保つことにより、搬送中の物品の位置ずれ、向きの変化（軸に垂直な面内での回転）を防止することができる。特に、後述する検査装置等で保持装置を用いる場合、タクトタイムを短縮するために可能な限りの高速搬送が求められる。そのため、実際のロボットアームの移動速度は２５００ｍｍ／秒、加速度は２．５Ｇに達することがある。このような場合でも、本実施形態の保持装置を用いることで安定した物品のハンドリングが可能となる。

次に、第１保持装置から第２保持装置への物品の受け渡し方法を図３に基づいて説明する。

図３において、左側にある第１保持装置１０に保持された物品９０を、右側にある第２保持装置２０に受け渡す。図３では、例として、第１および第２保持装置の前方端面の第１磁極がいずれもＮ極である場合を示した。

まず、図３Ａにおいて、物品が第１保持装置１０に保持された状態で、第２保持装置２０を反対側から近づける。このとき、第２保持装置の磁石ユニットは、スリーブ内に後退した位置にある。

次いで、図３Ｂにおいて、第２保持装置のスリーブ開口端を物品に当接させる。

次いで、図３Ｃにおいて、第２保持装置のエアシリンダーを伸ばし、磁石ユニット４０ａを前進させて、物品に当接させて、吸着させる。このとき、物品は、第１保持装置のスリーブの開口端３１と第２保持装置のスリーブ開口端３１ａに挟まれている。

次いで、図３Ｄにおいて、第１保持装置のエアシリンダーを縮めて、磁石ユニット４０を後退させて、物品から離脱させる。

次いで、図３Ｅにおいて、第１保持装置の全体を、物品から離脱させる。以上により、物品９０が第１保持装置から第２保持装置に受け渡された。

ここで、重要なことは、第１および第２保持装置の磁石ユニットの前方端面４７、４７ａが、ともに同種の磁極（図３ではＮ極）であることである。比較のために、第１および第２保持装置の対向する前方端面が逆の磁極、例えばＮ極とＳ極である場合を図４に基づいて説明する。

図４において、第１保持装置１０の磁石ユニット４０の前方端面がＮ極であるのに対して、第２保持装置２９の磁石ユニット４９ａの前方端面がＳ極である。この場合は、図４Ｄにおいて、第１保持装置の磁石ユニット４０を後退させて、物品から離脱させたときに、物品９０の第１保持装置側の表面がＳ極となる。そのため、図４Ｅにおいて、第１保持装置の全体を物品から離脱させる際に、物品が第１保持装置に引き付けられて、第２保持装置から離れてしまう。この現象は、第１保持装置の磁石ユニットを、磁力の影響がなくなる程度まで遠くに後退させてから、第１保持装置全体を引き離すことによって、理論的には防止できる。しかし、それでは受け渡し操作に時間がかかるため、現実的ではない。

参考のために、図５Ａに図３Ｄの状態での磁力線、図５Ｂに図４Ｄの状態での磁力線を示す。第１および第２保持装置の対向する磁極が同種である場合は（図５Ａ）、第１保持装置と物品が反発するので、この後に第１保持装置を引き離しても、物品は第２保持装置に貼り付いたまま、離れることがない。

なお、保持装置が物品を解放する動作は、上記吸着動作と反対である。すなわち、図２を参照して、物品を所要の位置に置き（図２Ｃ）、物品にスリーブ開口端を当接させたまま磁石ユニットを後退させ（図２Ｂ）、磁石ユニットを完全に後退させた後、保持装置を物品から離して、物品を解放する（図２Ａ）。このとき、スリーブ開口端で物品を押さえたまま磁石ユニットを後退させるので、磁石ユニットを離す瞬間に物品が動きにくく、正確な位置に物品を解放することができる。

次に、第２の実施形態の一対の物品保持装置を図６に基づいて説明する。

図６において、本実施形態の一対の保持装置１１、２１は、第１の保持装置１１と第２の保持装置２１からなる。本実施形態の保持装置は、磁石ユニット４１、４１ａの構成が、第１の実施形態と異なる。以下に、第１保持装置１１の構造を説明する。

本実施形態では、磁石ユニット４１は２つの部材からなる。前方の部材は永久磁石５１である。後方の磁性部材６１は、永久磁石であっても軟質磁性材からなる軟質磁性部材であってもよい。軟質磁性材としては、透磁率の高い、鉄などの各種公知の材料を用いることができる。好ましくは、磁石ユニットの最も前方にある部材は永久磁石である。これにより、より強い吸着力が得られるからである。

なお、磁石ユニットの構成は、図６のものに限られない。例えば、第１の実施形態のように、磁石ユニットが単一の永久磁石からなるものであってもよい。また、例えば、図７に示すように、磁石ユニット４３は、前方に軟質磁性部材６３を配置し、後方に永久磁石５３を配置してもよい。より一般的には、磁石ユニットは、１個の永久磁石、または少なくとも１個の永久磁石を含む複数の磁性部材の組み合わせによって構成されていればよい。

図６に戻って、本実施形態のように磁石ユニットが複数の磁性部材からなる場合も、永久磁石５１としては、磁力の強いものを用いることが好ましい。これにより、より多種の材質からなる物品を吸着することができるからである。永久磁石は、好ましくはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石（ネオジム磁石）である。あるいは、永久磁石の種類に関わらず、磁石ユニット４１の前方端面４７における磁束密度が、好ましくは３００ｍＴ以上であり、より好ましくは４００ｍＴ以上であり、特に好ましくは５００ｍＴ以上である。これにより、一般的な磁石に吸着されないオーステナイト系のステンレス鋼からなる物品や、鉄、コバルト、ニッケル、クロム、マンガンなどを成分として含む多くの合金からなる物品を吸着することができる。また、強い磁力で強力に保持することで、微小な物品を高速に搬送できる。なお、入手の容易さの点からは、永久磁石の磁束密度は７００ｍＴ以下であることが好ましい。

磁石ユニット４１をエアシリンダーの可動ロッド３７の先端に固定する方法は特に限定されず、接着剤を用いて接着する方法や、ねじ等を用いた機械的な方法などを用いることができる。

磁石ユニット４１を構成する部材同士の接合方法も特に限定されない。図６では、前方にある永久磁石５１は、後方に隣接する磁性部材６１に、磁力により吸着されて結合している。この構造を採用するためには、磁石ユニット４１と物品との吸着力に比べて、永久磁石５１と磁性部材６１との吸着力が格段に大きい必要がある。例えば、永久磁石５１がＮｅ−Ｆｅ−Ｂ系磁石で、物品が一般的な磁石に着かないものなら、永久磁石５１と磁性部材６１の吸着力が格段に大きいので、この構造を採用することができる。この構造により、永久磁石５１の交換を極めて容易に行うことができる。

永久磁石５１の大きさは、強い磁力が得られるという点からは、大きい方が好ましい。一方、微小な物品を対象とする本実施形態の保持装置では、保持装置自体も小型であることが望ましく、スリーブの軸に垂直な断面における外径は、好ましくは４０ｍｍ以下であり、より好ましくは２０ｍｍ以下である。実際には、物品の種類やハンドリングの内容に応じて、所要の吸着力を得るための磁石の種類・サイズ等を決め、磁石の外形に合わせてスリーブを選択することになろう。図８に、より径の小さい永久磁石５４と磁性部材６４からなる磁石ユニット４４、およびより径の小さいスリーブ３４を採用した保持装置１４の例を示す。永久磁石のスリーブ軸方向への長さは特に限定されない。磁石が長いほど磁力が強くなるので、必要に応じて適当な長さのものを選択することができる。

本実施形態では、永久磁石５１は環状である。物品の吸着面に穴が存在する場合、磁石ユニットの最も前方にある部材が環状または筒状であると、この形状が、物品の磁気的な位置決め手段として作用する。以下に説明する。

物品を磁石に吸着させる場合、磁石からでる磁力線がなるべく物品内を通るように、物品が位置や向きを変えようとする力が働く。微小な部品には固定のために穴が形成されているものが多い。そして、吸着時に位置や向きを変えようとする傾向は、物品の吸着面に物品を貫通する穴が形成されていると、特に顕著になる。

図９Ａに穴９７が形成された物品９１の平面図を示す。このような物品を、穴のない磁石、例えば円柱状の磁石５０に吸着させる場合、吸着の瞬間に物品が動いて、位置がずれたり向きが変化しやすい（図９Ｂから図９Ｃへの変化）。また、一旦吸着しても、搬送中に物品が動きやすく、物品を解放する瞬間にも物品が動きやすい。この現象は、穴５７のある環状や筒状の磁石５１を用いた場合にも起こり得る（図９Ｄから図９Ｅへの変化）。しかし、磁石の穴５７を物品の穴９７と同心にして、吸着面に垂直に磁石を近づけて、一旦吸着がされると、物品の位置および向きが安定する（図９Ｆ）。本実施形態の保持装置では、永久磁石５１の穴と物品の穴が同心になるように物品をスリーブで押さえながら、磁石ユニット４１を近づけて吸着することができるので、以後は、搬送中にも物品が動きにくい。高速搬送による物品のずれを抑制するには、前述のとおり、スリーブ開口端３１にすべり止め部を設けることが好ましい。

本実施形態の保持装置１１の動作は、基本的に、第１実施形態のそれと同じである。本実施形態では、吸着動作、受け渡し動作において、永久磁石５１の穴５７と物品の穴が同心になるように保持装置１１が操作される点で、第１実施形態と異なる。保持装置１１を用いる場合、スリーブを物品に当接させて、物品を押さえながら、磁石を吸着させるので、吸着の瞬間に物品が動くことがなく、永久磁石５１の穴と物品の穴を同心にして、磁石ユニットを吸着させることができる。そして、２つの穴が同心になって吸着が完了すると、以後は、搬送中に物品の吸着位置がずれたり、向きが変わったりすることが起こりにくい。

次に、本発明の一対の物品保持装置の第３の実施形態を図１０に基づいて説明する。

図１０において、本実施形態の一対の保持装置１５、２５は、第１の保持装置１５と第２の保持装置２５からなる。以下に、第１保持装置１５の構造を説明する。

図１０において、本実施形態の保持装置１５は、永久磁石５５が球形である点で第２の実施形態と異なる。このように、磁石ユニット４５の前方端面４７の中央部が、前方に凸の球面であることによって、穴を有する物品を吸着するときに、物理的に位置決めができる。なお、永久磁石５５の形状は、球形に限られず、例えば半球形であってもよい。

本実施形態でも、磁石ユニット４５の前方端面４７に第１磁極（例えばＮ極）が形成されている。球形の永久磁石５５を後方に隣接する磁性部材６５に磁力のみによって結合する場合は、磁性部材として棒状の永久磁石を用いることにより、前方端面に正しく第１磁極がくるように永久磁石５５の向きを合わせることができる。なお、その場合の棒磁石の磁力は弱くてもよい。

本実施形態の保持装置１５の動作は、基本的に、第１および第２実施形態のそれと同じである。本実施形態では、吸着動作、受け渡し動作において、永久磁石５５の球面が物品の穴に嵌るように保持装置１５が操作される点で、第１および第２実施形態と異なる。保持装置１５を用いる場合、永久磁石５５の球面が物品の穴に少し入った状態で物品が保持されるので、搬送中に物品の位置がずれることがなく、向きが変わりにくい。

次に、本発明の物品検査装置の実施形態を図１１および図１２に基づいて説明する。

図１１において、本実施形態の物品検査装置は、２組の装置群からなる。検査装置７０は、第１保持装置１６と、第１多関節ロボットアーム７１と、第１ローアングルリング照明７２と、第１カメラ７３と、第２保持装置２６と、第２多関節ロボットアーム８１と、第２ローアングルリング照明８２と、第２カメラ８３とを有する。そして、第１ロボットアームによって物品を移動可能な範囲と、第２ロボットアームによって物品を移動可能な範囲が一部で重なっており、その重なった領域で、第１保持装置から第２保持装置に物品９２が受け渡される。なお、以下において多関節ロボットアームを単にロボットアームと、ローアングルリング照明を単にリング照明ということがある。

第１および第２保持装置１６、２６は、本発明の一対の物品保持装置である。好ましくは、上記各実施形態に記載された保持装置を組み合わせて用いることができる。第１保持装置は、第１多関節ロボットアーム７１の先端に、第２保持装置は、第２多関節ロボットアーム８１の先端に、固定されている。

多関節ロボットアームは、多くの回転軸を有することにより、人間の腕に似た複雑な動きが可能である。第１ロボットアーム７１は、第１保持装置１６の先端に吸着・保持された物品９２を、所定の姿勢で、第１リング照明７２直前の第１所定位置７４に移動する。第２ロボットアーム８１は、第２保持装置２６の先端に吸着・保持された物品９２を、所定の姿勢で、第２リング照明８２直前の第２所定位置８４に移動する。

図１２において、第１リング照明７２は、リング型のローアングル照明である。ローアングル照明は、検査対象である物品９２の表面に、低い角度から光Ｌを投光する。これによって、表面のキズ等が目立ちやすく、欠点の発見が容易となる。ここで、低い角度とは、検査面からの角度が小さいという意味であって、検査面への入射角θｉ、すなわち物品の表面に立てた垂線からの角度は大きい。入射角θｉは、４５度以上であることが好ましく、６０度以上であることがさらに好ましく、７５度以上であることが特に好ましい。ローアングル照明で物品９２の表面をムラなく照明するためには、照明とワークとの距離を充分近づける必要がある。ローアングル照明７２と物品９２との距離は１５ｍｍ以下であることが好ましい。なお、第２リング照明８２は第１リング照明７２と同じ構造を有し、第１リング照明についての説明は、第２リング照明についてもそのまま妥当する。

第１カメラ７３は、第１リング照明７２に投光された物品９２を、第１リング照明の穴を通して撮像する。得られた画像は図示しない画像処理装置によって処理され、キズ、欠け等の欠点の有無が判断される。なお、第２カメラ８３は第１カメラ７３と同じ構造を有する。

次に、本実施形態の物品検査方法の動作を説明する。

まず、検査対象である物品９２を、第１保持装置１６で吸着して、パレット等から取り上げる。

次いで、第１ロボットアーム７１により、物品９２を所定姿勢で、第１リング照明７２直前の第１所定位置７４に移動させる。物品の姿勢は、例えば、吸着面の反対側の面を第１リング照明および第１カメラの光軸に垂直にして向ける。このとき、保持された物品の向き（保持装置のスリーブ軸に垂直な面内での回転方向）は一定しないので、第１カメラで物品を撮像し、画像処理によって物品の向きを判断する。同時に、撮像した面の外観検査が行われる。

画像処理に当たっては、撮像された画像から物品のエッジを抽出するなどして、物品の向きを判断する。このとき、保持装置のスリーブが物品の輪郭からはみ出ていると、画像に映りこみ、画像処理が煩雑になって好ましくない。したがって、保持装置のスリーブの外径は、物品の輪郭に完全に入るように細く形成されていることが好ましい。図１３において、スリーブ３０の断面が円形の場合は、その直径が物品９２の輪郭Ｐの最大内接円９６より小さいことが好ましい。多くの種類の物品に対して利用可能であるために、保持装置のスリーブの径は、好ましくは５０ｍｍ以下であり、より好ましくは３０ｍｍ以下であり、特に好ましくは２０ｍｍ以下である。

一旦物品の向きが判断されると、その結果を考慮して、検査すべき他の側面が第１リング照明および第１カメラに正対するように、物品の姿勢を変える。図１２はこの状態を示している。このとき、スリーブが物品の輪郭からはみ出ていると、検査すべき側面に照明の影ができるので、好ましくない。この点からも、保持装置のスリーブの径は、物品の輪郭に完全に入るように細く形成されていることが好ましい。また、図１２において、スリーブ３０の長さは、リング照明の半径より長いことが好ましい。一般的なローアングルリング照明の半径が５０〜１００ｍｍ程度であることを考慮すると、スリーブの長さは、好ましくは５０ｍｍ以上であり、より好ましくは７５ｍｍ以上であり、特に好ましくは１００ｍｍ以上である。

続いて、角度を変えて、他の側面を検査することができる。

次に、第１保持装置１６から第２保持装置２６に物品９２を受け渡す。

次いで、第２ロボットアーム８１により、物品を所定姿勢で、第２リング照明８２直前の第２所定位置８４に移動させる。ここで、第１保持装置で保持していた物品の面を第２リング照明８２および第２カメラ８３に向けて、その面の検査を行うことができる。続いて、角度を変えて、他の側面を検査することができる。

すべての検査が終了したら、第２ロボットアームは、物品をパレット等に積みつける。

本実施形態の検査装置によれば、物品の表面全体を検査することができ、物品を第１保持装置から第２保持装置に直接受け渡すことができるので、検査時間が短縮できる。また、本発明の物品保持装置を用いれば、ロボットアームによる移動、転回を繰り返しても、上記検査工程の途中で物品の位置がずれたり、向きが変わったりしにくい。また、第２または第３実施形態の保持装置を用いれば、物品に穴が形成されている場合にも、物品の位置がずれたり、向きが変わったりしにくい。また、検査終了後に物品をパレットに積みつける際にも、正確に位置に物品を解放することができる。

なお、本実施形態の物品検査方法の変形例としては、第１および第２ローアングルリング照明と、第１および第２カメラは、それぞれ１台の装置で兼用してもよい。その場合、途中で物品を第１保持装置から第２保持装置に受け渡して、物品の表面全体を一つの所定位置で検査することになる。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で、様々な変形が可能である。

本発明の一対の物品保持装置は、物品の外観検査のためだけでなく、工程のさまざまな場面で用いることができる。

また、本発明の保持装置および検査装置は、磁石に吸着するものであれば、様々な物品に対して用いることができる。そのような物品の例として、微小磁石、ボルト、ナット、超硬チップ、錠剤、カム部品、コネクタピンなどが挙げられる。

１０、１１、１４−１６ 第１保持装置
２０、２１、２４−２６、２９ 第２保持装置
３０、３０ａ スリーブ
３１、３１ａ スリーブ開口端
３２、３２ａ スリーブ開口
３５、３５ａ エアシリンダー（リニアアクチュエーター）
３６、３６ａ エアシリンダー本体
３７、３７ａ エアシリンダーの可動ロッド
３８、３８ａ フランジ
４０、４１、４３−４５、４０ａ、４１ａ、４５ａ 磁石ユニット
４７、４７ａ 磁石ユニットの前方端面
４８、４８ａ 磁石ユニットの後方端面
５０、５１、５３−５５、５０ａ、５１ａ、５５ａ 永久磁石
５７ 永久磁石の穴
６１、６３−６５、６１ａ、６５ａ 磁性部材
７０ 検査装置
７１、８１ 多関節ロボットアーム
７２、８２ ローアングルリング照明
Ｌ 光
θｉ 入射角
７３、８３ カメラ
７４ 第１所定位置
８４ 第２所定位置
９０−９２ 物品
９５ 物品の吸着面
Ｐ 物品の輪郭
９６ 物品の輪郭の最大内接円
９７ 物品の穴

Claims (11)

1. 第１多関節ロボットアームと、
   前記第１多関節ロボットアームの先端に固定された第１保持装置と、
   第２多関節ロボットアームと、
   前記第２多関節ロボットアームの先端に固定され、前記第１保持装置から物品を直接受け渡される第２保持装置とを有し、
   前記第１および第２の保持装置はいずれも、
   非磁性材からなるスリーブと、
   前記スリーブの軸方向に直線運動する可動ロッドが該スリーブ内に挿入されたリニアアクチュエーターと、
   前記可動ロッドに直接または間接に固定されて前記スリーブ内に収容され、１個の永久磁石または少なくとも１個の永久磁石を含む複数の磁性部材の組み合わせによって構成された磁石ユニットとを有し、
   前記第１保持装置の磁石ユニットの前方端面と前記第２保持装置の磁石ユニットの前方端面が、同種の第１磁極である、
   物品の受け渡し装置。
2. 前記第１および／または第２の保持装置は、前記磁石ユニットを構成する部材のうち最も前方にある部材が、前記スリーブの軸方向に貫通する穴を有する環状または筒状である、
   請求項１に記載の物品の受け渡し装置。
3. 前記第１および／または第２の保持装置は、前記磁石ユニットの前方端面の少なくとも中央部が、前方に凸の球面である、
   請求項１に記載の物品の受け渡し装置。
4. 前記第１および／または第２の保持装置は、
   前記磁石ユニットが２以上の磁性部材からなり、
   前記磁石ユニットを構成する部材のうち最も前方にある部材が永久磁石である、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の物品の受け渡し装置。
5. 前記第１および／または第２の保持装置は、
   前記磁石ユニットが２以上の磁性部材からなり、
   前記磁石ユニットを構成する部材のうち最も前方にある部材が後方に隣接する磁性部材に磁力により吸着して結合された、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の物品の受け渡し装置。
6. 第１保持装置から第２保持装置に物品を直接受け渡す方法であって、
   前記第１および第２の保持装置はいずれも、
   非磁性材からなるスリーブと、
   前記スリーブの軸方向に直線運動する可動ロッドが該スリーブ内に挿入されたリニアアクチュエーターと、
   前記可動ロッドに直接または間接に固定されて前記スリーブ内に収容され、１個の永久磁石または少なくとも１個の永久磁石を含む複数の磁性部材の組み合わせによって構成された磁石ユニットとを有し、
   前記第１保持装置の磁石ユニットの前方端面と前記第２保持装置の磁石ユニットの前方端面が、同種の第１磁極であり、
   前記第１保持装置を用いて物品を保持するステップと、
   前記第２保持装置を、前記第１保持装置に保持された前記物品に、前記第１保持装置と反対側から吸着させるステップと、
   前記第１保持装置のスリーブを前記物品に当接させたまま、前記第１保持装置の磁石ユニットを後退させるステップと、
   前記物品から前記第１保持装置全体を引き離すステップと、
   を有する物品の受け渡し方法。
7. 前記第２保持装置を前記物品に吸着させるステップは、前記第２保持装置の前記スリーブの開口端を前記物品に当接させた後、前記リニアアクチュエーターを動作させて前記磁石ユニットを前進させることによって行われる、
   請求項６に記載の物品の受け渡し方法。
8. 前記第１および／または第２の保持装置は、前記磁石ユニットを構成する部材のうち最も前方にある部材が、前記スリーブの軸方向に貫通する穴を有する環状または筒状である、
   請求項６または７に記載の物品の受け渡し方法。
9. 請求項１〜５のいずれか一項に記載された物品の受け渡し装置を用いる物品の検査方法であって、
   前記第１保持装置を用いて物品を保持するステップと、
   第１多関節ロボットアームを作動させて前記物品を所定姿勢で第１所定位置に移動するステップと、
   前記第１所定位置にある前記物品に第１照明から投光するステップと、
   前記第１照明に投光された前記物品を第１カメラで撮像するステップと、
   前記第２保持装置を、前記第１保持装置に保持された前記物品に、前記第１保持装置と反対側から吸着させるステップと、
   前記第１保持装置のスリーブを前記物品に当接させたまま、前記第１保持装置の磁石ユニットを後退させるステップと、
   前記物品から前記第１保持装置全体を引き離すステップと、
   第２多関節ロボットアームを作動させて前記第２保持装置に保持された前記物品を所定姿勢で第２所定位置に移動するステップと、
   前記第２所定位置にある前記物品に第２照明から投光するステップと、
   前記第２照明に投光された前記物品を第２カメラで撮像するステップと、
   を有する物品の検査方法。
10. 前記第１所定位置と前記第２所定位置が同一の位置であり、
    前記第１照明と前記第２照明が同一の照明であり、
    前記第１カメラと前記第２カメラが同一のカメラである、
    請求項９に記載の物品の検査方法。
11. 前記第１および／または第２照明がローアングル照明である、
    請求項９または１０に記載の物品の検査方法。

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