特許 6795479 検査装置および検査方法

(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】6795479

(24)【登録日】2020年11月16日

(45)【発行日】2020年12月2日

(54)【発明の名称】検査装置および検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/88 20060101AFI20201119BHJP

   G01N 21/95 20060101ALI20201119BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/88 Z

   G01N21/95 Z

【請求項の数】12

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2017-183286(P2017-183286)

(22)【出願日】2017年9月25日

(65)【公開番号】特開2019-60628(P2019-60628A)

(43)【公開日】2019年4月18日

【審査請求日】2019年7月4日

(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】大槻 祥平

【審査官】 田中 洋介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−０６５７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０３９３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１１５２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５１４６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第１９７１８４９４（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 特開平０５−１５７７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１３２５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０３２４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第０４１４２６７６（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 特開２０１８−１５１２４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／８４−２１／９５８

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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を検査する検査装置であって、
前記ワークを保持しながら前記対称軸を回転軸と一致させた状態で前記回転軸まわりに前記ワークを回転させる保持テーブルと、
前記回転軸と直交する第１水平方向に先端撮像部を移動して位置決めし、回転している前記ワークの前記凸部の先端を前記先端撮像部で撮像する先端撮像機構と、
前記回転軸および前記第１水平方向と直交する第２水平方向ならびに前記第１水平方向に上流撮像部及び検査照明部を一体的に移動して前記第１水平方向および前記第２水平方向を含む水平面内で位置決めし、前記ワークの回転方向において前記凸部の上流側に隣接する前記凹部の底部から前記凸部の先端に繋がる上流壁面を、前記検査照明部で照明しつつ、前記上流撮像部で撮像する上流撮像機構と、
前記第１水平方向および前記第２水平方向に下流撮像部を移動して前記水平面内で位置決めし、前記回転方向において前記凸部の下流側に隣接する前記凹部の底部から前記凸部の先端に繋がる下流壁面を前記下流撮像部で撮像する下流撮像機構と、
前記先端撮像機構、前記上流撮像機構および前記下流撮像機構により撮像された画像に基づいて前記ワークを検査する検査部と
を備え、
前記検査照明部は、前記上流撮像部の光軸から外れて前記上流壁面を照明することを特徴とする検査装置。

【請求項2】

請求項１に記載の検査装置であって、
前記上流撮像機構は、前記第１水平方向に前記上流撮像部を移動させる第１上流移動部と、前記第２水平方向に前記上流撮像部を移動させる第２上流移動部とを有し、前記ワークの回転により前記上流壁面が描く上流側軌跡の接線方向外側より前記上流壁面を撮像する検査装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の検査装置であって、
前記上流撮像機構は、前記上流撮像部の上流焦点位置を前記ワークの回転により前記上流壁面が描く上流側軌跡上に位置させて前記上流壁面を撮像する検査装置。

【請求項4】

請求項３に記載の検査装置であって、
前記上流撮像機構は前記上流撮像部を複数個有し、
前記複数の上流撮像部は前記回転軸の軸方向において互いに異なる位置に配置され、前記上流焦点位置に対して互いに異なる角度で撮像する検査装置。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか一項に記載の検査装置であって、
前記下流撮像機構は、前記第１水平方向に前記下流撮像部を移動させる第１下流移動部と、前記第２水平方向に前記下流撮像部を移動させる第２下流移動部とを有し、前記ワークの回転により前記下流壁面が描く下流側軌跡の接線方向外側より前記下流壁面を撮像する検査装置。

【請求項6】

請求項５に記載の検査装置であって、
前記下流撮像機構は、前記下流撮像部の下流焦点位置を前記下流側軌跡上に位置させて前記下流壁面を撮像する下流撮像部を有する検査装置。

【請求項7】

請求項６に記載の検査装置であって、
前記下流撮像機構は前記下流撮像部を複数個有し、
前記複数の下流撮像部は前記回転軸の軸方向において互いに異なる位置に配置され、前記下流焦点位置に対して互いに異なる角度で撮像する検査装置。

【請求項8】

請求項１ないし７のいずれか一項に記載の検査装置であって、
前記先端撮像機構は前記先端撮像部を複数個有し、
前記複数の先端撮像部は前記回転軸の軸方向において互いに異なる位置に配置され、前記凸部の先端を互いに異なる角度で撮像する検査装置。

【請求項9】

請求項８に記載の検査装置であって、
前記上流撮像機構および前記下流撮像機構は前記ワークを挟んで前記先端撮像機構の反対側に配置される検査装置。

【請求項10】

請求項１に記載の検査装置であって、
前記上流撮像機構は、前記検査照明部を複数個有し、前記複数の検査照明部が、前記上流壁面を互いに異なる方向からスポット状に照明する検査装置。

【請求項11】

請求項１に記載の検査装置であって、
前記ワークを保持するチャック機構と、
前記チャック機構を支持しながら前記回転軸と直交する方向に前記チャック機構を移動させて前記ワークを位置決めする位置決め機構と、
前記位置決め機構を前記回転軸まわりに回転させることで前記チャック機構に保持された前記ワークを前記回転軸まわりに回転させる回転機構とを有する保持テーブルと、
前記検査位置から離間したプリアライメント位置と前記検査位置との間で前記保持テーブルを移動させるポジション切替機構と、
前記保持テーブルが前記検査位置に移動される前に前記プリアライメント位置で前記保持テーブルの前記チャック機構に保持された前記ワークの前記外周部を撮像するアライメントカメラと、
前記回転機構により回転される前記ワークを前記アライメントカメラで撮像することで取得される画像に基づいて前記回転軸に対する前記対称軸の芯ズレを検出するとともに 前記芯ズレを解消するように前記位置決め機構により前記チャック機構を移動させて前記対称軸が前記回転軸と一致するように前記ワークの位置補正を行う制御ユニットと、
をさらに備える検査装置。

【請求項12】

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を検査する検査方法であって、
前記ワークを保持しながら前記対称軸を回転軸と一致させた状態で前記回転軸まわりに前記ワークを回転させる回転工程と、
前記回転軸まわりに回転している前記ワークの前記凸部の先端を撮像する先端撮像部を前記回転軸と直交する第１水平方向に移動して位置決めし、前記ワークの回転方向において前記凸部の上流側に隣接する前記凹部の底部から前記凸部の先端に繋がる上流壁面を撮像する上流撮像機構の上流撮像部、及び前記上流撮像部の光軸から外れて前記上流壁面を照明する検査照明部を一体的に前記回転軸および前記第１水平方向と直交する第２水平方向ならびに前記第１水平方向に移動して前記第１水平方向および前記第２水平方向を含む水平面内で位置決めし、前記回転方向において前記凸部の下流側に隣接する前記凹部の底部から前記凸部の先端に繋がる下流壁面を撮像する下流撮像機構の下流撮像部を前記第１水平方向および前記第２水平方向に移動して前記水平面内で位置決めする位置決め工程と、
前記位置決め工程後に、前記回転軸まわりに回転している前記ワークの前記凸部の先端を前記先端撮像部により撮像して先端画像を取得し、前記上流壁面を前記上流撮像部により撮像して上流壁面画像を取得し、前記下流壁面を前記下流撮像部により撮像して下流壁面画像を取得する画像取得工程と、
前記先端画像、前記上流壁面画像および前記下流壁面画像に基づいて前記ワークを検査する検査工程と
を備えることを特徴とする検査方法。

【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を検査する検査装置および検査方法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、それらのカメラにより取得した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、ワークの径方向外側より歯面を撮影するための歯面撮影用カメラと、ワークの径方向外側より歯先を撮影するための歯先撮影用カメラと、ワークの鉛直上方から歯先を撮影するための端面撮影用カメラとの合計３台のカメラが設けられている。これらのカメラのうち歯面撮影用カメラとしては、いわゆるエリアカメラが使用されており、少なくとも２カ所以上の歯部が含まれる画像を撮像するようにカメラ設置及びカメラ設定（レンズの選択、倍率等）がなされている。

【0005】

歯車の歯部では、歯車の回転方向において２つの歯面が形成されている。そのうちの一方は歯末の先端（歯先）から回転方向の上流側の歯元に向かって形成された歯面（以下「上流側歯面」という）であり、他方は回転方向の下流側の歯元に向かって形成された歯面（以下「下流側歯面」という）である。上記特許文献１に記載の装置では、歯面撮影用カメラは、歯末および歯元のみならず、上流側歯面および下流側歯面を一括して撮像しており、当該撮像によって歯部の表面全体を示す画像を取得している。このため、上流側歯面や下流側歯面の検査を精密に行うために必要な情報を得ることが難しいことがある。また、歯車の形状や種類によっては上流側歯面および下流側歯面を撮像するのが困難となることもある。このような問題は、歯車と同様な特徴を有するワーク、つまり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を特許文献１に記載の装置により検査する場合にも発生する。

【0006】

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を高精度に検査することができる検査技術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】

【0007】

この発明の一態様は、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を検査する検査装置であって、ワークを保持しながら対称軸を回転軸と一致させた状態で回転軸まわりにワークを回転させる保持テーブルと、回転軸と直交する第１水平方向に先端撮像部を移動して位置決めし、回転しているワークの凸部の先端を先端撮像部で撮像する先端撮像機構と、回転軸および第１水平方向と直交する第２水平方向ならびに第１水平方向に上流撮像部及び検査照明部を一体的に移動して第１水平方向および第２水平方向を含む水平面内で位置決めし、ワークの回転方向において凸部の上流側に隣接する凹部の底部から凸部の先端に繋がる上流壁面を、検査照明部で照明しつつ、上流撮像部で撮像する上流撮像機構と、第１水平方向および第２水平方向に下流撮像部を移動して水平面内で位置決めし、回転方向において凸部の下流側に隣接する凹部の底部から凸部の先端に繋がる下流壁面を下流撮像部で撮像する下流撮像機構と、先端撮像機構、上流撮像機構および下流撮像機構により撮像された画像に基づいてワークを検査する検査部とを備え、検査照明部は、上流撮像部の光軸から外れて上流壁面を照明することを特徴としている。

【0008】

また、この発明の他の態様は、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を検査する検査方法であって、記ワークを保持しながら対称軸を回転軸と一致させた状態で回転軸まわりにワークを回転させる回転工程と、回転軸まわりに回転しているワークの凸部の先端を撮像する先端撮像部を回転軸と直交する第１水平方向に移動して位置決めし、ワークの回転方向において凸部の上流側に隣接する凹部の底部から凸部の先端に繋がる上流壁面を撮像する上流撮像機構の上流撮像部、及び上流撮像部の光軸から外れて上流壁面を照明する検査照明部を一体的に回転軸および第１水平方向と直交する第２水平方向ならびに第１水平方向に移動して第１水平方向および第２水平方向を含む水平面内で位置決めし、回転方向において凸部の下流側に隣接する凹部の底部から凸部の先端に繋がる下流壁面を撮像する下流撮像機構の下流撮像部を第１水平方向および第２水平方向に移動して水平面内で位置決めする位置決め工程と、位置決め工程後に、回転軸まわりに回転しているワークの凸部の先端を先端撮像部により撮像して先端画像を取得し、上流壁面を上流撮像部により撮像して上流壁面画像を取得し、下流壁面を下流撮像部により撮像して下流壁面画像を取得する画像取得工程と、先端画像、上流壁面画像および下流壁面画像に基づいてワークを検査する検査工程とを備えることを特徴としている。

【0009】

このように構成された発明では、ワークの凸部の先端、上流壁面および下流壁面を撮像するために専用の先端撮像機構、上流撮像機構および下流撮像機構がそれぞれ設けられている。特に、上流撮像機構および下流撮像機構のうちの少なくとも一方は対称軸と直交する直交面内において平行移動させて位置決めする移動部を有し、ワークの径方向外側で移動部により位置決めされた位置より撮像する。そして、先端画像、上流壁面画像および下流壁面画像が個別に取得され、これらの画像に基づいてワークが検査される。

【発明の効果】

【0010】

以上のように、本発明によれば、ワークの凸部の先端、上流壁面および下流壁面をそれぞれ先端撮像機構、上流撮像機構および下流撮像機構により撮像して取得される画像に基づいてワークの検査を行うため、種々のワークを高精度に検査することができる。特に、上流撮像機構および下流撮像機構のうちの少なくとも一方は対称軸と直交する直交面内において平行移動させて位置決めする移動部を有しているため、後で詳述するようにワークの径が変更された場合や撮像条件が変更された場合に対して適切に対応することができ、高い汎用性を有している。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係る検査装置の第１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】ワーク保持ユニットの構成を示す斜視図である。

【図4】撮像ユニットを上方から見た図である。

【図5】撮像ユニットの構成を示す斜視図である。

【図6】先端撮像機構における歯車に対する検査カメラおよび検査照明部の配設関係を模式的に示す図である。

【図7】上流撮像機構および下流撮像機構における歯車に対する検査カメラおよび検査照明部の配設関係を模式的に示す図である。

【図8】歯車に対する検査カメラの撮影方向を示す図である。

【図9】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10】検査動作を模式的に示す図である。

【図11】ワークの種類や撮像条件の変更に伴う上流撮像機構の移動動作を模式的に示す図である。

【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第１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１０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１０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ＡＸ４（図１）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（後で説明する図５や図１０参照）。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。なお、撮像ユニット３の構成および動作については後で詳述する。

【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や撮像ユニット３に設けられる移動部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】

次に、図１、図４ないし図８を参照しつつ撮像ユニット３の構成および動作について説明する。図４は撮像ユニットを上方から見た図である。図５は撮像ユニットの構成を示す斜視図である。図６は先端撮像機構における歯車に対する検査カメラおよび検査照明部の配設関係を模式的に示す図である。図７は上流撮像機構および下流撮像機構における歯車に対する検査カメラおよび検査照明部の配設関係を模式的に示す図である。図８は歯車に対する検査カメラの撮影方向を示す図である。撮像ユニット３は、図１に示すように、先端撮像機構３Ａ、上流撮像機構３Ｂおよび下流撮像機構３Ｃを有しており、保持テーブル２１Ａ（または２１Ｂ）に保持されながら所定の回転方向Ｄｗに回転するワークＷの歯車Ｗｂの各部位を撮像可能となっている。

【0031】

先端撮像機構３Ａは、９個の検査照明部３２で所定の照明領域を多方向からスポット状に照明するとともに、ワークＷの歯車Ｗｂの歯部のうち上記照明領域に位置する歯部の先端部、つまり歯末Ｗｂ１（図８参照）を３個の検査カメラ３１により多方向から撮像して歯末Ｗｂ１の画像（以下「先端画像」という）の画像データを制御ユニット５に送る。より詳しくは、図１に示すように、先端撮像機構３Ａは、複数の検査カメラ３１および複数の検査照明部３２を一体的に移動可能に設けられて歯末Ｗｂ１を斜め方向から撮像する可動先端撮像機構３Ａ１と、１つの検査カメラ３１を歯車Ｗｂの鉛直上方に固定されて歯末Ｗｂ１を鉛直上方から撮像する固定先端撮像機構３Ａ２とを備えている。なお、図４では、固定先端撮像機構３Ａ２を除く撮像機構３Ａ１、３Ｂ、３Ｃにおける検査カメラ３１および検査照明部３２の配設関係を明確にするために、固定先端撮像機構３Ａ２の図示を省略している。また、図５では、撮像機構３Ａ１、３Ｂ、３Ｃにおける検査カメラ３１により撮像される方向および領域を明確にするために、撮像機構３Ａ１、３Ｂ、３Ｃを移動させる移動部３５Ａ〜３５Ｃ、３８Ｂ、３８Ｃ（図４）および検査照明部３２の図示を省略している。

【0032】

可動先端撮像機構３Ａ１は鉛直方向Ｚと直交する直交面（図４中のＸＹ平面）内で撮像ユニット３の本体部（図示省略）に対してベース部３３Ａが固定配置されるとともに、当該ベース部３３Ａに対して支持プレート３４Ａが水平方向Ｘに移動自在に設けられている。そして、制御ユニット５からの移動指令にしたがって移動部３５Ａが作動することで、支持プレート３４Ａが第１水平方向Ｘに移動される。

【0033】

移動部３５Ａは、２本のガイドレール３５１、スライダ（図示省略）、ボールネジ式の駆動部３５２などを有している。２本のガイドレール３５１はベース部３３Ａの上面に対して第１水平方向Ｘに延設されるとともにガイドレールにスライダが第１水平方向Ｘに移動自在に取り付けられている。そして、スライダ上に支持プレート３４Ａが固定されている。また、支持プレート３４Ａには、ベース部３３Ａに対して支持プレート３４Ａを第１水平方向Ｘに移動させて位置決めする機能を有する駆動部３５２が接続されている。駆動部３５２は従来より周知のようにモータ、ボールネジおよびナットを構成され、制御ユニット５からの指令にしたがってモータが作動することでボールネジの回転に応じてナットが支持プレート３４Ａとともに第１水平方向Ｘに移動する。なお、本実施形態では駆動部３５２（および後で説明する駆動部３８２）の駆動方式はボールネジ式に限定されるものではなく、他の方式、例えばリニアモータ方式を用いてもよい。

【0034】

この支持プレート３４Ａの上面には、複数のアーム３６Ａが立設され、検査カメラ３１や検査照明部３２が取り付けられている。このため、上記したように駆動部３５２による支持プレート３４Ａの移動に伴って検査カメラ３１および検査照明部３２が一体的に第１水平方向Ｘに移動し、先端撮像機構３Ａでの照明位置および撮像位置をワークＷの種類に応じて調整可能となっている。

【0035】

先端撮像機構３Ａでは、歯車Ｗｂの歯末Ｗｂ１を径方向外側の多方向から撮像するために、１つの固定式検査カメラ３１と２つの可動式検査カメラ３１、３１が回転機構２４の回転軸ＡＸ３の軸方向（鉛直方向Ｚ）において互いに異なる位置に配置され、図８に示すように撮像方向Ｄａ〜Ｄｃがそれぞれ相違している。なお、先端撮像機構３Ａでの検査カメラ３１を区別して説明するために、以下においては適宜、図６および図８に示すように、撮像方向Ｄａが水平方向Ｈａに対し、角度θａ（例えば５゜）だけ傾斜している検査カメラ３１を「検査カメラ３１ａ」と称し、角度θｂ（例えば４５゜）だけ傾斜している検査カメラ３１を「検査カメラ３１ｂ」と称し、ほぼ直交している検査カメラ３１を「検査カメラ３１ｃ」と称する。

【0036】

検査カメラ３１ａ、３１ｂは互いに異なる撮像方向Ｄａ、Ｄｂを有するが、焦点位置ＦＡは一致しており、しかも先端駆動部３５により歯車Ｗｂのピッチ円ＰＣ上に位置するように第１水平方向Ｘにおいて位置決めされる。したがって、歯車Ｗｂの歯末Ｗｂ１を側方および斜方の２方向から高精度に撮像可能となっている。なお、本実施形態では、先端撮像機構３Ａを構成する１つの検査カメラ３１ｃを固定配置しているが、連結部材によって検査カメラ３１ｃを支持プレート３４Ａに連結して検査カメラ３１ａ〜３１ｃの焦点位置Ｆａを一致させながら検査カメラ３１ａ〜３１ｃを一体的に移動させるように構成してもよい。

【0037】

また、本実施形態では、上記焦点位置ＦＡに位置する歯末Ｗｂ１を径方向外側より撮像するために、歯車Ｗｂの歯末Ｗｂ１を径方向外側の多方向から照明している。より具体的には、検査照明部３２を３つのグループ（側方照明グループ、斜方照明グループおよび上方照明グループ）に分けるとともに、各グループにおいて検査照明部３２を回転方向Ｄｗに沿って所定の角度間隔だけ離間して配置している。なお、先端撮像機構３Ａでの検査照明部３２を区別して説明するために、以下においては適宜、側方照明グループに属する３つの検査照明部３２をそれぞれ「検査照明部３２ａ」、「検査照明部３２ｂ」、「検査照明部３２ｃ」と称し、斜方照明グループに属する３つの検査照明部３２をそれぞれ「検査照明部３２ｄ」、「検査照明部３２ｅ」、「検査照明部３２ｆ」と称し、上方照明グループに属する３つの検査照明部３２をそれぞれ「検査照明部３２ｇ」、「検査照明部３２ｈ」、「検査照明部３２ｉ」と称する。

【0038】

検査照明部３２ａ〜３２ｉは制御ユニット５の照明制御部５６によってそれぞれ独立して点灯および消灯可能となっているが、いずれの検査照明部３２ａ〜３２ｉも図６の上欄に示すように、検査カメラ３１ａ〜３１ｃの焦点位置ＦＡの近傍をスポット状に照明する。なお、本実施形態では、いずれの検査照明部３２ａ〜３２ｉも検査カメラ３１ａ〜３１ｃの光軸から外れて照明光を歯車Ｗｂに照射しているが、一部の照明光が検査カメラ３１ａ〜３１ｃの光軸と同軸で歯車Ｗｂを照射されるように構成してもよい。この点については、次に説明する上流撮像機構３Ｂおよび下流撮像機構３Ｃにおいても同様である。

【0039】

上流撮像機構３Ｂは回転方向Ｄｗにおいて歯末Ｗｂ１の上流側に隣接する歯元Ｗｂ２（図８参照）の底部から当該歯末Ｗｂ１の先端（歯先）に繋がる上流壁面、つまり上流歯面Ｗｂ３（図８参照）を撮像可能となっている。さらに、下流撮像機構３Ｃは回転方向Ｄｗにおいて歯末Ｗｂ１の下流側に隣接する歯元Ｗｂ４（図８参照）の底部から当該歯末Ｗｂ１の先端（歯先）に繋がる下流壁面、つまり下流歯面Ｗｂ５（図８参照）を撮像可能となっている。上流撮像機構３Ｂおよび下流撮像機構３Ｃは、撮像対象が相違しているが、基本構成は同一であるため、以下において上流撮像機構３Ｂの構成および動作について図面を参照しつつ詳述する一方、下流撮像機構３Ｃについては同一または相当符号を付して構成の説明を省略する。

【0040】

上流撮像機構３Ｂは図１に示すようにワークＷを挟んで先端撮像機構３Ａの反対側に配置されている。上流撮像機構３Ｂでは、６個の検査照明部３２が設けられるとともに２個の検査カメラ３１が設けられている。そして、検査照明部３２で所定の照明領域を多方向からスポット状に照明するとともに、ワークＷの歯車Ｗｂの歯部のうち上記照明領域に位置する歯部の上流歯面Ｗｂ３（図８参照）を２個の検査カメラ３１により多方向から撮像して上流歯面Ｗｂ３の画像（以下「上流歯面画像」という）の画像データを制御ユニット５に送る。

【0041】

より詳しくは、図４に示すように、上流撮像機構３Ｂでは撮像ユニット３の本体部（図示省略）に対して固定ベース部３７Ｂが固定配置されるとともに、当該固定ベース部３７Ｂに対して可動ベース部３３Ｂが第１水平方向Ｘおよび鉛直方向Ｚの両方に直交する第２水平方向Ｙに移動自在に設けられている。そして、制御ユニット５からの移動指令にしたがって移動部３８Ｂが作動することで、可動ベース部３３Ｂが第２水平方向Ｙに移動される。

【0042】

移動部３８Ｂは、２本のガイドレール３８１、スライダ（図示省略）、ボールネジ式の駆動部３８２などを有している。２本のガイドレール３８１は固定ベース部３７Ｂの上面に対して第２水平方向Ｙに延設されるとともにガイドレールにスライダが第２水平方向Ｙに移動自在に取り付けられている。そして、スライダ上に可動ベース部３３Ｂが固定されている。また、可動ベース部３３Ｂには、固定ベース部３７Ｂに対して可動ベース部３３Ｂを第２水平方向Ｙに移動させて位置決めする機能を有する駆動部３８２が接続されている。駆動部３８２は従来より周知のようにモータ、ボールネジおよびナットを構成され、制御ユニット５からの指令にしたがってモータが作動することでボールネジの回転に応じてナットが可動ベース部３３Ｂとともに第２水平方向Ｙに移動する。

【0043】

この可動ベース部３３Ｂに対して支持プレート３４Ｂが第１水平方向Ｘに移動自在に設けられている。そして、制御ユニット５からの移動指令にしたがって移動部３５Ｂが作動することで、支持プレート３４Ｂが第１水平方向Ｘに移動される。なお、移動部３５Ｂは移動部３５Ａと同一構成であるため、ここでは同一構成に同一または相当符号を付して説明を省略する。

【0044】

この支持プレート３４Ｂの上面には、複数のアーム３６Ｂが立設され、検査カメラ３１や検査照明部３２が取り付けられている。このため、上記したように駆動部３５２による支持プレート３４Ｂの第１水平方向Ｘへの移動および／または駆動部３５８による可動ベース部３３Ｂの第２水平方向Ｙへの移動に伴って検査カメラ３１および検査照明部３２が一体的に水平面（ＸＹ平面）内を移動し、先端撮像機構３Ｂでの照明位置および撮像位置をワークＷの種類に応じて調整可能となっている。なお、具体的な調整態様については後で詳述する。

【0045】

上流撮像機構３Ｂでは、図７に示すように、歯車Ｗｂの上流歯面Ｗｂ３をピッチ円ＰＣの接線方向外側の多方向から撮像するために、２つの検査カメラ３１が回転機構２４の回転軸（図５、図１０中の符号ＡＸ３）の軸方向において互いに異なる位置に配置され、撮像方向Ｄｄ、Ｄｅはそれぞれ相違している。なお、上流撮像機構３Ｂでの検査カメラ３１を区別して説明するために、以下においては適宜、図８に示すように、撮像方向Ｄｄが水平方向Ｈｂに対し、角度（例えば５゜）だけ傾斜している検査カメラ３１を「検査カメラ３１ｄ」と称し、角度（例えば４５゜）だけ傾斜している検査カメラ３１を「検査カメラ３１ｅ」と称する。

【0046】

このように検査カメラ３１ｄ、３１ｅは互いに異なる撮像方向Ｄｄ、Ｄｅを有するが、焦点位置ＦＢは一致しており、しかも２つの駆動部３５２、３５８により歯車Ｗｂのピッチ円ＰＣ上に位置するように水平面（ＸＹ平面）内において位置決めされる（本発明の「位置決め工程」の一例に相当）。したがって、ピッチ円ＰＣの接線方向外側から上流歯面Ｗｂ３を側方および斜方の２方向から高精度に撮像可能となっている。

【0047】

また、本実施形態では、上記焦点位置ＦＢに位置する上流歯面Ｗｂ３を接線方向外側より撮像するために、歯車Ｗｂの上流歯面Ｗｂ３を接線方向外側の多方向から照明している。より具体的には、検査照明部３２を２つのグループ（側方照明グループおよび斜方照明グループ）に分けるとともに、各グループにおいて検査照明部３２を回転方向Ｄｗに沿って所定の角度間隔だけ離間して配置している。なお、上流撮像機構３Ｂでの検査照明部３２を区別して説明するために、以下においては適宜、側方照明グループに属する３つの検査照明部３２をそれぞれ「検査照明部３２ｊ」、「検査照明部３２ｋ」、「検査照明部３２ｌ」と称し、斜方照明グループに属する３つの検査照明部３２をそれぞれ「検査照明部３２ｍ」、「検査照明部３２ｎ」、「検査照明部３２ｏ」と称する。

【0048】

検査照明部３２ｊ〜３２ｏは制御ユニット５の照明制御部５６によってそれぞれ独立して点灯および消灯可能となっているが、いずれの検査照明部３２ｊ〜３２も図７の上欄に示すように、検査カメラ３１ｄ、３１ｅの焦点位置ＦＢの近傍をスポット状に照明する。なお、本実施形態では、いずれの検査照明部３２ｊ〜３２ｏも検査カメラ３１ｄ、３１ｅの光軸から外れて照明光を上流歯面Ｗｂ３に照射しているが、一部の照明光が検査カメラ３１ｄ、３１ｅの光軸と同軸で上流歯面Ｗｂ３を照射されるように構成してもよい。

【0049】

図９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１０は検査動作を模式的に示す図である。なお、図１０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。

【0050】

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９および図１０を参照しつつ説明する。制御ユニット５は、図１０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１０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。

【0051】

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１０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１０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。

【0052】

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）。

【0053】

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１０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）。

【0054】

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１０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。

【0055】

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（本発明の「回転工程」の一例に相当）。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。

【0056】

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の画像の画像データを制御ユニット５に送信する（本発明の「画像取得工程」の一例に相当）。すなわち、先端撮像機構３Ａの検査カメラ３１ａ〜３１ｃが歯車Ｗｂの歯末Ｗｂ１を径方向外側の側方、斜方および上方の３方向から撮像する。また、上流撮像機構３Ｂの検査カメラ３１ｄ、３１ｅがピッチ円ＰＣの接線方向外側から側方および斜方の２方向から上流歯面Ｗｂ３を撮像する。さらに、下流撮像機構３Ｃの検査カメラ３１ｆ、３１ｇがピッチ円ＰＣの接線方向外側から側方および斜方の２方向から下流歯面Ｗｂ５を撮像する。こうして、ワークＷの画像として、先端画像、上流歯面画像および下流歯面画像が多角的に取得され、それらの画像データが制御ユニット６に送られる。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（本発明の「検査工程」の一例に相当）。

【0057】

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（＝先端画像＋上流歯面画像＋下流歯面画像）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）。

【0058】

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。

【0059】

以上のように、本実施形態では、ワークＷの歯末Ｗｂ１の先端（歯先）、上流歯面Ｗｂ３および下流歯面Ｗｂ５を撮像するために専用の先端撮像機構３Ａ、上流撮像機構３Ｂおよび下流撮像機構３Ｃをそれぞれ設け、先端画像、上流歯面画像および下流歯面画像を個別に取得している。したがって、上流歯面画像および下流歯面画像を単一のカメラで撮像していた従来技術では困難であったワークＷについても上流歯面画像および下流歯面画像を確実に取得することが可能となっている。また、先端画像、上流歯面画像および下流歯面画像を一括して単一のカメラで撮像していた従来技術に比べ、各画像を鮮明に撮像することが可能となっている。そして、これらの画像に基づいてワークＷを検査しているため、種々のワークＷを高精度に検査することができる。

【0060】

また、上記実施形態では、撮像対象物ごとに撮像方向を相違させている。つまり、先端撮像機構３ＡについてはワークＷの径方向外側より歯末Ｗｂ１の先端を撮像するように配置する一方、上流撮像機構３Ｂおよび下流撮像機構３Ｃについてはピッチ円ＰＣの接線方向外側より歯面Ｗｂ３、Ｗｂ５をそれぞれ撮像するように配置している。このため、先端画像、上流歯面画像および下流歯面画像を確実に撮像することができ、検査精度を高めることができる。

【0061】

また、上記実施形態では、先端撮像機構３Ａ、上流撮像機構３Ｂおよび下流撮像機構３Ｃのいずれにおいても検査カメラ３１の焦点位置をピッチ円ＰＣ上に位置させている。このため、先端画像、上流歯面画像および下流歯面画像を合焦状態で撮像することができ、検査精度を高めることができる。

【0062】

また、先端撮像機構３Ａ、上流撮像機構３Ｂおよび下流撮像機構３Ｃのいずれにおいても複数の検査カメラ３１を回転機構２４の回転軸ＡＸ３の軸方向において互いに異なる位置に配置し、互いに異なる撮像方向からワークＷを撮像している。このように多方向からワークＷを撮像することで種々のワークＷに対応することができ、検査装置１００の汎用性を高めることができる。

【0063】

また、図６に示すように、上流撮像機構３Ｂおよび下流撮像機構３ＣがワークＷを挟んで先端撮像機構３Ａの反対側に配置されているため、多数の検査カメラ３１および検査照明部３２を設置することができ、種々のワークＷを高精度に検査することが可能となっている。

【0064】

また、上記実施形態では、検査カメラ３１ａ〜３１ｇはいずれも鉛直方向においてピッチ円ＰＣよりも高い位置に配置され、しかも撮像方向Ｄａ〜Ｄｇはいずれも下方を向いている。つまり、検査カメラ３１ａ〜３１ｇはいずれも受光面（図示省略）が下方を向いた状態で設置されている。このため、ほこりやゴミなどが受光面に付着するのを効果的に抑制することができ、ワークＷの撮像を良好に行うことができるとともに高いメンテナンス性が得られる。

【0065】

さらに、上流撮像機構３Ｂは、駆動部３５２、３５８によって、検査カメラ３１および検査照明部３２を一体的に水平面（ＸＹ平面）内で平行移動可能となっており、上流撮像機構３Ｂを平行移動させることでワークＷの種類や撮像条件に応じた位置に位置決めする（本発明の「位置決め工程」の一例に相当）。そして、当該位置決め後に、ワークＷの撮像が行われる。したがって、ワークＷの種類や撮像条件の変更が生じたとしても、上流撮像機構３Ｂにより上流歯面画像を常に適正な方向より撮像することができ、上流歯面画像を良好に撮像することができる。例えば径が異なるワークＷを検査する場合には、移動部３８Ｂの駆動部３８２を作動すればよい。例えば図１１の（ａ）欄に示すように、ワークＷの撮像半径が元の半径Ｒ１（同図の（ｂ）欄参照）から半径Ｒ２となった場合、
ｘ^２＋ｙ^２＝Ｒ２^２
ｘ＝０
が満足されるように上流撮像機構３Ｂを第２水平方向Ｙに平行移動させればよい。また、ワークＷの種類を変更することなく、異なる撮像条件で撮像して検査する場合には、移動部３５Ｂの駆動部３５２と移動部３８Ｂの駆動部３８２を作動すればよい。例えば図１１の（ｂ）欄に示すように、ワークＷの撮像半角度径が元の撮像角度φ１（同図の（ａ）欄参照）から撮像角度φ２となった場合、
ｘ^２＋ｙ^２＝Ｒ１^２
ｔａｎφ２＝−Δｘ／Δｙ
が満足されるように上流撮像機構３Ｂを水平方向Ｘ、Ｙに平行移動させればよい。さらに、上記変更がともに発生した場合についても、移動部３５Ｂの駆動部３５２と移動部３８Ｂの駆動部３８２を作動すればよい。例えば図１１の（ｃ）欄に示すように、
ｘ^２＋ｙ^２＝Ｒ２^２
ｔａｎφ２＝−Δｘ／Δｙ
が満足されるように上流撮像機構３Ｂを水平方向Ｘ、Ｙに平行移動させればよい。なお、これらの点については、下流撮像機構３Ｃについても同様である。

【0066】

上記したように、本実施形態では、歯車Ｗｂの歯末Ｗｂ１、歯元Ｗｂ２、上流歯面Ｗｂ３、歯元Ｗｂ４および下流歯面Ｗｂ５がそれぞれ本発明の「凸部」、「凸部の上流側に隣接する凹部」、「上流壁面」、「凸部の下流側に隣接する凹部」および「下流壁面」の一例に相当し、上流歯面画像および下流歯面画像がそれぞれ本発明の「上流壁面画像」および「下流壁面画像」の一例に相当している。また、検査カメラ３１ａ〜３１ｃが本発明の「先端撮像部」の一例に相当し、検査カメラ３１ｄ、３１ｅが本発明の「上流撮像部」の一例に相当し、検査カメラ３１ｆ、３１ｇが本発明の「下流撮像部」の一例に相当している。また、制御ユニット５の演算処理部５１が本発明の「検査部」として機能している。また、ピッチ円ＰＣが本発明の「上流側軌跡」および「下流側軌跡」の一例に相当し、焦点位置ＦＢ、ＦＣがそれぞれ本発明の「上流焦点位置」および「下流焦点位置」の一例に相当している。

【0067】

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、ワークＷの回転により上流歯面Ｗｂ３が描く上流側軌跡としてピッチ円ＰＣを用いているが、上流側軌跡についてはこれに限定されるものではなく、例えば上流歯面Ｗｂ３の任意の１点が描く軌跡を用いてもよい。この点については、下流側軌跡においても同様である。また、上記実施形態では、本発明の「上流側軌跡」および「下流側軌跡」としてピッチ円ＰＣを共通して使用しているが、相互に異なるものを用いてもよいことは言うまでもない。

【0068】

また、上記実施形態では、歯車Ｗｂを有するワークＷを検査対象としているが、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全般が含まれる。

【0069】

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、ワークＷの保持態様や保持方式は任意である。また、上記実施形態では、２つの保持テーブル２１Ａ、２１Ｂを交互にプリアライメント位置ＰＡに位置させて芯ズレを検出する検査装置１００に本発明を適用しているが、単一あるいは３つ以上の保持テーブルを有する検査装置に対しても本発明を適用することができる。また、例えば検査カメラ３１ｃをアライメントカメラとして兼用して検査位置で芯ズレを検出する装置に対しても本発明を適用することができる。

【0070】

また、上記実施形態では、先端撮像機構３Ａ、上流撮像機構３Ｂおよび下流撮像機構３Ｃにおける検査カメラ３１の設置台数は、それぞれ「３台」、「２台」および「２台」となっているが、各設置台数はこれに限定されるものではなく、それぞれ少なくとも１台以上設ければよい。また、この点については、検査照明部３２の設置台数も検査カメラ３１と同様に、先端撮像機構３Ａ、上流撮像機構３Ｂおよび下流撮像機構３Ｃの各々に少なくとも１台以上設ければよい。

【0071】

また、上記実施形態では、複数の検査照明部３２を一括して点灯しているが、ワークＷを複数回回転させるとともに１回転毎に点灯する検査照明部３２を切り替えて撮像してもよく、これによって種々の照明条件で先端画像、上流歯面画像および下流歯面画像を取得することができ、様々な外観上の欠陥を強調して撮影することができる。

【0072】

さらに、先端画像、上流歯面画像および下流歯面画像に基づく検査手法は従来より多用されているもの、例えば良品の画像を予めメモリ５２に登録しておき、良品画像との比較により検査してもよい。また、先端画像、上流歯面画像および下流歯面画像に含まれる特徴量に基づく検査を行ったり、機械学習を用いたりしてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0073】

この発明は、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を検査する検査技術全般に適用することができる。

【符号の説明】

【0074】

３Ａ…先端撮像機構
３Ｂ…上流撮像機構
３Ｃ…下流撮像機構
５…制御ユニット（検査部）
２１Ａ，２１Ｂ…保持テーブル
３１ａ〜３１ｃ…検査カメラ（先端撮像部）
３１ｄ、３１ｅ…検査カメラ（上流撮像部）
３１ｆ、３１ｇ…検査カメラ（下流撮像部）
３５Ｂ、３５Ｃ、３８Ｂ、３８Ｃ…移動部
５１…演算処理部（検査部）
１００…検査装置
ＡＸ３…（モータ２４１の）回転軸
ＡＸ４…対称軸
Ｄｗ…（ワークの）回転方向
ＦＢ…（上流）焦点位置
ＦＣ…（下流）焦点位置
ＰＣ…ピッチ円（上流側軌跡、下流側軌跡）
Ｗ…ワーク
Ｗｂ１…歯末（凸部）
Ｗｂ２、Ｗｂ４…歯元（凹部）
Ｗｂ３…上流歯面（上流壁面）
Ｗｂ５…下流歯面（下流壁面）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】