JP6291541B2 - 軸体処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、ネジ、釘などの頭部を有する軸体に対し検査などの処理を行うための装置に関するものである。

図１５に、特許文献１に開示された、頭部を有する軸体に対する従来の検査装置を示す。検査対象である軸体２（ネジなど）が、搬送ガイド４に頭部を支えられて、矢印６の方向に搬送されてくる。この搬送ガイド４の先端部には、軸体２を個別に保持するための凹部８を有する軸体保持円盤１０が設けられている。軸体保持円盤１０は、矢印１２の方向に回転している。

図に示す状態から、軸体保持円盤１０が回転し、搬送ガイド４の搬送中心線１４が凹部８の中心近傍に来ると、ノズル（図示せず）から空気が放出され、搬送ガイド４の先端にある軸体２を、凹部８の方向に移動させる。これにより、軸体２は、１個ずつ軸体保持円盤１０の凹部８に保持される。

軸体保持円盤１０によって保持された軸体２は、カメラ１６によって撮像されて検査される。検査の結果が不良であった軸体２は、ノズル１８によって不良品回収通路２０に落とされる。検査の結果が良好であった軸体２は、ノズル２２によって良品回収通路２４に落とされる。このようにして、軸体の良品と不良品を選別することができる。

特開２０１２−１６６９３３

しかしながら、上記のような従来の検査装置では、次のような問題があった。軸体保持円盤１０の外周には、ガイド板２６が設けられている。このガイド板２６は、凹部８に収納された軸体２が誤って凹部８から脱落しないようにするためのものである。

図１６に、カメラ１６の方向からみた状態を示す。軸体保持円盤１０に保持された軸体２の頭部２ａ、本体部２ｂが見えている。しかし、ガイド板２６があるため、本体部２ｂの首下部分が隠れており、この部分の画像を得ることができない。したがって、軸体２の側面からの画像による検査などを十分に行うことができないという問題があった。

この発明は、上記の問題を解決して、軸体２の側面からの処理を適切に行うことのできる軸体処理装置を提供することを目的とする。

この発明の独立して適用可能ないくつかの特徴を以下に列挙する。

(1)この発明に係る軸体処理装置は、頭部と当該頭部より小径の小径部とを有する軸体を搬送する軸体搬送部と、軸体搬送部の先端部から出た軸体の小径部を取り囲み、頭部を支えるための凹部が設けられ、所定方向に移動する板状の軸体保持部と、軸体が収納された凹部に蓋をするガイド部材と、少なくともこの領域はガイド部材が設けられておらず、凹部に収納された軸体を側面から撮像する撮像部とを備えている。

したがって、軸体の側面を適切に撮像して処理を行うことが可能となる。

(2)この発明に係る軸体処理装置は、凹部に収納された軸体の小径部が、その直径の１５％〜２５％の長さ分だけ、軸体保持部の端部から内側に入るように、凹部が形成されていることを特徴としている。

したがって、ガイド部材が設けられていない部分においても、軸体が凹部から脱落するおそれが少ない。

(3)この発明に係る軸体処理装置は、軸体保持部は回転円盤であり、その外周に凹部が設けられていることを特徴としている。

したがって、処理装置をコンパクトにすることができる。

(4)この発明に係る軸体処理方法は、頭部と当該頭部より小径の小径部とを有する軸体を処理する軸体処理方法であって、前記軸体を、頭部を上にして軸体保持部の凹部に保持して、所定方向に搬送し、軸体が収納された凹部から軸体が脱落するのを防ぐためにガイド部材を設け、凹部に収納された軸体を側面から撮像する撮像部においては上記ガイド部材を設けないことを特徴としている。

したがって、軸体の側面を適切に撮像して処理を行うことが可能となる。

この発明の一実施形態による軸体処理装置の構成を示す図である。 軸体保持円盤４２に設けられた凹部４４の詳細である。図２Ａが側面図、図２Ｂが平面図である。 搬送ガイド先端部近傍の詳細である。 センサ７０の詳細である。 センサ８２の詳細である。 カメラ８０から見たネジ３２の状態を示す図である。 制御部８４のハードウエア構成である。 制御プログラム１０６のフローチャートである。 制御プログラム１０６のフローチャートである。 制御プログラム１０６のフローチャートである。 凹部４４に付与されたインデックスを示す図である。 検査結果テーブルの例である。 良品回収通路９４の断面図である。 他の実施形態による凹部４４を示す図である。 従来の軸体処理装置を示す図である。 従来の装置におけるカメラ１６から見たネジ２の状態を示す図である。

１．構造
図１に、この発明の一実施形態による軸体検査装置を示す。軸体搬送部である搬送ガイド３４は、左右ガイド部材３４ａ、３４ｂの間にガイド空間３６を有している。ガイド空間３６の幅は、検査対象であるネジ３２の頭部３２ａより狭く、ネジ３２の本体部３２ｂより広く構成されている。また、搬送ガイド３４は、矢印３８の方向に向かって、徐々に低くなるように構成されている。

したがって、ネジ３２は、頭部３２ａをガイド部材３４ａ、３４ｂによって支えられながら、矢印３８の方向に搬送されることになる。

搬送ガイド３４の先端部近傍には、軸体保持円盤４２が設けられている。軸体保持円盤４２は、モータなどの駆動手段（図示せず）により、矢印４６の方向に回転させられる。軸体保持円盤４２の外周には、所定間隔にて凹部４４が設けられている。図２に示すように、凹部４４の幅Ｗは、ネジ３２の頭部３２ａより狭く、ネジ３２の本体部３２ｂより広く構成されている。したがって、凹部４４によって、ネジ３２の頭部３２ａを支えることが可能となっている。

図１に戻って、軸体保持円盤４２の進行方向側にあるガイド部材３４ｂの先端部には、回転手段である回転体４８が設けられている。

図３に、回転体４８近傍の拡大図を示す。軸体保持円盤４２が回転し、搬送中心線４０が凹部４４の中心と一致すると（あるいは一致する手前になると）、ノズル（図示せず）から空気が吹き出され、ネジ３２を矢印６８の方向に押し出す。これとともに、ネジ３２の本体部３２ｂ（図においては、頭部３２ａは省略している）が、矢印６４の方向に回転する回転体４８に接する。これにより、ネジ３２は、矢印１１の方向に回転させられるとともに、矢印６８の方向に押し出される。

このように、この実施形態では、回転体４８により、ネジ３２を矢印１１の方向に押し出すようにしているので、ネジ３２を凹部４４に適正に収納できる確率を高くすることができる。また、仮に、ネジ３２が凹部４４に正しく収納されなかった場合には、再び、回転体４８がネジ３２の本体部３２ｂに接して、ネジ３２を矢印６８の方向に押しやり、正しい位置に収納することが可能となる。

図１に戻って、軸体保持円盤４２の外周上には、凹部４４にネジ３２が保持されているかどうかを判断するための光センサ７０、７２、７４が設けられている。光センサ７０の詳細を、図４に示す。発光素子７０ａに対向するように受光素子７０ｂが設けられている。したがって、凹部４４にネジ３２が保持されていれば、発光素子７０ａからの光が遮られ、保持されていなければ、発光素子７０ａからの光は遮られない。これにより、受光素子７０ｂからの出力があれば（受光すれば）ネジ３２が保持されておらず、出力がなければ（受光しなければ）ネジ３２が保持されていると判断することができる。他の光センサ７２、７４も同様の構成である。

図１に戻って、インデックス用の光センサ８２も設けられている。図５に、光センサ８２の詳細を示す。発光素子８２ａと受光素子８２ｂが、軸体保持円盤４２を挟むように設けられている。凹部４４の部分においては受光素子８２ｂが光を受光し、凹部４４の内部分においては受光素子８２ｂが光を受光しない。したがって、受光素子７０ｂからの出力があれば（受光すれば）凹部４４であり、出力がなければ（受光しなければ）凹部４４でないと判断することができる。

これら光センサ７０、７２、７４、８２の出力は、制御部８４に与えられている。

ネジ３２を上部から測定するカメラ７９、側面から測定するカメラ８０が設けられている。これらカメラ７９、８０により、ネジ３２の頭部の詳細な寸法、ねじ不良などを計測することができる。カメラ７９、８０による撮像時には、下部の光源が発光されるようになっている。これらカメラ７９、８０の出力は、制御部８４に与えられている。

軸体保持円盤４２の外周には、ガイド板９１が設けられている。ガイド板９１が設けられていることにより、凹部４４のネジ３２が飛び出すのを防止している。側面撮像用のカメラ８０の撮像部位においては、このガイド板９１が設けられていない。

カメラ８０からみたネジ２の状態を、図６に示す。この部分においては、ガイド板９１が設けられていないので、凹部４４に収納されたネジ２の側面が完全に見えている。したがって、カメラ８０による検査を確実に行うことができる。

また、この実施形態では、図２Ｂに示すように、凹部４４の深さＤを、本体部３２ｂの直径よりも深くするようにしている。この深さＤが小さいと、ガイド９１の無い部分において、ネジ３２が凹部４４から脱落するおそれがあるからである。好ましくは、ネジの直径に対し、１５％〜２５％だけ深く形成するとよい。すなわち、図２ＢのＱをネジ直径の１５％〜２５％にするとよい。さらに、好ましくは、１９％〜２１％とするとよい。

また、搬送ガイド３４の先端部近傍には、空気を吹き付けるためのノズル８６が設けられている。このノズル８６は、制御部８４によって制御され、ネジ３２を凹部４４に押しやる力を与える。

また、軸体保持円盤４２上には、不良品のネジ３２を不良品回収通路９２に落とすための不良品脱落ノズル８８、良品のネジ３２を良品回収通路９４に落とすための良品脱落ノズル９０が設けられている。

図７に制御回路の詳細を示す。ＣＰＵ１００には、操作用のタッチパネル１０２、記録装置１０４、ノズル８６、８８、９０、センサ７０、７２、７４、インデックス用センサ８２、寸法センサ７６、７８、カメラ７９、８０が接続されている。記録装置１０４には、各部を制御するための制御プログラム１０６が記録されている。

２．検査処理
制御プログラム１０６のフローチャートを図８〜図１０に示す。なお、以下では、各処理が順次行われるように記載しているが、並列して処理を行うようにしてもよい。ＣＰＵ１００は、インデックス用センサ８２が凹部４４を検出したかどうかを判断する（ステップＳ１）。凹部４４を検出すると、当該凹部にインデックスＩＤを付す（ステップＳ２）。たとえば、図１１に示すように、軸体保持円盤４２に３０個の凹部４４が設けられていた場合、１〜３０までのインデックスＩＤが、各凹部４４に付されることになる。

図１１に示すように、インデックス用センサ８２と、ネジ３２が搬送ガイド３４によって移送される位置、各センサ７０、７２、７４の位置、寸法センサ７６、カメラ７９、８０の位置などとの関係は予め定まっている。したがって、インデックス用センサ８２に位置する凹部４４のインデックスＩＤを特定することにより、他のセンサなどの位置にある凹部４４のインデックスＩＤも特定することができる。

ＣＰＵ１００は、ノズル８６を駆動し、搬送ガイド３４からのネジ３２を凹部４４の方向に押す（ステップＳ３）。なお、フローチャートでは、凹部４４にインデックスＩＤを付与した後に、ノズル８６の駆動を行うように示しているが、実際には、インデックス用センサ８２が凹部４４を検出すると同時に、ノズル８６の駆動が行われる（以下の処理において同様である）。

この際、前述のように、回転体４８によって、ネジ３２が凹部４４に向けて付勢される。図１１に示すように、インデックス用センサ８２が凹部４４にインデックスＩＤとして「１」を付与した場合には、インデックスＩＤ「２９」が付与されている凹部４４にネジ３２が収納されることになる。

また、ＣＰＵ１００は、センサ７０の出力を取得してネジ３２の有無を記録する（ステップＳ４）。ここでは、図１１に示すように、インデックスＩＤ「２３」が付与されている凹部４４にネジが収納されているか否かを判断する。本来は、全ての凹部４４にネジ３２が収納されるが、搬送ガイド３４からの搬送が遅れるなどの理由によって、ネジ３２が収納されない凹部４４も存在する。ネジ３２の有無は、図１２に示すようなテーブルとして、記録装置１０４に記録される。

ＣＰＵ１００は、カメラ７９の位置にネジ３２が存在するかどうかを判断する（ステップＳ５）。存在すれば、ＣＰＵ１００は、光源（図示せず）を点灯させ、カメラ７９からの画像を取り込む（ステップＳ５）。続いて、ＣＰＵ１００は、取得した画像に基づいて、ネジ３２の頭部３２ａの形状などが規格内にあるかどうかを判断する。判断結果を、図１２のテーブルに記録する（ステップＳ６）。

同様にして、カメラ８０の画像に基づいて、ネジ３２の本体部３２ｂのネジ形状やメッキ状況などが規格内にあるかどうかを判断し、テーブルに記録する。この際、図６に示すように、ネジ３２の側面全体を撮像して検査することができる。

また、ステップＳ５において、ネジ３２が存在しなければステップＳ５、Ｓ６は実行しない。これにより、無駄な発光や判定処理を行わないようにすることができる。

ＣＰＵ１００は、ステップＳ１１において、不良品脱落アクチュエータ８８（センサ７４）の位置に、ネジ３２が存在するか否かを判断する。存在すれば、当該ネジ３２に異常処理フラグが付されているかどうかを判断する（ステップＳ１２）。なお、平常状態では、異常処理フラグは付されていないので、ステップＳ１３に進む。なお、異常処理フラグについては後述する。

ステップＳ１３において、ＣＰＵ１００は、当該ネジ３２が不良であるかどうかを判断する。図１２のテーブルの各項目のいずれか一つでも「否」があれば不良であると判断する。不良（「否」）であれば、ＣＰＵ１００は、不良品脱落アクチュエータ８８を作動し、凹部４４からネジ３２を脱落させる（ステップＳ１４）。脱落した不良品のネジ３２は、不良品回収路９２（図１参照）を介して、不良品回収部（図示せず）に回収される。さらに、ＣＰＵ１００は、センサ７４の出力により、ネジ３２が脱落されたかどうかを判断する（ステップＳ１５）。予定どおり脱落していれば、ステップＳ１６に進む。脱落していない場合には、異常処理を行う。異常処理については、後述する。

ステップＳ１３において、ＣＰＵ１００は、ネジ３２が不良でなければ（すべての項目が「良」であれば）、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６において、ＣＰＵ１００は、良品脱落アクチュエータ９０（センサ７２）の位置に、ネジ３２が存在するかどうかを判断する。存在すれば、ステップＳ１７において、当該ネジ３２に異常処理フラグが付いているかどうかを判断する。ここでは、異常処理フラグが付いていないものとして説明を進める。ステップＳ１８において、ＣＰＵ１００は、良品回収通路９４を良品回収箱２００に向ける（図１３参照）。なお、通常の状態では、進路変更板３０４は実線の位置にあり、良品回収通路９４は良品回収箱３００に向いているので、そのままの状態とする。

ＣＰＵ１００は、良品脱落アクチュエータ９０を作動させ、凹部４４にある良品のネジ３２を、良品回収通路９４に脱落させる。これにより、良品のネジ３２は、良品回収箱３００に回収される。なお、仮に、良品のネジ３２が、良品脱落ノズル９０によっても落ちなかった場合には、図１に示す強制脱落ガイド９６によって良品回収通路９４に落とすことができる。強制脱落ガイド９６は、頭部３２ａに当接し、徐々にネジ３２を軸体保持円盤４２の外周に押しやり、最後には脱落させるものである。

以上の処理が終了すると、ＣＰＵ１００は、ステップＳ１以下を繰り返し実行する。

（異常処理について）
次に、ステップＳ１４において、不良品のネジ３２を凹部４４から脱落させようとしたにもかかわらず、ネジ３２が落ちなかった場合について説明する。これを放置すると、不良品のネジ３２は、良品脱落ノズル９０または強制脱落ガイド９６によって、良品回収通路９４に落とされることになってしまう。これでは、良品の中に不良品が混入してしまうことになる。

そこで、この実施形態では、不良品であると判断したネジ３２が、不良品脱落ノズル８８によって落ちなかった場合（ステップＳ１５）、次のような異常処理を行うようにしている。ＣＰＵ１００は、図１２に示すテーブルの全てのネジ（全てのインデックスＩＤ）に対して、異常処理フラグを記録する（ステップＳ２０）。次に、ＣＰＵ１００は、良品回収通路９４を仕掛品回収箱３０２に向ける（ステップＳ２１）。

図１３に、良品回収通路９４の側断面を示す。良品回収通路９４の底部には、軸３０６を中心として回動可能な進路変更板３０４が設けられている。進路変更板３０４は、通常の状態においては、図の実線に示す位置に保持されている。したがって、良品回収通路９４に落とされたネジ３２は、良品回収箱３００に回収される。

ＣＰＵ１００は、ステップＳ２１において、モータなどの駆動手段（図示せず）を制御して、進路変更板３０４を二点鎖線で示す状態に回動させる。これにより、良品回収通路９４に落とされたネジ３２は、仕掛品回収箱３０２に回収されることになる。

したがって、ステップＳ１４において、脱落されるべきであったにもかかわらず、凹部４４に残ってしまった不良品のネジ３２は、ステップＳ１９において、良品回収通路９４に落とされるが、仕掛品回収箱３０２に回収されることになる。

また、この実施形態では、上記の異常が生じた時点で軸体保持円盤４２に保持されている全てのネジ３２に対して異常フラグを記録している。したがって、以後、ＣＰＵ１００は、これら異常処理フラグが記録されているネジ３２を、良品回収通路９４に落とし、仕掛品回収箱３０２に回収する（ステップＳ１２、Ｓ１７、Ｓ１９）。

なお、脱落されるべきであったにもかかわらず、凹部４４に残ってしまった不良品のネジ３２だけを、仕掛品回収箱３０２に回収するようにしてもよい。この実施形態では、安全をみて、異常が生じた時点で軸体保持円盤４２に保持されている全てのネジ３２を仕掛品回収箱３０２に回収するようにしている。

異常処理フラグの記録されていないネジ３２（異常が起こった後に、軸体保持円盤４２に保持されたネジ３２）が見いだされると、ＣＰＵ１００は、良品回収通路９４の進路変更板３０４を、図１３の実線で示す位置に戻す（ステップＳ１８）。これにより、以降は、良品回収通路９４に落とされたネジ３２は、良品回収箱３００に回収されることになる。

（凹部４４の形状について）
図２に凹部４４の詳細を示す。図２Ａが平面図、図２Ｂが側面図である。この実施形態では、図２Ｂに示すように、凹部４４の上部に段差４４ａを設けている。これにより、二点鎖線で示すように、頭部３２ａが皿状になったネジ３２に対しても、段差４４ａの二点の角４４ｂ、４４ｃで頭部３２ａを支えることができ、安定した保持を実現できる。段差は、２段以上（複数の階段状）設けるようにしてもよい。

なお、段差の二点の角４４ｂ、４４ｃを結ぶ線を、頭部３２ａの傾斜と一致するように、段差を設けることが好ましい。なお、多くの場合、当３２ａの傾斜は９０度であることから、これに合致するように段差を設けることが適切である。また、段差４４ａの上部の幅Ｗ２を、頭部３２ａの径より小さくしておけば、傾斜していない頭部３２ａを有するネジ３２（図６に示すようなネジ３２）に対しても、兼用して用いることができる。

凹部４４の進行方向４６の前面側は、図２Ａに示すように、角を丸く形成している。これにより、搬送ガイド３４から凹部４４へのネジ３２の移動を、スムースに行うことができる。角がネジ３２に当接して、ネジ３２の凹部４４への侵入を妨害することがないからである。

３．その他の実施形態
(1)上記実施形態では、処理装置として検査装置を例に説明を行った。しかし、ネジなどの軸体を軸体保持円盤４２に保持して、塗装を行うなどの処理を行う装置にも適用することができる。

(2)上記実施形態では、軸体としてネジ３２を例として説明した。しかし、少なくとも頭部を有し、頭部の径よりも小さい径の部分を有する軸体であれば同様に適用することができる。たとえば、釘、ピンなどにも適用することができる。

(3)上記実施形態では、図１に示すように、軸体保持円盤４８の進行方向前方側に回転体４８を１つ設けている。しかし、進行方向後方側に設けてもよい。また、進行方向前方側と進行方向後方側の双方に設けるようにしてもよい。

(4)上記実施形態では、ネジ３２の本体部３２ｂに接するように回転体４８を設けているが、ネジ３２の頭部３２ａに接するように回転体４８を設けるようにしてもよい。

(5)上記実施形態では、回転体４８として、金属シャフトを用いている。しかし、表面に弾力性部材（ゴムなど）を設けて摩擦力を大きくしてもよい。あるいは、金属シャフトの表面を粗面加工（スクラッチブラスト加工など）することによって摩擦力を大きくするようにしてもよい。これにより、ネジ３２を押し出す力を大きくすることができる。

(6)上記実施形態では、軸体保持部として回転する軸体保持円盤４２を用いている。しかしながら、リニアに移動する軸体保持部（たとえば、直線的な無限軌道）を用いてもよい。

(7)上記実施形態では、良品と不良品を回収箱に回収している。しかし、不良品を脱落させ、良品をそのまま製造工程に移送して使用するようにしてもよい。

(8)上記実施形態では、良品と判断したネジ３２について、アクチュエータ９０により良品回収通路９４に脱落させるようにしている。しかし、アクチュエータ８８を制御して不良品と判定したネジ３２を不良品回収通路９２に脱落させ、それ以外のネジ３２は良品であるとして、強制脱落ガイド９６によって脱落させるようにしてもよい。この場合、アクチュエータ９０を省略しながらも、ＣＰＵ１００により、強制脱落ガイド９６まで搬送して良品回収通路９４に脱落させるかどうかを制御することができる。

(9)上記実施形態では、軸体保持円盤４２の鉛直方向に凹部４４を設け、その深さＤを大きくして、軸体３２の飛び出しを防止するようにしている。しかし、図１４に示すように、深さＤは軸体３２の直径と同じ程度とし、凹部４４を設ける方向を鉛直方向に対して角度（５度〜１５度）を付けるようにしてもよい。これにより、軸体３２の飛び出しを防ぐことができる。なお、この場合、カメラ８０による撮像方向を、この凹部４４の方向に合致するようにセットすることが好ましい。図では、進行方向４６に対して、外側が前に来るように凹部４４を斜めに設けているが、進行方向４６に対して、内側が前に来るように凹部４４を斜めに設けてもよい。

また、深さＤを大きくしつつ、凹部４４に角度を設けるようにしてもよい。

Claims (3)

1. 頭部と当該頭部より小径の小径部とを有する軸体を搬送する軸体搬送部と、
   軸体搬送部の先端部から出た軸体の小径部を取り囲み、上部に段差を有する凹部が設けられ、所定方向に移動する板状の軸体保持部と、
   軸体が収納された凹部に蓋をするガイド部材と、
   少なくともこの領域はガイド部材が設けられておらず、凹部に収納された軸体を側面から撮像する撮像部と、
   を備えた軸体処理装置であって、
   前記軸体保持部は回転円盤であり、その外周に凹部が設けられ、
   頭部裏面が傾斜していない軸体に対しては凹部近傍の軸体保持部によってこれを保持し、頭部裏面が傾斜している軸体に対しては凹部に設けられた段差の角によってこれを保持するようにしたことを特徴とする軸体処理装置。
2. 請求項１の軸体処理装置において、
   凹部に収納された軸体の小径部が、その直径の１５％〜２５％の長さ分だけ、軸体保持部の端部から内側に入るように、凹部が形成されていることを特徴とする軸体処理装置。
3. 頭部と当該頭部より小径の小径部とを有する軸体を処理する軸体処理方法であって、
   前記軸体を、頭部を上にして回転円盤である軸体保持部の外周に設けられた凹部に保持して、所定方向に搬送し、
   軸体が収納された凹部から軸体が脱落するのを防ぐためにガイド部材を設け、
   凹部に収納された軸体を側面から撮像する撮像部においては上記ガイド部材を設けないようにし、
   凹部の上部に段差を設け、
   頭部裏面が傾斜していない軸体に対しては凹部近傍の軸体保持部によってこれを保持し、頭部裏面が傾斜している軸体に対しては凹部に設けられた段差の角によってこれを保持するようにしたことを特徴とする軸体処理方法。