JP6543059B2 - Article inspection method - Google Patents
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本発明は、微小な物品を磁気で吸着して保持する装置、およびその保持装置を用いた物品の検査装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for magnetically attracting and holding a minute article, and an inspection apparatus for an article using the holding apparatus.
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。 In recent years, the use of minute parts has increased due to the miniaturization of electronic devices and the like and the refinement of various mechanical devices. Therefore, an apparatus for holding these minute parts is used in various processes such as manufacturing, inspection, and shipping.
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。 As an example of such a device, a device for vacuum-adhering and holding an article on a nozzle is known. However, the device by vacuum suction can not be used when the suction surface of the article has irregularities such as grooves or ridges, or there is a hole penetrating the article, and can be used in the form of an article that can be held. There is a limit.
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。 On the other hand, Patent Documents 1 to 3 describe devices for magnetically attracting and holding articles. The device by magnetic adsorption can hold articles of relatively various shapes although the material of the articles to be targeted is limited. Also, with the development of high performance magnets, the types of materials that can be adsorbed are increasing.
微小な物品の保持装置に望まれる特徴は、保持装置自体が小型であることに加えて、多様な形状の物品を確実に保持できることである。さらに、微小な物品は磁場の変化によって容易に動きやすいので、その保持装置には、搬送中に保持された物品の吸着位置がずれたり向きが変わらないことや、物品を正確な位置に解放可能なことが望まれる。 A desirable feature of a micro article holding device is that it can hold articles of various shapes reliably in addition to the small size of the holding device itself. Furthermore, since the minute articles are easily moved by the change of the magnetic field, the holding device can prevent the adsorption position of the articles held during transport from shifting or changing the direction, and release the articles to the correct position. Is desired.
しかしながら、特許文献1〜3に記載された装置はいずれも、物品を吸着、移動、解放する際に、物品のずれを防止する手段を有しない。これらの装置では、吸着時に物品が動いて吸着位置がずれたり、物品を保持して搬送する間に物品の吸着位置がずれたり、物品解放時に物品が動いたりすることがある。 However, none of the devices described in Patent Documents 1 to 3 have means for preventing displacement of the articles when adsorbing, moving and releasing the articles. In these devices, the article may move during adsorption to shift the adsorption position, the adsorption position of the article may shift while holding and transporting the article, or the article may move when the article is released.
本発明は、上記を考慮してなされたものであり、微小な物品を保持するのに適した保持装置を提供することを目的とする。より詳しくは、微小な物品を吸着、移動、解放する際に、物品を位置決めする手段を具えた保持装置を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような保持装置を用いる物品の検査方法を提供することも目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above, and an object thereof is to provide a holding device suitable for holding a minute article. More specifically, it is an object of the present invention to provide a holding device provided with means for positioning an article when adsorbing, moving and releasing a minute article. Another object of the present invention is to provide a method of inspecting an article using such a holding device.
本発明の物品保持装置は、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、前記スリーブ内に収容された磁石ユニットとを有する。そして、前記磁石ユニットは、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、前方の端面が第1磁極であり、後方の端面が第2磁極である。 The article holding device according to the present invention is fixed directly or indirectly to a sleeve made of nonmagnetic material, a linear actuator in which a movable rod linearly moving in the axial direction of the sleeve is inserted in the sleeve, and the movable rod directly or indirectly And a magnet unit housed in the sleeve. The magnet unit is configured by a combination of a plurality of magnetic members including one permanent magnet or at least one permanent magnet, the front end face is a first magnetic pole, and the rear end face is a second magnetic pole. .
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。 Here, the front means the direction in which the article to be held is seen from the holding device, and the rear means the opposite direction. Further, forward movement of the magnet unit or the movable rod is referred to as forward movement, and backward movement is referred to as backward movement. The magnetic member is a member made of a magnetic material, and the magnetic material is a concept including a permanent magnet and a soft magnetic material. The first pole is an N pole or an S pole, and the second pole is an S pole or an N pole opposite to the first pole.
好ましくは、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が形成された環状または筒状である。あるいは、好ましくは、前記磁石ユニットの前方端面は、少なくとも中央部が、前方に凸の球面である。 Preferably, of the members constituting the magnet unit, the most front member is an annular or cylindrical shape in which a hole penetrating in the axial direction of the sleeve is formed. Alternatively, preferably, at least a central portion of a front end surface of the magnet unit is a spherical surface that is convex forward.
また、好ましくは、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、前記磁石ユニットは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。 In addition, preferably, of the members constituting the magnet unit, the member located on the frontmost side is a permanent magnet. At this time, more preferably, the magnet unit is composed of two or more magnetic members, and the permanent magnet is magnetically attracted to and coupled to a magnetic member adjacent to the rear.
また、好ましくは、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。 In addition, preferably, the permanent magnet is an Nd-Fe-B based magnet. Preferably, the magnetic flux density at the front end face of the magnet unit is 300 mT or more.
また、好ましくは、前記リニアアクチュエーターがエアシリンダーである。 Also preferably, the linear actuator is an air cylinder.
本発明の物品検査装置は、上記いずれかの物品保持装置と、前記物品保持装置が先端に固定され、該物品保持装置に保持された物品を所定姿勢で所定位置に移動する多関節ロボットアームと、前記所定位置にある前記物品に投光する照明と、前記照明に投光された前記物品を撮像するカメラとを有する。 An article inspection apparatus according to the present invention includes: the article holding apparatus according to any one of the above; and an articulated robot arm having the article holding apparatus fixed at its tip and moving an article held by the article holding apparatus to a predetermined position in a predetermined posture. An illumination for projecting light to the article at the predetermined position; and a camera for imaging the article projected to the illumination.
好ましくは、前記照明はローアングル照明である。 Preferably, the illumination is low angle illumination.
本発明の物品保持装置によれば、微小な物品を吸着、移動、解放する際に、物品の位置や向きが変化しにくく、正確な位置決めができる。また、本発明の物品検査方法によれば、物品の外観を複数の方向から観察して検査することができる。 According to the article holding device of the present invention, when a minute article is adsorbed, moved, or released, the position or the orientation of the article does not easily change, and accurate positioning can be performed. Further, according to the article inspection method of the present invention, the appearance of the article can be observed and inspected from a plurality of directions.
本発明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。 A first embodiment of the article holding device of the present invention will be described based on FIGS. In the drawings, in order to facilitate understanding of the structure, some members are shown as appropriate in cross section.
図1において、本実施形態の物品保持装置11は、スリーブ30と、エアシリンダー35と、磁石ユニット41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。
In FIG. 1, the
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。
The
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。
In addition, the
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。
The shape of the
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。
In the
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。
The
磁石ユニット41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。
The
磁石ユニット41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。
The
磁石ユニット41は、本実施形態では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。
The
なお、磁石ユニットの構成は、図1のものに限られない。例えば、図2Aに示すように、磁石ユニット42が単一の永久磁石52からなるものであってもよい。また、例えば、図2B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。
The configuration of the magnet unit is not limited to that shown in FIG. For example, as shown in FIG. 2A, the magnet unit 42 may consist of a single permanent magnet 52. Also, for example, as shown in FIG. 2B, the
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。 It is preferable to use a permanent magnet having a strong magnetic force. This is because an article made of more various materials can be adsorbed. The permanent magnet is preferably a Nd-Fe-B based magnet (neodymium magnet). Alternatively, regardless of the type of permanent magnet, the magnetic flux density at the front end face 47 of the magnet unit 40 is preferably 300 mT or more, more preferably 400 mT or more, and particularly preferably 500 mT or more. This makes it possible to adsorb an article made of austenitic stainless steel that is not adsorbed by general magnets, or an article made of many alloys including iron, cobalt, nickel, chromium, manganese and the like as components. In addition, by holding strongly with strong magnetic force, it is possible to convey a minute article at high speed. In addition, it is preferable that the magnetic flux density of a permanent magnet is 700 mT or less from the point of the availability.
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。
The method of fixing the
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1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、磁石ユニットと物品との吸着力に比べて、永久磁石と磁性部材との吸着力が格段に大きい必要がある。例えば、永久磁石が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、永久磁石と磁性部材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。
The method of joining the members constituting the
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3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。
The size of the
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。
In the present embodiment, the
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。 When the article is attracted to the magnet, a force acts to change the position or the direction of the article so that magnetic lines of force from the magnet pass through the article as much as possible. Many small parts have holes formed for fixation. Then, the tendency to change the position or the direction at the time of adsorption becomes particularly remarkable when the hole penetrating the article is formed on the adsorption surface of the article.
図4A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4Bから図4C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4Dから図4E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4F)。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。
The top view of the articles |
次に、本実施形態の保持装置の動作を図5に基づいて説明する。 Next, the operation of the holding device of the present embodiment will be described based on FIG.
図5には、保持装置11の先端部分と物品91が示されている。物品91は片状で、略中央部に物品を貫通する穴97が形成されている。
The tip portion of the holding
図5Aにおいて、永久磁石51の穴57と物品91の穴97が同心になるように、保持装置11を物品の吸着面95に正対させる。このとき、磁石ユニットは、スリーブ内に後退した位置にある。
In FIG. 5A, the holding
次いで、図5B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。
Then, in FIG. 5B, the holding device is brought close to the article, and the
次いで、図5C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41を前進させて物品91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の端面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91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。
Next, in FIG. 5C, the air cylinder is extended, and the
次いで、図5D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。
Then, in FIG. 5D, the holding device can be moved while holding the article. Also at this time, it is preferable to keep the sleeve
保持装置11が物品を解放する動作は、上記吸着動作と反対である。まず、物品を所要の位置に置く(図5C)。次いで、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る(図5B)。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くことが起こりにくい。次いで、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5A)。
The operation of the holding
本実施形態による効果を改めて説明する。 The effects of the present embodiment will be described again.
本実施形態の保持装置によれば、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、吸着時に物品が動いて位置がずれたり向きが変化することが起こりにくい。このとき、円形のスリーブ開口端で物品を押さえるので、ピンなどにより1点で押さえる場合よりも、物品が回転しにくい。物品が磁石ユニットに吸着した後も、スリーブ開口端を物品に接触した状態を維持することにより、搬送中にも物品がずれたり、回転したりしにくい。物品を解放するときは、スリーブで物品を押さえながら磁石を離脱させるので、離脱の瞬間に物品が動くことが起こりにくい。その結果、正確な位置に物品を解放することができる。このように、本実施形態のスリーブは、物品の位置決め手段として機能する。 According to the holding device of the present embodiment, since the sleeve is brought into contact with the article and the magnet is adsorbed while holding the article, the article does not easily move or shift in position or change its direction during adsorption. At this time, since the article is held by the open end of the circular sleeve, the article is more difficult to rotate than in the case of holding at one point with a pin or the like. By keeping the open end of the sleeve in contact with the article even after the article is adsorbed to the magnet unit, the article is not easily displaced or rotated during transport. When releasing the article, since the magnet is released while holding the article with the sleeve, it is difficult for the article to move at the moment of detachment. As a result, the article can be released to the correct position. Thus, the sleeve of this embodiment functions as an article positioning means.
さらに、本実施形態では、磁石ユニットの前方端面に環状の永久磁石51が配置されているので、穴が形成された物品に対して、位置決め効果が得られる。すなわち、スリーブで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。物品の解放時にも、物品が動きにくい。このように、環状である永久磁石51の形状が、物品の位置決め手段として機能している。
Furthermore, in the present embodiment, since the annular
次に、本発明の物品保持装置の第2の実施形態を図6および図7に基づいて説明する。 Next, a second embodiment of the article holding device of the present invention will be described based on FIG. 6 and FIG.
図6において、本実施形態の物品保持装置15は、永久磁石55が球形である点で第1の実施形態と異なる。
In FIG. 6, the
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、穴を有する物品や吸着面95が曲面の物品等を吸着するときに、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。
As described above, when the central portion of the
本実施形態でも、磁石ユニット45の前方端面47が第1磁極(例えばN極)である。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。
Also in the present embodiment, the front end face 47 of the
本実施形態の動作を図7に基づいて説明する。 The operation of the present embodiment will be described based on FIG.
図7には、保持装置15の先端部分と物品91が示されている。物品91は片状で、略中央部に物品を貫通する穴97が形成されている。
The tip portion of the holding
図7Aにおいて、永久磁石55の球の中心が物品91の穴97の正面にくるように、保持装置15を物品の吸着面95に正対させる。次いで、保持装置を物品に近づけて、スリーブ開口端31を物品の吸着面に当接させる(図7B)。次いで、スリーブ開口端で物品を押さえたまま、エアシリンダーを伸ばし、磁石ユニット45を前進させて物品に吸着させる(図7C)。このとき、磁石ユニットの前方端面47が物品の穴に少し入った状態で、物品が磁石に吸着するので、第1の実施形態(図5C)と異なり、永久磁石55の先端はスリーブの開口から少し出ている。
In FIG. 7A, the holding
次いで、図7Dにおいて、物品を保持した状態で、移動させる。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。
Next, in FIG. 7D, the article is moved while being held. Also at this time, it is preferable to keep the sleeve
保持装置15が物品を解放する動作は、上記吸着動作と反対である。
The operation of the holding
次に、本発明の物品検査装置の実施形態を図8および図9に基づいて説明する。 Next, an embodiment of the article inspection apparatus of the present invention will be described based on FIGS. 8 and 9.
精密部品等については、部品の外観検査が求められることが増えている。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がある。このような検査方法に用いる保持装置には、検査時の照明の邪魔にならないように小型であること、急な加減速によって物品に大きな力がかかっても、保持された物品の位置や姿勢がずれないことが求められる。本発明の物品保持装置は、このような検査方法に用いるのに適している。 For precision parts and the like, the appearance inspection of parts is increasingly required. In order to inspect and inspect the appearance of a wide variety of articles from multiple directions, there is a method of holding the articles in some way and imaging with a camera while changing the posture of the articles by the articulated robot arm. The holding device used for such an inspection method should be compact so as not to disturb the illumination at the time of inspection, and the position and posture of the held article should be large even if the article is subjected to great acceleration and deceleration. It is required not to shift. The article holding device of the present invention is suitable for use in such an inspection method.
図8において、本実施形態の物品検査装置70は、物品保持装置16と、多関節ロボットアーム71と、ローアングルリング照明72と、カメラ73を有する。
In FIG. 8, the
保持装置16は、本発明の物品保持装置である。好ましくは、上記第1または第2実施形態に記載された物品保持装置を用いることができる。保持装置は、多関節ロボットアーム71の先端に固定されている。
The holding
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。ロボットアーム71は、保持装置16の先端に吸着・保持した物品92を、所定の姿勢で、ローアングルリング照明72直前の所定位置に移動する。
The articulated robot arm can perform complicated movements similar to a human arm by having many rotation axes. The
図9において、ローアングルリング照明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、物品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。
In FIG. 9, the low
カメラ73は、ローアングルリング照明72に投光された物品92表面を、ローアングル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。
The
次に、本実施形態の物品検査方法の動作を説明する。 Next, the operation of the article inspection method of the present embodiment will be described.
まず、検査対象である物品92を、保持装置16で吸着して、パレット等から取り上げる。
First, the
次いで、多関節ロボットアーム71により、物品92を所定姿勢で、ローアングルリング照明72直前の所定位置に移動させる。物品の姿勢は、例えば、吸着面の反対側の面をローアングルリング照明およびカメラ73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、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。
Next, the
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10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。
In image processing, the direction of the article is determined by extracting the edge of the article from the captured image. At this time, if the sleeve of the holding device protrudes from the contour of the article, it is reflected in the image, which is not preferable because the image processing becomes complicated. Thus, the outer diameter of the sleeve of the holding device is preferably tapered so as to be completely within the contour of the article. In FIG. 10, when the cross section of the
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をローアングルリング照明およびカメラに正対するように、物品の姿勢を変える。図9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9において、スリーブ30の長さは、ローアングルリング照明72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。
Once the article's orientation is determined, taking into account the results, the article's attitude is changed so that the other side to be examined faces the low angle ring illumination and the camera. FIG. 9 shows this state. At this time, if the sleeve protrudes from the contour of the article, it is not preferable because a shadow of illumination is formed on the side to be inspected. Also from this point of view, it is preferable that the diameter of the sleeve of the holding device be thin so as to completely enter the contour of the article. Further, in FIG. 9, the length of the
続いて、物品の姿勢を変えて、他の側面を検査することができる。なお、物品の吸着面を検査するためには、物品を一旦台の上に置いて、反転させて、再度保持装置で取り上げればよい。 Subsequently, the attitude of the article can be changed to inspect the other side. In order to inspect the suction surface of the article, the article may be placed on a table, inverted, and picked up again by the holding device.
すべての検査が終了したら、多関節ロボットアームは、物品をパレット等に積みつける。 When all inspections are completed, the articulated robot arm loads the articles on a pallet or the like.
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1または第2の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、正確な位置に物品を解放することができる。 If the article holding device of the present invention is used, the position of the article is unlikely to shift or change its direction in the middle of the inspection process even if movement and rotation by the robot arm are repeated. In addition, when the holding device according to the first or second embodiment is used, the position of the article is unlikely to shift or change its direction even when the hole is formed in the article. Also, when loading the goods onto the pallet after the inspection, the goods can be released to the correct position.
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。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope of the technical idea thereof.
本発明の物品保持装置は、物品の外観検査のためだけでなく、パレットからの取り出し、パレットへの積み付け、一つの工程から他の工程への移動など、さまざまな場面で用いることができる。 The article holding device of the present invention can be used not only for visual inspection of articles but also in various scenes such as taking out from a pallet, stacking on a pallet, moving from one process to another process, and the like.
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。 Moreover, the holding | maintenance apparatus and test | inspection apparatus of this invention can be used with respect to various articles | goods, if it adsorb | sucks to a magnet. Examples of such articles include micro magnets, bolts, nuts, cemented carbide tips, tablets, cam parts, connector pins and the like.
11、14−16 物品保持装置
30、34 スリーブ
31 スリーブ開口端
32 スリーブ開口
35 エアシリンダー(リニアアクチュエーター)
36 エアシリンダー本体
37 エアシリンダーの可動ロッド
38 フランジ
41−45 磁石ユニット
47 磁石ユニットの前方端面
48 磁石ユニットの後方端面
50−55 永久磁石
57 永久磁石の穴
61、63−65 磁性部材
70 検査装置
71 多関節ロボットアーム
72 ローアングルリング照明
L 光
θi 入射角
73 カメラ
91、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
11, 14-16
36 Air cylinder
Claims (1)
前記物品保持装置は、
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、
前記可動ロッドの先端に直接または間接に固定され、前記スリーブ内に収容された磁石ユニットとを有し、
前記磁石ユニットは、
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、
前方の端面が第1磁極であり、後方の端面が第2磁極であり、
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、前記スリーブの軸方向に貫通する穴が形成された環状または筒状であり、
前記物品保持装置が先端に固定された多関節ロボットアームを動作させて、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の穴と前記物品の穴が同心になるように、前記物品保持装置を前記物品の吸着面に正対させ、前記スリーブの前記開口端を前記物品の前記吸着面に当接させるステップと、
前記開口端で前記物品を押さえたまま前記可動ロッドを前進させて、前記磁石ユニットを前記物品に吸着させるステップと、
前記多関節ロボットアームを動作させて、前記物品保持装置に保持された前記物品を所定姿勢で、カメラの前の所定位置に移動するステップと、
前記所定位置にある前記物品に照明から投光するステップと、
前記照明に投光された前記物品を前記カメラで撮像するステップと、
を有する物品検査方法。 A method of inspecting an article in which a through hole is formed using an article holding device, comprising:
The article holding device is
A sleeve made of nonmagnetic material,
A linear actuator in which a movable rod linearly moving in the axial direction of the sleeve is inserted in the sleeve;
A magnet unit fixed directly or indirectly to the tip of the movable rod and housed in the sleeve;
The magnet unit is
Comprising a combination of magnetic members including one permanent magnet or at least one permanent magnet,
The front end face is a first magnetic pole, and the rear end face is a second magnetic pole,
Among the members constituting the magnet unit, the most forward member is an annular or cylindrical shape in which a hole penetrating in the axial direction of the sleeve is formed,
The article holding device operates the articulated robot arm fixed to the tip so that the hole of the most forward member of the members constituting the magnet unit and the hole of the article are concentric. Aligning the device with the suction side of the article and bringing the open end of the sleeve into contact with the suction side of the article;
Advancing the movable rod while holding the article at the open end so that the magnet unit is adsorbed to the article;
Operating the articulated robot arm to move the article held by the article holding device to a predetermined position in front of a camera in a predetermined posture;
Projecting light from the illumination to the article at the predetermined position;
Imaging the article illuminated by the illumination with the camera;
An article inspection method having:
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