頭付きワークの検査装置
【課題】ねじのような頭付き棒状ワークの良品・不良品を選別する検査装置において、選別速度のアップと低廉化とを図る。
【解決手段】検査装置は、複数の単位通路１３〜１７がコーナー部４〜７で方向変換しながら連続したワーク移動路を備えている。各単位通路１３〜１７は平行に伸びるガイドレール１８〜２２の対で構成されており、ねじ（ワーク）１は頭３を上にした吊り下げ姿勢で移動する。ねじ１の移動はエアシリンダ２８〜３１で行われる。例えば、第３コーナー部６において第１センサ８で全長の測定が行われ、第４単位通路１６の通過途中において第２センサ９で頭３の外径の測定が行われ、第４単位通過１７において第３センサ１０で軸（ねじ部）２の外径の検査が行われる。
【解決手段】検査装置は、複数の単位通路１３〜１７がコーナー部４〜７で方向変換しながら連続したワーク移動路を備えている。各単位通路１３〜１７は平行に伸びるガイドレール１８〜２２の対で構成されており、ねじ（ワーク）１は頭３を上にした吊り下げ姿勢で移動する。ねじ１の移動はエアシリンダ２８〜３１で行われる。例えば、第３コーナー部６において第１センサ８で全長の測定が行われ、第４単位通路１６の通過途中において第２センサ９で頭３の外径の測定が行われ、第４単位通過１７において第３センサ１０で軸（ねじ部）２の外径の検査が行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ねじ類のような頭付きワーク（頭付き棒状部材）の寸法類を検査（計測）して良品と不良品とを識別する検査装置（選別装置）に関するものである。ここにねじ類とは、外周にねじ山（雄ねじ）が形成されているものを言い、木ねじやタッピンねじ、ドリルねじ、小ねじ（ビス）、ボルトなどを総称するものである。頭付きワークは軸の一端に当該軸よりも大径の頭を設けてなる物品の総称であり、リベット、釘、締結用ピン、アンカー類などの打ち込み式ファスナーが挙げられる。なお、ねじ類と打ち込み式ファスナーとは頭付きファスナーと呼ぶことも可能である。
【０００２】
また、寸法類とは、長さや厚さや外径や距離等の純然たる寸法に加えて、形状、真直率（曲がりの程度）、表面粗さなども含む概念である（これら形状や表面粗さ等も詰めると寸法データに還元されるので、本願では、寸法類と総称している。）。
【背景技術】
【０００３】
ねじは製造してから出荷する前に検査されて不良品が排除される。検査項目としては、全長、頭部の外径、軸（ねじ部）の外径（呼び径）、ねじ部の谷径、ピッチなどの多くの項目がある。また、ねじの種類に応じた特有の項目も存在する。但し、常に全項目のチェックが要求される訳ではなく、例えば、全長と頭部大径とねじ部外径との３種類だけの検査で済まされる場合もある。
【０００４】
そして、ねじの検査は、ねじを整列させて移送しつつ行うようになっており、その例として特許文献１には、ねじを回転円板の縁部に吊り下げて鉛直姿勢にして水平移動させつつ、移動途次においてカメラで撮影して画像処理することで各種の項目を検査することが開示されている。また、特許文献２，３には、ねじを直線状の移送路に沿って移送しつつカメラで撮影して画像処理することで各種項目を検査する技術が開示されている。
【特許文献１】特許第３５１９３５６号公報
【特許文献２】特許第３３２９９６６号公報
【特許文献３】特開平６−１６７３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記各特許文献は、近年の画像処理技術のめざましい進歩を背景にしているものであるが、画像処理装置を使用するのは、まず第一に価格が高いという問題点がある。特に、検査能率を高くしようとすると処理能力の高い装置を採用せねばならず、すると、益々コストが嵩むことになる。画像処理装置を使用した場合の第２の問題点は、塵埃がカメラに付着して撮像精度が低下するというように検査場所の環境によって影響を受けることがある点である（光電式センサや赤外線センサを使用した場合も同様の問題がある。）。
【０００６】
更に、画像処理技術を使用した検査装置では、カメラの焦点がぴったり合うようにねじを所定位置に停止させねばならないが、ねじには停止によって慣性力が作用するため、停止・前進に要する時間を縮めるには限度があり、このために検査能率を高め難いという問題もあった。特に、特許文献１のようにロータリー式の装置の場合、回転円板は割り付け装置によって正確に停止させねばならないため、処理速度を高めることの限界が顕著に現われるのみならず、割り付け装置は高価であるためコスト面でも不利であった。
【０００７】
本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、ねじのような頭付き棒状ワークの検査装置について、検査能率のアップ、環境の影響の排除によるランニングコストの低減、装置全体としてのコストダウンといったことを実現せんとすることにある。
【０００８】
ところで、センサ類は多くの種類のものがあり、その例として、ワークとの間隔を精密（例えばμｍ単位で）測定できる高周波発振型等の非接触式近接センサが安価に市販されている。しかし、ワークの表面に凹凸がある場合やワークが移動している場合、近接センサでは正確に検知し難い場合がある。本願発明はこの点にも配慮しており、複雑な形状のワークを安価な近接センサで簡易に検査できるようにすることも目的の一つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明者は、ロータリー式の送りや画像処理装置を使用した検査方法（計測方法）の持つ問題に関する知見に基づき、ワーク移動路の形態と送り手段、及びセンサの種類について複合的に考察することにより、本願発明を完成させるに至った。
【００１０】
本願発明が対象とする検査装置は、軸の一端に頭を設けたワークが頭を上にした鉛直姿勢で水平移動するワーク移動路と、前記ワークをワーク移動路に沿って強制的に水平移動させる送り手段と、前記ワーク移動路の近傍に配置したセンサとを備えている。前記ワーク移動路は平面視で平行に延びるガイドレールの対で構成されており、前記ワークは、軸は両ガイドレールの間のガイド溝に移動自在に嵌まって頭の座面は両ガイドレールで摺動自在に支持されるようになっており、更に、前記ワークは、前記両ガイドレールで吊り下げられて水平移動しつつ寸法類が前記センサで計測されるようになっている。
【００１１】
そして、本願発明では、前記ワーク移動路は、平面視直線状の単位通路がコーナー部を介して交叉しつつ連続した形態になっている一方、前記送り手段は、前記単位通路に対応して配置されたプッシャーの群から成っており、各プッシャーは、単位通路の箇所でワークを一方向に押すように配置されている。
【００１２】
本願発明は多くの局面を持っている。その例として請求項２の発明は、請求項１において、前記ワーク移動路は複数のコーナー部を備えており、複数のコーナー部の近傍及び少なくとも１つの単位通路の略中途部に計測対象が相違するセンサをそれぞれ配置している。
【００１３】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明をねじ類の検査に適用したものであり、ねじ類は、外周にねじ山が形成された軸の一端に頭を設けてなる構成である。そして、請求項３の検査装置は、請求項２において、前記ワーク移動路は少なくとも３つのコーナー部を有しており、前記３つのコーナー部の近傍と４つの単位通路の略中間部とのうちの任意の部位に、ねじ類の全長を計測するためのセンサと、ねじ類における頭の外径を計測するためのセンサと、ねじ類におけるねじ山の外径を計測するためのセンサとが、互いに分散した状態で配置されている。なお、ねじの曲がりを計測することも可能である。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１〜３のうちの何れかにおいて、前記各センサは、高周波発振型又は磁気型若しくは静電容量型の近接センサになっている。
【００１５】
更に請求項５の発明では、請求項１〜４のうちのいずれかにおいて、前記センサとワークとの間には、ワークが通過すると当該ワークの表面に直接に又はガイド体を介して弾性に抗して当たってセンサとの間隔が変化する検知板が配置されており、前記センサと検知板との間隔を計測することによってセンサとワークとの間隔寸法が間接的に計測されるようになっている。
【発明の効果】
【００１６】
従来技術ではワークは停止の前後で同じ方向に向いているため停止に際して慣性力が作用しており、そこで、ワークを正確な位置に停止させるためには移送速度をあまり高くすることができないのであったが、本願発明ではワークをワーク移動路のコーナー部で停止させるものであるため、ワークは従来より高速で移動していても正確に停止する。換言すると、本願発明ではワーク移動路のコーナー部がワークを強制的に停止させるストッパーの役割を果たしており、このため、ワークを高速で移動させていてもコーナー部に正確に停止させることができるのである。
【００１７】
また、ワークは各単位通路に対応して設けたプッシャーで押されて直線移動するに過ぎないため、ワークの移送速度を高くすることも極めて容易である。このように本願発明の検査装置は、ワークを高速移動させて正確に停止させることができるため、ワークの検査能率を格段に向上させることが可能になる。また、プッシャーとしては例えばエアシリンダや電磁ソレノイドのような安価なものを使用でき、しかも高価な割り付け装置は不要であるため、製造コストの抑制にも貢献できる。
【００１８】
ところで、一般に頭付きで棒状のワークは全長や外径等の複数の寸法類を検査せねばならないことが多く、この場合、コーナー部を１箇所のみ設けてこの１箇所のコーナー部で全ての寸法類を検査することも理論的には可能ではあるが、この場合はセンサの設置場所の設定が面倒になったり、センサの種類によっては干渉等のために同時計測ができなくなったりする虞がある。これに対して請求項２や請求項３のようにワーク移動路に複数のコーナー部を設けて各コーナー部で別々の寸法を検査（計測）する構成を採用すると、複数のセンサをスペースや干渉の問題を回避した状態で設置できる利点がある。
【００１９】
また、請求項４のようにセンサとして高周波発振型又は磁気型若しくは静電容量型を採用すると、光学式のセンサではないため、塵埃の影響を受けることなく長期にわたって安定した稼働させることができる。この点も本願発明の大きな利点である。
【００２０】
更に、請求項５のように構成すると、ワークの検査箇所に凹凸がある場合や、ワークを移動させつつ検査させたりせねばならない場合であっても、検知板は広い面積（幅や長さ）とすることができるため、近接センサやポテンショメータのような安価なセンサ類を使用してワークとの間隔を検知（計測）することが可能になる。その結果、検査能率のアップやコストダウンに一層貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態はねじの検査装置に適用している。
【００２２】
(1).検査対象・検査の流れ
図１（Ｂ）に示すように、ねじ１は軸２と皿形の頭３とを備えており、軸２にはその全長にわたって雄ねじ（ねじ山）が形成されている（但し、ねじ山の表示は部分的にしか描いていない。）。頭３には十字穴が形成されている。本実施形態では、ねじ１は、全長と頭３の外径と軸２の外径（正確には雄ねじ部の外径である呼び径）の３つの項目が計測される。
【００２３】
敢えて述べるまでもないが、軸２にはねじ無し部が存在している場合もある。また、軸２の先端はフラットに表示しているが、先端部の形状はねじの種類（例えばタッピンねじ、ドリルねじ、木ねじ等）によって相違することになる。
【００２４】
図１（Ｂ）に簡単に示すように、ねじ１は第１〜第４の各コーナー部４〜７で進行方向を９０°ずつ変えて移動するようになっており、第３コーナー部６において第１センサ８で全長が検査され、第３コーナー部７と第４コーナー部８との間の中途部において第２センサ９で頭部３の外径が検査され、第４コーナー部７よりも下流側の通路において第３センサ１０で軸部２の外径が検査される。
【００２５】
(2).ワーク移動路の構成
まず、図１（Ａ）及び図２，３に基づいてワーク移動路を説明する。図１（Ａ）は検査装置の概略斜視図、図２は平面図、図３のうち（Ａ）は図２の III(A)-III(A)視断面図、（Ｂ）は図２の III(B)-III(B)視断面図、（Ｃ）は部分的な拡大断面図、（Ｄ）は別例の拡大断面図である。図１（Ａ）や図２に示すように検査装置はベース板（テーブル）１２を備えており、このベース板１２に各構成部材が配置されている。
【００２６】
検査装置は、ねじ１を鉛直姿勢で移動させるワーク移動路（ねじ移動路）を備えており、このワーク移動路は、ねじ１を平面視で一直線方向に移動させる第１〜第５の単位通路１３〜１７で構成されている。第１単位通路１３と第２単位通路１４とは第１コーナー部４を介して交叉しており、第２単位通路１４と第３単位通路１５とは第２コーナー部５を介して交叉しており、第３単位通路１５と第４単位通路１６とは第３コーナー部６を介して交叉しており、第４単位通路１６と第５単位通路１７とは第４コーナー部７を介して交叉している。図２では、各コーナー部４〜７は便宜的に点線の円で囲って表示している。
【００２７】
ワーク移動路は平行に延びるガイドレール（ガイド部材）の対で構成されている。すなわち、第１単位通路１３は主として第１ガイドレール１８の対で構成されており、第２単位通路１４は主として第２ガイドレール１９の対で構成されており、第３単位通路１５は主として第３ガイドレール２０の対で構成されており、第４単位通路１６は主として第４ガイドレール２１の対で構成されており、第５単位通路１７は第５ガイドレール２２の対で構成されている。
【００２８】
第１コーナー部４と第３コーナー部６とはねじ１の進行方向から見て右に曲がっており、第２コーナー部５と第４コーナー部７とは左に曲がっている（コーナー部の曲がり方向はねじ１の進行方向に向かって順次違っている）。従って、第１単位通路１３と第３単位通路１５と第５単位通路１７とは平面視で同じ方向に延びており、第２単位通路１４と第４単位通路１６とは同じ方向に延びている。第５単位通路１７を構成するガイドレール２２の対は、ねじ１の進行方向に向かって右側のものが平面視で短くなっている。これは、不良品を第５単位通路１７と直交した方向に排除するためである。
【００２９】
第１単位通路１３はねじ１の導入口であり、その始端にシュート２３の終端が近接又は接続されている。図３（Ａ）に示すように、シュート２３も平行に延びるガイドレール２４の対で構成されており、両ガイドレール２４でねじ１の頭３の座面３ａがスライド自在に支持されている。シュート２３の上面にはねじ１の飛び出しを防止するための上カバー２４ａが固定されている。シュート２３にはパーツフィーダ（図示せず）からねじ１が頭３を上にした姿勢で整列して送られる。
【００３０】
シュート２３がバイブレータを有する振動式になっている場合は、振動が検査装置に伝播するのを防止するため、シュート２３の終端と第１単位通路１３の始端との間には僅かの隙間を開けておくのが好ましい。シュート２３が傾斜式であってねじ１が自重で移動する場合は、シュート２３の終端を第１単位通路１３の始端に当接させても構わない。
【００３１】
各単位通路１３〜１７でのねじ１の移送態様はシュート２３と共通しており、ねじ１の頭３の座面３ａを各ガイドレール１８〜２２でスライド自在に支持することにより、ねじ１を吊り下げられた鉛直姿勢で移動させるようになっている。図３（Ｃ）に示すように、各ガイドレール１８〜２２の上端部にはねじ１の座面３ａが重なる傾斜面２５が形成されている。従って、ねじ１の座面３ａが正確に加工されている限り、ねじ１の軸心はガイドレール１８〜２２の対の中間点を移動する。
【００３２】
敢えて述べるまでもなく、ガイドレール１８〜２２の対で挟まれた部分はねじ１の軸２が通るガイド溝になっている。図３（Ｃ）では雄ねじ部２ａがガイドレール１８〜２２の内側面に当たった状態を描いているが、実際には若干のクリアランスがある。図３（Ｄ）では、ねじ１の軸２がねじ無し部２ｂを備えている場合の送り状態を示している。
【００３３】
図２及び図３（Ｂ）に示すように、第１単位通路１３を構成する一方の第１ガイドレール１８には、ねじ１が通過する度に信号を発するカウントセンサ２６が固定されている。カウントセンサ２６はねじ１の存在を検知するに過ぎないので計測機能を備えている必要はなく、例えば赤外線照射方式のフォトセンサのようなものでよい。勿論、高周波発振型又は磁気型若しくは静電容量型等の近接センサを使用することも可能である。マイクロスィッチのような接触式のセンサも使用可能ではあるが、メンテナンスフリーの点からは非接触式のものが好ましい。
【００３４】
本実施形態では各ガイドレール１８〜２２は板材を使用しているが、例えば棒材やパイプ材で構成することも可能である（要は、ねじ１の軸２を横振れしない状態で移送できたら良い）。ガイドレール１８〜２２の素材に限定はないが、センサとの関係で非磁性体（例えば非フェライト系ステンレスやアルミ）が好ましい場合もある。
【００３５】
(3).プッシャーの構成
次に、図１（Ａ）や図２に加えて図４〜図８も参照してねじ１の送り手段であるプッシャーについて説明する。図４は図２のIV−IV視断面図、図５は図２の V-V視断面図、図６は図２のVI−VI視断面図、図７は図２の VII-VII視断面図、図８は図２の VIII-VIII視断面図である。
【００３６】
本実施形態では、プッシャーのアクチェータとしてエアシリンダを使用しており、ねじ１を第２単位通路１４に沿って移動させる（押しやる）第１エアシリンダ２２、ねじ１を第３単位通路１５に沿って移動させる第２エアシリンダ２９、ねじ１を第４単位通路１５に沿って移動させる第３エアシリンダ３０、ねじ１を第５単位通路１７に沿って移動させる第４エアシリンダ３１、ねじ１を第５単位通路１７と直交した方向に押しやる第５エアシリンダ３２、の５本のエアシリンダを備えている。
【００３７】
各エアシリンダ２８〜３２は、その軸心が対応した単位通路１３〜１７の中心線と並んだ状態でワーク移動路の外側に配置されており、ヘッドがベース板１２にボルトで固定されている。そして、第１エアシリンダ２８〜第４エアシリンダ３１のピストンロッド３４には、ねじ１を押し移動させるための第１〜第４の押し板３５〜３８が固定されている。すなわち、図２〜図７に示すように、ピストンロッド３４の先端に形成したねじ部を押し板（押し部材）３５〜３８の背面にねじ込んでナット３９でロックしている。
【００３８】
各押し板３５〜３８の板厚は各単位通路１３〜１７の溝幅よりも僅かに小さい寸法に設定されており、また、各押し板３５〜３８はねじ１の軸２に広い範囲で当接できる程度の上下長さになっている。図４〜図７に示すように、一方の第１ガイドレール１８、一方の第２ガイドレール１９、一方の第３ガイドレール２０、一方の第４ガイドレール２２には、それぞれ押し板３５〜３８がスライド自在に嵌まる長穴４１を空けている。
【００３９】
また、各第１〜第３の押し板３５〜３８の背面の上部には上向きに延びる添え板がボルトで固定されており、各添え板４２に補助ロッド４３を固定し、補助ロッド４３を一方のガイドレール１８〜２２にスライド自在に嵌め入れている。
【００４０】
補助ロッド４３は押し板３５〜３８の姿勢保持機能とねじ１の押し機能とを併有しており、補助ロッド４３の先端面と押し板３５〜３８の先端面とは略同じ位置になっている（ねじ１の軸２がねじ無し部２ｂを有する場合は、補助ロッド４３の先端を押し板３５〜３８の先端よりも僅かに突出させても良い。）。第４押し板３８には補助ロッド４３を設けていない（勿論、補助ロッド４３を設けることは可能である。）。
【００４１】
図８に示すように、第５エアシリンダ３２のピストンロッド３４には、中間板４４を介して上下２本のストッパーピン４５が固定されており、ストッパーピン４５は片方の第５ガイドレール２２に空けた穴にスライド自在に嵌まっている。ストッパーピンは不良なねじ１の前進動を停止させるためのものであり、片方のガイドレール２２のうちストッパーピン４５よりもやや後ろ側（ねじ１の前進方向にむかってストッパーピン４５よりもやや手前側）には、不良なねじ１を排除するための上下複数個（３個）のエアー噴出穴４６が空いており、このエア噴出穴４６にエア配管４７が接続されている。
【００４２】
(4).センサ類
次に、図９〜図１３も参照して検査用のセンサ８〜１０とこれに関連した構成を説明する。図９は各種部材を表示した状態での平面図、図１０は図９の X-X視断面図、図１１は図９の XI-XI視断面図、図１２は図９の XII-XII視断面図、図１３は図９の XIII-XIII視断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視図である。
【００４３】
第１センサ８は円柱状（棒状）の形態であり、第３コーナー部６の上方に第１ブラケット４９にて鉛直姿勢で配置されている。第１ブラケット４９はＬ字状に形成されており、第３エアシリンダ３０のヘッドにボルト５０で固定されている（勿論、他の部材に固定しても良い）。第１ブラケット４９の先端部は平面視で二つ割り状に形成されたクランプ部になっており、このクランプ部に第１センサ８を差し込んでボルト５１で締め付け固定している。
【００４４】
第１センサ８はその下端から高周波が下向きに発振されるようになっており、ねじ１が下方に位置すると電磁誘導によって誘導電流が流れるが、誘導電流の大きさがねじ１の長さＬによって相違し、すると、検出コイルに生じるインピーダンスが変化する。そこで、正確な長さ寸法のねじが下方に位置したときのインピーダンスの値を基準値として、インピーダンスが基準値よりも許容値以上に増減しているときに全長が短か過ぎるか又は長すぎると不良品と判定される。
【００４５】
第１センサ８とねじ１の頭３との間には、ステンレス板や板ばねのような弾性を有する薄金属板からなる第１検知板５２が配置されている。第１検知板５２は帯状に形成されていてその基端部は第２単位通路１４を構成する第２ガイドレール１９にスペーサ５３を介してねじで固定されており、かつ、第１検知板５２の先端部は、第１センサ８の下方のみにおいてねじ１の頭３の頂面に弾性的に当たるように配置されている（従って、第１検知板５２は先端に行くに従って下向きとなるように全体として傾斜している。）。
【００４６】
図６に示すように、第３コーナー部６の箇所にはねじ１の下端面が当たり得る下ガイド体６ａが配置されており、ねじ１が下ガイド体６ａに乗り上げて上昇することを利用して、全長Ｌの良否が検知される。その具体例の１つは次のとおりである。すなわち、設計値の長さのねじ１が下ガイド体６ａに当たって上昇する寸法を基準値として、基準値に許容値を増減することで下限値と上限値とを設定し、上昇寸法が下限値よりも小さい場合（第１センサ８と第１検知板５２との間隔寸法Ｓが上限値より大きい場合）は短すぎとして不良と判定し、上昇寸法が上限値よりも大きい場合（間隔寸法Ｓが下限値より小さい場合）は長すぎるとして不良の判定を行う。
【００４７】
実際のねじの上昇寸法の演算は、第１センサ８と第１検知板５２との間隔寸法Ｓに基づいて行われる。このように第１検知板５２を使用するのは、ねじ１の頭３には十字穴やすり割り、或いは六角穴等のドライバ用係合穴があることから、これら係合穴の影響を防止すること、及び、ねじ１の素材（磁性体・非磁性体）に関係なく正確に測定するためである。
【００４８】
第２ブラケット５４の一端部（図９で右端）は片方の第３ガイドレール２０の上面にボルト５５で固定されており、第２ブラケット５０の他端部（図９で左端）は、片方の第５ガイドレール２２の上面にボルト５６で固定された第３ブラケット５７にスペーサ５８を介してボルト５９で固定されている。第３ブラケット５７とスペーサ５８との間には第２検知板６０が挟み固定されており、第２検知板６０は第２センサ９の前方に延びていて、第４単位通路１５を通過するねじ１の頭３の外周面に弾性的に当接し得るようになっている。
【００４９】
第２センサ９は、その軸心がねじ１の頭３の真横に位置するように配置されている。第２センサ９では、ねじ１の頭３の外周面との間隔を直接に計測するのではなく、ガイド手段の一例としてのローラ６４で頭３の位置を保持した状態で第２検知板６０との間隔を検出して、間接的に外径Ｄ１を測定する。すなわち、第４単位通路１６を挟んだ一方の第４ガイドレール２１にねじ１の頭３の外周面が必ず当たるローラ６４を水平回転自在に配置する一方、第４単位通路１６を挟んでローラ６４と反対側の第３ガイドレール２１の上方に弾性板製の第１検知板６０を配置し、第２センサ９から第２検知板６０までの間隔寸法を検知するようになっている。
【００５０】
第２センサ９の先端面からローラ６４までの距離Ｌ１は一定であると共に第２検知板６０の厚さは一定なので、第２検知センサ９と第２検知板６０との間隔寸法をＬ２とするすと、（Ｌ１−Ｌ２−ｔ）からねじ１の頭３の外径が演算される。実際には、ねじの頭３の基準径の場合のＬ２の値を基準値として、Ｌ２が所定寸法に入っていれば良品と判別し、Ｌ２が下限寸法以下及び上限寸法以上である場合は不良品と判別する。
【００５１】
ねじ１の頭３の外周面には上下の幅は殆ど（或いは全く）無いので、頭３の外周面を直接に検知するのは厄介であるが（ねじ１が僅かでも上下に振れると精度が著しく低下する）、第２検知板６０を使用すると、第２検知板６０は上下幅寸法を大きく取ることができるため、頭３の頂面の高さに関係なく外周Ｄ１を正確に検知できる。また、第２センサ９の軸心を頭３の頂面の高さに揃える必要もないため、第２センサ９を配置するに当たっての微妙な調節は不要になる。
【００５２】
ねじの頭３を位置止めするためのガイド手段としてはローラ６４に代えて板材やブロック材を使用することも可能であるが、ローラ６４を使用するねじ１の移動がスムースであると共に使用に伴う経時的な磨耗が極めて少ない点で優れている。
【００５３】
例えば図２に示すように、第３センサ１０は平面視Ｌ型の第４ブラケット６５を介して片方の第５ガイドレール２２の外側面に固定されている。そして、図１３に示すように、片方の第５ガイドレール２２のうち第３センサ１０の検知方向前方の部位には窓穴６６が形成されており、この窓穴６６に板ばね製ブラケット６７を介してローラ６８が水平回転自在に配置されている。
【００５４】
板ばね製ブラケット６７は水平方向（上下方向でもよい）に延びていた基端部がボルト６９で片方の第５ガイドレール２２に固定され、先端部に形成した二股状部６７ａにローラ６８が回転自在に取付けられている。ローラ６８は第５単位通路１７に部分的に入り込んでおり、ねじ１が第５単位通路１７を通過すると、必ずローラ６８を外側に押しやるように設定されている。すなわち、ねじ１は、その軸２がローラ６８と一方の第５ガイドレール２２とで挟まれた状態で第５単位通路１７を通過する。
【００５５】
そして、片方の第５ガイドレール２２の外面には、ローラ６８の外周面に常に当たっている弾性板製の基端部が第３検知板７０がボルト６９に固定されており、第３検知板７０を挟んでローラ６８と反対側に第３センサ１０が配置されている。従って、第３検知板７０は片持ち梁状の状態になっており、ねじ１の通過に伴ってローラ６８が水位方向に移動すると、第３検知板７０の先端部が第３センサ１０に接近したり離れたり移動する。
【００５６】
図から容易に推測できると解されるが、ローラ６８及び第３検知板７０はねじ１の軸２の外径Ｄ２に応じて水平移動することにより、第３検知板７０と第３センサ１０との間隔Ｌ３がねじの外径Ｄ２に応じて変化することにより、Ｌ３が許容範囲外である場合は不良品として排除する。具体的には、ねじ１の外径Ｄ２が許容値よりも小径の場合はＬ３は上限値よりも大きくなって不良品と判別され、ねじ１の外径Ｄ２が許容値よりも大径の場合はＬ３は下限値よりも小さくなって不良品と判別される。
【００５７】
ねじ１の通過によって移動するガイド手段としてはローラ６８に代えてブロック状体や板状体も使用できる。また、第３検知板７０にガイド体を一体に設けることも可能である。
【００５８】
図示していないが、検査装置は、各エアシリンダ２８〜３１のピストンロッド３４の前進・後退を検知するセンサも備えている。また、当然ながら、各エアシリンダ２８〜３２の駆動は制御装置で制御されるようになっており、各センサは制御装置に結線されている。
【００５９】
(5).まとめ
シュート２３から送られてきたねじ１は第１単位通路１３に移行して第１コーナー部４でいったん停止し、次いで、第１エアシリンダ２８によって第２コーナー部５に移行し、次いで、第２エアシリンダ２９で第３コーナー部５に移動させられ、この第３コーナー部５に停止した状態で第１センサ８によって全長が測定され、次いで、第３エアシリンダ３０で第４単位通路１６を第４コーナー部７に向けて移動する途中で第２センサ９によって頭３の外径Ｄ１が測定され、次いで、第４コーナー部７に停止した状態で第３センサ１０によって軸２の外径Ｄ２が測定される。
【００６０】
そして、第４エアシリンダ３１によって第４コーナー部７から第５単位通路１７の外に排出される。この場合、第４コーナー部７に至ったねじ１１が各寸法とも許容範囲内である良品である場合は、は図２に白抜き矢印で示すように、第５エアシリンダ３２は後退状態にあって第４エアシリンダ３１によってねじ１は第５単位通路１７の前方に排出される。
【００６１】
他方、第４コーナー部７に至ったねじ１が不良品である場合は、第５エアシリンダ３２を前進させた状態で第４エアシリンダ３１が作動させることでねじ１を第５エアシリンダ３２のストッパーピン４５で停止させ、そしてエア噴出穴４６から圧縮空気を噴出させて第５単位通路１７と直交した方向に排除する。
【００６２】
ねじ１は上記の工程を経て検査（計測）・選別されるが、ねじ１はピストンロッド３４が往復動するに過ぎないエアシリンダ２８〜３１によって各単位通路を素早く送られ、しかも各コーナー部４〜７での停止時間はごく僅かであり、更に、各センサ８〜１０は高周波発振型であって寸法を瞬間的に検知できる。これらが相まって、ねじの検査（選別）を極めて能率良く行うことができる（すなわち単位時間当たりに検査・選別できるねじの本数を従来よりも多くすることができる）。
【００６３】
また、ねじ１の送りは安価で信頼性が高いエアシリンダ２８〜３１で行われるものであるため装置は全体として簡単な構成であり、高価な割り付け装置やターンテーブルは不要である。このためコストも抑制できる。更に、センサ８〜１０は高周波発振型であるため塵埃の影響を受けることはなく、メンテナンスの手間を無くしてランニングコストも抑制できる。
【００６４】
本実施形態のように検知板５２，６０，７０を使用すると、ワークとの間隔を測定するだけの近接センサを使用したものでありながら、ねじのような複雑な形状のワークの寸法を正確に検出することができる（この場合、ローラ等のガイド手段を併用すると検知の正確さの点で特に好適である）、また、ねじ１と検知板５２，６０，７０との接触面積がある程度あることにより、ねじ１がエアシリンダ２８〜３１で押されて移動してもある程度の時間は検知板５２，６０，７０とセンサ８〜１０との間隔は一定のままの状態が保持されるため、ねじ１を移動させながらでも各数値を検知できるのであり、この面からも能率アップに貢献できる。
【００６５】
(6).その他
上記の実施形態は本願発明の一例であり、本願発明は更に様々の態様に具体化できる。例えば、計測対象項目（検査箇所）はワークの種類や等級に応じて任意に設定できる。例えば、検査対象項目としては、軸の曲がりの程度、メッキ層の有無又は完全度、ねじの場合における十字穴やすり割り等の係合部の有無、ドリルねじにおけるドリル部の有無、ねじ（或いはボルト）であって軸にねじ無し部が存在する場合に当該ねじ無し部の外径、ねじのピッチ、などが挙げられる。
【００６６】
また、コーナー部の数や各単位通路の長さも計測対象項目に応じて任意に設定できる。コーナー部は１箇所のみでも良く、１つのコーナー部で複数の項目を検査することも可能である。１つのコーナー部でワークを軸心回りに回転させて軸の曲がりを検出するといったことも可能である。プッシャーの具体的な構成はワークの形状に応じて設計すれば良く、例えば、実施形態のような押し板を使用せずにピストンロッドで直接に押すことも可能である。
【００６７】
ワークの長さを検知する方法としては、センサで軸の下端を検知することも可能である。この場合、センサはワークの移動経路の横に配置しても良いし、移動経路の下方に配置してもよい（本実施形態のように第１センサ８をねじ１の上方に配置すると、ゴミ類の影響を防止できる。）。
【００６８】
実施形態のように検知板を介してワークとの間隔寸法を間接的に計測する方法を採用する場合、使用できるセンサの種類は高周波発振型等の近接センサに限るものではなく、ポテンテショメータ等の接触式センサや、赤外線照射式センサや光電式センサ等の非接触式センサも使用できる。光学式センサを使用する場合は可撓性のカバーで覆うことによって塵埃等の影響を排除できる（ワークを直接に検査する場合は先端部をカバーすることはできないが、検知板を使用するとセンサ機能を損なうことなく先端部を確実にカバーすることができる。）。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】（Ａ）は実施形態に係る検査装置の概略斜視図、（Ｂ）は検査工程の流れを示す概念図である。
【図２】検査装置の平面図である。
【図３】（Ａ）は図２の III(A)-III(A)視断面図、（Ｂ）は図２の III(B)-III(B)視断面図、（Ｃ）は部分的な拡大断面図、（Ｄ）は別例の拡大断面図である。
【図４】図２のIV−IV視断面図である。
【図５】図２の V-V視断面図である。
【図６】図２のVI−VI視断面図である。
【図７】図２の VII-VII視断面図である。
【図８】図２の VIII-VIII視断面図である。
【図９】各種部材を表示した状態での平面図である。
【図１０】（Ａ）は図９の XA-XA視断面図、（Ｂ）は図６の部分的な拡大図である。
【図１１】図９の XI-XI視断面図である。
【図１２】図９の XII-XII視断面図である。
【図１３】（Ａ）は図９の XIII-XIII視断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 頭付き棒状ワークの一例としてのねじ（ビス）
２ ねじの軸
３ ねじの頭
４〜７ コーナー部
８〜１０ 検査用のセンサ（近接センサ）
１３〜１７ 単位通路
１８〜２２ ガイドレール
２３ シュート
２８〜３１ プッシャーのアクチェータを構成するエアシリンダ
３２ ストッパー用の第５エアシリンダ
３５〜３８ プッシャーを構成する押し板
５２，６０，７０ 検知板
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ねじ類のような頭付きワーク（頭付き棒状部材）の寸法類を検査（計測）して良品と不良品とを識別する検査装置（選別装置）に関するものである。ここにねじ類とは、外周にねじ山（雄ねじ）が形成されているものを言い、木ねじやタッピンねじ、ドリルねじ、小ねじ（ビス）、ボルトなどを総称するものである。頭付きワークは軸の一端に当該軸よりも大径の頭を設けてなる物品の総称であり、リベット、釘、締結用ピン、アンカー類などの打ち込み式ファスナーが挙げられる。なお、ねじ類と打ち込み式ファスナーとは頭付きファスナーと呼ぶことも可能である。
【０００２】
また、寸法類とは、長さや厚さや外径や距離等の純然たる寸法に加えて、形状、真直率（曲がりの程度）、表面粗さなども含む概念である（これら形状や表面粗さ等も詰めると寸法データに還元されるので、本願では、寸法類と総称している。）。
【背景技術】
【０００３】
ねじは製造してから出荷する前に検査されて不良品が排除される。検査項目としては、全長、頭部の外径、軸（ねじ部）の外径（呼び径）、ねじ部の谷径、ピッチなどの多くの項目がある。また、ねじの種類に応じた特有の項目も存在する。但し、常に全項目のチェックが要求される訳ではなく、例えば、全長と頭部大径とねじ部外径との３種類だけの検査で済まされる場合もある。
【０００４】
そして、ねじの検査は、ねじを整列させて移送しつつ行うようになっており、その例として特許文献１には、ねじを回転円板の縁部に吊り下げて鉛直姿勢にして水平移動させつつ、移動途次においてカメラで撮影して画像処理することで各種の項目を検査することが開示されている。また、特許文献２，３には、ねじを直線状の移送路に沿って移送しつつカメラで撮影して画像処理することで各種項目を検査する技術が開示されている。
【特許文献１】特許第３５１９３５６号公報
【特許文献２】特許第３３２９９６６号公報
【特許文献３】特開平６−１６７３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記各特許文献は、近年の画像処理技術のめざましい進歩を背景にしているものであるが、画像処理装置を使用するのは、まず第一に価格が高いという問題点がある。特に、検査能率を高くしようとすると処理能力の高い装置を採用せねばならず、すると、益々コストが嵩むことになる。画像処理装置を使用した場合の第２の問題点は、塵埃がカメラに付着して撮像精度が低下するというように検査場所の環境によって影響を受けることがある点である（光電式センサや赤外線センサを使用した場合も同様の問題がある。）。
【０００６】
更に、画像処理技術を使用した検査装置では、カメラの焦点がぴったり合うようにねじを所定位置に停止させねばならないが、ねじには停止によって慣性力が作用するため、停止・前進に要する時間を縮めるには限度があり、このために検査能率を高め難いという問題もあった。特に、特許文献１のようにロータリー式の装置の場合、回転円板は割り付け装置によって正確に停止させねばならないため、処理速度を高めることの限界が顕著に現われるのみならず、割り付け装置は高価であるためコスト面でも不利であった。
【０００７】
本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、ねじのような頭付き棒状ワークの検査装置について、検査能率のアップ、環境の影響の排除によるランニングコストの低減、装置全体としてのコストダウンといったことを実現せんとすることにある。
【０００８】
ところで、センサ類は多くの種類のものがあり、その例として、ワークとの間隔を精密（例えばμｍ単位で）測定できる高周波発振型等の非接触式近接センサが安価に市販されている。しかし、ワークの表面に凹凸がある場合やワークが移動している場合、近接センサでは正確に検知し難い場合がある。本願発明はこの点にも配慮しており、複雑な形状のワークを安価な近接センサで簡易に検査できるようにすることも目的の一つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明者は、ロータリー式の送りや画像処理装置を使用した検査方法（計測方法）の持つ問題に関する知見に基づき、ワーク移動路の形態と送り手段、及びセンサの種類について複合的に考察することにより、本願発明を完成させるに至った。
【００１０】
本願発明が対象とする検査装置は、軸の一端に頭を設けたワークが頭を上にした鉛直姿勢で水平移動するワーク移動路と、前記ワークをワーク移動路に沿って強制的に水平移動させる送り手段と、前記ワーク移動路の近傍に配置したセンサとを備えている。前記ワーク移動路は平面視で平行に延びるガイドレールの対で構成されており、前記ワークは、軸は両ガイドレールの間のガイド溝に移動自在に嵌まって頭の座面は両ガイドレールで摺動自在に支持されるようになっており、更に、前記ワークは、前記両ガイドレールで吊り下げられて水平移動しつつ寸法類が前記センサで計測されるようになっている。
【００１１】
そして、本願発明では、前記ワーク移動路は、平面視直線状の単位通路がコーナー部を介して交叉しつつ連続した形態になっている一方、前記送り手段は、前記単位通路に対応して配置されたプッシャーの群から成っており、各プッシャーは、単位通路の箇所でワークを一方向に押すように配置されている。
【００１２】
本願発明は多くの局面を持っている。その例として請求項２の発明は、請求項１において、前記ワーク移動路は複数のコーナー部を備えており、複数のコーナー部の近傍及び少なくとも１つの単位通路の略中途部に計測対象が相違するセンサをそれぞれ配置している。
【００１３】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明をねじ類の検査に適用したものであり、ねじ類は、外周にねじ山が形成された軸の一端に頭を設けてなる構成である。そして、請求項３の検査装置は、請求項２において、前記ワーク移動路は少なくとも３つのコーナー部を有しており、前記３つのコーナー部の近傍と４つの単位通路の略中間部とのうちの任意の部位に、ねじ類の全長を計測するためのセンサと、ねじ類における頭の外径を計測するためのセンサと、ねじ類におけるねじ山の外径を計測するためのセンサとが、互いに分散した状態で配置されている。なお、ねじの曲がりを計測することも可能である。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１〜３のうちの何れかにおいて、前記各センサは、高周波発振型又は磁気型若しくは静電容量型の近接センサになっている。
【００１５】
更に請求項５の発明では、請求項１〜４のうちのいずれかにおいて、前記センサとワークとの間には、ワークが通過すると当該ワークの表面に直接に又はガイド体を介して弾性に抗して当たってセンサとの間隔が変化する検知板が配置されており、前記センサと検知板との間隔を計測することによってセンサとワークとの間隔寸法が間接的に計測されるようになっている。
【発明の効果】
【００１６】
従来技術ではワークは停止の前後で同じ方向に向いているため停止に際して慣性力が作用しており、そこで、ワークを正確な位置に停止させるためには移送速度をあまり高くすることができないのであったが、本願発明ではワークをワーク移動路のコーナー部で停止させるものであるため、ワークは従来より高速で移動していても正確に停止する。換言すると、本願発明ではワーク移動路のコーナー部がワークを強制的に停止させるストッパーの役割を果たしており、このため、ワークを高速で移動させていてもコーナー部に正確に停止させることができるのである。
【００１７】
また、ワークは各単位通路に対応して設けたプッシャーで押されて直線移動するに過ぎないため、ワークの移送速度を高くすることも極めて容易である。このように本願発明の検査装置は、ワークを高速移動させて正確に停止させることができるため、ワークの検査能率を格段に向上させることが可能になる。また、プッシャーとしては例えばエアシリンダや電磁ソレノイドのような安価なものを使用でき、しかも高価な割り付け装置は不要であるため、製造コストの抑制にも貢献できる。
【００１８】
ところで、一般に頭付きで棒状のワークは全長や外径等の複数の寸法類を検査せねばならないことが多く、この場合、コーナー部を１箇所のみ設けてこの１箇所のコーナー部で全ての寸法類を検査することも理論的には可能ではあるが、この場合はセンサの設置場所の設定が面倒になったり、センサの種類によっては干渉等のために同時計測ができなくなったりする虞がある。これに対して請求項２や請求項３のようにワーク移動路に複数のコーナー部を設けて各コーナー部で別々の寸法を検査（計測）する構成を採用すると、複数のセンサをスペースや干渉の問題を回避した状態で設置できる利点がある。
【００１９】
また、請求項４のようにセンサとして高周波発振型又は磁気型若しくは静電容量型を採用すると、光学式のセンサではないため、塵埃の影響を受けることなく長期にわたって安定した稼働させることができる。この点も本願発明の大きな利点である。
【００２０】
更に、請求項５のように構成すると、ワークの検査箇所に凹凸がある場合や、ワークを移動させつつ検査させたりせねばならない場合であっても、検知板は広い面積（幅や長さ）とすることができるため、近接センサやポテンショメータのような安価なセンサ類を使用してワークとの間隔を検知（計測）することが可能になる。その結果、検査能率のアップやコストダウンに一層貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態はねじの検査装置に適用している。
【００２２】
(1).検査対象・検査の流れ
図１（Ｂ）に示すように、ねじ１は軸２と皿形の頭３とを備えており、軸２にはその全長にわたって雄ねじ（ねじ山）が形成されている（但し、ねじ山の表示は部分的にしか描いていない。）。頭３には十字穴が形成されている。本実施形態では、ねじ１は、全長と頭３の外径と軸２の外径（正確には雄ねじ部の外径である呼び径）の３つの項目が計測される。
【００２３】
敢えて述べるまでもないが、軸２にはねじ無し部が存在している場合もある。また、軸２の先端はフラットに表示しているが、先端部の形状はねじの種類（例えばタッピンねじ、ドリルねじ、木ねじ等）によって相違することになる。
【００２４】
図１（Ｂ）に簡単に示すように、ねじ１は第１〜第４の各コーナー部４〜７で進行方向を９０°ずつ変えて移動するようになっており、第３コーナー部６において第１センサ８で全長が検査され、第３コーナー部７と第４コーナー部８との間の中途部において第２センサ９で頭部３の外径が検査され、第４コーナー部７よりも下流側の通路において第３センサ１０で軸部２の外径が検査される。
【００２５】
(2).ワーク移動路の構成
まず、図１（Ａ）及び図２，３に基づいてワーク移動路を説明する。図１（Ａ）は検査装置の概略斜視図、図２は平面図、図３のうち（Ａ）は図２の III(A)-III(A)視断面図、（Ｂ）は図２の III(B)-III(B)視断面図、（Ｃ）は部分的な拡大断面図、（Ｄ）は別例の拡大断面図である。図１（Ａ）や図２に示すように検査装置はベース板（テーブル）１２を備えており、このベース板１２に各構成部材が配置されている。
【００２６】
検査装置は、ねじ１を鉛直姿勢で移動させるワーク移動路（ねじ移動路）を備えており、このワーク移動路は、ねじ１を平面視で一直線方向に移動させる第１〜第５の単位通路１３〜１７で構成されている。第１単位通路１３と第２単位通路１４とは第１コーナー部４を介して交叉しており、第２単位通路１４と第３単位通路１５とは第２コーナー部５を介して交叉しており、第３単位通路１５と第４単位通路１６とは第３コーナー部６を介して交叉しており、第４単位通路１６と第５単位通路１７とは第４コーナー部７を介して交叉している。図２では、各コーナー部４〜７は便宜的に点線の円で囲って表示している。
【００２７】
ワーク移動路は平行に延びるガイドレール（ガイド部材）の対で構成されている。すなわち、第１単位通路１３は主として第１ガイドレール１８の対で構成されており、第２単位通路１４は主として第２ガイドレール１９の対で構成されており、第３単位通路１５は主として第３ガイドレール２０の対で構成されており、第４単位通路１６は主として第４ガイドレール２１の対で構成されており、第５単位通路１７は第５ガイドレール２２の対で構成されている。
【００２８】
第１コーナー部４と第３コーナー部６とはねじ１の進行方向から見て右に曲がっており、第２コーナー部５と第４コーナー部７とは左に曲がっている（コーナー部の曲がり方向はねじ１の進行方向に向かって順次違っている）。従って、第１単位通路１３と第３単位通路１５と第５単位通路１７とは平面視で同じ方向に延びており、第２単位通路１４と第４単位通路１６とは同じ方向に延びている。第５単位通路１７を構成するガイドレール２２の対は、ねじ１の進行方向に向かって右側のものが平面視で短くなっている。これは、不良品を第５単位通路１７と直交した方向に排除するためである。
【００２９】
第１単位通路１３はねじ１の導入口であり、その始端にシュート２３の終端が近接又は接続されている。図３（Ａ）に示すように、シュート２３も平行に延びるガイドレール２４の対で構成されており、両ガイドレール２４でねじ１の頭３の座面３ａがスライド自在に支持されている。シュート２３の上面にはねじ１の飛び出しを防止するための上カバー２４ａが固定されている。シュート２３にはパーツフィーダ（図示せず）からねじ１が頭３を上にした姿勢で整列して送られる。
【００３０】
シュート２３がバイブレータを有する振動式になっている場合は、振動が検査装置に伝播するのを防止するため、シュート２３の終端と第１単位通路１３の始端との間には僅かの隙間を開けておくのが好ましい。シュート２３が傾斜式であってねじ１が自重で移動する場合は、シュート２３の終端を第１単位通路１３の始端に当接させても構わない。
【００３１】
各単位通路１３〜１７でのねじ１の移送態様はシュート２３と共通しており、ねじ１の頭３の座面３ａを各ガイドレール１８〜２２でスライド自在に支持することにより、ねじ１を吊り下げられた鉛直姿勢で移動させるようになっている。図３（Ｃ）に示すように、各ガイドレール１８〜２２の上端部にはねじ１の座面３ａが重なる傾斜面２５が形成されている。従って、ねじ１の座面３ａが正確に加工されている限り、ねじ１の軸心はガイドレール１８〜２２の対の中間点を移動する。
【００３２】
敢えて述べるまでもなく、ガイドレール１８〜２２の対で挟まれた部分はねじ１の軸２が通るガイド溝になっている。図３（Ｃ）では雄ねじ部２ａがガイドレール１８〜２２の内側面に当たった状態を描いているが、実際には若干のクリアランスがある。図３（Ｄ）では、ねじ１の軸２がねじ無し部２ｂを備えている場合の送り状態を示している。
【００３３】
図２及び図３（Ｂ）に示すように、第１単位通路１３を構成する一方の第１ガイドレール１８には、ねじ１が通過する度に信号を発するカウントセンサ２６が固定されている。カウントセンサ２６はねじ１の存在を検知するに過ぎないので計測機能を備えている必要はなく、例えば赤外線照射方式のフォトセンサのようなものでよい。勿論、高周波発振型又は磁気型若しくは静電容量型等の近接センサを使用することも可能である。マイクロスィッチのような接触式のセンサも使用可能ではあるが、メンテナンスフリーの点からは非接触式のものが好ましい。
【００３４】
本実施形態では各ガイドレール１８〜２２は板材を使用しているが、例えば棒材やパイプ材で構成することも可能である（要は、ねじ１の軸２を横振れしない状態で移送できたら良い）。ガイドレール１８〜２２の素材に限定はないが、センサとの関係で非磁性体（例えば非フェライト系ステンレスやアルミ）が好ましい場合もある。
【００３５】
(3).プッシャーの構成
次に、図１（Ａ）や図２に加えて図４〜図８も参照してねじ１の送り手段であるプッシャーについて説明する。図４は図２のIV−IV視断面図、図５は図２の V-V視断面図、図６は図２のVI−VI視断面図、図７は図２の VII-VII視断面図、図８は図２の VIII-VIII視断面図である。
【００３６】
本実施形態では、プッシャーのアクチェータとしてエアシリンダを使用しており、ねじ１を第２単位通路１４に沿って移動させる（押しやる）第１エアシリンダ２２、ねじ１を第３単位通路１５に沿って移動させる第２エアシリンダ２９、ねじ１を第４単位通路１５に沿って移動させる第３エアシリンダ３０、ねじ１を第５単位通路１７に沿って移動させる第４エアシリンダ３１、ねじ１を第５単位通路１７と直交した方向に押しやる第５エアシリンダ３２、の５本のエアシリンダを備えている。
【００３７】
各エアシリンダ２８〜３２は、その軸心が対応した単位通路１３〜１７の中心線と並んだ状態でワーク移動路の外側に配置されており、ヘッドがベース板１２にボルトで固定されている。そして、第１エアシリンダ２８〜第４エアシリンダ３１のピストンロッド３４には、ねじ１を押し移動させるための第１〜第４の押し板３５〜３８が固定されている。すなわち、図２〜図７に示すように、ピストンロッド３４の先端に形成したねじ部を押し板（押し部材）３５〜３８の背面にねじ込んでナット３９でロックしている。
【００３８】
各押し板３５〜３８の板厚は各単位通路１３〜１７の溝幅よりも僅かに小さい寸法に設定されており、また、各押し板３５〜３８はねじ１の軸２に広い範囲で当接できる程度の上下長さになっている。図４〜図７に示すように、一方の第１ガイドレール１８、一方の第２ガイドレール１９、一方の第３ガイドレール２０、一方の第４ガイドレール２２には、それぞれ押し板３５〜３８がスライド自在に嵌まる長穴４１を空けている。
【００３９】
また、各第１〜第３の押し板３５〜３８の背面の上部には上向きに延びる添え板がボルトで固定されており、各添え板４２に補助ロッド４３を固定し、補助ロッド４３を一方のガイドレール１８〜２２にスライド自在に嵌め入れている。
【００４０】
補助ロッド４３は押し板３５〜３８の姿勢保持機能とねじ１の押し機能とを併有しており、補助ロッド４３の先端面と押し板３５〜３８の先端面とは略同じ位置になっている（ねじ１の軸２がねじ無し部２ｂを有する場合は、補助ロッド４３の先端を押し板３５〜３８の先端よりも僅かに突出させても良い。）。第４押し板３８には補助ロッド４３を設けていない（勿論、補助ロッド４３を設けることは可能である。）。
【００４１】
図８に示すように、第５エアシリンダ３２のピストンロッド３４には、中間板４４を介して上下２本のストッパーピン４５が固定されており、ストッパーピン４５は片方の第５ガイドレール２２に空けた穴にスライド自在に嵌まっている。ストッパーピンは不良なねじ１の前進動を停止させるためのものであり、片方のガイドレール２２のうちストッパーピン４５よりもやや後ろ側（ねじ１の前進方向にむかってストッパーピン４５よりもやや手前側）には、不良なねじ１を排除するための上下複数個（３個）のエアー噴出穴４６が空いており、このエア噴出穴４６にエア配管４７が接続されている。
【００４２】
(4).センサ類
次に、図９〜図１３も参照して検査用のセンサ８〜１０とこれに関連した構成を説明する。図９は各種部材を表示した状態での平面図、図１０は図９の X-X視断面図、図１１は図９の XI-XI視断面図、図１２は図９の XII-XII視断面図、図１３は図９の XIII-XIII視断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視図である。
【００４３】
第１センサ８は円柱状（棒状）の形態であり、第３コーナー部６の上方に第１ブラケット４９にて鉛直姿勢で配置されている。第１ブラケット４９はＬ字状に形成されており、第３エアシリンダ３０のヘッドにボルト５０で固定されている（勿論、他の部材に固定しても良い）。第１ブラケット４９の先端部は平面視で二つ割り状に形成されたクランプ部になっており、このクランプ部に第１センサ８を差し込んでボルト５１で締め付け固定している。
【００４４】
第１センサ８はその下端から高周波が下向きに発振されるようになっており、ねじ１が下方に位置すると電磁誘導によって誘導電流が流れるが、誘導電流の大きさがねじ１の長さＬによって相違し、すると、検出コイルに生じるインピーダンスが変化する。そこで、正確な長さ寸法のねじが下方に位置したときのインピーダンスの値を基準値として、インピーダンスが基準値よりも許容値以上に増減しているときに全長が短か過ぎるか又は長すぎると不良品と判定される。
【００４５】
第１センサ８とねじ１の頭３との間には、ステンレス板や板ばねのような弾性を有する薄金属板からなる第１検知板５２が配置されている。第１検知板５２は帯状に形成されていてその基端部は第２単位通路１４を構成する第２ガイドレール１９にスペーサ５３を介してねじで固定されており、かつ、第１検知板５２の先端部は、第１センサ８の下方のみにおいてねじ１の頭３の頂面に弾性的に当たるように配置されている（従って、第１検知板５２は先端に行くに従って下向きとなるように全体として傾斜している。）。
【００４６】
図６に示すように、第３コーナー部６の箇所にはねじ１の下端面が当たり得る下ガイド体６ａが配置されており、ねじ１が下ガイド体６ａに乗り上げて上昇することを利用して、全長Ｌの良否が検知される。その具体例の１つは次のとおりである。すなわち、設計値の長さのねじ１が下ガイド体６ａに当たって上昇する寸法を基準値として、基準値に許容値を増減することで下限値と上限値とを設定し、上昇寸法が下限値よりも小さい場合（第１センサ８と第１検知板５２との間隔寸法Ｓが上限値より大きい場合）は短すぎとして不良と判定し、上昇寸法が上限値よりも大きい場合（間隔寸法Ｓが下限値より小さい場合）は長すぎるとして不良の判定を行う。
【００４７】
実際のねじの上昇寸法の演算は、第１センサ８と第１検知板５２との間隔寸法Ｓに基づいて行われる。このように第１検知板５２を使用するのは、ねじ１の頭３には十字穴やすり割り、或いは六角穴等のドライバ用係合穴があることから、これら係合穴の影響を防止すること、及び、ねじ１の素材（磁性体・非磁性体）に関係なく正確に測定するためである。
【００４８】
第２ブラケット５４の一端部（図９で右端）は片方の第３ガイドレール２０の上面にボルト５５で固定されており、第２ブラケット５０の他端部（図９で左端）は、片方の第５ガイドレール２２の上面にボルト５６で固定された第３ブラケット５７にスペーサ５８を介してボルト５９で固定されている。第３ブラケット５７とスペーサ５８との間には第２検知板６０が挟み固定されており、第２検知板６０は第２センサ９の前方に延びていて、第４単位通路１５を通過するねじ１の頭３の外周面に弾性的に当接し得るようになっている。
【００４９】
第２センサ９は、その軸心がねじ１の頭３の真横に位置するように配置されている。第２センサ９では、ねじ１の頭３の外周面との間隔を直接に計測するのではなく、ガイド手段の一例としてのローラ６４で頭３の位置を保持した状態で第２検知板６０との間隔を検出して、間接的に外径Ｄ１を測定する。すなわち、第４単位通路１６を挟んだ一方の第４ガイドレール２１にねじ１の頭３の外周面が必ず当たるローラ６４を水平回転自在に配置する一方、第４単位通路１６を挟んでローラ６４と反対側の第３ガイドレール２１の上方に弾性板製の第１検知板６０を配置し、第２センサ９から第２検知板６０までの間隔寸法を検知するようになっている。
【００５０】
第２センサ９の先端面からローラ６４までの距離Ｌ１は一定であると共に第２検知板６０の厚さは一定なので、第２検知センサ９と第２検知板６０との間隔寸法をＬ２とするすと、（Ｌ１−Ｌ２−ｔ）からねじ１の頭３の外径が演算される。実際には、ねじの頭３の基準径の場合のＬ２の値を基準値として、Ｌ２が所定寸法に入っていれば良品と判別し、Ｌ２が下限寸法以下及び上限寸法以上である場合は不良品と判別する。
【００５１】
ねじ１の頭３の外周面には上下の幅は殆ど（或いは全く）無いので、頭３の外周面を直接に検知するのは厄介であるが（ねじ１が僅かでも上下に振れると精度が著しく低下する）、第２検知板６０を使用すると、第２検知板６０は上下幅寸法を大きく取ることができるため、頭３の頂面の高さに関係なく外周Ｄ１を正確に検知できる。また、第２センサ９の軸心を頭３の頂面の高さに揃える必要もないため、第２センサ９を配置するに当たっての微妙な調節は不要になる。
【００５２】
ねじの頭３を位置止めするためのガイド手段としてはローラ６４に代えて板材やブロック材を使用することも可能であるが、ローラ６４を使用するねじ１の移動がスムースであると共に使用に伴う経時的な磨耗が極めて少ない点で優れている。
【００５３】
例えば図２に示すように、第３センサ１０は平面視Ｌ型の第４ブラケット６５を介して片方の第５ガイドレール２２の外側面に固定されている。そして、図１３に示すように、片方の第５ガイドレール２２のうち第３センサ１０の検知方向前方の部位には窓穴６６が形成されており、この窓穴６６に板ばね製ブラケット６７を介してローラ６８が水平回転自在に配置されている。
【００５４】
板ばね製ブラケット６７は水平方向（上下方向でもよい）に延びていた基端部がボルト６９で片方の第５ガイドレール２２に固定され、先端部に形成した二股状部６７ａにローラ６８が回転自在に取付けられている。ローラ６８は第５単位通路１７に部分的に入り込んでおり、ねじ１が第５単位通路１７を通過すると、必ずローラ６８を外側に押しやるように設定されている。すなわち、ねじ１は、その軸２がローラ６８と一方の第５ガイドレール２２とで挟まれた状態で第５単位通路１７を通過する。
【００５５】
そして、片方の第５ガイドレール２２の外面には、ローラ６８の外周面に常に当たっている弾性板製の基端部が第３検知板７０がボルト６９に固定されており、第３検知板７０を挟んでローラ６８と反対側に第３センサ１０が配置されている。従って、第３検知板７０は片持ち梁状の状態になっており、ねじ１の通過に伴ってローラ６８が水位方向に移動すると、第３検知板７０の先端部が第３センサ１０に接近したり離れたり移動する。
【００５６】
図から容易に推測できると解されるが、ローラ６８及び第３検知板７０はねじ１の軸２の外径Ｄ２に応じて水平移動することにより、第３検知板７０と第３センサ１０との間隔Ｌ３がねじの外径Ｄ２に応じて変化することにより、Ｌ３が許容範囲外である場合は不良品として排除する。具体的には、ねじ１の外径Ｄ２が許容値よりも小径の場合はＬ３は上限値よりも大きくなって不良品と判別され、ねじ１の外径Ｄ２が許容値よりも大径の場合はＬ３は下限値よりも小さくなって不良品と判別される。
【００５７】
ねじ１の通過によって移動するガイド手段としてはローラ６８に代えてブロック状体や板状体も使用できる。また、第３検知板７０にガイド体を一体に設けることも可能である。
【００５８】
図示していないが、検査装置は、各エアシリンダ２８〜３１のピストンロッド３４の前進・後退を検知するセンサも備えている。また、当然ながら、各エアシリンダ２８〜３２の駆動は制御装置で制御されるようになっており、各センサは制御装置に結線されている。
【００５９】
(5).まとめ
シュート２３から送られてきたねじ１は第１単位通路１３に移行して第１コーナー部４でいったん停止し、次いで、第１エアシリンダ２８によって第２コーナー部５に移行し、次いで、第２エアシリンダ２９で第３コーナー部５に移動させられ、この第３コーナー部５に停止した状態で第１センサ８によって全長が測定され、次いで、第３エアシリンダ３０で第４単位通路１６を第４コーナー部７に向けて移動する途中で第２センサ９によって頭３の外径Ｄ１が測定され、次いで、第４コーナー部７に停止した状態で第３センサ１０によって軸２の外径Ｄ２が測定される。
【００６０】
そして、第４エアシリンダ３１によって第４コーナー部７から第５単位通路１７の外に排出される。この場合、第４コーナー部７に至ったねじ１１が各寸法とも許容範囲内である良品である場合は、は図２に白抜き矢印で示すように、第５エアシリンダ３２は後退状態にあって第４エアシリンダ３１によってねじ１は第５単位通路１７の前方に排出される。
【００６１】
他方、第４コーナー部７に至ったねじ１が不良品である場合は、第５エアシリンダ３２を前進させた状態で第４エアシリンダ３１が作動させることでねじ１を第５エアシリンダ３２のストッパーピン４５で停止させ、そしてエア噴出穴４６から圧縮空気を噴出させて第５単位通路１７と直交した方向に排除する。
【００６２】
ねじ１は上記の工程を経て検査（計測）・選別されるが、ねじ１はピストンロッド３４が往復動するに過ぎないエアシリンダ２８〜３１によって各単位通路を素早く送られ、しかも各コーナー部４〜７での停止時間はごく僅かであり、更に、各センサ８〜１０は高周波発振型であって寸法を瞬間的に検知できる。これらが相まって、ねじの検査（選別）を極めて能率良く行うことができる（すなわち単位時間当たりに検査・選別できるねじの本数を従来よりも多くすることができる）。
【００６３】
また、ねじ１の送りは安価で信頼性が高いエアシリンダ２８〜３１で行われるものであるため装置は全体として簡単な構成であり、高価な割り付け装置やターンテーブルは不要である。このためコストも抑制できる。更に、センサ８〜１０は高周波発振型であるため塵埃の影響を受けることはなく、メンテナンスの手間を無くしてランニングコストも抑制できる。
【００６４】
本実施形態のように検知板５２，６０，７０を使用すると、ワークとの間隔を測定するだけの近接センサを使用したものでありながら、ねじのような複雑な形状のワークの寸法を正確に検出することができる（この場合、ローラ等のガイド手段を併用すると検知の正確さの点で特に好適である）、また、ねじ１と検知板５２，６０，７０との接触面積がある程度あることにより、ねじ１がエアシリンダ２８〜３１で押されて移動してもある程度の時間は検知板５２，６０，７０とセンサ８〜１０との間隔は一定のままの状態が保持されるため、ねじ１を移動させながらでも各数値を検知できるのであり、この面からも能率アップに貢献できる。
【００６５】
(6).その他
上記の実施形態は本願発明の一例であり、本願発明は更に様々の態様に具体化できる。例えば、計測対象項目（検査箇所）はワークの種類や等級に応じて任意に設定できる。例えば、検査対象項目としては、軸の曲がりの程度、メッキ層の有無又は完全度、ねじの場合における十字穴やすり割り等の係合部の有無、ドリルねじにおけるドリル部の有無、ねじ（或いはボルト）であって軸にねじ無し部が存在する場合に当該ねじ無し部の外径、ねじのピッチ、などが挙げられる。
【００６６】
また、コーナー部の数や各単位通路の長さも計測対象項目に応じて任意に設定できる。コーナー部は１箇所のみでも良く、１つのコーナー部で複数の項目を検査することも可能である。１つのコーナー部でワークを軸心回りに回転させて軸の曲がりを検出するといったことも可能である。プッシャーの具体的な構成はワークの形状に応じて設計すれば良く、例えば、実施形態のような押し板を使用せずにピストンロッドで直接に押すことも可能である。
【００６７】
ワークの長さを検知する方法としては、センサで軸の下端を検知することも可能である。この場合、センサはワークの移動経路の横に配置しても良いし、移動経路の下方に配置してもよい（本実施形態のように第１センサ８をねじ１の上方に配置すると、ゴミ類の影響を防止できる。）。
【００６８】
実施形態のように検知板を介してワークとの間隔寸法を間接的に計測する方法を採用する場合、使用できるセンサの種類は高周波発振型等の近接センサに限るものではなく、ポテンテショメータ等の接触式センサや、赤外線照射式センサや光電式センサ等の非接触式センサも使用できる。光学式センサを使用する場合は可撓性のカバーで覆うことによって塵埃等の影響を排除できる（ワークを直接に検査する場合は先端部をカバーすることはできないが、検知板を使用するとセンサ機能を損なうことなく先端部を確実にカバーすることができる。）。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】（Ａ）は実施形態に係る検査装置の概略斜視図、（Ｂ）は検査工程の流れを示す概念図である。
【図２】検査装置の平面図である。
【図３】（Ａ）は図２の III(A)-III(A)視断面図、（Ｂ）は図２の III(B)-III(B)視断面図、（Ｃ）は部分的な拡大断面図、（Ｄ）は別例の拡大断面図である。
【図４】図２のIV−IV視断面図である。
【図５】図２の V-V視断面図である。
【図６】図２のVI−VI視断面図である。
【図７】図２の VII-VII視断面図である。
【図８】図２の VIII-VIII視断面図である。
【図９】各種部材を表示した状態での平面図である。
【図１０】（Ａ）は図９の XA-XA視断面図、（Ｂ）は図６の部分的な拡大図である。
【図１１】図９の XI-XI視断面図である。
【図１２】図９の XII-XII視断面図である。
【図１３】（Ａ）は図９の XIII-XIII視断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 頭付き棒状ワークの一例としてのねじ（ビス）
２ ねじの軸
３ ねじの頭
４〜７ コーナー部
８〜１０ 検査用のセンサ（近接センサ）
１３〜１７ 単位通路
１８〜２２ ガイドレール
２３ シュート
２８〜３１ プッシャーのアクチェータを構成するエアシリンダ
３２ ストッパー用の第５エアシリンダ
３５〜３８ プッシャーを構成する押し板
５２，６０，７０ 検知板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸の一端に頭を設けたワークが頭を上にした鉛直姿勢で水平移動するワーク移動路と、前記ワークをワーク移動路に沿って強制的に水平移動させる送り手段と、前記ワーク移動路の近傍に配置したセンサとを備えており、
前記ワーク移動路は平面視で平行に延びるガイドレールの対で構成されており、前記ワークは、軸は両ガイドレールの間のガイド溝に移動自在に嵌まって頭の座面は両ガイドレールで摺動自在に支持されるようになっており、更に、前記ワークは、前記両ガイドレールで吊り下げられて水平移動しつつ寸法類が前記センサで計測されるようになっている、
という検査装置であって、
前記ワーク移動路は、平面視直線状の単位通路がコーナー部を介して交叉しつつ連続した形態になっている一方、前記送り手段は、前記単位通路に対応して配置されたプッシャーの群から成っており、各プッシャーは、単位通路の箇所でワークを一方向に押すように配置されている、
頭付きワークの検査装置。
【請求項２】
前記ワーク移動路は複数のコーナー部を備えており、複数のコーナー部の近傍及び少なくとも１つの単位通路の略中途部に計測対象が相違するセンサをそれぞれ配置している、
請求項１に記載した頭付きワークの検査装置。
【請求項３】
外周にねじ山が形成された軸の一端に頭を設けてなるねじ類の検査を行う装置であり、
前記ワーク移動路は少なくとも３つのコーナー部を有しており、前記３つのコーナー部の近傍と４つの単位通路の略中間部とのうちの任意の部位に、ねじ類の全長を計測するためのセンサと、ねじ類における頭の外径を計測するためのセンサと、ねじ類におけるねじ山の外径を計測するためのセンサと、互いに分散した状態で配置されている、
請求項２に記載した頭付きワークの検査装置。
【請求項４】
前記各センサは、高周波発振型又は磁気型若しくは静電容量型の近接センサである、
請求項１〜３のうちの何れかに記載した頭付きワークの検査装置。
【請求項５】
前記センサとワークとの間には、ワークが通過すると当該ワークの表面に直接に又はガイド体を介して弾性に抗して当たってセンサとの間隔が変化する検知板が配置されており、前記センサと検知板との間隔を計測することによってセンサとワークとの間隔寸法が間接的に計測されるようになっている、
請求項１〜４のうちのいずれかに記載した頭付きワークの検査装置。
【請求項１】
軸の一端に頭を設けたワークが頭を上にした鉛直姿勢で水平移動するワーク移動路と、前記ワークをワーク移動路に沿って強制的に水平移動させる送り手段と、前記ワーク移動路の近傍に配置したセンサとを備えており、
前記ワーク移動路は平面視で平行に延びるガイドレールの対で構成されており、前記ワークは、軸は両ガイドレールの間のガイド溝に移動自在に嵌まって頭の座面は両ガイドレールで摺動自在に支持されるようになっており、更に、前記ワークは、前記両ガイドレールで吊り下げられて水平移動しつつ寸法類が前記センサで計測されるようになっている、
という検査装置であって、
前記ワーク移動路は、平面視直線状の単位通路がコーナー部を介して交叉しつつ連続した形態になっている一方、前記送り手段は、前記単位通路に対応して配置されたプッシャーの群から成っており、各プッシャーは、単位通路の箇所でワークを一方向に押すように配置されている、
頭付きワークの検査装置。
【請求項２】
前記ワーク移動路は複数のコーナー部を備えており、複数のコーナー部の近傍及び少なくとも１つの単位通路の略中途部に計測対象が相違するセンサをそれぞれ配置している、
請求項１に記載した頭付きワークの検査装置。
【請求項３】
外周にねじ山が形成された軸の一端に頭を設けてなるねじ類の検査を行う装置であり、
前記ワーク移動路は少なくとも３つのコーナー部を有しており、前記３つのコーナー部の近傍と４つの単位通路の略中間部とのうちの任意の部位に、ねじ類の全長を計測するためのセンサと、ねじ類における頭の外径を計測するためのセンサと、ねじ類におけるねじ山の外径を計測するためのセンサと、互いに分散した状態で配置されている、
請求項２に記載した頭付きワークの検査装置。
【請求項４】
前記各センサは、高周波発振型又は磁気型若しくは静電容量型の近接センサである、
請求項１〜３のうちの何れかに記載した頭付きワークの検査装置。
【請求項５】
前記センサとワークとの間には、ワークが通過すると当該ワークの表面に直接に又はガイド体を介して弾性に抗して当たってセンサとの間隔が変化する検知板が配置されており、前記センサと検知板との間隔を計測することによってセンサとワークとの間隔寸法が間接的に計測されるようになっている、
請求項１〜４のうちのいずれかに記載した頭付きワークの検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−２４６３２３（Ｐ２００８−２４６３２３Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８８９４６（Ｐ２００７−８８９４６）
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００１１０７８９）日本パワーファスニング株式会社 (30)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００１１０７８９）日本パワーファスニング株式会社 (30)
【Ｆターム（参考）】
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