(57)【要約】      （修正有）【課題】フットプリントの削減およびタクトタイムの短縮を図りながら、物品を高精度に検査することができる検査システム及び検査方法を提供する。【解決手段】移動部によりステージ３１上の物品Ｔに近接する撮像位置に撮像ヘッド５１，５２を位置決めし、ステージとともに回転する物品を撮像して画像を取得する撮像装置を備え、撮像ヘッドは、上方位置から鉛直上方に離間した退避位置Ｈ８と、鉛直方向において搬送装置２３ａ，２３ｂに支持される物品および退避位置の間に設けられる待機位置Ｈ７と、撮像位置との間で移動自在に設けられ、移動部は、搬送装置の下降およびセンタリング装置４１ａ，４１ｂによる物品のセンタリング中に撮像ヘッドを退避位置から待機位置に移動させ、物品のセンタリング完了後に撮像ヘッドを待機位置から撮像位置に移動させる。【選択図】図４Ｂ
2020153916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状の物品を支持可能に設けられるステージを回転させる回転ステージ装置と、
前記物品を支持しながら前記ステージの上方位置に前記物品を搬送した後で鉛直下方に下降することで前記物品を前記ステージ上に移載する搬送装置と、
前記物品の移載中に前記上方位置の下方に位置して前記物品を前記ステージに対してセンタリングするセンタリング装置と、
移動部により前記ステージ上の前記物品に近接する撮像位置に撮像ヘッドを位置決めし、前記回転ステージ装置による前記ステージとともに回転する前記物品を撮像して画像を取得する撮像装置と、
前記画像に基づいて前記物品を検査する検査装置と、を備え、
前記撮像ヘッドは、前記上方位置から鉛直上方に離間した退避位置と、鉛直方向において前記搬送装置に支持される前記物品および前記退避位置の間に設けられる待機位置と、前記撮像位置との間で移動自在に設けられ、
前記移動部は、前記搬送装置の下降および前記センタリング装置による前記物品のセンタリング中に前記撮像ヘッドを前記退避位置から前記待機位置に移動させ、前記物品のセンタリング完了後に前記撮像ヘッドを前記待機位置から前記撮像位置に移動させる
ことを特徴とする検査システム。
【請求項２】
請求項１に記載の検査システムであって、
前記移動部は、前記物品の前記ステージへの移載の完了に伴って前記センタリング装置が前記ステージよりも鉛直下方に退避した後で、前記撮像位置への前記撮像ヘッドの移動を行う検査システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の検査システムであって、
検査対象となる前記物品の品種が変更される毎に、前記物品の品種に適合する前記待機位置および前記撮像位置を求めて更新する制御装置を備える検査システム。
【請求項４】
搬送装置により支持される円環状の物品をステージの上方位置に搬送する搬送工程と、
前記搬送工程後に前記搬送装置を鉛直下方に下降させることで前記物品を前記ステージに移載するとともに前記物品の移載中に前記物品を前記ステージに対してセンタリングする物品準備工程と、
前記上方位置から鉛直上方に離間した退避位置に退避していた、撮像ヘッドを前記ステージ上の前記物品に近接する撮像位置に位置決めするヘッド準備工程と、
センタリングされた前記物品を回転させながら前記撮像位置に位置決めされた前記撮像ヘッドにより前記物品を撮像して画像を取得する撮像工程と、
前記画像に基づいて前記物品を検査する検査工程と、を備え、
鉛直方向において前記搬送装置に支持される前記物品および前記退避位置の間に待機位置が設けられ、
前記ヘッド準備工程は、
前記物品準備工程中に、前記退避位置に退避した前記撮像ヘッドを鉛直方向において前記搬送装置に支持される前記物品および前記退避位置の間に設けられる待機位置に移動して前記待機位置で位置決めする工程と、
前記物品準備工程後に、前記撮像ヘッドを前記待機位置から前記撮像位置に移動させて位置決めする工程と、
を有す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、円環状の物品を回転させながら撮像して得られる画像に基づいて検査する検査システムおよび検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
円環状の物品を検査するために、例えば特許文献１に記載された欠陥検査装置が提案されている。この欠陥検査装置は、上記物品としてタイヤを検査するものである。この装置では、タイヤ回転台（本発明の「ステージ」の一例に相当）上にタイヤが載置され、タイヤ回転台によってタイヤが一周回転される間にタイヤの側面がラインセンサカメラにより撮像される。そして、欠陥検査装置は、撮像された画像に基づいてタイヤの側面のサイドウォール部にある引っ掻き傷や製造工程内で生じてしまう直線状欠陥などを検出する。
【０００３】
上記装置による検査を効率的なものとするために、上記欠陥検査装置は従来より周知の搬送装置と組み合わされることが多い。搬送装置としては、ローラーコンベアを備えたものや一対のベルトコンベアを備えたものが知られており、タイヤを横置き状態で搬送する。つまり、搬送装置は、タイヤのサイドウォール部の一方（本発明の「物品の下面」に相当）をローラーやベルトにより支持しつつタイヤ回転台に搬入する。そして、欠陥検査装置と搬送装置とを組み合わせた検査システムでは、検査前のタイヤが搬送装置からタイヤ回転台に移載されて欠陥検査装置により検査された後で、検査済のタイヤがタイヤ回転台から搬送装置に戻され、当該搬送装置によって欠陥検査装置から搬出される。
【０００４】
また、上記欠陥検査装置により高精度な検査を行うためには、タイヤを回転させる前にタイヤの中心をタイヤ回転台の回転中心と一致させる、つまりタイヤのセンタリングが必要となる。そこで、検査システムでは、検査前のタイヤをタイヤ回転台に搬送する経路にセンタリング装置が追加配備され、搬送装置によりタイヤを搬送する方向と直交する幅方向においてタイヤをセンタリングしておく技術が多用されている。なお、当該センタリング装置としては、例えば特許文献２に記載されているように、ベルトコンベアやローラーコンベアに支持されているタイヤのトレッド部を互いに異なる４つの幅方向外側からアームを接触させることでタイヤのセンタリングを行う装置を用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−５５５８０号公報
【特許文献２】国際公開第２０１４／１９９５０８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術では、搬送装置にセンタリング装置を追加装備した分だけ検査システムの大型化は避けられず、フットプリントの増大を招いている。
【０００７】
また、タイヤ等の物品のステージへの搬送途中でセンタリング動作を実行するために、その分だけタクトタイムの増加を招いている。
【０００８】
さらに、特許文献１に記載の装置では、物品を撮像するラインセンサカメラ（本発明の「撮像ヘッド」に相当）は固定配置されているために、撮像ヘッドの移動時間については考慮されていない。しかしながら、センタリングを実行するために物品を移動させるとともに、それに応じて撮像ヘッドの移動が必要となることがある。この場合、タクトタイムの短縮を図るためには、センタリング動作に関連して撮像ヘッドの移動動作についても考慮する必要がある。
【０００９】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、フットプリントの削減およびタクトタイムの短縮を図りながら、物品を高精度に検査することができる検査システムおよび検査方法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】
【００１０】
本発明の第１態様は、検査システムであって、円環状の物品を支持可能に設けられるステージを回転させる回転ステージ装置と、物品を支持しながらステージの上方位置に物品を搬送した後で鉛直下方に下降することで物品をステージ上に移載する搬送装置と、物品の移載中に上方位置の下方に位置して物品をステージに対してセンタリングするセンタリング装置と、ヘッド駆動部によりステージ上の物品に近接する撮像位置に撮像ヘッドを位置決めし、回転ステージ装置によるステージとともに回転する物品を撮像して画像を取得する撮像装置と、画像に基づいて物品を検査する検査装置と、を備え、撮像ヘッドは、上方位置から鉛直上方に離間した退避位置と、鉛直方向において搬送装置に支持される物品および退避位置の間に設けられる待機位置と、撮像位置との間で移動自在に設けられ、ヘッド駆動部は、搬送装置の下降およびセンタリング装置による物品のセンタリング中に撮像ヘッドを退避位置から待機位置に移動させ、物品のセンタリング完了後に撮像ヘッドを待機位置から撮像位置に移動させることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の第２態様は、検査方法であって、搬送装置により支持される円環状の物品をステージの上方位置に搬送する搬送工程と、搬送工程後に搬送装置を鉛直下方に下降させることで物品をステージに移載するとともに物品の移載中に物品をステージに対してセンタリングする物品準備工程と、上方位置から鉛直上方に離間した退避位置に退避していた、撮像ヘッドをステージ上の物品に近接する撮像位置に位置決めするヘッド準備工程と、センタイングされた物品を回転させながら撮像位置に位置決めされた撮像ヘッドにより物品を撮像して画像を取得する撮像工程と、画像に基づいて物品を検査する検査工程と、を備え、鉛直方向において搬送装置に支持される物品および退避位置の間に待機位置が設けられ、ヘッド準備工程は、物品準備工程中に、退避位置に退避した撮像ヘッドを鉛直方向において搬送装置に支持される物品および退避位置の間に設けられる待機位置に移動して待機位置で位置決めする工程と、物品準備工程後に、撮像ヘッドを待機位置から撮像位置に移動させて位置決めする工程と、を有することを特徴としている。
【００１２】
このように構成された発明では、円環状の物品がステージの上方位置からステージに移載される。つまり、物品は上方位置から鉛直下方に移動され、ステージの上面に載置される。そして、鉛直下方への移動中に物品はステージに対してセンタリングされる。このように移載と並行して物品のセンタリングが実行される。したがって、物品の移載とセンタリングとを個別に実行する従来技術よりもタクトタイムが短縮される。
【００１３】
また、本発明では、搬送装置により上方位置に搬送される物品に撮像ヘッドが干渉するのを防止するために、撮像ヘッドは上方位置から鉛直上方に離間した退避位置で退避されている。一方、上方位置よりも下方側では、センタリング装置およびステージが鉛直方向に沿って設けられ、搬送装置が下降するのに伴って物品が鉛直下方に移動してステージに移載される。したがって、撮像ヘッドにより撮像位置で物品を撮像するためには、鉛直方向において退避位置から上方位置までの距離だけでなく、上方位置から撮像位置までの距離をさらに撮像ヘッドを移動させる必要がある。ここで、物品の移載およびセンタリングが完了した後に撮像ヘッドを退避位置から撮像位置に移動させると、タクトタイムの増大を招いてしまう。そこで、本発明では、鉛直方向において搬送装置に支持される物品と退避位置との間に待機位置を設け、物品の移載およびセンタリングと並行して撮像ヘッドが退避位置から待機位置に移動する。したがって、物品の移載およびセンタリングが完了した時点では待機位置まで撮像ヘッドが移動してきており、物品の移載およびセンタリング後に撮像ヘッドが撮像位置に移動する距離は短くなっている。その結果、タクトタイムが短縮される。
【００１４】
さらに、搬送装置、センタリング装置およびステージが鉛直方向に沿って位置した状態で物品のセンタリングが実行されるため、従来技術に比べてフットプリントが削減される。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、搬送装置の下降に伴う物品の移載およびセンタリング中に撮像ヘッドを退避位置から待機位置に移動させ、物品の移載およびセンタリングの完了後に撮像ヘッドを待機位置から撮像位置に移動させているので、フットプリントを削減し、タクトタイムを短縮しながら、物品を正確にセンタリングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る検査システムの一実施形態の全体構成を示す図である。
【図２】図１に示す検査システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】搬送装置、回転ステージ装置およびセンタリング装置が配置された空間の内部構造を模式的に示す図である。
【図４Ａ】検査システムの主要な動作を模式的に示す図である。
【図４Ｂ】検査システムの主要な動作を模式的に示す図である。
【図４Ｃ】検査システムの主要な動作を模式的に示す図である。
【図４Ｄ】検査システムの主要な動作を模式的に示す図である。
【図４Ｅ】検査システムの主要な動作を模式的に示す図である。
【図５】図１に示す検査システムによるタイヤの検査動作を示すタイミング図である。
【図６】新たなタイヤの検査に適合する撮像ヘッドの移動パターンならびにピンのＸ方向間隔を設定するフローチャートである。
【図７】Ｘ方向間隔の調整後における軸線に対するテーパーピンの位置を模式的に示す図である。
【図８】搬送装置からステージへのタイヤの移載動作およびセンタリング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】
【００１７】
図１は、本発明に係る検査システムの一実施形態の全体構成を示す図である。また、図２は、図１に示す検査システムの電気的構成を示すブロック図である。この検査システム１００は円環状の物品の一例であるタイヤＴを検査するものである。検査システム１００では、カバー１１により囲まれた装置本体の内部が３つの空間１２〜１４に区画されている。これらのうち中段に位置する空間１３には、搬送装置２、回転ステージ装置３およびセンタリング装置４が配置されている。また、空間１３の上方に位置する空間１２には撮像装置５が配置される一方、空間１３の下方に位置する空間１４には、検査システム１００に含まれる各種装置を制御するとともにタイヤＴを検査する制御装置９が収納されている。そして、制御装置９によりシステムの各部が次のように制御される。
【００１８】
空間１３では、カバー１１の左側面に設けられた開口（図示省略）を介してタイヤＴが横置き状態で送り込まれる（図１中の矢印ＡＲ１）と、当該タイヤＴが搬送装置２により回転ステージ装置３のステージの上方位置（後で説明する図３の点線位置）に搬入された後でステージに移載される。こうしてステージ上でタイヤＴが支持された、検査位置Ｐでタイヤ検査が行われるが、検査に先立って上記移載中にタイヤＴはセンタリング装置４によりステージに対してセンタリングされる。そして、回転ステージ装置３によってタイヤＴが回転され、その回転中に撮像装置５によりタイヤＴが撮像される。その後で、タイヤＴはステージから搬送装置２に戻される。そして、搬送装置２によりタイヤＴはカバー１１の右側面に搬送され、同右側面に設けられた開口（図示省略）から取り出される（図１中の矢印ＡＲ２）。一方、制御装置９は、上記したタイヤＴの搬送装置２への戻し動作およびタイヤＴの搬送と並行して、撮像された画像に基づいてタイヤＴを検査する。
【００１９】
次に、図１〜図３および図４Ａ〜図４Ｅを参照しつつ各装置の構成について詳述するが、各図において装置各部の配置関係を明確にするために、次のように定義する。搬送装置２によるタイヤＴの搬送方向を「Ｘ方向」とし、図１の左手側から右手側に向かう水平方向を「＋Ｘ方向」と称し、逆方向を「−Ｘ方向」と称する。また、Ｘ方向と直交する水平方向Ｙのうち、検査システム１００の正面側を「−Ｙ方向」と称するとともに、背面側を「＋Ｙ方向」と称する。さらに、鉛直方向Ｚにおける上方向および下方向をそれぞれ「＋Ｚ方向」および「−Ｚ方向」と称する。
【００２０】
図３は、搬送装置、回転ステージ装置およびセンタリング装置が配置された空間の内部構造を模式的に示す図である。搬送装置２は（−Ｘ）方向側に一対のコンベア２３ａがＸ方向に沿って延設されるとともに、一対のコンベア２３ａから（＋Ｘ）方向に所定距離だけ離間して一対のコンベア２３ｂがＸ方向に沿って延設されている。これらのコンベア２３ａ、２３ｂは最小サイズのタイヤＴの外径に対応した間隔だけＹ方向に離間しながら配置されており、一対のコンベア２３ａおよび一対のコンベア２３ｂのそれぞれでタイヤＴを横置き状態、つまりタイヤＴのサイドウォール部（図１、図８の符号Ｔａ）の一方を支持可能となっている。また、コンベア２３ａ、２３ｂは搬送駆動部２４（図２）と接続されており、制御装置９の駆動制御部９３（図２）からの搬送指令に応じて搬送駆動部２４が作動することで、タイヤＴを（＋Ｘ）方向に搬送する。より具体的には、一対のコンベア２３ａは、矢印ＡＲ１（図１）に沿って送り込まれたタイヤＴを受け取り、当該タイヤＴを検査位置Ｐの上方位置に向けて搬送する。一方、一対のコンベア２３ｂは、検査位置Ｐの上方位置を越えて搬送されてきたタイヤＴを受け取る。そして、図３に示すようにタイヤＴの中心部が検査位置Ｐの鉛直上方に位置した時点で制御装置９の駆動制御部９３（図２）からの搬送停止指令に応じて搬送駆動部２４が作動を停止し、タイヤＴは一対のコンベア２３ａと一対のコンベア２３ｂとを跨いだ状態で検査位置Ｐの上方に位置決めされる。また、その状態で搬送指令が与えられると、一対のコンベア２３ａと一対のコンベア２３ｂとによりタイヤＴは（＋Ｘ）方向に搬送され、図１の矢印ＡＲ２に示すようにカバー１１の右側面に設けられた開口（図示省略）から搬出される。
【００２１】
また、コンベア２３ａ、２３ｂには、コンベア昇降駆動部２５が接続されている。そして、制御装置９の駆動制御部９３（図２）からの上昇指令に応じてコンベア昇降駆動部２５が作動することでコンベア２３ａ、２３ｂを（＋Ｚ）方向に上昇させてタイヤＴを搬送させる搬送高さ位置（図４Ａ中の符号Ｈ５）に位置決めする。逆に、下降指令が与えられると、コンベア昇降駆動部２５はコンベア２３ａ、２３ｂを次に説明する回転ステージ装置３のステージ３１よりも低いコンベア退避高さ位置（図４Ｂ〜図４Ｅ中の符号Ｈ２）まで下降させ、その下降中にタイヤＴをステージ３１に移載する。
【００２２】
ステージ３１は図１に示すように平面視で略十字形状を有しており、コンベア２３ａ、２３ｂとの干渉を回避しつつ、搬送高さ位置とコンベア退避高さ位置との間のステージ高さ位置（図４Ａ〜図４Ｅ中の符号Ｈ３）に設けられている。ここで、コンベア２３ａ、２３ｂとステージ３１との干渉が回避される理由について説明する。一対のコンベア２３ａ、２３ａはＹ方向において互いに離間しており、一対のコンベア２３ａ、２３ａの昇降移動と干渉しない（−Ｘ）側非干渉領域となっている。また、一対のコンベア２３ｂ、２３ｂもＹ方向において互いに離間しており、一対のコンベア２３ｂ、２３ｂの昇降移動と干渉しない（＋Ｘ）側非干渉領域となっている。さらに、コンベア２３ａ、２３ｂもＸ方向に互いに離間しており、コンベア２３ａ、２３ｂの昇降移動と干渉しない（＋Ｙ）側非干渉領域および（−Ｙ）側非干渉領域となっている。
【００２３】
このように配置されたコンベア２３ａ、２３ｂに対し、ステージ３１の中央部３１１は上記非干渉領域に配置されるとともに、中央部３１１から２本のアーム３１２がそれぞれ（＋Ｘ）側非干渉領域および（−Ｘ）側非干渉領域に延設されている。また、中央部３１１から別の２本のアームがそれぞれ（＋Ｙ）側非干渉領域および（−Ｙ）側非干渉領域に延設されている。したがって、コンベア２３ａ、２３ｂは、ステージ３１と干渉することなく、鉛直方向Ｚに昇降可能となっている。
【００２４】
また、回転ステージ装置３はステージ３１の中央部３１１から（＋Ｚ）方向に延びる軸線ＡＸまわりにステージ３１を回転させるステージ回転駆動部３２（図２）を有している。ステージ３１では、図１に示すように、中央部３１１から（＋Ｘ）、（−Ｘ）、（＋Ｙ）および（−Ｙ）方向に延びるアーム３１２がタイヤＴのサイドウォール部を下方から支持可能となっている。このため、上記のようにコンベア２３ａ、２３ｂの下降に伴ってタイヤＴを受け取り、支持可能となっている。また、次に説明するようにテーパーピン４１がステージ３１よりも低いピン退避高さ位置（図４Ｃ〜図４Ｅ中の符号Ｈ１）に位置するときに制御装置９の駆動制御部９３（図２）からの回転指令に応じてステージ回転駆動部３２が作動することでタイヤＴを支持したまま軸線ＡＸまわりにステージ３１を回転させる。
【００２５】
ここで、ステージ３１により支持されたタイヤＴの回転中心軸ＡＸＴ（図１参照）が軸線ＡＸと不一致である場合には、タイヤＴを安定して回転させることができないのみならず、撮像装置５により撮像したタイヤＴの画像に基づくタイヤＴの検査を良好に行うことが困難になる。そこで、本実施形態では、検査位置Ｐにセンタリング装置４を配置し、上記タイヤＴの移載中に、タイヤＴの回転中心軸ＡＸＴが軸線ＡＸと一致するように水平方向におけるタイヤＴの位置を調整し、ステージ３１に対するタイヤＴのセンタリングを行う。
【００２６】
センタリング装置４は４本のテーパーピン４１を有している。これら４本のテーパーピン４１はいずれもポリテトラフルオロエチレン(Poly Tetra Fluoro Ethylene）で構成されるとともに同一形状に仕上げられている。より詳しくは、テーパーピン４１の下端部（（図７中の符号４１１）は円柱形状を有する一方、当該下端部に続く上端部（図７中の符号４１２）は円錐台形状を有している。なお、このような構成とした技術的意義については、後で説明するセンタリング装置４によるタイヤＴのセンタリング動作において詳述する。
【００２７】
４本のテーパーピン４１は２本ずつ、２つのピングループに振り分けられている。一方のピングループに属するテーパーピン４１は検査位置Ｐに対して（−Ｘ）方向側に配置されており、以下においては「テーパーピン４１ａ」と称する。テーパーピン４１ａについては１本だけ図３に図示されているが、もう一方のテーパーピン４１ａはタイヤＴの内径よりも短い間隔だけ（＋Ｙ）方向に離間した状態で配置されている。このため、（−Ｙ）方向側からの側面視では２本のテーパーピン４１ａが重なり合って１本のみを目視可能となっている。このように配置された２本のテーパーピン４１ａは（−Ｘ）方向側のピン駆動部４３ａ（図２）によりＸ方向に移動されるとともにＺ方向に昇降される。この点については、テーパーピン４１ｂも同様である。つまり、テーパーピン４１ｂ、４１ｂは検査位置Ｐに対して（＋Ｘ）方向側で上記間隔だけＹ方向に離間した状態で、（＋Ｘ）方向側のピン駆動部４３ｂによりＸ方向に移動されるとともにＺ方向に昇降される。なお、両者を区別しない場合には、上記のように「テーパーピン４１」と称する。
【００２８】
上記したようにステージ３１は鉛直方向Ｚにおいて不動であるのに対し、
テーパーピン４１の高さ位置およびＸ方向間隔、並びにコンベア２３ａ、２３ｂの高さ位置は駆動制御部９３からの各種指令に応じて変化する。その変化の様子を検査システム１００の主要な動作と関連付けてまとめたものが図４Ａないし図４Ｅである。
【００２９】
図４Ａないし図４Ｅは検査システムの主要な動作を模式的に示す図である。これらのうち図４Ａはコンベア２３ａ、２３ｂにより検査前のタイヤＴを検査位置Ｐに搬入した直後の状態を示している。図４Ｂはコンベア２３ａ、２３ｂからステージ３１へのタイヤＴの移載が完了した状態を示している。図４Ｃはテーパーピン４１を下降させてステージ３１とともにタイヤＴを回転させることが可能となった状態を示している。図４Ｄは次に説明する撮像装置５によるタイヤＴの撮像を行うための準備動作を示している。図４Ｅは撮像装置５によるタイヤＴの撮像を示している。
【００３０】
撮像装置５は、図２、図４Ａないし図４Ｅに示すように、２種類の撮像ヘッド５１、５２を有している。撮像ヘッド５１、５２は、検査位置Ｐでステージ３１に移載されたセンタリング済のタイヤＴを撮像するものであり、両者の基本構成は同一である。ただし、図４Ｅに示すように照明角度および撮像領域は相違する。そこで、以下において、撮像ヘッド５１、５２をそれぞれ「第１撮像ヘッド」および「第２撮像ヘッド」と称する。
【００３１】
第１撮像ヘッド５１は、図４Ｅに示すように、水平方向Ｘと平行に配置されて（＋Ｘ）方向に照明光Ｌａを出射する照明部５１１（図２）と、照明部５１１に照明された領域を撮像する撮像部５１２（図２）とを有し、タイヤＴのトレッド部（図１、図８中の符号Ｔｃ）を主として撮像する。一方、第２撮像ヘッド５２は、タイヤＴに対して斜め上方から照明光Ｌｂを出射する照明部５２１（図２）と、照明部５２１に照明された領域を撮像する撮像部５２２（図２）とを有し、タイヤＴのショルダー部（図１中の符号Ｔｅ）を主として撮像する。
【００３２】
撮像装置５は、第１撮像ヘッド５１をＸ方向およびＺ方向に移動させるヘッド駆動部５３と、第２撮像ヘッド５２をＸ方向およびＺ方向に移動させるヘッド駆動部５４と、をさらに有している。ヘッド駆動部５３は制御装置９の駆動制御部９３（図２）からのヘッド移動指令に応じて作動し、第１撮像ヘッド５１を水平方向Ｘに位置決めするとともに鉛直方向Ｚにおいて退避位置Ｈ８、待機位置Ｈ７および撮像位置Ｈ６ａの間で昇降させて位置決めする。また同様に、ヘッド駆動部５４は上記ヘッド移動指令に応じて作動し、第２撮像ヘッド５２を水平方向Ｘに位置決めするとともに鉛直方向Ｚにおいて退避位置Ｈ８、待機位置Ｈ７および撮像位置Ｈ６ｂの間で昇降させて位置決めする。
【００３３】
撮像位置Ｈ６ａはタイヤＴのトレッド部とほぼ同一の高さ位置を意味しており、撮像位置Ｈ６ａに位置決めされた第１撮像ヘッド５１によりトレッド部を含む画像を取得可能となっている。また、撮像位置Ｈ６ｂはタイヤＴのショルダー部よりも少し上方の位置を意味しており、撮像位置Ｈ６ｂに位置決めされた第２撮像ヘッド５２によりショルダー部を含む画像を取得可能となっている。また、退避位置Ｈ８はタイヤＴから十分に鉛直上方（＋Ｚ）に離れた位置を意味する。さらに、待機位置Ｈ７は撮像位置Ｈ６ａと退避位置Ｈ８との中間位置を意味しており、本実施形態では図４Ｄおよび図４Ｅに示すように待機位置Ｈ７を撮像位置Ｈ６ｂ（図４Ｄ）よりも上方に設定しているが、鉛直方向ＺにおいてタイヤＴとの干渉を回避できる位置であれば任意であり、例えば待機位置Ｈ７を撮像位置Ｈ６ｂと一致させてもよい。
【００３４】
制御装置９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。制御装置９は、機能的には、演算処理部９１、記憶部９２、駆動制御部９３、外部入出力部９４、画像処理部９５および照明制御部９６を備えている。
【００３５】
上記駆動制御部９３は、装置各部に設けられた駆動機構、例えば上記した搬送駆動部２４、コンベア昇降駆動部２５、ステージ回転駆動部３２、ピン駆動部４３ａ、４３ｂ、ヘッド駆動部５３、５４などの駆動を制御する。外部入出力部９４は、装置各部に装備されている各種センサー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９５は、撮像部５１２、５２２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９６は照明部５１１、５２１の点灯および消灯等を制御する。
【００３６】
上記演算処理部９１は、演算機能を有するものであり、上記記憶部９２に記憶されているプログラムに従って駆動制御部９３、画像処理部９５、照明制御部９６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。
【００３７】
なお、図１および図２中の符号１０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操作ユニットであり、制御装置９と接続され、検査システム１００の動作状態を表示する機能のほか、タッチパネルやキーボードなど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。
【００３８】
図５は図１に示す検査システムによるタイヤの検査動作を示すタイミング図である。また、図６は新たなタイヤの検査に適合する撮像ヘッドの移動パターンならびにピンのＸ方向間隔を設定するフローチャートである。以下、図４Ａないし図４Ｅ、図５および図６を参照しつつ検査動作について説明する。
【００３９】
検査システム１００では、新たなタイヤＴについて検査が必要となると、演算処理部９１が記憶部９２に記憶されているプログラムにしたがって当該タイヤＴの検査に適合するテーパーピン４１のＸ方向間隔Ｄ（図４Ａ〜図４Ｅ）、第１撮像ヘッド５１の移動パターン、第２撮像ヘッド５２の移動パターンを設定する。なお、「移動パターン」とは、次に説明する検査動作において撮像ヘッド５１、５２が退避位置、待機位置および撮像位置の間を循環移動する際の移動経路情報、移動速度情報および加減速情報などを含むものである。
【００４０】
適合性を判断するために、演算処理部９１は図６に示すように次に検査対象となるタイヤＴの仕様（タイヤの内径、外径、幅など）を取得し（ステップＳ１）、直前に検査したタイヤＴと異なるタイヤＴが検査対象となり、仕様変更の発生、つまり次に検査するタイヤＴの品種が変更されたか否かを判定する（ステップＳ２）。ここで、直前のタイヤ検査に用いられた各種情報（Ｘ方向間隔Ｄ、各ヘッド５１、５２の移動パターンなど）は記憶部９２に記憶されるとともに演算処理部９１のＲＡＭに記憶されている。そのため、仕様変更（品種変更）がないと判定した場合、演算処理部９１はそのまま検査動作に移行する。一方、仕様変更があると判定した場合、演算処理部９１は以下の処理を実行した後（ステップＳ３〜Ｓ５）で検査動作に移行する。
【００４１】
ステップＳ２で仕様変更があると判定すると、演算処理部９１はステップＳ１で取得した仕様から次のタイヤＴに適合するテーパーピン４１のＸ方向間隔Ｄを導出し、記憶部９２およびＲＡＭに記憶されているＸ方向間隔Ｄに関する情報を導出した値に変更する（ステップＳ３）。また、演算処理部９１はステップＳ１で取得した仕様から次のタイヤＴに適合する第１撮像ヘッド５１の移動パターンを導出し、記憶部９２およびＲＡＭに記憶されている移動パターンに関する情報を導出した値に変更する（ステップＳ４）。さらに、演算処理部９１はステップＳ１で取得した仕様から次のタイヤＴに適合する第２撮像ヘッド５２の移動パターンを導出し、記憶部９２およびＲＡＭに記憶されている移動パターンに関する情報を導出した値に変更する（ステップＳ５）。そして、演算処理部９１は検査動作に移行する。
【００４２】
検査動作では、演算処理部９１が搬送装置２、回転ステージ装置３、センタリング装置４および撮像装置５を制御して図５に示す工程が実行される。なお、図５では縦軸が時刻を示しており、時刻ｔａ〜ｔｅで実行される各工程がそれぞれ図４Ａ〜図４Ｅに模式的に示されている。
【００４３】
まず次に検査すべきタイヤＴが図４Ａ中の矢印ＡＲ５で示すように搬送装置２によって検査位置Ｐの上方位置に搬送される（ステップＳ２１：搬送工程）。このタイヤＴの搬送中、撮像ヘッド５１、５２は退避位置Ｈ８に位置決めされ、搬送装置２のコンベア２３ａ、２３ｂはステージ３１よりも高い搬送高さ位置Ｈ５に位置決めされている。一方、タイヤＴの搬送開始時点では、テーパーピン４１はＸ方向間隔Ｄを最小値にした状態、つまり閉成状態でアライメント位置Ｈ４に位置決めされているが、タイヤ搬送と並行してＸ方向間隔Ｄが調整される。すなわち、図４Ａに示すように、ＲＡＭに記憶されているＸ方向間隔Ｄに関する情報に基づいてテーパーピン４１ａ、４１ｂがそれぞれ（−Ｘ）方向および（＋Ｘ）方向に移動され、互いに軸線ＡＸから離間して位置決めされる（ステップＳ４１：テーパーピンの開成）。これによって、搬送装置２の下方位置において、４本のテーパーピン４１は、図７に示す位置に位置決めされながら軸線ＡＸを中心に互いに異なる水平方向に位置決めされる。
【００４４】
図７はＸ方向間隔の調整後における軸線に対するテーパーピンの位置を模式的に示す図である。同図に示すように、Ｘ方向間隔Ｄの調整によって、テーパーピン４１ａ、４１ｂの下端部４１１の外周面のうち水平方向においてステージ３１の反対側、つまり軸線ＡＸから最も離れた鉛直部位４１１ａがタイヤＴの内径Ｔｄの半分の距離ＤＤに位置するように、テーパーピン４１ａ、４１ｂは位置する。また、テーパーピン４１ａ、４１ｂの上端部４１２では、上記鉛直部位４１１ａに続いて上方に延びる部位、つまり上端部４１２の外周面のうち軸線ＡＸから最も離れたテーパー部位４１２ａは鉛直上方（＋Ｚ）に行くにしたがって軸線ＡＸに近接するように傾斜している。
【００４５】
こうしたテーパーピン４１の位置決めは、搬送装置２により検査位置Ｐの上方位置にタイヤＴが搬送されて位置決めされるまでに実行され、タイヤＴが上方位置に位置決めされた時点で４本のテーパーピン４１は当該タイヤＴのリム径下部（図８の符号Ｔｂ）の鉛直下方近傍に位置している。なお、タイヤＴの検査が連続して実行される場合には、上記タイヤＴの搬入と並行して検査済のタイヤＴが検査位置Ｐの上方位置から搬出される（図１の矢印ＡＲ２参照）。
【００４６】
タイヤＴの搬入とテーパーピン４１の開成が完了すると、図４Ｂに示すように、タイヤＴの下面（つまり（−Ｚ）方向側のサイドウォール部）を支持したままコンベア２３ａ、２３ｂが（−Ｚ）方向に下降する（ステップＳ２２）。これによって、タイヤＴはコンベア２３ａ、２３ｂからステージ３１に移載され、ステージ３１に受け取られる（ステップＳ３１）。また、タイヤＴの移載（および後で説明するテーパーピンの閉成）と並行してＲＡＭに記憶されている移動パターンに関する情報（移動経路情報、移動速度情報および加減速情報など）に基づいて撮像ヘッド５１、５２が退避位置Ｈ８から待機位置Ｈ７に移動されて位置決めされる（ステップＳ５１）。なお、移動経路情報には、退避位置Ｈ８、待機位置Ｈ７および撮像位置Ｈ６ａ、Ｈ６ｂなどが含まれている。また、これらのうち待機位置Ｈ７および撮像位置Ｈ６ａ、Ｈ６ｂについては、図６に示す調整処理によりタイヤＴの仕様に適合するように調整される。
【００４７】
ここで、本実施形態では、コンベア２３ａ、２３ｂの下降開始時点では、テーパーピン４１ａ、４１ｂの上端部４１２はリム径下部の鉛直下方近傍に位置している。したがって、タイヤＴは図８に示すようにテーパーピン４１と係合しながらステージ３１に移載される。また、その移載動作中にタイヤＴのセンタリングが同時に実行される。
【００４８】
図８は搬送装置からステージへのタイヤの移載動作およびセンタリング動作を模式的に示す図である。同図における縦軸は時刻であり、移載動作中の一部期間（タイミングｔｂ１〜ｔｂ３）におけるテーパーピン４１ｂの周辺各部が拡大して図示されている。また、同図中の符号２３１はコンベア２３ｂのコンベアベルトを示している。移載開始後においてはタイヤＴを下方から支持しながらコンベア２３ｂが下降する。ここで、検査位置Ｐの上方位置に搬送されてきた時点で、タイヤＴの回転中心軸ＡＸＴ（図１）が軸線ＡＸと一致してない、つまりステージ３１に対してタイヤＴがセンタリングされていない場合、リム径下部Ｔｂが４本のテーパーピン４１のうちの一部、例えば図８の上段に示すようにテーパーピン４１ｂと接触する（タイミングｔｂ１）。より詳しくは、リム径下部Ｔｂがテーパー部位４１２ａと接触する。なお、この時点ではタイヤＴのサイドウォール部Ｔａはコンベアベルト２３１と接触している。
【００４９】
コンベア２３ｂの下降の進行に伴ってタイヤＴも下降するが、リム径下部Ｔｂをテーパーピン４１ｂのテーパー部位４１２ａと摺接させながらタイヤＴは下降する。このテーパー部位４１２ａは鉛直上方（＋Ｚ）に行くにしたがって軸線ＡＸに近接するように傾斜するテーパー部位となっている。このため、テーパー部位４１２ａに沿ってリム径下部Ｔｂが摺接しながらタイヤＴは水平方向（例えば図８に示すように＋Ｘ方向）に変位するとともに（−Ｚ）方向に下降し、図８の中段に示すように、リム径下部Ｔｂが（＋Ｘ）方向に鉛直部位４１１ａに差し掛る（タイミングｔｂ２）。
【００５０】
この下降中のタイヤＴの変位により、上記テーパーピン４１ｂのみならず他のテーパーピン４１においてもリム径下部Ｔｂがそれらのテーパーピン４１の鉛直部位４１１ａに案内される。つまり、テーパーピン４１と接触するリム径下部Ｔｂは軸線ＡＸを中心に互いに異なる水平方向に位置するとともに軸線ＡＸから内径Ｔｄの半分の距離ＤＤに位置しており、この時点でタイヤＴはステージ３１に対してセンタリングされている。また、当該センタリング動作を行っている間に、コンベア２３ｂの下降は進行している。このため、タイヤＴとの摩擦力が軽減された状態あるいは図８の中段に示すようにタイヤＴがコンベアベルト２３１から離間した状態で、センタリング動作が実行される。その結果、センタリング動作におけるタイヤＴの水平変位を円滑に行うことができる。
【００５１】
センタリング動作後は、図８の下段に示すように、コンベア２３ｂが下降するとともにリム径下部Ｔｂがテーパーピン４１ｂの鉛直部位４１１ａに沿って摺接しながらタイヤＴが下降し、ステージ３１の上面に案内される。こうして、ステージ３１へのタイヤＴの移載が実行される。これによって、タイヤＴ側についての撮像準備、つまり物品準備工程が完了する。
【００５２】
なお、検査位置Ｐの上方位置に搬送されてきた時点でタイヤＴの回転中心軸ＡＸＴ（図１）が軸線ＡＸと一致している場合、つまりステージ３１に対してタイヤＴがセンタリングされている場合には、タイヤＴは、リム径下部Ｔｂがテーパーピン４１のテーパー部位４１２ａと係合されることなく、全テーパーピン４１の鉛直部位４１１ａに摺接しながら下降し、ステージ３１に移載される。
【００５３】
図５に戻って説明を続ける。上記のようにしてタイヤＴのセンタリングおよびステージ３１への移載が完了すると、テーパーピン４１ａ、４１ｂがそれぞれ（＋Ｘ）方向および（−Ｘ）方向に移動され、Ｘ方向間隔Ｄが最小値となる（ステップＳ４２：テーパーピンの閉成）。それに続いて、図４Ｃに示すように、テーパーピン４１が閉成状態でピン退避位置Ｈ１まで下降し、位置決めされる（ステップＳ４３）。これによって、テーパーピン４１ａ、４１ｂとステージ３１との干渉が回避される（タイミングｔｃ）。
【００５４】
次に、上記移動パターンに関する情報に基づいて、図４Ｄに示すように、撮像ヘッド５１が待機位置Ｈ７から撮像位置Ｈ６ａに移動されて位置決めされるとともに撮像ヘッド５２が待機位置Ｈ７から撮像位置Ｈ６ｂに移動されて位置決めされる（ステップＳ５２）。これにより、撮像ヘッド５１、５２によるタイヤＴのトレッド部Ｔｃおよびショルダー部Ｔｅの撮像の準備が完了する（タイミングｔｄ）。このように撮像ヘッド５１、５２を退避位置Ｈ８から待機位置Ｈ７に移動させて位置決めする工程と、待機位置Ｈ７から撮像位置Ｈ６ａ、Ｈ６ｂに移動させて位置決めする工程とを実行して撮像ヘッド側についての撮像準備、つまりヘッド準備工程を完了させる。
【００５５】
それに続いて、ステージ３１の回転が開始される（ステップＳ３２）。そして、ステップＳ５３で撮像ヘッド５１、５２によりタイヤＴを撮像する（タイミングｔｅ）。すなわち、図４Ｅに示すように、撮像ヘッド５１が軸線ＡＸまわりに回転しているタイヤＴを撮像してトレッド部Ｔｃを含む画像を取得して制御装置９の画像処理部９５に画像データを送るとともに、撮像ヘッド５２が同タイヤＴを撮像してショルダー部Ｔｅを含む画像を取得して制御装置９の画像処理部９５に画像データを送る。こうして検査に必要なタイヤＴの画像が撮像される（撮像工程）。
【００５６】
タイヤＴの撮像が完了すると、ステージ３１の回転が停止される（ステップＳ３３）とともに上記移動パターンに関する情報に基づいて、撮像ヘッド５１、５２が退避位置Ｈ８に移動されて位置決めされる（ステップＳ５４）。さらに、コンベア２３ａ、２３ｂが（＋Ｚ）方向に上昇し、搬送高さ位置Ｈ５に位置決めされる（ステップＳ２３）。これによって、撮像済のタイヤＴはステージ３１からコンベア２３ａ、２３ｂに受け渡された（ステップＳ３４）後で、コンベア２３ａ、２３ｂによるタイヤＴの搬出が可能となる。また、コンベア２３ａ、２３ｂの上昇動作と並行してテーパーピン４１ａ、４１ｂが閉成状態のままアライメント位置Ｈ４まで上昇する（ステップＳ４４）。そして、コンベア２３ａ、２３ｂがタイヤＴを（＋Ｘ）方向に搬出する。一方、これらの一連の動作を実行している間に、画像処理部９５は画像データに所定の画像処理を施した後、画像処理後のデータに基づいて演算処理部９１はタイヤＴを検査し（検査工程）、検査結果を表示操作ユニット１０に表示する。
【００５７】
以上のように、本実施形態では、ステージ３１の上方位置（図３の点線位置）からステージ３１へのタイヤＴの移載中に、当該タイヤＴのリム径下部Ｔｂがテーパーピン４１ｂに摺接しながらタイヤＴはステージ３１に案内されるとともにステージ３１に対してセンタリングされる。このようにコンベア２３ａ、２３ｂの下降（ステップＳ２２）によるタイヤＴの移載と並行してタイヤＴのセンタリングを実行している。したがって、タイヤＴの移載とセンタリングとを個別に実行する従来技術に比べてタクトタイムを短縮することができる。
【００５８】
また、上記実施形態では、タイヤＴの移載中にセンタリングを行うが故に撮像ヘッド５１、５２の移動量が大きくなる。つまり、搬送装置２によりタイヤＴが上方位置に搬送される間に、タイヤＴが撮像ヘッド５１、５２と干渉するのを防止するために、撮像ヘッド５１、５２は上方位置から鉛直上方（＋Ｚ）に離間した退避位置Ｈ８で退避されている。一方、上方位置よりも下方側では、センタリング装置４およびステージ３１が鉛直方向Ｚに沿って設けられ、搬送装置２が下降するのに伴ってタイヤＴが鉛直下方（−Ｚ）に移動してステージ３１に移載される。したがって、撮像ヘッド５１、５２により撮像位置Ｈ６ａ、Ｈ６ｂでタイヤＴを撮像するためには、鉛直方向Ｚにおいて退避位置から上方位置までの距離だけでなく、タイヤＴの移載およびセンタリングのために上方位置から撮像位置Ｈ６ａ、Ｈ６ｂまでの距離をさらに撮像ヘッド５１、５２を移動させる必要がある。したがって、タイヤＴの移載およびセンタリングが完了した後に撮像ヘッド５１、５２を退避位置Ｈ８から撮像位置Ｈ６ａ、Ｈ６ｂに移動させると、タクトタイムの増大を招いてしまう。
【００５９】
そこで、本実施形態では、鉛直方向Ｚにおいて搬送装置２に支持されるタイヤＴと退避位置Ｈ８との間に待機位置Ｈ７を設け、タイヤＴの移載およびセンタリングと並行して撮像ヘッド５１、５２を退避位置Ｈ８から待機位置Ｈ７に移動させる。したがって、タイヤＴの移載およびセンタリングが完了した後の撮像ヘッド５１、５２の移動量は待機位置Ｈ７から撮像位置Ｈ６ａ、Ｈ６ｂまでの距離となり、退避位置Ｈ８から撮像位置Ｈ６ａ、Ｈ６ｂまでの距離よりも大幅に削減されている。その結果、タイヤＴの移載およびセンタリングの完了後に撮像ヘッド５１、５２を移動させる時間を短縮することができ、タクトタイムの短縮化を図ることができる。
【００６０】
また、図４Ａないし図４Ｅに示すように、コンベア２３ａ、２３ｂ（搬送装置２２）と、テーパーピン４１ａ、４１ｂ（センタリング装置４４）と、ステージ３１とが鉛直方向Ｚに沿って位置した状態でタイヤＴのセンタリングが実行されるため、特許文献２に記載の装置に比べてフットプリントを削減することができる。
【００６１】
さらに、上記実施形態では、タイヤＴの品種に応じて移動経路情報に基づいて撮像位置Ｈ６ａ、Ｈ６ｂのみならず、タイヤＴの仕様に適合するように待機位置Ｈ７を調整している。このため、タイヤＴの品種、つまり仕様が異なったとしても、タイヤＴに適合する待機位置Ｈ７を設定し、搬送装置２により搬送されるタイヤＴとの干渉を防止しつつタクトタイムの短縮を図ることができる。
【００６２】
上記したように本実施形態では、タイヤＴが本発明の「円環状の物品」の一例に相当している。また、制御装置９が本発明の「検査装置」として機能する。
【００６３】
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、２台の撮像ヘッド５１、５２でタイヤＴを撮像して検査しているが、撮像ヘッドの台数はこれに限定されるものではなく、１台または３台以上であってもよい。
【００６４】
また、上記実施形態では、本発明の「円環状の物品」の一例としてタイヤＴを例示して説明しているが、これに限定されるものではなく、円環形状を有する物品全般に対して本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
この発明は、円環状の物品をステージ３１に対してセンタリングするセンタリング装置４およびセンタリング方法、ならびにセンタリングされた物品を回転させながら撮像して得られる画像に基づいて検査する検査システム全般に適用可能である。
【符号の説明】
【００６６】
２…搬送装置
３…回転ステージ装置
４…センタリング装置
５…撮像装置
９…制御装置（検査装置）
２３ａ，２３ｂ…コンベア
３１…ステージ
５１…（第１）撮像ヘッド
５２…（第２）撮像ヘッド
５３、５４…移動部
１００…検査システム
ＡＸ…軸線
Ｈ６ａ、Ｈ６ｂ…撮像位置
Ｈ７…待機位置
Ｈ８…退避位置
Ｐ…検査位置
Ｔ…タイヤ（物品）
Ｚ…鉛直方向
【図１】
2020153916.tif 000003
【図２】
2020153916.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2020153916.tif 000007
【図４Ｃ】
2020153916.tif 000008
【図４Ｄ】
2020153916.tif 000009
【図４Ｅ】
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【図５】
2020153916.tif 000011
【図６】
2020153916.tif 000012
【図７】
2020153916.tif 000013
【図８】
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