JP7236198B2 - 検査システム及び検査方法 - Google Patents

Description

本開示は、検査システム及び検査方法に関する。

航空機の部品に対して熱処理が適切に実施されたか否かを検査する熱処理検査は、熱処理後の部品に対して電気伝導度及び硬度を計測することで実施される。

この熱処理検査は、部品の全数に対して手作業で実施されている。
具体的には、（１）作業指示書にて電気伝導度及び硬度の要求値を確認して、（２）電気伝導度及び硬度を計測して、（３）各計測値が各要求値に適合しているか否かを確認することで実施されている。

しかしながら、上記の工程を部品の全数に対して実施するためには、多くの人員と時間を要する。
このため、可能な限り検査を自動化することが望まれているが、航空機の部品には多品種少量生産という特性があり、全種類の部品に対応したシステムの自動化にはコストが増大するばかりか、設備規模の長大化という弊害を招く可能性がある。

なお、特許文献１には、航空機の部品の検査に採用されているものではないが、板状金属製品の不良を検査する自動検査装置が開示されている。

特開２００９－８５９６号公報

手作業によって熱処理検査を実施する場合、各工程が属人作業となるので、ヒューマンエラーが発生するリスクがある。このため、如何に属人作業の工数を減らして検査を自動化するかが重要となる。

本開示は、このような事情に鑑みてなされてものであって、簡易な構成で熱処理検査における省人化を実現することができる検査システム及び検査方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示の検査システム及び検査方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本開示の一態様に係る検査システムは、投影位置にて、部品に設置基準箇所を投影する投影手段と、検査位置にて、前記部品の検査箇所に対して所定の検査を実施する検査手段と、前記部品を前記投影位置から前記検査位置まで搬送する搬送手段と、を備え、前記部品の前記検査箇所は、投影された前記設置基準箇所の位置に対応している。

また、本開示の一態様に係る検査方法は、投影位置にて、設置基準箇所を投影する投影手段と、検査位置にて、部品の検査箇所に対して所定の検査を実施する検査手段と、前記部品を前記投影位置から前記検査位置まで搬送する搬送手段と、を備えている検査システムを用いた検査方法であって、前記部品に前記設置基準箇所が投影されるように前記部品の位置を調節する位置調節工程を含み、前記部品の前記検査箇所は、前記位置調節工程において前記部品に投影されることとなった前記設置基準箇所の位置に対応している。

本開示によれば、簡易な構成で熱処理検査における省人化を実現することができる検査システム及び検査方法を提供することを目的とする。

本開示の一実施形態に係る検査システムの構成図である。 設置基準箇所が投影されたパレットに部品を載置したときの平面図である（位置調整をした前）。 部品の検査箇所を示した平面図である。 ロックウェル硬さ試験機の正面図である。 ロックウェル硬さ試験機のハンドル付近の斜視図である。 設置基準箇所が投影されたパレットの平面図である。 設置基準箇所が投影されたパレットに部品を載置したときの平面図である（位置調整をする前）。 アタッチメントの分解斜視図である。 下部パーツの分割面付近の斜視図である。

以下、本開示の一実施形態に係る検査システム及び検査方法について図面を参照して説明する。

図１には、検査システム１０の構成図が示されている。
この検査システム１０は、航空機の構造に使用される部品２１に対して自動で所定の検査を実施するためのシステムである。部品２１は、例えば超々ジュラルミン等の金属製とされている。

所定の検査とは、例えば熱処理検査である。
熱処理検査とは、部品２１に対して熱処理が適切に行われたか否かを判断する検査であって、部品２１の電気伝導度及び硬度を計測することで実施される。

この検査システム１０は、作業者が所定の箇所に部品２１を設置することで、部品２１が自動で搬送されて自動で熱処理検査が実施されるように構成されている。
以下、検査システム１０の構成について説明する。

検査システム１０は、ストレージラック１４、投影手段としてのプロジェクタ１１、検査手段としての電気伝導度計１２、検査手段としての硬度計１３、搬送手段としての搬送コンベア１５等を備えている。

ストレージラック１４は、部品２１が載置されるパレット２０を保管する装置である。
ストレージラック１４は、検査システム１０の最上流に設置されている。
ストレージラック１４は複数段から構成されており、各段に複数のパレット２０を保管することができる。

ストレージラック１４の最上段には、投影位置Ｐｐが設定されている。
図２に示すように、ストレージラック１４には、投影位置Ｐｐにパレット２０が適切に配置されるように、位置決め手段としてのＬ字部材１４ａが設置されている。このＬ字部材１４ａに四角形状のパレット２０の直交する２辺を当接させることで、パレット２０の位置を投影位置Ｐｐに定めることができる。

図１に示すように、投影位置Ｐｐに配置されたパレット２０の上方には、投影手段としてのプロジェクタ１１が設置されている。
図２に示すように、プロジェクタ１１は、プロジェクションマッピングによってパレット２０の上に設置基準箇所１１ａを投影する装置である。
同図において、設置基準箇所１１ａは円形で表示されているが、直交する直線の交点を設置基準箇所１１ａとしてもよいし、その他設置基準箇所１１ａが認識できる態様で表示されていればこれらの形態に限られない。

なお、パレット２０上に部品２１が載置されていれば、設置基準箇所１１ａは部品２１に投影されることになる。

同図の場合、６つの設置基準箇所１１ａが投影されているが、設置基準箇所１１ａは、５つ以下であってもよいし７つ以上であってもよく、パレット２０や部品２１の大きさに応じて適宜変更することができる。

パレット２０上には部品２１が適切な位置に載置されており、部品２１には設置基準箇所１１ａが投影されている。
このとき、投影位置Ｐｐにて部品２１に投影された設置基準箇所１１ａの位置が検査箇所２１ａとなる（図３参照）。
ここで、検査箇所２１ａとは、熱処理検査としての電気伝導度計測及び硬度計測が実施される箇所（プローブや圧子が接触するように設定された箇所）である。

図１に示すように、適切な位置に部品２１が載置されたパレット２０は、図示しない装置によってストレージラック１４から搬送コンベア（搬送手段）１５に移載される。
そして、搬送コンベア１５は、パレット２０を検査位置Ｐｉ１まで搬送する。

検査位置Ｐｉ１では、電気伝導度計１２によって部品２１の電気伝導度が自動で計測される。
電気伝導度計１２はプローブを有しており、プローブが部品２１の検査箇所２１ａに接触することで部品２１の電気伝導度を計測できるように構成されている。
計測された電気伝導度の数値は電気伝導度計１２の表示部１２ａに表示され、カメラ１８ａによって読み込まれる。

同一のパレット２０上に載置された全ての部品２１に対して電気伝導度の計測が行われたら、搬送コンベア１５はパレット２０を検査位置Ｐｉ１の下流に搬送する。

搬送コンベア１５で所定の位置まで搬送されたパレット２０の上方に対応する部分には、搬送手段としての移載装置１６が設置されている。
移載装置１６はパレット２０上の部品２１をピックアップするとともに部品２１を移送装置１７まで搬送する装置である。部品２１のピックアップは例えば吸引によって行われる。

移送装置１７は、部品２１を検査位置Ｐｉ２まで搬送する装置である。
移送装置１７は、部品２１の検査箇所２１ａに対応する部分の両面（上下面）が開放された状態となるように、例えば二条コンベアとされている。

検査位置Ｐｉ２では、硬度計１３によって部品２１の硬度が自動で計測される。
硬度計１３は、例えばロックウェル硬さ試験機とされている。この場合、硬度はロックウェル硬さとされる。

硬度計１３は圧子１３ｆを有しており、圧子１３ｆが部品２１の検査箇所２１ａに接触することで部品２１の硬度を計測できるように構成されている。
計測された硬度の数値は硬度計１３の表示部１３ａに表示され、カメラ１８ｂによって読み込まれる。

図４に示すように、ロックウェル硬さ試験機（硬度計１３）は、ステージ１３ｂ、ハンドル１３ｃ、送りねじ１３ｄ、アンビル１３ｅ及び前述の圧子１３ｆを有している。

通常のロックウェル硬さ試験機では、作業者がステージ１３ｂ上のハンドル１３ｃを回すことで送りねじ１３ｄ回転させて、アンビル１３ｅを上昇させてアンビル１３ｅの上に載置された部品２１を圧子１３ｆに接近させなければならない。

しかしながら、図４及び図５に示すように、この検査システム１０では、自動化のためにアタッチメント３０を介して電動モータ４１でハンドル１３ｃを回すことができるようにしている。アタッチメント３０の詳細については後述する。

同一のパレット２０上に載置された全ての部品２１に対して硬度の計測が行われたら、搬送コンベア１５はパレット２０を検査位置Ｐｉ２の下流にある搬出コンベア１９まで搬送する。

搬出コンベア１９は、パレット２０を検査システム１０の系外（外部）まで搬出する装置である。

なお、上記の電気伝導度計１２の作動、硬度計１３の作動、各搬送手段の運転、電動モータ４１の運転、カメラ１８ａ，１８ｂの作動、計測値の取得、計測値と予め設定された基準値との比較、その他検査システム１０の作動に関する一連の制御は、制御部５０によって実行される。

制御部５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

以上のように構成された検査システム１０は、以下のように使用される。
すなわち、図６に示すように、まず、作業者は、パレット２０をＬ字部材１４ａに当接させて、パレット２０がストレージラック１４上の適切な位置（投影位置Ｐｐ）に配置されるようにする。

次に、作業者は、投影位置Ｐｐに配置されたパレット２０に対して設置基準箇所１１ａが投影されていることを確認する。

次に、図７に示すように、作業者は、パレット２０上に部品２１を載置する。
なお、同図の場合、部品２１は適切な位置にまだ配置されていない。

最後に、図２に示すように、作業者は、１つの部品２１に１つの設置基準箇所１１ａが投影されるように部品２１の位置を調節する（位置調節工程）。

なお、単に設置基準箇所１１ａが部品２１に投影されているだけでは不十分であり、例えば「部品２１の所定の辺からＸ１～Ｘ２ｍｍの範囲、かつ、他の辺からＹ１～Ｙ２ｍｍの範囲に設置基準箇所１１ａが投影される必要がある」等の制約がある。この制約は、部品２１の種類によって異なり、作業者はこれを予め確認しておく。

次に、上記のアタッチメント３０について説明する。
図４及び図５に示すように、アタッチメント３０は、電動モータ４１でハンドル１３ｃを回すことができるようにする機構であり、図８に示すように、上部パーツ３１及び下部パーツ３２を有している。

上部パーツ３１は、送りねじ１３ｄが挿通される挿通穴３１ａが中心部に形成された、軸線Ｘを中心とする円盤状の部材とされている。

上部パーツ３１の周面には、全周方向に亘ってベルト溝３１ｂが設けられている。
このベルト溝３１ｂには駆動ベルト４２が掛けられる。

上部パーツ３１には、軸線Ｘの方向（図において上下方向）に貫通する矩形状の嵌合溝３１ｃが形成されている。
嵌合溝３１ｃは、軸線Ｘを中心にして、円周方向に同角度間隔で複数設けられている（同図の場合は４つ）。
嵌合溝３１ｃには、後述する下部パーツ３２の嵌合突起３２ｃが嵌合される。

下部パーツ３２は、送りねじ１３ｄが挿通される挿通穴３２ａが中心部に形成された、軸線Ｘを中心とする円盤状の部材とされている。

下部パーツ３２は、軸線Ｘを含む面で分割可能に構成されている。同図の場合、下部パーツ３２は二分割構成とされている。
図９に示すように、分割された下部パーツ３２の一方の分割面には接合穴３２ｄが形成され、他方の分割面には接合突起３２ｅが形成されている。そして、接合突起３２ｅが接合穴３２ｄに嵌合することで下部パーツ３２が一体化する（図８参照）。

図８に示すように、下部パーツ３２の下部には、下面に向かって開口した凹部３２ｂが形成されている。
凹部３２ｂは、軸線Ｘを中心にして、円周方向に同角度間隔で複数設けられている。凹部３２ｂは、ロックウェル硬さ試験機（硬度計１３）のハンドル１３ｃの把持部の本数に対応している。
この凹部３２ｂがハンドル１３ｃの把持部に上方から嵌め合わされることで、下部パーツ３２がハンドル１３ｃに係合することになる。

下部パーツ３２には、軸線Ｘの方向に突出する矩形状の嵌合突起３２ｃが形成されている。
嵌合突起３２ｃは、軸線Ｘを中心にして、円周方向に同角度間隔で複数設けられている（同図の場合は４つ）。
嵌合突起３２ｃは、上部パーツ３１の嵌合溝３１ｃに嵌合される。

以上のように構成された上部パーツ３１及び下部パーツ３２において、下部パーツ３２の上方から上部パーツ３１を取り付けることでアタッチメント３０が完成する。
また、このアタッチメント３０をハンドル１３ｃの上方から嵌め合わせることで、アタッチメント３０がハンドル１３ｃに係合することになる。すなわち、軸線Ｘ周りの回転方向において、ハンドル１３ｃとアタッチメント３０との位置関係が拘束されることになる。
また、上部パーツ３１のベルト溝３１ｂと電動モータ４１と亘って駆動ベルト４２を掛けることによって、電動モータ４１でハンドル１３ｃを回すことができるようになる。

以上のように構成されたアタッチメント３０（上部パーツ３１及び下部パーツ３２）は、例えば３Ｄプリンタによって成形されている。

本実施形態では、以下の効果を奏する。
すなわち、部品２１の検査箇所２１ａは、投影された設置基準箇所１１ａの位置に対応しているので、検査が実施される部品２１の検査箇所２１ａを投影位置Ｐｐでは設置基準箇所１１ａとして部品２１に投影することができる。これによって、作業者が部品２１を載置すべき位置を視覚的に示すことができる。結果として、作業者が、設置基準箇所１１ａが部品２１に投影されるように部品２１の位置を調節するだけで、搬送コンベア１５、移載装置１６及び移送装置１７等によって部品２１が検査位置Ｐｉ１，Ｐｉ２まで搬送されて検査が実施されることになる。すなわち、搬送から検査までの自動化が可能となり検査工程における省人化を実現できる。これは、全数検査が要求される航空機の部品２１の検査工程において特に効果的な検査システム１０である。
また、部品２１の種類が変わった場合であっても設置基準箇所１１ａと検査箇所２１ａとの位置関係は不変なので、検査システム１０全体の大幅な切替えを行う必要がない。

また、パレット２０を備えているので、小さい部品２１であってもパレット単位で搬送することができる。

また、Ｌ字部材１４ａを備えているので、パレット単位で部品２１を搬送したとしても、設置基準箇所１１ａと検査箇所２１ａとの位置関係がずれることがない。

また、アタッチメント３０及び電動モータ４１を備えているので、ロックウェル硬さ試験機のハンドル１３ｃを人手に依らずに回転させることができる。

また、部品２１に設置基準箇所１１ａが投影されるように部品２１の位置を調節する位置調節工程を含み、部品２１の検査箇所２１ａは、位置調節工程において部品２１に投影されることとなった設置基準箇所１１ａの位置に対応しているので、検査が実施される部品２１の検査箇所２１ａを投影位置Ｐｐでは設置基準箇所１１ａとして投影することができる。これによって、作業者が部品２１を載置すべき位置を視覚的に示すことができる。結果として、作業者が、設置基準箇所１１ａが部品２１に投影されるように部品２１の位置を調節するだけで、搬送コンベア１５、移載装置１６及び移送装置１７等によって部品２１が検査位置Ｐｉ１，Ｐｉ２まで搬送されて検査が実施されることになる。すなわち、搬送から検査までの自動化が可能となり検査工程における省人化を実現できる。これは、全数検査が要求される航空機の部品２１の検査工程において特に効果的な検査システム１０である。
また、部品２１の種類が変わった場合であっても設置基準箇所１１ａと検査箇所２１ａとの位置関係は不変なので、検査システム１０全体の大幅な切替えを行う必要がない。

以上の通り説明した本実施形態に係る検査システム及び検査方法は、例えば次のように把握される。
すなわち、本開示の一実施形態に係る検査システム（１０）は、投影位置（Ｐｐ）にて、部品（２１）に設置基準箇所（１１ａ）を投影する投影手段（１１）と、検査位置（Ｐｉ１，Ｐｉ２）にて、前記部品の検査箇所（２１ａ）に対して所定の検査を実施する検査手段（１２，１３）と、前記部品を前記投影位置から前記検査位置まで搬送する搬送手段（１５，１６，１７）と、を備え、前記部品の前記検査箇所は、投影された前記設置基準箇所の位置に対応している。

本態様に係る検査システムによれば、投影位置にて、部品に設置基準箇所を投影する投影手段と、検査位置にて、部品の検査箇所に対して所定の検査を実施する検査手段と、部品を投影位置から検査位置まで搬送する搬送手段と、を備え、部品の検査箇所は、投影された設置基準箇所の位置に対応しているので、検査が実施される部品の検査箇所を投影位置では設置基準箇所として部品に投影することができる。これによって、作業者が部品を載置すべき位置を視覚的に示すことができる。結果として、作業者が、設置基準箇所が部品に投影されるように部品の位置を調節するだけで、搬送手段によって部品が検査位置まで搬送されて検査が実施されることになる。すなわち、搬送から検査までの自動化が可能となり検査工程における省人化を実現できる。これは、全数検査が要求される航空機の部品の検査工程において特に効果的な検査システムである。
また、部品の種類が変わった場合であっても設置基準箇所と検査箇所との位置関係は不変なので、システム全体の大幅な切替えを行う必要がない。

また、本開示の一実施形態に係る検査システムは、前記部品が載置されるパレット（２０）と、前記投影位置にて前記パレットの位置を決める位置決め手段（１４ａ）と、を備えている。

本態様に係る検査システムによれば、部品が載置されるパレットと、投影位置にてパレットの位置を決める位置決め手段と、を備えているので、小さい部品であってもパレット単位で搬送することができる。また、パレット単位で部品を搬送したとしても、設置基準箇所と検査箇所との位置関係がずれることがない。

また、本開示の一実施形態に係る検査システムにおいて、前記検査手段は、前記部品にプローブを接触させて電気伝導度を計測する電気伝導度計を有している。

本態様に係る検査システムによれば、検査手段は、部品にプローブを接触させて電気伝導度を計測する電気伝導度計を有しているので、部品の検査箇所における電気伝導度の計測をすることができる。

また、本開示の一実施形態に係る検査システムにおいて、前記検査手段は、前記部品に圧子（１３ｆ）を接触させて硬度を計測する硬度計を有している。

本態様に係る検査システムによれば、検査手段は、部品に圧子を接触させて硬度を計測する硬度計を有しているので、部品の検査箇所における硬度の計測をすることができる。
また、電気伝導度の計測と組み合わせることで、部品の熱処理検査を実施することができる。

また、本開示の一実施形態に係る検査システムにおいて、前記硬度計は、アンビル（１３ｅ）及び該アンビルを昇降させるハンドル（１３ｃ）を有するロックウェル硬さ試験機とされ、前記ハンドルに係合するアタッチメント（３０）と、前記アタッチメントを回転させる電動モータ（４１）と、を備えている。

本態様に係る検査システムによれば、硬度計は、アンビル及びアンビルを昇降させるハンドルを有するロックウェル硬さ試験機とされ、ハンドルに係合するアタッチメントと、アタッチメントを回転させる電動モータと、を備えているので、ロックウェル硬さ試験機のハンドルを人手に依らずに回転させることができる。

また、本開示の一実施形態に係る検査方法は、投影位置にて、設置基準箇所を投影する投影手段と、検査位置にて、部品の検査箇所に対して所定の検査を実施する検査手段と、前記部品を前記投影位置から前記検査位置まで搬送する搬送手段と、を備えている検査システムを用いた検査方法であって、前記部品に前記設置基準箇所が投影されるように前記部品の位置を調節する位置調節工程を含み、前記部品の前記検査箇所は、前記位置調節工程において前記部品に投影されることとなった前記設置基準箇所の位置に対応している。

本態様に係る検査方法によれば、部品に設置基準箇所が投影されるように部品の位置を調節する位置調節工程を含み、部品の検査箇所は、位置調節工程において部品に投影されることとなった設置基準箇所の位置に対応しているので、検査が実施される部品の検査箇所を設置位置では設置基準箇所として投影することができる。これによって、作業者が部品を載置すべき位置を視覚的に示すことができる。結果として、作業者が、設置基準箇所が部品に投影されるように部品の位置を調節するだけで、搬送手段によって部品が検査位置まで搬送されて検査が実施されることになる。すなわち、搬送から検査までの自動化が可能となり検査工程における省人化を実現できる。これは、全数検査が要求される航空機の部品の検査工程において特に効果的な検査システムである。
また、部品の種類が変わった場合であっても設置基準箇所と検査箇所との位置関係は不変なので、システム全体の大幅な切替えを行う必要がない。

１０ 検査システム
１１ プロジェクタ（投影手段）
１１ａ 設置基準箇所
１２ 電気伝導度計（検査手段）
１２ａ 表示部
１３ 硬度計（検査手段）
１３ａ 表示部
１３ｂ ステージ
１３ｃ ハンドル
１３ｄ 送りねじ
１３ｅ アンビル
１３ｆ 圧子
１４ ストレージラック
１４ａ Ｌ字部材
１５ 搬送コンベア（搬送手段）
１６ 移載装置（搬送手段）
１７ 移送装置（搬送手段）
１８ａ，１８ｂ カメラ
１９ 搬出コンベア
２０ パレット
２１ 部品
２１ａ 検査箇所
３０ アタッチメント
３１ 上部パーツ
３１ａ 挿通穴
３１ｂ ベルト溝
３１ｃ 嵌合溝
３２ 下部パーツ
３２ａ 挿通穴
３２ｂ 凹部
３２ｃ 嵌合突起
３２ｄ 接合穴
３２ｅ 接合突起
４１ 電動モータ
４２ 駆動ベルト
５０ 制御部
Ｐｉ１ 検査位置
Ｐｉ２ 検査位置
Ｐｐ 投影位置

Claims (6)

1. 投影位置にて、部品に設置基準箇所を投影する投影手段と、
   検査位置にて、前記部品の検査箇所に対して所定の検査を実施する検査手段と、
   前記部品を前記投影位置から前記検査位置まで搬送する搬送手段と、
   を備え、
   前記部品の前記検査箇所は、投影された前記設置基準箇所の位置に対応している検査システム。
2. 前記部品が載置されるパレットと、
   前記投影位置にて前記パレットの位置を決める位置決め手段と、
   を備えている請求項１に記載の検査システム。
3. 前記検査手段は、前記部品にプローブを接触させて電気伝導度を計測する電気伝導度計を有している請求項１又は２に記載の検査システム。
4. 前記検査手段は、前記部品に圧子を接触させて硬度を計測する硬度計を有している請求項１から３のいずれかに記載の検査システム。
5. 前記硬度計は、アンビル及び該アンビルを昇降させるハンドルを有するロックウェル硬さ試験機とされ、
   前記ハンドルに係合するアタッチメントと、
   前記アタッチメントを回転させる電動モータと、
   を備えている請求項４に記載の検査システム。
6. 投影位置にて、設置基準箇所を投影する投影手段と、
   検査位置にて、部品の検査箇所に対して所定の検査を実施する検査手段と、
   前記部品を前記投影位置から前記検査位置まで搬送する搬送手段と、
   を備えている検査システムを用いた検査方法であって、
   前記部品に前記設置基準箇所が投影されるように前記部品の位置を調節する位置調節工程を含み、
   前記部品の前記検査箇所は、前記位置調節工程において前記部品に投影されることとなった前記設置基準箇所の位置に対応している検査方法。

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