特許 6598807 検査方法および検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6598807

(24)【登録日】2019年10月11日

(45)【発行日】2019年10月30日

(54)【発明の名称】検査方法および検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/84 20060101AFI20191021BHJP

   G01N 21/95 20060101ALI20191021BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20191021BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/84 C

   G01N21/95 Z

   G01B11/00 D

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-47287(P2017-47287)

(22)【出願日】2017年3月13日

(65)【公開番号】特開2018-151245(P2018-151245A)

(43)【公開日】2018年9月27日

【審査請求日】2019年7月12日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100105935

【弁理士】

【氏名又は名称】振角 正一

(74)【代理人】

【識別番号】100136836

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 一正

(72)【発明者】

【氏名】吉田 巧

【審査官】 蔵田 真彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２５４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−３９４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１７８１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２３９１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−８２９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０３０４８５６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／８４−２１／９５８

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対称軸まわりに回転対称な外周部を有する複数のワークを１個ずつ連続して検査する検査方法であって、
各ワークの検査は、
ワークをプリアライメント位置において保持テーブルで保持して回転軸まわりに回転させながら前記ワークを撮像する第１工程と、
前記第１工程後に前記ワークを保持した前記保持テーブルを前記プリアライメント位置と異なる検査位置に移動させる第２工程と、
前記第１工程で撮像された前記ワークの画像に基づいて前記回転軸に対する前記ワークの対称軸の芯ズレを検出する第３工程と、
前記第３工程で検出された前記芯ズレを解消するように前記保持テーブルでの前記ワークの位置補正を行う第４工程と、
前記位置補正を受けたワークを前記検査位置において前記回転軸まわりに回転させながら前記位置補正を受けたワークを撮像する第５工程と、
前記第５工程で撮像された画像に基づいて前記ワークの検査を行う第６工程と、
を実行して行い、
連続する２個のワークのうち先のワークに対する前記第５工程と、後のワークに対する前記第１工程とを並行して実行することを特徴とする検査方法。

【請求項2】

請求項１に記載の検査方法であって、
前記第４工程を前記第２工程と並行して実行する検査方法。

【請求項3】

請求項２に記載の検査方法であって、
前記第３工程を前記第２工程と並行して実行する検査方法。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか一項に記載の検査方法であって、
各ワークの検査は、前記第５工程後に前記ワークを保持した前記保持テーブルを前記検査位置から移動させる第７工程をさらに備え、
前記先のワークに対する前記第７工程と、前記後のワークに対する前記第２工程とを同時に実行する検査方法。

【請求項5】

請求項４に記載の検査方法であって、
前記第６工程を前記第７工程と並行して実行する検査方法。

【請求項6】

対称軸まわりに回転対称な外周部を有するワークを保持して回転軸まわりに回転させる保持テーブルと、
プリアライメント位置で前記保持テーブルに保持されたワークを撮像するアライメント用撮像部と、
前記プリアライメント位置と異なる検査位置で前記保持テーブルに保持されたワークを撮像する検査用撮像部と、
前記回転軸に対する前記対称軸の芯ズレが生じているワークを前記回転軸まわりに回転させながら前記アライメント用撮像部で撮像することで取得される画像に基づいて前記芯ズレが生じているワークの位置補正を行うワーク位置補正部と、
前記位置補正を受けたワークを前記回転軸まわりに回転させながら前記検査用撮像部で撮像することで取得される画像に基づいて前記位置補正を受けたワークの検査を行うワーク検査部と、を備え、
前記保持テーブルが複数台設けられ、
前記複数の保持テーブルのうちの１台が前記プリアライメント位置に位置決めされるとともに残りの保持テーブルのうちの１台が前記検査位置に位置決めされることで、前記アライメント用撮像部による前記芯ズレが生じているワークの撮像と前記検査用撮像部による前記位置補正を受けたワークの撮像とが並行して行われることを特徴とする検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、対称軸まわりに回転対称な外周部を有するワークを検査する検査方法および検査装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

対称軸のまわりに回転対称なワークの外観を検査する装置として、例えば特許文献１に記載されたワーク検査装置が知られている。このワーク検査装置では、モータに連結されたホルダ部によりワークが保持される。そして、上記モータによりワークを回転させながら当該ワークを複数台のカメラで撮像し、それらの撮像画像に基づいてワークの外観を検査する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−６３２６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の装置は、歯車をワークとするものであり、歯車に傷や欠陥などが存在していないかを検査する。この装置では、ホルダ部は、ワークを軸方向に貫通する貫通孔に通される軸部と、ワークを軸部と同軸でクランプするクランプ機構とを有している。そして、モータの回転軸が回転することで軸部とワークとが一体に回転する。ここで、ワークの対称軸とモータの回転軸とが一致していない、つまり芯ズレが生じている場合、撮像された画像に基づいて高精度な検査を行うことは困難である。また、この種のワークは大量に生産されることが多く、それに対応するためには、ワークを１個ずつ連続的に検査する必要がある。したがって、精度のみならず、１個のワークの検査に要する時間、いわゆるサイクルタイムの短縮も要求される。

【0005】

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、対称軸まわりに回転対称な外周部を有するワークを高精度で検査するとともに当該検査のサイクルタイムを短縮することができる検査方法および検査装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明の一態様は、対称軸まわりに回転対称な外周部を有する複数のワークを１個ずつ連続して検査する検査方法であって、各ワークの検査は、ワークをプリアライメント位置において保持テーブルで保持して回転軸まわりに回転させながらワークを撮像する第１工程と、第１工程後にワークを保持した保持テーブルをプリアライメント位置と異なる検査位置に移動させる第２工程と、第１工程で撮像されたワークの画像に基づいて回転軸に対するワークの対称軸の芯ズレを検出する第３工程と、第３工程で検出された芯ズレを解消するように保持テーブルでのワークの位置補正を行う第４工程と、位置補正を受けたワークを検査位置において回転軸まわりに回転させながら位置補正を受けたワークを撮像する第５工程と、第５工程で撮像された画像に基づいてワークの検査を行う第６工程と、を実行して行い、連続する２個のワークのうち先のワークに対する第５工程と、後のワークに対する第１工程とを並行して実行することを特徴としている。

【0007】

また、この発明の他の態様は、検査装置であって、対称軸まわりに回転対称な外周部を有するワークを保持して回転軸まわりに回転させる保持テーブルと、プリアライメント位置で保持テーブルに保持されたワークを撮像するアライメント用撮像部と、プリアライメント位置と異なる検査位置で保持テーブルに保持されたワークを撮像する検査用撮像部と、回転軸に対する対称軸の芯ズレが生じているワークを回転軸まわりに回転させながらアライメント用撮像部で撮像することで取得される画像に基づいて芯ズレが生じているワークの位置補正を行うワーク位置補正部と、位置補正を受けたワークを回転軸まわりに回転させながら検査用撮像部で撮像することで取得される画像に基づいて位置補正を受けたワークの検査を行うワーク検査部と、を備え、保持テーブルが複数台設けられ、複数の保持テーブルのうちの１台がプリアライメント位置に位置決めされるとともに残りの保持テーブルのうちの１台が検査位置に位置決めされることで、アライメント用撮像部による芯ズレが生じているワークの撮像と検査用撮像部による位置補正を受けたワークの撮像とが並行して行われることを特徴としている。

【0008】

このように構成された発明では、各ワークを検査用撮像部で撮像して検査する前に、保持テーブルでのワークの位置補正を行っている。すなわち、保持テーブルにより保持されたワークを回転軸まわりに回転させながら撮像して得られたワークの画像に基づいて回転軸に対する対称軸のズレ、つまり芯ズレを解消するように保持テーブルでワークを位置補正する。したがって、保持テーブルで保持したワークを回転軸まわりに回転させながら検査用撮像部で撮像することで取得される画像に対し、芯ズレの影響が含まれず、当該画像に基づく検査を精度良く行うことができる。

【0009】

上記したように検査前のワーク位置補正、いわゆるプリアライメント処理はサイクルタイムの悪化要因となる。しかしながら、本発明では、ワークを１個ずつ連続して行うに際し、先のワークの検査において検査用撮像部によるワーク撮像と並行して、後のワークをアライメント用撮像部により撮像している。このように互いに連続する２つのワークに対する処理の一部を並行実施しているため、サイクルタイムが短縮される。なお、本発明における「並行して」とは、先のワークの撮影の一部または全部が後のワークの撮影の一部または全部と時間的に重複していることを意味している。

【発明の効果】

【0010】

以上のように、本発明によれば、ワークの検査前に芯ズレを解消しているため、ワークの検査を高精度に行うことができる。しかも、芯ズレを検出するための後のワークの撮影を検査のための先のワークの撮影と並行して行っているため、サイクルタイムを短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係る検査装置の一実施形態の全体構成を示す図である。

【図2】図１に示す検査装置の電気的構成を示すブロック図である。

【図3】本発明に係るワーク保持装置の一実施形態であるワーク保持ユニットの構成を示す斜視図である。

【図4】図１に示す検査装置によるワークの検査動作を示すフローチャートである。

【図5】検査動作を模式的に示す図である。

【図6】図１に示す検査装置により複数のワークを１個ずつ連続して検査する際の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は、本発明に係る検査装置の一実施形態の全体構成を示す図である。また、図２は、図１に示す検査装置の電気的構成を示すブロック図である。この検査装置１００は、歯車や羽根車などのように対称軸まわりに回転対称な形状で凸部と凹部とが周期的に繰り返して設けられた外周部を有するワークＷの外観を検査する装置であり、ローディングユニット１、ワーク保持ユニット２、撮像ユニット３、アンローディングユニット４および制御ユニット５を有している。なお、ここでは、ワークＷは図１に示すように軸部Ｗａの上部に歯車Ｗｂを設けた機械部品であり、例えば鍛造や鋳造処理によって形成される。そして、部品製造後に当該ワークＷは外部搬送ロボットあるいはオペレータによってローディングユニット１に搬送される。

【0013】

ローディングユニット１には、テーブルやストッカーなどのワーク収容部（図示省略）が設けられている。そして、外部搬送ロボットなどによりワークＷがワーク収容部に一時的に収容されると、ワーク収容部に設けられたワーク検出センサ１１（図２）がワークＷを検出し、その旨の信号を装置全体を制御する制御ユニット５に送信する。また、ローディングユニット１には、ローダ１２（図２）が設けられており、制御ユニット５からの動作指令に応じてワーク収容部に収容されている未検査のワークＷを受け取り、ワーク保持ユニット２に搬送する。

【0014】

図３はワーク保持ユニットの構成を示す斜視図である。ワーク保持ユニット２は、ローダ１２により搬送されてきたワークＷを保持する保持テーブル２１Ａ、２１Ｂを装備している。これらの保持テーブル２１Ａ、２１Ｂはともに同一構成を有し、歯車Ｗｂが水平状態となる姿勢でワークＷの軸部Ｗａの一部を把持して保持可能となっている。以下、図３を参照しつつ保持テーブル２１Ａの構成について説明する一方、保持テーブル２１Ｂは保持テーブル２１Ａと同一構成であるため、保持テーブル２１Ｂについては同一符号を付して説明を省略する。

【0015】

保持テーブル２１Ａでは、図３に示すように、チャック機構２２、水平位置決め機構２３、回転機構２４および鉛直位置決め機構２５が鉛直方向に積層配置されている。チャック機構２２は、側面視で略Ｌ字状の可動部材２２１〜２２３と、制御ユニット５からの移動指令に応じて可動部材２２１〜２２３を放射状に連動して移動させる移動部２２４とを有している。各可動部材２２１〜２２３の上端面には突起部材２２５が突設されており、上端面と突起部材２２５とで軸部Ｗａの段差部位と係合可能となっている。このため、制御ユニット５からの把持指令に応じて移動部２２４が可動部材２２１〜２２３を互いに近接移動させることでチャック機構２２の中心軸（図５中の符号ＡＸ２）と軸部Ｗａの軸芯とを一致させながらワークＷを保持することができる。一方、制御ユニット５からの解放指令に応じて移動部２２４が可動部材２２１〜２２３を互いに離間移動させることで、ローディングユニット１による未検査ワークＷのローディングやアンローディングユニット４による検査済ワークＷのアンローディングを行うことが可能となる。

【0016】

このように構成されたチャック機構２２は水平位置決め機構２３に支持されている。水平位置決め機構２３は水平方向において互いに直交する方向に移動させる、いわゆるＸＹテーブルを有している。このため、制御ユニット５からの移動指令に応じてＸＹテーブルが駆動されてチャック機構２２を水平面で高精度に位置決めすることが可能となっている。なお、ＸＹテーブルとしては、モータとボールネジ機構とを組み合わせたものや、水平方向において互いに直交する２つのリニアモータを組み合わせたものなどを用いることができる。

【0017】

回転機構２４はモータ２４１を有している。モータ２４１の回転シャフト（図５中の符号２４２）が鉛直上方に延設されており、その上端部に水平位置決め機構２３が連結されている。このため、制御ユニット５から回転指令が与えられると、モータ２４１が作動してモータ２４１の回転軸（図５中の符号ＡＸ３）まわりに水平位置決め機構２３、チャック機構２２、ならびにチャック機構２２により把持されたワークＷを一体的に回転させる。

【0018】

ここで、本実施形態では、チャック機構２２と回転機構２４との間に水平位置決め機構２３を設けているが、その技術的意義はチャック機構２２の中心軸、チャック機構２２に把持されたワークＷの歯車Ｗｂの対称軸（図５中の符号ＡＸ４）およびモータ２４１の回転軸の相対的な位置関係を水平位置決め機構２３によって調整可能とする点にある。すなわち、チャック機構２２の中心軸とモータ２４１の回転軸とを一致させておくことで、チャック機構２２で把持したワークＷを軸部Ｗａまわりに回転させることができる。しかしながら、歯車Ｗｂの対称軸が軸部Ｗａから外れている場合には、モータ２４１に対して芯ズレが発生しており、歯車Ｗｂは偏心して回転してしまう。そこで、水平位置決め機構２３を設け、ズレ量とズレ方向を補正するように駆動させることで歯車Ｗｂの対称軸とモータ２４１の回転軸とを一致させることが可能となる。これによって、撮像ユニット３による歯車Ｗｂの画像を高精度に撮像することが可能となり、ワークＷの検査精度を向上させることができる。

【0019】

鉛直位置決め機構２５は、モータ２４１を保持する保持プレート２５１と、モータ２４１の下方位置に配置されたベースプレート２５２と、保持プレート２５１およびベースプレート２５２を連結する４本の連結ピン２５３と、ベースプレート２５２を鉛直方向に昇降させる昇降部２５４とを有している。昇降部２５４は制御ユニット５からの昇降指令に応じてベースプレート２５２を昇降させることで鉛直方向において回転機構２４、水平位置決め機構２３およびチャック機構２２を一体的に移動させ、次に説明するプリアライメント位置ＰＡおよび検査位置ＰＩにおいてワークＷの高さ位置を適正化することができる。

【0020】

このように構成された保持テーブル２１Ａ、２１Ｂは、図３に示すように、支持プレート２６１上に一定距離だけ離間して固定されている。また、保持テーブル２１Ａ、２１Ｂの中間位置で支持プレート２６１が旋回駆動部２６２に支持されている。この旋回駆動部２６２は制御ユニット５からの旋回指令に応じて鉛直方向に延びる旋回軸ＡＸ１まわりに支持プレート２６１を１８０゜旋回可能となっており、図３に示すように保持テーブル２１Ａ、２１Ｂがそれぞれプリアライメント位置ＰＡおよび検査位置ＰＩに位置する第１ポジションと、保持テーブル２１Ａ、２１Ｂがそれぞれ検査位置ＰＩおよびプリアライメント位置ＰＡに位置する第２ポジションとの間で切替可能となっている。例えばプリアライメント位置ＰＡに位置する保持テーブル２１Ａに保持されたワークＷに対してプリアライメント処理を施すのと並行して、旋回駆動部２６２によって第１ポジションから第２ポジションに切り替えることで保持テーブル２１Ａがプリアライメント位置ＰＡから検査位置ＰＩにシフトし、プリアライメント処理済のワークＷを検査位置ＰＩに位置決めすることができる。また、当該ワークＷの検査を終了した後、逆方向に旋回することで保持テーブル２１Ａが検査位置ＰＩからプリアライメント位置ＰＡにシフトし、検査処理済のワークＷをプリアライメント位置ＰＡに位置決めすることができる。このように本実施形態では、支持プレート２６１および旋回駆動部２６２によりワークＷの位置を切り替えるポジション切替機構２６が構成されている。

【0021】

プリアライメント位置ＰＡは上記したようにプリアライメント処理を行う位置であり、プリアライメント位置ＰＡに位置決めされた保持テーブル２１Ａ（または２１Ｂ）の上方にアライメントカメラ２７が配置されている。このアライメントカメラ２７は図３に示すようにワークＷに対してモータ２４１の反対側、つまりワークＷの上方側に配置されており、ワークＷの対称軸ＡＸ４に対して径方向外側に延設されたラインセンサ２７１を有している。このため、ワークＷを回転させながら当該ラインセンサ２７１によりワークＷの上面を撮像可能となっており、ワークＷを少なくとも１周回転させることで歯車Ｗｂの外周部に形成される凸部（歯末）および凹部（歯元）の全てを含む画像が得られる。

【0022】

また、図３への図示を省略しているが、当該保持テーブル２１Ａ（または２１Ｂ）に保持されたワークＷを照明してアライメント処理を良好に行うためのアライメント照明部２８（図２）が設けられている。このため、回転機構２４によりワークＷを回転させるとともに、アライメント照明部２８によりワークＷを照明しながらアライメントカメラ２７によりワークＷを撮像することができる。そして、ワークＷの画像データが制御ユニット５に送られ、芯ズレを補正して歯車Ｗｂの対称軸とモータ２４１の回転軸とを一致させる、つまりプリアライメント処理が実行される。

【0023】

一方、検査位置ＰＩは検査処理を行う位置であり、検査位置ＰＩに位置決めされた保持テーブル２１Ａ（または２１Ｂ）の上方に撮像ユニット３が配置されている。この検査位置ＰＩでは、歯車Ｗｂの対称軸とモータ２４１の回転軸とが一致した状態でワークＷを回転させながらワークＷを撮像ユニット３によって撮像することができる。そして、ワークＷの画像データが制御ユニット５に送られ、歯車Ｗｂにおける傷や欠陥などの有無を検査する検査処理が実行される。

【0024】

この撮像ユニット３は、図２に示すように、複数の検査カメラ３１と複数の検査照明部３２とを有している。この撮像ユニット３では、検査位置ＰＩに位置決めされた保持テーブル２１Ａ（または２１Ｂ）に保持されるワークＷを種々の方向から照明するように複数の検査照明部３２が配置されている。そして、回転機構２４によりワークＷを回転させるとともに、検査照明部３２によりワークＷを照明しながら複数の検査カメラ３１によりワークＷを種々の方向から撮像することが可能となっている。これら複数の画像データが制御ユニット５に送られ、制御ユニット５によりワークＷの検査が実行される。

【0025】

こうして検査されたワークＷを保持する保持テーブル２１Ａ（または２１Ｂ）は上記したようにポジション切替機構２６により検査位置ＰＩからプリアライメント位置ＰＡにシフトされる。そして、アンローディングユニット４により保持テーブル２１Ａ（または２１Ｂ）から検査済のワークＷが搬出される。なお、アンローディングユニット４は基本的にローディングユニット１と同一である。つまり、アンローディングユニット４は、検査済のワークＷを一時的に収容するワーク収容部（図示省略）、ワーク検出センサ４１（図２）およびアンローダ４２（図２）を有しており、制御ユニット５からの動作指令に応じて検査済のワークＷを保持テーブル２１Ａ（または２１Ｂ）からワーク収容部に搬送する。

【0026】

制御ユニット５は、図２に示すように、論理演算を実行する周知のＣＰＵ（Central Processing Unit）、初期設定等を記憶しているＲＯＭ（Read Only Memory）、装置動作中の様々なデータを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成されている。制御ユニット５は、機能的には、演算処理部５１、メモリ５２、駆動制御部５３、外部入出力部５４、画像処理部５５および照明制御部５６を備えている。

【0027】

上記駆動制御部５３は、装置各部に設けられた駆動機構、例えばローダ１２、チャック機構２２などの駆動を制御する。外部入出力部５４は、装置各部に装備されている各種センサ類からの信号を入力する一方、装置各部に装備されている各種アクチュエータ等に対して信号を出力する。画像処理部５５は、アライメントカメラ２７および検査カメラ３１から画像データを取り込み、２値化等の画像処理を行う。照明制御部５６はアライメント照明部２８および検査照明部３２の点灯および消灯等を制御する。

【0028】

上記演算処理部５１は、演算機能を有するものであり、上記メモリ５２に記憶されているプログラムに従って駆動制御部５３、画像処理部５５、照明制御部５６などを制御することで次に説明する一連の処理を実行する。

【0029】

なお、図２中の符号６はオペレータとのインターフェースとして機能する表示ユニットであり、制御ユニット５と接続され、検査装置１００の動作状態を表示する機能のほか、タッチパネルで構成されてオペレータからの入力を受け付ける入力端末としての機能も有する。また、この構成に限定されるものではなく、動作状態を表示するための表示装置と、キーボードやマウス等の入力端末を採用しても良い。

【0030】

図４は図１に示す検査装置によるワークの検査動作を示すフローチャートである。また、図５は検査動作を模式的に示す図である。なお、図５においては、保持テーブル２１Ａ、２１Ｂの動作を明確に区別するために、保持テーブル２１Ｂおよび当該保持テーブル２１Ｂにより保持されるワークＷに対してドットを付している。

【0031】

この検査装置１００では、制御ユニット５のメモリ５２に予め記憶された検査プログラムにしたがって演算処理部５１が装置各部を制御して以下の動作を実行する。ここでは、１つのワークＷに着目して当該ワークＷに対して実行される各種動作について図４および図５を参照しつつ説明する。制御ユニット５は、図５の（ａ）欄に示すようにプリアライメント位置ＰＡに位置している保持テーブル２１ＡにワークＷが存在せず、しかもワーク検出センサ１１により未検査のワークＷがローディングユニット１のワーク収容部に収容されていることを確認すると、保持テーブル２１ＡへのワークＷのローディングを開始する（ステップＳ１）。このローディング工程では、ローダ１２がワーク収容部の未検査ワークＷを把持し、ローディングユニット１から保持テーブル２１Ａに搬送する。なお、本実施形態では、ローディング工程および後の芯ズレの検出工程を円滑に行うために、保持テーブル２１ＡへのワークＷの搬送前に、図５の（ａ）欄に示すように水平位置決め機構２３によりチャック機構２２の中心軸ＡＸ２とモータ２４１の回転軸ＡＸ３とを一致させるとともに、３本の可動部材２２１〜２２３を互いに離間させてワークＷの受け入れ準備を行っている。

【0032】

ローダ１２によりワークＷが保持テーブル２１Ａに搬送されてくると、チャック機構２２が上記したように３本の可動部材２２１〜２２３を互いに近接移動させてワークＷの軸部Ｗａの一部を挟み込んでワークＷを把持する。より詳しくは、ローディング動作中に、可動部材２２１〜２２３は互いに近接移動し、可動部材２２１〜２２３の各上端面と突起部材２２５とが軸部Ｗａの段差部位に係合してチャック機構２２の中心軸ＡＸ２と軸部Ｗａの軸芯とを一致させながらワークＷを保持する（図５の（ｂ）欄参照）。こうして、ローディング工程が完了し、この完了時点では、モータ２４１の回転軸ＡＸ３、チャック機構２２の中心軸ＡＸ２および軸部Ｗａの軸芯は一致している。しかしながら、鍛造や鋳造処理によって製造されたワークＷでは、例えば図５の（ｂ）欄に示すように歯車Ｗｂの対称軸ＡＸ４が軸部Ｗａの軸芯から外れ、モータ２４１に対するワークＷの芯ズレが発生していることがある。

【0033】

そこで、本実施形態では、アライメント照明部２８（図２）により未検査ワークＷを照明するとともに、保持テーブル２１Ａのモータ２４１により未検査ワークＷを回転させながらアライメントカメラ２７により歯車Ｗｂを撮像し、その画像データをメモリ５２に記憶する（ステップＳ２）。

【0034】

この撮像完了後に、旋回駆動部２６２により第１ポジションから第２ポジションへの切替を行う。すなわち、旋回駆動部２６２が支持プレート２６１を旋回軸ＡＸ１まわりに１８０゜旋回させ、これによって図５の（ｃ）欄に示すように未検査のワークＷを保持する保持テーブル２１Ａがプリアライメント位置ＰＡから検査位置ＰＩに移動するとともに昇降部２５４によってワークＷを撮像ユニット３により撮像可能な高さ位置に移動させる（ステップＳ３）。

【0035】

また、本実施形態では、上記移動と並行して、メモリ５２からワークＷの画像データを読み出し、回転機構２４（モータ２４１）に対するワークＷの芯ズレ（本実施形態では、ズレ量Δとズレ方向とを含む情報に相当）を検出し（ステップＳ４）、それに続いて保持テーブル２１Ａにおける芯ズレ補正を行う（ステップＳ５）。この芯ズレ補正は上記ステップＳ４で検出された芯ズレを解消するように水平位置決め機構２３によりチャック機構２２を移動させる。これによって、図５の（ｃ）欄に示すように、保持テーブル２１Ａが検査位置ＰＩに到達した時点あるいは到達前後で歯車Ｗｂの対称軸とモータ２４１の回転軸とが一致し、直ちにワーク撮像工程（ステップＳ６）を開始することができる。

【0036】

このステップＳ６では、検査位置ＰＩに位置決めされた保持テーブル２１Ａの回転機構２４が作動し、ワーク回転を開始する。このとき、保持テーブル２１Ａに保持されたワークＷは上記芯ズレ補正を受けた、いわゆる芯出し状態であり、対称軸ＡＸ４まわりに回転する。また、その回転に対応して複数の検査照明部３２が点灯して回転中のワークＷを複数の方向から照明する。なお、ここではワーク回転後に検査照明部３２を点灯させているが、点灯タイミングはこれに限定されるものではなく、回転開始と同時、あるいは回転開始前に検査照明部３２の点灯を開始してもよい。

【0037】

こうしてワークＷの回転と照明とを行っている間に、複数の検査カメラ３１がワークＷを種々の方向から撮像し、複数方向からのワークＷの画像（以下「ワーク画像」という）の画像データを制御ユニット５に送信する。一方、制御ユニット５では上記画像データをメモリ５２に記憶し、以下のタイミングで当該画像データに基づいてワークＷの検査を行う。

【0038】

こうした画像取得後、保持テーブル２１Ａではワーク回転が停止され、撮像ユニット３では検査照明部３２が消灯される。また、旋回駆動部２６２が支持プレート２６１を旋回軸ＡＸ１まわりに１８０゜反転旋回させ、これによって保持テーブル２１Ａが検査済のワークＷを保持したまま検査位置ＰＩからプリアライメント位置ＰＡに移動するとともに昇降部２５４によってワークＷが元の高さ位置に移動する（ステップＳ７）。このワークＷの移動と並行して、制御ユニット５はメモリ５２から画像データを読み出し、ワーク画像に基づいて歯車Ｗｂに傷や欠陥などが存在しているか否かを判定して保持テーブル２１Ａに保持されたワークＷについてワーク検査を行う（ステップＳ８）。

【0039】

プリアライメント位置ＰＡに戻ってきたワークＷはアンローダ４２によって把持された後、可動部材２２１〜２２３による把持の解除により保持テーブル２１Ａからアンローダ４２に受け渡される。それに続いて、アンローダ４２がワークＷをアンローディングユニット４に搬送し、ワーク収容部（図示省略）に搬送する（ステップＳ９）。上記した一連の工程（ステップＳ１〜Ｓ９）が保持テーブル２１Ａ、２１Ｂにより交互に繰り返される。

【0040】

上記した一連の工程（ステップＳ１〜Ｓ９）を単純に繰り返すと、プリアライメント処理の存在によってサイクルタイムが長くなってしまう。しかしながら、本実施形態では、保持テーブル２１Ａに保持されたワークＷに対して実行される工程の一部と、保持テーブル２１Ｂに保持されたワークＷに対して実行される工程の一部とを並行して行い、これによってサイクルタイムの短縮を図っている。以下、図６を参照しつつ並行処理によるサイクルタイムの短縮技術について詳述する。

【0041】

図６は図１に示す検査装置により複数のワークを１個ずつ連続して検査する際の動作を示すフローチャートである。本実施形態では、ワークＷを保持する保持テーブル２１Ａをプリアライメント位置ＰＡおよび検査位置ＰＩに移動させるとともに別のワークＷを保持する保持テーブル２１Ｂを検査位置ＰＩおよびプリアライメント位置ＰＡに移動させながら、各種工程を実行してワークＷの検査を行う。そこで、図６では、保持テーブル２１Ａに保持されたワークＷに関する工程と、保持テーブル２１Ｂに保持されたワークＷに関する工程とのうち後者に対してドットを付して両者を視覚的に区別している。また、保持テーブル２１Ａに保持されたワークＷに対する工程の流れについては実線矢印で示す一方、保持テーブル２１Ｂに保持されたワークＷに対する工程の流れについては破線矢印で示している。さらに、以下においては、連続する２個のワークＷのうち先のワークＷを保持テーブル２１Ａで保持して検査し、後のワークＷを保持テーブル２１Ｂで保持して検査する場合を例示して説明する。

【0042】

先のワークＷについては、上記したようにローディングユニット１のローダ１２によりプリアライメント位置に位置決めされた保持テーブル２１Ａに搬送され、チャック機構２２により把持される（ステップＳ１）。そして、先のワークＷは保持テーブル２１Ａに保持されたまま回転しながらアライメントカメラ２７により撮像される（ステップＳ２）。この撮像により得られた画像データはメモリ５２に記憶される。これに続いて、旋回駆動部２６２による第１ポジションから第２ポジションへの切替によって先のワークＷは保持テーブル２１Ａとともにプリアライメント位置ＰＡから検査位置ＰＩに移動される（ステップＳ３）。この移動中に先のワークＷの画像データに基づいて芯ズレが検出され（ステップＳ４）、さらに保持テーブル２１Ａにおいて芯ズレ補正が行われる（ステップＳ５）。一方、上記ポジション切替によって保持テーブル２１Ｂは検査位置ＰＩからプリアライメント位置ＰＡに移動される。なお、上記した先のワークＷと、それに続く後のワークＷに絞って動作説明を行うため、当該保持テーブル２１ＢにはワークＷが存在しないものと仮定して説明を続ける。

【0043】

保持テーブル２１Ａが検査位置ＰＩに位置決めされると、保持テーブル２１Ａに保持された先のワークＷは芯出し状態で回転されながら複数の検査カメラ３１によって撮像され、それらの画像データがメモリ５２に記憶される（ステップＳ６）。一方、保持テーブル２１Ｂはプリアライメント位置ＰＡに位置決めされるが、上記した先のワークＷの撮像中に、後のワークＷがローディングユニット１のローダ１２により保持テーブル２１Ｂに搬送され、チャック機構２２により把持される（ステップＳ１）。また、後のワークＷは保持テーブル２１Ｂに保持されたまま回転しながらアライメントカメラ２７により撮像され、その画像データがメモリ５２に記憶される（ステップＳ２）。このように、本実施形態では、先のワークＷの検査のための撮像（ステップＳ６）と、後のワークＷのローディング（ステップＳ１）および後のワークＷの芯ズレ検出のための撮像（ステップＳ２）とが並行して行われる。

【0044】

そして、両撮像がともに完了すると、旋回駆動部２６２による第２ポジションから第１ポジションへの切替によって先のワークＷは保持テーブル２１Ａとともに検査位置ＰＩからプリアライメント位置ＰＡに移動される（ステップＳ７）。この移動中に先のワークＷの画像データがメモリ５２から読み出され、それに基づいて先のワークＷに対する検査が実行される（ステップＳ８）。一方、後のワークＷは保持テーブル２１Ｂとともにプリアライメント位置ＰＡから検査位置ＰＩに移動される（ステップＳ３）。この移動中に後のワークＷの画像データに基づいて芯ズレが検出され（ステップＳ４）、さらに保持テーブル２１Ｂにおいて芯ズレ補正が行われる（ステップＳ５）。

【0045】

保持テーブル２１Ｂが検査位置ＰＩに位置決めされると、保持テーブル２１Ｂに保持された後のワークＷは芯出し状態で回転されながら複数の検査カメラ３１によって撮像され、それらの画像データがメモリ５２に記憶される（ステップＳ６）。一方、保持テーブル２１Ａはプリアライメント位置ＰＡに位置決めされるが、上記した後のワークＷの撮像中に、先のワークＷがアンローディングユニット４のアンローダ４２により保持テーブル２１Ａからアンローディングユニット４に搬送される。これにより保持テーブル２１Ａが空の状態となる。なお、それ以降に上記と同様の処理を繰り返すことで複数のワークＷを１個ずつ連続的に検査する。

【0046】

以上のように、本実施形態では、保持テーブル２１Ａ、２１ＢによりワークＷを回転軸ＡＸ３まわりに回転させながら撮像して得られたワークＷの画像に基づいて回転軸ＡＸ３に対する対称軸ＡＸ４のズレ、つまり芯ズレを検出している。また、保持テーブル２１Ａ、２１Ｂでは、水平位置決め機構２３が設けられ、上記芯ズレを解消するようにチャック機構２２を回転軸ＡＸ３に対して直交する方向（本実施形態では、水平方向）に移動させてワーク位置補正を行っている。その結果、ワークＷの対称軸ＡＸ４とモータ２４１の回転軸ＡＸ３とを高精度に一致させることができ、この芯出し状態でワークＷの検査を行っているため、ワーク検査を高精度に行うことができる。

【0047】

また、本実施形態では、図６に示すように、芯出し済のワークＷを検査カメラ３１により撮像している（ステップＳ６）間に、アンローディング工程（ステップＳ９）、ローディング工程（ステップＳ１）および未検査ワークＷの撮像工程（ステップＳ２）を並行して行っている。つまり、上記芯出し済のワークＷを「第Ｎ（Ｎ≧２）番目ワークＷ」とすれば、検査カメラ３１による第Ｎ番目ワークＷの撮像中に、第（Ｎ−１）番目ワークＷのアンローディング、第（Ｎ＋１）番目ワークＷのローディングおよびアライメントカメラ２７による撮像が並行して実行される。したがって、複数のワークＷを１個ずつ連続的に検査する際のサイクルタイムを短縮することができる。

【0048】

また、本実施形態では、保持テーブル２１Ａ、２１Ｂがプリアライメント位置ＰＡから検査位置ＰＩに移動している間に、芯ズレの検出および補正によるワークＷの位置補正を並行して行っている。また、保持テーブル２１Ａ、２１Ｂが検査位置ＰＩからプリアライメント位置ＰＡに移動している間に、検査カメラ３１で撮像された画像に基づいてワークＷの検査を並行して行っている。これらによって、タクトタイムがさらに短縮される。なお、アライメントカメラ２７により撮像されたワークＷの画像に基づき芯ズレを検出した後に、保持テーブル２１Ａ、２１Ｂの検査位置ＰＩへの移動を開始し、その移動中に芯ズレの補正を行ってもよく、同様の作用効果が得られる。つまり、保持テーブル２１Ａ、２１Ｂのプリアライメント位置ＰＡから検査位置ＰＩへの移動と並行して、芯ズレの検出および芯ズレの補正（ワークＷの位置補正）の少なくとも一部を実行することでタクトタイムの短縮を図ることができる。

【0049】

このように本実施形態における、未検査ワークＷの撮像工程（ステップＳ２）が本発明の「第１工程」の一例に相当し、保持テーブル２１Ａ、２１Ｂの検査位置ＰＩへの移動工程（ステップＳ３）が本発明の「第２工程」の一例に相当し、芯ズレの検出工程（ステップＳ４）が本発明の「第３工程」の一例に相当し、芯ズレの補正工程（ステップＳ５）が本発明の「第４工程」の一例に相当し、芯出し済ワークＷの撮像工程（ステップＳ６）が本発明の「第５工程」の一例に相当し、ワークＷの検査工程（ステップＳ８）が本発明の「第６工程」の一例に相当し、保持テーブル２１Ａ、２１Ｂのプリアライメント位置ＰＡへの移動工程（ステップＳ７）が本発明の「第７工程」の一例に相当している。また、アライメントカメラ２７および検査カメラ３１がそれぞれ本発明の「アライメント用撮像部」および「検査用撮像部」の一例に相当している。さらに、制御ユニット５が本発明の「ワーク位置補正部」および「ワーク検査部」として機能している。

【0050】

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、歯車Ｗｂを有するワークＷを保持するワーク保持装置および当該装置を装備する検査装置に対して本発明を適用しているが、ワークＷの種類はこれに限定されるものではなく、本発明の「ワーク」には、対称軸まわりに回転対称な外周部を有するワーク全般が含まれる。

【0051】

また、上記実施形態では、３本の可動部材２２１〜２２３によりワークＷを保持するように構成しているが、２本あるいは４本以上の可動部材によりワークＷを保持するように構成してもよい。

【0052】

また、上記実施形態では、旋回駆動部２６２による支持プレート２６１の旋回動作によって保持テーブル２１Ａ、２１Ｂのポジション切替を行っているが、ポジション切替の機構はこれに限定されるものではない。また、保持テーブル２１Ａ、２１Ｂのポジション切替によってワークＷをプリアライメント位置ＰＡ−検査位置ＰＩ−プリアライメント位置ＰＡに移動させながらワークＷの連続検査を行う検査装置１００に本発明を適用しているが、３つ以上の保持テーブルのポジション切替を行いながらワークＷの連続検査を行う検査装置にも本発明を適用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0053】

この発明は、対称軸まわりに回転対称な外周部を有するワークを検査する検査方法および検査装置全般に適用することができる。

【符号の説明】

【0054】

５…制御ユニット（ワーク位置補正部、ワーク検査部）
２１Ａ，２１Ｂ…保持テーブル
２７…アライメントカメラ（アライメント用撮像部）
３１…検査カメラ（検査用撮像部）
１００…検査装置
ＡＸ３…（モータ２４１の）回転軸
ＡＸ４…対称軸
ＰＡ…プリアライメント位置
ＰＩ…検査位置
Ｗ…ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】