JPH07318512A - ワーク外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直方体等の小形ワークの外観検査を自動的に
正確に行うワーク外観検査装置の提供。 【構成】 ＤＤモータの回転駆動体１１と一体に固定歯
車１２とターンテーブル６を間欠回転させる機構と、タ
ーンテーブル６に一体に併設された浮遊歯車１５をター
ンテーブル６と同一方向に少ない回転角で回転させる回
転伝達機構１６を備える。ターンテーブル６の周辺部の
ワーク保持用回転ヘッド軸１３に固定された遊星歯車１
４を浮遊歯車１５に噛合させて、ターンテーブル６の間
欠回転で回転ヘッド軸１３とこれに保持されたワーク１
を公転させながら自転させて、ワーク１の下面や側面を
カメラ１０ｂ，…で撮像して外観検査をする。ターンテ
ーブル６の１回の間欠回転毎にワーク１が定角度自転
し、所定回数自転したところでカメラ１０ｂ，…で撮像
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品などの小形ワ
ークの複数面の外観検査をカメラを使って自動的に行う
ワーク外観検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半田メッキされた電極を有するノイズフ
ィルタや抵抗等の直方体チップ状ワークの外観検査に
は、半田メッキ電極の欠けや剥がれ等の複数項目があ
り、各項目の外観検査が直方体ワークの上面、下面、４
側面の計６面毎に行われる。この種の外観検査は、直方
体ワークの６面をカメラで同時撮像することが難しいこ
とから、直方体ワークの複数を治具に整列させておい
て、作業員の目視で行っているのが通常である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】直方体ワークの外観検
査を作業員の目視で行う場合、直方体ワークの６面全部
を検査するためには治具に何回かワークを移し替える必
要があって、作業性が悪く、移し替え時にワークの表面
が傷付くことがあった。また、作業員の目視による外観
検査では、作業員の主観に頼るところが大で、検査ミス
が発生する可能性が高く信頼性に欠けていた。

【０００４】本発明の目的とするところは、直方体ワー
クのような小形ワークの複数面の外観検査を自動的に行
う高作業性、高信頼度のワーク外観検査装置を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ワークの外観
を複数のカメラを使って順に検査する装置で、定角度で
間欠回転する回転駆動体と、回転駆動体と同軸一体に回
転する固定歯車と、固定歯車と同軸一体で周辺部が回転
駆動体の側方に食み出すターンテーブルと、ターンテー
ブルの周辺部の等間隔の複数箇所に固定歯車と軸方向平
行に設置されて先端でワークを着脱自在に保持する回転
ヘッド軸と、ターンテーブルの各回転ヘッド軸に同軸に
固定された遊星歯車と、ターンテーブルと同軸で同一方
向に回転可能に支持され、固定歯車より歯数の多い外周
で遊星歯車と噛合する浮遊歯車と、回転駆動体の回転力
で浮遊歯車をターンテーブルと同期させて同一方向に、
ターンテーブルの回転角より所定の割合で小さくした回
転角で回転させる回転伝達機構と、ターンテーブルの回
転ヘッド軸がターンテーブルの間欠回転で停止する所定
の複数の検査ステーションに配置されて、回転ヘッド軸
に保持されたワークの外観を検査する複数のカメラとを
備え、回転駆動体でターンテーブルを間欠回転させ、こ
の回転でターンテーブルの回転ヘッド軸に保持されたワ
ークを所定角度ずつ自転させながら公転させてカメラが
配置されている検査ステーションに順に搬送するように
したことを特徴とする。

【０００６】前記回転伝達機構は、固定歯車の外周の歯
に定位置で噛合する第１軸外部固定歯車と、浮遊歯車と
同軸一体で固定歯車と歯数が同一の副浮遊歯車と、第１
軸外部固定歯車より歯数が少なくて副浮遊歯車の外周の
歯に定位置で噛合する第２軸外部固定歯車と、第１軸外
部固定歯車の回転力で第２軸外部固定歯車を同一回転角
で回転させるタイミングベルトを備えた構成が望まし
い。

【０００７】

【作用】ターンテーブルの回転ヘッド軸にワークを保持
させて、回転駆動体でターンテーブルを一定角度で１ピ
ッチ間欠回転させると、回転伝達機構で浮遊歯車がター
ンテーブルより小さい角度で同一方向に１ピッチ間欠回
転し、このターンテーブルと浮遊歯車の回転角の差に応
じて回転ヘッド軸が自転してワークが公転しながら自転
する。ターンテーブルが１ピッチ間欠回転するときのワ
ークの１回の自転角度は、ターンテーブルの外径が大き
くなっても浮遊歯車等の歯車の歯数の選択で任意に十分
小さく設定できて、ターンテーブルを高速回転させても
ワークが高速で自転し、回転ヘッド軸から脱落する等の
心配無くしてワークをカメラの設置されている検査ステ
ーションに送り込むことができる。検査ステーションで
のカメラの方向が同じでも、検査ステーションにワーク
が自転して送られるために、各検査ステーションでカメ
ラで撮像されるワークの被検査面が異なり、ワークの全
面に亘って外観検査が行われる。

【０００８】

【実施例】以下、具体的な一実施例について図面を参照
して説明する。

【０００９】図１は、本発明のワーク外観検査装置を含
む装置全体の概略を示す平面図であり、図２は外観検査
されるワーク１の斜視図である。ワーク１は、例えば直
方体のチップ状電子部品で、これの全面である６面、つ
まり図２において上面のＡ面、両側面のＢ面とＤ面、両
端面のＥ面とＦ面、下面のＣ面が外観検査される。この
外観検査は、ワーク１の半田メッキされた電極２、２’
の欠けや剥がれ等の複数項目で行われる。尚、図２に示
される一方の電極２’の斜線は、ワーク１の方向性を明
確にするためのものであり、この電極２’の方向性は図
３のワーク１の黒点で表してある。

【００１０】図１の装置は、パーツフィーダ３と直進フ
ィーダ４と前後２連のターンテーブル５、６を備え、前
段のターンテーブル５の周辺に１台のカメラ１０ａが配
置され、後段のターンテーブル６の周辺に５台のカメラ
１０ｂ〜１０ｆが配置される。パーツフィーダ３から直
進フィーダ４にワーク１が例えばＡ面を上にして一列に
整列されて搬送され、直進フィーダ４から前段のターン
テーブル５にワーク１が１個ずつ送り出される。

【００１１】前段のターンテーブル５は周辺部に等間隔
で複数、例えば１６ヘッド７，…を有し、隣接するヘッ
ド７，…の配列角度（２２．５゜）でターンテーブル５
が間欠回転する。ターンテーブル５の１回の間欠回転毎
に直進フィーダ４からワーク１が、例えば図３に示すよ
うにＥ面を後端にして１個ずつヘッド７に供給される。
ヘッド７は、図示しないチャック機構でもって供給され
たワーク１の両側面をチャックする。ワーク１をチャッ
クしたヘッド７がターンテーブル５の４回目の間欠回転
で直進フィーダ４から９０゜の角度の第１検査ステーシ
ョンＳ₁ に送られると、第１検査ステーションＳ₁ の真
上に配置されたカメラ１０ａでワーク１のＡ面が撮像さ
れ、Ａ面の外観検査が行われる。第１検査ステーション
Ｓ₁ のヘッド７がターンテーブル５の間欠回転で直進フ
ィーダ４と１８０゜反対のワーク受け渡しステーション
Ｓ₂ に送られると、このヘッド７から後段のターンテー
ブル６のヘッド８にワーク１が自動供給される。前後段
のターンテーブル５，６の間欠回転毎に、第１検査ステ
ーションＳ₁ でワーク１のＡ面外観検査が行われ、ワー
ク受け渡しステーションＳ₂ でワーク１の受け渡しが行
われる。

【００１２】後段のターンテーブル６は周辺部に等間隔
で複数、例えば３２ヘッド８，…を有し、このヘッド
８，…の配列角度θでターンテーブル６が間欠回転す
る。本発明は、後段のターンテーブル６の回転駆動機構
を特徴とするもので、その具体例を図４乃至図７に基づ
き説明する。

【００１３】図４は、ワーク１のＡ面を除く５面の外観
を５台のカメラ１０ｂ〜１０ｆで検査をするワーク外観
検査装置が示され、これは定位置に設置されたＤＤモー
タ等の回転駆動体１１を駆動源にしてターンテーブル６
を３６０゜／３２＝１１．２５゜の定角度で間欠回転さ
せる。回転駆動体１１は円形で、その上部に同軸に固定
歯車１２とターンテーブル６が固定される。固定歯車１
２は回転駆動体１１の外径より少し大きな外周に例えば
３６０歯数の歯を有する。ターンテーブル６の各ヘッド
８，…にターンテーブル６の軸方向に平行に回転ヘッド
軸１３，…が自転可能に固定され、各回転ヘッド軸１
３，…の下部外周に同軸に遊星歯車１４が固定される。
また、各回転ヘッド軸１３，…の下端に、ワーク１を着
脱自在に真空吸着して保持するワーク吸着手段、例えば
吸着ノズル２１が突設される。各回転ヘッド軸１３，…
の遊星歯車１４，…は、ターンテーブル６の下方に同軸
かつ平行に配置された浮遊歯車１５の外周の歯に噛合す
る。

【００１４】浮遊歯車１５と固定歯車１２の間に回転伝
達機構１６が設置される。これは固定歯車１２の回転力
で浮遊歯車１５をターンテーブル６と同期させて同一方
向にかつ、ターンテーブル６の回転角より所定の割合で
小さくした回転角で回転させる。回転伝達機構１６の具
体例が図５（ａ）及び（ｂ）と図６に示され、これは固
定歯車１２に定位置で噛合する第１軸外部固定歯車１７
と、浮遊歯車１５と同軸一体で固定歯車１２と歯数が同
一の副浮遊歯車１９と、第１軸外部固定歯車１７より歯
数が少なくて副浮遊歯車１９に定位置で噛合する第２軸
外部固定歯車１８と、第１軸外部固定歯車１７の回転力
で第２軸外部固定歯車１８を同一回転角で同一方向に回
転させるタイミングベルト２０を備える。

【００１５】浮遊歯車１５と副浮遊歯車１９の一体物
は、その内周部分が固定リング２２にベアリング２３を
介して支持される。固定リング２２は、回転駆動体１１
の側方近傍に立設された支柱２４の上端で固定される。
固定歯車１２と固定リング２２の間にベアリング２５が
設置される。第１軸外部固定歯車１７と第２軸外部固定
歯車１８の一対は、回転駆動体１１の側方に支柱２６で
固定された支持板２７に支持される。

【００１６】ターンテーブル６の１つのヘッド８が前段
のターンテーブル５とのワーク受け渡しステーションＳ
₂ に搬入されると、このヘッド８の回転ヘッド軸１３の
吸着ノズル２１に１個のワーク１のＡ面が真空吸着され
る。このワーク１は、Ｅ面をターンテーブル６の中心に
向けた方向性で吸着ノズル２１に吸着される。図３に示
すように、ターンテーブル６の３２ヘッド８，…が停止
する３２ステーションの内の、ワーク受け渡しステーシ
ョンＳ₂ から連続する４ステーション毎に在って、それ
ぞれの成す角度が４５゜である計５つのステーションＳ
₃ 〜Ｓ₇ が第２〜６検査ステーションで、各第２〜第６
検査ステーションＳ₃ 〜Ｓ₇ に１台ずつカメラ１０ｂ〜
１０ｆが配置される。始めの第２検査ステーションＳ₃
でワーク１の下面であるＣ面の外観がカメラ１０ｂで検
査される。第３〜第６検査ステーションＳ₄ 〜Ｓ₇ でワ
ーク１の側面と端面であるＥ面、Ｄ面、Ｆ面、Ｂ面の外
観が順に対応するカメラ１０ｃ〜１０ｆで検査される。
第６検査ステーションＳ₇から後の連続する３ステーシ
ョンＳ₈ 〜Ｓ₁₀がワーク排出ステーションで、始めのワ
ーク排出ステーションＳ₈ で外観不良品ワークがヘッド
８から排出され、次のワーク排出ステーションＳ₉ で外
観未判定ワークがヘッド８から排出され、残りのワーク
排出ステーションＳ₁₀で外観良品ワーク１がヘッド８か
ら排出される。

【００１７】ターンテーブル６の周辺部の第２検査ステ
ーションＳ₃ において、回転ヘッド軸１３の吸着ノズル
２１に吸着されたワーク１の下面（Ｃ面）を検査するカ
メラ１０ｂは、図４の鎖線で示すようにターンテーブル
６の周辺部下方に配置される。その結果、ターンテーブ
ル６の周辺部の下方にカメラ１０ｂが配置できる空間を
作るためにターンテーブル６の外径は、回転駆動体１１
の外径より十分大きく設定される。また、ターンテーブ
ル６の回転ヘッド軸１３の遊星歯車１４と噛合する浮遊
歯車１５もターンテーブル６と同程度の大きな外径のも
のが使用される。

【００１８】ターンテーブル６の各回転ヘッド軸１３，
…に支持されたワーク１，…は、ターンテーブル６の１
１．２５゜の１ピッチ間欠回転で公転すると共に、所定
角度ずつ自転する。この１回の自転角は、各歯車の歯数
で決まる。上記実施例においては、固定歯車１２の歯数
が３６０、第１軸外部固定歯車１７の歯数が４０、第２
軸外部固定歯車１８の歯数が３６、副浮遊歯車１９の歯
数が３６０、浮遊歯車１５の歯数が４８０、遊星歯車１
４の歯数が２４に設定されて、ワーク１の１回の自転角
が９０゜／４＝２２．５゜に設定される。

【００１９】次に、上記歯数の各歯車によるターンテー
ブル６の駆動とワーク外観検査の動作例を説明する。

【００２０】回転駆動体１１と固定歯車１２とターンテ
ーブル６の一体物が図７の矢印で示す反時計回りに所定
のヘッド配列角度θの１１．２５゜だけ回転すると、歯
数３６０の固定歯車１２に噛合する歯数４０の第１軸外
部固定歯車１７が時計回りに（１１．２５゜×３６０）
／４０＝１０１．２５゜の角度で回転する。同時にター
ンテーブル６の各ヘッド８，…も１１．２５゜だけ公転
し、ワーク受け渡しステーションＳ₂ のヘッド８が次ス
テーションＳ₂ ’に移動する。

【００２１】第１軸外部固定歯車１７が時計回りに１０
１．２５゜回転すると、タイミングベルト２０により第
２軸外部固定歯車１８も時計回りに１０１．２５゜回転
する。歯数３６の第２軸外部固定歯車１８が時計回りに
１０１．２５゜回転すると、これに噛合する歯数３６０
の副浮遊歯車１９が反時計回りに（１０１．２５゜×３
６）／３６０＝１０．１２５゜の角度で回転する。する
と副浮遊歯車１９と一体の浮遊歯車１５も１０．１２５
゜の角度で反時計回りに回転する。

【００２２】歯数４８０の浮遊歯車１５が反時計回りに
１０．１２５゜回転すると、これと噛合する歯数２４の
遊星歯車１４が時計回りに計算上で（１０．１２５゜×
４８０）／２４＝２０２．５゜だけ回転しようとする。
ここでターンテーブル６が１１．２５゜回転して１ヘッ
ド８の回転ヘッド軸１３が１１．２５゜だけ公転する結
果、ターンテーブル６の１１．２５゜の回転角と浮遊歯
車１５の１０．１２５゜の回転角の差１．１２５゜だけ
浮遊歯車１５に対して遊星歯車１４が公転し、この１ピ
ッチの公転で遊星歯車１４は（１．１２５゜×４８０）
／２４＝２２．５゜の定角度で反時計回りに自転する。

【００２３】つまり、図７のワーク受け渡しステーショ
ンＳ₂ のヘッド８の回転ヘッド軸１３が反時計回りの次
ステーションＳ₂ ’に公転すると、この回転ヘッド軸１
３が反時計回りに２２．５゜自転し、回転ヘッド軸１３
に保持されたワーク１が反時計回りに２２．５゜自転す
る。ターンテーブル６の間欠回転が４回行われると、ワ
ーク受け渡しステーションＳ₂ のワーク１は、２２．５
゜ずつ自転しながら９０゜回転したところで第２検査ス
テーションＳ₃ に送られる。ワーク受け渡しステーショ
ンＳ₂ でワーク１は、Ｅ面を内側に向けてＡ面が回転ヘ
ッド軸１３の吸着ノズル２１に吸着されているので、こ
の姿勢から９０゜回転させた第２検査ステーションＳ₃
のワーク１はＢ面が外向きになる。第２検査ステーショ
ンＳ₃ でワーク１は下面のＣ面がカメラ１０ｂで撮像さ
れて、Ｃ面の外観検査が行われる。

【００２４】ターンテーブル６が更に４ピッチ間欠回転
すると、第２検査ステーションＳ₃のヘッド８の回転ヘ
ッド軸１３が２２．５゜ずつ反時計回りに自転しながら
９０゜回転したところで第３検査ステーションＳ₄ に送
られる。第３検査ステーションＳ₄ のワーク１は、Ｅ面
が外向きとなっており、このＥ面が対向する位置に配置
されたカメラ１０ｃで撮像されて、Ｅ面の外観検査が行
われる。

【００２５】以上の要領で第３検査ステーションＳ₄ か
ら第４検査ステーションＳ₅ に９０゜回転して移動した
ワーク１は、Ｄ面が外向きとなってカメラ１０ｄでＤ面
の外観検査が行われる。また、第４検査ステーションＳ
₅ から第５検査ステーションＳ₆ に移動したワーク１
は、Ｆ面が外向きとなってカメラ１０ｅでＦ面の外観検
査が行われる。更に、第５検査ステーションＳ₆ から第
６検査ステーションＳ₇に移動したワーク１は、Ｂ面が
外向きとなってカメラ１０ｆでＢ面の外観検査が行われ
る。第６検査ステーションＳ₇ でワーク１の全面の外観
検査が完了する。完了した外観検査の結果データでもっ
てワーク１が排出ステーションＳ₈ 〜Ｓ₁₀のいずれかで
ターンテーブル６より排出される。

【００２６】尚、以上のようなワーク外観検査のための
ワーク１の公転と自転は、仮に浮遊歯車１５を固定して
おいても実施できる。この場合、ターンテーブル６の周
辺下方にカメラ１０ｂが配置できるスペースを確保する
ために、浮遊歯車１５に外径が回転駆動体１１より十分
大きなものを使用している関係から、浮遊歯車１５を１
１．２５゜回転させると遊星歯車１４が２２５．５゜と
大きな角度で回転する。そのため、ターンテーブル６の
１ピッチの回転速度を極遅くしないと、１ピッチ間欠回
転で２２５．５゜も回転するワーク１が遠心力で吸着ノ
ズル２１から振り飛ばされる恐れが生じる。

【００２７】しかし、上記実施例のように、浮遊歯車１
５をターンテーブル６の１ピッチの回転角（１１．２５
°）より小さい回転角（１０．１２５°）で同一方向に
回転させるようにすると、ターンテーブル６の１ピッチ
の間欠回転で遊星歯車１４は２２．５゜の小さな角度だ
け回転することになり、ターンテーブル６の１ピッチの
回転速度を高速化してもワーク１が遠心力で吸着ノズル
２１から振り飛ばされる心配が無くなる。実際、ターン
テーブル６を１ピッチ当たり移動０．１２秒、停止０．
１８秒で高速間欠回転させてもワーク１の脱落が無く、
ワーク１の外観検査の高速化が容易になった。

【００２８】また、ターンテーブル６の各ヘッド８，…
の回転ヘッド軸１３，…の自転を、各ヘッド８，…に単
独に設置したモータ等で実施することも可能であるが、
このようにすると装置全体が複雑大型化して高価とな
り、かつ、装置全体の保守管理が面倒となる。上記実施
例のようにターンテーブル６の各ヘッド８，…の回転ヘ
ッド軸１３，…を回転駆動体１１の回転・停止に同期し
て共通の歯車で自転させるようにすると、装置全体の構
成部品点数が少なくできて小型化、低コスト化が容易と
なる。

【００２９】尚、本発明装置で外観検査されるワークの
形状は直方体に限らず、円盤形や球形等であってもよ
く、ワークの形状に合わせてターンテーブルのヘッド
数、ターンテーブルの１ピッチ間欠回転時での回転ヘッ
ド軸の自転角が設定される。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、ターンテーブルの周辺
部の回転ヘッド軸にワークを保持させて、ターンテーブ
ルを一定角度で１ピッチ間欠回転させると、ターンテー
ブルより小さい角度で同一方向に１ピッチ間欠回転する
浮遊歯車の回転角に応じて回転ヘッド軸が自転して、ワ
ークが公転しながら所定角度ずつ自転するので、ワーク
の側面や下面のカメラによる外観検査が自動的に正確に
行えるワーク外観検査装置が提供できる。

【００３１】また、ターンテーブルが周辺のヘッド数の
多い、大径のものであっても、ターンテーブルに併設し
た浮遊歯車が回転ヘッド軸の１回の自転角を小さく抑制
して、回転ヘッド軸の自転でワークが脱落するのを防止
するので、ターンテーブルの高インデックス化が容易と
なり、ワークの高速外観検査が可能となる。

【００３２】また、ターンテーブルの各回転ヘッド軸を
固定歯車等の共通の歯車を使って自転させるため、装置
全体の小型化、低コスト化が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るワーク外観検査装置の実施例を説
明するための要部平面図

【図２】ワークの一例を示す斜視図

【図３】図１のワーク外観検査装置における要部拡大平
面図

【図４】図１のワーク外観検査装置の部分断面を含む側
面図

【図５】（ａ）（ｂ）は図４のワーク外観検査装置の異
なる２箇所での各部分断面図

【図６】図４のワーク外観検査装置の要部斜視図

【図７】図６の各歯車の平面配置関係を示す平面図

【符号の説明】

１ ワーク ６ ターンテーブル １０ｂ〜１０ｆ カメラ １１ 回転駆動体 １２ 固定歯車 １３ 回転ヘッド軸 １４ 遊星歯車 １５ 浮遊歯車 １６ 回転伝達機構 １７ 第１軸外部固定歯車 １８ 第２軸外部固定歯車 １９ 副浮遊歯車 ２０ タイミングベルト ２１ ワーク吸着手段（吸着ノズル）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定角度で間欠回転する回転駆動体と、回
   転駆動体と同軸一体に回転する固定歯車と、固定歯車と
   同軸一体で周辺部が回転駆動体の側方に食み出すターン
   テーブルと、ターンテーブルの周辺部の等間隔の複数箇
   所に固定歯車と軸方向平行に設置されて先端でワークを
   着脱自在に保持する回転ヘッド軸と、回転ヘッド軸に同
   軸に固定された遊星歯車と、ターンテーブルと同軸で同
   一方向に回転可能に支持され、固定歯車より歯数の多い
   外周で遊星歯車と噛合する浮遊歯車と、回転駆動体の回
   転力で浮遊歯車をターンテーブルと同期させて同一方向
   に、ターンテーブルの回転角より所定の割合で小さくし
   た回転角で回転させる回転伝達機構と、回転ヘッド軸が
   ターンテーブルの間欠回転で停止する所定の複数の検査
   ステーションに配置されて、回転ヘッド軸に保持された
   ワークの外観を検査する複数のカメラとを備えたワーク
   外観検査装置。
2. 【請求項２】 前記回転伝達機構は、固定歯車の外周の
   歯に定位置で噛合する第１軸外部固定歯車と、浮遊歯車
   と同軸一体で固定歯車と歯数が同一の副浮遊歯車と、第
   １軸外部固定歯車より歯数が少なくて副浮遊歯車の外周
   の歯に定位置で噛合する第２軸外部固定歯車と、第１軸
   外部固定歯車の回転力で第２軸外部固定歯車を同一回転
   角で回転させるタイミングベルトとを備えたことを特徴
   とする請求項１記載のワーク外観検査装置。
3. 【請求項３】 前記回転ヘッド軸がターンテーブルの４
   ピッチ間欠回転毎に９０°ずつ自転すると共に、前記４
   ピッチ間欠回転毎に停止する少なくとも４つの検査ステ
   ーションに各々カメラを備えたことを特徴とする請求項
   １記載のワーク外観検査装置。