| 【発明の名称】 |
部品検査装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】川村 哲也
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| 【要約】 |
【課題】比較演算処理の遅延およびスキャニング精度の低下を最小限に抑えることの可能な部品検査装置を提供する。
【解決手段】導体部品Ｗを所定の磁界に近づけたときの前記磁界の磁束変化に基づいて前記部品の形状または性状の良否を検出する部品検査装置において、前記磁界中に前記部品を一定の向きでかつ一定のタイミングで供給する部品供給手段１０，１６，１７，１８，１９を設けた。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 導体部品を所定の磁界に近づけたときの前記磁界の磁束変化に基づいて前記部品の形状または性状の良否を検出する部品検査装置において、前記磁界中に前記部品を一定の向きでかつ一定のタイミングで供給する部品供給手段を設けたことを特徴とする部品検査装置。
【請求項２】 小径部と大径部とを有する導体部品を検査対象とする部品検査装置であって、コイルと、前記コイルに交流電流を印加する手段と、前記コイル近傍の所定位置に前記部品を搬送する搬送手段と、前記コイルのインピーダンスを測定する測定手段と、前記部品が良品である場合の前記インピーダンスの値を示す良品データを格納する良品データ格納手段と、前記部品が不良品である場合の前記インピーダンスの値を示す不良品データを格納する不良品データ格納手段と、前記測定手段により測定された測定データと前記良品データまたは前記不良品データとに基づいて前記部品の良否判定を行う判定手段とを備えてなり、前記搬送手段は、前記部品の自重により前記部品をスライドさせて前記部品を前記コイル近傍の所定位置まで案内するスライド案内部材と、前記スライド案内部材の上方に設けられた回転ローラと、前記回転ローラの周面に周方向一定間隔で複数形成されるとともに、前記回転ローラの軸線方向端面に開口するように前記軸線方向に前記端面まで延在し、前記部品の小径部よりも大きく前記大径部よりも小さく形成されて前記部品を収納可能な凹部と、前記回転ローラの外周側に設けられ、前記回転ローラの回転により複数の前記凹部のうち一の前記凹部が前記スライド案内部材に対向したときに前記一の凹部に収納された前記部品のみを前記スライド案内部材に落下させる保持部材と、前記回転ローラの前記端面に前記大径部が係止され、前記凹部に前記小径部が収納されるように前記回転ローラの前記凹部に供給される前記部品の向きを調整する部品方向調整手段とを備えた部品検査装置。
【請求項３】 請求項２記載の部品検査装置において、前記部品方向調整手段は、２枚の板状部材を備えてなり、前記２枚の板状部材の間には、前記部品の小径部よりも大きく前記大径部よりも小さく形成された間隙部が設けられ、前記間隙部に前記部品の前記小径部が収められ、前記２枚の板状部材の各々の幅方向一端面が前記部品の大径部との接触面となる部品検査装置。
【請求項４】 請求項２または３記載の部品検査装置において、不良品データ格納手段は、前記部品が不良品である場合の不良部位毎の前記インピーダンスの値を示す複数の不良品データを格納し、前記判定手段は、更に前記複数の不良品データに基づいて前記部品の不良部位を検出する部品検査装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、部品検査装置に関し、特にコイルセンサを用いて非破壊かつ非接触で検査可能な部品検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２に示すように、コイルに交流電流を流すとコイル周りに磁束が生じる。このコイルに、被検査対象である部品（導体）を近接させると、その部品には磁束変化を妨げる方向に渦電流（誘導電流）が発生する。これにより、コイルによって生じた磁束に変化が生じ、その結果、コイルのインピーダンスが変化する。
【０００３】この場合、被検査対象物について、形状や寸法あるいは材質、割れ、熱処理硬度、表面処理などの性状に異常が有れば、該被検査対象物に生じる渦電流値が異なるため、被検査対象物の異常をコイルのインピーダンスの変化として検出することができる。
【０００４】この種の検査装置については、「平成６年５月発行の社団法人日本非破壊検査協会第３分科会資料の資料Ｎｏ．３００６１」や、特公平６−４８１８０号公報、特公平６−４８１８１号公報に示されている。
【０００５】前記検査装置では、事前に、被検査対象物が「良品」である場合の前記インピーダンスの値を示すデータと、「不良品」である場合の検査部位毎に特徴づけられた複数のデータとを、設定データとして前記装置に学習（ｔｅａｃｈｉｎｇ）させておき、これらの設定データと、実際に測定した測定データとの比較演算を行うことで、良品であるか不良品であるかの判定を行うようになっている。
【０００６】また、コイルが設けられる被検査対象物の検査領域には、一定間隔おきに複数個のフォトセンサーが配設されて、一つの被検査対象物についての多点位置スキャニングが行えるようになっている。上記複数のフォトセンサーと協働することにより、被検査対象物の全長に亘る情報を得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記検査装置において、前記コイルに被検査対象物を近接させる（前記コイル内に被検査対象物を通過させる）場合、被検査対象物の搬送方向が一定でないと、予め事前の学習により得ておくデータの数がより多く必要とされる。すなわち、前記コイル近傍の所定位置に搬送されるときに、被検査対象物の正逆方向が統一されていない場合には、その両方のケースに備えて、両方の向きのデータ生成、学習作業およびデータ格納が必要となる。
【０００８】また、本検査装置においては、良品パターン化データのみならず、検査部位毎に特徴づけられた複数のパターン化データを保有しておく必要がある。したがって、複数のデータを保有する分、正逆両方の搬送方向に対応すべく一方の方向に比べて２倍のデータ量を保有するとすると、データ量が膨大となる。その結果、データ検索に時間を要し、被検査対象部品の測定データとの比較演算処理が遅延する要因となり、さらには検査速度全体が遅延する。
【０００９】また、前述したように本検査装置では、一定間隔おきに複数個のフォトセンサーが設けられ、一つの被検査対象物についての多点位置スキャニングが行われているが、被検査対象物の搬送間隔が一定ではないために、スキャニングの精度が低下することが考えられる。
【００１０】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、比較演算処理の遅延およびスキャニング精度の低下を最小限に抑えることの可能な部品検査装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の部品検査装置は、導体部品を所定の磁界に近づけたときの前記磁界の磁束変化に基づいて前記部品の形状または性状の良否を検出する部品検査装置において、前記磁界中に前記部品を一定の向きでかつ一定のタイミングで供給する部品供給手段を設けたことを特徴としている。
【００１２】本発明の部品検査装置は、小径部と大径部とを有する導体部品を検査対象とする部品検査装置であって、コイルと、前記コイルに交流電流を印加する手段と、搬送手段と、測定手段と、良品データ格納手段と、不良品データ格納手段と、判定手段とを備えている。前記搬送手段は、前記コイル近傍の所定位置に前記部品を搬送する。前記測定手段は、前記コイルのインピーダンスを測定する。前記良品データ格納手段は、前記部品が良品である場合の前記インピーダンスの値を示す良品データを格納する。前記不良品データ格納手段は、前記部品が不良品である場合の前記インピーダンスの値を示す不良品データを格納する。前記判定手段は、前記測定手段により測定された測定データと前記良品データまたは前記不良品データとに基づいて前記部品の良否判定を行う。前記搬送手段は、スライド案内部材と、回転ローラと、前記回転ローラに複数形成された凹部と、保持部材と、部品方向調整手段とを備えている。前記スライド案内部材は、前記部品の自重により前記部品をスライドさせて前記部品を前記コイル近傍の所定位置まで案内する。前記回転ローラは、前記スライド案内部材の上方に設けられている。前記凹部は、前記回転ローラの周面に周方向一定間隔で複数形成されるとともに、前記回転ローラの軸線方向端面に開口するように前記軸線方向に前記端面まで延在し、前記部品の小径部よりも大きく前記大径部よりも小さく形成されて前記部品を収納可能とされている。前記保持部材は、前記回転ローラの外周側に設けられ、前記回転ローラの回転により複数の前記凹部のうち一の前記凹部が前記スライド案内部材に対向したときに前記一の凹部に収納された前記部品のみを前記スライド案内部材に落下させる。前記部品調整手段は、前記回転ローラの前記端面に前記大径部が係止され、前記凹部に前記小径部が収納されるように前記回転ローラの前記凹部に供給される前記部品の向きを調整する。
【００１３】本発明の部品検査装置において、前記部品方向調整手段は、２枚の板状部材を備えている。前記２枚の板状部材の間には、前記部品の小径部よりも大きく前記大径部よりも小さく形成された間隙部が設けられている。前記間隙部に前記部品の前記小径部が収められる。前記２枚の板状部材の各々の幅方向一端面は、前記部品の大径部との接触面となる。
【００１４】本発明の部品検査装置において、不良品データ格納手段は、前記部品が不良品である場合の不良部位毎の前記インピーダンスの値を示す複数の不良品データを格納している。前記判定手段は、更に前記複数の不良品データに基づいて前記部品の不良部位を検出する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発明の部品検査装置の一実施形態を説明する。
【００１６】図１は、本実施形態の概略構成を示したものである。
【００１７】図１に示すように、本実施形態は、被検査対象部品を供給するパーツフィーダー１０と、前記パーツフィーダー１０により供給された部品を搬送する部品搬送機構２０と、搬送された部品を検査する検査機構部３０と、検査の結果に応じて被検査対象部品を良品と不良品とに振り分けるための振分部４０とを備えている。
【００１８】まず、検査機構部３０について説明する。
【００１９】図３および図２に示すように、検査機構部３０では、２つのコイルがブリッジ回路として構成され、周波数ｆａとｆｂの２種類の交流電流ｉがコイルに印加される。被検査対象物がコイルを通過し、被検査対象物の形状または性状によって生じる磁束の変化、すなわち、コイルのインピーダンスの変化を周波数毎に位相解析し、実部（Ｒｅａｌ）と、虚部（Ｉｍａｇ．）の各成分Ｘ、Ｙにより位相値φを得るものである（図４参照）。前記位相値φはφ＝ｔａｎ−１（Ｙ／Ｘ）．で求められる。
【００２０】被検査対象物は、複数の情報、例えば形態特性（形状、寸法）に関する情報と、電磁特性（材質、熱処理硬度、割れ、メッキ等の表面処理）に関する情報とを有している。そこで、本実施形態では、一の被検査対象物から異なる複数の情報を得るために、前述した２種類の周波数ｆａとｆｂを用いることとしている。
【００２１】図５に示すように、ｎ種類の検査周波数を用いる場合、一の検査周波数ｆ１の位相値φ１を一つの要素とし、ｆｎの位相値φｎまでの位相値φ１〜φｎを要素結合してベクトル合成して単一の多重要素ベクトルφαを得る。このベクトルφαは、一の被検査対象物が有する複数の情報を示している。
【００２２】この場合、コイルが設けられる被検査対象物の検査領域には、一定間隔おきに複数個のフォトセンサーが配設されて、一つの被検査対象物についての多点位置スキャニングが行えるようになっている（図１の位置検出トリップセンサー参照）。上記複数のフォトセンサーと協働することにより、被検査対象物の全長に亘る情報を得ることができる。
【００２３】そして、上記構成の装置に、予め良品と分かっている部品（被検査対象物と同等物）と、予め不良品と分かっている部品（被検査対象物と同等物）をそれぞれ一定の数だけ供給することにより、各々、良品のデータ群と不良品のデータ群とを得る。
【００２４】次いで、良品のデータ群と不良品のデータ群とを対比して差異の評価演算を行い、各検査部位毎に特徴付けられたデータの抽出を行うとともに、該データをパターン化する。このように検査部位毎に特徴づけられたパターン化データの特徴毎にデータの分散度合いを統計処理し、しきい値（本例では３σ）を算出する。
【００２５】図６に示すように、事前の学習（ｔｅａｃｈｉｎｇ）によって得られた各特徴毎のパターン化データと、未知の被検査対象部品についての測定データとを対比して、前記しきい値に基づいて比較演算して前記各特徴毎の検査評価値を求め、良品／不良品の判定を行う。すなわち、下記の式（１）において、検査評価値が１００％未満であれば「良品」判定、以上であれば「不良品」判定となる。
【００２６】
検査評価値＝{｜ａ−ｂ｜／しきい値（３σ）}×１００％． ……式（１）
ただし、ａは測定データ、ｂは良品パターン化データである。
【００２７】以下、図７、図８，図９、図１０を参照して、パーツフィーダー１０および部品搬送機構２０について説明する。
【００２８】図７は、パーツフィーダー１０を示す平面図である。図７に示すように、パーツフィーダー１０は、笠状に形成された円板部１２と、この円板部１２の外周部側に周方向に延在して設けられた部品通路部１５とを備えている。
【００２９】円板部１２は、平面視略円形に形成され、その中心部１２ｃの高さが最も高く、径方向外側に向かうに連れて漸次低くなる「笠」状に形成されている。このように、円板部１２の上面が径方向外側に向かうに連れて下がる傾斜面に形成されることで、円板部１２の上面上に搬入された部品（リベットＷ）は、前記傾斜面に沿って外周側に集められる。円板部１２の最外周部には、外周側に集められた部品が円板部１２から落下しないように立上り壁部１２ｋが設けられている。円板部１２は、前記中心部１２ｃを中心として回転駆動される。
【００３０】部品通路部１５は、側面視略Ｕ字型形状に形成され、円板部１２の上部外周側に、円板部１２の外周部に沿って略３６０°旋回するように形成されている。部品通路部１５では、前記Ｕ字形の内部が部品の通路となっている。部品通路部１５の内側端部は円板部１２の上面と略同一面状に形成されている。
【００３１】円板部１２は、部品通路部１５の内側端部１５Ｓから外側端部１５Ｅに向かう旋回方向と同一の向き（図中矢印Ｐの向き）に回転駆動される。これにより円板部１２上に載置された部品Ｗは、部品通路部１５の前記内側端部１５Ｓから段差なく円滑に部品通路部１５の内部に導入されるようになっている。なお、部品通路部１５のＵ字型の径方向内側の立上り壁部１５ｋは、円板部１２上の部品Ｗがそれ以上径方向外方に向かうのを抑制している。
【００３２】部品通路部１５の内部は、前記内側端部（基端部）１５Ｓから前記外側端部（先端部）１５Ｅへの旋回方向Ｐ前方に向かうに連れて、平面視形状が漸次幅狭に形成されている（符号１５Ｈはその幅を示している）。そして、部品通路部１５の平面視形状、すなわち、部品通路部１５の内部は、前記旋回方向Ｐ途中位置から先が、部品Ｗの径寸法よりも一回り大きいだけの大きさに形成されている。このように部品通路部１５の内部が先細りに形成されることで、部品通路部１５内の部品Ｗは、前記旋回方向Ｐ前方に進むに連れて自ずと前記旋回方向Ｐに部品Ｗの軸線を沿う向きに縦一列に整列された状態とされる。
【００３３】図７および図８に示すように、部品通路部１５の前記外側端部１５Ｅの下方には、ホッパー部１６が設けられている。部品通路部１５内を通過した部品Ｗは、自重により落下してこのホッパー部１６に導入される。ホッパー部１６の下部には、開口部１６Ａが設けられている。
【００３４】開口部１６Ａの開口形状は、被検査対象部品であるリベットＷの、略円板状に形成されるツバ（フランジ部、大径部）Ｗａよりも一回り大きく形成されている。これにより、ホッパー部１６に導入されたリベットＷは、開口部１６Ａから自重で落下する。
【００３５】この場合、開口部１６Ａは、リベットＷのツバＷａよりもわずかに一回り大きいに過ぎないため、リベットＷの軸線が開口部１６Ａの開口面に鉛直な状態（垂直に真っ直ぐな状態）となったときのみ、該リベットＷを通過（落下）させるようになっている。
【００３６】ホッパー部１６の下方には、部品方向調整手段１７が配設されている。部品方向調整手段１７は、２枚の長尺な板状部材１７ａ，１７ａを備えている。２枚の板状部材１７ａ，１７ａの間には、リベットＷのツバＷａの径よりも小さく、リベットＷの小径部Ｗｂの径よりも大きい間隙部１７ｃが設けられている。板状部材１７ａ，１７ａは、板状部材１７ａ，１７ａの延在方向先方に向けて漸次下方に傾斜した状態で設置されている。
【００３７】部品方向調整手段１７は、ホッパー部１６の開口部１６Ａから自重で垂直に落下したリベットＷの小径部Ｗｂが、そのまま間隙部１７ｃ内に収まる位置に位置決めされた状態で設置されている。間隙部１７ｃ内に小径部Ｗｂが収まった状態で、ツバＷａは２枚の板状部材１７ａ，１７ａの各々の幅方向一端面１７ｂ，１７ｂに接触して係止されるようになっている。
【００３８】この場合、ホッパー部１６の開口部１６Ａを通過して落下するリベットＷは、ツバＷａと開口部１６Ａとの各々の面積の上記関係から、必ずリベットＷの軸線が鉛直方向に向くように落下するが、その落下する向きは、一通りとは限らず二通りある。
【００３９】すなわち、前述したように、部品通路部１５を通過した部品は、一列に整列されるものの、その向き（ツバＷａが先か、小径部Ｗｂが先か）については、規制されていない。よって、ホッパー部１６では、開口部１６Ａを、先に小径部Ｗｂが通過して次にツバＷａが通過する場合（第１のケース）と、ツバＷａが先に通過して小径部Ｗｂが後に通過する場合（第２のケース）とがある。
【００４０】部品方向調整手段１７では、間隙部１７ｃの幅１７ｂがツバＷａの径寸法より小さく、小径部Ｗｂの径寸法よりも大きいため、前記第２のケースに係るリベットＷが除外される。つまり、前記第２のケースに係るリベットＷは、ツバＷａが板状部材１７ａ，１７ａの前記幅方向一端面１７ｂと干渉衝突した後、部品方向調整手段１７の側方に放出されて、部品方向調整手段１７よりも搬送方向下流側には供給されない。なお、このとき放出された複数のリベットＷは、その下方で集められて、再度パーツフィーダー１０内に投入される。
【００４１】一方、前記第１のケースに係るリベットＷは、板状部材１７ａ，１７ａの前記一端面にツバＷａが係止された状態のまま、板状部材１７ａ，１７ａの前記傾斜方向に自重でスライド移動する。
【００４２】図９は、前述した板状部材１７ａ，１７ａのスライド移動端部を示した図である。図９に示すように、板状部材１７ａ，１７ａの延在方向先端部には、回転ローラ１８が回転自在に設けられている。回転ローラ１８の周面には、凹部１８ａが形成されている。
【００４３】凹部１８ａは、回転ローラ１８の周面において周方向に一定間隔を空けて複数（本例では４つ）設けられている。凹部１８ａは、回転ローラ１８の軸線方向端面１８ｂに開口する（その開口部を符号１８ｃで示す。）ように、前記軸線方向に端面１８ｂまで延設されている。
【００４４】凹部１８ａは、凹部１８ａの延在方向にリベットＷの小径部Ｗｂを沿わせた状態で小径部Ｗｂを収納可能なように、その幅寸法が小径部Ｗｂの径寸法よりも一回り大きく形成されている。但し、凹部１８ａの幅寸法がツバＷａの径寸法よりは小さいのは勿論である。リベットＷの小径部Ｗｂが凹部１８ａに収納されたときに、ツバＷａは、開口部１８ｃから回転ローラ１８の外部に逃げて、ツバＷａと端面１８ｂとが面接触するようになっている。
【００４５】回転ローラ１８は、部品方向調整手段１７により搬送されるリベットＷの小径部Ｗｂの移動方向Ｑ延長線上に凹部１８ａの位置が相当するように設置される。これにより、回転ローラ１８の回転に伴い、部品方向調整手段１７の移動路（間隙部１７ｃ）の位置に対して、回転ローラ１８の周面における凹部１８ａの形成位置が合致したときに、順次、回転ローラ１８の端面１８ｂにリベットＷのツバＷａが係止され、凹部１８ａに小径部Ｗｂが収納される。
【００４６】回転ローラ１８の下方には、前記検査機構部３０まで延びるＬ字型部材（スライド案内部材）１９が設けられている。Ｌ字型部材１９は、回転ローラ１８の凹部１８ａから離脱して自重落下したリベットＷがその内部に供給される。Ｌ字型部材１９において、リベットＷは、自重によりＬ字型部材１９上をＬ字型部材１９の延在方向Ｆにスライドし、検査機構部３０の前記コイルの内部（コイル近傍の所定位置）までリベットＷを案内する（図１０参照）。
【００４７】回転ローラ１８の外周側には、回転ローラ１８の径寸法よりも一回り大きな内径寸法を有する半円筒状部材（保持部材）１８Ｅが設けられている。半円筒状部材１８Ｅは、回転ローラ１８の外周部において、間隙部１７ｃに対向する部分とＬ字型部材１９に対向する部分とにそれぞれ開口部を有し、各々の開口部を通じて回転ローラ１８の凹部１８ａへのリベットＷの導入と排出を行うようになっている。
【００４８】すなわち、半円筒状部材１８Ｅは、回転ローラ１８の回転により複数の凹部１８ａのうち一の凹部１８ａがＬ字型部材１９に対向したときに、該一の凹部１８ａに収納されたリベットＷのみをＬ字型部材１９に落下させ、それ以外の凹部１８ａに収容されたリベットＷが凹部１８ａから離脱するのを防いでいる。
【００４９】上記の構成により、回転ローラ１８を一定速度で回転させれば、一定の向きのリベットＷが一定の速度で検査機構部３０に供給されるため、比較演算処理の遅延およびスキャニング精度の低下を最小限に抑えることができる。
【００５０】なお、本実施形態において、検査機構部３０のコイルセンサーは、図１１に示すような貫通型に限られること無く、座面型でもプローブ型でもよい。
【００５１】
【発明の効果】本発明の部品検査装置によれば、導体部品を所定の磁界に近づけたときの前記磁界の磁束変化に基づいて前記部品の形状または性状の良否を検出する部品検査装置において、前記磁界中に前記部品を一定の向きでかつ一定のタイミングで供給する部品供給手段を設けているため、比較演算処理の遅延およびスキャニング精度の低下を最小限に抑えることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年９月１４日（１９９９．９．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０２８６４
【弁理士】
【氏名又は名称】工藤 実 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−８２９１１（Ｐ２００１−８２９１１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月３０日（２００１．３．３０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２６０７６８ |
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